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摘 要： 摘要：信息與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為城市智慧化奠定了基
摘要：信息與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為城市智慧化奠定了基礎(chǔ)。本文通過(guò)分析現(xiàn)代城市的復(fù)雜性特征，提出在面對(duì)城市這樣的復(fù)雜巨系統(tǒng)時(shí)，需要利用復(fù)雜性科學(xué)方法——綜合集成方法以人機(jī)結(jié)合、以人為主的形式加以解決，最終實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等諸多方面的全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞：復(fù)雜性科學(xué);智慧城市;綜合集成方法;ICT
隨著中國(guó)城市化的快速發(fā)展，城市管理、城市規(guī)劃、城市安全、城市的可持續(xù)發(fā)展等方面都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，迫切需要新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)城市的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、普適計(jì)算等信息與通信技術(shù)(Infor⁃mationandcommunicationtechnologies，ICT)得到飛速發(fā)展，使得社會(huì)具有廣泛的感知和強(qiáng)大的計(jì)算能力，促進(jìn)了各行各業(yè)的智能化發(fā)展，為由數(shù)字城市向智慧城市轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。智慧城市是在城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)之上建立的可視、可量測(cè)、可感知、可分析、可控制的智能化城市管理與運(yùn)營(yíng)機(jī)制，包括城市的網(wǎng)絡(luò)、傳感器、計(jì)算資源等基礎(chǔ)設(shè)施，以及在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)信息和數(shù)據(jù)的分析而建立的城市信息管理與綜合決策支撐等平臺(tái)[1]。智慧城市建設(shè)的目標(biāo)是要推動(dòng)城市在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等諸多方面的全面發(fā)展，增進(jìn)城市整體宜居度[2]。然而，現(xiàn)代城市是一個(gè)由物理系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和信息技術(shù)系統(tǒng)耦合而成的開放式復(fù)雜巨系統(tǒng)，需要用復(fù)雜性科學(xué)思想指導(dǎo)解決智慧城市建設(shè)問(wèn)題[3]。
1現(xiàn)代城市的復(fù)雜性特征
現(xiàn)代城市是一個(gè)區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技和信息中心，是勞動(dòng)力、資本、各類經(jīng)濟(jì)、生活基礎(chǔ)設(shè)施高度聚集，人流、資金流、物資流、能量流、信息流高度交匯，子系統(tǒng)繁多、結(jié)構(gòu)繁復(fù)、其間關(guān)聯(lián)關(guān)系高度繁雜的開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有整體、層次、動(dòng)態(tài)、開放、非線性等特征[4]。
城市系統(tǒng)是由區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技、信息等若干要素形成具有一定新功能的有機(jī)整體，這個(gè)整體系統(tǒng)所具備的某些性質(zhì)和功能是單個(gè)要素所沒(méi)有的，整體系統(tǒng)的功能大于各單個(gè)要素功能的總和。因此，在智慧城市建設(shè)的過(guò)程中，需要以整體觀來(lái)指導(dǎo)處理不同要素之間的關(guān)系和矛盾。
城市是一個(gè)由物理系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和信息技術(shù)系統(tǒng)等子系統(tǒng)耦合而成的多層系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)又包括種類繁多的大量子系統(tǒng)，如社會(huì)系統(tǒng)又包括經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生活系統(tǒng)等子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)在城市系統(tǒng)中的地位、作用、功能和結(jié)構(gòu)等方面具有不同的等級(jí)性，且同層之間或不同層級(jí)之間都是相互關(guān)聯(lián)的。
隨時(shí)間條件不同，城市發(fā)展也是不斷變化的，具有動(dòng)態(tài)性，城市系統(tǒng)中的子系統(tǒng)都可能受到任一子系統(tǒng)變化的影響。因此，城市系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展受到其本身?xiàng)l件和相關(guān)系統(tǒng)的制約和影響。
城市系統(tǒng)內(nèi)部要素之間存在著人流、資金流、物資流、能量流、信息流的交換，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面既有競(jìng)爭(zhēng)，又有合作，同時(shí)城市系統(tǒng)對(duì)外開放，與其他國(guó)家、地區(qū)存在競(jìng)爭(zhēng)與合作，參與全球范圍內(nèi)的資源優(yōu)化及配置，系統(tǒng)開放為城市系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展提供了條件。
城市系統(tǒng)通過(guò)對(duì)物質(zhì)、能量的合理利用使資源配置效益得以提高，但跨地區(qū)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，不斷更新的技術(shù)，使城市發(fā)展不受地方政府的控制。城市發(fā)展態(tài)勢(shì)同時(shí)受到本地策略和外地市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響[5]。知識(shí)、技術(shù)、管理的長(zhǎng)期積累，以及與外界環(huán)境存在的開放性和強(qiáng)耦合性使城市系統(tǒng)具有明顯的非線性特征。
2智慧城市復(fù)雜系統(tǒng)方法論
城市系統(tǒng)是一個(gè)多層次、多組分、開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，僅用傳統(tǒng)的還原論方法不能解決這樣的復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題，需要利用復(fù)雜性科學(xué)的方法加以解決。我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森主張?jiān)谘芯繌?fù)雜系統(tǒng)時(shí)，在整體的觀照下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解，基于分解后的研究對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成，實(shí)現(xiàn)1+1>2的涌現(xiàn)，即綜合集成方法，為研究智慧城市建設(shè)問(wèn)題提供了借鑒[6]。
綜合集成方法的特點(diǎn)是人機(jī)結(jié)合、以人為主，將專家體系、數(shù)據(jù)和信息體系、計(jì)算機(jī)體系形成一個(gè)人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)，綜合集成不同層次、領(lǐng)域的信息和知識(shí)，從整體上研究并解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)整體的定性認(rèn)識(shí)到定量認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變[7]。利用綜合集成方法研究智慧城市建設(shè)問(wèn)題分為三個(gè)階段，首先對(duì)智慧城市進(jìn)行定性綜合集成，將不同學(xué)科和領(lǐng)域的專家及城市職能部門組成智慧城市建設(shè)的專家體系，針對(duì)智慧城市建設(shè)中的問(wèn)題，結(jié)合不同領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)和智慧，進(jìn)行全面是交叉研究、實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧城市復(fù)雜系統(tǒng)的全面認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上形成經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)和定性判斷。然后進(jìn)行智慧城市的定性定量相結(jié)合的綜合集成，在掌握系統(tǒng)相關(guān)的資料、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建系統(tǒng)信息體系、指標(biāo)體系和模型體系，以經(jīng)驗(yàn)知識(shí)為指導(dǎo)，以信息體系、指標(biāo)體系、模型體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建系統(tǒng)模型，運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等技術(shù)對(duì)上階段形成的經(jīng)驗(yàn)性判斷在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)，以證明其正確性，并給出智慧城市的定量描述，實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧城市的整體分析和綜合研究。最后進(jìn)行智慧城市的從定性到定量的綜合集成，通過(guò)專家體系對(duì)系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行綜合集成，得到增加的新的定量信息，專家們?cè)诩尤胄碌亩啃畔⒑筮M(jìn)行研討，獲得對(duì)智慧城市的定量描述，采用人機(jī)交互、逐次逼近、反復(fù)比較等方式，直到綜合集成定量結(jié)果達(dá)到專家們都認(rèn)可的可信程度，最終將智慧城市的經(jīng)驗(yàn)性的定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)的定量認(rèn)識(shí)。
3智慧城市建設(shè)的啟示
通過(guò)對(duì)城市復(fù)雜性特征和綜合集成方法的分析，對(duì)智慧城市建設(shè)具有一定的啟示意義。
(1)成立由地區(qū)政府主管領(lǐng)導(dǎo)牽頭，發(fā)改委、經(jīng)信委、國(guó)土資源局、規(guī)劃局等相關(guān)部門負(fù)責(zé)人參與的智慧城市領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)智慧城市的頂層設(shè)計(jì)，研究解決城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境中出現(xiàn)的重大問(wèn)題，加強(qiáng)城市交通、通信、宜居度、人才吸引力等改善經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)環(huán)境的宏觀指導(dǎo)，有效整合不同職能部門，實(shí)現(xiàn)信息共享，科學(xué)有序地推進(jìn)城市智慧化建設(shè)。
(2)智慧城市建設(shè)是一個(gè)以自組織形式進(jìn)行的、動(dòng)態(tài)持續(xù)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的過(guò)程，涉及政府部門、企事業(yè)單位、居民大眾等多方面的相關(guān)主體，需考慮各方的利益協(xié)調(diào)，同時(shí)城市的可持續(xù)發(fā)展是建立在自然環(huán)境的承載力上，需要考慮城市系統(tǒng)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此智慧城市的建設(shè)需要復(fù)雜性科學(xué)的指導(dǎo)。
(3)智慧城市建設(shè)不僅要注重ICT基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)和各類信息系統(tǒng)構(gòu)建，還要重視城市創(chuàng)造與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)人工智能、生理智能、社會(huì)智能的協(xié)同發(fā)展。
(4)城市是一個(gè)由水、電、道路、通信等眾多相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜巨系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)又是通過(guò)ICT基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)和各類信息系統(tǒng)進(jìn)行連接并綜合集成，因此智慧城市建設(shè)可從各子系統(tǒng)的智慧化建設(shè)入手，從整體上對(duì)各子系統(tǒng)的智慧化建設(shè)進(jìn)行協(xié)調(diào)與整合，促進(jìn)智慧城市的可持續(xù)發(fā)展。
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4結(jié)論
新一代信息技術(shù)以及各行各業(yè)智能化的發(fā)展為智慧城市建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，但城市發(fā)展是動(dòng)態(tài)、開放、非線性的，傳統(tǒng)還原論方法不能解決智慧城市建設(shè)中存在的諸多問(wèn)題，由于現(xiàn)代城市內(nèi)在的復(fù)雜性特征，智慧城市建設(shè)需要復(fù)雜性科學(xué)思想的指導(dǎo)，復(fù)雜性科學(xué)方法在智慧城市建設(shè)中的實(shí)踐，又將進(jìn)一步豐富復(fù)雜性科學(xué)理論。