北方工業(yè)大學(xué) 周萌，王昶，董哲

黨的十九屆五中全會(huì)通過(guò)的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中明確提出：十四五期間要著重提高城市治理水平。北京市認(rèn)真學(xué)習(xí)并貫徹中央決策部署，始終把城市智慧治理作為社會(huì)治理重要理念，歷經(jīng)“數(shù)字北京”“智慧北京”，正逐步向“新型智慧北京”邁進(jìn)。

為全面推進(jìn)北京市等特大城市治理能力現(xiàn)代化水平，傳統(tǒng)的技術(shù)方法與管理手段往往存在很大的滯后性與客觀性，難以應(yīng)對(duì)特大城市的諸多風(fēng)險(xiǎn)與不確定性。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)處理、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)的日漸成熟，如何借助現(xiàn)代信息化手段提升智能化管理水平，是當(dāng)今城市智慧化治理中最為關(guān)注的難題。為充分感知城市“全息”信息，北京、杭州、廣州、天津、四川等地紛紛建設(shè)城市管理智慧平臺(tái)——城市大腦。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，城市各部門(mén)、各行業(yè)多源的數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)相互關(guān)聯(lián)、相互印證，通過(guò)城市實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，使特大城市治理問(wèn)題從主觀經(jīng)驗(yàn)的“模糊控制”邁向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“精確管理”成為可能。

一、北京智慧城市大腦建設(shè)現(xiàn)狀

北京作為特大型城市，已經(jīng)形成“一核一主一副，兩軸多點(diǎn)一區(qū)”的城市空間結(jié)構(gòu)，在北京城市大腦建設(shè)時(shí)需考慮地域廣、人口多、體量大等特點(diǎn)，采用以點(diǎn)帶面，多“腦”并行的策略，通過(guò)構(gòu)建多區(qū)多場(chǎng)景應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)各市區(qū)諸多問(wèn)題一一突破，再逐步集成，最終實(shí)現(xiàn)北京城市智能治理的整體升級(jí)。

面向北京“四個(gè)中心”“兩區(qū)三平臺(tái)”的戰(zhàn)略需求，海淀區(qū)整合區(qū)內(nèi)各政務(wù)（包括交通、市容、環(huán)境、公共安全、社區(qū)等）系統(tǒng)，集成融合指揮和智能運(yùn)營(yíng)兩大模式，開(kāi)發(fā)了“城市大腦”綜合系統(tǒng)，將海淀區(qū)13個(gè)委辦局的36個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、1.2萬(wàn)多路監(jiān)控視頻、1萬(wàn)多個(gè)物聯(lián)傳感設(shè)備接入海淀城市大腦。該系統(tǒng)匯聚海淀區(qū)全景地圖、實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面、各種數(shù)據(jù)以及突發(fā)事件等多類信息，每天處理視頻、圖像、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等16萬(wàn)條數(shù)據(jù)。目前，試點(diǎn)內(nèi)部分智慧社區(qū)已見(jiàn)雛形，可實(shí)現(xiàn)基本的人、車(chē)、設(shè)備設(shè)施的自動(dòng)識(shí)別與采集，正計(jì)劃借助人工智能算法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市安全治理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、社區(qū)監(jiān)管等諸多領(lǐng)域的“人-事-地-物-組織”自動(dòng)識(shí)別、派轉(zhuǎn)、核實(shí)、考核等技能，提升海淀城市大腦的智慧。

北京城市副中心通州區(qū)為實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)智能化改造與升級(jí)，構(gòu)建了城市大腦-生態(tài)環(huán)境治理平臺(tái)，打通了城管委、住建、環(huán)保等多部門(mén)的信息平臺(tái)，接入超千路視頻、超千個(gè)大氣預(yù)警傳感器。以往工地施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)、渣土運(yùn)輸車(chē)管理等事項(xiàng)主要依靠人工篩查，效率低下，借助通州城市大腦，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)各交通運(yùn)輸、施工作業(yè)等的全天候自動(dòng)識(shí)別，很大程度上解決了環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全方位數(shù)字化管理。

“十四五”期間，北京經(jīng)開(kāi)區(qū)的城市大腦將基于城市生命體理念，將散落在城市各個(gè)角落的政務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等匯聚起來(lái)，用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)構(gòu)建的平臺(tái)型人工智能中樞，對(duì)城市進(jìn)行全域的即時(shí)分析、指揮、調(diào)動(dòng)、管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的精準(zhǔn)分析、整體研判、協(xié)同指揮，幫助管理城市。

此外，北京市搭建了網(wǎng)格化城市管理系統(tǒng)，建設(shè)現(xiàn)代化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，搭建了重大活動(dòng)安保指揮系統(tǒng)和智慧管控平臺(tái)，開(kāi)展“城市生命線”實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程等一系列重要舉措，通過(guò)對(duì)城市數(shù)據(jù)的感知預(yù)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提高城市應(yīng)急管理能力，在應(yīng)對(duì)新冠病毒疫情期間發(fā)揮了重要作用。

二、北京城市治理目前存在的主要問(wèn)題

北京市作為特大城市具有占地面積廣、常住人口數(shù)量眾多、市民成分繁雜、訴求多種多樣等特點(diǎn)，由于時(shí)空跨度大、影響因素多、社會(huì)影響大，在城市治理過(guò)程中往往存在著深度的不確定性及模糊和模棱兩可的復(fù)雜問(wèn)題。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)為人民的實(shí)時(shí)深度交互和相互學(xué)習(xí)提供了契機(jī)，可以使個(gè)體智能通過(guò)充分的“人-機(jī)-物”交互實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，達(dá)到群體智能的效果。依托北京城市大腦系統(tǒng)，可以全方位的感知城市信息，但同時(shí)也帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)與困難。具體表現(xiàn)為以下方面：

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源多樣化、異構(gòu)化又存在“信息孤島”

為提升北京全方位治理能力，智慧城市大腦的數(shù)據(jù)來(lái)自各行業(yè)系統(tǒng)和城市基礎(chǔ)庫(kù)，涵蓋交通、醫(yī)療、樓宇、電網(wǎng)、農(nóng)業(yè)、安防、環(huán)保、旅游、教育、水務(wù)等諸多領(lǐng)域，呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)來(lái)源多樣化的特征；但由于數(shù)據(jù)信息的來(lái)源渠道廣，數(shù)據(jù)資源整合的難度大，“信息孤島”現(xiàn)象依舊存在。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了精確的感知城市信息，從智慧城市到智慧社區(qū)乃至智慧家電，都離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器的身影。這些傳感器既包括各種視覺(jué)感知設(shè)備，也包括地下管網(wǎng)中各種專業(yè)的傳感器等，不同領(lǐng)域不同需求的物理網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，由于傳感設(shè)備、視頻監(jiān)控、移動(dòng)設(shè)備、非傳統(tǒng)IT設(shè)備等通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)不一致，呈現(xiàn)出明顯的數(shù)據(jù)類型異構(gòu)化。

（二）數(shù)據(jù)規(guī)模海量化又存在知識(shí)稀疏化

隨著城市大腦的不斷完善與發(fā)展，城市數(shù)據(jù)資源體量巨大但有價(jià)值的信息密度低，呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)規(guī)模海量化，但知識(shí)稀疏化等特性。城市大腦大數(shù)據(jù)中不僅包含數(shù)據(jù)和信息，同時(shí)也隱含著豐富的規(guī)律和知識(shí)，但目前大數(shù)據(jù)檢索、信息提取自動(dòng)化程度較低。城市大腦對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息僅能進(jìn)行簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)與分析，而對(duì)數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律等知識(shí)的提取缺乏有效的技術(shù)手段，針對(duì)與空間相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)難度更大。

現(xiàn)階段切實(shí)可行的數(shù)據(jù)篩選、語(yǔ)義理解、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)等技術(shù)還無(wú)法直接面向大數(shù)據(jù)應(yīng)用，導(dǎo)致大數(shù)據(jù)中的規(guī)律和知識(shí)無(wú)法被充分利用。未來(lái)，面對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展的九大問(wèn)題——健康、能源、氣象預(yù)報(bào)、氣候變化、災(zāi)害應(yīng)急預(yù)測(cè)、水資源、可持續(xù)農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境和生物多樣性等，如何充分借助城市大腦數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘、整合和分析，尋找切實(shí)可行的答案則顯得尤為重要[8-10]。

（三）城市治理數(shù)據(jù)缺乏安全可信監(jiān)管機(jī)制

智慧城市在建設(shè)發(fā)展過(guò)程中運(yùn)用了大量的企業(yè)數(shù)據(jù)和個(gè)人數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的安全、數(shù)據(jù)價(jià)值的充分釋放引起了研究者的廣泛關(guān)注。目前基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的計(jì)算模式雖然可以集聚強(qiáng)大的運(yùn)算能力，但是通過(guò)這種不斷中心化的模式，使企業(yè)對(duì)用戶信息實(shí)現(xiàn)了完全的壟斷，這種壟斷不僅無(wú)法滿足政府部門(mén)的監(jiān)管需求，而且無(wú)法打消使用者對(duì)于安全和個(gè)人隱私的顧慮，甚至對(duì)于企業(yè)本身來(lái)說(shuō)，也陷入無(wú)法自證清白的處境。為了保證安全性，目前不同部門(mén)不同行業(yè)之間的數(shù)據(jù)存在天然的鴻溝，信息難以共享。如何構(gòu)建可信的監(jiān)管機(jī)制，保證數(shù)據(jù)安全性，不被竊取與任意篡改，最大化的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將是實(shí)現(xiàn)北京城市治理現(xiàn)代化的重要課題。

此外，城市治理數(shù)據(jù)應(yīng)用采用開(kāi)放的分布式計(jì)算和存儲(chǔ)框架。新技術(shù)、新架構(gòu)、新型攻擊手段帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，使得目前的安全保護(hù)手段存在嚴(yán)重的不足。大數(shù)據(jù)平臺(tái)處理環(huán)節(jié)多，需要針對(duì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、交換和銷(xiāo)毀等生命周期各階段進(jìn)行安全防護(hù)，在不同階段采取適合的安全技術(shù)保護(hù)機(jī)制。數(shù)據(jù)共享和流通是大數(shù)據(jù)發(fā)展的關(guān)鍵，但是在很多大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中，存在數(shù)據(jù)所有權(quán)不清晰的情況，這均是未來(lái)北京城市治理現(xiàn)代化建設(shè)的重要內(nèi)容。

三、數(shù)據(jù)智能與區(qū)塊鏈技術(shù)賦能北京城市治理新方向

未來(lái)，北京等特大城市治理針對(duì)海量異構(gòu)城市治理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、數(shù)據(jù)語(yǔ)義知識(shí)挖掘難、安全性尚未得到保證等問(wèn)題，充分借助數(shù)據(jù)智能與區(qū)塊鏈技術(shù)，可圍繞如下方面展開(kāi)研究。

（一）基于多模態(tài)信息融合技術(shù)的海量異構(gòu)數(shù)據(jù)分析與挖掘

由于城市治理數(shù)據(jù)具有海量、異構(gòu)、多模態(tài)、知識(shí)稀疏化特性，如何從數(shù)據(jù)成分中挖掘出有價(jià)值的知識(shí)，并用來(lái)輔助城市治理現(xiàn)代化建設(shè)，是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵難題。多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)能從不能維度對(duì)數(shù)據(jù)特性進(jìn)行分析與處理，經(jīng)歷了“數(shù)據(jù)融合→信息融合→知識(shí)融合”的路徑，有助于知識(shí)的提取，信息融合是數(shù)據(jù)融合發(fā)展到一定階段的擴(kuò)展，知識(shí)融合是對(duì)數(shù)據(jù)融合與信息融合的提煉與升華。

針對(duì)城市治理數(shù)據(jù)規(guī)模海量但知識(shí)稀疏的特性，研究新型多模態(tài)數(shù)據(jù)融合算法，充分利用多模態(tài)信息之間的互補(bǔ)性，獲取城市治理過(guò)程中更完整、更好的特征表達(dá)，實(shí)現(xiàn)跨時(shí)間尺度與空間維度的多模態(tài)數(shù)據(jù)特征融合與數(shù)據(jù)背后隱藏價(jià)值的深度挖掘，為后續(xù)治理決策的制定提供基礎(chǔ)。

（二）基于數(shù)據(jù)與知識(shí)相融合的城市治理智慧決策方法

當(dāng)前，借助于人工智能技術(shù)，大數(shù)據(jù)智能正從傳統(tǒng)示范教學(xué)的監(jiān)督學(xué)習(xí)推理方法，向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)挖掘方法邁進(jìn)。未來(lái)基于大數(shù)據(jù)與人工智能有機(jī)結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與知識(shí)融合的方法，將成為賦能北京現(xiàn)代化治理的重要手段。探索數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和知識(shí)引導(dǎo)相結(jié)合策略，對(duì)海量數(shù)據(jù)與知識(shí)加以分析并構(gòu)建相應(yīng)的分析模型，進(jìn)一步結(jié)合決策支持系統(tǒng)，有助于增強(qiáng)對(duì)城市治理問(wèn)題的分解與處理能力，解決以往擁有海量數(shù)據(jù)卻無(wú)法根據(jù)該數(shù)據(jù)形成相應(yīng)的治理決策的問(wèn)題，進(jìn)而提升“數(shù)據(jù)-知識(shí)”相融合的閉環(huán)體系架構(gòu)下城市治理風(fēng)險(xiǎn)管控能力。

（三）基于區(qū)塊鏈的城市治理數(shù)據(jù)安全可信監(jiān)管體系

城市治理海量數(shù)據(jù)的安全保障問(wèn)題至關(guān)重要，隨著人們安全意識(shí)的不斷增長(zhǎng)，公民對(duì)個(gè)人隱私的保護(hù)也越來(lái)越重視。智慧城市在建設(shè)發(fā)展過(guò)程中運(yùn)用了大量的企業(yè)數(shù)據(jù)和個(gè)人數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的安全、數(shù)據(jù)價(jià)值的充分釋放引起了研究者的廣泛關(guān)注。區(qū)塊鏈作為一種建立信任和價(jià)值的分布式系統(tǒng)，具有分布存儲(chǔ)、不可篡改、多方維護(hù)、智能合約等特點(diǎn)，在城市治理現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中的政府有效監(jiān)管等應(yīng)用領(lǐng)域也展現(xiàn)出得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，目前已被高度重視。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)，建立創(chuàng)新性協(xié)作關(guān)系的信息化智能可信平臺(tái)，搭建可信共享的分布式數(shù)據(jù)架構(gòu)，使治理體系內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容一致可信、流程高效靈活、過(guò)程可回溯，形成有效維護(hù)數(shù)據(jù)安全的新機(jī)制，以提升北京市城市治理能力的數(shù)據(jù)智能水平。但是受限于多方數(shù)據(jù)獲取不充分、數(shù)據(jù)來(lái)源不完全、數(shù)據(jù)信息不可靠等問(wèn)題，目前真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地的較少，在數(shù)據(jù)共享機(jī)制、背書(shū)策略、共識(shí)機(jī)制等方面尚存在諸多研究難題，借助新興的聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術(shù)在城市數(shù)據(jù)庫(kù)中選定若干數(shù)據(jù)采集基站，組成智慧城市大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)聯(lián)盟鏈系統(tǒng)，將有望實(shí)現(xiàn)各部門(mén)的數(shù)據(jù)共享。

四、總結(jié)

綜上所述，為提升北京市城市治理能力現(xiàn)代化，需要借助云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新興信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市治理實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集、融合與分析，借助數(shù)據(jù)智能與知識(shí)融合的策略，提升北京城市治理現(xiàn)代化決策水平。借助區(qū)塊鏈技術(shù)打通政府、企業(yè)、居民之間的信息鴻溝，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)跨領(lǐng)域跨部門(mén)的信息共享，實(shí)現(xiàn)城市治理從數(shù)字化到智能化再到智慧化的演化與發(fā)展。

相關(guān)鏈接

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)信息技術(shù)領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)。從本質(zhì)上講，它是一個(gè)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)或信息，具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開(kāi)透明”“集體維護(hù)”等特征?；谶@些特征，區(qū)塊鏈技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的“信任”基礎(chǔ)，創(chuàng)造了可靠的“合作”機(jī)制，具有廣闊的運(yùn)用前景。

2019年1月10日，國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》。2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口”“加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”?！皡^(qū)塊鏈”已走進(jìn)大眾視野，成為社會(huì)的關(guān)注焦點(diǎn)。

區(qū)塊鏈起源于比特幣，2008年11月1日，一位自稱中本聰(Satoshi Nakamoto)的人發(fā)表了《比特幣:一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文，闡述了基于P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、加密技術(shù)、時(shí)間戳技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等的電子現(xiàn)金系統(tǒng)的構(gòu)架理念，這標(biāo)志著比特幣的誕生。兩個(gè)月后理論步入實(shí)踐，2009年1月3日第一個(gè)序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊誕生。幾天后2009年1月9日出現(xiàn)序號(hào)為1的區(qū)塊，并與序號(hào)為0的創(chuàng)世區(qū)塊相連接形成了鏈，標(biāo)志著區(qū)塊鏈的誕生。

近年來(lái)，世界對(duì)比特幣的態(tài)度起起落落，但作為比特幣底層技術(shù)之一的區(qū)塊鏈技術(shù)日益受到重視。在比特幣形成過(guò)程中，區(qū)塊是一個(gè)一個(gè)的存儲(chǔ)單元，記錄了一定時(shí)間內(nèi)各個(gè)區(qū)塊節(jié)點(diǎn)全部的交流信息。各個(gè)區(qū)塊之間通過(guò)隨機(jī)散列(也稱哈希算法)實(shí)現(xiàn)鏈接，后一個(gè)區(qū)塊包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，隨著信息交流的擴(kuò)大，一個(gè)區(qū)塊與一個(gè)區(qū)塊相繼接續(xù)，形成的結(jié)果就叫區(qū)塊鏈[6]。

什么是區(qū)塊鏈？從科技層面來(lái)看，區(qū)塊鏈涉及數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)編程等很多科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。從應(yīng)用視角來(lái)看，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式的共享賬本和數(shù)據(jù)庫(kù)，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護(hù)、公開(kāi)透明等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)保證了區(qū)塊鏈的“誠(chéng)實(shí)”與“透明”，為區(qū)塊鏈創(chuàng)造信任奠定基礎(chǔ)。而區(qū)塊鏈豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，基本上都基于區(qū)塊鏈能夠解決信息不對(duì)稱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多個(gè)主體之間的協(xié)作信任與一致行動(dòng)。