陸延青，1971年生，2006年度國家自然科學獎一等獎項目獲獎人之一，南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院長江學者特聘教授、博士生導師、南京大學智慧城市研究院常務副院長、國家杰出青年基金獲得者、科技部中青年科技創(chuàng)新領軍人才。他還擔任IEEE光子學會高級會員、美國光學學會刊物“Optical Materials Express”副主編，并主持了863、973、自然科學基金等多項國家級研究課題。

　　核心提示

　　城市化建設要由快向好轉變，就必須探索一條更“健康”的新型城市化道路。

　　人們期望把感應器嵌入到全球各個角落的電網、鐵路、橋梁、隧道、公路等各種物體中，并且將它們普遍聯(lián)接，形成所謂的“物聯(lián)網”，再通過“互聯(lián)網”將“物聯(lián)網”整合起來，實現(xiàn)社會與物理世界的融合。

　　在物聯(lián)網及新一代信息技術的推動下，在一個無縫銜接、人機界面友好的狀態(tài)下，智慧城市才真正有可能實現(xiàn)。

　　由政府推動的智慧城市計劃，有藍圖，但其內涵和目標仍十分模糊，大多處于探索和試驗階段，在這個過程中還要特別注意物聯(lián)網時代可能出現(xiàn)的隱私泄露、數(shù)據(jù)安全等問題。

　　智慧城市，化解“城市病”的良藥

　　城市化，通俗地講就是人類不斷地由農村向城市遷移的過程。

　　根據(jù)聯(lián)合國的相關統(tǒng)計，2000年時，全球超過50萬人口以上的城市中有四分之一都在中國。在20世紀80年代初，也就是改革開放初期，農村人口占全國人口的80%左右，而《2012中國新型城市化報告》指出，中國城市化率已突破50%。這意味著中國城鎮(zhèn)人口首次超過農村人口，中國城市化進程明顯加快，進入了一個新的轉折點。

　　城市化是社會發(fā)展的必然趨勢，其根本要義是“讓生活更美好”。城市建設、管理要以人為本，為不同階層提供公共服務，讓廣大市民享受城市化帶來的美好生活。然而，城市化進程在給我們的生活帶來便捷的同時，也帶來不少隨之而來的問題。

　　城市病是指城市快速發(fā)展過程中所出現(xiàn)的一些負面現(xiàn)象，如人口擁擠、交通堵塞、就業(yè)困難、住房緊張、公共衛(wèi)生惡化、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等。尤其是近年來，隨著我國社會經濟的快速轉型，城市病呈高發(fā)之勢，引起了社會各界的廣泛關注。舉例來說，城市擁堵問題日趨嚴重，城市為什么會擁堵呢?不少時候是因為車主缺乏有效的信息選擇了不恰當?shù)男熊嚶肪€，以及交通部門沒有掌握即時系統(tǒng)的信息而無法及時或有預見性地疏導車輛。再比如，常說城市用電緊張，為什么會緊張?分析表明，40%到70%的電并不是消耗在用戶端，而是消耗在線路上，這說明除了盡可能地增加發(fā)電量外，電的整個傳輸過程還有很多需要改進的地方。

　　因此，城市化建設要由快向好轉變，就必須探索一條更“健康”的新型城市化道路。如果我們用精細的方式去管理城市，利用領先的信息技術，提高城市規(guī)劃、建設、管理、服務的智能化水平，即所謂的智慧城市，有可能是解決城市病的良藥。

　　智慧城市，從理念步入實踐

　　“智慧城市”是“智慧地球”在城市建設和管理中的具體實踐。智慧地球是IBM提出的概念，即人們期望把感應器嵌入到全球各個角落的電網、鐵路、橋梁、隧道、公路等各種物體中，并且將它們普遍聯(lián)接，形成所謂的“物聯(lián)網”，再通過“互聯(lián)網”將“物聯(lián)網”整合起來，實現(xiàn)社會與物理世界的融合。這個概念隨后得到不斷地更新與完善。IBM認為21世紀的“智慧城市”能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，從而對于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內的各種需求做出智能的響應，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活。

　　“智慧地球”具有三方面的特征：一是更透徹的感知，即能夠充分利用任何可以隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞信息的設備、系統(tǒng)或流程;二是更全面的互聯(lián)互通，即指智慧的系統(tǒng)可按新的方式協(xié)同工作;三是更深入的智能化，即能夠利用先進技術更智能地洞察世界，對信息進行有效的加工處理，從而實現(xiàn)自動控制，進而創(chuàng)造新的價值。

　　中國對推行智慧城市也非常重視，國家“十二五”規(guī)劃綱要提出“全面提高信息化水平”，“加快建設寬帶、融合、安全、泛在的下一代國家信息基礎設施，推動信息化和工業(yè)化深度融合，推進經濟社會各領域信息化”。目前，國家住房城鄉(xiāng)建設部啟動了國家智慧城市試點工作;國家發(fā)改委正著手起草智慧城市健康發(fā)展的指導意見;國家測繪地理信息局將在全國范圍內組織開展智慧城市時空信息云平臺建設試點工作。三大運營商已經與300 多個城市達成“智慧城市”戰(zhàn)略合作協(xié)議。預計“十二五”期間，我國“智慧城市”投資總規(guī)模有望達5000億元。

　　南京市作為智慧城市建設發(fā)展的領跑者之一，2013年入選科技部、國家標準化管理委員會確定的“智慧城市”技術和標準首批試點城市;南京河西新城入選住建部首批國家智慧城市試點名單。南京大學則在國內高校率先成立專門以智慧城市研究為核心的研究院。

　　智慧城市，應有自己的“內涵”

　　由于每個人立場不同，看問題角度不一樣，對“智慧城市”內涵的解讀也各有側重。

　　技術人員認為，智慧城市是通過開發(fā)運用先進的信息技術，實現(xiàn)更精細的生產和生活，重點強調技術;產業(yè)界認為，智慧城市推進信息化與工業(yè)化在更廣范圍、更高水平上的融合與互動，關鍵在于集成應用;而城市的管理者會將智慧城市作為提升城市運行效率、管理水平和綜合服務功能的手段，強調城市的和諧、可持續(xù)成長。但是不管何種解讀，智慧城市的建設都需要有一個技術的依托，也就是以物聯(lián)網技術及承載它的互聯(lián)網、移動通訊網、光通訊網等網絡的多樣化組合為基礎，如臺灣地區(qū)是以600萬寬帶入戶作為推進智慧城市建設的基礎設施。

　　中國文化博大精深，智慧城市也應有自己的內涵。智者，聰明也，智商高，反應快，敏捷;慧者，靈也，悟性好，有靈性，情商高。因此，中國的智慧城市絕不僅僅是信息技術的智能化應用，還應包括人的智慧參與、“以人為本”、可持續(xù)發(fā)展等內涵，是以信息化、工業(yè)化、城市化深度融合為特征，以“高智商”和“高情商”的高新技術為基礎，以智慧產業(yè)、智慧服務、智慧管理、智慧民生、智慧人文為主要內容的城市發(fā)展新模式。

　　推動智慧城市的逐步形成，首先要依托相應的技術，包括智化的技術與慧化的技術，最主要的就是以物聯(lián)網、云計算、移動互聯(lián)網為代表的新一代信息技術。其次，有了技術基礎，結合社會需要，運用人類的智慧進行研發(fā)、生產與管理，發(fā)展出充滿創(chuàng)意的理念與產品，以及軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、移動互聯(lián)等相關產業(yè)。第三，智慧產業(yè)構成一個網絡體系，可以為市民提供各種智能化的信息服務，為城市提供智慧化的管理手段。也就是說，充分運用和借助智能型高科技手段，有效整合資源信息，使得社會各子系統(tǒng)高效協(xié)同運行，實現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計算與融合應用，讓城市建設得更“智慧”。

　　智慧城市，把握物聯(lián)網“契機”

　　全球信息化發(fā)展分為三次浪潮，第一次是以信息處理為核心的個人計算機時代;第二次是以信息傳輸為核心的互聯(lián)網時代;第三次則就是現(xiàn)在的以信息獲取為核心的物聯(lián)網時代。

　　信息技術一直都是提升國際競爭力的關鍵領域。以物聯(lián)網為代表的新一代的信息技術的競爭中，中國的狀況既樂觀又令人擔憂。物聯(lián)網可以分為四層架構：應用層，系統(tǒng)層，模組層，以及元器件，這實際上就是產業(yè)鏈不同的組成部分。在它的最高端，也就是最靠近用戶的這一端，有很多知名的企業(yè)，比如中國電信、中國移動、中國聯(lián)通——我國通訊領域的三大巨頭。中國人能自己經營信息產業(yè)是非常值得自豪的。這些運營商使用的設施從哪里來呢?是從制造方購買的，我們中國也有幾個知名企業(yè)，比如華為、中興，他們的產品也延伸到世界的各個角落，所以在系統(tǒng)層，我國也已經在世界占有一席之地。但是到了模組層及元器件層就會發(fā)現(xiàn)，中國本土的領頭企業(yè)十分缺乏。元器件就相當于計算機的CPU，是信息產業(yè)的核心技術，卻一直被美、日等發(fā)達國家的企業(yè)所把持，所以缺乏關鍵技術的獨立自主產權是限制中國物聯(lián)網發(fā)展的關鍵因素之一。

　　開發(fā)具有自主知識產權的新一代核心技術有兩種來源，一是市場驅動，由市場中出現(xiàn)的問題產生出解決問題的創(chuàng)新方案;二是在進行市場調研的基礎上，瞄準某些前沿科技，產生原創(chuàng)性的技術方案。中國之前的問題，一是只單純引進成熟的技術，當此技術過時后就不得不再去引進更新的技術，缺乏自我創(chuàng)新和技術的延續(xù);二是只研究國外先進技術本身，卻不與國內的需求相結合，因此一些技術研究成果并不能在中國本土落地，轉化成產業(yè)。建設智慧城市一定不能再走這樣的路子，要把握契機進入核心技術領域，而現(xiàn)在，就是一個機遇。

　　為什么這么說呢?1965年，世界出現(xiàn)大型計算機;1980年，出現(xiàn)蘋果電腦;1995年，形成互聯(lián)網與移動通訊網;基本上是以15年為一個周期，那么在2010年，正好是現(xiàn)在這個時代，一項新的技術(物聯(lián)網)很可能成形。所以把握這個重大契機，就有可能出現(xiàn)中國的英特爾，中國的IBM，中國的蘋果。

　　物聯(lián)網英文是IOT(Internet of Thing)，是物物相連的網絡，因此物聯(lián)網可以簡單的描述為將各種信息傳感設備與互聯(lián)網連接以方便識別與管理。其發(fā)展目標就是無所不在的感知、通信、計算，及友善(無縫)的人機界面。物聯(lián)網可以給我們的生活帶來極大的便利。

　　物聯(lián)網是一個非常寬泛的概念，涉及到計算機，涉及到人，涉及到各種各樣的物體，在不同的時間點進行互聯(lián)互通。物聯(lián)網也是一個不斷發(fā)展的概念，一開始的物聯(lián)網主要是指一些基礎設施的連通，現(xiàn)在認為，物聯(lián)網就是要任何物體，任何時間無所不在的互聯(lián)互通。那么物聯(lián)網未來的發(fā)展趨向呢?應該是一個非常友善的，乃至于無縫的人機界面。

　　自2009年8月時任國家總理溫家寶提出“感知中國”以來，物聯(lián)網在中國受到了全社會極大的關注，2010年，國務院印發(fā)《關于加快培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》。什么叫戰(zhàn)略性新興產業(yè)，我的理解就是對國計民生有重大促進的產業(yè)，就是說這塊事情如果不做，就可能會對國家未來的競爭能力產生消極影響。其中就包括物聯(lián)網與云計算等新一代信息技術。

　　在物聯(lián)網及新一代信息技術的推動下，在一個無縫銜接、人機界面友好的狀態(tài)下，智慧城市才真正有可能實現(xiàn)。我們生活中有很多物聯(lián)網應用的例子。從智能家居，智慧醫(yī)療與養(yǎng)老，智能電網到智能的交通管理、城市管理、物流管理，物聯(lián)網在居民城市生活的各個方面都得到了廣泛的應用。比如說，在社會停車場的車位上安裝無線傳感器，車輛只要停在車位上，系統(tǒng)就能感知，并把信息通過專門的客服電話或手機客戶端傳遞給用戶，這樣，人們駕車出門前就可提前了解哪里有空車位，甚至獲得預約服務。用戶泊車后，系統(tǒng)也可以根據(jù)停車時長精確收費。

　　總之，物聯(lián)網時代會使社會生活及城市管理各方面都發(fā)生革命性的變化。射頻識別、無線傳感、行業(yè)應用軟件等等，都是物聯(lián)網不同層次的核心技術，需要我們了解、研發(fā)、掌握。

　　城市“智慧”，說到底是人類智慧

　　下面針對這些專業(yè)技術做一點簡單的介紹，首先是FRID即無線射頻識別技術，這是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。

　　FRID感知的信息很多，對所感知對象的信息進行采集，就離不開各種各樣的傳感器，需要傳感器把模擬信號轉換成數(shù)字信號計算機才能處理。如力敏傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器、光電傳感器、磁敏傳感器、微波和超聲波傳感器等都可以運用于生活的方方面面。

　　采集的信息需要在網絡上傳輸，比如目前的3G移動通訊，未來還會進入到第四代移動通訊，傳輸數(shù)據(jù)會超過100兆，是目前3G的50倍，那時候你的手機就可以實時傳遞高清圖像;并且4G時代，還有可能集成任何模式的無線通訊，使得室內室外，各種各樣的通訊方式聯(lián)通，可以自由的從一個標準蔓延到另外一個標準，我們的生活將更加便利、高效。這一點中國目前的發(fā)展是很不錯的，中國的TD—LTE技術，已經被國際電聯(lián)確定為兩大候選國際標準之一，這是中國在新一代移動通信技術革命中一個重要的里程碑。

　　移動通訊會導致人隨時隨地都能產生出很多的數(shù)據(jù)，帶寬越寬，數(shù)據(jù)量越大，這就需要一個網絡承載層，即光纖網絡。業(yè)界有這樣一個論斷：“有線的帶寬是無限的，無線的帶寬是有限的”，由于光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞，有線的光纖網絡的帶寬幾乎是無限的。目前，各種新穎的光纖器件層出不窮，不僅在光通信和光傳感中占據(jù)著越來越重要的地位，而且在工業(yè)、電力、軍事、航空航天、生物醫(yī)學等方面也發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　海量數(shù)據(jù)的梳理、判斷，大規(guī)模的集成計算，這就需要靠云計算，云計算將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務，這意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費用低廉，這也是當前很熱的話題。

　　物聯(lián)網技術總體說來就是感、傳、知、控四個核心模塊。感就是信息的感知，包括RFID，傳感器等信息采集技術;傳就是信息的速遞，包括光纖網絡技術等;知就是對各種信息的分析、處理、判斷，主要包括云計算技術;控就是實際應用的智能控制過程，包括前面提到的智能交通、智慧家居等。物聯(lián)網將令數(shù)以億計的各類物品的實時動態(tài)管理變?yōu)榭赡埽瑥亩拍苷嬲龑崿F(xiàn)“智慧城市”。

　　智慧城市建設是一項需多方協(xié)作的龐大創(chuàng)新工程。目前國內仍正處于智慧城市的初級階段，沒有成熟的模式和可供借鑒的經驗，許多理論和實踐都需要進一步豐富完善。

　　由政府推動的智慧城市計劃，有藍圖，但其內涵和目標仍十分模糊，大多處于探索和試驗階段，在這個過程中還要特別注意物聯(lián)網時代可能出現(xiàn)的隱私泄露、數(shù)據(jù)安全等問題。智能城市建設不可能一蹴而就，可從當前城市建設當中最緊迫的、關切到老百姓安全的一些問題著手。智能城市建設要有遠景、總體規(guī)劃和實施步驟，而且要結合當?shù)氐沫h(huán)境和條件來實施。城市的“智慧”歸根結底是人類的智慧，堅持把“以人為本”作為智慧城市建設的出發(fā)點和落腳點，以開放創(chuàng)新的心態(tài)，整合協(xié)同的理念，系統(tǒng)化的原則發(fā)展物聯(lián)網技術，實現(xiàn)創(chuàng)新驅動，把人的智慧與物的智能充分融合，實現(xiàn)智慧化的社會管理，從而改變城市面貌，創(chuàng)造更美好的城市生活。