數(shù)字化城市的智能轉(zhuǎn)型

“促進(jìn)云計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展，培育信息產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)”成為時(shí)代主題，聚焦生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，交流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，成為了當(dāng)今城市網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要活動(dòng)。建設(shè)信息化城市

進(jìn)入二十一世紀(jì)的第二個(gè)十年，實(shí)現(xiàn)工業(yè)信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和城鎮(zhèn)新型化已經(jīng)成為中國(guó)特色社會(huì)主義建設(shè)發(fā)展的一個(gè)戰(zhàn)略需求和當(dāng)前的緊迫任務(wù)。

這三個(gè)方面的交匯和融合發(fā)展使我們必須以信息化為統(tǒng)領(lǐng)，以建設(shè)新型城鎮(zhèn)化為抓手才能夠圓滿完成。在過(guò)去十年里，以信息化城市大數(shù)據(jù)城市智慧城市等已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界各種相關(guān)論壇和媒體熱議的話題。實(shí)際上任何一個(gè)行業(yè)或者一個(gè)區(qū)域的信息化過(guò)程，都可以分為兩個(gè)階段。第一階段是數(shù)字化階段，這包括信息的傳感、存儲(chǔ)、計(jì)算、傳輸和控制的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。

第二階段是智能化，它是數(shù)字化的更高階段。什么是數(shù)字化城市呢？就是如果這個(gè)城市能夠最大限度地使用數(shù)字傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)構(gòu)成的信息基礎(chǔ)設(shè)施，在云計(jì)算的軟件環(huán)境下，對(duì)城市的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等大數(shù)據(jù)加以計(jì)算和處理，把反映城市社會(huì)的各種大數(shù)據(jù)有效地整合，用于規(guī)劃、預(yù)測(cè)、運(yùn)營(yíng)、以及城市監(jiān)管，來(lái)提升政府部門的管理和決策能力，提高城市居民的生活品質(zhì)，如果做到了這一點(diǎn)，那就是達(dá)到了數(shù)字城市的要求。比如說(shuō)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的一些主要地區(qū)，以及包括我國(guó)在內(nèi)的新型國(guó)家的發(fā)達(dá)地區(qū)和城市應(yīng)該說(shuō)基本上都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的目標(biāo)。

數(shù)字化到城鎮(zhèn)化的智能轉(zhuǎn)型

從數(shù)字化到城鎮(zhèn)化的智能轉(zhuǎn)型，應(yīng)該包括哪些任務(wù)呢？我認(rèn)為就是智能城市。城市的智能化和數(shù)字化的標(biāo)志性的區(qū)別有三個(gè)：第一就是智能城市是一個(gè)復(fù)雜的信息生態(tài)系統(tǒng)，它要提供下屬三種標(biāo)志性的服務(wù)，深度查詢、定律發(fā)現(xiàn)、決策生成，這相當(dāng)于智能功能中的發(fā)現(xiàn)知識(shí)、使用知識(shí)、改造社會(huì)，這都包括在智能查詢定律發(fā)現(xiàn)和決策生成里面。

那么從大數(shù)據(jù)處理角度，智能城市和數(shù)字化城市的區(qū)別在于智能城市要建立一個(gè)對(duì)于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型。從軟件開(kāi)發(fā)角度看，就是智能化的城市要使用軟件的群體軟件的開(kāi)發(fā)方法。

深度查詢是提供知識(shí)而不是網(wǎng)頁(yè)的一種和人的用戶的知識(shí)交流。這個(gè)系統(tǒng)從描述事故的現(xiàn)象或者初步癥狀開(kāi)始，通過(guò)人機(jī)交互的方式，系統(tǒng)提供與現(xiàn)象或者癥狀相關(guān)的所有可供選擇的概念和實(shí)體；在用戶作出選擇以后，系統(tǒng)查找出與之相關(guān)聯(lián)的本體和相關(guān)聯(lián)的知識(shí)圖譜；在與用戶深度知識(shí)交互中，系統(tǒng)邏輯推理、歸納、關(guān)鍵演算改變現(xiàn)狀的所有網(wǎng)上可能的與之相關(guān)的解決方案和知識(shí)，這是知識(shí)層面的交流。這就是智能，是我們知識(shí)方面的交流。

要建立這樣的深度查詢，我們需要做什么呢？我們需要在對(duì)原始數(shù)據(jù)來(lái)講有一個(gè)統(tǒng)一的四面體，有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。

另外，計(jì)算機(jī)里面要存有大量的本體、實(shí)體、知識(shí)圖譜，本體、實(shí)體知識(shí)圖譜類似的實(shí)體原始數(shù)據(jù)連接，包括推理機(jī)制都應(yīng)該在軟件里頭提供。這就是第一種智能應(yīng)用，智能轉(zhuǎn)型的第一種應(yīng)用。

第二種就是叫做規(guī)律發(fā)現(xiàn)。大家以前可能學(xué)過(guò)邏輯或者是感興趣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，我們都知道，不論是經(jīng)典數(shù)據(jù)邏輯還是卡爾波普爾的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯，原子語(yǔ)句都是這些語(yǔ)言中不可再分的對(duì)象。

科學(xué)學(xué)問(wèn)都是有一個(gè)形式化的語(yǔ)言叫做一階語(yǔ)言，一階語(yǔ)言包括原子語(yǔ)句和復(fù)合語(yǔ)句，復(fù)合語(yǔ)句可能存在語(yǔ)言邏輯結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，原子語(yǔ)句就是出發(fā)點(diǎn)，包括概念和數(shù)量之間的關(guān)系，這就是方程式。實(shí)際上是概念和他們之間的方程式，這些東西是構(gòu)成了每一個(gè)科學(xué)理論的核心，剩下的東西邏輯之間都可以通過(guò)計(jì)算得出。原子語(yǔ)句這套東西在邏輯學(xué)里面是不研究的，過(guò)去是靠科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)而決定，現(xiàn)在是通過(guò)大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)里面怎么通過(guò)數(shù)據(jù)提取概念，怎么提取概念之間的方程式，這就成了當(dāng)今有搜索，大量的研究都在這方面。凡是有這樣的功能，從傳感器直接得來(lái)的數(shù)據(jù)然后產(chǎn)生關(guān)系的東西我們叫規(guī)律發(fā)現(xiàn)，如果都有，這就是智能應(yīng)用的一個(gè)方面。

所以，定律發(fā)現(xiàn)就是系統(tǒng)通過(guò)獲得的描述事物相關(guān)的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，通過(guò)人機(jī)交互的方式提取本質(zhì)的原子概念，以及以數(shù)學(xué)方程式的形式給出的與此事物有關(guān)的概念與概念之間的精確關(guān)系，有這一部分就是知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。

什么是決策生成呢？決策生成就是針對(duì)用戶的要求，通過(guò)人機(jī)交互的方式對(duì)本體、實(shí)體概念屬性多層次的歸納猜想，邏輯推理關(guān)鍵操作來(lái)處理，提供與之相關(guān)的決策類型，明確是求極大的值還是極小值。

這個(gè)結(jié)果出來(lái)以后，根據(jù)問(wèn)題數(shù)學(xué)模型和人機(jī)交互作用把初始條件給出來(lái)，最后根據(jù)求解方程根據(jù)用戶提供群體的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和群體動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，并且根據(jù)群體每一個(gè)個(gè)體要求給出針對(duì)個(gè)體的解決方案，最終的目的是給每一個(gè)人、每一個(gè)個(gè)體解決方案，做到群體優(yōu)化，這不僅是發(fā)現(xiàn)知識(shí)，使用知識(shí)，而且是解決問(wèn)題更高的智能。

所以智能轉(zhuǎn)型如果能夠具備這三種功能，深度查詢、規(guī)律發(fā)現(xiàn)和決策生成，那么我們才可以說(shuō)完成了數(shù)字化城市的智能轉(zhuǎn)型。

軟硬件方面需要做什么呢？首先是當(dāng)前需要建立原始數(shù)據(jù)的語(yǔ)意方面非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型。城市的大數(shù)據(jù)是承載知識(shí)和信息的實(shí)體，通過(guò)多種數(shù)字化和傳感器來(lái)感知來(lái)自城市各個(gè)角落和人群，來(lái)自于不同知識(shí)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，他們可以是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也就是的原始數(shù)據(jù)，也可以是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如語(yǔ)音、圖片、視頻等等，來(lái)自于格式不統(tǒng)一，而且既使是同一個(gè)時(shí)間版本不統(tǒng)一，極大的增加了數(shù)據(jù)難度處理的效率，所以需要統(tǒng)一的模型，這種模型應(yīng)該有統(tǒng)一性、關(guān)聯(lián)性和可擴(kuò)展性。

數(shù)據(jù)化輔助城市建設(shè)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，平安城市正從傳統(tǒng)安防過(guò)渡到平安城市大安防體系、數(shù)字城市、智慧城市方向發(fā)展。安防視頻及相關(guān)數(shù)據(jù)量正以驚人的速度增長(zhǎng)。如能對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析和挖掘，將有可能解決城鎮(zhèn)化建設(shè)中的諸多問(wèn)題。

平安城市是現(xiàn)代城市信息化建設(shè)的第一步，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，平安城市將會(huì)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步向數(shù)字城市、智慧城市發(fā)展。

大數(shù)據(jù)時(shí)代不可逆轉(zhuǎn)的到來(lái)昭示著產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)型契機(jī)。通過(guò)合理化大數(shù)據(jù)使用態(tài)度，并結(jié)合我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際狀，找尋出大數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)滯后的原因：存在嚴(yán)重的外部依賴性、大數(shù)據(jù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)和手段不足、人才隊(duì)伍建設(shè)缺乏頂層設(shè)計(jì)等諸多阻礙大數(shù)據(jù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)型的問(wèn)題。建立服務(wù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的獨(dú)立大數(shù)據(jù)體系是獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的全程保證，這就需要厘清獨(dú)立大數(shù)據(jù)體系的建立基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)和作用。最終通過(guò)大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市聯(lián)動(dòng)發(fā)展以促進(jìn)信息交互、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)集群化（群落）以整合產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)資源，并以大數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)搜集的途徑使中國(guó)在新一輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)型中奪得先機(jī)。

（以上內(nèi)容系根據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士李未在2015年第七屆中國(guó)云計(jì)算大會(huì)上的演講整理而成）