智慧的城市在中国

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智慧的城市 在中国 智慧的城市在中国 IBM“智慧的城市”愿景 创立于1911年的国际商业机器公司（IBM）是全球最大的信息技术和业务解决方案公司，业务 遍及170多个国家和地区，2008年全球营业收入达到1，036亿美元。在中国，IBM的各类信息 系统、软件和服务已经成为中国金融、电信、冶金、石化、交通、商品流通、政府和教育等许多 重要业务领域中可靠的信息技术手段。IBM在中国拥有六大行业部门，近5000位研发人员， 1000多位咨询顾问，2000多位销售，3000多技术专家，5000多人的服务团队，近3000多家直接 面向客户的经销商，为本地的客户提供从咨询到产品、从技术到解决方案的全方位服务。 今天全世界有50%的人口生活在城市中，IBM坚信这标志着人类整体上在步入崭新的“城市 文明”阶段。随着城市的数量和城市人口的不断增多，城市被赋予了前所未有的经济、政治、 和技术的权力，从而使城市发展在世界中心舞台起到主导作用。对于中国来说，城市的发展 更关系到中国城市化和经济成长大局，关系到中国的现代化目标能否顺利实现，意义格外 重大。为此，IBM提出了“智慧的城市”愿景，希望为世界和中国的城市发展贡献自己的力量。 IBM经过研究认为，城市由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个 核心系统组成：组织（人）、业务/政务、交通、通讯、水和能源。这些系统不是零散的，而是以 一种协作的方式相互衔接。而城市本身，则是由这些系统所组成的宏观系统。 21世纪的“智慧城市”，能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统 的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种 需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。 具体来说， “智慧的城市”需要具备四大特征。 全面物联 智能传感设备将城市公共设施物联成网，对城市运行的核心系统实时感测。 充分整合 “物联网”与互联网系统完全连接和融合，将数据整合为城市核心系统的运行全图， 提供智慧的基础设施。 激励创新 鼓励政府、企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用， 为城市提供源源不断的发展动力。 协同运作 基于智慧的基础设施，城市里的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作， 达成城市运行的最佳状态。 IBM提出“智慧的城市”愿景之后，正在全球积极开展研究、开发、合作和实践。在中国，IBM正在 与各城市的政府、城市建设相关的企业和相关专家学者展开积极的探讨和合作。IBM希望以 自己雄厚的技术和业务力量、对于城市发展的深刻理解和丰富的全球实践经验为依托， 为中国政府和企业提供关于城市信息化、智慧化建设的全面支持和服务，为中国城市的发展 和经济社会的和谐成长贡献自己的力量。 上篇:智慧的地球从城市发生 智慧的城市：关于城市的愿景 01 城市发展面临挑战 05 智能城市之道 13 智慧之旅：千里之行，始于足下 17 下篇:智慧的城市在中国突破 智慧助力中国城市发展 23 城市信息化：通向智慧之桥 29 智慧的根基 35 智慧的医疗 39 智慧的食品 45 智慧的交通 49 智慧的水 53 智慧的电力 57 城市规划 63 城市应急系统 67 绿色供应链 71 智慧的园区和城市一体化平台 75 智慧的地球 从城市发生 智慧的城市： 关于城市的愿景 城市如何能开拓出一条通向繁荣和可持续发展道路 世界城市化、全球经济一体化和服务型经济的趋势意味着城市在其发展上、经济上和政治上 获得了更多的控制权。越来越多的高新技术用于构成城市的核心系统中，并变得被感知和互联 互通，进而实现高层次的智能；同时，城市也面临众多的可持续发展方面的挑战和威胁—— 跨越业务、组织和核心基础设施（交通、水、能源和通讯等）系统需要被整体定位。 智慧城市策略就是：在城市发展过程中，在其管辖的环境、公用事业、城市服务、公民和本地产业 发展中，充分利用信息通信技术（ICT），智慧地感知、分析、集成和应对地方政府在行使经济 调节、市场监管、社会管理和公共服务政府职能的过程中的相关活动与需求，创造一个更好的 生活、工作、休息和娱乐环境。为了抓住机遇和构建可持续的繁荣，城市需要变得更加“智慧”。 一个世纪前，全球超过百万人口的城市不超过20个。而今天这个数字已经上升到450个，而且 在可预见的未来这个数字还将持续上升。 随着城市的数量和城市人口的不断增多，城市被赋予了前所未有的经济、政治、和技术的 权力，从而使城市发展在世界中心舞台起到主导作用。从经济意义上讲，城市正在形成一个 全球经济一体化的以服务为基础的社会中心；在政治上，城市的职能也在变化，有着更大的 影响，同时也有着更大的责任；从科技的角度说，先进的生产力正为城市提供更好的指导 能力和对城市运营和发展的管控能力。 在操作层面上，城市由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个核心系统 组成：组织（人）、业务/政务、交通、通讯、水和能源。城市的组织系统包括公共安全、健康和教育， 这些是能否给市民提供一个高质量的生活的重心；城市的业务/政务系统代表着业务所面临的 政策和管制环境；城市通过交通系统提供给组织和业务/政务相互移动的能力；并通过通讯系统 来共享信息和沟通；城市也将为经济和社会活动提供两个必要的公用设施—水和能源等。 智慧的地球从城市发生 02 这些系统不是零散的，而是他们在以一种协作的方式相互衔接，有效地促进执行力和高效性。 这六个核心系统实际上变成了“系统中的系统”。 尽管如此，当重要和积极的转变需要提供潜能的时候， “系统中的系统”的每个元素都面临着重 要的挑战和威胁。例如，城市面临着极其重大的健康保险问题，像婴儿的死亡率、世界各地流行 艾滋病问题；对于政务来说，必须在城市系统调整和以满足减少行政费用支出的要求之间找到 一种平衡；低效率的交通系统导致运营智慧的地球从城市发生费用的增加。随着居民和商业通 信需求的增加使城市又面临着挑战。水资源短缺影响社会稳定和生活质量；当前的能源管理 监控系统常常不能提供稳定的检测并且管控效能低下，在安全和效率方面都需要改进。 当城市面临这些实质性的挑战时，可以见得当前的模式不再是可行的方式。城市必须使用新 的措施和能力使城市管理变得更加智能。城市必须使用新的科技去改善他们的核心系统， 从而最大限度地优化和利用有限的能源。 Source: IBM Institute for Business Value analysis of United Nations data. 图1 1990~2050年（预期），居住在城市人口的百分比 智慧的地球从城市发生 03 一个更智慧的城市所展现的是一种可持续发展的能力。新科技为一个城市核心系统的设施、 连接和智能提供了更广阔的应用范围。纵观世界，主要的城市正在逐步建立一个更智能的 系统，例如Galway’s SmartBay先进的水资源管理系统，Songdo的宽带城市计划和新加坡的 eSymphony交通管理系统。 成为一个智慧城市需要一个渐进的过程，而不是一蹴而就的转变。城市必须提前做好革命 性转变的准备，而不是进化性的转变。因为新城市系统将以一种全新的方式运作下一代的 城市系统。城市行政部门必须决定什么是核心，什么是他们需要的，什么是他们需要摆脱的； 什么是他们需要保留的和扩展深化的。不仅如此，城市必须配备一个团队，这个团队与他们 自己的行政部门一起与其他不同行政级别的政府合作，特别是国家行政级别的政府，以及 个人和非盈利的部门之间的合作。城市管理者也必须考虑到城市所基于的城市系统之间的 内部关系，以及系统相互联系中所面临的挑战。 智慧的地球从城市发生 04 城市占据中心舞台的力量和责任 到2008年，世界上大多数的人们居住在城市里，这种情况是第一次出现在人类的历史上。在 可预见的未来，城市相对于他周围的乡村必将以更快的速度发展（见图1）。在全球范围， 有一百万或更多的城市中人口在1975年增长了大概5亿，到2025年城市人口将增长到20亿。 可以看出，城市在21世纪里已经担当了中心的角色。他们拥有更大的经济力量，发挥更大的 政治影响，不断地利用更先进的科学技术来增强城市的发展和运行能力。 • 如今世界经济是以城市为中心的全球一体化的和以服务为基础的经济 Source: IBM Institute for Business Value analysis of OECD and US Census data 图2 在城市与乡村之间对比，其所雇佣的劳动力受过高等教育的百分比（2005至近期）。 智慧的地球从城市发生 05 从1990年发展至今，全球贸易额中的出口贸易额占全球贸易额的2/3，相对于20年前的出口 贸易额只占1/3，我们已经能够感到商业本质已经在转变。在发达经济体中，服务供应已经 代替了产品供应成为了主要的经济活动，占据了几乎全部贸易额的3/4。 在全球一体化中，以服务为基础的世界经济的商业活动处于资本积聚的区域。这种积聚包括 人力和物力。比如说城市就具备了这样聚集能力。3/5的商业活动显示出需要人力资本和有形 资本作为必须的要素。相对于城市周围的郊区，城市拥有更高层次的人力资本和有形资本。 城市能更好的吸纳受过高等教育的劳动力（见图2），使得城市地区有着很强的创新能力，因为 超过81%的OECD（经济合作和发展组织）专利都在城市地区产生。 • 随着城市角色的变化，城市的政治体制也随之发生了转变 在政治上，世界各地的城市系统改变了上一世纪盛行的单一国家的模式。这导致出现了多级 管制，使城市有更大的自由度。新形式的垂直协同显现在不同级别的政府机构。国际大都市地区， 组织都选择了一定层次的通过非正式网络的合作，例如，在西班牙的毕尔巴鄂和德国的莱茵 鲁尔，澳大利亚的墨尔本和加拿大的蒙特利尔，这就扩大了跨越国界的国际城市的增长，还有 瑞士的巴塞尔、法国的牟罗兹、德国的弗赖堡，以及哥本哈根和马尔默（丹麦和瑞典）。城市也 承担更大的法律和财政权力。另外现在有更多的城市的市长直接选举产生，而不是政治任命 等等。 • 科技的进步意味着城市能更好地利用新科技指导和控制他们的运行和发展 城市的管理者没有办法去预测和影响城市的运行和发展，更无法影响和适应城市日益增加的 数字化进程。随着科技的进步，这种数字化进程使管理者能更好运用新科技来管理城市。 比如，怎样提高一个城市的水资源利用和交通系统管理的高效性；怎样使城市系统中的各个 不同的信息得到交流和共享。随着一个城市核心系统的数字化和通信的发展，新获得的信息 通过智能化手段得到应用，并且为管理者的决策制定提供依据。 智慧的地球从城市发生 06 智慧的地球从城市发生 3 城市发展 面临挑战 城市基于6大核心系统 城市建立在一系列不同的系统之上，像城市基础设施，网络结构和环境。系统运行和发展的 核心因素是：组织（人），商业、政务，交通，通讯，水和能源。这些系统的高效性和有效性决定 一个城市如何运作和如何实现自身目标以获得城市发展上的成功。这些系统不是独立存 在的，而是必须要看到系统的整体性，同时每个系统之间又存在着个性化和差异性。 • 人：城市中人的系统涉及到人和社会网络。这些包括公共安全（火情，警情和疾病），医疗， 教育和生活质量。 • 商业：城市的商业系统遵循着一定的行政规章和政治环境因素，包括商业计划的调节，对外 开放和投资，劳工立法和产品市场的立法。 • 运输：城市的运输系统包括城市路网的各个方面，公共交通网络，海运和空运。 • 通信：城市的通信系统包括电子通讯的基础架构，比如电话，宽带和无线网络。这种接触和 传达信息的能力是现代经济的关键，也是一个智能城市的关键。 • 水：城市的水系统是非常重要的系统，包括整个的水循环，水供应和水清洁。 • 能源：城市的能源系统，正如它的水系统一样重要，包括能源的产生，能源运输的体系以及 能源废弃物的处理。 这些核心系统是相互联系并且是交互利用的。了解一个系统并使它能更有效地工作就意味着 必须要建立一个更加宏大的规划图，其中要显示各种系统是如何相互关联协作的。 每当城市的可持续性发展面临着重要的挑战和威胁时，城市有能力去维持六个系统之间的 内部相互关联，并且能够采取行动来确保将来的繁荣发展。 智慧的地球从城市发生 08 • 人：从人口统计转变到人口健康，城市的可持续性发展面临着重要的挑战和威胁 虽然世界平均城市人口数量在逐渐增长，但是发达国家的城市人口数量却在逐渐减少。 在过去30年里，发达国家中很多城市的人口是缩少的而不是增长的。因此这些城市需要新的 方式去维持其在全球的竞争性，同时吸引有技术的劳动力。在发展中国家的城市，即使其不断 发展，其科技也面临着挑战，其原因很大程度是受制于技术创新能力的缺乏。在很多领域， 技术被认为是能为经济发展提供更大的动力的因素。城市同样也面临着居民健康的巨大 挑战，从婴儿的死亡率到HIV/AIDS流行病。随着这种挑战的增强，政府财政来维护和运行 健康系统的能力将被推到极限。在北美地区，比如在美国地区，健康保健的花费剧增到国内 生产总值的20%，在加拿大此项花费占到了省级税收入的一半以上。 图3 2007/2008年，在不同的城市中，开展同一种的 商业活动所花费的时间（天）。 Source: Word Bank Doing Business Sub-national reports. 智慧的地球从城市发生 09 • 商业：城市的发展需要从满足城市系统复杂的调整性要求和满足减少不必要的行政性开支的 需要之间找到平衡 城市以商业系统作为它繁荣的基础。一个没有效率的行政系统可能在某些经济领域内要花费 国内生产总值的6.8%。行政花费减少25%（比如缩短填表的时间、并联审批等），可以节省国内 生产总值的1.5%或更多（大约2090亿美元）。如图3所示，在不同的城市中，完成同样一个交易 的程序所花费的时间是完全不同的，甚至在一个国家内也是不同的。随着城市在政治和经济 领域里扮演了一个更重要的角色，如何解决在哪些领域需要制定法律和怎样执行的问题 变成了衡量一个城市商业系统有效性和高效性的核心问题。 • 运输：在城市没有采用有效的交通管理措施的情况下，效能低下的交通系统会导致运输 成本的增加 都市化和全球化在世界的港口间创造了更多的货运交通方式。在2005年，交通拥堵使美国 经济活动中的运输环节多花费了780亿美金，导致拥堵的几小时内就可损失掉42亿美金， 而且还产生了污染和能源的浪费问题。这种浪费以每年8%的速度在增长。在纽约，拥堵的 交通每年要花掉40亿美金。据估计，交通拥挤的花费在发达国家和发展中国家占国内生产 总值的1%到3%。在新型的城市中，汽车拥有的比率当前占OECD国家的75%到90%。随着 汽车拥有数量从以前的1/10到现在的1/3或者更高，会使一个城市的交通体系变得不堪重负。 • 通讯：城市为满足对连接性更大的需要面临着挑战 在过去的20年里，我们见证了通讯发生了革命性的转变，特别是在国际网络范围内的信息 共享能力。但是当网络使用的人数量从2000年到现在增长了350%，仍然有51亿人没有使用 到网络并且没有享受到网络信息通信给他们的生活带来的好处（见图4）。网络的连接速度也 日益变得非常重要。在2009年3月，全球宽带网络速度是各不相同的，在亚洲是每秒4.6MB， 而在非洲是每秒1.1MB。随着东京和横板的居民准备接受每秒GB级的网络连接速度时，城市 的管理者必须着手为TB级的网络连接速度提前制定规划。 智慧的地球从城市发生 10 • 水：水的有效利用率问题，水流失问题，水质量问题，洪水问题都对城市的可持续性发展形成 非常重要的威胁 水是人类维持生命的基本元素。每一次商品交易中 其本质都会涉及到水问题。随着城市的增长，水变得 更加紧缺。城市分配60%的水资源被用于饮用水。但是 在全球范围中，少于一半的水资源被有效地利用（见图 5）。水资源的泄漏通常占可利用水的60%。全球范围 内在水问题方面的花费每年需要140亿美元。 当前，28亿人或者说44%的全世界人口面临着用水 紧缺的问题。目前这种趋势可能到2030年上升到 40亿（见图6）。全球水资源的紧缺估计每年致使损失了 3.6%的经济增长。在加利福利亚洲，水资源问题的花费 已经占全州花费的2%。 图4 2008年，在各大洲中，各洲使用互连网的人数与各洲 总人口数的对比 Source: Instrnetworldstats.com; UNCTAD. 图6 全球面临水资源紧缺的人口数量 Source: World Economic Forum. 图7 分别在1990，2010，2030年中，在城 市与非城市地区中的二氧化碳排放量（吨） Source:U.S. Energy Information Administration Annual Outlook 2008; IBM Institute for Business Value estimates. 智慧的地球从城市发生 11 图5 全球水资源的有效利用率和每年在 水资源消耗上的花费 Source: World Bank， 2006. • 能源：城市意识到当前能源系统的不稳定性，不充分性和不可持续性 由于二氧化碳大量地被排放，温室效应从1990年到2010年已经增长了多于45%。大部分的原因 归因于城市的扩建（见图7）。因为城市中往往会产生了大量的二氧化碳。因此减少二氧化碳排放 对于一个健康的地球是十分必要的。在从满足居民要求到投资者要求方面，城市的政策制定者 面临着不断增大的压力。把减少温室问题考虑到政策制定的问题里面，从而达到自然环境的可持续性 发展和对温室效应的有效控制。欧洲400多个城市的市长提出温室问题威胁到了城市的可持续性 发展。比如，他们在2009年2月声称确保二氧化碳的排放量到2020年将有大幅度的减少。 为居民提供够安全的和可持续性的能源是一个城市所面临的最重要的挑战。全球中几乎三个人 里面就有一个人没有电用，而在能源被广泛利用的大多数发达城市里，能源的供给还是 很不稳定。在美国，由于总体能源的储备从90年代的30%下降到2007年17%，能源供给中断 的威胁正大大增加。 • 城市间面临着相互关联的挑战 对于城市的可持续性发展而言，面临挑战和威胁的因素不仅非常重要，而且这些因素之间又是 相互关联的。 （见图8）。比如一个城市的信息和通讯基础架构是吸引商业和投资的关键。一个城市的 运输系统对于商业来说是十分重要的保障因素。能源消耗和温室效应所产生的气体，单是楼宇和 交通就占总排放量的25%。当前能源的产生在OECD中占水资源退缩的30%至40%。在欧盟和 美国，假设经济保持不变，但对水资源的 消耗在今后20年将翻一倍。水支撑着所有 的经济活动，像2000加仑的水用来生产一 加仑的牛奶或者39，000加仑的水用