陈宝权：创新大数据理论和方法 提升城市智能化水平

在当前以大数据为特征的信息社会时代，如何提高机器、系统的智能水平，实现人类智能和机器智能的有机无缝融合？如何将海量的数据进行可视化呈现和表达，实现复杂事件的临场分析、决策？在大数据时代，如何提升我国城市信息化和智能化水平？日前，“城市大数据的计算理论和方法”项目获2015年度国家重点基础研究发展计划(973计划)批准立项。本刊就相关问题采访了该项目首席科学家、山东大学软件学院、计算科学与技术学院院长陈宝权教授。

中国建设信息：首先祝贺“城市大数据的计算理论和方法”项目获973计划批准立项，请介绍下该项目的立项背景及基本情况。

陈宝权：随着信息技术的飞速发展，人类社会逐渐进入了以数字化、网络化和智能化为特征的信息化时代，信息的爆炸式增长进一步导致了大数据时代的来临。搜索引擎、社交网络、电子政务、电子金融、电子商务、智能交通、智能工厂等各种信息系统如雨后春笋般涌现出来，悄然地通过获取海量数据来感知、管理和调控现实物理环境和社会生活的方方面面，为组织机构和个人家庭提供了各种便捷的服务，极大地改变了人类社会的生活、生产和管理方式。这些数据、信息和系统从多个维度描述了物理世界和人类社会的虚拟镜像，构成了一个与之对应的信息空间。尤其是，移动互联网和物联网技术的发展使得任何人、事、物可以随时随地、主动被动地产生或获取信息，广泛地共享信息并相互关联和相互影响。这种多样化、群体化的信息感知模式使得信息空间与物理世界和人类社会逐步融合、深度关联与互动，形成了一个具有闭环反馈回路的有机整体——“信息-物理-社会”三元空间。“信息-物理-社会”三元空间。三元空间融合系统是一个极其复杂、高度动态的系统，既涉及到信息的获取、处理、传输、分析、理解、反馈等环节，又涉及到人在回路的分析推理和决策控制。因此，需要提高机器的智能水平，同时解决人类智能和机器智能的有机融合问题，才能实现无缝融合的目标。这是极具挑战性的重大科学和技术问题，是当前信息技术的国际研究前沿，在城市管理、智能生产、公共安全和服务等领域有着广阔的应用前景。

“城市大数据的计算理论和方法”项目依托山东大学、北京大学、浙江大学和中科院深圳先进技术研究院，整合了国内从事图形图像处理、计算机视觉、数据挖掘、人工智能、工业控制、模拟仿真、可视化等领域的优势团队。研究平台包括两个国家重点实验室、两个省部级重点实验室，以及一个国家支撑软件工程技术研究中心。项目起止日期为2015年1月1日至2019年12月31日。

中国建设信息：项目围绕哪些关键问题展开？

陈宝权：项目围绕“城市场景的全息表达与复杂事件的临场分析理解”这一关键科学问题展开研究，基于人机智能的有机结合、数据和知识的联合驱动以及多模态数据的关联增强等学术思想，以城市场景的三维时空模型为载体，研究城市的全息表达理论方法，探索多源感知信息的多层次关联、语义提取与融合分析的机制和方法，研究多源信息的视觉转换机制和自适应交互可视化方法，探寻信息按需提取或采集的临场分析机制，推进人机智能的深度耦合，提高对复杂事件分析和推理的能力。

中国建设信息：预期将取得哪些成果？

陈宝权：本项目将围绕“城市场景的全息表达与复杂事件的临场分析理解”这一关键科学问题展开研究，在城市场景的全息表达和渐进式三维重建、跨时空城市感知数据的关联学习和聚合分析理论方法、城市事件的临场式分析和决策等理论和技术方面取得突破，在顶级国际学术会议或国际学术刊物上发表一批高水平学术论文，申报一批国际国内发明专利，在国际上产生较大的影响；培养优秀人才，建设一支国际一流的学术研究队伍，积极开展国际合作研究，组织举办高水平国际学术会议，扩大我国在相关领域的学术影响；研制面向城市管理、公共安全与社会服务的临场式交互可视分析平台，实现应用验证，使我国在城市信息化和智能化方面的研究达到国际先进水平。

本项目将在城市对象和场景的表达、城市场景的语义关联与融合、城市复杂事件的临场分析等方面取得重要进展和突破，研发城市场景的临场式交互可视分析平台，开展典型应用验证，力争取得具有国际影响的创新研究成果。具体预期研究目标如下：

◆ 服务国家需求。本项目的实施将为我国智能城市建设提供坚实的理论基础与技术储备，有效提高城市场景感知、复杂事件分析与决策的精准性和效率。通过集成这些创新研究成果，将研发城市场景的临场感知与分析平台，在城市公共安全、管理和服务等方面开展典型应用验证，以满足城市智能化应用的迫切需求。

◆ 发展创新理论。本项目预期在城市场景的全息表达与复杂事件的临场分析理解这一关键科学问题上取得重要创新研究成果。预期在城市对象和场景的全息表达与准全息计算模型、影像数据的高阶压缩感知理论、城市对象多模态数据的视觉感知认知机制与计算模型、跨时空城市场景的语义关联学习与感知聚合、复杂事件的临场可视分析等理论和方法方面取得重要突破。

◆ 突破关键技术。基于上述理论成果，本项目将深入开展城市对象和场景的准全息建模、城市多模态数据的关联和智能分析、大规模数据的交互可视化和临场分析等关键技术的研究，取得重要技术创新。预期在城市感兴趣区域的模型完整性评估和临场式构建机制，渐进式城市三维模型构建，城市三维场景的自适应动态更新，城市对象多模态数据的高精度、高效时空配准和信息关联建模，多模态数据的信息完善与增强，多模态数据的自动语义提取和标注，城市场景多模态数据的语义关联网络构建，城市场景大数据的沉浸式呈现和交互可视分析等关键技术取得突破。

◆ 培养优秀人才。在参加项目研究的青年学术骨干中，培养一批优秀的学术带头人，新增教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金和国家自然科学基金优秀青年基金获得者等2人以上。培养一批优秀的博士生，获得国际学术会议优秀论文奖3次以上。

◆ 扩大学术影响。预期在ACM SIGGRAPH（Asia）、ACM SIGMOD、ACM SIGCHI、ACM MM、IEEE VIS、ICCV、CVPR、NIPS、ICML、ACM SIGKDD、VLDB、ACM Mobicom等顶级国际学术会议和ACM TOG、IJCV、IEEE TVCG、IEEE TPAMI、IEEE TIP、IEEE TAC等顶级国际学术刊物上发表论文60篇以上，申请或授权发明专利50项以上，包括10项以上国际发明专利。举办国际与国内高水平学术会议，扩大我国在相关领域的影响力。

激光扫描车

中国建设信息：项目的研究对我国当前正在开展的智慧城市建设有哪些积极的影响？

陈宝权：本项目面向智能城市的重大战略需求，系统研究城市对象和复杂事件的表达和分析的理论、方法、关键技术和验证平台。一方面，项目研究将有力推动机器学习和智能信息处理、计算机视觉和模式识别、虚拟现实和可视分析等学科方向的发展，创新城市大数据智能计算的理论和技术，为智能城市建设奠定基础，具有重大的科学意义；另一方面项目的理论和技术创新可以满足城市现代化管理、公共安全和智能服务对城市大数据计算分析的重大需求，为城市复杂事件的临场感知、理解、响应、决策和服务提供技术支撑，具有重要的社会意义。

扫描数据

中国建设信息：除此之外，项目还有哪些更为广泛的社会意义？

陈宝权：国家“十二五”规划指出，发展新一代信息技术、现代服务业、智能城市，促进城市和城镇化可持续发展，是中国当前城市化发展规划中的重中之重。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将智能城市建设中的城市基础数据获取与更新技术、城市多元数据整合与挖掘技术、城市多维建模与模拟技术、城市动态监测与应用关键技术、城市应急和联动服务关键技术列为信息技术领域的重点发展方向。科技部、工业和信息化部、住房城市建设部、国家发展与改革委等多部委纷纷制定相关政策和试点方案，大力发展智能城市建设。自“十一五”以来，国家自然科学基金委资助了高分辨率探测成像、大规模传感器网络、空间信息网络、视听觉信息的认知计算、非常规突发事件应急管理等重大基础理论与关键技术研究。国家973计划资助了面向复杂应用环境的数据存储系统、网络大数据计算、可视媒体智能处理、高分辨率遥感数据精处理和空间信息的智能转化、虚拟现实与混合现实等基础性研究。上述研究从信息的获取、传输、存储、呈现与处理等方面为我国城市信息化建设奠定了坚实的理论和技术基础。国家863计划在虚拟现实方面，资助了虚拟环境和对象的几何表示和高效构建、虚拟环境视觉信息的逼真实时合成以及视觉计算等重大课题研究；在数字城市建设方面，资助了网格地理信息系统、数字城市空间信息管理与服务系统等重大课题研究；为进一步推进智能城市的建设，连续支持了包括智慧城市一期（智慧城市技术架构与总体方案研究、数据获取与动态感知技术研究）与智慧城市二期（城市多源密集型动态运行数据呈现技术与服务系统）等多个重大、重点项目。

我国在城市信息化建设方面已取得了明显的成绩，建立了新一代信息基础设施。城市信息化的快速推进带来了城市数据的爆炸式增长，形成了丰富的城市大数据资源。但当前信息处理的碎片化、单一化、局部化仍很严重，城市智能化发展瓶颈已经凸显，应用需求与智能化水平之间的矛盾日益尖锐。针对城市大数据构建新的计算理论与方法，进而提升城市智能化水平已经迫在眉睫。本项目的研究面向国家重大需求，符合我国对智能城市建设的总体布局，将推动信息化建设达到世界一流水平。

【关于973计划】

1997年6月4日，原国家科技领导小组第三次会议决定要制定和实施《国家重点基础研究发展规划》，随后由科技部组织实施了国家重点基础研究发展计划（亦称973计划）。

973计划项目是对国家的发展和科学技术的进步具有全局性和带动性、需要国家大力组织和实施的重大基础性研究项目，是党中央、国务院为实施“科教兴国”和“可持续发展战略”，加强基础研究和科技工作作出的重要决策；是实现2010年以至21世纪中叶我国经济、科技和社会发展的宏伟目标，提高科技持续创新能力，迎接新世纪挑战的重要举措。