城市大脑发展现状、典型实践与路径建议

邹俊燕 徐明慧 庞晓静

(北京电信规划设计院有限公司，北京 100048)

0 引言

2020年3月，习近平总书记视察杭州城市大脑运营指挥中心时指出“让城市更聪明一些、更智慧一些，是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路”。“十四五”规划纲要中明确提出“构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设”。城市大脑是城市数据要素盘活的关键抓手，是实现治理能力提升、产业结构优化和服务模式创新的综合平台，是城市未来可持续发展的数字基础设施，已经成为各省市的广泛共识。面对不断升温的城市大脑，上百个省市开展探索实践，上百家科技企业加入建设，数百亿资金源源投入。在此背景下，从实践层面开展深度典型样本研究，直面现实问题、总结成功经验、探索优化路径，备具现实意义。

1 城市大脑发展现状与问题

1.1 城市大脑内涵

“城市大脑”最早由时任阿里巴巴首席技术官，后成为中国工程院院士的王坚在杭州首次提出，当时被称为“城市数据大脑”。王坚院士认为，“以城市框架为基础、以‘大脑’运作为仿效、以数据资源为要素，是对‘城市数据大脑’的基本诠释”。因此，“城市大脑”概念自提出时就体现了城市治理的鲜明特色和“技术赋能”的显著特点。城市大脑领军城市杭州在《杭州城市大脑赋能城市治理促进条例》中将城市大脑定义为“由中枢、系统与平台、数字驾驶舱和应用场景等要素组成，以数据、算力、算法等为基础和支撑，运用大数据、云计算、区块链等新技术，推动全面、全程、全域实现城市治理体系和治理能力现代化的数字系统和现代城市基础设施”[1]。

本文采用国家信息中心的定义，认为城市大脑是面向城市治理和服务现代化需求，利用云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链、数字孪生等新一代信息技术，推动城市数据资源汇聚融合和运行态势全域感知，驱动业务流程优化和再造，实现城市治理能力提升、产业结构优化和管理模式创新的综合平台，是城市新一代的数字基础设施、现代化治理和服务的智能中枢[2]。

1.2 国内城市大脑建设现状

作为推进新一轮智慧城市建设的重要抓手和代表性工程，城市大脑自2016年首次面市后便受到地方政府和头部企业的广泛关注，疫情更是加速了城市大脑由“积极探索”走向“全面建设”的新阶段。本文通过整理2020年后关于城市大脑的招标信息，观察到城市大脑有以下发展特点(见表1)。

表1 国内城市大脑部分项目招标信息

(1)从城市层面来看，城市大脑建设从早期的以杭州、上海、北京等一线城市集中布局逐步向郑州、重庆、张家港等二线城市延伸；从以市级建设为主，逐步向区县甚至街道或乡镇一级下沉。根据中国信息通信研究院测算，城市大脑占智慧城市总投资的比例约为4%，预计未来几年城市大脑项目可能保持100%以上增速，“十四五”期间其投资规模可达千亿元[3]。

(2)从建设内容来看，城市大脑在落地过程中带有明显的厂商特征，但通常包括提供弹性计算能力的计算资源平台、实现数据资源汇聚整合的数据资源平台、提供人工智能等技术支撑的算法服务平台、支撑各类业务的应用支撑平台[3]以及实体的运行管理中心。目前，我国已经形成了以政务服务“一网通办”、城市运行“一网统管”为典型的深度应用以及围绕交通、城市管理、公共安全、疫情防控为代表的场景应用创新。

(3)从建设模式来看，目前我国城市大脑建设模式比较单一，主要由政府投资、头部信息技术企业建设，也有北京海淀区、郑州、台州等部分地区成立了国资平台负责建设与后期运维。

1.3 城市大脑建设的现实困境

与不断升温的建设热情相对应的，是在疫情大考下多数地区城市大脑运转失灵，凸显城市大脑在落地应用环节面临“名大于实”的现实困境。

(1)人们对城市大脑建设缺少科学全面的认知，使得部分地方城市大脑有名无实。一些地方政府对城市大脑的认识不到位，仅关注实体大厅、大屏建设和部门业务系统接入，导致“城市大脑”变相成为系统集成项目；一些地方政府过度关注新技术，导致城市大脑模块部署随意、功能作用眼花缭乱，丧失了建设主线[4]。究其根源在于，没有充分意识到城市大脑的本质，片面地求全、求新、求快，最终将城市大脑建成了“空壳子”。

(2)城市大脑功能和应用相对单一，局限为“领域大脑”或者“政府大脑”。多数地区的城市大脑整体功能和应用处于初级阶段，并未触及核心问题。一方面，已建的城市大脑中，有相当的业务板块是基于各部门已有的业务系统，仍然以部门业务为核心，由于缺少业务协同流程、机制，并未解决原有“烟囱式”建设模式下的部门和行业壁垒；另一方面，虽然各地在不断探索跨部门场景应用，但从建设成果来看仍然集中在城市管理、交通治理、网格化管理等领域，对民生服务、智慧医疗以及产业发展等领域中的应用有限。

(3)城市大脑缺少常态化运营模式，使得可持续发展能力不足。与其他智慧城市工程相比，城市大脑需要长期演进、更新迭代、持续推动应用创新，其价值发挥在于后续的运营服务而非前期建设。不少地方政府在推动城市大脑落地时，长期依赖于政府投资、单一头部企业承建的发展模式，缺少多元化主体参与，使得重项目建设轻后续运营、重平台搭建轻数据治理、重技术创新轻业务实际，导致城市大脑可持续发展能力不足。

(4)城市大脑缺少技术赋能相适配的制度化建设。城市大脑应当以解决实际问题为导向，而解决实际问题就必须建立合理、高效的工作流程与结构，就会涉及政策、组织、管理、标准等制度层面的配套。目前，我国虽有部分地区成立了相应的主责管理机构，但制度建设滞后平台建设，加上受传统观念、部门利益、工作交叉、权责不清等因素影响，使得城市大脑管理服务分散化、协调联动不足仍是普遍现象。

2 城市大脑实践样本研究

他山之石，可以攻玉。本文选取杭州、上海浦东、北京海淀区3个城市大脑先行地区进行典型案例分析，总结其成功经验和核心要素，为各地城市大脑建设提供参考和借鉴。

2.1 杭州模式：从“治堵”到“治城”的动态演进

杭州城市大脑起步于2016年4月，以交通领域为突破口开启了利用大数据改善城市治理的探索，此后，经历不断的迭代演进，成长为全国城市大脑建设的标杆。杭州的成功经验可归结于如下几方面。

(1)问题导向，推动“城市大脑”功能升级。杭州“城市大脑”建设经历了“数字治堵”“数字治城”“数字抗疫”3个阶段。2016年，杭州成为全国首个探索城市大脑的城市，围绕“城市大脑+交通治理”推动大数据“治堵”，实现全市通行速度提升15%，交通拥堵排名从全国第2名下降至第57名。2018年，杭州发布城市大脑综合版，将城市大脑从单一的交通治堵系统扩展成为服务民生、支撑决策的信息综合平台，正式实现从单一“治堵”向全面“治城”转变。新冠疫肺炎情爆发后，杭州建成新冠肺炎疫情防控数字驾驶舱，并首创杭州健康码、企业复工复产数字平台、亲清在线等应用，实现“数字抗疫”。

(2)做优“中枢”，构建“531”逻辑体系。2019年，杭州在城市大脑发布会上提出了“531”城市大脑逻辑架构体系。“5”即“五个一”：打通“一张网”，一张确保数据无障碍流动的网；做大“一朵云”，将各类云资源连接在一起的“逻辑云”；汇聚“一个库”，将各部门、外部数据的“小水库”向“大水库”汇聚，形成城市级数据仓库；建设“一个中枢”，以此作为数据、各系统互通互联的核心层，实施系统接入、数据融合、反馈执行；建强“一个大脑”，在全市实施统一架构、一体化实施，实现市、区两级协同联动。“3”即“三个通”：即市、区、部门间互联互通；中枢、系统、平台、场景互联互通；政府、市场互联互通。“1”即“一个新的城市基础设施”，为城市建设一个会思考、能迭代进化的数字化基础设施[5]。2020年，杭州在《杭州城市大脑赋能城市治理促进条例》中提出城市大脑“由中枢、系统与平台、数字驾驶舱和应用场景等要素组成”，强调“中枢是城市大脑赋能城市治理的核心系统”。可以看出，“中枢”是杭州城市大脑建设重中之重，各系统与平台数据通过中枢协同机制互联互通，实现业务协同、数据协同、政企协同[1]。

(3)政企合作、社会协同，构建可持续发展能力。杭州在云栖小镇成立了运营指挥中心，承担城市大脑中枢系统研发运维、杭州城市大脑日常运营、成果展示体验等工作。杭州市数据资源局牵头运营指挥中心管理，统筹协调总体规划、需求梳理、中枢运维、数据协同、规则沉淀等具体工作，同时以项目为单元，建立城市大脑工作专班，负责具体领域的对接衔接工作。云栖工程院作为城市大脑研究院，为城市大脑建设提供智力支持。同时，杭州成立国有控股的云栖城市大脑科技有限公司，负责城市大脑日常的建设运营，此外还有“城市大脑”停车运营公司、“城市大脑”云医公司等实施市场化运作。杭州城市大脑在实践探索中逐步确立的“党委领导、政府主导、社会协同”的组织架构[6]，确保了城市大脑赋能城市治理的长效化供给。

(4)规范支撑，为城市大脑建设运营提供制度保障。2018年，杭州市发布《杭州市城市数据大脑规划》，提出未来5年的发展目标和实施路径。2019年，杭州发布的《城市大脑建设管理规范》《政务数据共享安全管理规范》是全国第一个城市大脑建设的地方性标准。2021年3月，《杭州城市大脑赋能城市治理促进条例》明确了城市大脑的范畴、定位和功能，对政府和部门职责进行了规定，以防止重复建设、资源浪费。

2.2 浦东模式：以城运中心为核心的绣花式智能精细治理

2017年4月，上海浦东新区组建浦东新区城市运行综合管理中心(简称“城运中心”)，以城运平台为重心率先启动城市大脑建设，经过多次迭代更新，已经升级到3.0版本。具体来说，上海浦东的城市大脑实践经验主要包括以下几方面。

(1)优化运行模式，实现全域协同管理和服务。上海浦东新区城市运行综合管理体系是浦东“城市大脑”的承载体，随着“城市大脑”迭代升级的持续推进，城运管理体系也不断完善。当前，浦东已经构建起“1+39+1370”三级管理运行体系，即“1个区城运中心、39个街镇城运分中心+1370个居村工作站”，实现不同管理层级无缝衔接：区城运中心作为中枢，确保指挥顺畅、处置及时；街镇城运分中心实行24 h值守，确保随时实现区与街镇两级联动，协同处置各类事务；村居工作站实行“白天在岗、夜间在线”工作制，将工作触角延伸到城市治理第一线和最前沿[7]。以此为基础，浦东还率先探索建立城市常态运行-应急管理的模式和平急融合的指挥机制，以及“3+1370”的基层治理新模式。依托城运中心三级基础管理体系，浦东全面再造协同处置工作流程和机制，聚焦跨部门、跨区域、跨层级事项，探索形成“一张清单+两个闭环+三个平台”的智能协同处置模式，梳理完善100+智能协同处置事项，建立并强化“单一事项处置小闭环”+“行业联动监管大闭环”的有效运行模式，形成了浦东城市治理现代化的“协同中枢”。

(2)做强平台支撑，以服务对象为中心进行场景整合。浦东围绕社会治理顽疾和老百姓突出需求，以应用牵引智能化推进，实现对城市管理的重难点问题和顽症痼疾的精准覆盖、全面覆盖，提高主动发现和快速解决问题的能力[8]。在平台体系上，纵向构建“区日常管理总平台+街镇智能综合管理分平台和+村居联勤联动微平台+专业管理微平台”，横向打造“专业智能综合管理平台+迭代拓展专项应用场景”的总体格局。在智能场景应用上，从以部门为中心向以服务对象为中心转变，将涉及经济治理的104个场景、城市治理的50个场景和社会治理的11个场景进行了整合集成，形成了10类57个整合场景，不断推动治理流程再造，率先构建了经济治理、社会治理、城市治理统筹推进和有机衔接的治理体系。

(3)建好神经末梢，实现治理要素全领域精细化覆盖。300万个物联感知设备遍布浦东新区，实时监测着每个城市运行体征的状态，一旦识别到信息异常，会在1 s内将信息传达到“城市大脑”；区应急办、公安、120急救中心、城管执法、市容环保、市场监管、交通等多部门的政务信息都与城运中心平台共联共享，使得“城市大脑”掌握了大量的城市运行体征数据。目前，浦东城市大脑实现了对全区实有人口、安全隐患、轨道交通、消防井盖、电力设施等涉及“人、事、物”的治理要素全覆盖，通过强大的智能化体系支撑，可以实时、智能、精细感知浦东上千平方公里大地的“心跳”和“脉搏”[7]。

(4)借外脑引外智，政企合作共建开放生态。浦东将城运中心比作开放的“赛马场”，搭建“城市大脑”智慧技术联盟，与50多个技术团队会战攻坚，加快人工智能、区块链、5G、边缘计算、时空定位等新智能技术与场景监管要素的应用匹配，不断丰富智慧算法和治理模型，通过100+智能算法全面赋能，创新应用240多个治理模型，实现管理与技术深度融合[9]。

2.3 海淀模式：规划先行，技术与机制同步建设、协调推进

海淀城市大脑项目于2018年启动，2019年年初完成了从机制到建设的顶层设计，至2020年年底，落地应用覆盖55项智能业务场景。有别于其他地区的是，在城市大脑项目建设之初，北京市海淀区对广州、深圳、杭州、上海等十余个城市的城市大脑典型案例进行了深度考察，因此无论是在理论层面还是实践层面，无论从技术视角还是制度视角海淀区都有相对完整的体系。具体来说，海淀城市大脑实践经验主要包括以下几方面。

(1)规划先行，明确建设目标与路线图。2019年4月，海淀区发布《海淀城市大脑总体规划(纲要)》，明确海淀“城市大脑”核心思路模式和5年建设路线图具有5个鲜明的特点：一是在本质理解上，明确了海淀“城市大脑”建设是一项长期持续、动态演进的过程；二是在设计哲学上，不追求静态的、大而全的方案制定，而是通过确立一些系列规则，引导“城市大脑”真正实现动态生长；三是在建设理解上，重新思考政府与企业的关系；四是在建设方法上，将“需求牵引，业务驱动”作为城市大脑建设的基本原则；五是在体系架构上，明确“城市大脑”是可持续演进的开放平台。2019年10月，海淀区印发了《海淀城市大脑建设项目管理工作规则》，调整完善城市大脑项目管理和建设运营机制，为项目落地见效护航。

(2)技术赋能，做优“1+1+2+N”总体架构。海淀区“城市大脑”聚焦城市治理，聚焦基层一线，聚焦场景应用，其建设遵循“1+1+2+N”的总体架构，即一张感知神经网、一个智能云平台、两个中心(大数据中心、AI计算处理中心)、N个创新应用(前期聚焦5个示范应用)。在创新应用方面，坚持业务场景驱动，推进城市管理领域的接诉即办、垃圾分类，城市安全领域的智慧消防，城市基层领域的智慧社区，城市生态环境领域的碧水、蓝天等城市治理场景建设，探索多元投资的新机制，取得了良好成效。

(3)“四轮驱动”，破解长期以来信息化建设的共建共享难题。海淀区城市大脑建设实行“创新合伙人”模式，建立“管办分离、统分结合”的建设机制，组建城市大脑专班办公室、运营公司、科技产业联盟和城市大脑研究院，形成政企合作、“四轮驱动”的建设机制，破解长期以来信息化建设领域由单个部门主导建设形成的“数据烟囱”和“信息孤岛”效应[10]。海淀城市大脑专班由海淀城市大脑工作领导小组(以下简称“领导小组”)和海淀城市大脑专班办公室(以下简称“专班办公室”)组成，使得区属相关单位在一个平台上共同研究业务需求。城市大脑研究院作为智慧城市和城市大脑领域的专业研发机构和高端智库，为海淀城市大脑建设提供方案策划、专业研究、战略智库“三大能力”支持。建设平台运营公司负责海淀城市大脑建设总包、集成和运营工作。海淀(中关村科学城)城市大脑科技产业联盟汇集了以中关村为主的科技创新“头部”企业，为城市大脑建设提供产品和技术的支撑。

2.4 典型实践分析小结

整体来看，各地城市大脑建设虽然在架构体系、侧重领域、运作机制、建设模式方面存在较大差异，但在实践中体现出来的共识在于：城市大脑建设不等同于信息化建设[11]，需要创新发展思路。系统性的顶层设计、自上而下的改革推动、自下而上的创新活力、长效的迭代优化机制是城市大脑的必要要素，在实践中，需要理论体系、业务体系、技术体系、数据体系和制度体系有机融合、相互作用：理论体系是深刻认识城市大脑内涵、构建科学合理的发展目标和实施路径的前提；技术、数据、业务三大体系深度协同是城市大脑“有用、能用、好用”的关键；制度体系包括政策、标准、组织、运作机制等，是“城市大脑”持续创新的重要保障。

3 城市大脑路径优化建议

对地方政府而言，应根据自身城市发展战略、城市现代化治理和产业转型升级需求，同时借鉴国内其他地区城市大脑建设的成功经验，厘清思路、有序展开、迭代演进，确保建设实效，具体可从以下几方面入手。

3.1 加强顶层设计，明晰城市大脑发展路径

城市大脑属于实践先行的新生事物，目前国家层面的规范性、标准性文件还比较缺乏，各方也未统一认识。因此，对地方政府而言，首要的是要树立前瞻性的思维，加强理论研究，加强对先进实践的深度考察和学习，加强顶层设计，形成系统性推进思路和方案，具体做法如下。

(1)加强城市大脑顶层设计。立足城市发展特点、信息化发展基础、各级各部门应用需求，综合考虑国家和上级政府相关要求，制定本级城市大脑发展目标、建设内容、实施路径和建设运营模式等内容。在此环节地方政府需要处理“横向与纵向”“存量与增量”“共性与个性”“技术与制度”的关系，并提出城市大脑建设的明确要求。

(2)加强标准制定与安全防护。在顶层设计之下，研究制定城市大脑建设相关标准规范，如技术规范、数据标准、建设指南、管理规范等，确保城市大脑建设有章可循。建立统一、完善、可靠的城市大脑安全体系架构，按照信息安全与项目“同步规划、同步建设、同步使用”的要求，实现城市大脑的物理安全、网络安全、数据安全[12]。

(3)确定演进路径，分阶段推进。城市大脑建设不是一蹴而就的，各城市宜以5年为规划和建设周期，并结合实际，明确各阶段建设重点。

3.2 优化组织机制，破解跨部门协同难题

城市大脑建设比较复杂，应用领域广，创新要求高，强有力的组织保障及机制体制创新必不可少，具体可从以下几方面入手。

(1)建立“一把手”领导体制。成立由“一把手”挂帅的城市大脑建设领导小组，由其作为城市大脑决策机构，负责审议城市大脑建设的相关工作机制、规划、年度工作计划、相关工作部署和立项方案、重大项目建设方案和经费支出等重要事项。城市大脑建设领导小组应考虑到与智慧城市建设领导小组、数字政府建设领导小组的整合与统一，以保证各项工作的协同。

(2)明确主责机构负责城市大脑日常工作。明确一个主责机构，主要负责组织落实城市大脑建设领导小组决策事项，统筹推进城市大脑生态体系建设、机制创新、项目立项、招标、验收等工作。主责机构的选择可以结合城市实际进行设定，贵州、杭州、重庆等地以大数据局作为责任机构，上海浦东新区成立了城市运行综合管理中心(事业单位)作为建设主体和运维单位，北京海淀区以城市大脑专班负责相关工作，而广东省则试点首席数据官的模式，在主管部门与业务部门的协同联动方面有了进一步的探索。

(3)健全工作机制保障协调推进。具体工作包括健全部门之间、区域之间的协同联通衔接机制、沟通协调机制；强化项目和资金统筹监管机制，加强项目立项、项目审批、项目建设、项目后评估等全生命周期的监督；建立专家咨询机制，提供智力支持；建立绩效评估机制，进行定期考核评估，促进部门业务不断和城市大脑融合。

3.3 坚持场景驱动，推动技术、数据、业务协同

城市大脑的建设和运行应以跨领域协同应用场景为切入点，打造丰富的智慧应用场景。所谓“应用场景”，是指针对具体的城市治理事务和问题(场景)而量身制定的信息管理与模块[13]，如各地广泛开展的渣土车治理、群租整治、接诉即办、综合执法等。在此过程中，要注重技术体系、数据体系和业务体系的有机融合和逻辑统一。

(1)在技术体系中，要关注城市大脑基础平台(中枢系统)与各类业务系统的互联互通，实现对原有“烟囱”和“孤岛”的贯穿，同时逐步将“探索建设数字孪生城市”、城市底图整合建设等内容纳入城市大脑建设范畴以提升前瞻性与先进性。

(2)在数据体系中，需关注数据资产管理体系、数据治理与服务体系，健全数据资源标准规范，实现各类数据资源的统一规范和无缝衔接，推动数据协同与共享。

(3)在业务体系中，要明确领导角色、管理者角色、技术保障角色、业务需求角色等，明确应用场景为核心下的业务流程重构，推进各业务各条线与城市大脑的协同联动，解决跨系统、跨部门、跨业务的重大问题，促进城市运行全局优化。

3.4 深化政企合作，构建开放创新的运营体系

城市大脑建设不是简单的一次性信息化项目建设，而是一项具有全局性、长期性、综合性的系统工程，不仅需要建设好基础平台和场景化应用，更要构建开放创新的城市大脑生态体系保障可持续健康发展，具体可从以下几方面入手。

(1)构建“政府指导、国资主导、社会参与”的城市大脑生态圈，成立国资主导的城市大脑建设运营公司，承担城市大脑项目总包、集成建设和运营管理的职责，实现本土化运营；以城市大脑产业联盟或者创新实验室的方式聚集一批“头部”企业，为城市大脑建设提供持续的产品和技术支撑。

(2)成立城市大脑运营管理中心或指挥中心，负责城市大脑的日常运行管理。

(3)重视可持续运营，探索基于智慧城市真实场景的社会化开放平台，开放网络、平台、数据、应用等资源，综合采用政府补贴、购买服务等方式鼓励企业利用自身特点和经验优势，在开放场景中进行城市大脑项目和产品的实践、验证和迭代。

4 结束语

城市大脑正成为越来越多的城市提升治理能力现代化和发展数字经济的共同选择，其发展需要以更长期的视野、更清晰的思路来推进。本文通过研究典型实践样板，发现具有推广意义的成功元素和实施路径，以期为地方政府开展城市大脑建设提供有益参考，同时为相关研究机构和技术厂商在落地实践环节提供一定经验借鉴。