“城市大脑”赋能城市治理现代化建设研究——基于青海省西宁市的实践分析

董红妮周志城 杜海峰 赵铁军 杜 震

（1.西安交通大学公共政策与管理学院，陕西西安 710049；2.西宁市应急管理局，青海西宁 810099；3.中兴通讯股份有限公司，青海西宁 810099；4.西宁市城市运行管理指挥中心，青海西宁 810099）

城市是国家的重要组成部分，是区域政治功能、经济功能、文化功能、社会功能和生态功能的重要载体。根据数据显示，2019年全球城市人口比例达55%，随着人口增长，2050年全球城市人口比例将增加至68%[1]。2021年底，中国人口城镇化率超过60%[2]。在全球城镇化快速发展的背景下，城市给人类社会带来繁荣和便利的同时，也带来人口膨胀、交通拥挤、住房紧张、环境污染、资源紧缺、安全隐患等问题，关系人民福祉、社会和谐稳定及经济健康发展。寻找有效治理“城市病”的方法是城市发展面临的严峻挑战，城市的治理需要寻求和探索新的路径。

1 我国城市治理问题分析

城市治理能力是相关单位在建设治理体系现代化和提升治理能力现代化行动中处理事务表现出的主观条件[3]。相关单位治理能力现代化主要涉及积极回应公民需求的能力、有效运用信息工具的能力、高效整合社会资源的能力和创新协调合作的能力等四种能力[3]。

城市治理体系和治理能力现代化是国家治理体系和治理能力现代化的重要内容。在推进城市治理体系和治理能力现代化的过程中，以政府治理能力现代化为基础，以人民需求为根本确定城市发展目标、以人民满意度为导向确定城市发展重点任务，需要有效、充分运用信息化工具，以先进的信息化技术作为保障，有效整合城市资源，提高城市治理体系和治理能力现代化。

IBM公司在2008年提出“智慧地球”概念，并将“智慧城市”作为“智慧地球”的重要内容进行阐释[4]。智慧城市运用先进的信息化技术，实现城市的智慧化运行和管理，为城市居民创造更好的生活环境，保障城市的稳定、和谐和可持续化的发展[5]。而城市稳定、和谐和可持续化发展可以有效缓解我国随着城镇化进程加快出现的“城市病”问题。使城市的发展和治理出现新的方向，“智慧城市”的理念逐渐被相关单位和民众接受，作为缓解“城市病”的重要手段和方法而实践、推广。

2010年我国逐步启动关于智慧城市建设试点计划，截至2020年，我国智慧城市试点数量累计达到749个，且发展规模已初见成效[6]。新型智慧城市是在智慧城市的基础上进行提升以及递进衍生而来，是新时代提升城市治理体系和治理能力现代化的重要抓手。

2017年，我国完成首次全国新型智慧城市评价工作，在220个评价城市中，39.9%的城市处于起步期，42.27%的城市处于准备期，18.64%的城市处于成长期[7]。2019年，我国对271个地市、4个直辖市的新型智慧城市再次进行评价，43.27%的城市处于起步期，36.73%的城市处于成长期。与2017年评价结果相比，处于成熟期的城市由2017年的0增长至8.36%[7]。处于起步期和成长期城市数量占比从2017年的57.73%增长至80%，处于准备期的城市数量占比从42.27%下降至11.64%。我国新型智慧城市已经取得一定的建设成效，但也面临一些问题，还需要不断改进、升级。

（1）统筹整合机制不健全。

各地新型智慧城市顶层设计重视技术手段而非设计目标，认为新型智慧城市建设的关键为采用先进的技术[8]。新型智慧城市建设不仅需要信息化内容，还需体制机制改革、民生服务机制创新、产业政策的探索等，需要进行科学规划以及全局统筹的顶层设计。

（2）地域特色不明显。

部分城市盲目跟风，对城市特点未进行深入调研和分析，硬性套用其他城市的建设方案，使多地新型智慧城市的建设呈现“千城一面”的现象。在新型智慧城市建设中，需要结合当地文化资源、生态环境、治理特点以及实际需求，突出当地特色，构建地域特色明显、适合当地发展的新型智慧城市模式，提升当地城市治理体系和治理能力现代化水平。

（3）存在孤岛、重复建设现象。

经过智慧城市的建设，各行业智慧化系统逐渐完善，部分城市已初步实现业务领域范围内人、物之间的信息交互。在各业务领域信息化水平较高的情况下，面对城市的整体治理和一体化运行，仍存在功能孤岛、业务孤岛、决策孤岛及信息化碎片等现象，需要建立将各业务领域的资源、业务、功能等融合起来的机制。相关单位的管理体制使用以条线管理和属地管理相结合的管理模式，新型智慧城市建设中，多方参与且思路、需求和措施不同时，导致目标冲突、项目冲突以及重复建设现象。

（4）城市一体化治理运行推进难度大。

随着新型智慧城市的建设，城市交通、城管等不同领域取得一定成效，缺乏统筹不同领域联动协作的、类似统筹人体整体运行的“人类大脑”的平台和机制，即“城市大脑”，城市治理体系无法有效融合已有成果，无法对条块化的资源进行统筹、融合形成合力服务于城市综合治理。

2 城市大脑赋能城市治理现代化分析

黄国和等[9]提出由土地、交通、建筑、人口、能源、资源等组成城市生命体，城市生命体能够通过与生物体相类似的自养或异养的新陈代谢方式进行能量转换、物质循环和废物排泄，具有时间和空间上的生长、消亡和自我更新的自然演化过程，是能够进行自我调控和自我繁殖的复杂物质系统。我国著名建筑学家梁思成指出“城市是一门科学，它像人体一样有经络、脉搏、肌理”。城市的交通、建筑等类似人的脉搏、经络。以拟人化思维分析城市的组成和发展，可以帮助城市管理者更有效、更人性化地规划城市功能[10]。

人体各器官能够有效运作，因为器官均受大脑的支配。城市在交通、应急、管理、能源等方面的信息化建设较完善，为了使较完善的城市“组件”可以有效联动、协作并服务于城市一体化治理，需要“城市大脑”支配“组件”，即类似统筹人体整体运行的“人类大脑”的平台和机制，通过“城市大脑”赋能城市治理。“城市大脑”不是特质神经学的大脑，而是巨大的、范围广大的类脑系统[11]。

建立城市大脑如同给城市安装CPU，建立智慧城市等同给城市安装可穿戴设备。可穿戴设备无法与其他部分联动，城市大脑可以协同、交互。我国“城市大脑”的规划和建设自2016年逐步启动以来[11]，在实践中相继涌现多个不同的城市大脑建设方案，截至2020年，我国已经有500多个城市启动不同类型的城市大脑计划[11]。

杭州市运用大数据、云计算、人工智能等技术构建城市数字化运行的基础设施，以城市大脑作为载体，感知城市生命体征，通过大数据分析，将海量的数据转化为业务模型，形成城市交通大视图，实现城市交通系统的调度和管理。

阿里巴巴将“城市大脑”定义为一个面向城市各领域的巨型网络决策和服务信息系统，通过打通数据壁垒，分析、挖掘海量数据，以数据分析辅助城市治理，阐释“城市大脑”功能。

中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心刘锋[11-12]团队提出基于互联网架构的类大脑系统模型，利用互联网的连接和架构模拟大脑的神经元系统，构建城市类脑智能支撑平台。

“城市大脑”除了具备网络联通、思维能力、分析能力，还需具备感知、协同、交互、统筹联动城市各模块和组件的能力。

3 西宁市“城市大脑”的模型构建

西宁市通过整合城市治理相关各领域已建设的业务系统和资源，以打通“业务孤岛”“决策孤岛”“功能孤岛”为目标，统筹规划新型智慧城市顶层设计，针对新型智慧城市建设过程中的问题，结合当地城市、文化、生态环境等特点，创新城市治理现代化的思路和方法，构建西宁市“城市大脑”，赋能城市治理现代化。

在全市智慧城市体系下，西宁市从体制机制、业务支撑以及实现技术等方面进行整体规划顶层设计，从城市治理重点内容和特点出发，构建定位为“城市大脑”的西宁市城市运行管理指挥中心（以下简称“指挥中心”），整合、汇聚城市治理相关的数据资源、系统资源以及指挥体系等，重点突出当地城市治理特色。

西宁市“城市大脑”按照“平战结合”的理念整体规划。其中，“平”指常态情况下，指挥中心提供城市综合管理、民生服务以及辅助决策服务；“战”指非常态下，指挥中心迅速启动应急机制，作为全市应急指挥中心发挥指挥调度职能，与前方指挥中心、事件现场三者之间联动协作，响应事件处置。

按照“分散”和“集中”相结合的思路设计“城市大脑”的整体框架，充分整合各领域信息化建设成果。其中，“分散”指各业务单位建设的业务信息化系统，如综治系统、智慧交通系统、公共安全系统、政务系统等，由各业务单位规划建设；“集中”指将各业务单位的信息化系统汇聚、整合，由“城市大脑”整合各业务系统的数据和业务处置的共性部分，通过数据分析提供辅助决策服务。

西宁市“城市大脑”模型如图1所示。

图1 西宁市“城市大脑”模型

考虑可扩展性以及城市发展规划的演进和迭代，按照模块化结构设计，西宁市“城市大脑”包含五大模块，即神经元群系统、神经区域系统、大脑中枢神经系统、数据存储区域以及业务数据融合体系。

（1）神经元群系统。

神经元群系统是面向具体领域的各单位业务系统、平台以及各系统的终端，如应急救援信息系统、预案系统，实时公交车分布系统等。目前，西宁市指挥中心汇聚全市96个城市治理相关的业务系统，形成西宁市城市大脑的大脑神经元系统群，充分整合利用各行业已取得的建设成果。

（2）神经区域系统。

神经区域系统由多个神经元系统汇聚形成，以应急体系组成为例，神经元系统和神经区域系统如图2所示。

图2 神经元系统和神经区域系统

需要结合当地在城市治理方面的特色确定神经区域系统的内容，避免“千城一面”的建设思路和模式。结合西宁城市治理的特点，按照“平战结合”的原则，确定城市大脑神经区域体系包含五大内容，包括城市应急、城市管理、民生服务、辅助决策以及数字城市窗口，整体概括为“四窗一中心”。

（3）大脑中枢神经系统。

由大脑中枢神经系统对具体行动进行控制、统筹，由指挥中心体系通过业务单位、指挥联动机制、业务系统以及通信平台等完成职能。大脑中枢系统的主要职能为统筹、协同、交互等，向神经区域系发送分析结果和处理方案，接收神经区域系统、大脑感知层面的信息反馈。

目前，西宁市指挥中心入驻区县、交通、公安、城管等22家业务单位；组建综合管理部、应急联动部、民生服务部、信息研判部等职能部门，构建指挥联动体系；通过面向城市的全要素、全事件综合管理体系，搭建大脑中枢体系的信息系统。

（4）数据存储区域。

数据存储区域用于指挥中心信息存储，在已经建设的大数据基础平台和共享交换平台的基础上，有效利用其对城市大数据汇聚、共享、挖掘分析以及存储等功能，服务于城市大脑决策。

（5）业务数据融合体系。

业务数据融合体系可以融合面向业务的数据，周期性形成“大脑”的分析结果，同步给相关领域单位，辅助决策城市治理。

图3 西宁市“城市大脑”运行管理自动化过程

整个过程包括信息输入、信息分析、综合分析处置、职能决策等模块，其中输入的信息来源主要有12345热线、监测预警、巡检上报以及互联网渠道。“城市大脑”受到感知或信息输入的刺激后，根据输入信息和由城市体征信息采集系统反馈的数据进行分析，通过平台综合分析处置环节在神经元系统和相关数据信息的辅助下进行融合分析，反馈处置方案。神经区域系统收到指令后，形成处理预案，统筹各神经元系统和数据体系完成处置，反馈处置结果，对平台综合分析处置体系（大脑中枢系统）的知识进行完善和修改，将本次过程及数据存储到业务数据融合体系，应用于后续的智能决策。

4 西宁市“城市大脑”应用特点

按照“整体规划分步实施”的原则，西宁市已建立“城市大脑”的整体框架及大脑中枢系统、数据存储区域、神经元群等部分内容，完成应急体系神经区域系统和神经元系统框架的部分搭建。

（1）充分利用信息化手段的同时涵盖体制机制的变革，以适应城市治理过程中治理城市新模式的需求。成立相应的机构，统筹城市管理、城市应急、民生服务和综合辅助决策服务和职能。

（2）结合西宁市需求和当地特色，以治理和应急业务应用为导向，实践“城市大脑”的构建和应用，在城市治理创新实践方面探索西宁市特色的治理模式。

（3）充分利用各行业单位信息化建设成果，避免重复建设。将全市与城市治理相关的垂直领域业务系统、数据接入指挥中心，进行整合、利用，辅助城市治理，避免重复建设。

（4）丰富“城市大脑”的思考和统筹能力。借助大数据、互联网、人工智能、物联网等技术，通过整合城市信息、业务系统等，对城市治理数据进行融合分析，驱动统一协作治理，联动统一指挥调度。

西宁市“城市大脑”在城市管理、城市应急、民生服务以及辅助决策方面取得一定成效，并于2018年、2019年、2020年连续荣获“中国领军智慧城市”称号。

5 城市治理现代化建设建议

西宁市通过将城市拟人化分析，结合对“城市大脑”的剖析，构建面向城市治理具体实操的“城市大脑”，充分利用新型智慧城市建设成果，避免重复建设，横向融合跨部门、跨业务单位的部分业务，纵向打通业务、数据壁垒，是对新型智慧城市在面向城市治理方面的进一步探索，取得一定成效。

目前，西宁市成功建设“城市大脑”基础框架和部分功能，与充分发挥“城市大脑”功能和效用、以“城市大脑”为核心统筹城市综合运行管理的目标还有一定差距。城市治理是一个复杂的系统工程，对城市治理体系和治理能力现代化的探索是一个不断创新的过程。应继续深化对西宁“城市大脑”的探索和实践，使“城市大脑”更智能、更聪明，为其他城市在“城市治理”方面提供参考。

促进经济的可持续发展已成为世界各国的发展共识，而发展农业循环经济则是实现可持续发展的重要手段。农业作为国民经济的基础，是人们赖以生存和发展的前提。而发展农业循环经济对其他产业和实现社会的可持续发展具有重要影响。

在探索城市治理现代化的过程中，需要有效运用信息化的方法，结合当地特色。

（1）统筹规划，驱动整体性治理。城市治理是城市内部各机构、部门的整体性运作的结果，强调业务上的协调、合作、整合，并非各业务领域自行发展。在数字时代，信息技术成为公共服务系统理性和现代化变革的中心[13]，相关单位在各自业务领域进行信息化建设规划的同时，应在全市、全区域的整体规划下进行，从基层到高层遵循“金字塔”模型的统筹规划原则，以驱动全市、全区域的整体性治理，避免信息化建设碎片化现象。

（2）整体治理，推动体制机制变革。城市治理不仅是科技和信息化部门的信息化建设，还包含相关单位体制机制改革、民生服务机制创新探索、产业政策制定等内容。按照“木桶效应”原理，城市治理应着眼于相关部门内部机构和部门的整体性运作，强调各部门、单位之间的协调、合作、整合。探索业务整体性运作时，体制机制应根据具体业务的发展而变革，勇于体制机制的革新以适应城市治理业务的需求。

（3）避免重复建设，充分利用业务单位信息化建设成果。建立数字城市可以实现物理城市的数字化[14]，智慧城市是在数字城市建立的数字框架的基础上，为经济发展、城市管理和公众提供各种智能化的服务[15]，新型智慧城市在智慧城市的基础上进行提升和充分递进。从数字城市到新型智慧城市，各业务领域在信息化建设方面已取得一定成果，在整体城市治理的背景下，按照全市“一盘棋”的理念，应有效整合各业务领域的信息化建设成果，服务于城市治理，避免信息化建设碎片化和重复建设、浪费。

（4）重视城市特色化治理及特色治理模式，避免“千城一面”。城市治理是复杂且新颖的课题，对于新的课题，部分城市建设存在盲目跟风现象，对城市治理的需求和特色未进行深刻分析，将其他地方方案照搬，使各地城市治理思路和方式“千城一面”。城市发展讲究地域、文化的差异性，在城市治理过程中，建议将当地文化、生态环境、地域特色和实际需求结合起来，突出当地特色，规划地域特色明显的、适合当地发展的城市治理方案。

6 结语

研究探究城市治理现存问题，进行城市大脑赋能城市治理现代化分析，构建显示“城市大脑”模型，分析其应用特点，提出城市治理现代化建设建议，为智慧城市建设提供参考。