数据智能与区块链在北京城市智慧治理中的应用*

北方工业大学 周萌，王昶，董哲

党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中明确提出：十四五期间要着重提高城市治理水平。北京市认真学习并贯彻中央决策部署，始终把城市智慧治理作为社会治理重要理念，历经“数字北京”“智慧北京”，正逐步向“新型智慧北京”迈进。

为全面推进北京市等特大城市治理能力现代化水平，传统的技术方法与管理手段往往存在很大的滞后性与客观性，难以应对特大城市的诸多风险与不确定性。随着人工智能、大数据处理、区块链等新一代信息技术的日渐成熟，如何借助现代信息化手段提升智能化管理水平，是当今城市智慧化治理中最为关注的难题。为充分感知城市“全息”信息，北京、杭州、广州、天津、四川等地纷纷建设城市管理智慧平台——城市大脑。大数据环境下，城市各部门、各行业多源的数据、信息与知识相互关联、相互印证，通过城市实时精准的数据呈现，使特大城市治理问题从主观经验的“模糊控制”迈向数据驱动的“精确管理”成为可能。

一、北京智慧城市大脑建设现状

北京作为特大型城市，已经形成“一核一主一副，两轴多点一区”的城市空间结构，在北京城市大脑建设时需考虑地域广、人口多、体量大等特点，采用以点带面，多“脑”并行的策略，通过构建多区多场景应用平台，对各市区诸多问题一一突破，再逐步集成，最终实现北京城市智能治理的整体升级。

面向北京“四个中心”“两区三平台”的战略需求，海淀区整合区内各政务（包括交通、市容、环境、公共安全、社区等）系统，集成融合指挥和智能运营两大模式，开发了“城市大脑”综合系统，将海淀区13个委办局的36个业务系统、1.2万多路监控视频、1万多个物联传感设备接入海淀城市大脑。该系统汇聚海淀区全景地图、实时监控画面、各种数据以及突发事件等多类信息，每天处理视频、图像、结构化数据等16万条数据。目前，试点内部分智慧社区已见雏形，可实现基本的人、车、设备设施的自动识别与采集，正计划借助人工智能算法，以实现对城市安全治理、环境监测、交通管理、社区监管等诸多领域的“人-事-地-物-组织”自动识别、派转、核实、考核等技能，提升海淀城市大脑的智慧。

北京城市副中心通州区为实现环境监测智能化改造与升级，构建了城市大脑-生态环境治理平台，打通了城管委、住建、环保等多部门的信息平台，接入超千路视频、超千个大气预警传感器。以往工地施工现场扬尘监测、渣土运输车管理等事项主要依靠人工筛查，效率低下，借助通州城市大脑，实现了对区域内各交通运输、施工作业等的全天候自动识别，很大程度上解决了环境污染问题，实现了全方位数字化管理。

“十四五”期间，北京经开区的城市大脑将基于城市生命体理念，将散落在城市各个角落的政务数据、企业数据、社会数据、互联网数据等汇聚起来，用云计算、大数据、人工智能等前沿技术构建的平台型人工智能中枢，对城市进行全域的即时分析、指挥、调动、管理，从而实现对城市的精准分析、整体研判、协同指挥，帮助管理城市。

此外，北京市搭建了网格化城市管理系统，建设现代化生态环境监测网络体系，搭建了重大活动安保指挥系统和智慧管控平台，开展“城市生命线”实时监测物联网应用示范工程等一系列重要举措，通过对城市数据的感知预测与风险评估，提高城市应急管理能力，在应对新冠病毒疫情期间发挥了重要作用。

二、北京城市治理目前存在的主要问题

北京市作为特大城市具有占地面积广、常住人口数量众多、市民成分繁杂、诉求多种多样等特点，由于时空跨度大、影响因素多、社会影响大，在城市治理过程中往往存在着深度的不确定性及模糊和模棱两可的复杂问题。大数据时代的到来为人民的实时深度交互和相互学习提供了契机，可以使个体智能通过充分的“人-机-物”交互实现指数级增长，达到群体智能的效果。依托北京城市大脑系统，可以全方位的感知城市信息，但同时也带来了巨大挑战与困难。具体表现为以下方面：

（一）数据来源多样化、异构化又存在“信息孤岛”

为提升北京全方位治理能力，智慧城市大脑的数据来自各行业系统和城市基础库，涵盖交通、医疗、楼宇、电网、农业、安防、环保、旅游、教育、水务等诸多领域，呈现出数据来源多样化的特征；但由于数据信息的来源渠道广，数据资源整合的难度大，“信息孤岛”现象依旧存在。

随着大数据、人工智能技术的发展，为了精确的感知城市信息，从智慧城市到智慧社区乃至智慧家电，都离不开物联网、智能传感器的身影。这些传感器既包括各种视觉感知设备，也包括地下管网中各种专业的传感器等，不同领域不同需求的物理网设备进行数据采集的过程中，由于传感设备、视频监控、移动设备、非传统IT设备等通信协议与标准不一致，呈现出明显的数据类型异构化。

（二）数据规模海量化又存在知识稀疏化

随着城市大脑的不断完善与发展，城市数据资源体量巨大但有价值的信息密度低，呈现出数据规模海量化，但知识稀疏化等特性。城市大脑大数据中不仅包含数据和信息，同时也隐含着丰富的规律和知识，但目前大数据检索、信息提取自动化程度较低。城市大脑对采集到的数据信息仅能进行简单的存储与分析，而对数据背后隐藏的规律等知识的提取缺乏有效的技术手段，针对与空间相关的数据挖掘的技术难度更大。

现阶段切实可行的数据筛选、语义理解、语义关联等技术还无法直接面向大数据应用，导致大数据中的规律和知识无法被充分利用。未来，面对人类可持续发展的九大问题——健康、能源、气象预报、气候变化、灾害应急预测、水资源、可持续农业、生态环境和生物多样性等，如何充分借助城市大脑数据进行深度的挖掘、整合和分析，寻找切实可行的答案则显得尤为重要[8-10]。

（三）城市治理数据缺乏安全可信监管机制

智慧城市在建设发展过程中运用了大量的企业数据和个人数据，数据的安全、数据价值的充分释放引起了研究者的广泛关注。目前基于云计算、大数据等技术的计算模式虽然可以集聚强大的运算能力，但是通过这种不断中心化的模式，使企业对用户信息实现了完全的垄断，这种垄断不仅无法满足政府部门的监管需求，而且无法打消使用者对于安全和个人隐私的顾虑，甚至对于企业本身来说，也陷入无法自证清白的处境。为了保证安全性，目前不同部门不同行业之间的数据存在天然的鸿沟，信息难以共享。如何构建可信的监管机制，保证数据安全性，不被窃取与任意篡改，最大化的实现数据共享，将是实现北京城市治理现代化的重要课题。

此外，城市治理数据应用采用开放的分布式计算和存储框架。新技术、新架构、新型攻击手段带来新的挑战，使得目前的安全保护手段存在严重的不足。大数据平台处理环节多，需要针对数据采集、传输、存储、处理、交换和销毁等生命周期各阶段进行安全防护，在不同阶段采取适合的安全技术保护机制。数据共享和流通是大数据发展的关键，但是在很多大数据应用场景中，存在数据所有权不清晰的情况，这均是未来北京城市治理现代化建设的重要内容。

三、数据智能与区块链技术赋能北京城市治理新方向

未来，北京等特大城市治理针对海量异构城市治理数据标准不一致、数据语义知识挖掘难、安全性尚未得到保证等问题，充分借助数据智能与区块链技术，可围绕如下方面展开研究。

（一）基于多模态信息融合技术的海量异构数据分析与挖掘

由于城市治理数据具有海量、异构、多模态、知识稀疏化特性，如何从数据成分中挖掘出有价值的知识，并用来辅助城市治理现代化建设，是当前亟待解决的关键难题。多模态数据融合技术能从不能维度对数据特性进行分析与处理，经历了“数据融合→信息融合→知识融合”的路径，有助于知识的提取，信息融合是数据融合发展到一定阶段的扩展，知识融合是对数据融合与信息融合的提炼与升华。

针对城市治理数据规模海量但知识稀疏的特性，研究新型多模态数据融合算法，充分利用多模态信息之间的互补性，获取城市治理过程中更完整、更好的特征表达，实现跨时间尺度与空间维度的多模态数据特征融合与数据背后隐藏价值的深度挖掘，为后续治理决策的制定提供基础。

（二）基于数据与知识相融合的城市治理智慧决策方法

当前，借助于人工智能技术，大数据智能正从传统示范教学的监督学习推理方法，向数据驱动的知识挖掘方法迈进。未来基于大数据与人工智能有机结合的关键技术，基于数据驱动与知识融合的方法，将成为赋能北京现代化治理的重要手段。探索数据驱动和知识引导相结合策略，对海量数据与知识加以分析并构建相应的分析模型，进一步结合决策支持系统，有助于增强对城市治理问题的分解与处理能力，解决以往拥有海量数据却无法根据该数据形成相应的治理决策的问题，进而提升“数据-知识”相融合的闭环体系架构下城市治理风险管控能力。

（三）基于区块链的城市治理数据安全可信监管体系

城市治理海量数据的安全保障问题至关重要，随着人们安全意识的不断增长，公民对个人隐私的保护也越来越重视。智慧城市在建设发展过程中运用了大量的企业数据和个人数据，数据的安全、数据价值的充分释放引起了研究者的广泛关注。区块链作为一种建立信任和价值的分布式系统，具有分布存储、不可篡改、多方维护、智能合约等特点，在城市治理现代化建设过程中的政府有效监管等应用领域也展现出得天独厚的优势，目前已被高度重视。

基于区块链技术，建立创新性协作关系的信息化智能可信平台，搭建可信共享的分布式数据架构，使治理体系内的数据内容一致可信、流程高效灵活、过程可回溯，形成有效维护数据安全的新机制，以提升北京市城市治理能力的数据智能水平。但是受限于多方数据获取不充分、数据来源不完全、数据信息不可靠等问题，目前真正实现技术落地的较少，在数据共享机制、背书策略、共识机制等方面尚存在诸多研究难题，借助新兴的联盟区块链技术在城市数据库中选定若干数据采集基站，组成智慧城市大数据存储联盟链系统，将有望实现各部门的数据共享。

四、总结

综上所述，为提升北京市城市治理能力现代化，需要借助云计算、物联网、大数据、数字孪生等新兴信息技术，实现城市治理实时精准的数据采集、融合与分析，借助数据智能与知识融合的策略，提升北京城市治理现代化决策水平。借助区块链技术打通政府、企业、居民之间的信息鸿沟，实现跨行业跨领域跨部门的信息共享，实现城市治理从数字化到智能化再到智慧化的演化与发展。

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2019年1月10日，国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》。2019年10月24日，在中央政治局第十八次集体学习时，习近平总书记强调，“把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口”“加快推动区块链技术和产业创新发展”。“区块链”已走进大众视野，成为社会的关注焦点。

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