■ 閔 睿 MIN Rui 孫彤宇 SUN Tongyu

0 引言

城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展、信息通信技術(shù)的興起及可持續(xù)理念的深入人心，對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、知識(shí)等城市要素產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。向城市聚集的大量人口加劇了環(huán)境污染、能源短缺、交通擁堵、貧富分化、糧食安全等城市問題，給可持續(xù)目標(biāo)帶來諸多挑戰(zhàn)；信息革命則促進(jìn)城市與技術(shù)融合共生，深刻改變了人們的生活方式與社會(huì)組織。定位與傳感技術(shù)、普適計(jì)算與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)的出現(xiàn)，支持著城市交通、能源、水利等設(shè)施服務(wù)體系的智慧發(fā)展，提高城市的宜居性、可持續(xù)性、生產(chǎn)力與治理力。信息技術(shù)的興起與普及，使我們對(duì)城市的解讀更趨動(dòng)態(tài)。田園城市、帶型城市、分區(qū)規(guī)劃等傳統(tǒng)城市模型理論往往受限于技術(shù)，將城市視作靜態(tài)系統(tǒng)；而智慧技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市各系統(tǒng)宏大信息流的捕捉、篩選與分析，使信息數(shù)據(jù)反作用于城市規(guī)劃與城市設(shè)計(jì)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

智慧可持續(xù)城市是一個(gè)相對(duì)新興的城市發(fā)展概念、模型與策略。我國一直重視城市的智慧可持續(xù)發(fā)展，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020 年）》也明確提出“加快推進(jìn)綠色、智慧、人文城市建設(shè)，促進(jìn)城鎮(zhèn)化從速度型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變”，智慧可持續(xù)城市的概念恰與之精神契合。本文將對(duì)相關(guān)研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行梳理，以期為我國城市實(shí)現(xiàn)智慧可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 智慧可持續(xù)城市概念緣起

信息時(shí)代，利用信息通信技術(shù)（ICT）實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的可行性與必要性日益彰顯，智慧城市技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)目標(biāo)的有效路徑與強(qiáng)大支撐。理想的可持續(xù)城市具有可持續(xù)的自然資源以滿足其發(fā)展需求，具有可持續(xù)的安全保障以應(yīng)對(duì)環(huán)境危害、保證安全發(fā)展，并向市民提供平衡協(xié)調(diào)的福祉，促進(jìn)代內(nèi)與代際公平。智慧技術(shù)則從經(jīng)濟(jì)、治理、環(huán)境、人力資源、機(jī)動(dòng)性與生活等6 個(gè)維度[1]優(yōu)化資源分配，促進(jìn)知識(shí)經(jīng)濟(jì)與創(chuàng)新活動(dòng)，保障市民權(quán)利，推動(dòng)城市有序綠色發(fā)展。

智慧愿景與可持續(xù)愿景緊密相連。智慧城市的發(fā)展目標(biāo)是可持續(xù)城市，而可持續(xù)城市的發(fā)展需要借助智慧城市的技術(shù)體系。生態(tài)城市、綠色城市、低碳城市、韌性城市等可持續(xù)研究與信息城市、知識(shí)城市、數(shù)字城市等智慧研究呈現(xiàn)交織態(tài)勢(shì)，智慧技術(shù)正成為城市可持續(xù)發(fā)展的主要推動(dòng)力。有學(xué)者關(guān)注到智慧性與生態(tài)可持續(xù)性的關(guān)聯(lián)，在2013 年提出智慧生態(tài)城市（Smart-ecological City）的概念，融合智慧與生態(tài)核心特征，從能力、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、關(guān)系、環(huán)境、心理藝術(shù)與美學(xué)、美德等方面構(gòu)建以人類與自然和諧共生境界為目標(biāo)的發(fā)展模式和城市類型[2]。之后，又出現(xiàn)了許多致力于可持續(xù)目標(biāo)的智慧城市實(shí)踐與強(qiáng)調(diào)智慧性的可持續(xù)城市實(shí)踐，“可持續(xù)性與智慧性將是未來城市的兼有屬性”這一認(rèn)識(shí)漸成共識(shí)。

在此背景下，智慧可持續(xù)城市（Smart Sustainable Cities）的概念開始興起。一些學(xué)者在研究中提議使用“智慧可持續(xù)城市”綜合概念而非單一的智慧城市或可持續(xù)城市概念（圖1），并以此作為當(dāng)前城市發(fā)展的理想目標(biāo)[3]。國際電信聯(lián)盟（ITU）于2014 年提出智慧可持續(xù)城市是利用信息通信技術(shù)和其他方式改善居民生活質(zhì)量，提高城市運(yùn)行和服務(wù)效率，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)滿足當(dāng)前和未來幾代人在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和文化方面需求的創(chuàng)新型城市[4]。聯(lián)合國于2016 年正式發(fā)布《共建智慧可持續(xù)城市倡議》（the United for Smart Sustainable Cities，U4SSC），號(hào)召各聯(lián)合國機(jī)構(gòu)、政府、工業(yè)界與學(xué)術(shù)界等利益相關(guān)群體使用信息通信技術(shù)催化城市向智慧可持續(xù)目標(biāo)轉(zhuǎn)變，建設(shè)更為包容、安全、韌性與可持續(xù)的城市[5]。國際電信聯(lián)盟智慧可持續(xù)城市重點(diǎn)小組（ITU-T FG-SSC）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ANSI）及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織CEN、CENELCE 與ETSI 等機(jī)構(gòu)積極投入智慧可持續(xù)城市評(píng)價(jià)體系研究，制定并發(fā)布了一系列面向不同目標(biāo)側(cè)重與區(qū)域?qū)蛹?jí)、使用關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

圖1 作為綜合概念的智慧可持續(xù)城市

表1 主要智慧可持續(xù)城市評(píng)價(jià)體系概況

2 智慧可持續(xù)城市研究維度

智慧可持續(xù)城市以信息通信技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)手段服務(wù)城市可持續(xù)發(fā)展，宏觀具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、治理四大核心主題，中觀繼承了智慧城市的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生活、治理、機(jī)動(dòng)性、人力資源的城市維度，微觀包含自然環(huán)境、建成環(huán)境、水資源與廢物處理、交通、能源、經(jīng)濟(jì)、教育文化科學(xué)與創(chuàng)新、福利健康與安全、城市治理與公眾參與等城市子系統(tǒng)（圖2、3）。

圖2 智慧可持續(xù)城市的主題、維度與系統(tǒng)

2.1 智慧可持續(xù)經(jīng)濟(jì)維度

信息通信技術(shù)令交易對(duì)象不再局限于實(shí)物，電子商務(wù)與線上經(jīng)濟(jì)活躍，并通過優(yōu)化信息與實(shí)體資源配置，促進(jìn)知識(shí)經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高城市創(chuàng)新力與競(jìng)爭(zhēng)力。信息技術(shù)迭代優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的用戶界面、服務(wù)性能、活動(dòng)種類與安全規(guī)范，正向提升知識(shí)技能型共享平臺(tái)活躍度，刺激知識(shí)共享經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展[6]。區(qū)塊鏈貨幣、分布式賬本、智能合約與風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別機(jī)制等區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)在運(yùn)營成本、數(shù)據(jù)安全、信用體系與行業(yè)監(jiān)管方面的問題，成為共享經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)設(shè)施[7]。技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造新興的住房市場(chǎng)模式，人們通過應(yīng)用程序按需申請(qǐng)的臨時(shí)短期住房，線上收取、繳納房租，共享住宅，共同居??；平臺(tái)為智慧經(jīng)濟(jì)帶來的高流動(dòng)性就業(yè)人群提供便捷服務(wù)，提高閑置住房利用率，促進(jìn)共享經(jīng)濟(jì)繁榮[8]。智慧技術(shù)優(yōu)化循環(huán)經(jīng)濟(jì)提升資源效率與生產(chǎn)力；智慧循環(huán)系統(tǒng)建立聯(lián)系數(shù)字技術(shù)與資源管理的階層結(jié)構(gòu)、跨信息系統(tǒng)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的通用語言，指導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)更加智慧地制定、評(píng)估與改進(jìn)循環(huán)戰(zhàn)略[9]。

圖3 信息通信技術(shù)驅(qū)動(dòng)的智慧可持續(xù)城市子系統(tǒng)

2.2 智慧可持續(xù)環(huán)境維度

智慧技術(shù)促使城市管理者能夠精確獲取源數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)全貌，動(dòng)態(tài)制定可持續(xù)環(huán)境策略，深刻轉(zhuǎn)變能源管理、環(huán)境保護(hù)與水廢處理的工作方式。歐盟智慧發(fā)展課題構(gòu)建“家社”兩級(jí)智慧能源管理系統(tǒng)：家庭系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控能源消耗并由虛擬顧問提供用能建議；社區(qū)系統(tǒng)機(jī)動(dòng)處理建筑能耗、智慧電表與氣候數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)能源使用，一些社區(qū)改造后總能耗可降低60%[10]。智慧建筑能源管理系統(tǒng)可根據(jù)用戶輸入的綠色能源接受度實(shí)時(shí)計(jì)算，并決策購買可再生能源與非可再生能源的數(shù)量及儲(chǔ)能設(shè)備的充放電量，相比傳統(tǒng)能源可至少降低55.7%的碳排放[11]。智慧廢棄物處理系統(tǒng)通過傳感器與自動(dòng)系統(tǒng)，按特性對(duì)垃圾進(jìn)行逐級(jí)分類，優(yōu)選可持續(xù)處理技術(shù)及可視化處理狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效無害的廢棄物處理[12]。優(yōu)化多目標(biāo)混合算法的垃圾分類處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控垃圾箱裝填狀態(tài)，優(yōu)化垃圾車路線與工作量分配，進(jìn)一步減少運(yùn)輸過程產(chǎn)生的碳排放[13]。

2.3 智慧可持續(xù)生活維度

人們獲得養(yǎng)老、健康、安全等城市領(lǐng)域精準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)、便捷易得的公共服務(wù)，智慧性的設(shè)施與服務(wù)提高生活品質(zhì)與城市福祉。老年人可通過虛擬平臺(tái)聯(lián)系子女、社區(qū)與服務(wù)人員，獲得及時(shí)的居家養(yǎng)老服務(wù)。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新型養(yǎng)老模式依托“端—網(wǎng)—云”架構(gòu)，即智能家居、可穿戴設(shè)備等智能終端、預(yù)處理數(shù)據(jù)的分布式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與云服務(wù)推薦系統(tǒng)，推動(dòng)精準(zhǔn)養(yǎng)老[14]。醫(yī)院業(yè)務(wù)與社區(qū)終端智慧相聯(lián)，方便居民訪問查詢健康檔案、預(yù)約掛號(hào)、醫(yī)生多方處理醫(yī)療數(shù)據(jù)、安全存儲(chǔ)醫(yī)療記錄與隱私。3D 打印可個(gè)性化定制不同尺寸、劑量、外觀和給藥頻率的藥物，節(jié)約病人配藥取藥的時(shí)間，滿足多樣復(fù)雜的病情需求[15]。疫情期間，城市管理者可通過基于目標(biāo)識(shí)別模型的視屏監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)檢測(cè)與跟蹤個(gè)體間社交距離，以視聽警報(bào)警告距離過近的人群，減緩疫情傳播[16]。司機(jī)使用基于GPS 的智能手機(jī)程序可在駕駛途中獲取實(shí)時(shí)安全診斷、交通事故多發(fā)地段警示、休息區(qū)與停車區(qū)提示與全改進(jìn)建議，有效減少超速違規(guī)與事故發(fā)生[17]。

2.4 智慧可持續(xù)治理維度

信息平臺(tái)應(yīng)用拓展了城市治理與公眾參與的形式與內(nèi)容。線上公眾參與表達(dá)的贊成度、信任度、責(zé)任感等數(shù)據(jù)被收集分析，作為指標(biāo)衡量較難測(cè)度的平等、包容等社會(huì)可持續(xù)性表現(xiàn)?；诔鞘行畔⒛Ｐ偷墓芾砥脚_(tái)集成3DGIS 與BIM、儲(chǔ)存與更新城市信息、數(shù)字化管理城市空間，促進(jìn)政府主導(dǎo)、企業(yè)推動(dòng)、居民參與的三方合作，減少無效的重復(fù)建設(shè)[18]。智慧移動(dòng)終端的眾包項(xiàng)目也積極促進(jìn)治理的可持續(xù)性。通過基于地圖的交互移動(dòng)平臺(tái)，市民可及時(shí)報(bào)告路面損壞、非法停車等日常問題，多級(jí)、多部門政府機(jī)構(gòu)線上共同處理問題并給予公示，提高了復(fù)雜城市問題解決率與公共服務(wù)質(zhì)量[19]。通過智能手機(jī)端基于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃支持系統(tǒng)，城中村居民可上傳圖片、指出問題、提出建議，規(guī)劃部門公開更新規(guī)劃、獲取反饋，從而促進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的及時(shí)溝通合作與社會(huì)公平[20]。數(shù)據(jù)共享與信息技術(shù)支撐眾多眾規(guī)項(xiàng)目，擴(kuò)大了公眾參與的廣度與深度。

2.5 智慧可持續(xù)機(jī)動(dòng)性維度

一些研究探索智慧交通系統(tǒng)與可持續(xù)流動(dòng)性之間的平衡，以信息通信技術(shù)促進(jìn)環(huán)境友好、以人為本的可達(dá)性，應(yīng)用智能技術(shù)協(xié)同治理交通運(yùn)輸與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。荷蘭的一些項(xiàng)目與信息技術(shù)、能源、交通多部門合作，融合共享、電力、自動(dòng)駕駛多重概念創(chuàng)新交通模式，減少使用車輛數(shù)、里程數(shù)與碳排放，促進(jìn)車輛更廣泛的可持續(xù)能源使用，擴(kuò)大環(huán)境效益[21]?；趯?shí)時(shí)信息的交通信號(hào)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)在提高車輛通行效率的同時(shí)，需關(guān)注行人的需求，優(yōu)化時(shí)可通過減少交通信號(hào)周期與延長(zhǎng)行人通行時(shí)間來保證行人安全過街，讓智慧技術(shù)不僅僅服務(wù)于物[22]。通過建設(shè)，城市具備了獲取與監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的技術(shù)能力、連貫的交通路網(wǎng)設(shè)施、透明協(xié)作環(huán)境，以智慧方案引導(dǎo)出行者轉(zhuǎn)變行為模式，從而減少能源消耗。激勵(lì)導(dǎo)向的智能手機(jī)游戲應(yīng)用充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，玩家可以看到選擇低碳交通如自行車所能減少的碳排放量，以獲取積分兌換物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，且單純的精神激勵(lì)也能促進(jìn)玩家綠色出行，培養(yǎng)可持續(xù)出行習(xí)慣[23]。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，道路交通設(shè)施、車輛設(shè)備、通行方式自下而上創(chuàng)新，回應(yīng)環(huán)境保護(hù)與人的需求。

2.6 智慧可持續(xù)人力資源維度

信息通信技術(shù)重塑學(xué)習(xí)與社交空間，以在線化與個(gè)性化的方式培養(yǎng)學(xué)習(xí)型高素質(zhì)創(chuàng)新人才，人際交往更為便捷、互動(dòng)與開放。居民使用智慧閱讀平臺(tái)可高度共享數(shù)字資源，享受個(gè)性化精準(zhǔn)對(duì)位的閱讀服務(wù)，滿足再學(xué)習(xí)的精神文化需要，推動(dòng)智慧社區(qū)教育。學(xué)生從慕課（MOOC）隨時(shí)隨地接受線上教育，便捷的知識(shí)獲得、儲(chǔ)存與應(yīng)用顯著促進(jìn)感知有用性，而知識(shí)共享進(jìn)一步促進(jìn)感知易用性[24]。老年人通過線上社交平臺(tái)開展社交網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，突破時(shí)空限制、延伸社交關(guān)系，增強(qiáng)家庭、鄰里的社會(huì)支持，提升社區(qū)的生活質(zhì)量與滿意度[25]。富有創(chuàng)造力的技術(shù)移民在城市社交媒體上關(guān)注并傳播信息技術(shù)、可再生能源、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)創(chuàng)新等議題，并成為新的意見領(lǐng)袖，推動(dòng)智慧可持續(xù)的城市議程與方案，提升創(chuàng)新能力[26]。人是智慧可持續(xù)城市中最為活躍的要素，人才的質(zhì)量與交往的品質(zhì)影響著發(fā)展的活力與動(dòng)力。

智慧可持續(xù)城市中，信息通信技術(shù)作為技術(shù)手段協(xié)調(diào)城市各系統(tǒng)，為市民提供更優(yōu)質(zhì)的生活、更高效的資源利用與更繁榮的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。城市的經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)、社會(huì)、設(shè)施等發(fā)展表現(xiàn)出全新形式，本章對(duì)不同城市維度的梳理，便于城市規(guī)劃者、建設(shè)者與管理者較為快速地了解當(dāng)前智慧可持續(xù)城市研究的新興熱點(diǎn)。

3 智慧可持續(xù)城市技術(shù)與應(yīng)用

大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、5G 技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等是支撐智慧可持續(xù)城市的重要信息技術(shù)（圖4），使城市科學(xué)、建筑科學(xué)與信息科學(xué)聯(lián)系更為緊密。不斷優(yōu)化更新的智慧技術(shù)用于解決城市實(shí)踐某一問題，形成繁多的跨學(xué)科研究成果網(wǎng)絡(luò)，城市研究者需要適當(dāng)了解智慧技術(shù)在其他學(xué)科領(lǐng)域的研究與可實(shí)現(xiàn)的新興應(yīng)用方向。

圖4 智慧可持續(xù)城市支撐技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)與感知計(jì)算

物聯(lián)網(wǎng)（the Internet of Things）與感知計(jì)算（Sentient Computing）是普適計(jì)算（Pervasive Computing）環(huán)境中廣泛使用的技術(shù)。普適計(jì)算是指計(jì)算機(jī)高度分散互聯(lián)并嵌入于城市設(shè)備與物理空間中，為市民提供無所不在的計(jì)算與服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)是一種將日常用品與信息處理結(jié)合的計(jì)算增強(qiáng)環(huán)境，包括各類智能傳感器如RFID、NFC、GPS、紅外傳感器，等等，普遍的傳感器網(wǎng)絡(luò)為其他計(jì)算與應(yīng)用提供設(shè)施基礎(chǔ)。除生活應(yīng)用外，物聯(lián)網(wǎng)已參與到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)，如基于ZigBee 與模糊控制的智能大棚監(jiān)控系統(tǒng)[27]；病蟲害防治，如基于GPRS 的蟲害防治監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[28]；替代人力參與生產(chǎn)，如一體化智能灌溉系統(tǒng)[29]、遠(yuǎn)程遙控聯(lián)合收割機(jī)與產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[30]。工業(yè)方面應(yīng)用于生產(chǎn)優(yōu)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全管理，如以聯(lián)動(dòng)模型控制生產(chǎn)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)干擾下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)態(tài)[31]。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可進(jìn)一步解放生產(chǎn)力，推動(dòng)可持續(xù)產(chǎn)業(yè)變革。

感知計(jì)算指應(yīng)用程序與外界交互時(shí)，通過傳感設(shè)備采集數(shù)據(jù)并對(duì)此做出分析、感知與回應(yīng)，如利用上下文環(huán)境信息的情景感知計(jì)算（Context Aware Computing）、研究社會(huì)行為的社會(huì)感知計(jì)算（Socially Aware Computing）。社會(huì)感知計(jì)算分析人的活動(dòng)規(guī)律與情緒感受，例如：基于微博數(shù)據(jù)分析游客在不同感知區(qū)域的位置關(guān)聯(lián)與客流轉(zhuǎn)移[32]；基于社交媒體轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)，研究人群應(yīng)對(duì)突發(fā)安全危機(jī)與信息傳播的時(shí)空規(guī)律[33]。這些研究反饋于城市規(guī)劃，可促進(jìn)科學(xué)人本的決策制定。

3.2 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)指大量結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)自身的數(shù)量、速度、多樣性等特性使其難以使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與程序技術(shù)進(jìn)行管理與運(yùn)算。智慧可持續(xù)城市語境中，大數(shù)據(jù)分析依托有高運(yùn)算能力的機(jī)器、軟件與系統(tǒng)，將大量數(shù)據(jù)處理為有用知識(shí)，回答城市問題。

大數(shù)據(jù)克服傳統(tǒng)研究界定模糊、數(shù)據(jù)靜態(tài)、采集困難的問題，應(yīng)用于人口流動(dòng)、生態(tài)保護(hù)、監(jiān)控管理等熱點(diǎn)領(lǐng)域。多源城市大數(shù)據(jù)可用于監(jiān)控預(yù)測(cè)顆粒物空氣污染，評(píng)估預(yù)警流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，智能識(shí)別場(chǎng)地污染、溯源診斷與修復(fù)治理，分析物種宏觀分布與生物多樣性，等等?；谖恢么髷?shù)據(jù)，分析城市間人口流動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)特征、空間格局與影響因素，引導(dǎo)人口合理流動(dòng)，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展[34]。從經(jīng)濟(jì)、人口、創(chuàng)新、中心能級(jí)、文化環(huán)境大數(shù)據(jù)分析城市競(jìng)爭(zhēng)力，精細(xì)認(rèn)識(shí)城市的優(yōu)勢(shì)與不足[35]。遙感圖像、社交媒體數(shù)據(jù)、眾包數(shù)據(jù)、GIS 等大數(shù)據(jù)用于預(yù)警系統(tǒng)、緊急疏散、救災(zāi)分配等城市災(zāi)害管理，提高城市韌性與協(xié)同共治，如基于大數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)集，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域沖突與地緣政治變化中的危機(jī)發(fā)展與難民流動(dòng)[36]。物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器產(chǎn)生的海量大數(shù)據(jù)為運(yùn)用智慧技術(shù)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，讓動(dòng)態(tài)跟蹤、分析城市復(fù)雜與巨型現(xiàn)象成為可能。

3.3 云計(jì)算與近端云計(jì)算

云計(jì)算（Cloud Computing）建立虛擬化數(shù)據(jù)服務(wù)中心，為多用戶提供強(qiáng)勁計(jì)算能力與巨大存儲(chǔ)空間，用戶可通過任一終端隨時(shí)隨需訪問云。云計(jì)算促進(jìn)資源服務(wù)共享，包括：①共享課程、學(xué)術(shù)信息等教育資源，如基于Hadoop 云計(jì)算平臺(tái)整合高校教育資源[37]；②共享治療數(shù)據(jù)、健康檔案等醫(yī)療資源用于遠(yuǎn)程治療與護(hù)理，如云計(jì)算平臺(tái)檢測(cè)上傳的語音樣本，為語言混亂的病人聯(lián)系醫(yī)生遠(yuǎn)程診斷，方便偏遠(yuǎn)地區(qū)病人就醫(yī)，系統(tǒng)診斷帕金森病準(zhǔn)確率可達(dá)96.6%[38]；③共享城市部門信息提高業(yè)務(wù)效率與透明度，如基于云計(jì)算的政企架構(gòu)為多公共部門創(chuàng)造統(tǒng)一的ICT 環(huán)境。人們像使用公共設(shè)施一樣共享使用云端計(jì)算與服務(wù)，提升資源利用率。

后云計(jì)算時(shí)代，霧計(jì)算（Fog Computing）、邊緣計(jì)算（Edge Computing）、移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobile Edge Computing）等近端云計(jì)算技術(shù)興起，在云計(jì)算中心與設(shè)備終端之間加入網(wǎng)絡(luò)邊緣層分布式預(yù)處理數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)，以減少云計(jì)算中心的處理量。近端云計(jì)算常用于車聯(lián)網(wǎng)，如：基于MEC 的蟻群模擬退火緩存策略，可降低響應(yīng)延遲與傳輸冗余[39]；基于5G多通路邊緣計(jì)算的綠波通行系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同與信號(hào)燈協(xié)同[40]，提高交通服務(wù)質(zhì)量與運(yùn)輸效率。

3.4 人工智能

人工智能（Artificial intelligence）是由機(jī)器模擬人類思維的智能，具有類似人類的自我學(xué)習(xí)、組織、適應(yīng)、行動(dòng)能力。機(jī)器學(xué)習(xí)（Machine Learning）與深度學(xué)習(xí)（Deep Learning）分別指計(jì)算機(jī)利用自身經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)改善性能以及不需要人類參與特征選取的兩種學(xué)習(xí)過程，是人工智能常用技術(shù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)可識(shí)別偵測(cè)城市空間現(xiàn)象，輔助城市設(shè)計(jì)與決策。①結(jié)合街景數(shù)據(jù)，可大規(guī)模精細(xì)化定量測(cè)度城市尺度下的建筑色彩與空間品質(zhì)；②基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建圖片空間網(wǎng)絡(luò)模型，研究小尺度城市公共空間的人群活動(dòng)[41]；③使用多源數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)，可大規(guī)?？焖僮R(shí)別土地性質(zhì)，檢測(cè)城市空間結(jié)構(gòu)，如結(jié)合谷歌地圖、街景數(shù)據(jù)與OpenStreetMap注釋可準(zhǔn)確描述與預(yù)測(cè)城市項(xiàng)目的土地使用類別[42]。在交通領(lǐng)域，人工智能模型可研究路徑選擇、通行時(shí)間、通勤特征等交通行為，提高交通規(guī)劃的可持續(xù)性，如基于隨機(jī)森林算法分類器，可根據(jù)出行特征與土地利用特征預(yù)測(cè)出行目的，優(yōu)化線網(wǎng)與土地布局[43]；識(shí)別道路與交通設(shè)施狀態(tài)，如：借助聚類算法識(shí)別和劃分共享單車熱點(diǎn)區(qū)域協(xié)助車輛調(diào)度[44]，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型處理圖片識(shí)別道路分岔路、交叉口和人行橫道[45]，處理閉路電視小尺寸灰度圖像檢測(cè)交通擁堵[46]，智慧提醒路況，減少擁堵與污染；還可用于預(yù)測(cè)交通流量、控制交通信號(hào)，致力于可持續(xù)最優(yōu)通行。

技術(shù)應(yīng)用并非完全獨(dú)立，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等熱門技術(shù)常常組合應(yīng)用。例如，基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)，開發(fā)智慧服裝，監(jiān)測(cè)使用者健康狀態(tài)，結(jié)合移動(dòng)醫(yī)療云平臺(tái)提供健康引導(dǎo)、醫(yī)療急救與情感關(guān)懷等[47]。環(huán)境感知、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G 通信、人工智能、高精度地圖與定位等技術(shù)構(gòu)成智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)鏈，推動(dòng)無人駕駛發(fā)展[48]。智慧技術(shù)的快速發(fā)展，可更為細(xì)致地分析、改進(jìn)與預(yù)測(cè)城市運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)解讀與規(guī)劃城市的方式產(chǎn)生了極大的變革。

4 結(jié)語

智慧可持續(xù)城市是近5 年興起的新興綜合概念，其核心在于計(jì)算能力與資源設(shè)施的共享。在智慧可持續(xù)城市框架下，大量新興信息通信技術(shù)下沉城市各層級(jí)，織就細(xì)密的血管網(wǎng)絡(luò)，與城市領(lǐng)域、組織、細(xì)胞密切相連（圖5），實(shí)時(shí)分析供需，優(yōu)化空閑資源的調(diào)配與共享，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、治理、環(huán)境多方面可持續(xù)性。從城市維度與技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)方面對(duì)近年研究動(dòng)態(tài)的梳理發(fā)現(xiàn)，智慧可持續(xù)城市在繼承智慧城市、可持續(xù)城市精髓的基礎(chǔ)上，概念認(rèn)可度不斷提高，創(chuàng)新熱點(diǎn)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)應(yīng)用日益細(xì)致。這也要求研究者與規(guī)劃者跨越城市建筑科學(xué)，聯(lián)系信息科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，具有更宏觀的視角、更全面的知識(shí)面，參與信息時(shí)代城市發(fā)展。

圖5 智慧可持續(xù)城市中信息通信技術(shù)的多層元體系結(jié)構(gòu)