吴志强院士：智能规划，城市未来——城市必须智慧起来
由中国城市规划学会和中国城市规划协会主办，中国城市规划学会城市规划新技术应用学术委员会、中国城市规划协会信息管理工作委员会、贵阳市城乡规划局承办，贵阳市地理大数据中心协办的“2018年中国城市规划信息化年会”于8月11日在贵州省贵阳市召开。
吴志强副理事长致辞并作“智能规划，城市未来”主旨报告演讲。吴院士提出城市规划中的人工智能应用是城市规划的时代标志性变革。
他介绍了人工智能与城市生命体和研究在发展中的关系、如何互为推动力的切入点、在智能规划的支撑下未来城市发展的价值取向方向和如何理性认知城市等知识要点。之后又展示了人工智能的技术突破将为城市研究、城市规划、城市管理、城市生活带来的巨大变革。接着他还在演讲中介绍了其工作小组在智能数据捕捉、城市功能智能配置、城市形态智能设计等方面的实际应用案例，对人工智能辅助城市规划的前沿动态和城市未来做出具体诠释。
现在让我们一起来回顾下整场报告（本文内容来自现场演讲整理）。
吴志强
中国城市规划学会副理事长、中国工程院院士、瑞典皇家工程科学院院士、同济大学副校长吴志强
尊敬的各位领导、亲爱的各位同事们，非常高兴有这个机会在自己的年会上把我最近这几年的工作，尤其是今年2018年的最新工作给大家做一个汇报。
为什么要做智能规划？实际上还是要回归到根本的事。一说到城市史，已经有8000年，这8000年从建设城市整体上来说，有非常多的愚蠢的地方。
比方说现在城市高温，人类、动物、植物需要大量的雨水，这是解旱的。但是所有的城市把大自然的恩赐全部作为洪涝灾害：流动的叫做洪水，不流动的叫做内涝。所以“战胜洪涝之日，即高温日之始”。这个就是我们现在的状态，想想是不是很愚蠢？假如没有人类，自然是一个非常好的体系，该冲就冲，该流就流，这是一个非常好的事。因为人类认识到这个问题，所以变成了流就叫做洪，不流直接叫做涝。
高温是自然界把最多的能量送到我们的窗口，我们却用最高的价值买来能源去抵抗自然送来的能源。现在大气怎么会不热呢？所有的空调都在抵抗自然的能源，更多的钱、更多的能量消耗来抵抗自然的能量，这不是很愚蠢吗？说明人们没有看懂真正的自然、城市、人三者之间应该是什么的关系。
我们都喜欢小街小巷，复合空间，我们规划师在工作时却按照苏维埃模式进行了分隔，多元功能复合的缺失，造成了空荡荡的新城，土地的污染、水系的污染，以及土地与空气的不可持续，这些问题我们必须反思。
40年的改革开放带来了伟大的成就。我们看到每一个城市都欣欣向荣，但却忽视了目前正面临着的可持续发展的问题。土地大量污染，大量的重金属污染，整个水系的污染，长三角地区大量的蓝潮事件。我们有：可以城镇化的人口，可以城镇化的土地，可以城镇化的空气，但这些都是有限的资源，所以是很不可持续的。我们必须反思我们的城市到底出了什么问题？
我们有一句话：城市必须要智慧起来。
我们的城市以前是由骨肉组成，例如交通、基础设施、用地等。现在我们还需要城市的神经中枢系统。如今，我们拥有了“大智移云”——大数据、人工智能、移动互联网、云计算。它可以为我们带来这个时代伟大的可能性，我们要认识到城市的“不智慧”，通过努力让城市智能起来。
2006年我在世博会做规划师，当时有一个口号：聪明的地球。当时成立了第一个IBM，同济大学的智慧城市研究中心。这个词造成了后面一连串的结果、挂牌，做了第一次的课题，完成了一系列的活动。当时我理解的智慧城市，可以用几个原图表达出来。
第一个是感知。城市要知冷暖。第二是判断。智能城市要知道判断好坏。第三要快速地自我反应。第四要自我学习，然后变成聪明的城市。这是第一张图。
后来就变成了复杂系统，感知，包括城市的主动感知、数据上报、数据挖掘；判断，包括数据分析、预测模拟、评测工具；反应，包括政府决策，企业决策，治理决策；学习，包括模型改善、流程改善。经验的一次次提升，就变成一个持续的进化、持续的聪明。
这是第二张图，当时画得很随意。我们现在面临的问题，其实就是我刚才说的，城市不够聪明。比如医疗，我记得很清楚，当时我的父母生病，每一次半夜就医都非常困难，所以我觉得就医很重要。再比如就学，这也是现在很多家庭关注的事情，在我的认知当中，一定在最近的范围，一定要找自己的孩子最需要的老师，何必到那么远的地方找一家学校，最远的地方不一定有你最需要的老师。假如在就医和就学时打通数据，你可能会发现那个住在隔壁但从未说过话的邻居正是你孩子最需要的老师。交通、金融服务等等文化活动亦如此。所以我们要想通过城市让生活更美好，就要先知道城市需求，把整个过程智慧化、智能化。
第三张图直接把使用的对象找到了。第一层政府，第二层是企业，最后市民是主体。很多企业跑到一个新城市，什么都不知道，怎么能让企业更便捷地找到需要的信息呢？刚才也说了市民的需求，例如就医、就学、交通等。这就需要用可持续的经济、社会、环境三大问题把整个城市串联起来，和政府、企业、市民的需求结合起来。
第四张图，我觉得由内部系统感知以后，需要数据的收集，当时写了6种收集数据的办法，现在把它发掘到8层的系统，然后由感知，到数据库、中心处理等。我们城市的社区、城区、区域，整个城市那么多种需求进行整合，组合以后形成整个的城市不同的功能和空间。这里面哪些节点最为重要？那就把它做起来。这个时候到了2008年的后期，正好是10年以前做的事，非常高兴10年以后拿出来，可以看到不同的使用者的内在结构。
再往下走我们做了落地，从街区、社区，到城区，最后到一座城市。
再往下走到了第五张原图，把规律放上去了让城市学习、挖掘。没有规律的话，城市就不算真的聪明。
这是2010年左右工程院做得特别多的题目，做了支撑层、运行层、逻辑层，去学习、感知、判断、反应，再回去到逻辑循环上，落实到整个空间。这是最重要的。
我自己当时想象了几件事：第一是突破空间的距离。我们那时讲城市规划就是“空间位置决定城市规划”，但是当时我觉得要突破空间的距离。城市的数据、链接、框架连接这是空间第一个突破。第二是提升组织效率。第三个是替代大量实体的形态。这是当时世博会期间的一些想法，要解决发展城市动力的问题、路径的问题、区域平衡的问题、要素制约的问题、科学决策的问题。这是当时的初衷，我今天，也就是10年以后，把这些初心挖出来了。
世博会人数超过7000万，为了世博会的人流预测，将世博会划分为20米乘以20米的22525个单元，进行了单元研究，模拟20、40、60、80、100万人的分布情况。当时发现了很多问题，其中最大的问题，就是在河边的中国馆参观流量巨大，江边人口集聚，导致人流进出困难，于是将中国馆移动到了南边广场最大的一片场地中，如果当时没有模拟系统，就不可能完成，当时还创造了同时在场一百多万人的世界记录。可以说，没有模拟就无法做好世博会的规划。
通过世博会的智能平台，我们研发了“智能市长桌”，将世博会的指挥系统，运用到了城市的指挥系统。
在都江堰灾后重建规划中，通过城市智能平台模拟了城市的风流、水流、日照数据采集，实现了36平方公里大规模的风场、水流和地形要素模拟，这个工作第一次让我们看到了城市中最大的两个自然要素：水流和气流的模拟关系，让我们认识到城市中最大的自然要素，风与水，认识到这些隐形的知识，是如何用科学的手段挖掘出来的。
2014年我们没有停下来，建立了“城市树”系统。原始数据库是在德国开始的，到了今天做到第四代的数据库，我们把2014年开始所有的卫片全部进行汇总。我们现在的城市树八大数据中心的一类就是卫片，我们进行了导入。14年开始，用人工智能阅读卫片，因为卫片变化太大了，从第一张75年的卫图到现在40年的卫图，实际上密度、图象、常态，一定要用人工智能读片。欧洲一直用的1平方公里，我想推进，不断推进后到现在的30米×30米卫片，这样一张张叠起来以后，像一个树，这就是城市树。我们一个一个城市，建立一棵一棵的城市树，我们站在全球的角度，研究整个世界的人类城市问题，掌握世界城市发展规律。
当时80年代非常崇敬的美国，他们原有200个城市的积累，我们就把全世界100平方公里的所有城市全部挖个遍，发现有937个，我们的小组停不下来了，继续挖50平方公里的城市2000多个；30平方公里的城市3000多个等等。到2018年1月全部完成，我们完成了全人类一平方公里以上的所有的城市：13810个。
我们得到了这张图。大家过去看到的都是叫照片，而我们这是真正一个一个点画出来的，一个一个点挖出来的，一个一个点积累起来的，完成人类13810个城市的第一张原样地图，这是非常高兴的！2018年，我们中国人在这里完成全世界的第一张最完整的城市建成面积的图。
它的伟大意义在于，不仅是全亚洲，更重要的是把世界城市的研究的动图建起来。我们现在统一标准，同一个体系，同样的密度，同样的面积，所有达到同样的质量，这就是我们中国人今天可以挺挺地告诉大家，我们中国人掌握了统一标准，这是我们中国人的骄傲！
在2018年2月份，对样本城市树的边界、发展过程进行辨识，从一万多个城市中，辨识出完整的城市分类，可以总结七种类型：萌芽型435个，佝偻型 3601个，成长型 2365个，发育型 831个，成熟型 1900个，区域型 143个，衰退型 201个。
在做北京城市副中心城市设计中，我们让CityGo学习了整个通州的样片，从2018年进行推演，一直推演到2035年，完成了世界上第一个纯粹人工智能推演的发展模型。这个模型里面有六种棋子，职、住、学、商、医、休。城市规划往后不再是一张2035年的图，而是一年比一年推进演化的图。为什么城市规划那么累，因为我们只有一个空间的模型，而不知道“前后手”，“前后手”的决定，可以影响一个城市的兴旺和衰退，我们过去长久以来只有空间问题，不提时间的前后秩序。
目前，我们在继续推进人工智能城市的原型设计与研发。城市的发展我们一直在依靠外力，让我们的城市尺度在不断发展，高度不断扩张，但只有到了人工智能阶段，才是城市发展的革命性时代。通过长期的积累，2016年中国工程院向中央提出了关于中国人工智能的战略报告，得到迅速的批复，2017年7月，发布了《新一代人工智能发展规划》，而在同时，美国、英国、欧盟都在做，这次的革命是从来没有过的、中国与世界同步的革命。
《新一代人工智能发展规划》专门写了这一条：用人工智能推进城市规划、建设、管理、运营全生命周期的智能化。这是最高科技的计划中第一次写到城市规划建设、管理、运行。
中国的人工智能发展，需要科技的推动，因此本次会议邀请了很多IT领域的专家，在下图中，右手边是大量的应用来驱动，左边是大量的技术推动。
未来三年关于人工智能的计划的终极构思非常清楚，按照人的需求，以城市的规律为背景，把现在的城市几大内容生产、生活、生态、人民共享，插入整个城市配套系统，包括居住、医疗、教育、卫生等整个人工智能化。在实践过程当中，从规划、设计、建设、背景整个分布推进，最后落到不同的用地上。
接下来介绍的项目，是正在规划建设的第一个人工智能小镇，城镇集聚上万个研究者，建立世界级人工智能产业集群，建设完整的城镇集成平台，包括城市的大小脑，中枢系统，加上城市迷走神经系统，三层系统叠加，在世界上是最前沿的人工智能城市模型，让生产更加成功，让生活更加便捷，让生态更加宜人。
我们希望把这个东西落下来，我们希望落到地域中间，落到都市的家园中间，落到邻里中间，在生产中间和国际标准结合，不断地动态支配，从而形成云端的运用的链接，全球的链接，然后在生态中间我们需要感知、低碳、安全，我们希望做一些新的概念。
我们实践了世界第一个地块尺度的人工智能小镇建设推演，让机器在政府、规划、资本、市民的博弈中，通过机器模拟，看它到2030年会变成什么样子。我们不仅仅是地块的模拟，而是元空间尺度的模拟。
我们要做元功能，我叫功能元空间尺度，就是POI的这么一种尺度，一家店，一个厂，然后进行全镇模拟，不同的组合推演成怎么样。
最终，我希望每个人在这里都可以就近地完成这六个日常需求，15分钟找到你的基本需求。推演到2030年以后，不同的组合，落实到土地上，落实到复合的用地色彩，多样化的复合功能，再进行不同的园区组合。然后再按照不同的功能，诊断每一块地的不同功能配比，落到不同的建筑要求，对建筑的功能进行组合，并将建筑进行分层，进行三维推演，形成三维尺度的智能配置。真实的城市就是这样，是多元的，每一个上面是不同的组合。
最后，我们会完成世界上第一个人工智能的广场，它会对个人做人脸识别、情绪识别，从而为你作曲，甚至你所看到的图、整体的形象都会为每一个个体来做。比如为今天上台的领奖者，配上属于你的主题音乐，从艺术、感觉、整体上来完成。
世界上第一个人工智能中枢塔我们也在做。这是人工智能中枢的整个群落，底部中枢的数据库。
还有第一个人工智能的餐饮街、人工智能活力社区、人工智能定制公交、人工虚拟现实婚姻殿堂、全镇域个人安全健康智能护理系统等。
我们还希望做到世界上第一个人工智能智能生产产业链、AI服务机器人、AI金融等，我们希望人工智能可以大规模地推进。
因为时间关系，我后面的就不再讲解了，希望这一套系统可以让我们实现人工智能的智慧城市，在世界上再一次真正地说中华民族复兴了。谢谢！
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