隨著全球人口向城市持續(xù)聚集，現(xiàn)代城市在很大程度上遭受著交通
擁堵、環(huán)境污染、資源緊缺等問題的困擾，在近百年來的現(xiàn)代城市治理
探索中，人們不斷嘗試從各類最新的社會科學(xué)思想與工程技術(shù)進(jìn)步中探
尋城市問題的解決思路。近年來，以智慧城市城市大數(shù)據(jù)等熱門
詞匯為代表的一類城市管理技術(shù)受到了學(xué)界與業(yè)界的大量關(guān)注與討論，
這類技術(shù)試圖借助各種新方法、新數(shù)據(jù)更充分地洞悉城市運(yùn)行態(tài)勢與發(fā)
展規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上更智慧智能地調(diào)控、優(yōu)化城市系統(tǒng)內(nèi)的各
類資源配置，逐漸成為城市管理領(lǐng)域一項不可忽視的發(fā)展趨勢。這一趨
勢的形成和興起源于當(dāng)代社會與科技發(fā)展中多種因素的驅(qū)動。首先，21
世紀(jì)以來，隨著信息通信技術(shù)的提高與大規(guī)模普及以及現(xiàn)代生產(chǎn)生活的
廣泛電子化，人群活動、事務(wù)往來、意見表達(dá)等城市系統(tǒng)中越來越多的
活動與事件都開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)并被記錄。這類數(shù)據(jù)資源率先在商業(yè)領(lǐng)域被
開發(fā)利用，繼而引起城市管理者的關(guān)注。以這類具有認(rèn)知沖擊力的海量
數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)，新的城市數(shù)據(jù)挖掘方法不斷涌現(xiàn)。其次，計算機(jī)軟、硬
件水平的提高使相關(guān)技術(shù)在實際場景中的應(yīng)用潛力大為增加，如人工智
能算法的發(fā)展使圖像、語音識別技術(shù)在2010年以后明顯提高，催生了大
量新的應(yīng)用場景；硬件基礎(chǔ)設(shè)施的提升也使信息傳輸與反饋速度得以滿
足更多場景需要。相關(guān)進(jìn)步在互聯(lián)網(wǎng)、商業(yè)、金融等領(lǐng)域引發(fā)的生產(chǎn)生
活方式轉(zhuǎn)變使人們不禁思考，相對傳統(tǒng)的城市管理工作可以怎樣從這一
科技趨勢中受益。筆者從2013年攻讀博士開始，有幸參與到這一次的
智能化城市管理研究熱潮中，本書作為筆者近年來工作與思考的總結(jié)，試圖透過紛繁的研究與實踐案例梳理出智能化城市管理的框架體系，為
有興趣了解這一領(lǐng)域的讀者提供參考。

事實上，通過引入新技術(shù)提升城市管理的效率與水平，使之更加智
能化的探索由來已久。早在20世紀(jì)80年代，國內(nèi)已出現(xiàn)大量城市模
型的開發(fā)與應(yīng)用實踐，城市模型借助計算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力實現(xiàn)人腦一
般無法完成的復(fù)雜迭代分析，從而模擬城市運(yùn)行規(guī)律、預(yù)測城市發(fā)展趨
勢并為管理決策提供依據(jù)。20世紀(jì)90年代初，人工智能領(lǐng)域的專家
系統(tǒng)技術(shù)也曾被應(yīng)用于城市管理，出現(xiàn)了若干針對特定問題的智能化
決策輔助系統(tǒng)。此外，智能城市概念在20世紀(jì)90年代被正式提出，
與其先后出現(xiàn)的連線城市數(shù)字城市信息城市電子治理等理念大多也蘊(yùn)含了互聯(lián)信息智能等相關(guān)思想。可以說，隨著城市系統(tǒng)的復(fù)雜化與技術(shù)的發(fā)展，智能化城市管理的理論與技術(shù)內(nèi)涵也在
不斷豐富。那么，在當(dāng)前發(fā)展階段，智能化城市管理包含哪些內(nèi)容、形
成了怎樣的體系、面臨哪些挑戰(zhàn)，本書將針對這些問題展開探討。

為回答上述問題，本書提出了基于機(jī)器智能a-人類智能協(xié)作的智能
化城市管理框架體系。在這一框架中，機(jī)器智能體現(xiàn)為信息感知與挖掘、
系統(tǒng)模擬與優(yōu)化以及人工智能算法增強(qiáng)三個主要板塊，而人類智能主要
在價值選擇、利益協(xié)商、模糊經(jīng)驗判斷等環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。通過高頻交流
與信息反饋，二者相互協(xié)同、取長補(bǔ)短，共同完成城市管理工作。首先，
這一框架強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)同城市管理智能化并不意味著以算法代替管理
者決策，而是利用機(jī)器的信息采集與計算能力生產(chǎn)出大量輔助人類決策
的信息與知識，提升人機(jī)互動頻率與深度，形成人機(jī)協(xié)同互補(bǔ)的增強(qiáng)型
智能系統(tǒng)，共同提高城市管理決策水平。其次，本書根據(jù)問題對象層面
從認(rèn)知現(xiàn)狀到預(yù)判未來的演進(jìn)和方法技術(shù)層面機(jī)器智能水平的差異將智
能化城市管理相關(guān)技術(shù)劃分為三個主要板塊：信息感知與挖掘、系統(tǒng)模
擬與優(yōu)化以及人工智能算法增強(qiáng)。信息感知與挖掘指通過各類手段對反
映城市系統(tǒng)運(yùn)行狀況的各類信息進(jìn)行收集，感知城市人、地、事、物的
真實狀態(tài)，并在采集獲取信息的基礎(chǔ)上，以適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法進(jìn)一步分析、
挖掘數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)到有效信息的提煉。在信息感知與挖掘的基
礎(chǔ)上，可基于已識別的城市運(yùn)行規(guī)律構(gòu)建城市模型，模擬城市巨系統(tǒng)內(nèi)
的復(fù)雜行為與互動，并對城市管理政策的可能影響進(jìn)行預(yù)判與優(yōu)化，拓
展人腦對未來情形進(jìn)行推演與判斷的能力范疇。對這兩個板塊而言，人
工智能算法憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)建模能力，可在其中發(fā)揮算法增強(qiáng)作用，
提升上述過程的機(jī)器智能水平與決策支持能力。

伴隨著相關(guān)概念在全世界流行，可納入智能化城市管理范疇的研究
與實踐在國內(nèi)外涌現(xiàn)。本書希望通過上述框架體系的搭建厘清當(dāng)前階段
各類研究實踐的內(nèi)在邏輯與相互聯(lián)系。由于具體案例的呈現(xiàn)對理解智能

a 在計算機(jī)領(lǐng)域，機(jī)器智能（machine intelligence）經(jīng)常被作為人工智能（artificial intelligence）
的近義詞使用。在本書中，機(jī)器智能的含義更為寬泛，指由機(jī)器產(chǎn)生出對人類智能思維有意
義的信息，與人類智能互動協(xié)作并共同作用于政策制定。
化城市管理體系也尤為重要，因此，本書分為上、下兩篇：上篇為理論
方法篇，按上述三個板塊分別進(jìn)行理論與方法闡釋；下篇為研究案例篇，
針對三個板塊分別選擇一或兩項筆者與合作者曾開展的研究，展示相關(guān)
方法的實現(xiàn)過程。對信息感知與挖掘板塊，筆者選取了挖掘城市人群活
動規(guī)律的案例，提出了一種基于人群活動大數(shù)據(jù)的時間特征分析方法，
可以為城市公共服務(wù)的供給等問題提供支撐；對系統(tǒng)模擬與優(yōu)化板塊，
筆者分別選取了北京市民出行模擬與城市疫情防控策略優(yōu)化兩個案例，
分別側(cè)重于模擬與優(yōu)化兩個子環(huán)節(jié)（其中第一個案例模擬了市民一日活
動與出行模型，可用于預(yù)測城市建設(shè)、功能布局等對城市交通的影響；
第二個案例面向新冠疫情防控，提供了疫情防控分區(qū)的優(yōu)化算法）；對人
工智能算法增強(qiáng)板塊，筆者選取了基于人工智能圖像識別的城市空間品
質(zhì)評估研究，可實現(xiàn)傳統(tǒng)方法所難以實現(xiàn)的城市空間品質(zhì)大規(guī)模、精細(xì)
化評估。
如前文所提到，智能地開展城市管理工作、提升城市生活品質(zhì)
是人們的長期愿景與探索方向。21世紀(jì)是人類的第一個城市世紀(jì)a，
全球城市人口將繼續(xù)增加，隨之而提高的城市系統(tǒng)復(fù)雜度將使人們更加
寄希望于智能化技術(shù)，以應(yīng)對管理運(yùn)轉(zhuǎn)巨型城市系統(tǒng)的挑戰(zhàn)�？梢灶A(yù)見，
在城市管理智能化的長期進(jìn)程中，人們會經(jīng)歷創(chuàng)意勃發(fā)的高潮也會經(jīng)歷
徘徊不前的低谷，其中涉及的理論方法也會隨相關(guān)學(xué)科的拓展而逐漸更
迭，但令城市生活更美好的努力不會停止。
本文撰寫也得到了國家自然科學(xué)基金的資助（資助號：52008005），
特此感謝。

劉倫
2023年6月

a 指全球城市人口占比開始超過50%。