智慧城市必须认真对待的几个问题(三)：城市的整体性

系统论认为，一个系统必须要从整体上进行考虑，一个方面，系统作为一个整体与环境的关系，另一方面是系统中各个层面、各个要素之间的是存在相互作用关系的，这种相互作用对整体上也有影响。

对于城市，好多人都说这是一个复杂的巨系统，复杂的巨系统就意味着在这个巨系统中，还有多个子系统，并且这些子系统会共用一些要素，并且对时间、空间和其它的资源也是要共用、共享的。这就需要从系统论的角度出发，从整体方面规划设计一个智慧城市，而不仅仅只是强调某一个子系统的智慧。

对于各个子系统来说，它们是独立的系统，但也是要作为一个整体与其他系统构成的环境进行交互和相互作用，这些子系统之间同时也会存在相互的影响，这些影响是需要认真对待的。

对于智慧交通来说，我们必然要考虑车与路的协同，同时还要考虑人的步行问题。对于一个城市，公共交通当然是首选，那么公共交通如何才能更智慧？私家车是个人出行的重要选择，公车、特殊车辆的保有量和对路的要求等等，这些肯定是我们解决智慧交通需要想到的问题。但是，如果仅从这些要素上考虑问题，那么这个智慧还是有点低水平。如果我们把人的出行规律（关于居民的子系统）考虑进去，把移动通信工具（通信子系统）要素考虑进去（信令与智能终端上的导航定位功能），在考虑卫星导航定位的问题时，还要分析相应的地质、地理环境，如果这些因素都考虑进去了，情况就会有更大的改善。

我们过去多依赖于统计的结果，考虑的是基于概率的统计规律。如在电信业务中会有一个“最繁忙小时”的概念，这就是统计的结果。不过必须说清楚的是，这个“最繁忙小时”是在当时移动通信还没有的情况下进行的数学统计，当移动电话普及之后，这个“最繁忙小时”就出现了变化。当然，夜间12点以后到凌晨之间总体上打电话的人比其他时段要少很多。

对于交通，我们也是有这类似统计的，早晚高峰是统计的结果。但是，“最繁忙小时”和早晚出行高峰这种统计是宏观性的，是基于概率的统计，是在没有智慧手段时的数学统计。如果在今天，我们仍然依据这样的统计结果来设计我们的车路协同问题，那就是低水平的。

我们有了手机信号（不需要知道机主是谁），有了导航定位系统，那么我们就完全可以精准地分析出单个人、单个车辆的出行规律，相关社区的出行规律等等。而这些要素，如果在考虑智慧交通时没有考虑到，那么这个智慧的水平就可想而知了。

智慧交通中，许多城市都考虑了“两客一危”，这当然是对的，但是如果仅仅是对“两客一危”的监控显然是不够的。如对危险品运输来说，就不能仅考虑路上的运输，就应该把沿途和各类环境都考虑进去，特别是如果路过学校，更要把学校的上下学时间错开。实际上对危化品的管理，不仅是运输问题，还应该从原料、生产、储存、装卸、运输、使用、销毁等等环节，这些环节可能会影响到环境等因素都考虑进去才行。

同样，社区内部也是一个独立的系统，这个系统是否要与外部进行交互，不同的社区之间是否存在相互作用，也是要研究的。社区内部当然要研究居民的特点，他们的共性需求如居民结构，包括年龄、职业、购买商品、健康情况等等的分析，在这种分析的基础上，就会作用于城市的智慧服务、智慧教育、智慧医疗等等。社区还应该与城市的结构相关，摊大饼式的城市结构与组团式的城市结构，一个新兴城市与一个历史久远的城市，甚至包括这个城市的地理位置、气候因素、产业结构都是密切相关的。如果在设计智慧社区时，没有把这些要素都考虑进去，那么这个智慧的水平也不高。

社区之间有没有关系呢？社区的供电、广播电视、网络、供水、供热、供气等等，都是需要进行分析和考虑的。不同社区的居民结构，对上述基础设施的要求，可能是不完全相同的，特别是一些文化较低的年龄偏大的老年人，如果他们的居住环境太过智慧了，给他带来的不是方便，而是困难。

对于社区，还要考虑到各类的辅助要素，特别是要考虑到居民的文化、习俗等等方面的要素，如在贵阳的花溪区，布依族的小区，各类的红、白事就是当地明显的习俗，虽然这些居民上楼了，但是习俗并没有改变。

社区还有出租屋的管理问题。社区不能只考虑便民这一个方面，还要考虑社区的安全，同时还要兼顾到个人的隐私保护等，只强调了一个方面，而忽视其他的因素，就失去了平衡，就会出问题。

智慧城市项目，我们要分析这类项目所面向的对象，笔者依据所面向对象，将智慧城市粗略地分为了三个大类：

 第一类是面向个人的，是通过物联网、移动通信与终端对所有属于自己的物品进行的管理和控制，如对私家车、家电、家居、门锁等等的管控。

 第二类是面向行业的，如前面所提到的危险化学品的管理，就是一个面向行业，从产品的原料、生产过程，再到成品的储存、装卸、运输、使用、销毁等等所有的环节。

第三类是面向城市管理者的，包括社区、机构、基础设施（道路、街区、场地、水、电、油、气、暖、垃圾处理等等）、重点保护建筑、水源地等等。

这三个系统相互之间是有影响的，各类别的系统中的子系统之间也是存在影响的，如果不能将这些相互作用和影响分析清楚，我们就可能会犯错误，甚至是颠覆性的错误。

所有的智慧系统，无论是面向哪一类的对象，都会受到三个层面的支撑和制约。一是要素感知层，对于面向个人的，物理感知是重要的，但是对人的感知也同样重要，因为这里就有权属问题，不能允许非授权侵入他人的系统当中，并且一旦有这种侵入，也必须保留相应的证据。

二是网络通信层，现在很多人都在炒5G在智慧城市中的作用，这一点笔者并没有反对的意思，5G这种大带宽、低延时的系统，对于智慧城市来说，确实是为网络通信提供了很好的支撑。但是，如果不考虑系统所面对的对象，一味地使用5G作为网络传输的手段，那是不可取的。我们在看到5G有很大优越性的同时，也必须看到5G也是有短板的。如5G的电波损耗巨大，由于5G使用的电波频率极高，而电磁波在自由空间传输的损耗的“分贝”数是频率的对数关系；同时各类介质对不同频率的电磁波的衰耗也是不一样的，雨、雪、雾对电磁波都是有衰耗的，同时频率越高，传播的路径越是一条直线，各类介质的阻挡作用也就更加的明显。所以，不能一味地强调5G，而应该根据具体的场景、具体的需求来选择。对于固定的目标，光网是第一位，而对于移动目标和面向个人的项目，笔者当然支持选用5G。

三是算力层面，对于算力，不能简单认为是对数据的计算与存储，我们必须要考虑数据的类型，特别是对于控制信号（作为特殊的数据），一是要考虑它的实时性，二是要考虑到控制信号与指令是不能重复使用的，重复使用就意味着重放攻击。所以，我们要考虑算力与所要处理的数据之间的距离和交换层次，要考虑边缘计算与云中心的协同问题。

本文没有给出系统论模型的意图，数学模型是给少数人看的，而对于做智慧城市的人来说，未必都熟悉这些模型，同时这些已有的模型是否适合当前的智慧城市建设任务也是值得讨论的。

本文提出一个想法，供读者参考。

许多城市都会对智慧城市建设提出一个规划纲要，规划纲要解决了5个W、1个H中的一个W，即What，告诉大家我们要干什么，但这远远是不够的，不仅要告诉大家我们要干什么，还要给出在我们这个城市要干某些事的理由(why)，告诉大家我们要干到什么程度(How)、在哪里干(where)、什么时间干(when)、负责和参与的相关人员或者单位是谁(who)。这些还不够，还要告诉大家，我的目标是什么。总之，我们需要一个顶层设计，没有顶层设计的规划纲要，很可能成为四拍项目（拍脑袋、拍胸脯、拍大腿、拍屁股）。

对于智慧城市项目，我们至少要分为三个阶段：设计阶段、建设阶段和运维阶段。

在设计阶段中，就要把建设阶段和运维阶段的事情都想清楚。

对于单一的任务，我们要把这个任务所涉及到的各类城市要素都考虑清楚，拉出一个涉及要素的清单来，同时考虑要利用哪些资源，将这些资源也要列出相应的清单，还要有相关的人员清单。有了这些清单，还要考虑任务完成前与任务完成后的变化，这些变化会对哪些要素产生影响，影响是正面的还是负面的，负面的影响是否合理，如果不合理如何来修正。

对于一个多任务的系统，这些清单就更重要了，不仅要有这些清单，还要考虑到不同任务共同涉及到的要素清单、资源清单、相关的人员清单。还要引入时间要素、空间要素（包括场地、交通等等）。一些要素是不能被同时占用的，一些空间也不能同时容纳多个任务，这些问题都是要考虑到的。

我国古代先民中，实际上已经有了朴素的系统论思想，如中医的相生相克的思想，天人合一的思想。工程上也是很好的先例，如西湖中的苏堤就是将挖出的湖泥堆积而成的，同时又修了多的桥涵，既保证了水道的畅通，又节约了人力、物力，还方便了千年以来两岸人员的交通。

在我们的老基建中，是有规划和顶设的，对于智慧城市这类新基建，我们要向老基建学习。

这些要素清单、任务清单、资源清单，还要考虑它们所在的层次。系统论的一个重要理论是就是层次化（或者叫等级化），不同的要素所处的层次可能是不同的，有的同一个要素可能属于不同的层次，例如一个局级领导干部，对于居家来说他是居民，而对于政府来说他是一 个关乎他人的政府部门的领导，这样就不能简单地认为他是居民属性。

总之，城市是一个整体，要把一个城市当成一个整体来考虑智慧城市的设计与建设。将智慧城市建设所有所涉及到的要素、资源、人员、时间与空间列出清单，并且考虑这些因素所在的等级，同时还要要考虑各子系统、各要素的相互作用。

责任编辑：姚治