吳志強院士:智能規劃,城市未來(lái)
為什么要做智能規劃?實(shí)際上還是要回歸到根本的事。一說(shuō)到城市史,已經(jīng)有8000年,這8000年從建設城市整體上來(lái)說(shuō),有非常多的愚蠢的地方。
比方說(shuō)現在城市高溫,人類(lèi)、動(dòng)物、植物需要大量的雨水,這是解旱的。但是所有的城市把大自然的恩賜全部作為洪澇災害:流動(dòng)的叫做洪水,不流動(dòng)的叫做內澇。所以“戰勝洪澇之日,即高溫日之始”。這個(gè)就是我們現在的狀態(tài),想想是不是很愚蠢?假如沒(méi)有人類(lèi),自然是一個(gè)非常好的體系,該沖就沖,該流就流,這是一個(gè)非常好的事。因為人類(lèi)認識到這個(gè)問(wèn)題,所以變成了流就叫做洪,不流直接叫做澇。
高溫是自然界把最多的能量送到我們的窗口,我們卻用最高的價(jià)值買(mǎi)來(lái)能源去抵抗自然送來(lái)的能源?,F在大氣怎么會(huì )不熱呢?所有的空調都在抵抗自然的能源,更多的錢(qián)、更多的能量消耗來(lái)抵抗自然的能量,這不是很愚蠢嗎?說(shuō)明人們沒(méi)有看懂真正的自然、城市、人三者之間應該是什么的關(guān)系。
我們都喜歡小街小巷,復合空間,我們規劃師在工作時(shí)卻按照蘇維埃模式進(jìn)行了分隔,多元功能復合的缺失,造成了空蕩蕩的新城,土地的污染、水系的污染,以及土地與空氣的不可持續,這些問(wèn)題我們必須反思。
40年的改革開(kāi)放帶來(lái)了偉大的成就。我們看到每一個(gè)城市都欣欣向榮,但卻忽視了目前正面臨著(zhù)的可持續發(fā)展的問(wèn)題。土地大量污染,大量的重金屬污染,整個(gè)水系的污染,長(cháng)三角地區大量的藍潮事件。我們有:可以城鎮化的人口,可以城鎮化的土地,可以城鎮化的空氣,但這些都是有限的資源,所以是很不可持續的。我們必須反思我們的城市到底出了什么問(wèn)題?
我們有一句話(huà):城市必須要智慧起來(lái)。
我們的城市以前是由骨肉組成,例如交通、基礎設施、用地等?,F在我們還需要城市的神經(jīng)中樞系統。如今,我們擁有了“大智移云”——大數據、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算。它可以為我們帶來(lái)這個(gè)時(shí)代偉大的可能性,我們要認識到城市的“不智慧”,通過(guò)努力讓城市智能起來(lái)。
2006年我在世博會(huì )做規劃師,當時(shí)有一個(gè)口號:聰明的地球。當時(shí)成立了第一個(gè)IBM,同濟大學(xué)的智慧城市研究中心。這個(gè)詞造成了后面一連串的結果、掛牌,做了第一次的課題,完成了一系列的活動(dòng)。當時(shí)我理解的智慧城市,可以用幾個(gè)原圖表達出來(lái)。
第一個(gè)是感知。城市要知冷暖。第二是判斷。智能城市要知道判斷好壞。第三要快速地自我反應。第四要自我學(xué)習,然后變成聰明的城市。這是第一張圖。
后來(lái)就變成了復雜系統,感知,包括城市的主動(dòng)感知、數據上報、數據挖掘;判斷,包括數據分析、預測模擬、評測工具;反應,包括政府決策,企業(yè)決策,治理決策;學(xué)習,包括模型改善、流程改善。經(jīng)驗的一次次提升,就變成一個(gè)持續的進(jìn)化、持續的聰明。
這是第二張圖,當時(shí)畫(huà)得很隨意。我們現在面臨的問(wèn)題,其實(shí)就是我剛才說(shuō)的,城市不夠聰明。比如醫療,我記得很清楚,當時(shí)我的父母生病,每一次半夜就醫都非常困難,所以我覺(jué)得就醫很重要。再比如就學(xué),這也是現在很多家庭關(guān)注的事情,在我的認知當中,一定在最近的范圍,一定要找自己的孩子最需要的老師,何必到那么遠的地方找一家學(xué)校,最遠的地方不一定有你最需要的老師。假如在就醫和就學(xué)時(shí)打通數據,你可能會(huì )發(fā)現那個(gè)住在隔壁但從未說(shuō)過(guò)話(huà)的鄰居正是你孩子最需要的老師。交通、金融服務(wù)等等文化活動(dòng)亦如此。所以我們要想通過(guò)城市讓生活更美好,就要先知道城市需求,把整個(gè)過(guò)程智慧化、智能化。
第三張圖直接把使用的對象找到了。第一層政府,第二層是企業(yè),最后市民是主體。很多企業(yè)跑到一個(gè)新城市,什么都不知道,怎么能讓企業(yè)更便捷地找到需要的信息呢?剛才也說(shuō)了市民的需求,例如就醫、就學(xué)、交通等。這就需要用可持續的經(jīng)濟、社會(huì )、環(huán)境三大問(wèn)題把整個(gè)城市串聯(lián)起來(lái),和政府、企業(yè)、市民的需求結合起來(lái)。
第四張圖,我覺(jué)得由內部系統感知以后,需要數據的收集,當時(shí)寫(xiě)了6種收集數據的辦法,現在把它發(fā)掘到8層的系統,然后由感知,到數據庫、中心處理等。我們城市的社區、城區、區域,整個(gè)城市那么多種需求進(jìn)行整合,組合以后形成整個(gè)的城市不同的功能和空間。這里面哪些節點(diǎn)最為重要?那就把它做起來(lái)。這個(gè)時(shí)候到了2008年的后期,正好是10年以前做的事,非常高興10年以后拿出來(lái),可以看到不同的使用者的內在結構。
再往下走我們做了落地,從街區、社區,到城區,最后到一座城市。
再往下走到了第五張原圖,把規律放上去了讓城市學(xué)習、挖掘。沒(méi)有規律的話(huà),城市就不算真的聰明。
這是2010年左右工程院做得特別多的題目,做了支撐層、運行層、邏輯層,去學(xué)習、感知、判斷、反應,再回去到邏輯循環(huán)上,落實(shí)到整個(gè)空間。這是最重要的。
我自己當時(shí)想象了幾件事:第一是突破空間的距離。我們那時(shí)講城市規劃就是“空間位置決定城市規劃”,但是當時(shí)我覺(jué)得要突破空間的距離。城市的數據、鏈接、框架連接這是空間第一個(gè)突破。第二是提升組織效率。第三個(gè)是替代大量實(shí)體的形態(tài)。這是當時(shí)世博會(huì )期間的一些想法,要解決發(fā)展城市動(dòng)力的問(wèn)題、路徑的問(wèn)題、區域平衡的問(wèn)題、要素制約的問(wèn)題、科學(xué)決策的問(wèn)題。這是當時(shí)的初衷,我今天,也就是10年以后,把這些初心挖出來(lái)了。
世博會(huì )人數超過(guò)7000萬(wàn),為了世博會(huì )的人流預測,將世博會(huì )劃分為20米乘以20米的22525個(gè)單元,進(jìn)行了單元研究,模擬20、40、60、80、100萬(wàn)人的分布情況。當時(shí)發(fā)現了很多問(wèn)題,其中最大的問(wèn)題,就是在河邊的中國館參觀(guān)流量巨大,江邊人口集聚,導致人流進(jìn)出困難,于是將中國館移動(dòng)到了南邊廣場(chǎng)最大的一片場(chǎng)地中,如果當時(shí)沒(méi)有模擬系統,就不可能完成,當時(shí)還創(chuàng )造了同時(shí)在場(chǎng)一百多萬(wàn)人的世界記錄??梢哉f(shuō),沒(méi)有模擬就無(wú)法做好世博會(huì )的規劃。
通過(guò)世博會(huì )的智能平臺,我們研發(fā)了“智能市長(cháng)桌”,將世博會(huì )的指揮系統,運用到了城市的指揮系統。
在都江堰災后重建規劃中,通過(guò)城市智能平臺模擬了城市的風(fēng)流、水流、日照數據采集,實(shí)現了36平方公里大規模的風(fēng)場(chǎng)、水流和地形要素模擬,這個(gè)工作第一次讓我們看到了城市中最大的兩個(gè)自然要素:水流和氣流的模擬關(guān)系,讓我們認識到城市中最大的自然要素,風(fēng)與水,認識到這些隱形的知識,是如何用科學(xué)的手段挖掘出來(lái)的。
2014年我們沒(méi)有停下來(lái),建立了“城市樹(shù)”系統。原始數據庫是在德國開(kāi)始的,到了今天做到第四代的數據庫,我們把2014年開(kāi)始所有的衛片全部進(jìn)行匯總。我們現在的城市樹(shù)八大數據中心的一類(lèi)就是衛片,我們進(jìn)行了導入。14年開(kāi)始,用人工智能閱讀衛片,因為衛片變化太大了,從第一張75年的衛圖到現在40年的衛圖,實(shí)際上密度、圖象、常態(tài),一定要用人工智能讀片。歐洲一直用的1平方公里,我想推進(jìn),不斷推進(jìn)后到現在的30米×30米衛片,這樣一張張疊起來(lái)以后,像一個(gè)樹(shù),這就是城市樹(shù)。我們一個(gè)一個(gè)城市,建立一棵一棵的城市樹(shù),我們站在全球的角度,研究整個(gè)世界的人類(lèi)城市問(wèn)題,掌握世界城市發(fā)展規律。
當時(shí)80年代非常崇敬的美國,他們原有200個(gè)城市的積累,我們就把全世界100平方公里的所有城市全部挖個(gè)遍,發(fā)現有937個(gè),我們的小組停不下來(lái)了,繼續挖50平方公里的城市2000多個(gè);30平方公里的城市3000多個(gè)等等。到2018年1月全部完成,我們完成了全人類(lèi)一平方公里以上的所有的城市:13810個(gè)。
我們得到了這張圖。大家過(guò)去看到的都是叫照片,而我們這是真正一個(gè)一個(gè)點(diǎn)畫(huà)出來(lái)的,一個(gè)一個(gè)點(diǎn)挖出來(lái)的,一個(gè)一個(gè)點(diǎn)積累起來(lái)的,完成人類(lèi)13810個(gè)城市的第一張原樣地圖,這是非常高興的!2018年,我們中國人在這里完成全世界的第一張最完整的城市建成面積的圖。
它的偉大意義在于,不僅是全亞洲,更重要的是把世界城市的研究的動(dòng)圖建起來(lái)。我們現在統一標準,同一個(gè)體系,同樣的密度,同樣的面積,所有達到同樣的質(zhì)量,這就是我們中國人今天可以挺挺地告訴大家,我們中國人掌握了統一標準,這是我們中國人的驕傲!
在2018年2月份,對樣本城市樹(shù)的邊界、發(fā)展過(guò)程進(jìn)行辨識,從一萬(wàn)多個(gè)城市中,辨識出完整的城市分類(lèi),可以總結七種類(lèi)型:萌芽型435個(gè),佝僂型 3601個(gè),成長(cháng)型 2365個(gè),發(fā)育型 831個(gè),成熟型 1900個(gè),區域型 143個(gè),衰退型 201個(gè)。
在做北京城市副中心城市設計中,我們讓CityGo學(xué)習了整個(gè)通州的樣片,從2018年進(jìn)行推演,一直推演到2035年,完成了世界上第一個(gè)純粹人工智能推演的發(fā)展模型。這個(gè)模型里面有六種棋子,職、住、學(xué)、商、醫、休。城市規劃往后不再是一張2035年的圖,而是一年比一年推進(jìn)演化的圖。為什么城市規劃那么累,因為我們只有一個(gè)空間的模型,而不知道“前后手”,“前后手”的決定,可以影響一個(gè)城市的興旺和衰退,我們過(guò)去長(cháng)久以來(lái)只有空間問(wèn)題,不提時(shí)間的前后秩序。
目前,我們在繼續推進(jìn)人工智能城市的原型設計與研發(fā)。城市的發(fā)展我們一直在依靠外力,讓我們的城市尺度在不斷發(fā)展,高度不斷擴張,但只有到了人工智能階段,才是城市發(fā)展的革命性時(shí)代。通過(guò)長(cháng)期的積累,2016年中國工程院向中央提出了關(guān)于中國人工智能的戰略報告,得到迅速的批復,2017年7月,發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規劃》,而在同時(shí),美國、英國、歐盟都在做,這次的革命是從來(lái)沒(méi)有過(guò)的、中國與世界同步的革命。
《新一代人工智能發(fā)展規劃》專(zhuān)門(mén)寫(xiě)了這一條:用人工智能推進(jìn)城市規劃、建設、管理、運營(yíng)全生命周期的智能化。這是最高科技的計劃中第一次寫(xiě)到城市規劃建設、管理、運行。
中國的人工智能發(fā)展,需要科技的推動(dòng),因此本次會(huì )議邀請了很多IT領(lǐng)域的專(zhuān)家,在下圖中,右手邊是大量的應用來(lái)驅動(dòng),左邊是大量的技術(shù)推動(dòng)。
未來(lái)三年關(guān)于人工智能的計劃的終極構思非常清楚,按照人的需求,以城市的規律為背景,把現在的城市幾大內容生產(chǎn)、生活、生態(tài)、人民共享,插入整個(gè)城市配套系統,包括居住、醫療、教育、衛生等整個(gè)人工智能化。在實(shí)踐過(guò)程當中,從規劃、設計、建設、背景整個(gè)分布推進(jìn),最后落到不同的用地上。
接下來(lái)介紹的項目,是正在規劃建設的第一個(gè)人工智能小鎮,城鎮集聚上萬(wàn)個(gè)研究者,建立世界級人工智能產(chǎn)業(yè)集群,建設完整的城鎮集成平臺,包括城市的大小腦,中樞系統,加上城市迷走神經(jīng)系統,三層系統疊加,在世界上是最前沿的人工智能城市模型,讓生產(chǎn)更加成功,讓生活更加便捷,讓生態(tài)更加宜人。
我們希望把這個(gè)東西落下來(lái),我們希望落到地域中間,落到都市的家園中間,落到鄰里中間,在生產(chǎn)中間和國際標準結合,不斷地動(dòng)態(tài)支配,從而形成云端的運用的鏈接,全球的鏈接,然后在生態(tài)中間我們需要感知、低碳、安全,我們希望做一些新的概念。
我們實(shí)踐了世界第一個(gè)地塊尺度的人工智能小鎮建設推演,讓機器在政府、規劃、資本、市民的博弈中,通過(guò)機器模擬,看它到2030年會(huì )變成什么樣子。我們不僅僅是地塊的模擬,而是元空間尺度的模擬。
我們要做元功能,我叫功能元空間尺度,就是POI的這么一種尺度,一家店,一個(gè)廠(chǎng),然后進(jìn)行全鎮模擬,不同的組合推演成怎么樣。
最終,我希望每個(gè)人在這里都可以就近地完成這六個(gè)日常需求,15分鐘找到你的基本需求。推演到2030年以后,不同的組合,落實(shí)到土地上,落實(shí)到復合的用地色彩,多樣化的復合功能,再進(jìn)行不同的園區組合。然后再按照不同的功能,診斷每一塊地的不同功能配比,落到不同的建筑要求,對建筑的功能進(jìn)行組合,并將建筑進(jìn)行分層,進(jìn)行三維推演,形成三維尺度的智能配置。真實(shí)的城市就是這樣,是多元的,每一個(gè)上面是不同的組合。
最后,我們會(huì )完成世界上第一個(gè)人工智能的廣場(chǎng),它會(huì )對個(gè)人做人臉識別、情緒識別,從而為你作曲,甚至你所看到的圖、整體的形象都會(huì )為每一個(gè)個(gè)體來(lái)做。比如為今天上臺的領(lǐng)獎?wù)?,配上屬于你的主題音樂(lè ),從藝術(shù)、感覺(jué)、整體上來(lái)完成。
世界上第一個(gè)人工智能中樞塔我們也在做。這是人工智能中樞的整個(gè)群落,底部中樞的數據庫。
還有第一個(gè)人工智能的餐飲街、人工智能活力社區、人工智能定制公交、人工虛擬現實(shí)婚姻殿堂、全鎮域個(gè)人安全健康智能護理系統等。
我們還希望做到世界上第一個(gè)人工智能智能生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈、AI服務(wù)機器人、AI金融等,我們希望人工智能可以大規模地推進(jìn)。
希望這一套系統可以讓我們實(shí)現人工智能的智慧城市,在世界上再一次真正地說(shuō)中華民族復興了。
?。ū疚臑橹袊鞘幸巹潓W(xué)會(huì )副理事長(cháng)、中國工程院院士、同濟大學(xué)副校長(cháng)吳志強在2018年中國城市規劃信息化年會(huì )上的演講)
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