引言
在上篇《城市发展道路上的矛与盾》的文章中,简要回顾了近代城市发展历程和现代化转型的关键驱动力。接下来,本文将从一个物理学概念导入,客观认识城市进化本质及其代价,以及建设以数据为要素的新型智慧城市的积极意义。
一、熵定律是自然科学与社会科学的交汇点
“熵”的概念诞生于热力学,是用来度量一个系统的“内在混乱程度”,也可理解为“系统中无效能量”的多少。
因为宇宙中的能量是守恒的,有效能量做功后转化为无效能量,且只会增加。这就引出了熵增原理:在没有外界干预的情况下,事物总是向着无序和混乱的状态发展,“熵”一定是增加的。它向我们揭示了一个终极规律:当宇宙中的有效能量耗尽时,宇宙将停止运转,走向热寂。
生活中有很多司空见惯的现象,比如房子没有收拾就会变乱,耳机线总是缠绕,石头会风化。这些现象都可以借用熵增原理来解释,事物的自发趋势就是变得混乱不堪。所以这一理论的意义也扩展到生命科学和社会科学,被爱因斯坦称为科学定律之最。
熵增原理描述了一个近乎悲观的事实:盛开的花朵终将凋谢。但这似乎又与我们的认知不太相符,人可以保持健康,科技日新月异,生活也越来越精彩。
其实并不矛盾,因为熵增原理有一个非常苛刻的条件“孤立系统”,即与外界没有能量和物质交换的系统。而除了宇宙,这样完美的孤立系统几乎是不存在的。一个砖堆倒了,我们可以再码放整齐,“搬砖”为系统注入了外力或者“负熵”,通过消耗能量形成新的秩序。
撸猫高手薛定谔说过:人活着就是在对抗熵增定律,生命以负熵为生。
有机生命体也是通过新陈代谢获得“负熵”来延续生命,人需要从外界不断补充“正能量”,及时消除体内无时无刻不在产生的熵增。也许,生命的意义就在于用有序替代无序,用自律替代散漫。
二、维持低熵状态是城市持续发展的根本
城市也被看做像人一样的生命体。城市要保持健康和活力,必须是一个开放系统,与外界进行物质和能量交换,向好的方向发展。
但是根据熵增原理,系统局部变的“有序”,不会改变整体更加“无序”的趋势。
就城市而言,一方面城市发展依赖外界“有序”资源源源不断的输入,包括人才、能源、物资等传统资源,还有后面会重点提到的信息、知识这些高度“有序”的特殊资源。另一方面,作为发展的代价,经济增长和人口膨胀也带来了环境污染、交通拥堵、成本增加、居住拥挤等困扰。
更为残酷的是,为局部发展付出的代价会超过发展本身,单纯的资源争夺不是体系最优。举个现实的例子,一个城市对外界资源的拥有和使用,无疑有利于自身发展,但也会造成外界环境的资源匮乏。外界环境自然也包含其他城市,中心城市快速扩张会对周边城市产生虹吸效应,甚至阻碍发展。
如果不能从全局视角有效地引导资源的合理配置,将会对整体发展产生影响。我们欣慰地看到,各地的“十四五”规划都将区域协同发展、合理布局产业结构、乡村振兴放在了重要的位置,并且大力推动新型智慧城市的建设。
三、发挥大数据的对冲效应为城市熵减
上篇文中提到,我国正处在快速城市化的进程中,留给我们解决城市问题的时间却非常有限,挑战更加严峻。
熵增原理告诉我们,城市发展过程中衍生问题是客观规律。那么我们真正需要思考的是,如何更加合理地利用资源,以最优的代价换取全局观下的城市可持续发展。
传统资源可以促进局部发展,但是需要从全局角度合理布局。随着信息时代的来临,另一类资源早已得到广泛关注——数据。
如果说早期的智慧城市凭借互联网和信息化推动传统服务转型,新型智慧城市更加强调以数据为关键生产要素,让城市在运行模式和效率上实现革命性的突破。
城市大数据是城市运行过程中产生或获取的数据,通过治理和运算加工成信息资源。“有序”是抵御“混乱”的有效手段,而信息和知识,正是智慧城市所需的高度结构化和体系化的“正能量”供给。
大数据在智慧城市场景下,具备一些传统资源所没有的独特优势。
传统资源:很多是不可再生(短期内)的,比如能源;同时还可能具有排他性,比如土地和人口,地区间相互竞争,容易形成零和博弈;而且传统资源在消耗过程中,往往对外界环境产生不可逆的破坏,比如碳排放。
城市大数据:来源丰富,广泛存在于经济、社会各个领域和部门,兼具
——经济性:数据是伴随城市活动产生的,相比于传统资源,具有较低的边际成本,并且不会损失,对外界环境来说属于低耗散,比较清洁友好。
——普惠性:土地和学区是竞争性资源,而数据是公平享有的资源,比如交通大数据,可以为城市所有的出行者服务,覆盖广泛,可概括为高增益。
——代偿性:以疫情为例,大规模的人流车流难以控制,而通过大数据能够发现规律,模型也可自我调节,作为物理世界的负反馈,增强体系稳定。
正确理解并有效运用这些特性,大数据能够从数字化的维度对城市做有用功,对冲熵增。
基于大数据构建的数字孪生城市和信息化应用,借助增维资源对城市的“数字对冲”效应,拓展解决物理世界问题的思路,应对我国在快速城市化进程中所要面对的严峻挑战。
四、智能是数字空间持续进化的方向
人、事、物经过数字化重构,汇聚成全新的数字世界。智慧城市通过对数字空间的有效治理,让物理世界获得了秩序的增益。
城市包含了繁多且杂乱的数据,通过对数字空间的“信息加工”,形成体系化的大数据,为城市提供高度有序的信息和知识;城市利用这些信息资源,为居民提供高质量的服务,这是“信息消费”过程。为了保证消费体验,信息加工将会持续且根据服务需求不断优化。
熵定律告诉我们,世上没有免费的午餐。物理世界获得的秩序,是以数字空间的“无序”为代价的。
——数据治理是数字空间中的关键生产力,需要通过复杂的“搬砖”做功,将无序的、海量的数据整理成为有效的信息。
——信息加工需要强大的数字化引擎,源源不断地为信息消费生产和输出有效资源。
——城市大数据中心为引擎提供充足的算力,人才和技术是引擎运转的必要保障。
——信息作为数字空间的核心资产,安全和隐私也更加脆弱,数据一旦被破坏或滥用,对物理世界的冲击将是灾难性的。
为此需要付出更多的成本,数字空间的混乱度和复杂度也随之加剧。
如同秩序让生命更具活力,知识注入和智能进化是事物发展向好的普遍性原则。
美亚柏科凭借自身在多个行业领域对大数据的长期实践,自主研发了大数据智能化通用基座——“乾坤”大数据操作系统。
这是美亚柏科多年大数据实践经验沉淀而成的大数据工具体系,涵盖了从数据接入、处理到数据服务、应用,以及安全和运营运维等各方面。
这套体系坚持资源共享、能力复用、高效协同、生态开放,凝聚了近1000人团队历时2年、总代码量超过千万行的劳动成果,这本身就是巨大的熵减。
五、美亚柏科大数据智能化始终在路上
随着美亚柏科在智慧城市领域的深入探索,以乾坤大数据操作系统为代表的美亚大数据智能化思想也在不断优化和演进。
——智慧城市不是众多垂直行业、领域和业务在城市背景下的简单组合,而是基于共同的基础设施和数据资源,各业务系统有机融合、发挥协同效应的有机体。大数据智能化可以:
将信息加工环节进行分层解耦,快速打造可靠的城市数据中台,淡化数据的行业边界,实现互联互通和互操作,为统一的业务目标服务。
——智慧城市建设需要汇聚大量行业生态伙伴,有各自擅长的专业领域,知识能力和技术体系都会存在明显差异。大数据智能化可以:
帮助众多垂直领域在通用的大数据框架下进行业务重组,复用大数据共性能力,聚焦专业领域分工,避免重复造轮子,从而实现全局最优资源配置。
——在完善平台本身技术的同时,为进一步构建安全的大数据环境,保护智慧城市核心数据资产,大数据智能化引入“零信任”安全理念:
“零信任”的核心思想是默认一切接触数据的人、设备、系统等资源都不受信,仅按需授予数据访问和使用的最小权限,并进行动态访问控制和授权,持续评估信任等级。
创新是活力之源,在大数据智能化道路上的探索没有止境。我们将:秉承数据为要素的宗旨，持续探索智慧城市发展。 深耕大数据智能化领域，创新数字空间治理体系。 坚持分层解耦开放合作,同心协力打造共赢生态。
奋进新征程,扬帆再出发!2022年伊始,国投智慧城市创新研究院暨智慧城市事业部向一路同行的客户和伙伴致敬!
