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目前,眾多關(guān)于智慧醫(yī)療的評論側(cè)重于分析紛繁多樣的智慧醫(yī)療技術(shù)和設(shè)備。本文則試圖從行業(yè)顛覆、個人體驗、社會價值和采納決策這四個視角,來解析智慧醫(yī)療所帶來的深層變革。
在2013年8月29日視察東軟集團時,針對遠程醫(yī)療系統(tǒng)深刻地指出:“用信息化系統(tǒng)提高醫(yī)療水平叫‘如虎添翼’。要利用好這套系統(tǒng),更好為群眾服務(wù)。”這種增添的“飛翼”使得醫(yī)療過程與地理疆界被打破,也使醫(yī)生、患者甚至醫(yī)療管理者從醫(yī)院的圍墻中徹底解放了出來。
醫(yī)療過程從分割離散走向網(wǎng)絡(luò)集成,再到實現(xiàn)“云醫(yī)療”。醫(yī)生可以跨部門機構(gòu)、甚至從“云”中全面獲取患者信息,患者則可以隨時隨地從“云”中獲取醫(yī)療反饋。從地理范圍看,醫(yī)療活動已經(jīng)沒有疆界。更為前沿的是,如果能打破患者、醫(yī)療機構(gòu)、甚至區(qū)域之間的數(shù)據(jù)疆界,循證醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)上的大數(shù)據(jù)輔助醫(yī)療決策將得到極大的發(fā)展。這將使醫(yī)療行業(yè),尤其是醫(yī)院的業(yè)務(wù)模式發(fā)生前所未有的顛覆。
當(dāng)前,個人健康感知終端和個人健康管理是智慧醫(yī)療的主攻領(lǐng)域之一。然而,這必然會導(dǎo)致一種醫(yī)療方式的變革,即從醫(yī)生中心向患者中心的變革,個人醫(yī)療體驗將得到很大改善?;颊邔⒖梢噪S時隨地接受檢查,隨時隨地得到不特定醫(yī)生(甚至機器學(xué)習(xí)決策)的意見。以患者為中心的線上線下整合醫(yī)療服務(wù)設(shè)計,也將成為未來臨床醫(yī)學(xué)工作的巨大挑戰(zhàn)。未來醫(yī)生的傳統(tǒng)工作可能被重塑,醫(yī)生將更像一個需要進行協(xié)作的服務(wù)提供者,而不是醫(yī)療決策和行動的唯一核心。
智慧醫(yī)療是當(dāng)前行業(yè)信息化的熱點,存在巨大的市場機遇毋庸置疑。然而,一個不能忽視的事實是,在中國這樣的發(fā)展中國家,智慧醫(yī)療的意義不僅僅在于引導(dǎo)前沿,也在于利用智慧醫(yī)療解決低收入和偏遠地區(qū)民眾醫(yī)療的迫切需要,不斷改善民生。中國當(dāng)前醫(yī)療存在巨大的資源配置不平衡現(xiàn)象,眾多優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源集中在一、二線城市。通過智慧醫(yī)療服務(wù)的推出,個人可以在較偏遠地區(qū)接入優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù),向大醫(yī)院傳輸個人醫(yī)療信息。
同時,鄉(xiāng)鎮(zhèn)和社區(qū)醫(yī)療機構(gòu)由于被規(guī)模實力雄厚的醫(yī)療服務(wù)平臺整合和監(jiān)控,也將得到低收入患者的青睞,從而緩解大城市大醫(yī)院的醫(yī)療活動壓力。部分中小城市網(wǎng)民,也可以通過網(wǎng)上醫(yī)療服務(wù)平臺與當(dāng)?shù)刂行♂t(yī)療機構(gòu)的合作,來獲得高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)。智慧醫(yī)療也能為患者選擇醫(yī)院、醫(yī)生提供較為優(yōu)化的建議,避免不必要的浪費。保健數(shù)據(jù)共享與個人醫(yī)療終端接入,也有利于醫(yī)保的轉(zhuǎn)移與提高急救反應(yīng)等惠民舉措。智慧醫(yī)療的推廣,還有利于促進醫(yī)療相關(guān)的信息消費。醫(yī)療機會和資源均等化,也將在智慧醫(yī)療服務(wù)平臺上得以體現(xiàn)。
古希臘時期,數(shù)字的演繹化有了實質(zhì)性的進展。數(shù)字化的發(fā)展一直伴隨著人類,但是這種顛覆在30多年前就開始改變了。
隨著人工智能技術(shù)的日益成熟,數(shù)字化已經(jīng)可以在公共健康,以及眾多醫(yī)療領(lǐng)域提供服務(wù)。例如,在醫(yī)學(xué)影像識別方面,它可以幫助醫(yī)生更迅速、準確地讀取影像;在臨床診斷輔助方面,它可以應(yīng)用于疾病的早期篩查、診斷和手術(shù)風(fēng)險評估,包括在藥物研發(fā)方面,解決藥品研發(fā)周期過長等多方面的問題。
從第一部留聲機的誕生開始,數(shù)字化的顛覆就一直伴隨著我們?nèi)祟惿鐣倪M步。人工智能的遠景早在1950年就已被圖靈提出。人工智慧的定義誕生則是在1956年,由Dartmouth College的一些專家共同提出。人工智慧在20世紀70年代受到打擊之后,開始出現(xiàn)新的研究方法。分子生物學(xué)已進化到信息科學(xué),出現(xiàn)了新科學(xué)――計算生物學(xué)和生物信息學(xué)。這使統(tǒng)計科學(xué)家在醫(yī)療健康領(lǐng)域有了用武之地,尤其是微陣列技術(shù)創(chuàng)造了新穎的統(tǒng)計學(xué),激發(fā)了許多新的生物統(tǒng)計學(xué)研究。像是專家系統(tǒng)把問題限定在一個小范圍的領(lǐng)域,結(jié)合統(tǒng)計、概率、信息理論等方法,直到深度學(xué)習(xí)技術(shù),以及類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有了新的發(fā)展,AI才重新受到了關(guān)注。
數(shù)字醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的環(huán)境
從現(xiàn)狀來看,由于公共醫(yī)療管理系統(tǒng)的不完善,醫(yī)療成本高、管道少、覆蓋面窄等問題困擾著大眾民生。尤其以“效率較低的醫(yī)療體系、品質(zhì)欠佳的醫(yī)療服務(wù)、看病難且貴的就醫(yī)現(xiàn)狀”為代表的醫(yī)療問題成為社會關(guān)注的主要焦點。大醫(yī)院人滿為患,社區(qū)醫(yī)院門可羅雀,病人就診手續(xù)繁瑣等問題都是由于醫(yī)療信息不暢、醫(yī)療資源兩極化、醫(yī)療監(jiān)督機制不全等原因?qū)е碌模@些問題已經(jīng)成為影響社會和諧發(fā)展的重要因素。目前的醫(yī)改目標是縣域就診率達到90%,大病不出縣,但是實現(xiàn)起來難度也很大。因為醫(yī)生的時間是有限的,通過遠程醫(yī)療解決區(qū)域分布不均的期盼,也同樣會在醫(yī)生的時間花費上受到限制,所以核心的問題是優(yōu)質(zhì)的醫(yī)生資源不足。
自國家陸續(xù)出臺了各項醫(yī)改政策,基層首診、雙向轉(zhuǎn)診、分級診療、資源下沉等便成為了熱門話題。各地區(qū)也都積極響應(yīng),組建“醫(yī)聯(lián)體”。我們迫切需要建立一套智慧的醫(yī)療健康的平臺體系,使患者用較短的等療時間、支付基本的醫(yī)療費用,就可以享受安全、便利、優(yōu)質(zhì)的診療服務(wù),從根本上解決“看病難、看病貴”的問題,真正做到“人人健康,健康人人”。
醫(yī)生資源在全世界范圍內(nèi)都仍屬于稀缺資源,這種供求關(guān)系在一定程度上決定了病患“看病難”的問題,而我國醫(yī)療長期存在“重醫(yī)療,輕預(yù)防,重城市,輕農(nóng)村,重三甲,輕社區(qū)衛(wèi)生”的現(xiàn)象。從居民自身來看,過多依賴大型醫(yī)院,從醫(yī)院角度來看,這種過度依賴加重了就醫(yī)困難的問題,“一號難求”的現(xiàn)象頻發(fā)。解決基層醫(yī)療資源缺乏的核心就在于給基層醫(yī)療機構(gòu)“賦能”,用人工智能給基層醫(yī)院“院士級看病的本事”。通俗來講,把一個院士的看病本事,放到一個筆記本電腦里,帶到基層醫(yī)院,這就是人工智能追求的境界和需要解決的實際問題。
精準醫(yī)療的實現(xiàn)需要人與技術(shù)的結(jié)合
以精準醫(yī)療為主的智慧型醫(yī)院是2015年在美國誕生的思路。智慧型醫(yī)院從醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的整體角度,提出融入更多人工智慧和傳感技術(shù)等高科技,使醫(yī)療服務(wù)走向真正意義的智慧化,推動醫(yī)療事業(yè)的繁榮發(fā)展。利用人工智慧、大數(shù)據(jù)分析的融合和移動醫(yī)療等新技術(shù),結(jié)合現(xiàn)代化醫(yī)院的管理流程,逐步形成智能化的全面醫(yī)療解決方案。智慧醫(yī)療開始走進我們尋常百姓的生活。
從概念上來講, 以基層醫(yī)療健康為出發(fā)點的智慧醫(yī)療包含了智慧醫(yī)院系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng),以及家庭健康系統(tǒng)這三部分。從流程管理角度,基層醫(yī)療以如何讓病患可以便捷快速地預(yù)約掛號為起點。智慧醫(yī)院必須經(jīng)過前沿科技應(yīng)用對醫(yī)療機構(gòu)信息化的全面創(chuàng)新的過程。從狹義上來說,智慧醫(yī)院可以是基于互聯(lián)網(wǎng)科技的醫(yī)院,在數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的基A上,創(chuàng)新性地將現(xiàn)代移動終端作為切入點,將移動互聯(lián)網(wǎng)特性充分應(yīng)用到就醫(yī)流程中。
AI是讓人實現(xiàn)超越而不是制造超人
AI對醫(yī)療領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的改造是具有顛覆性的,它不僅是一種技術(shù)創(chuàng)新,更是在生產(chǎn)力上為傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)帶來變革。AI作為一種技術(shù)方法,大規(guī)模地用更智能的系統(tǒng)推動更好的決策,也是最近幾年才發(fā)生的事情。直到今天,由于我們解決了以前很多未能解決的問題,才將醫(yī)療AI推向了一個新的高度。除了提高醫(yī)生的工作效率外,AI還能作為輔助手段,提高診斷準確率,使精準醫(yī)療成為可能。
近年來,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開始導(dǎo)入人工智能數(shù)字挖掘與機器學(xué)習(xí)的技術(shù)來篩選有效的醫(yī)療信息。
其中,“AI+醫(yī)學(xué)影像”就是關(guān)鍵性的一步。醫(yī)學(xué)影像天生適合互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+人工智能。從數(shù)量上講,超過80%的醫(yī)療數(shù)據(jù)來自醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù),優(yōu)質(zhì)、大量的數(shù)據(jù)積累、高性能計算環(huán)境和優(yōu)化的深度學(xué)習(xí)方法,三者資源配齊,就會構(gòu)建不斷提高的狀態(tài)模型,這正是人工智能的魅力所在。利用三者的關(guān)聯(lián),可以大大提高醫(yī)學(xué)診療效率,并實現(xiàn)精準醫(yī)療。圖像智能識別更可以減輕醫(yī)生的工作量,這就很好地解決了基層優(yōu)質(zhì)醫(yī)生資源不足的問題。
醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,無論是在國內(nèi)還是在國外,放射科醫(yī)師的數(shù)量增長速度遠不及影像數(shù)據(jù)的增長速度,也就是說醫(yī)師的數(shù)量遠達不到閱片的需求量。
就美國與中國對比來看,美國的人工影像閱片誤診人數(shù)為1200萬/年,而在中國則達到了5700萬/年。在中國,誤診率高且主要發(fā)生在基層,這也更好地說明,人口基數(shù)巨大的中國,醫(yī)學(xué)影像業(yè)務(wù)更需要人工智能技術(shù)的支持,以此來提升基層的診斷質(zhì)量與效率。
數(shù)字科技推動基層醫(yī)療發(fā)展
總而言之,無論是對患者、醫(yī)師還是醫(yī)院而言,數(shù)字健康的運營平臺需要把智能、供應(yīng)鏈、財務(wù)運營和人才管理有機整合起來。數(shù)字健康管理平臺不僅能夠讓患者更快速地完成健康檢查,還能獲得更精準的診斷建議與個性化治療方案。對醫(yī)師來說則削減了讀片時間,降低了誤診概率,根據(jù)人工智能的輔助診斷還能提高診斷質(zhì)量。而對醫(yī)院來說,采用數(shù)字健康管理平臺不僅降低了醫(yī)院成本,還能夠建立一個多元數(shù)據(jù)庫,這是對分級診療和遠程診療的一大技術(shù)性幫助,讓醫(yī)院更好地響應(yīng)國家政策,真正有效地做到“資源下沉”。
1衡水智慧城市建設(shè)現(xiàn)狀及內(nèi)容分析
1.1衡水智慧城市建設(shè)現(xiàn)狀。隨著社會發(fā)展,衡水城市信息化建設(shè)取得了較大成績,信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)初具規(guī)模,信息安全保障體系不斷完善,信息化宣傳及培訓(xùn)的力度不斷加大。但在建設(shè)過程中也存在一些問題,例如不同部門對智慧城市的理解不同,對智慧城市如何建設(shè)模糊不清;“云計算”是智慧城市建設(shè)的主要支撐技術(shù),衡水并沒有搭建完整的云平臺;智慧城市建設(shè)主要以政府、企業(yè)的信息化為主,并沒有與移動互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,缺少全民參與;產(chǎn)業(yè)鏈的各行業(yè)參與度不高,缺少政府、基礎(chǔ)設(shè)施提供商、應(yīng)用提供商、內(nèi)容提供商等各行業(yè)的融合。
1.2衡水智慧城市建設(shè)內(nèi)容。1)基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)據(jù)中心的建設(shè)?;A(chǔ)設(shè)施是智慧城市實現(xiàn)移動化、數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ),要做好城市基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及云平臺的搭建,擴大有線及無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,進一步提高4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè),推進廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)“三網(wǎng)”的融合,在此基礎(chǔ)上,探索“三網(wǎng)”與無線寬帶網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的融合,完善衡水地理信息數(shù)據(jù)庫,為衡水智慧城市管理提供GIS支撐。數(shù)據(jù)中心主要存儲、處理、計算及交換同城市相關(guān)的海量數(shù)據(jù),相當(dāng)于城市的大腦。由云計算基礎(chǔ)平臺、服務(wù)器、高速存儲網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)及軟件等構(gòu)建數(shù)據(jù)中心,為城市的智慧功能提供支持。2)智慧公共服務(wù)的建設(shè)。建設(shè)以企業(yè)和公民為中心的電子政務(wù)公共服務(wù)體系,實現(xiàn)服務(wù)型、透明型政府。重點建設(shè)與民生問題關(guān)系重大的電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),例如社會保障、文化教育、食品安全、醫(yī)療衛(wèi)生等問題。加強衡水智能電網(wǎng)的建設(shè),實現(xiàn)公共事業(yè)用電的自動記錄及付費,與居民電卡進行深度整合,推行一站式服務(wù),節(jié)約成本。3)智慧交通的建設(shè)。利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、無線射頻、GPS定位及影像識別處理等技術(shù)建設(shè)與衡水相適合的能夠感知運行車輛,實時采集、處理數(shù)據(jù)并進行協(xié)調(diào)指揮的智能交通系統(tǒng)。通過交通管理系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的自動識別及檢測,實現(xiàn)對衡水道路網(wǎng)的動態(tài)檢測、車流量的精準統(tǒng)計與分析、車輛的高效管理,從而引導(dǎo)衡水道路網(wǎng)上車流的合理分布,解決交通阻塞問題。4)智慧醫(yī)療服務(wù)的建設(shè)。通過整合衡水的各類醫(yī)療衛(wèi)生信息,搭建醫(yī)療服務(wù)平臺,為居民提供健康信息、電子掛號、在線預(yù)約及咨詢等服務(wù)。實現(xiàn)衡水各級醫(yī)院的醫(yī)療信息共享及對接,通過建設(shè)醫(yī)療協(xié)同平臺,共享居民的健康檔案及電子病歷,簡化醫(yī)患的轉(zhuǎn)診及就診過程。5)智慧教育文化服務(wù)的建設(shè)。對衡水教育信息資源進行整合,利用云計算,實現(xiàn)按需開放。為教師和學(xué)生提供智能化的校園教學(xué)、科研及生活功能,整合學(xué)校的各類管理信息系統(tǒng),搭建包含基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育、繼續(xù)教育等各階段的教育平臺,為衡水教育的現(xiàn)代化發(fā)展提供信息化基礎(chǔ)。
2衡水智慧城市運營模式分析
與此同時,各地政府都將智慧城市列為“十二五”中的建設(shè)重點,大力發(fā)展云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè),以實現(xiàn)“和諧”的發(fā)展目標。那么,我們離智慧城市還有多遠?
改變現(xiàn)代醫(yī)療
“過去是PC+PC,人與物相連,現(xiàn)在通過物聯(lián)網(wǎng)的模式。我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療服務(wù)模式的創(chuàng)新,從而適應(yīng)衛(wèi)生改革的需要?!?衛(wèi)生部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室副主任高燕婕表示。
目前,國內(nèi)普遍存在著看病難、看病貴的問題,而追尋這背后的根源,實際上是醫(yī)療資源分布不合理,既存在分配不均的問題,又有著嚴重的資源浪費?!耙虼?,我們希望通過物聯(lián)網(wǎng)和智慧醫(yī)療帶來醫(yī)療模式的創(chuàng)新,提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量,改善現(xiàn)代醫(yī)療的種種問題?!睋?jù)高燕婕介紹,衛(wèi)生部從2008年起,就根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國的探索和運用,出臺了衛(wèi)生系統(tǒng)信息化建設(shè)的相關(guān)規(guī)劃,并探索基于IC卡的醫(yī)療一卡通產(chǎn)品的應(yīng)用。2009年,衛(wèi)生部首次召開了衛(wèi)生領(lǐng)域RFID應(yīng)用大會,圍繞醫(yī)療器械設(shè)備管理、藥品、血液等領(lǐng)域進行技術(shù)交流。
通過傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng),可以控制醫(yī)療缺陷。比如利用電子標簽加強藥物、血液的運輸、追溯系統(tǒng)等,提高醫(yī)療資料,實現(xiàn)精細化管理,提升醫(yī)療服務(wù)能力。
同時,物聯(lián)網(wǎng)也能夠在慢性病管理、急性傳染病檢測等方面發(fā)揮巨大作用。數(shù)據(jù)顯示,目前國內(nèi)高血壓的知曉率、治療率和控制率分別為30%、25%和6%,這意味著有七成高血壓患者不知道自己生病、只有1/4的高血壓患者得到治療、不到一成的高血壓患者得到有效控制。而物聯(lián)網(wǎng)的作用就在于對患者追蹤,及時發(fā)現(xiàn)身體異常并治療。
除此之外,衛(wèi)生部還在大力推進電子醫(yī)療,以較低的價格把現(xiàn)有的醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備無線化使各種醫(yī)療信息和有限的醫(yī)療資源得到高度共享,大大降低公眾的醫(yī)療成本。我們希望通過智慧醫(yī)療來改變傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)模式,通過遠程醫(yī)療、自助醫(yī)療等緩解醫(yī)療資源短缺的壓力,提升醫(yī)療現(xiàn)代化的服務(wù)水平?!备哐噫颊f。
提高城市管理
2010年上海世博會閉幕式發(fā)表著名的《上海宣言》中寫道:“城市化和工業(yè)化在帶給人類豐富現(xiàn)代文明成果的同時,也伴隨著前所未有的挑戰(zhàn)。人口膨脹、交通擁擠、環(huán)境污染、資源緊缺、城市貧困、文化沖突,正在成為全球性的問題?!?為此,中國各大城市開始把“和諧城市”作為目標,通過構(gòu)建智慧城市改善民生。
“我們把智慧成都歸納為‘智能的城市,智慧的生活’。” 成都市經(jīng)濟信息中心副主任、總工程師郭念東說,建設(shè)智慧城市是改善民生,提高面向農(nóng)村及弱勢群體服務(wù)水平,應(yīng)對城市化發(fā)展挑戰(zhàn)不可或缺的手段。
據(jù)介紹,成都市以建設(shè)“世界生態(tài)田園城市”為目標,積極通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)建設(shè)信息化,已經(jīng)實現(xiàn)了生豬蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯、水電氣智能調(diào)度、重點污染源自動控制預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動指揮、網(wǎng)上政務(wù)大廳、流動人口服務(wù)管理系統(tǒng),智能鄉(xiāng)村信息服務(wù)等一批城市的智能應(yīng)用系統(tǒng)。
除成都以外,北京市也在數(shù)字北京的基礎(chǔ)上,開始了智慧北京的規(guī)劃建設(shè),包括人口精確管理、交通全面智能、平安城市、綠色集約政務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系等。
北京市信息資源管理中心主任彭凱告訴記者,北京正在建設(shè)全市范圍內(nèi)的政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺和政務(wù)云計算平臺等,同時提升現(xiàn)有的設(shè)施,進一步完善政務(wù)信息資源共享交換平臺和移動電子政務(wù)管理平臺。
“物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的應(yīng)用,能夠有效地促進政府職能轉(zhuǎn)變,把政府的行政資源進行整合?!睂<抑赋?,目前有些地區(qū)已經(jīng)把行政資源覆蓋到村級,借助信息化手段,對村鎮(zhèn)平臺進行管理,使老百姓辦事都有了統(tǒng)一的入口。
突破“最后一公里”
“信息化一直在強調(diào)‘最后一公里’的問題。而智慧城市建設(shè)最終能不能真正落地,實際上也是‘最后一公里’的問題?!?清華同方物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)本部副總經(jīng)理王恩勇說。
實際上,對絕大多數(shù)把智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)放在戰(zhàn)略高度來發(fā)展的城市而言,盡管擁有十多年的信息化累積,但面對新技術(shù)、新應(yīng)用,以及城市化建設(shè)中的種種問題,打近“最后一公里”變得正越來越緊迫。
首先,在作為基礎(chǔ)設(shè)施能力的云計算中,“我們感到最大的問題有兩個。”彭凱說,一是如何利用已有的IT投資發(fā)展云計算和虛擬化,尤其是現(xiàn)有的分離式系統(tǒng),哪些該淘汰、哪些繼續(xù)并存難以把握;二是云計算環(huán)境下,信息安全架構(gòu)面臨重新確立,而個體應(yīng)用的安全和整體云環(huán)境的安全體系也需要建立新的規(guī)則。
今年是新加坡“智慧國2015”計劃的實現(xiàn)年?!爸腔蹏?015”是新加坡于2006年推出的一個為期十年的信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍圖。它希望在社會生活的各個層面采用智能化、便捷、環(huán)保的知識和智慧系統(tǒng),努力使新加坡成為一個由現(xiàn)代通信推動的智慧國家及全球都市。該計劃表明,服務(wù)于高質(zhì)量生活是各個領(lǐng)域建立智能網(wǎng)絡(luò)的目標。
新加坡信息通信發(fā)展管理局承擔(dān)著國家信息通信總體規(guī)劃開發(fā)及推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的任務(wù)。同時,新加坡加速對外合作,提升“智慧國”建設(shè)速度。新加坡經(jīng)濟發(fā)展局2014年12月中旬與日本電氣股份有限公司達成協(xié)議,建立一個將使各個行業(yè)受益的物聯(lián)網(wǎng)平臺。日本電氣股份有限公司在物聯(lián)網(wǎng)解決方案方面有較成熟經(jīng)驗。
這項方案的主要目標是,利用日本電氣股份有限公司的物聯(lián)網(wǎng)解決方案共同開展研究那些對建立安全可靠的社會至關(guān)重要的領(lǐng)域,包括網(wǎng)絡(luò)安全、智能能源和醫(yī)療保健等。
物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò),其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
從物聯(lián)網(wǎng)的各項技術(shù)看,可以開展合作的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。新加坡經(jīng)濟發(fā)展局和日本電氣股份有限公司的合作將首先解決一些醫(yī)療問題,包括制訂與老年人相關(guān)的解決方案以提高醫(yī)療保健業(yè)務(wù)的效率。到2050年新加坡65歲以上老年人口約達到人口總數(shù)的11%,老年人醫(yī)療服務(wù)的需求正在上升。
在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域,雙方的合作主要是培養(yǎng)人才,以提升新加坡和亞太地區(qū)的安全能力。在智能能源方面,合作重點在于能源管理和控制、智能電網(wǎng)、能源存儲和可再生能源一體化。其他合作領(lǐng)域還包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星技術(shù)、零售解決方案和領(lǐng)導(dǎo)力開發(fā)。
據(jù)“物聯(lián)中國”報道的信息,新加坡已經(jīng)具備了實施智慧城市計劃的基礎(chǔ)。在新加坡,大多數(shù)家庭都通過光纖接入互聯(lián)網(wǎng),數(shù)據(jù)傳輸速度高達1Gbps的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)價格僅為每月50新加坡元(約合人民幣249元)。新加坡計劃利用這些設(shè)備建立無線熱點,使手機和平板電腦能在移動網(wǎng)絡(luò)和WiFi熱點之間無縫切換。新加坡還預(yù)留了建設(shè)超級WiFi網(wǎng)絡(luò)的頻譜。與標準WiFi網(wǎng)絡(luò)相比,超級WiFi網(wǎng)絡(luò)信號傳輸距離更遠,覆蓋范圍更廣,能耗更低。超級WiFi網(wǎng)絡(luò)還將用來傳輸智慧國家計劃的數(shù)據(jù)。
智能城市的興起
IBM在2008年提出智慧城市之后,開始的目標是希望能夠邁進信息系統(tǒng)。2009年奧巴馬就開始肯定了這個理念,并且在美國開展了智能城市的建設(shè)。2012年12月,美國的國家情報委員會了一個《全球趨勢2030》的報告,到2030年全球有13項技術(shù)對全球?qū)l(fā)揮重大的影響,這13項技術(shù)包括四類,信息、自動制造、資源和健康,其中包括了一項智慧城市的目標。去年年底,美國大西洋理事會推出了兩位理事寫的2030年的展望,2030年將進行第三次信息工業(yè)革命,這次代表技術(shù)將是三項,是新制造技術(shù)、新能源技術(shù)和智能城市的技術(shù)。緊跟而上的是歐洲發(fā)展也很快。
中國在此方面的發(fā)展速度也不慢,2009年8月,IBM了《智慧地球贏在中國》,量身打造了六大智能解決方案:“智慧電力”、“智慧供應(yīng)鏈”、“智慧銀行”、“智慧醫(yī)療”、“智慧城市”、“智慧交通”。這些“智慧”方案,已陸續(xù)在我國許多城市展開。
當(dāng)今的生產(chǎn)力正在進行一次巨變,這次巨變的本質(zhì)性的東西是什么。核心的理念是這次變化的本身是從兩元空間進入到了三元空間,這個世界原來是由人類社會和物理世界構(gòu)成的,但近年來,信息力量的迅速壯大,已長成除物理世界(P)、人類社會(H)兩極之外的新一極:信息世界(C),合稱為CPH。
50年代,信息主要是來自于人類社會,所有的信息都是由人類發(fā)出來的。在30年以前,我們相繼把這些信息放在互聯(lián)網(wǎng)。到了20年以前,發(fā)生了很重要的一次變化――CPS概念的提出,大量的傳感器、物理信息傳遞了很多信息,信息不再由人類發(fā)出,而由傳感器發(fā)出,人類開始在網(wǎng)絡(luò)上進行工作。如今,信息越來越多,越來越膨脹。人類已經(jīng)無法控制和使用如此大的信息,必須要依靠機器來進行識別。今后,我們將走向一個新的時代,這個時代是大數(shù)據(jù)來創(chuàng)建信息。
CPH三極中,任意兩極的互動,都可以對第三極的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。例如CP加上H,就可以有智能電網(wǎng)、智能制造、無人飛機。假如把CH加上P,那就可以產(chǎn)生智能醫(yī)療、智能城規(guī)。CPH互動將對整個城市、國家、世界產(chǎn)生巨大影響。智能城市的技術(shù)本征就是使城市中的三元世界巧妙互動,也就是使當(dāng)代傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和各種高新技術(shù)融入城市的各個系統(tǒng),形成城市建設(shè)、城市經(jīng)濟、城市管理和服務(wù)的升級發(fā)展,由此將迎來城市發(fā)展的新時代。
很多人提出智能城市的定義,如果從這個理念出發(fā),智能城市最簡單的定義便是綜合運籌城市CPH三元空間,巧妙匯聚城市各方智慧,優(yōu)化使用城市各種資源,提升發(fā)展城市的經(jīng)濟、建設(shè)、管理與市民生活水平。
智能城市的推進戰(zhàn)略
中國工程院2012年立項重大咨詢研究項目《中國智能城市建設(shè)與推進戰(zhàn)略研究》,其中“智能城市的重點建設(shè)內(nèi)容”分四個部分。
第一個是城市建設(shè)的智能化,是由三個課題組成:研究城市的經(jīng)濟、科技、文化、管理、規(guī)劃彼此之間的關(guān)系;研究城市的空間組織模式、智能交通與物流;研究城市職能建筑和家居,分別由一批院士擔(dān)任負責(zé)。
第二個是研究城市的信息的智能化發(fā)展,也是由三個課題組成:關(guān)于信息網(wǎng)絡(luò)研究;智能測量與認知;知識中心和信息處理。
第三個是關(guān)于城市產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展,包括智能制造,智能電網(wǎng)與能源和智能商務(wù)與金融。
第四個是城市管理的智能化發(fā)展發(fā)展,包括三個內(nèi)容,城市環(huán)境、智能醫(yī)療衛(wèi)生、城市安全。
智能城市的整體內(nèi)容就是五層次模型(如下圖所示),智能城市現(xiàn)在進行的實際上是第三層次,是各種智能應(yīng)用系統(tǒng),如智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)和智能交通等。但重要的基礎(chǔ)是下面的內(nèi)容,更重要的應(yīng)用是上面內(nèi)容,下面包括要建設(shè)好城市的網(wǎng)絡(luò),而且特別重要的是要建設(shè)好城市的傳感器網(wǎng)絡(luò)和城市的執(zhí)行機構(gòu),這樣才能夠和兩個世界聯(lián)系起來,即城市的人的世界和城市的物理世界。上面要建設(shè)好云平臺和大數(shù)據(jù),云平臺必須要保證數(shù)據(jù)不受侵犯,必須保證中心的負責(zé)人不能隨意使用別人的數(shù)據(jù),而大數(shù)據(jù)是要使彼此的數(shù)據(jù)可以互通互聯(lián)。然后要對這些數(shù)據(jù)進行分析、預(yù)測、決策、規(guī)劃。所以我們第一階段要做智能城市,把這些內(nèi)容做好后再往下拓展,之后必須要往上面進行提升,最后才能把事情全部做好。
所以智能城市的推進策略有三個重點――用、通、深。用:以實用性為目標,抓核心問題和主要矛盾解決之;通:打通數(shù)據(jù)孤島,加強三元世界的彼此連結(jié);深:運用大數(shù)據(jù),推進高水平?jīng)Q策和高水平應(yīng)用。
城市大數(shù)據(jù)
是最重要的數(shù)據(jù)
大家現(xiàn)在都知道大數(shù)據(jù)很重要。大數(shù)據(jù)首先是大;第二點是大數(shù)據(jù)的影響范圍廣泛,而且經(jīng)濟價值越來越大。影響范圍廣在于它影響醫(yī)療衛(wèi)生、科研、教育、公共安全、交通、物流、環(huán)境、氣候、商務(wù)、金融、能源、制造業(yè);經(jīng)濟價值大在于它創(chuàng)造出新產(chǎn)業(yè):Google、亞馬遜、阿里巴巴、騰訊、百度等,以及改革老產(chǎn)業(yè)?,F(xiàn)在大數(shù)據(jù)的技術(shù)很新穎,它既不同于傳統(tǒng)的AI技術(shù),也不同于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、搜索技術(shù),它呈現(xiàn)的技術(shù)是顛覆性的。
美國的信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會2013年的報告中提出,如果說20世紀經(jīng)濟發(fā)展的助推劑是石油,那么21世紀就是數(shù)據(jù)支撐。
近幾年來,大數(shù)據(jù)進入快速發(fā)展階段?!洞髷?shù)據(jù)時代》一書,分析的數(shù)據(jù)基本上都是用戶終端各種各樣的數(shù)據(jù)――買東西的數(shù)據(jù)以及上網(wǎng)的頻率數(shù)據(jù)……這些數(shù)據(jù)對研究人類社會很好,但研究物理世界是不夠的。城市間還有更多的大數(shù)據(jù),例如城市建設(shè)的建筑、街道、交通、照明等。這些網(wǎng)上只可以查到很淺的數(shù)據(jù),深入的數(shù)據(jù)沒有人做,例如城市的環(huán)境、水、氣、垃圾以及口岸的情況;城市的金融、經(jīng)濟、貿(mào)易和服務(wù)的情況,城市的產(chǎn)業(yè)、教育情況、醫(yī)療衛(wèi)生、養(yǎng)老、食品、媒體的情況。城市大數(shù)據(jù)才是大數(shù)據(jù)的主體
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智慧城市;RFID;云計算
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,城市信息化應(yīng)用水平不斷提升,智慧城市建設(shè)應(yīng)運而生。以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)推動了智慧城市的逐步形成,那么物聯(lián)網(wǎng)也就成為了智慧城市信息服務(wù)體系的核心技術(shù)。
1 物聯(lián)網(wǎng)――智慧城市建設(shè)的核心技術(shù)
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義眾說紛紜,自1991年,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念以來,到現(xiàn)在為止對物聯(lián)網(wǎng)的定義有多種,還缺乏一個清晰的定義,但物聯(lián)網(wǎng)的基本概念框架已經(jīng)形成。目前,能夠被普遍接受的說法是,物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,是繼互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一次浪潮,主要是運用激光掃描器、全球定位系統(tǒng)、射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器等信息設(shè)施進行傳感,按照事先有的約定,將物與物相連在互聯(lián)網(wǎng)上,進行信息交換和通信,通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù),廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.2.1 Internet技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱是“Internet of things(IOT)”。顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng),從本質(zhì)上說還是個網(wǎng)絡(luò),所以物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)仍然是Internet技術(shù),它是在Internet技術(shù)的基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。
1.2.2 射頻識別技術(shù)
RFID是一種傳感器技術(shù),非接觸的自動識別技術(shù),融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù),是物聯(lián)網(wǎng)的信息采集層技術(shù)之一,在自動識別、物品物流管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。RFID分為Passive RFID、Active RFID和半Passive RFID三種。所有的RFID系統(tǒng)都包含附著在設(shè)備上的電子標簽、與電子標簽交互的讀寫器以及把讀寫器連接到中心數(shù)據(jù)庫的后端系統(tǒng)這三個基本組件。
1.2.3 短距離無線通訊技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)是把RFID標簽里的數(shù)據(jù)通過無線傳輸技術(shù)發(fā)送到中心系統(tǒng)中,無線化是控制領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,尤其是工作于ISM頻段的短距離無線通信得到了廣泛的應(yīng)用,各種短距離無線通信都有各自合適的使用范圍,物聯(lián)網(wǎng)用到的無線傳輸技術(shù)主要包括Wi-Fi技術(shù)、藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、UWB(ultra Wideband)技術(shù)、移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及相應(yīng)的NS2仿真技術(shù)等。
1. 2.4 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前信息領(lǐng)域中研究的熱點之一,傳感網(wǎng)絡(luò)與RFID系統(tǒng)融合能更好的獲得物體的位置、溫度、移動性等狀態(tài)。傳感網(wǎng)絡(luò)由一定數(shù)量的傳感節(jié)點組成,傳感器節(jié)點可以連續(xù)不斷地進行數(shù)據(jù)采集、事件檢測、事件標識、位置監(jiān)測和節(jié)點控制,傳感節(jié)點的這些特征和無線連接方式使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境、醫(yī)療、交通、軍事、工業(yè)、商業(yè)和航空等諸多領(lǐng)域。
1.2.5 嵌入式技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)實際上是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng),把物理對象相連,嵌入式系統(tǒng)與無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,滿足了局域網(wǎng)的協(xié)議要求以及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、動態(tài)路由的數(shù)據(jù)傳輸要求,形成了真正的物聯(lián)網(wǎng),做一個形象的比喻,在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官,網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息,嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦,在接收到信息后要進行分類處理。所以說如果沒有嵌入式技術(shù)的支持,就不會有物聯(lián)網(wǎng)的進一步擴展。
1.2.6 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)
相比傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng),在物聯(lián)網(wǎng)中,對大數(shù)據(jù)技術(shù)具有更高的要求,物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量更大、數(shù)據(jù)更加多樣化、數(shù)據(jù)傳輸速率更高、數(shù)據(jù)真實性要求更高。可以得出,大數(shù)據(jù)處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵的必需技術(shù)。
1.2.7 云計算技術(shù)
云計算的基本形態(tài)就是將數(shù)據(jù)計算從本地轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端,本地只是進行數(shù)據(jù)的傳輸與執(zhí)行,這與物聯(lián)網(wǎng)的整體概念是完全相符的,物聯(lián)網(wǎng)借助云計算技術(shù)的支持可以更好的提升數(shù)據(jù)的存儲以及處理能力,從而使自身的技術(shù)得到進一步的完善。可以說物聯(lián)網(wǎng)對云計算有著很強的依賴性,沒有云計算技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)就無法提供各種基于海量數(shù)據(jù)的服務(wù)。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用
智慧城市是一個龐大復(fù)雜的工程,不同的城市需要制定符合各自特征的總體規(guī)劃,每個城市的資源、發(fā)展狀況不同,要充分考慮各個領(lǐng)域之間的關(guān)系,全面建設(shè)一個智慧城市技術(shù)體系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是創(chuàng)建智慧城市的關(guān)鍵技術(shù),智慧城市的興起正是源于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破性進展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在智慧城市建設(shè)的方方面面,目前智慧城市建設(shè)正處在一個快速發(fā)展、全面提升的階段,據(jù)世界銀行測算,一個百萬人口以上的智慧城市的建成,在投入不變的前提下,實施智慧化管理和服務(wù)將能增加城市的發(fā)展紅利2.5-3倍,為了搶占智慧城市的至高點,世界各國掀起了智慧城市建設(shè)的熱潮,截至2013年明,國家住建部也分兩批公布了193個智慧城市試點城市,目前上海、深圳、南京、寧波、廣州、沈陽、武漢、西安等二十多個城市的智慧城市建設(shè)已經(jīng)駛?cè)肟燔嚨?。根?jù)我國智慧城市的發(fā)展現(xiàn)狀,本文選取比較成熟的建設(shè)領(lǐng)域進行闡述。
2.1 智慧交通
智慧交通系統(tǒng)以國家智能交通系統(tǒng)體系框架為指導(dǎo),通過監(jiān)控、監(jiān)測、交通流量分布優(yōu)化等技術(shù),完善公安、城管、公路等監(jiān)控體系和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),建立以交通誘導(dǎo)、應(yīng)急指揮、智能出行、出租車和公交車管理等系統(tǒng)為重點的、統(tǒng)一的智能化城市交通綜合管理和服務(wù)系統(tǒng),實現(xiàn)交通信息的充分共享。在交通信息資源整合的基礎(chǔ)之上,基于全面的數(shù)據(jù),建立分析模型,提高交通行業(yè)輔助決策能力,全面提升監(jiān)控力度和智能化管理水平,并對各類交通信息進行綜合處理和,在確保交通運輸安全、暢通的前提下,提高公眾服務(wù)水平。
2.2 智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)通過對整個電力供應(yīng)體系的自動化來提高電網(wǎng)的可靠性及效率,傳感器技術(shù)、信息技術(shù)與先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法相結(jié)合,實現(xiàn)了在可靠性、安全性、經(jīng)濟性、高效性、環(huán)境友好等方面的目標要求。智能電網(wǎng)的建設(shè),讓生活更便捷,可以實現(xiàn)對智能家電的實時控制和遠程控制,還可以為互聯(lián)網(wǎng)等提供接入服務(wù)。在節(jié)能與環(huán)境方面,智能電網(wǎng)可以提高能源利用效率,實現(xiàn)節(jié)能減排。智能電網(wǎng)的建設(shè)強有力的推動智慧城市的發(fā)展。
2.3 智慧物流
智慧物流是通過RFID、傳感器、移動通訊技術(shù)等讓配送貨物自動化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。智慧物流更重視將物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)整合起來,通過動態(tài)科學(xué)的管理,實現(xiàn)物流自動化、可視化、可控化、智能化。智慧物流的發(fā)展可以降低物流成本,加速物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,將企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購系統(tǒng)與銷售系統(tǒng)智能的融合,智慧物流將融入企業(yè)的各個環(huán)節(jié)之中,形成智慧企業(yè)。
2.4 智慧醫(yī)療
智慧醫(yī)療由智慧醫(yī)院系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)、家庭健康系統(tǒng)三部分組成,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧醫(yī)療的各個領(lǐng)域都有關(guān)鍵性的應(yīng)用,它包括藥品領(lǐng)域、遠程監(jiān)護和家庭護理、醫(yī)療信息化、醫(yī)院急救、以及醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療垃圾的監(jiān)控、血液管理、傳染控制等多個方面。
2.5 智慧家居
智慧家居是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備連接在一起,根據(jù)用戶的不同需要進行組合,采用模塊化結(jié)構(gòu),提供家電控制模塊、照明控制模塊、室內(nèi)外遙控模塊、防盜報警模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、暖通控制模塊、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能模塊。
2.6 智慧環(huán)保
智慧環(huán)保是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),把感應(yīng)器和裝備嵌入到各種環(huán)境監(jiān)控對象中,通過傳感手段實時監(jiān)測水、大氣、噪音、廢棄物、化學(xué)品、輻射等各類關(guān)鍵環(huán)境要素的狀態(tài),并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳遞和共享,以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)環(huán)境管理和決策的智慧。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智慧城市;感知基礎(chǔ)層;網(wǎng)絡(luò)中間層;智慧應(yīng)用層
中圖分類號:TN929 文獻標識碼:A 文章編號:1671—7597(2012)0510015-02
0 引言
隨著數(shù)字城市、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展,智慧城市成了當(dāng)今國內(nèi)外城市建設(shè)與發(fā)展的趨勢和熱點。然而在當(dāng)今國內(nèi)外智慧城市建設(shè)發(fā)展中,特別是中國智慧城市建設(shè)尚存在許多不容忽視的問題。有學(xué)者指出,我國智慧城市建設(shè)有諸多不足。例如,物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市建設(shè)與發(fā)展的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)尚未完全解決,對智慧城市的本質(zhì)內(nèi)涵、特征缺乏深刻認識,尚未了解和體會智慧城市的精髓,國家還沒有從頂層對其進行全局設(shè)計以及安全保障體系尚未建立等等。在這里我們認為,厘清智慧城市的內(nèi)涵、本質(zhì)特征以及基本要素構(gòu)成是一個最基本的也是尤為重要的關(guān)鍵問題,認清智慧城市的本質(zhì)就可以防止智慧城市建設(shè)中的盲目性,從而實現(xiàn)中國智慧城市建設(shè)的科學(xué)性、全局性和可行性。
1 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市
1.1 什么是物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的概念較早應(yīng)追溯到1999年,正式提出是2005年國際電信聯(lián)盟(ITU)的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》。物聯(lián)網(wǎng)在字面上意思是指物體與物體之間能互相鏈接,物體和物體之間能互通消息,通過網(wǎng)絡(luò)鏈接能實現(xiàn)物物之間的智能化識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是利用傳感網(wǎng)、射頻識別(RFID)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、模糊識別等技術(shù)實現(xiàn)物品之間的自動識別、信息互聯(lián)以及智能化處理等。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ),利用傳感網(wǎng)、RFID、無線通信技術(shù)等多網(wǎng)融合技術(shù),建構(gòu)一個涵蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在物聯(lián)網(wǎng)世界里,物體之間能彼此進行“交流”,而無需人的干預(yù)。在未來的物聯(lián)網(wǎng)世界中,通過RFID、傳感器等規(guī)范、準確、廣泛的感知和存儲信息,通過傳感網(wǎng)、通信網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等多網(wǎng)融合技術(shù)把它們自動識別的信息集中到中央控制系統(tǒng),實現(xiàn)物品的自動識別、信息交換和共享、物品的“透明”管理以及智能化的加工、處理與管理。我國較早把物聯(lián)網(wǎng)稱為傳感網(wǎng),1999年中科院開始傳感網(wǎng)方面的研究,目前我國物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)技術(shù)的研究水平處于世界前列,在國際物聯(lián)網(wǎng)標準制定中擁有話語權(quán),擁有了從技術(shù)、器件、材料、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,如智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧校園、智能環(huán)保、智慧生活、智能家居、智慧政府、智能消防等等?;谖锫?lián)網(wǎng)的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與市場的逐步形成,將形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈,據(jù)美國Forrester機構(gòu)預(yù)測,未來物聯(lián)網(wǎng)所帶動的產(chǎn)業(yè)價值將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍,有望形成下一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。
1.2 智慧城市的內(nèi)涵
1.2.1 智慧城市發(fā)展概述。“智慧城市”首次出現(xiàn)在1984年美國拉斯維加斯的一家以智慧城市命名的產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)會組織,歐盟在2007年的《歐盟智慧城市報告》中率先提出“智慧城市(Smart City)”的創(chuàng)新構(gòu)想,2009年IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧的地球”。從2005年開始,我國學(xué)者開始借鑒國外智慧城市的建設(shè)與發(fā)展經(jīng)驗。2009年,國家總理在北京科技界大會上作了題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的報告,報告中詮釋了“物聯(lián)網(wǎng)”、“智慧地球”等與智慧城市密切相關(guān)的關(guān)鍵概念,標志“智慧城市”的研究引起國家層面的重視。從2010年開始,智慧城市指標體系進入了研究者視野,中國智慧工程研究會了“中國智慧城市(鎮(zhèn))科學(xué)評價指標體系”、上海浦東新區(qū)了“智慧城市指標體系1.0”。2010年,
《中國智慧城市(鎮(zhèn))建設(shè)行動綱要(建議案)》由中國智慧工程研究會制定完成,提出未來5年發(fā)展100個智慧城市(鎮(zhèn))、200個智慧城區(qū)示范區(qū)的建設(shè)構(gòu)想??梢灶A(yù)見,在未來的幾十年內(nèi),智慧城市的建設(shè)和發(fā)展將成為國內(nèi)新一輪城市發(fā)展與轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新點和有力支撐。
1.2.2 智慧城市的內(nèi)涵。IBM認為“智慧城市”是運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息,從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求作出智能響應(yīng)。北京大學(xué)朱躍生教授認為:數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計算+移動互聯(lián)網(wǎng)=智慧城市。胡寶鋼教授認為智慧城市就是對于城市發(fā)展過程的集成和復(fù)合,即智慧城市是對工業(yè)城市、信息城市、互聯(lián)城市、智能城市、數(shù)字城市五個階段的集成和復(fù)合。國脈互聯(lián)認為智慧城市的本質(zhì)特征是更加透徹的感知、更加廣泛的聯(lián)接、更加集中和更有深度的計算,智慧城市的“智”指智能化、自動化,是城市的智商;“慧”指靈性、人文化、創(chuàng)造力,是城市的情商。
綜上所述,我們認為智慧城市人類城市建設(shè)的延續(xù),是從工業(yè)城市、信息城市一直到數(shù)字城市發(fā)展到更高階段的必然產(chǎn)物。其本質(zhì)特征是以傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、高速無線信息基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ),以精細、準確、可靠的傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多網(wǎng)融合為傳感經(jīng)絡(luò),以數(shù)據(jù)挖掘、云計算、模糊識別、智能技術(shù)等為神經(jīng)中樞,以智慧經(jīng)濟、智慧產(chǎn)業(yè)、智慧技術(shù)、智慧管理、智慧服務(wù)、智慧醫(yī)療、智慧校園、智慧生活等為重要內(nèi)容的城市發(fā)展新模式和新形態(tài)??傊?,智慧城市是人類城市化進程中,實現(xiàn)人與環(huán)境、人與城市、人與自然高度融合、協(xié)調(diào)發(fā)展的更高階段。
2 智慧城市的特征
2.1 全面感知。更全面更加透徹的感知是智慧城市的基礎(chǔ)也是其基本特征,即利用各種傳感技術(shù)和設(shè)備,使城市中需要感知和被感知的人與物可以相互感知,且能夠隨時獲取需要的數(shù)據(jù)和信息。要想實現(xiàn)全面、透徹的感知是一項非常艱巨的任務(wù),傳感技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展是關(guān)鍵,傳感設(shè)備在智慧城市中的廣泛嵌入是基礎(chǔ),傳感設(shè)備在智慧城市中的廣泛嵌入形成了智慧城市的“感覺器官”。
2.2 可靠傳遞。在廣泛的聯(lián)接基礎(chǔ)上形成可靠傳遞是智慧城市的基本特征之一,即融合移動互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)形成泛在化的網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng),并安全可靠的將各種采集信息和控制信息進行實時準確的可靠傳遞?;趶V泛聯(lián)結(jié)的可靠傳遞是智慧城市的信息來源的基礎(chǔ),廣泛聯(lián)結(jié)如同智慧城市的“經(jīng)絡(luò)”,而可靠傳遞如同智慧城市傳遞來自外界的準確“刺激”信息,是智慧城市對外界信息的準確通信。
2.3 智能處理。更加集中和更有深度計算的智能處理能力是智慧城市的基本特征之一,即利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘、智能模糊識別等各種智能計算技術(shù),對海量的數(shù)據(jù)進行快速、集中、準確的分析和處理,并做出智能化的控制與處理。對海量的數(shù)據(jù),利用數(shù)據(jù)挖掘、云計算、模糊識別等智能技術(shù)對其進行智能化的處理是實現(xiàn)智慧城市的關(guān)鍵和標志,是智慧城市區(qū)別于數(shù)字城市的關(guān)鍵點。
2.4 人性化管理與服務(wù)。智慧原本是對人的靈性的描述,現(xiàn)在移植到城市建設(shè)之中,其目的是要實現(xiàn)城市的智能化、自動化、智慧化、人性化等,即城市像人一樣也有靈性也有智慧。當(dāng)城市的運行建立在全面的感知、可靠的傳遞以及智能的處理的基礎(chǔ)之上時,城市也如同人一般具有了靈性和智慧——智慧城市。
3 智慧城市的要素構(gòu)成
3.1 智慧城市的“軀體”:感知基礎(chǔ)層。感知基礎(chǔ)層是智慧城市的“軀體”與“感覺器官”。傳感設(shè)備在智慧城市中的廣泛嵌入形成了智慧城市的“軀體”與“感覺器官”,感知基礎(chǔ)層的功能是收集現(xiàn)實世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù),包含各種物理信息量、坐標信息、身份信息、聲音、視頻數(shù)據(jù)等,感知基礎(chǔ)層成了決定物品是否能感知、能說話的前提條件。數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行主要是運用智能傳感器技術(shù)、身份識別以及其他信息采集技術(shù),對物品進行基礎(chǔ)信息采集,同時接收上層網(wǎng)絡(luò)送來的控制信息,完成相應(yīng)執(zhí)行動作。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等數(shù)據(jù)采集、二維碼和實時定位等技術(shù)。感知基礎(chǔ)層使整個城市有了“軀體”和“感覺器官”,整個城市既能向網(wǎng)絡(luò)表達自己的各種信息,又能接收網(wǎng)絡(luò)的各種控制命令。
3.2 智慧城市的“經(jīng)絡(luò)”:網(wǎng)絡(luò)中間層。網(wǎng)絡(luò)中間層是智慧城市的“經(jīng)絡(luò)”,即信息傳導(dǎo)系統(tǒng)。它將完成整個城市甚至整個國家范圍的信息傳遞與溝通,通過移動互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)形成泛在化的網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng),并安全可靠的將各種采集信息和控制信息進行實時、準確、可靠的傳遞,把信息安全、快捷、可靠的送到城市的各個地方,使物體自己之間能遠距離、跨領(lǐng)域通信,從而實現(xiàn)城市之間、甚至全球范圍內(nèi)的通信。網(wǎng)絡(luò)中間層形成了智慧城市的“經(jīng)絡(luò)”,“經(jīng)絡(luò)”的形成使信息傳遞有了通道,智慧城市中可靠的傳遞是智慧城市的基本特征之一,強大的網(wǎng)絡(luò)中間層是智慧城市可靠傳遞的保證。
3.3 智慧城市的“大腦”:智慧應(yīng)用層。智慧應(yīng)用層是智慧城市的“大腦”。智慧應(yīng)用層對海量的數(shù)據(jù)進行快速、集中、準確的分析和處理,并做出智能化的控制與處理,完成物體信息的采集、分析、決策等功能,智慧應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的控制層、決策層。物聯(lián)網(wǎng)的最終服務(wù)對象還是人,其目的是要實現(xiàn)城市的智能化、自動化、智慧化、人性化等,智慧原本是對人的靈性的描述,現(xiàn)在移植到城市建設(shè)之中,城市也如同人一般具有了靈性和智慧。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)涉及到當(dāng)今生活、學(xué)習(xí)、工作的各個領(lǐng)域,如智慧校園、智慧醫(yī)療、智慧家居、智慧交通、智慧物流、智慧電網(wǎng)等。智慧應(yīng)用層是智慧城市的“大腦”,智慧應(yīng)用層使城市具有了靈性,實現(xiàn)了城市的智能化、自動化、智慧化,使城市更具有人性化和創(chuàng)造力。
4 結(jié)論
隨著全球范圍內(nèi)智慧城市建設(shè)熱潮的掀起,我國建設(shè)智慧城市己成必然,各級政府已經(jīng)把智慧城市的建設(shè)作為新一輪城市和經(jīng)濟發(fā)展的重要目標和推動力。因此在智慧城市建設(shè)中我們必須弄清楚智慧城市的內(nèi)涵、特點和基本要素,研究智慧城市建設(shè)發(fā)展的規(guī)律,充分借鑒全球智慧城市的建設(shè)經(jīng)驗,結(jié)合各城市智慧城市發(fā)展的特點和中國智慧城市建設(shè)的特色,探討出一條可行之路,為我國智慧城市建設(shè)和發(fā)展做出貢獻。
作為湖南省的省會城市,長沙市在整個湖南省的城市、區(qū)域信息化建設(shè)中,在兩型社會的實驗區(qū)中,在智慧城市建設(shè)中都發(fā)揮著領(lǐng)導(dǎo)力作用,并將從智慧產(chǎn)業(yè)、智慧城市、智慧生活三大領(lǐng)域發(fā)力智慧建設(shè)。融合與轉(zhuǎn)型
2010年6月30日,長株潭被列為全國12個三網(wǎng)融合試點地區(qū)/城市之一。加快了通信寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè),實現(xiàn)了城市光纖到樓到戶、農(nóng)村光纖到村,開展IPTV和家庭多媒體平臺和手機支付平臺等融合業(yè)務(wù)試點;加快了有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和整合,全面推進有線電視網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化和雙向化升級改造,建立下一代廣播電視網(wǎng),推出了視頻點播、高清電視和寬帶接入等三網(wǎng)融合新業(yè)務(wù)。2011年5月,長沙正式獲批成為第二批國家級兩化融合試驗區(qū),并按照國家要求制定了實施方案和工作計劃,以工業(yè)信息化為重點推動“兩化”深度融合。大力推進傳統(tǒng)技術(shù)與信息技術(shù)的融合創(chuàng)新,打造“智慧產(chǎn)業(yè)”。制造企業(yè)從生產(chǎn)型向服務(wù)型轉(zhuǎn)型,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向高端化、高新化和兩型化發(fā)展。信息技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、勞動保障、公共交通、公共安全、社區(qū)管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
記者從長沙市工業(yè)和信息化委員會獲悉,目前“智慧長沙”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)全面啟動。在三年時間內(nèi),將全面建成“光網(wǎng)城市”和“無線城市”,實現(xiàn)全域光網(wǎng)通達,中心城區(qū)Wi-Fi無縫覆蓋。一個有線、無線有機整合的寬帶城域網(wǎng)絡(luò)體系將形成,市民將能享受到便捷的網(wǎng)絡(luò)。到2014年,全市光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋家庭用戶累計超過300萬戶,每100戶中,要有95戶以上是光纖入戶;城市家庭平均帶寬接入能力達到100M以上,農(nóng)村家庭平均寬帶接入能力達到20M以上;城域網(wǎng)出口帶寬達到1200G以上。
“智慧長沙”的物聯(lián)網(wǎng)公共安全與城市管理應(yīng)用云平臺,將通過多樣化的信息采集手段和網(wǎng)格化基礎(chǔ)信息管理,結(jié)合天網(wǎng)工程信息資源、地理信息系統(tǒng)資源、交通違法鑒別系統(tǒng)資源等相關(guān)的信息資源,通過信息采集處理和數(shù)據(jù)交換,在一個平臺上實現(xiàn)對不同行業(yè)的管理應(yīng)用服務(wù)和資源共享,打造通用化、專業(yè)化、智能化的城市物聯(lián)網(wǎng)公共安全與城市管理平臺,開創(chuàng)“智慧城市”建設(shè)新時代。在城市城區(qū)安裝實施提供若干個RFID熱點基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集器,對目標區(qū)域熱點軌跡全覆蓋,實現(xiàn)對人和物的管理。包括“信息云”和“安全云”兩部分,其對應(yīng)的服務(wù)分別為“城市信息化應(yīng)用”以及“城市安全管理”,云服務(wù)平臺具備任意兼容擴容的功能。
物聯(lián)網(wǎng)交通管理應(yīng)用平臺,建設(shè)城市交通監(jiān)控平臺、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)和智能交通燈系統(tǒng),實現(xiàn)城市交通智能化管理。在系統(tǒng)采集到的各類交通數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,整合機動車、駕駛?cè)速Y源庫、各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、警情信息等數(shù)據(jù),建立綜合研判庫。以交通擁堵、交通違法和交通事故黑點分析為基礎(chǔ),開展綜合分析研判,進行數(shù)據(jù)挖掘。通過GIS平臺實時地、直觀地展示交通管理態(tài)勢,為指揮決策和管理對策提供依據(jù),全面提升交通秩序。
三大示范工程
五年內(nèi),湖南將在全省范圍內(nèi)大力推動數(shù)字城市建設(shè),特別是在長株潭兩型社會試驗區(qū)推動智慧城市試點建設(shè),目前長沙、株洲、湘潭三市的智慧城市規(guī)劃的編制工作已經(jīng)基本完成,下一步將在“數(shù)字湖南”的總體框架和部署之下全力推進智慧城市建設(shè)。未來五年,將充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線寬帶網(wǎng)絡(luò)和新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),構(gòu)建無處不在、全面覆蓋和充分感知城市各部件的智能網(wǎng)絡(luò)。建成一批成熟的面向民生、環(huán)保、城市服務(wù)、能源、文化、公共安全等領(lǐng)域的智慧應(yīng)用系統(tǒng),提升城市管理水平和應(yīng)急指揮能力。積極探索智慧交通、智能物流、智能家居、智能醫(yī)療、智能環(huán)保等系統(tǒng)建設(shè)模式。
智慧長沙也將加大對三大示范工程建設(shè)的力度。智慧產(chǎn)業(yè)試點示范工程,智慧產(chǎn)業(yè)既包括新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè),也包括運用新一代信息技術(shù),融合推進其他戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上取得突破性發(fā)展。重點抓好“數(shù)字企業(yè)”、智能電網(wǎng)、智能物流、智能安全生產(chǎn)與節(jié)能降耗、食品安全智能監(jiān)控等試點。智慧城市試點示范工程,
以打造智慧城市為目標,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滲透融入到城市建設(shè)、管理的各個環(huán)節(jié),使教育、科技、醫(yī)療、社會保障、交通等方面的信息化應(yīng)用水平顯著提高,城市運行、管理、服務(wù)等功能的智能化程度明顯提高。抓好智能交通、智能城鄉(xiāng)管理、智能公共安全、智能建筑節(jié)能、智能旅游等試點。智慧生活試點示范工程,以“智慧生活”推動人們行為方式、家居生活方式、出行交通方式、消費方式等向智能化、低碳化方向發(fā)展,提供符合公眾高品質(zhì)需求的社會服務(wù)。抓好智能家居、智能社區(qū)、智能醫(yī)療保健、智能養(yǎng)老護理等試點。