互联网正在改变城市的物质文化生活和思维方式，影响着城市发展的诸多方面，已成为全球不可逆转的潮流。国际电联ITU于2005年11月在互联网基础上正式提出物联网的概念，IBM 2008年11月提出智慧地球战略，受到业界广泛关注。随着我国经济三十多年持续高速增长以及近期城市化和全球化步伐的进一步加快，城市经济增长和社会发展正面临一系列难以克服的瓶颈问题，需要跨越式地提高城市发展的创新性、有序性和持续性，需要创新性地引入新的方法解决问题。智慧城市就是在此背景下提出。本文结合最近一年来在智慧城市试点方案、智慧城市论坛和联盟的筹备工作中所作的思考，对智慧城市的理解提出浅见，希望起到抛砖引玉的作用。
一、智慧城市与智能产业
智慧城市的概念很宽泛，对此有很多理解。它包含政治、经济、文化与技术等方面的内容。IBM在《智慧的城市在中国》白皮书中，把“智慧城市”定义为这样一个城市：“能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活”。其四大特征是全面物联，充分整合，激励创新和协同运作。这个定义是比较好的，特别是与发达国家的现实情况和IBM的战略比较吻合。相比之下，中国是一个全球最大的发展中国家，近二十年内“发展、管理、社会、生活”仍然是中国城市化的主题，在定义中应该涵盖进来。
从技术上理解，本文结合我国国情把智慧城市定义为：以“发展更科学，管理更高效，社会更和谐，生活更美好”为目标，以自上而下的、有组织的信息网络体系为基础，整个城市具有较为完善的感知、认知、学习、成长、创新、决策、调控能力和行为意识的一种全新形态的城市。
这种城市以信息、知识和脑力资源为支撑，通过透明、充分的信息获取，广泛、安全的信息传递，有效、科学的信息处理，均衡而有效地提高城市运行和管理效率，改善城市公共服务水平，从而跨越式地提高城市发展的创新性、有序性和持续性，形成低碳城市生态圈，构建城市发展的新形态，使整个城市像一个有智慧的人那样，具有较为完善的感知、认知、学习、成长、创新、决策、调控能力和行为意识，使绝大多数市民都能享受到智慧城市的服务和应用。
学术界对于智慧城市的研究主要集中在底层、顶层和用户层三个方面：底层主要侧重于感知和监测，也就是城市范围无线与有线传感网、物联网、泛在网方面的研究；顶层则是关于智慧城市的体系架构，尤其是城市智能决策平台体系架构的研究，解决整个城市在认知、学习、成长、创新、决策、调控能力和行为意识方面的问题，是城市的“大脑中枢”。由于大、中型城市体系过于庞大，按市辖区域和行业确定分平台进行“决策指挥”也是需要研究的；用户层主要指市民使用的各类终端（计算机、电视、手机、固定电话等），用户层可以具有很强的行业特点（如桥梁、大坝监测等），按行业特定的需求模式运行。对于一般公众类应用（如智能交通、医院、银行等），则侧重于让绝大部分市民通过终端使用智慧城市提供的应用和服务。
智慧城市包括智慧政府、智能交通、智慧能源、智慧物流、智慧环保、智慧社区、智慧楼宇、智慧学校、智慧企业、智慧港口、智慧银行、智慧医院、智慧生活和“放心食品和药品”以及这些智慧行业之间的跨行业应用等方面。这些与城市发展水平、生活质量、区域竞争力紧密相关，并推动城市可持续发展。
以智能交通为例，它是指整个城市交通全程全网的指挥调度智能化，各交叉路口具有一定的车流量动态感知、学习、成长、创新、决策、调控能力和路由迂回能力。每一辆车具有唯一的标识（RFID）。驾驶员可以通过车内终端装置得到交通拥堵预报，也可以随时知道交通拥堵情况，出现交通事故时信息会发送到已联网的每一辆车。目的地附近的停车场状况和最短路径，预定停车位，车辆自动感应并通过直接银行联网记账。遇到劫匪劫车可随时报警。一旦车辆被盗可随时知道车辆的位置，自己的车如存在重要安全隐患车内终端会及时提示。重要天气变化和突发事件也会提示。定时对交通信息和流量、车辆的年检和违章信息进行统计和分类（信息自动发送至城管等相关部门），对道口红绿灯开关时间进行动态调整等。
从国外已有的经验来看，智慧城市的建设与发展，很可能催生出一种新的产业，即智能产业，并以它为纽带，推动整个城市的运转。就智能产业而言，目前尚没有统一的定义，但智慧城市催生出的智能产业可以理解如下：智能产业是以现实物理世界为基础，以信息、知识和脑力资源为支撑，利用信息处理技术对各种事物进行深入的智能分析提炼而实现“具有较为完善的感知、认知、学习、成长、创新、决策、调控能力和行为意识”的新型产业体系（如网游、Facebook、虚拟社区等）。它既不同于信息产业，也不同于知识产业。智能产业不仅能够形成巨大虚拟空间，放大城市的无形规模，而且能够对虚拟网络空间进行统筹综合开发和利用。
相比之下，“信息化”是指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。智能化工具又称信息化的生产工具，它一般必须具备信息获取、传递、处理、再生、利用的功能。从“使用计算机为主的智能化工具”、“具有庞大规模的、自上而下的、有组织的信息网络体系”和“具备信息获取、传递、处理、再生、利用等功能”这三方面的特征点看，智慧城市与城市信息化是基本相同的，但两者也有以下不同之处：
（1）智慧城市是以“发展更科学，管理更高效，社会更和谐，生活更美好”为目标，整个城市具有较为完善的行为意识和调控能力，具有空天地多平台协同能力；
（2）整个城市具有智能感知、情境感知与认知能力；
（3）整个城市具有成熟的信息-知识-智能转换机制，一定的决策能力；
（4）整个城市具有一定的自我学习、自我成长和自我创新能力等（试点和建设开始后还会有新的认识）。
智慧城市把城里分散的、各自为政的信息化系统、物联网系统整合起来，提升为一个具有较好协同能力和调控能力的有机整体，这是以前所没有的，是传统意义上的城市信息化的升华和飞跃，并被赋予了新的内涵。
再与电子政务作个简单比较。电子政务是指政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服务功能通过网络技术进行集成，在互联网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间及部门之间的分隔限制，向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。电子政务在“应用现代信息和通信技术”、“实现政府组织结构和工作流程的优化重组，打破部门界限”和“向社会提供优质和全方位的管理和服务”这三方面的特征点与“智慧政府”也是相同的，所不同的还是以上这四条，比如，“通过感知和检测把信息技术渗透到城市的每个角落”是电子政务没有涉及到的。
本文所述对智慧城市的理解与“发达国家智慧城市解决方案及IBM的描述”也有所不同。比如，我国对城市本质的认识、定位、功能、结构、形象与特色、政治形态、组织模式、管理方式与发达国家的做法是完全不同的，这就决定了我国智慧城市的定位、出发点和需求不能照搬国外模式。再加上我国各城市在电子政务、城市信息化、数字城市等方面已完成大量的、卓有成效的工作，为我国城市发展起到了积极的推动作用，不能丢掉重来，而应该继承和发展。所以必须从我国具体国情出发提出解决方案。
智慧城市是虚拟经济与实体经济相结合的产物，很有可能推动城市范围内生产、生活、管理方式和经济社会发展观发生前所未有的深刻变化，在很大程度上可以减少和节约城市中各种物质和能源的投入，减少资源和能源的消耗，减少城市环境污染，使市场配置资源的效果进一步改善，劳动生产率进一步提高，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的全新发展形态的城市化道路。
二、建设智慧城市的社会经济意义
我国经过改革开放以来30多年的发展，中国城市化步伐不断加快，每年有1500万人口进入城市。到2025年，中国将会有近三分之二的人口居住在城市，中国已经进入到了一个城市社会。《金融时报》2010年9月21日报道：1980年中国城市人口比例仅20%，而到2010年这一比例达到45%，是世界上城市人口最多的国家。城市化虽然带来了人民生活水平的提高，但城市要保持可持续发展却越来越受到各种因素的制约，需要转方式、调结构、改变生活方式、不断解决突发性事件等问题。
首先，城市保持经济持续快速发展急需转变增长方式，突破增长极限。城市发展日益受到土地、空间、能源和清洁水等资源短缺的约束，城市人口膨胀、环境保护等问题面临的压力也越来越大。2007年我国石油、天然气的人均储量分别只有世界人均水平的7.35%和7.13%，而2006年我国单位GDP能耗则是日本的5.5倍，美国的3.7倍。最近的一项调查显示，到2009年底北京市常住人口已达1972万人，人均水资源占有量仅为全国平均水平的10%，而人口仍在以每年60万的速度增加，已经陷入“大城市病”困扰。在城市环保方面，《2005年全国城市环境管理与综合整治年度报告》显示，全国509个城市中生活污水集中处理率为零的城市有178个，生活垃圾无害处理率为零的城市有130个，在293个地级以上城市中，危险废物集中处理率为零的城市有80个。2006年全年发生严重环境污染事故161起，环境投诉达60万人次。这些问题使用传统的技术和管理方法已经难以有效解决，而目前发达国家正在研究如何创新性地使用新一代信息技术、知识和智能技术手段来重新审视城市的本质、城市发展目标的定位、城市功能的培育、城市结构的调整、城市形象与特色等一系列现代城市发展中的关键问题，特别是通过智慧传感和城市智能决策平台解决节能、环保、水资源短缺等问题。“智慧城市”课题正是基于这个背景提出，其必要性和紧迫性十分明显。
第二，城市经济发展的可持续性要求产业升级和结构调整。城市必须拥有一批在未来具有核心竞争力的产业，才能具有经济的可持续性和发展潜力。但我国目前大部分城市的支柱产业都是资源密集和劳动密集型产业，缺乏核心技术和优势品牌。随着劳动力成本的不断增加，我国必将逐步丧失竞争优势，资本将会向劳动力更廉价的国家转移，这种动向已经在沿海地区表现出来。其实我国城市是拥有非常丰富的人力资本和物质资源的，这也是跨国公司在我国大量兴办研究院的原因。只是由于国内各企业和高校各自为政，城市和城市之间没有形成协同创新机制和平台，因此整体创新能力较弱。智慧城市则可以通过技术手段的引入，以行业为单位建立虚拟和实体的创新协同机制（如智慧物流、智慧环保、智慧银行和智慧医院等），整合不同行业之间的协同机制（如智慧交通和智慧城管等），提升城市内部和城市之间的创新能力，推动产业升级和结构调整。
第三，城市发展必须适应工业化特别是后工业化后人们生活方式的改变。我国的城市发展是随着近几十年工业化步伐的加快而实现的，工业化在给我国人民带来更多物质财富的同时也彻底改变了人们的生活方式。最突出的表现就是生活的社会化、国际化，通过社会分工和网络化来为居民提供各种服务。但这就带来了食品药品安全、家政服务质量和人身安全、社区安全等问题，尤其是食品安全问题已经越来越突出。只有解决了这些关系民生的基本生活保障问题（如放心食品和药品），城市的发展才可能和谐。但随着城市规模日益扩大、流动人口增加和物流系统越来越复杂，传统的由质检部门和居委会进行管理的方式已经难以胜任。城市必须利用新一代信息技术建立实时更新的控制和协调系统，实现智慧化管理才能与日益复杂的城市实体系统协调一致，达到现代人宜居的目标（如智慧社区等）。国外先进经验表明，城市的高宜居性，是稳住和吸引高智能人才的重要条件之一。
第四，城市发展必须快速和妥善解决应急事件和突发性事件问题。经济发展带来了我国经济的一体化和全球化，也带来了恶性传染病爆发、恶性犯罪事件的增加、国际恐怖主义的威胁等问题。为了防范和解决这类问题，智慧城市的引入可以在第一时间快速感知这些突发性事件，通过其智能化的调控能力和行为意识加快（由市长或由城市智能决策平台）判断和决策的准确性、有效性与及时性，实现不同行业和区域的协同和应对能力。同时也可以通过其“学习”能力，不断提高处理应急事件和突发性事件的水平，使应急预案程序化、智能化。
三、加快智慧城市布局的国际背景
从目前国际大环境看，布局“智慧城市”建设也有其必然性、必要性和紧迫性。
第一，各发达国家正全力进行战略布局以抢占新一轮信息产业制高点。
2008年IBM公司提出了“智慧地球”战略，美国政府积极回应并将它写进创新战略。爱荷华州迪比克市与IBM共同宣布，将建美国第一个“智慧地球”城市，MIT的Smart City研究中心提出在智慧城市中需要突破三个关键技术。2009年4月，美国正式公布了72亿美元的国家宽带网络发展计划。2010年3月美国联邦通信委员会(FCC)正式对外公布了未来10年美国的高速宽带发展计划，将目前的宽带网速度提高25倍，到2020年以前，让1亿户美国家庭互联网传输的平均速度从现在的每秒4兆提高到每秒100兆。而此前的20世纪90年代，克林顿政府也曾耗资2000—4000亿美元，用20年时间建成美国国家信息高速公路基础设施，创造了巨大的经济和社会效益，并成为全球信息产业强国。
欧盟目前正抓紧制定“2020战略”。阿姆斯特丹在2000年就启动了智能城市建设，2007年成立智能工作中心。在欧洲与智慧城市相关的方案中，柏林侧重交通，巴黎侧重规划，都柏林强调水资源管理，斯德哥尔摩强调市民与政府的互动，维也纳关注民生等。罗马学者提出过一种以事件驱动的智慧城市架构。2009年6月提出了“欧盟物联网行动计划”。2010年9月又启动了“欧洲网络基础设施项目（EGI）”。德国制定了e-欧洲宽带战略i2010，其目标一是所有家庭在2020年实现宽带接入，二是在2014年75％以上家庭宽带达到50Mb/s。德国总理默克尔2010年3月1日宣布德国将在今年夏季推出互联网战略，助推德国经济发展。澳大利亚计划在8年时间内投资430亿澳元，90%以上的家庭带宽达到100Mbps，是现有网络速率的100倍。
日本在Future Design Center中提出“Smart City”计划。神户的智慧城市计划侧重于能源和环境。2009年，为应对全球经济衰退，日本政府紧急出台“数字日本创新计划”，力图促进绿色、智能等新兴产业发展。
韩国U-City（Ubiquitous City）计划是U-Korea（Ubiquitous Korea）的一部分，其国内已有超过10个城市参与了此项计划。新加坡提出“智慧国2015计划”，将ICT技术应用到各行业、各领域。
从以上各国战略布局看出，发达国家正全力进行战略布局的都是与“智慧城市、物联网、智能化、宽带”等与百姓生活密切相关的新一代信息产业。
第二，金融危机前后的全球信息产业正面临着新的重大机遇。
经济危机往往会加速重大科技创新的进程。全国人大常委会副委员长、中科院院长路甬祥在全国人大常委会第十四次专题学习会上曾经讲到：“1857年前后的世界经济危机加快了以电气革命为标志的第二次技术革命，进而发展出电力电气等新兴产业，人类进入电气时代。1929年前后的世界经济危机以及第二次世界大战引发了以电子技术、航空航天和核能等技术突破为标志的第三次技术革命，发展出电子信息、计算机等新兴产业，人类进入电子信息时代。展望未来，以能源、材料、信息与生物为核心的新科技革命，将引领人类进入绿色、智能和可持续发展的新时代”。这一预测有其强烈的国内外需求背景和必然性。智慧城市是智能产业，同时也是绿色产业，更是可持续发展的产业，是新一代信息技术的组成部分，是我国城市发展的战略基础和引擎。
第三，智慧城市建设已成为经济和社会发展的必然趋势。
电子和信息技术经过30多年的发展，对国民经济和社会发展产生了巨大的推动。2009年，我国电信业务总量为2.57万亿元；规模以上电子信息制造业实现收入5.13万亿元，占全国工业比重约10%。信息技术已成为城市居民不可或缺的基本要求，在如此庞大的用户群体（用户层）需求，众多行业感知层（底层）需求，社会和谐需求和政府管理需求的基础上，通过新一代信息技术和应用的牵引，极有可能形成新一代量大面广的应用技术突破。不管这一突破叫什么，它归根结底一定是那些能把以上这些需求聚集、协同和整合在一起、形成互动效应的规模应用，能让每个百姓、每个家庭、每个企事业单位都能直接享用到的成果。从这一意义上说，“智慧城市”是一次新的重大机遇，是现有宽带建设之后继往开来、具有先导性、全局带动性、规模性的大产业和战略突破口，是十二五和十三五期间或之后国家战略性新兴产业的重要推手之一。
第四，信息技术的保有量、应用与管理水平决定着一个城市的品质。在国际上“人均接入率”、“人均带宽”和“人均信息占有量”的高低是衡量一个城市实力的标志。我国电信业发展了130多年，主要解决了“人均接入”的问题，很快将解决“人均带宽”的问题，下一步就要解决“人均信息占有量”的问题。智慧城市的目标是使绝大部分市民都能享受到智慧城市丰富多彩的综合性成果，在确保较高“人均接入”率问题的同时，又能解决“人均带宽”和“人均信息占有量”的问题。
四、从技术战略角度看待智慧城市
城市化如何与信息化互动发展与协同，已成为一个多学科交叉的热点问题。从技术战略角度看，目前正进入“智慧城市”试点的前夕，我国必须紧跟技术发展的轨迹以免落后和被淘汰。
第一，智慧城市建设是我国“信息化”、电子政务、三网融合、物联网、低碳生活不断向纵深发展的下一个目标。
信息化与互联网正在改变城市的消费结构、产业结构、运行模式、物质文化生活和思维方式，影响着城市发展的诸多方面，正成为全球不可逆转的潮流。随着近期城市化和全球化步伐的进一步加快，城市的经济增长和结构调整正面临一些难以克服的障碍，需要跨越式地提高城市发展的创新性、有序性和持续性。如果说目前的互联网、信息网络和信息资源只是部分地满足了人们的物质和文化生活，那么智慧城市建设将在更大程度上、更宽范围内满足人们的物质和文化生活。这是智慧城市的固有属性决定的。未来若干年，人们的物质和文化生活需求规格、档次将在互联网上达到一个新的高度。所有这些都呼唤“智慧城市”的出现，这使得它同时成为“信息化”、电子政务、“三网融合”、“物联网”、“低碳生活”建设的下一个目标。
第二，战略性新兴产业是我国经济持续增长的突破口，是转变增长方式、提高国家综合竞争力的战略选择。
2010年9月8日国务院常务会议做出《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，决定将大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等产业。温总理提出战略性新兴产业必须具备以下特征：要真正掌握关键核心技术；要有广阔的市场前景，资源消耗低，产业带动大，就业机会多，综合效益好。
智慧城市建设是促进新一代信息技术成长的一个重要发展契机，将会带动一大批具有广阔市场前景，资源消耗低，产业带动大，就业机会多，综合效益好的产业发展。把这一主题列为培育和发展国家战略性新兴产业的研究范畴，将会使国家和民众都受益，堪称“一把钥匙开多把锁”。对于宏观经济而言，将促进产业链升级和提高获利能力，催生出智慧社区、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧医疗、智慧银行、智慧电网、智慧政府、智慧学校、智慧农业、智慧环保、智慧建筑和跨行业智慧等对国民经济和社会发展具有直接拉动作用的、可持续发展的新兴产业。在后金融危机时代，对于扩大内需、拉动出口增长堪称是一匹黑马。据有关专家预测，相关产业可带动至少1万亿的消费，为我国GDP带来新的增长点。
第三，由智慧城市所推动的智能产业及其网络虚拟空间的兴起，为我国在城市基础设施之外提供了一个崭新的天地，更为后续新兴产业创造了条件，必将引发智能产业的升级。IBM智慧地球战略已被多数美国人接受，被认为与当时克林顿政府利用互联网革命把美国带出经济低谷具有许多共同之处。IBM的“智慧地球”宣言和各发达国家的布局，或许已经拉开了这场跨越式发展的序幕。如果我们不缜密考虑、认真对待，不在智能产业兴起之际夺得先机，很可能由互联网产品的消费者再次沦为智慧城市相关技术的消费者，再次处于被动局面。
第四，我国已经具备了发展“智慧城市”的基础条件。我国正处在信息化和城市化的大发展时期，已拥有年总产量超过20亿只（5000多种品种规格）的传感器产业，已突破芯片、封装、标签、读写器等系列射频标签（RFID）关键技术等。拥有8.23亿移动电话用户，3.02亿固定电话用户，4.04亿互联网用户，1.7亿有线电视网用户，这为我们发展智慧城市提供了巨大的市场空间。改革开放以来我国的综合国力已大幅提升。2009年，我国电信业务总量2.57万亿元；规模以上电子信息制造业实现收入5.13万亿元，占全国工业比重约10%，为发展智慧城市提供了较好的经济基础和产业基础。同时，我国相关领域的科技水平不断提高，部分重要方向的研发水平已步入国际前列，这为我们发展智慧城市提供了很好的技术条件。我国信息领域科技人员总量大，研发队伍素质不断提升，城市用户中具备互联网知识和能力的居民人数大幅提高，这都为我们发展智慧城市提供了非常好的人员和人才储备。
