工作研究：杭州城市大腦項目的思路、成效和啟示

杭州城市大腦項目的思路、成效和啟示2016年10月，杭州成立了市數(shù)據(jù)資源局，并聯(lián)合市公安局、經信局以及阿里巴巴等企業(yè)啟動實施了杭州“城市數(shù)據(jù)大腦”項目。經過一年半多的努力探索，在交通治堵領域的應用試點已經取得成功，驗證了采用大數(shù)據(jù)技術治理交通的可行性?，F(xiàn)將該項目有關情況簡單介紹如下：一、杭州城市數(shù)據(jù)大腦建設的總體愿景和思路（一）遠期愿景杭州城市大腦目前已在交通治堵領域取得成效，但該項目的遠期愿景并不局限于此。該項目提出，要依托城市數(shù)據(jù)大腦建立健全大數(shù)據(jù)輔助科學決策和社會治理的機制，推進政府管理和社會治理模式創(chuàng)新，實現(xiàn)政府決策科學化、社會治理精準化、公共服務高效化；開展跨行業(yè)、跨領域數(shù)據(jù)資源開發(fā)，喚醒更多“沉睡”數(shù)據(jù)，并服務于人們的生產、生活促進保障和改善民生，讓數(shù)據(jù)的價值得到充分體現(xiàn)。發(fā)揮城市數(shù)據(jù)的基礎資源作用和創(chuàng)新引擎作用，加快形成以創(chuàng)新為主要引領和支撐的數(shù)字經濟，堅持數(shù)據(jù)開放、市場主導，向社會開放城市級的人工智能開放創(chuàng)新平臺，以數(shù)據(jù)為紐帶促進產學研深度融合，把城市數(shù)據(jù)大腦建設成為以數(shù)據(jù)驅動型創(chuàng)新體系和發(fā)展模式的生動樣本。（二）建設思路通過整合政務數(shù)據(jù)、公共數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網數(shù)據(jù)，運用全新的信息化、智能化手段構建杭州城市大腦，利用云計算、大數(shù)據(jù)及人工智能的方法對城市管理的各個方面進行統(tǒng)一指揮和調度，讓城市數(shù)據(jù)通過“城市大腦”進行深度挖掘、整合，改善城市運行環(huán)境，提升城市管理智能化水平。（三）系統(tǒng)構成經過數(shù)輪調整、修正，目前確定的城市大腦構成包括：大腦平臺（包括計算資源平臺、數(shù)據(jù)資源平臺、算法服務平臺）、行業(yè)系統(tǒng)、超級應用、區(qū)縣中樞等。總體架構如下圖：大腦平臺提供統(tǒng)一的計算能力、算法能力支持，最大限度實現(xiàn)資金集約化利用，有效破解各行業(yè)系統(tǒng)、區(qū)縣信息化水平參差不齊的難題，在統(tǒng)一的架構下實現(xiàn)各取所需，數(shù)據(jù)互通，功能互補。行業(yè)系統(tǒng)著力將原先各行業(yè)應用建設模式由業(yè)務驅動型提升為“業(yè)務+全領域數(shù)據(jù)”雙輪驅動型，在充分利用已有系統(tǒng)建設成果的基礎上，通過智能算法應用，從深層次提升各行業(yè)系統(tǒng)能級，并取得創(chuàng)新發(fā)展。超級應用是架構于大腦平臺和行業(yè)系統(tǒng)之上的綜合性應用，從更高的視角看待城市管理和運行，如應急指揮綜合分析、經濟運行研判、城市規(guī)劃決策支持等。區(qū)縣中樞用于支撐區(qū)縣建設基于城市數(shù)據(jù)大腦的創(chuàng)新應用，可采取獨立中樞和邏輯中樞建設兩種模式。獨立建設模式由區(qū)縣自主開發(fā)，數(shù)據(jù)資源與城市數(shù)據(jù)大腦互通；邏輯中樞模式則直接架構于城市數(shù)據(jù)大腦平臺之上，共享全部平臺資源。二、城市大腦的使用情況城市大腦分別在杭州市區(qū)和蕭山區(qū)部分道路開展試點。目標是通過對歷史數(shù)據(jù)和事實數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)交通實時狀態(tài)判定和自動事件報警，并通過人工智能反哺信號燈控制系統(tǒng)。（一）杭州市區(qū)部分1.規(guī)劃路徑。以治堵發(fā)軔，為治理其他領域的“城市病”探索可供復制的經驗。杭州市公安局在強化原有系統(tǒng)、原有數(shù)據(jù)的各自效率及橫向聯(lián)系的基礎上，設計了“全面感知、戰(zhàn)略主導、智能模仿、反哺系統(tǒng)”的實踐路徑。一是全面感知，即用歷史和實時大數(shù)據(jù)作比較分析，找準交通擁堵的病象病因，推進交通管理由定性向定量管理的轉變；二是戰(zhàn)略主導，即以交通工程和管理需求為引領，垂直整合大數(shù)據(jù)、視頻檢測、云計算以及人工智能等技術，優(yōu)化城市交通管理的信號、監(jiān)控、指揮等系統(tǒng)的效率；三是智能模仿，即用人工智能技術學習模仿、訓練固化信號配時等經驗；四是反哺系統(tǒng)，即通過學習訓練，使系統(tǒng)掌握自動巡查報警并找到混合模式下最佳的信號配時方案等，反哺監(jiān)控、信號等交管系統(tǒng)，以達到提升管理水平、緩解交通擁堵的目的，最終讓群眾有獲得感。2.搭建架構。將市民安全暢通的出行需求與提升交通治理水平的實戰(zhàn)需求相統(tǒng)一，并以需求引領技術，將實際應用作為支點，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)術、管理3個層面搭建起數(shù)據(jù)治堵的平臺架構。戰(zhàn)略層，即注重城市交通的戰(zhàn)略性、宏觀性管理，實現(xiàn)交通點、線、面特征轉向宏觀指標的展現(xiàn)，解決交通治理、安全防控的反復性、失調性問題，以系統(tǒng)論的方法來統(tǒng)籌面上交通和區(qū)域交通。戰(zhàn)術層，即以數(shù)據(jù)技術為支撐，找出交通管理的影響因子和非直接關系的關聯(lián)因子，并立足視頻、信號、匝道、斷面等檢測技術，分門別類建立交通特性分析模塊，以規(guī)律性、反復性、周期性的統(tǒng)計科學，預判交通流、擁堵、安全風險等趨勢，實現(xiàn)城市交通管理的預警、預判、預決；管理層，即以實戰(zhàn)運用為導向，統(tǒng)籌城市大腦與路面警力、智能設施之間的協(xié)調關系，通過勤奮度評估、系統(tǒng)運作監(jiān)測、問題收集修正等，加強對系統(tǒng)日常運作的狀態(tài)掌握，指導實戰(zhàn)單位更好地應用服務于實戰(zhàn)。3.具體成效。城市大腦具備智能感知路況、智能判定堵情、智能巡查事件、智能優(yōu)化配時、智能輔助指揮等“五大基本功能”，具體由交警支隊指揮中心為主應用，轄區(qū)大隊分區(qū)具體實施，專業(yè)力量合成作戰(zhàn)，推動指揮體系專業(yè)化、信號配時社會化、路面勤務動態(tài)化，提高了對整個城市交通管控能力和試點道路的通行效率。其一，提升警務效能。城市大腦推動了交通執(zhí)法的信息化、智能化和精準化。2017年5月份推出以來，大幅提升了非現(xiàn)場執(zhí)法和視頻圖像深度應用對重點車輛、重點違法的查處力度，6—10月，杭州市公安局交警支隊交通違法查處量已連續(xù)5個月位居全國36個大中城市首位，其中，10月9日全市查處各類交通違法達到了歷史最高的7.35萬起。其二，提升通行效率。市區(qū)試點的中河—上塘高架道路、莫干山路等主干道平均延誤分別下降15.3%和8.5%，高架道路出行時間節(jié)省4.6分鐘；蕭山區(qū)5平方公里試點范圍內平均通行速度提升超過15%，平均節(jié)省出行時間3分鐘，120、119、110等特種車通行速度最高提升超過50%、救援時間減少7分鐘以上。根據(jù)高德地圖首推的“擁堵預警指數(shù)”分析，杭州位居超大、特大、大型Ⅰ類城市首位（擁堵緩解趨勢最高）。其三，催生“數(shù)據(jù)警務”?！皵?shù)據(jù)警務”是指在大數(shù)據(jù)條件下，公安機關在警務活動中對數(shù)據(jù)信息進行深度挖掘、智能處理，及時產生具有警務價值的情報成果，用以指導警務實戰(zhàn)的一種警務模式，是公安信息化應用的高端形態(tài)。項目上線后，杭州市公安局交警支隊按照“四個最”（即最強大腦、最亮眼睛、最巧雙手、最快雙腿）的警務機制改革思路，在繼續(xù)推進城市大腦建設的同時，一方面加快推進城市大腦交通信號配時中心建設，采取交警主導、服務外包的形式，今后將對全市的信號燈進行集中、統(tǒng)一、專業(yè)的配時管理；另一方面于9月7日啟動了首批由24警+48特保組成的交警機動隊TPTU，采取大功率摩托車巡邏為主的勤務模式，快速處置城市大腦報警發(fā)現(xiàn)的各類事件，目前分別在交警支隊高架和景區(qū)大隊試點并取得成功，下一步將在其他城區(qū)擴大試點，逐步改變交警傳統(tǒng)的警務機制和管理模式，真正把大數(shù)據(jù)作為戰(zhàn)斗力生成方式，推動城市大腦與交管業(yè)務工作的融合，從傳統(tǒng)警務向數(shù)據(jù)警務轉變，努力實現(xiàn)公安交管工作的轉型升級。（二）蕭山區(qū)部分1.打造數(shù)據(jù)資源整合平臺。在數(shù)據(jù)整合上，通過接入靜態(tài)和動態(tài)兩類數(shù)據(jù)，打通互聯(lián)網、政務網、公安網、業(yè)務VPN網等“四大網絡”，喚醒了大量沉睡數(shù)據(jù)，完成了“小腦”和前端數(shù)據(jù)實時互聯(lián)互通。在靜態(tài)數(shù)據(jù)方面，深入分析研究道路、車輛、商場、醫(yī)院、小區(qū)等各種可能影響交通組織的因子，先后整合接入交通、城管、氣象、公交等30個行業(yè)部門57類、130余億條交通相關數(shù)據(jù)，匯聚成數(shù)據(jù)池。在動態(tài)數(shù)據(jù)方面，實時接入試點區(qū)域內電子警察卡口、治安監(jiān)控等1127路視頻，日接入視頻量達46TB，使大量原先閑置的動態(tài)數(shù)據(jù)有了用武之地。2.搭建通用云計算平臺。配備506臺服務器，52臺交換機，搭建“飛天云”超級云計算平臺，利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術，配套數(shù)據(jù)資源平臺的海量數(shù)據(jù)、交通體系仿真模型，實時同步分析交通情況，輸出全新配時算法模型，用于信號控制配時優(yōu)化、交通事件感知等現(xiàn)實應用，讓路口同一根燈桿上的視頻監(jiān)控和紅綠燈真正實現(xiàn)互聯(lián)互通。3.掃除外場感知設備盲區(qū)。完成試點區(qū)域內外場設備的升級改造任務（30個路口電警、83組信號燈改造、672個路口“九秒倒計時”、112組人行橫道燈、20組非機動車燈）。27路新推視頻和老城區(qū)107路點位全部上線，外場道路監(jiān)控設備全部接入交警大隊指揮中心，電子警察視頻數(shù)據(jù)已經推送到“交通小腦”平臺并進行結構化數(shù)據(jù)處理。4.擴大全域事件動態(tài)感知。通過對全網多數(shù)據(jù)源融合（接警中心、高德、微博、輿情、視頻識別）主動感知事件，用機器24小時巡邏的方式融合分析球機與固定槍機卡口視頻，將視頻自動檢測數(shù)據(jù)與互聯(lián)網數(shù)據(jù)融合，進行人工智能干預后達到全面感知、分級報警和精準處理。這個感知不僅是對交通流量的識別，還對交通違法進行全面感知，感知效率較以往有了很大提高，現(xiàn)平均每個時點可提升1-2分鐘，區(qū)域內周有效事件自動報警量可以達5000余起。5.實現(xiàn)區(qū)域信號實時在線優(yōu)化。經下發(fā)信號算法，老城區(qū)5平方公里區(qū)域平均通行速度提升超過15%，主要道路停車次數(shù)減少近40%，高峰時段道路暢通比例提升10%。為了確認效果，蕭山有關部門發(fā)放了紅綠燈優(yōu)化效果調查問卷2060份，55%交通參與者認同出行道路沿線的交通通行狀況較上半年有改善；進行100份電話訪談，60%以上受訪者認為出行道路沿線的交通通行狀況改善；在抽取100輛通勤車輛軌跡數(shù)據(jù)對比分析得出，69%受訪車輛的通勤事件在紅綠燈優(yōu)化后減少，較優(yōu)化前平均通勤時間下降了17.9%。在此基礎上，信號優(yōu)化算法近期又擴大至蕭山新區(qū)、市北開發(fā)區(qū)等區(qū)域，新增14條道路、104個路口，并在該區(qū)域新增部署信號控制子區(qū)，運行實時在線式自動優(yōu)化信號算法測試。6.加強重點車輛精準管控。完成對區(qū)域內所有機動車輛自動識別比對和持續(xù)跟蹤，按照工程車、客車、貨車、危險品車、非浙A牌照車輛等進行分類，并根據(jù)法律法規(guī)制定限行規(guī)則，對上述車輛實現(xiàn)精準管控，從而減少交通違法行為和交通事故特別是各類重大事故的發(fā)生。在車輛識別的基礎上，“交通小腦”對車輛駕駛員進行精細化人臉識別，用于分析駕駛員行為特征和軌跡，并納入征信系統(tǒng)，做到精準防控。7.創(chuàng)新特種車輛信號協(xié)同優(yōu)先。圍繞120、119、110等特種車輛時效性、安全性、迫急性需求，對報警、派單、特種車輛調度定位、信號協(xié)同優(yōu)先及其效果進行評價，同時協(xié)調路面警力實時跟進。目前經過60余次實戰(zhàn)演練，試驗路線車速最高提升超過50%，試驗區(qū)域內救援時間縮短7分鐘以上，有效提升政府部門應急事件處理效率，打通全自動綠色通道，保障人民生命財產安全。三、幾點啟示杭州城市大腦當前以交通擁堵問題為突破口，先行先試，為其他領域提供了可供復制的經驗?？梢灶A計，杭州的公共安全、綜合執(zhí)法、市政建設等等方面都將隨著城市大腦項目的逐步完善獲得長期收益。該項目值得我們進行更深入的調研和學習，囿于本文調研條件（以文獻調查為主），謹列以下幾點基本啟示：（一）“城市大腦”將是未來智慧城市的重要基礎設施智慧城市并不是新鮮概念，但舊有的做法通常難以為城市決策者帶來真正“有用、好用”的輔助工具。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能等關鍵技術的不斷成熟，為扭轉這一情況提供了新的解決方案。與此同時，城市居民對于城市管理精細化、公共服務智能化的需求也在不斷提升。在上述兩方面的共同驅使下，一個集成的、智能的、動態(tài)的城市治理系統(tǒng)應當被作為重要的基礎設施去建設。而杭州城市大腦項目，從建設愿景到具體的實施過程，都體現(xiàn)出其不僅僅是治理交通擁堵的中樞，也將是推進治理體系和治理能力現(xiàn)代化的平臺，這其中的理念和做法都值得學習。若樂清能參照其經驗構建自己的城市大腦，勢必將極大增強現(xiàn)代化治理能力，并有可能在區(qū)域競爭中另辟蹊徑，實現(xiàn)“借道超車”。（二）建設城市大腦是整合利用城市數(shù)據(jù)的有效途徑當前時代，數(shù)據(jù)的重要性已毋庸贅述。然而，我們目前所掌握的大量城市數(shù)據(jù)要么疏于整理，要么流于表面，尤其是部門間難以流通整合，因此大多處于沉睡狀態(tài)。杭州在行政機制層面率全國之先設立了數(shù)據(jù)資源局，并以城市大腦建設為總的抓手，改變了各個部門“數(shù)據(jù)己用”、“敝帚自珍”的觀念，打破了信息“孤島”和數(shù)據(jù)“煙囪”，成