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                    《張江科技評論》

                    開博時間:2019-06-06 14:03:00

                    《張江科技評論》是由上??茖W技術出版社與上海市張江高科技園區管理委員聯合創辦的一本科技評論類雜志。該刊報道評價國內外創新性科學技術的發展趨勢及其商業價值,介紹上海在建設全球領先科創中心進程中的制度成果、技術成果、創業成果,推動產學研密切協作,促進科技成果轉化,服務經濟轉型發展。

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                    城市公共安全剖析與展望

                    2021-02-05 14:22:00

                      發展智慧城市,其目標是用先進技術解決復雜的城市問題,實現城市和諧發展、城市宜居、城市高效運行、城市生態環境保護,建設一個可持續發展的城市。


                      建設智慧城市刻不容緩

                      提到智慧城市,很多人首先會想到生態、綠色、可持續,尤其是在歐洲。在中國,智慧城市往往與數字城市、智能城市聯系在一起,更多的是強調技術和信息,特別是信息通信技術。我認為,智慧城市應以資訊科技應用為主線,利用信息技術,對政府、居民、地方工商界在城市服務與生活、城市環境與安全等方面的活動和需求進行感知、分析和智能響應,形成閉環反饋。智慧城市是一個復雜的耦合系統,其目的是建設信息便捷、更適合工作和生活的城市。因此,城市建設應該是朝著宜居城市的方向發展,這才叫真正的智慧城市。其中,新一代信息技術與創新2.0是智慧城市的兩大基因。

                      那么,為什么要建設智慧城市?一方面是為了適應工業化的快速發展,實現經濟平穩健康發展,提高人民生活水平;另一方面是為了開發城市生活實驗室模型,建設閉環城市系統。在城市發展過程中,生產和消費更加集中和擴大、更高的資源需求和生產率的提高等因素引發了不少社會問題,如環境污染、交通擁堵、能源危機,以及食品安全、網絡安全等安全問題。此外,大量農村人口涌入城市,面臨生活、就業、醫療、教育等問題,并因此引發城市公共安全問題、犯罪問題、醫療資源枯竭問題、教育資源枯竭問題等。這就有必要建設智慧城市應對這些問題,緩解城市人口不斷增加帶來的壓力,從而保證城市居民有質量的生活。

                      地理空間技術、物聯網、互聯網+、移動技術、大數據等能夠為智慧城市的建設提供很好的技術支撐。用先進技術解決復雜的城市問題,實現城市和諧發展、城市宜居、城市高效運行、城市生態環境保護,建設一個可持續發展的城市,這正是發展智慧城市的目標(見圖1)。


                      智慧城市有四大特征。第一是數據融合,使用數字技術,進行信息處理,利用數字網絡對地理、資源、環境、人口、經濟、社會等進行管理。第二是資源優化,利用大數據技術,對城市功能進行分析與判斷,對城市人口流動進行分析,對城市資源利用的合理性進行分析,從而對城市資源進行優化。第三是可持續發展,開發清潔能源,如風能、水能、太陽能、核能、生物質能等,創造循環經濟,實現生態平衡。第四是以人為本,城市最終是服務于人的,正所謂“人民城市人民建,人民城市為人民”。

                      智慧城市的兩個顯著好處是穩定和高效。衡量一個城市是否智慧有5個標準:科技發展水平、建設智慧程度、公共基礎設施、智慧城市交通系統、城市宜居性。全球排名前五位的智慧城市分別是西班牙巴塞羅那、美國紐約、英國倫敦、法國尼斯和新加坡。這些城市在環境保護、社會穩定、交通秩序方面是首屈一指的。在我國,智慧城市是從2012年開始建設的,以創新推動智慧城市建設,以智慧產業為核心,以發展智能管理和服務為重點,以發展智能技術和基礎設施為路徑,以發展人文智慧和生活為目標。目前,北京、天津、上海、武漢、南京、杭州、廣州、深圳等已經明確了智慧城市計劃,正在建設當中。從地域分布來看,這些城市主要集中在長三角、珠三角、環渤海地區??偟膩碚f,智慧城市的建設是一個漸進的過程。有些城市可能需要2年或3年的建設,而有些城市可能需要10年或更長時間的建設。

                      提升城市公共安全預警防控能力

                      智慧城市在建設過程中,如果公共安全事件頻發,城市公共安全管理將面臨嚴峻挑戰。目前,城市公共安全主要有四大問題。一是社會安全問題,如刑事安全、恐怖襲擊和社會動亂等。2019年,我國平均每萬人的刑事犯罪發案量為13人。在美國,槍擊事件在2019年已致36993人死亡,其中兒童有196人。二是事故災難,如交通事故、公共設施事故等。全世界每年約有130萬人因道路交通事故死亡,其中90%以上發生在低收入和中等收入國家,而這些國家的車輛數不足全世界的50%。三是自然災害,如洪澇、地震和森林火災等。2019年,我國自然災害以洪澇、臺風、干旱、地震、地質災害為主。全年各種自然災害共造成1.3億人次受災,909人死亡或失蹤,12.6萬間房屋倒塌,農作物受災面積1925.69萬公頃,直接經濟損失3270.9億元。四是公共衛生問題,如重大疾病,尤其是傳染病的傳播與危害等。在全球范圍內,2019年自然災害和人為災害事件造成的經濟損失為1460億美元,其中自然災害造成損失1370億美元,人為災害造成損失90億美元。

                      針對上述城市公共安全問題,推進智慧城市數字化建設,通過大數據、云計算、人工智能等手段進行現代化城市治理,提升城市公共安全預警防控能力。就社會安全問題而言,如美國明尼蘇達州白人警察暴力執法導致非洲裔男子喬治?弗洛伊德死亡而引發多地騷亂和暴力沖突事件,可以利用安全監控預警系統,事前對人們的異常行為進行分析并預警,事后有效跟蹤行為人。對于事故災難,如頻發的交通事故,可以利用交通安全預警系統,對交通安全進行預警。針對自然災害,利用自然災害預警系統,對山火、洪水、地震等進行監測,傳遞預警信息,提出緊急處理與避險的方案。就公共衛生而言,利用大數據分析,建立預測模型,分析針對預測模型產生影響的各類外界因素,針對預測結果建立公共衛生智能預警系統,使在公共衛生事件突發之前做好預防準備,有效降低其對城市運行的破壞程度。

                      構建智慧城市公共安全管理平臺

                      未來,要實現城市的智能化、立體化、精準化治理,必須有效提升政府的城市治理水平。在不斷提升城市治理水平的過程中,智慧社區、智慧園區和城市安全成為3個智慧化建設的重要應用場景。智慧社區是智慧城市建設的基本單元,是城市精細化治理的“最后一公里”。智慧園區是城市經濟的重要載體,是智慧城市的特色功能區塊和重要組成部分。城市安全是政府為城市中的居民、企業所提供的基本保障。

                      公共安全管理是國家安全和社會穩定的基石,是經濟和社會發展的重要條件,是人民安居樂業的基本保證。未來,應以移動互聯網、物聯網、云計算、大數據、地理信息系統(GIS)、網格化、監測預警等新一代信息技術為基礎,構建智慧城市公共安全管理平臺,為公共安全提供全方位、全過程的數據服務和應用支撐。在新型智慧城市標準體系基礎上,應結合智慧城市公共安全管理特點,以公共安全數據治理、信息共享、應用設計、系統對接和業務協同及效能為目標,構建智慧城市公共安全管理體系。

                      以跨攝像機多目標人員跟蹤系統為例,這是基于視覺注意力的行人再識別特征提取。系統利用行人再識別圖像的顯著性特征來增強跨視域特征融合表示,構建行人屬性特征和基于視覺注意力的顯著性特征的級聯模型,解決跨攝像機行人再識別的問題。系統采用多源異構對抗網絡遷移學習模型,構建源域和目標域的生成對抗網絡,對每個源域和目標域之間建立域分類器,以達到多屬性聯合跨域轉換的目的,解決目標數據不足的問題,提高模型的魯棒性。系統使用多重假設跟蹤算法,建立跟蹤假設生成樹,結合時空關聯因素,對跟蹤假設生成樹進行優化,達到高精度多目標跨攝像機人員追蹤的目的。該系統的優勢在于,基于跨視域特征融合方法的行人再識別,準確率為85%以上(比現有指標提高5%),基于多源異構遷移學習方法的行人再識別,準確率為85%以上(比現有指標提高10%),跨攝像機多目標人員跟蹤,準確率為80%以上(比現有指標提高10%)。全自動的跨攝像機多人員跟蹤和識別系統,適合城市內大范圍區域的人員跟蹤,可以克服攝像機拍攝角度、行人姿勢、服飾變化等各種因素對跟蹤精度帶來的影響。針對目標數據不足以及新進入的跟蹤目標等問題,系統更加穩健和魯棒,可有效解決城市公共安全問題。

                      萬旺根,上海大學通信與信息工程學院教授、博士生導師,上海大學智慧城市研究院院長,曾擔任上海大學教務處處長、國際事務處處長。

                      文/萬旺根

                    本文來自《張江科技評論》

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