中共中央政治局10月31日下午就人工智能發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢舉行第九次集體學(xué)習(xí)。中共中央總書記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力量，加快發(fā)展新一代人工智能是事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇的戰(zhàn)略問題。
對于城市研究領(lǐng)域來說，“人工智能”是一個前沿課題。深刻理解習(xí)總書記關(guān)于“人工智能”的戰(zhàn)略論斷，并將其貫徹于城市發(fā)展與規(guī)劃實踐當(dāng)中，是今后城市研究理論探索和實踐創(chuàng)新的一個工作重點。基于清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心在城市規(guī)劃、管理和運(yùn)維領(lǐng)域利用多源數(shù)據(jù)開展城市創(chuàng)新型智庫業(yè)務(wù)的深厚積累，我們對“人工智能將如何推進(jìn)城鄉(xiāng)高品質(zhì)發(fā)展”這一論題提出探索性見解，以期就教于同行，共同推進(jìn)國家“人工智能”戰(zhàn)略的實施。
從“智慧城市”到“智能城市”
自2008年IBM首次提出“智慧星球”(Smart Planet)的概念至今，其衍生概念“智慧城市”(Smart City)一直是多方學(xué)界與業(yè)界的關(guān)注熱點，各國政府也對此高度重視。從2012年起，我國住建部和科技部就先后公布了三批共290個智慧城市試點名單，推動了我國智慧城市建設(shè)項目的大量落地。
從既有實踐來看，智慧城市強(qiáng)調(diào)通過信息技術(shù)軟硬件的整合與集成，對多維度城市運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)了城市治理“監(jiān)測-評估-模擬-預(yù)測-決策”閉環(huán)中的第一步。隨著大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展，“人工智能”正處于前所未有的蓬勃發(fā)展時期，Google公司研發(fā)的人工智能程序AlphaGo引發(fā)了“人工智能”的熱潮，使人們看到了“人工智能”豐富的內(nèi)涵與近乎無限可能性的巨大潛力，與此同時，“智能城市”(Intelligent City)的概念也將被賦予更豐富的內(nèi)涵與具有無限可能性的暢想。
與20 世紀(jì)90 年代曾一度被提出過的“智能城市”概念不同，在“人工智能”語境下探討的“智能”，更強(qiáng)調(diào)在政務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實時、動態(tài)持續(xù)生成和積累的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的自我診斷、評估和預(yù)警，更進(jìn)一步實現(xiàn)具有自主操控特征的復(fù)雜模擬與情景呈現(xiàn)，進(jìn)而為決策輔助提供客觀可靠的依據(jù)。
換言之，讓復(fù)雜系統(tǒng)如同擁有了類似“智人”般的“思考”能力，自主應(yīng)對外部系統(tǒng)要素發(fā)生的變化，提出預(yù)警、評估及可能的解決方案。因此，無論是在深度還是廣度的范疇，“智能城市”都可以看做是“智慧城市”的進(jìn)化形態(tài)。
人工智能對城鄉(xiāng)發(fā)展的推動作用
人工智能將如何推動未來城市發(fā)展，實現(xiàn)城市讓生活更美好？我們認(rèn)為，鑒于城市系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，要素間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜和多變往往超出人類自身的認(rèn)識能力，智能系統(tǒng)巨大的運(yùn)算能力和海量的全覆蓋數(shù)據(jù)將有助于城市復(fù)雜系統(tǒng)實現(xiàn)自我評估、自動調(diào)優(yōu)以及治理智能化。
一、人工智能實現(xiàn)城市系統(tǒng)運(yùn)行的自我評估。通過對人口、產(chǎn)業(yè)、交通、能源、不動產(chǎn)價格等城市方方面面的實時監(jiān)測，挖掘、評估并識別城市系統(tǒng)要素供給與需求間不平衡與不充分的矛盾，提出實時預(yù)警，避免城市運(yùn)維風(fēng)險，提升系統(tǒng)績效。
（圖片來源自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。）
▲兩種基于深度學(xué)習(xí)的人口預(yù)測方法(左：LSTM長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，右：貝葉斯框架下的時空模型，來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《城市運(yùn)行監(jiān)測與評估關(guān)鍵技術(shù)和方法研究-時空模型分析梳理》課題研究組)
例如，通過地圖服務(wù)的位置定位數(shù)據(jù)，可以監(jiān)測到城市中特定區(qū)域人流快速聚集的異常情況，并提前提出預(yù)警避免擁擠踩踏等突發(fā)事件。通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)，可以更精細(xì)準(zhǔn)確地觀察到不同年齡段城市居住人口的分布地，并基于深度算法對人口數(shù)量及分布進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。進(jìn)一步將人口規(guī)模與城市公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)模等級與位置進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)后，精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)特定類型設(shè)施供給不足的區(qū)域，以及供給過剩需要進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換的設(shè)施。
二、人工智能輔助資源配置的自動調(diào)優(yōu)。基于城市系統(tǒng)級的運(yùn)行評估，有效挖掘子系統(tǒng)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，結(jié)合潛在的可調(diào)配資源，通過資源的跨時空調(diào)度分配，實現(xiàn)資源配置的調(diào)整優(yōu)化。
例如，在交通流與城市公共設(shè)施、人口、產(chǎn)業(yè)分布的聯(lián)合分析，可以挖掘交通擁堵的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)級以及設(shè)施性、事故型原因，從而通過城市服務(wù)設(shè)施及用地的優(yōu)化布局，優(yōu)化城市道路整體的使用效率。
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▲我國三大城市群產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢比較分析（來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于知識圖譜的產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)定位關(guān)鍵技術(shù)研究》課題研究組）
在城市產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展方面，基于全國企業(yè)大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)圖譜算法，根據(jù)地方已有的資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才技術(shù)和市場網(wǎng)絡(luò)等方面，對地方的產(chǎn)業(yè)“性格”進(jìn)行畫像，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的精準(zhǔn)選擇；深度挖掘企業(yè)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)信息，轉(zhuǎn)化為行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)規(guī)模、資本、技術(shù)等多維度的限定條件，實現(xiàn)智能精準(zhǔn)招商。
三、人工智能推進(jìn)城市治理的智能化。利用城市運(yùn)行積累的大數(shù)據(jù)和成熟的學(xué)習(xí)算法，對城市治理過程中的投入與績效進(jìn)行精細(xì)化評估，進(jìn)而實現(xiàn)城市空間使用與政策的優(yōu)化。
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▲基于城市管理大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)算法的城市病治理技術(shù)路線（來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于城管大數(shù)據(jù)的城市病灶診斷評估》課題研究組）
面對國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的宏觀要求，城市精細(xì)化治理需要解釋治理手段與政策實施后城市各個系統(tǒng)會發(fā)生怎樣的聯(lián)動變化；或者城市系統(tǒng)為實現(xiàn)特定的變化目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)采用怎樣的治理手段。
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▲基于編碼器-解碼器結(jié)構(gòu)的語義分割模型的街景圖像分割識別（來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于居民運(yùn)動軌跡與街道建成環(huán)境的城市空間健康水平評估》課題研究組）
傳統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取周期較長，難以滿足精細(xì)化治理小步快走的要求，無法實現(xiàn)政務(wù)信息資源整合和公共需求的精準(zhǔn)預(yù)測和有效引導(dǎo)。而利用城市運(yùn)行中的大量實時數(shù)據(jù)，結(jié)合城市研究中逐漸積累的系統(tǒng)動力學(xué)與人工智能算法，則可以為城市治理智能化提供良好的適用性與可支撐性，提高公共服務(wù)和社會治理水平。例如，基于居民運(yùn)動軌跡，結(jié)合學(xué)習(xí)算法提取街道建成環(huán)境構(gòu)成的量化要素，研究居民運(yùn)動行為對街道建成環(huán)境的偏好，并以此為基礎(chǔ)提出街道建成環(huán)境改善策略。
展望：人工智能助力“兩個一百年”奮斗目標(biāo)的實現(xiàn)
未來，人工智能將在多時空尺度和多城鄉(xiāng)維度，通過智能化手段惠及城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、鄉(xiāng)村振興等國家發(fā)展的諸多重要戰(zhàn)略方向，著力解決好當(dāng)前發(fā)展不平衡、不充分的問題，助力“兩個一百年”奮斗目標(biāo)的實現(xiàn)。
將目光從城市擴(kuò)展到人居環(huán)境范疇，在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌方面，人工智能將更注重如何在更廣闊空間范圍內(nèi)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化系統(tǒng)的自我評估、城鎮(zhèn)群功能結(jié)構(gòu)布局與跨區(qū)域資源的自動調(diào)優(yōu)，以提高城鄉(xiāng)間的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)與高品質(zhì)治理水平。
通過符合各地社會經(jīng)濟(jì)水平的城鄉(xiāng)統(tǒng)一要素智能配置，培育城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高城鄉(xiāng)間人口、貨物和服務(wù)的良性互動，同時緩解當(dāng)前部分地區(qū)由于人口過度集中與公共品供給不足造成的城市病問題。
在鄉(xiāng)村振興方面，與“智能城市”相對應(yīng)的“智能鄉(xiāng)村”將成為現(xiàn)有智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)注入人工智能技術(shù)后的一次升級。人工智能技術(shù)將根據(jù)生產(chǎn)地農(nóng)產(chǎn)品的生長情況以及銷售地的價格變化等情況，智能化地對鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中提到的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系以及經(jīng)營體系提供精準(zhǔn)的解決方案。
*清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院技術(shù)創(chuàng)新中心石淼、陳會宴、郝新華、吳夢荷、孫小明、李穎等人亦對本文有所貢獻(xiàn)。
關(guān)于清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心
清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心根植于清華大學(xué)深厚的學(xué)術(shù)積累及對城市的深刻理解，利用多源數(shù)據(jù)開展城市創(chuàng)新型智庫業(yè)務(wù)。
1、綜合的知識集成
由具有豐富經(jīng)驗的專家領(lǐng)銜，擁有規(guī)劃、交通、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等多學(xué)科交叉背景人才優(yōu)勢，中外城市發(fā)展相關(guān)專業(yè)理論研究與技術(shù)積累。
2、雄厚的研發(fā)能力
具備豐富的專業(yè)算法與模型、跨部門跨學(xué)科綜合分析能力及多種工具與系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，可對城市規(guī)劃、城市治理、政策實施進(jìn)行模擬和評估。
3、廣泛的數(shù)據(jù)資源
豐富的城市相關(guān)數(shù)據(jù)資源合作，政府大數(shù)據(jù)與社會大數(shù)據(jù)的融合與積累。
4、專業(yè)的解決方案
提供包含城市問題研究、大數(shù)據(jù)咨詢、平臺系統(tǒng)建設(shè)的一體化解決方案。
對于城市研究領(lǐng)域來說，“人工智能”是一個前沿課題。深刻理解習(xí)總書記關(guān)于“人工智能”的戰(zhàn)略論斷，并將其貫徹于城市發(fā)展與規(guī)劃實踐當(dāng)中，是今后城市研究理論探索和實踐創(chuàng)新的一個工作重點。基于清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心在城市規(guī)劃、管理和運(yùn)維領(lǐng)域利用多源數(shù)據(jù)開展城市創(chuàng)新型智庫業(yè)務(wù)的深厚積累，我們對“人工智能將如何推進(jìn)城鄉(xiāng)高品質(zhì)發(fā)展”這一論題提出探索性見解，以期就教于同行，共同推進(jìn)國家“人工智能”戰(zhàn)略的實施。
從“智慧城市”到“智能城市”
自2008年IBM首次提出“智慧星球”(Smart Planet)的概念至今，其衍生概念“智慧城市”(Smart City)一直是多方學(xué)界與業(yè)界的關(guān)注熱點，各國政府也對此高度重視。從2012年起，我國住建部和科技部就先后公布了三批共290個智慧城市試點名單，推動了我國智慧城市建設(shè)項目的大量落地。
從既有實踐來看，智慧城市強(qiáng)調(diào)通過信息技術(shù)軟硬件的整合與集成，對多維度城市運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)了城市治理“監(jiān)測-評估-模擬-預(yù)測-決策”閉環(huán)中的第一步。隨著大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展，“人工智能”正處于前所未有的蓬勃發(fā)展時期，Google公司研發(fā)的人工智能程序AlphaGo引發(fā)了“人工智能”的熱潮，使人們看到了“人工智能”豐富的內(nèi)涵與近乎無限可能性的巨大潛力，與此同時，“智能城市”(Intelligent City)的概念也將被賦予更豐富的內(nèi)涵與具有無限可能性的暢想。
與20 世紀(jì)90 年代曾一度被提出過的“智能城市”概念不同，在“人工智能”語境下探討的“智能”，更強(qiáng)調(diào)在政務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實時、動態(tài)持續(xù)生成和積累的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的自我診斷、評估和預(yù)警，更進(jìn)一步實現(xiàn)具有自主操控特征的復(fù)雜模擬與情景呈現(xiàn)，進(jìn)而為決策輔助提供客觀可靠的依據(jù)。
換言之，讓復(fù)雜系統(tǒng)如同擁有了類似“智人”般的“思考”能力，自主應(yīng)對外部系統(tǒng)要素發(fā)生的變化，提出預(yù)警、評估及可能的解決方案。因此，無論是在深度還是廣度的范疇，“智能城市”都可以看做是“智慧城市”的進(jìn)化形態(tài)。
人工智能對城鄉(xiāng)發(fā)展的推動作用
人工智能將如何推動未來城市發(fā)展，實現(xiàn)城市讓生活更美好？我們認(rèn)為，鑒于城市系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，要素間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜和多變往往超出人類自身的認(rèn)識能力，智能系統(tǒng)巨大的運(yùn)算能力和海量的全覆蓋數(shù)據(jù)將有助于城市復(fù)雜系統(tǒng)實現(xiàn)自我評估、自動調(diào)優(yōu)以及治理智能化。
一、人工智能實現(xiàn)城市系統(tǒng)運(yùn)行的自我評估。通過對人口、產(chǎn)業(yè)、交通、能源、不動產(chǎn)價格等城市方方面面的實時監(jiān)測，挖掘、評估并識別城市系統(tǒng)要素供給與需求間不平衡與不充分的矛盾，提出實時預(yù)警，避免城市運(yùn)維風(fēng)險，提升系統(tǒng)績效。
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例如，通過地圖服務(wù)的位置定位數(shù)據(jù)，可以監(jiān)測到城市中特定區(qū)域人流快速聚集的異常情況，并提前提出預(yù)警避免擁擠踩踏等突發(fā)事件。通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)，可以更精細(xì)準(zhǔn)確地觀察到不同年齡段城市居住人口的分布地，并基于深度算法對人口數(shù)量及分布進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。進(jìn)一步將人口規(guī)模與城市公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)模等級與位置進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)后，精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)特定類型設(shè)施供給不足的區(qū)域，以及供給過剩需要進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換的設(shè)施。
二、人工智能輔助資源配置的自動調(diào)優(yōu)。基于城市系統(tǒng)級的運(yùn)行評估，有效挖掘子系統(tǒng)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，結(jié)合潛在的可調(diào)配資源，通過資源的跨時空調(diào)度分配，實現(xiàn)資源配置的調(diào)整優(yōu)化。
例如，在交通流與城市公共設(shè)施、人口、產(chǎn)業(yè)分布的聯(lián)合分析，可以挖掘交通擁堵的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)級以及設(shè)施性、事故型原因，從而通過城市服務(wù)設(shè)施及用地的優(yōu)化布局，優(yōu)化城市道路整體的使用效率。
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在城市產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展方面，基于全國企業(yè)大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)圖譜算法，根據(jù)地方已有的資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才技術(shù)和市場網(wǎng)絡(luò)等方面，對地方的產(chǎn)業(yè)“性格”進(jìn)行畫像，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的精準(zhǔn)選擇；深度挖掘企業(yè)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)信息，轉(zhuǎn)化為行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)規(guī)模、資本、技術(shù)等多維度的限定條件，實現(xiàn)智能精準(zhǔn)招商。
三、人工智能推進(jìn)城市治理的智能化。利用城市運(yùn)行積累的大數(shù)據(jù)和成熟的學(xué)習(xí)算法，對城市治理過程中的投入與績效進(jìn)行精細(xì)化評估，進(jìn)而實現(xiàn)城市空間使用與政策的優(yōu)化。
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面對國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的宏觀要求，城市精細(xì)化治理需要解釋治理手段與政策實施后城市各個系統(tǒng)會發(fā)生怎樣的聯(lián)動變化；或者城市系統(tǒng)為實現(xiàn)特定的變化目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)采用怎樣的治理手段。
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傳統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取周期較長，難以滿足精細(xì)化治理小步快走的要求，無法實現(xiàn)政務(wù)信息資源整合和公共需求的精準(zhǔn)預(yù)測和有效引導(dǎo)。而利用城市運(yùn)行中的大量實時數(shù)據(jù)，結(jié)合城市研究中逐漸積累的系統(tǒng)動力學(xué)與人工智能算法，則可以為城市治理智能化提供良好的適用性與可支撐性，提高公共服務(wù)和社會治理水平。例如，基于居民運(yùn)動軌跡，結(jié)合學(xué)習(xí)算法提取街道建成環(huán)境構(gòu)成的量化要素，研究居民運(yùn)動行為對街道建成環(huán)境的偏好，并以此為基礎(chǔ)提出街道建成環(huán)境改善策略。
展望：人工智能助力“兩個一百年”奮斗目標(biāo)的實現(xiàn)
未來，人工智能將在多時空尺度和多城鄉(xiāng)維度，通過智能化手段惠及城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、鄉(xiāng)村振興等國家發(fā)展的諸多重要戰(zhàn)略方向，著力解決好當(dāng)前發(fā)展不平衡、不充分的問題，助力“兩個一百年”奮斗目標(biāo)的實現(xiàn)。
將目光從城市擴(kuò)展到人居環(huán)境范疇，在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌方面，人工智能將更注重如何在更廣闊空間范圍內(nèi)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化系統(tǒng)的自我評估、城鎮(zhèn)群功能結(jié)構(gòu)布局與跨區(qū)域資源的自動調(diào)優(yōu)，以提高城鄉(xiāng)間的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)與高品質(zhì)治理水平。
通過符合各地社會經(jīng)濟(jì)水平的城鄉(xiāng)統(tǒng)一要素智能配置，培育城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高城鄉(xiāng)間人口、貨物和服務(wù)的良性互動，同時緩解當(dāng)前部分地區(qū)由于人口過度集中與公共品供給不足造成的城市病問題。
在鄉(xiāng)村振興方面，與“智能城市”相對應(yīng)的“智能鄉(xiāng)村”將成為現(xiàn)有智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)注入人工智能技術(shù)后的一次升級。人工智能技術(shù)將根據(jù)生產(chǎn)地農(nóng)產(chǎn)品的生長情況以及銷售地的價格變化等情況，智能化地對鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中提到的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系以及經(jīng)營體系提供精準(zhǔn)的解決方案。
*清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院技術(shù)創(chuàng)新中心石淼、陳會宴、郝新華、吳夢荷、孫小明、李穎等人亦對本文有所貢獻(xiàn)。
關(guān)于清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心
清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心根植于清華大學(xué)深厚的學(xué)術(shù)積累及對城市的深刻理解，利用多源數(shù)據(jù)開展城市創(chuàng)新型智庫業(yè)務(wù)。
1、綜合的知識集成
由具有豐富經(jīng)驗的專家領(lǐng)銜，擁有規(guī)劃、交通、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等多學(xué)科交叉背景人才優(yōu)勢，中外城市發(fā)展相關(guān)專業(yè)理論研究與技術(shù)積累。
2、雄厚的研發(fā)能力
具備豐富的專業(yè)算法與模型、跨部門跨學(xué)科綜合分析能力及多種工具與系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，可對城市規(guī)劃、城市治理、政策實施進(jìn)行模擬和評估。
3、廣泛的數(shù)據(jù)資源
豐富的城市相關(guān)數(shù)據(jù)資源合作，政府大數(shù)據(jù)與社會大數(shù)據(jù)的融合與積累。
4、專業(yè)的解決方案
提供包含城市問題研究、大數(shù)據(jù)咨詢、平臺系統(tǒng)建設(shè)的一體化解決方案。
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