新一代信息技术

数字中国梦:为人民建设智慧城市

大家好!巨大的城市承载着川流不息的车流、交织如梭的人群、五光十色的商业和种类繁多的活动,它是如何保障这些事物的有序开展呢?另一方面,城市需要抵御狂风的肆虐、暴雨的冲击、洪水的泛滥和冰雪的侵袭,它又如何有序应对呢?此外,城市还需要管控疾病的传播、污染的蔓延、爆炸的突发和火灾的威胁,它又是如何做到泰然处之的呢?这些都得益于一套精妙的智能体系在伴随着城市不断运行,为城市保驾护航,我们称他为智慧城市或数字城市。它就像是在数字世界里建立了一座虚拟镜像城市,用大数据和人工智能技术帮助我们感知态势、预知风险、诊断故障、辅助决策,又将这些计算结果反馈给物理世界的真实城市,协助城市的管理者一起保障城市的安全、稳定和发展。

2008年,智慧城市(Smart City)首次在国际上被提出,引发了极大的关注。2015年,习近平总书记在第二届世界互联网大会开幕式上,首次提出“数字中国”的战略构想。2023年,中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》,明确建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎,是构筑国家竞争新优势的有力支撑。今年恰逢推进数字中国建设10周年,数字中国已经成为国家科技创新的重大战略,对全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴具有重要意义和深远影响。

我是京东集团副总裁、京东科技首席数据科学家郑宇,近二十年来一直在智慧城市领域工作,有幸参与了北京、上海、雄安新区等地的智能城市建设,见证了中国在该领域,从跟随到崛起,再到创新引领的过程。发生在我身上的故事,只是众多优秀科技创新工作者的一个缩影。

一、开拓新兴领域、探索科技前沿

2006年,历经十一轮面试,我进入微软亚洲研究院工作,开启了人生第一段为期12年的职业生涯。此时的研究院可谓星光闪耀、强者如云,如今人工智能领域的很多领军人物都跟这里有些关联。刚转换了环境和身份,又面临一群无比强大的同事,我首先感受到的是一种由无形的压迫感包裹的兴奋,激发了略带一丝卑微的雄心壮志。微软亚洲研究院开放包容的工作氛围既给了我自由广阔的科研空间,但也让我这个初来乍到的新人有些不知所措。一个偶然的机会,我从北京市拥堵的交通中找到了科研灵感,有幸打开了时空数据这扇大门,开始用大数据和人工智能来治理城市、改善民生。

接下来的那段时间里,我进入了忘我的工作状态,四处搜寻数据,不断迭代方案,反复开展实验,仔细论证结果,心中只有科研的进度表,却总是忘记周末和节假日。经过两年多的奋斗,一系列世界领先的科研成果相继问世,多个顶尖国际会议上出现了来自中国的第一篇论文,将时空数据的查询效率提升了10余倍,针对时空数据的分析精度提升了20%,时空数据领域从此多了一支来自中国的力量。回想十九年前,当很多人还只是一味抱怨交通的拥堵时,我却悄然找到了自己职业发展的起点,幸运的背后,离不开细心的观察和积极的思考,也离不开大胆的实践和长期的坚守。

2008年,我在国际上提出了城市计算理论,为实现智慧城市提供了更为清晰的路径和方法论。该领域吸引了一大批来自MIT、斯坦福等顶尖科研机构的世界级学者,不少国际会议和期刊也相继开设了城市计算的论坛、专刊和投稿方向,欧美的多个高校还设立了城市计算的课程和研究生学位方向。因为在城市计算领域的贡献,2016年,我被评为美国计算机学会杰出科学家,并在2020年当选IEEE Fellow。然而,荣誉的背后是更多的磨难和艰辛。二十年前,大数据、人工智能尚未兴起,城市计算这样超前的理念成了大部分人心中的问号,因不理解而产生的质疑和阻力成为一路上无法回避的困境。

还记得2012年时,因雾霾引发的空气质量问题成为社会焦点时,我似乎感受到了心灵的召唤,毅然带领团队投入到抗击雾霾的战斗中。然而,一个没有环保领域工作经验的人,试图用全新的方法去改变行业现状,遇到的困难和阻力可想而知。同时,空气质量受地形、地貌、气象、交通、污染源分布很多因素影响,在城市中变幻莫测、分布不均;而由于投入资源和维护成本高,一个城市中安装的空气质量测点又非常有限。因此,一个城市不同区域的细粒度空气质量的现状如何,未来如何变化均不得而知。在三年多的攻坚过程中,面临业务和技术层面的双重挑战,我一方面跟环保工作者紧密协作,另一方面利用大数据和人工智能技术不断突破壁垒。有一段时间,科研陷入了困境,迟迟无法取得突破,身边的人也都不支持我再继续该项工作。那段时间我过得非常煎熬,但内心却异常坚定。终于有一天晚上,我在睡梦中找到理想的方案,很幸运当时自己笑醒了,于是赶紧起来把方法记录下来。

该方法首次利用大数据和人工智能技术实现对空气质量的监测和预测,较原有方法的精度提升了至少20%,突破了封印行业近30年的瓶颈。该技术被当时的国家环保部采用,为全国300多个城市提供服务,也是国际上人工智能技术在环保领域的首次成功实践。三年下来,我这个非科班出身的外来者也得到了环保专家们的认可,清华大学环境学院连续几年请我去给他们的研究生讲课。10年后(即2024年),该工作也获得了国际数据科学领域的最高技术单项奖。所以,在这里想送给同学们第一句话:“因为相信、所以看见”,希望大家怀揣“独上高楼,望断天涯路”的勇气,秉持“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”的坚毅,去收获“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的光亮和从容。

二、深入产业实践、助力科技强国

在城市计算领域取得的成绩,让我受到了来自更大范围的关注,《麻省理工科技评论》《哈佛商业评论》等国际知名媒体持续报道我的科研成果。MIT等高校和微软总部也纷纷向我伸出了橄榄枝,微软研究院的几位院长更是多次来中国当面向我发出邀请。然而我回绝了所有的请求和机会,选择留在我深爱的祖国。2018年初,我加入了京东集团,开创了智能城市业务板块,从零开始规划战略、组建团队、研发产品、攻坚项目。目前,业务覆盖了70余座城市,创造直接经济效益超百亿元。从业者都知道,从理论到技术、技术到产品、产品再到产业的每一步都需要跨越巨大的鸿沟,不仅是对管理者综合实力的考验,更是对其性格意志的磨砺。

2018年6月,我带领团队进驻雄安新区,从一张白纸开始谋划雄安的智能城市,按照习近平总书记提出的“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”的要求来构建国家的千年大计、未来之城。这个使命既让我备受鼓舞,也深感任重道远。雄安的智能城市并没有先例可供参考,千年后的城市是什么样子也很难预知。但大家都有一个共识,要在物理世界中要建好一座经久不衰的建筑,首先就要筑牢地基;在数字世界也一样,要建设好一座智能城市,就要先构建强大而稳固的数字底座。这个数字底座不仅要汇聚和承接雄安新区所有的数据,还要向上提供数据管理和智能分析的共性能力,减少上层应用的重复建设和投入,并具备优秀的可扩展性,能跟随城市的发展不断演进迭代。接下来的三年时间里,我和团队无数次挑灯夜战后原地睡去,又迎着第一缕朝霞开启新的征程,数百次的论证迭代,数千次的测试打磨,终于将城市计算理论应用到雄安,铸就了世界上首个智能城市操作系统,在国际上填补了智慧城市领域的空白。

大家现在看到的就是雄安的智能中枢,总面积三万多平方米,是雄安的地标性建筑,城市操作系统就安装在其中。雄安的建设者们都说,雄安实际上是建了三座城。地下一座城,地上一座城,云上一座城,这里正是“云上雄安”的心脏。通过城市操作系统连结上百万个传感器,汇聚数据数百亿条,提供数据服务近百亿次,构建了世界上首个城市级数据资源体系,数据存储和管理效率较普通数据平台提升7倍,有效地支撑了雄安数字孪生城市,为城市的高效运行提供了关键能力,让“云上雄安”与地下、地上的两座城同步呼吸、同频跳动。经国家批复,该智能中枢以“雄安城市计算中心”命名,这是对我们莫大的肯定和鼓舞。在雄安孵化出来的城市操作系统也应用到了北京、上海、南通等二十余座城市。

从2008年提出城市计算,到2022年底雄安城市计算中心落成运营,15年的默默坚守和砥砺前行才有可能将梦想变为现实。这15年的历程,也让我更加深刻地理解了总书记对科技工作者“自主创新,自立自强”的嘱托。在此我送给同学们第二句话:专业引领、创造价值。借用北宋大家张载的横渠四句做进一步表达:为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平。

三、拓展国际视野、贡献中国智慧

同学们,我们出生在一个伟大的时代,沐浴着前辈们开创的幸福时光,分享着祖国的繁荣和富强。当今,国家已经踏上了中华民族伟大复兴的征程,需要我们在世界上为国家争取更大的话语权,即便是艰难险阻,也要披荆斩棘。

2015年,我受邀担任国际人工智能旗舰刊物ACM TIST的主编,是人工智能领域顶尖刊物的首位中国大陆主编。在任期间,邀请中国人工智能领域的多位优秀学者进入编委会,为期刊贡献中国智慧,并提升中国在国际上的话语权。在编委会的共同努力下,TIST的影响因子持续攀升,2017年,近五年影响因子达到10.14,位列所有ACM期刊第一。2019年,我利用工作以外的时间,将钻研了十余年的城市计算理论整理成册,撰写了该领域首部英文专著,由麻省理工出版社出版,后被翻译成多国语言,成为了多个国家高校的教材。那时我常常四、五点起床,但并没有感觉到累,每次醒来也无需闹钟的提醒。当时,我记得有一个测试,“假设明天是你人生中的最后一天,你会因为什么事情没做而感到遗憾”。经过对自己反复地询问,当时的我发现,如果这本书没有写完,我会觉得终身遗憾。同年,我受邀在人工智能领域顶尖国际会议AAAI做大会主旨报告,有幸成为该会议首位来自中国的大会报告讲者,打破了欧美学者在该领域长达33年的“垄断”。我现在仍然能清晰地记得,很多欧美同行在报告结束后走到前台向我竖起了大拇指,那一刻,我感到中国人在人工智能领域收获了应有的尊重,所有的努力和付出都值了。2016年,我联合多位知名学者和业界领军人物,成立了ACM数据挖掘中国分会,简称KDD China,连续5年在国际上组织“中国数据科学”论坛,向世界展示中国的科技力量。2020年,我联合多家国际组织,牵头制定智能城市操作系统国际标准,帮助我国抢占技术制高点。

从业近二十年时间,我非常强烈地感受到,自己的个人发展跟祖国的事业息息相关、紧密相连,只有强大的祖国才能提供优质的工作环境、完善的基础设施、充沛的科研资源以及威严的国际声誉,从而培育出更多优秀的个体。而个体也应以祖国的强大和发展为事业目标,顺应时代发展,乘势而行。在此,送给大家第三句话:坚持不懈、勇往直前,借用毛主席诗词中的一句话做更深入的解读:“可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。世上无难事,只要肯登攀”!

今天我讲述了自己用大数据和人工智能技术来构建智慧城市的故事,分享了近二十年职业生涯中的一些浪花及感悟。从初入职场的不知所措到发掘终身追求的发展方向,从开拓新兴领域到探索科技前沿,从深入产业实践到有幸承接国家重大战略,这一路上遇到很多的坎坷和挫折,也收获了个人的成长和事业,这些经历让我越发坚定了自主创新、科技强国的初心,越发坚定了做顶天立地、国际领先的研究的信心,越发坚定了攻坚国家重大战略问题的决心。这些经历建立在前面几代人努力打拼的基础上,它只是当下无数科技工作者为实现伟大的中国梦而奋斗的故事之一,希望这些经历也能为大家未来的发展夯实基础、拓宽道路。

同学们,随着时代的不断发展、祖国的不断强大,相信你们即将开启的征程会比我的故事更精彩,你们的前途也会更加光明和远大。请记得我今天送给大家的三句话:因为相信,所以看见;专业引领、创造价值;坚持不懈、勇往直前!用你们的成就为祖国的繁荣昌盛添砖加瓦,用你们的青春在中华民族伟大复兴的道路上谱写绚丽的篇章。