一、智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀

智慧城市(Smarter Cities)的概念涵蓋硬件、軟件、管理、計算、數(shù)據(jù)分析等業(yè)務(wù)在城市領(lǐng)域中的集成服務(wù)，即利用信息通信技術(shù)(ICT)感知、整合、存儲、處理、分析、預(yù)測、響應(yīng)城市運作各個環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求提供智能化響應(yīng)和輔助決策，為城市居民創(chuàng)造更高質(zhì)量的生活環(huán)境。智慧城市的發(fā)展建立在信息化和數(shù)字化的基礎(chǔ)上，運用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能感知終端等關(guān)鍵技術(shù)形成了城市操作系統(tǒng)。我國智慧城市發(fā)展起步較晚但發(fā)展速度較快，主要呈現(xiàn)出以下幾個特點。

圖1 智慧城市信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

一是我國智慧城市試點持續(xù)增加，幾乎覆蓋了全國各省、市、自治區(qū)。自住建部2012年啟動智慧城市試點工作以來，截止到2018年，我國智慧城市試點已超過600個，主要集中在環(huán)渤海經(jīng)濟帶、珠三角地區(qū)和長三角地區(qū)，其中廣東、山東、上海等地在全國智慧城市試點領(lǐng)域走在前列。

二是我國智慧城市建設(shè)進入以人為本的高質(zhì)量精細(xì)化建設(shè)階段。在政府、開發(fā)商、集成商、服務(wù)運營商和第三方服務(wù)機構(gòu)的共同努力下，已經(jīng)逐漸形成圍繞以人為核心的智慧城市建設(shè)生態(tài)，更加高效、精細(xì)、智能的治理模式已經(jīng)日漸成熟。

三是以智慧交通、智慧安防、智慧社區(qū)為主的三大應(yīng)用領(lǐng)域逐漸脫穎而出。依托政策支持、成熟的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，智慧交通、智慧安防和智慧社區(qū)逐漸成為落地較快、產(chǎn)業(yè)鏈較為完善的核心應(yīng)用場景。

二、智慧城市發(fā)展面臨痛點

隨著我國智慧城市信息化建設(shè)的逐漸深入，信息系統(tǒng)類型、功能和數(shù)據(jù)采集設(shè)備呈多樣化發(fā)展，也為智慧城市建設(shè)帶來了諸多痛點。

一是安全問題。在智慧城市建設(shè)過程中，需要涉及大量數(shù)據(jù)的采集與分析工作。大量的鋪設(shè)物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備暴露在公共區(qū)域，導(dǎo)致受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險大大提高，包括數(shù)據(jù)污染、惡意終端接入、DDoS網(wǎng)絡(luò)攻擊、APT攻擊等問題日趨嚴(yán)重，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越多，受網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險就越大，數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的保密性及完整性會隨時受損，企業(yè)將付出的代價之大、損失之巨難以估量。

二是信息孤島問題。各地智慧城市建設(shè)往往缺少科學(xué)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，盲目熱衷于單個項目建設(shè)，導(dǎo)致項目之間缺乏有機聯(lián)系，在通信方面存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與流通接口不統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化程度不高、互聯(lián)互通程度嚴(yán)重不足等諸多問題，進而大大提高了運維的成本，費時費力。單一維度的數(shù)據(jù)分析已無法實現(xiàn)高質(zhì)量的分析與預(yù)判。此外，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象還會導(dǎo)致各系統(tǒng)之間無法形成應(yīng)急聯(lián)動，失去了原本應(yīng)有的預(yù)警和防范的作用。

三是數(shù)據(jù)流通流程復(fù)雜，分析處理效率低。在智慧城市的建設(shè)體系中，數(shù)據(jù)的流通方向是自下而上沿金字塔型系統(tǒng)架構(gòu)進行流通。感知數(shù)據(jù)需要經(jīng)過多層的過濾清洗，再經(jīng)中心化的決策分析模型做出響應(yīng)，從而大大降低了系統(tǒng)處理效率。這一點尤其體現(xiàn)在智慧交通與智慧安防兩大應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)只能夠做到數(shù)據(jù)的存儲、安全與共享，還不能做到實時、準(zhǔn)確、高效的分析決策，所以無法徹底解決城市交通擁堵和安全應(yīng)急等問題。

四是數(shù)據(jù)采集以被動采集為主，用戶參與度不足。現(xiàn)階段智慧城市感知以視頻和圖像為主，受限于設(shè)備覆蓋率和采集數(shù)據(jù)維度，系統(tǒng)功能與用戶需求之間往往差距較大。單一系統(tǒng)功能建設(shè)與用戶需求聯(lián)系不夠緊密，公眾與其他政府職能部門參與甚少，無法真正做到以人為本的建設(shè)宗旨。

三、區(qū)塊鏈在智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用

一是區(qū)塊鏈能通過嚴(yán)格的身份核驗機制和密碼學(xué)的數(shù)據(jù)加密機制確保整個智慧城市系統(tǒng)建設(shè)的終端安全。每一個終端設(shè)備都將擁有自身的公私鑰對，區(qū)塊鏈系統(tǒng)通過智能合約來維護一張終端身份名單，并審核是否該設(shè)備有權(quán)接入節(jié)點并將數(shù)據(jù)上傳，從而避免了惡意中斷的接入和數(shù)據(jù)污染。此外，各個終端數(shù)據(jù)將采用加密傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露問題。將智慧城市架構(gòu)中的計算存儲層做分布式存儲改造，在不改變原有存儲架構(gòu)的同時增設(shè)區(qū)塊鏈分布式節(jié)點設(shè)備，而網(wǎng)絡(luò)層則將對等網(wǎng)絡(luò)、專網(wǎng)、公共網(wǎng)絡(luò)和VPN等網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)相融合，采用輕量級區(qū)塊鏈架構(gòu)對整個終端感知層的設(shè)備進行管理和維護，提高智慧城市建設(shè)的安全性。

二是區(qū)塊鏈能夠打破傳統(tǒng)智慧城市系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)孤島。區(qū)塊鏈尤其適合跨企業(yè)和跨系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，在不改變原有系統(tǒng)的情況下，將各系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)指紋上鏈流通。數(shù)據(jù)的共享一定要實現(xiàn)區(qū)塊鏈的身份核驗，與CA技術(shù)的融合將原本匿名化的區(qū)塊鏈轉(zhuǎn)變成可信區(qū)塊鏈，通過身份認(rèn)證和共識權(quán)限設(shè)置來劃分各系統(tǒng)與人員間的權(quán)利和責(zé)任。區(qū)塊鏈中設(shè)置有嚴(yán)格精確的時間戳機制，加之其自身不可篡改、可追溯的特性，任何對數(shù)據(jù)的處理都將在鏈上留痕和追溯。此外，數(shù)據(jù)維度的增加也大大提高了大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法的準(zhǔn)確性，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)和定向的服務(wù)和管理模式。

三是區(qū)塊鏈能夠為邊緣計算保駕護航。邊緣計算是提高智慧城市系統(tǒng)處理時效的有效手段，但邊緣計算的設(shè)備安全問題、維護和建設(shè)成本問題以及準(zhǔn)確性問題導(dǎo)致邊緣計算無法大規(guī)模普及應(yīng)用。區(qū)塊鏈分布式的數(shù)據(jù)存儲機制和點對點的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠與邊緣計算較好的融合應(yīng)用，區(qū)塊鏈不可篡改的數(shù)據(jù)存儲特點能夠提高邊緣節(jié)點的數(shù)據(jù)安全性，身份認(rèn)證和權(quán)限控制能夠為暴露在公共區(qū)域的設(shè)備提供準(zhǔn)入機制，數(shù)據(jù)加密管理能夠為邊緣設(shè)備提供隱私保護功能。將邊緣設(shè)備作為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的輕節(jié)點，不參與全網(wǎng)共識，還能夠減少外界對區(qū)塊鏈系統(tǒng)的攻擊。

四是區(qū)塊鏈技術(shù)能夠最大限度的激活市民對社會治理的積極性。傳統(tǒng)的中心化的公共監(jiān)管平臺或自媒體平臺不具備公信力，也無法自證其說。區(qū)塊鏈架構(gòu)中真實的身份與可信的數(shù)據(jù)為公眾通過移動終端上傳各類違法違規(guī)信息提供保障，區(qū)塊鏈將違法違規(guī)行為真實的記錄在系統(tǒng)中，并對公眾的有效監(jiān)管行為給予一定的激勵，從而提高公眾對城市管理的參與度和積極性。而一旦被認(rèn)定為違法違規(guī)行為，被監(jiān)管者的行為將關(guān)聯(lián)到個人征信、銀行信貸等重要領(lǐng)域，對公眾形成一定的約束力。