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隨著城市數(shù)字孿生的發(fā)展,，時空人工智能（Spatio-Temporal AI）開始受到產學研的廣泛重視,。 時空人工智能作為AI的新型應用技術，其首要核心是推進落實城市新型基礎設施之數(shù)字孿生底座建設,，助力實現(xiàn)新型智慧城市自組織,、自學習、自預測的智能泛在愿景,。  時空人工智能：城市數(shù)字化轉型的新引擎 世界是由時間,、空間和知識組成的,。隨著技術的不斷發(fā)展，地理空間智能的萌芽,、城市空間智能的擴展,，以及無處不在的時空大數(shù)據(jù)的規(guī)模化,，讓目前的智慧城市進入初級階段,。但是目前僅以靜態(tài)數(shù)據(jù)為主，人機交互的能力尚且較弱,，注重場景的環(huán)境但是可視化分析上仍有欠缺,。 面對這些問題，通過與城市現(xiàn)代化治理場景,、業(yè)務需求的緊密結合,，并且逐步建立了以業(yè)務需求為導向的同一時空智能底座建設，使得數(shù)字城市發(fā)展到了第二階段,。 清華大學城市規(guī)劃系主任武廷海 “未來城市將涌現(xiàn)出城市的信息空間,，打破物理空間與社會空間之間的隔閡，并交織重組,。未來城市實際上是物理空間、 社會空間和信息空間的融合體,。”基于數(shù)字技術實現(xiàn)設施與服務的高效供需匹配,，是數(shù)字技術背景下未來城市的核心特征。而實現(xiàn)這種基于動態(tài)時空的資源供需匹配所需要的核心技術之一,，就是時空人工智能,。 時空人工智能（Spatio-Temporal AI）是人工智能領域的新型創(chuàng)新應用技術，旨在以時空為“索引”對多源異構數(shù)據(jù)進行空化治理和融合,，并借力知識工程和AI算法進行智能化分析,，從而挖掘知識和輔助決策。 時空人工智能是地理空間智能,、城市空間智能和時空大數(shù)據(jù)智能等的統(tǒng)一表示,，包括從時空感知、認知到決策的多項核心技術,。其應用生態(tài)領域非常廣泛,，包括智慧城市、智能交通,、智能園區(qū),、智能零售、智能地產,、智能商業(yè)等多個領域,。  時空人工智能其首要核心是推進落實城市新型基礎設施之數(shù)字孿生底座建設,，通過城市數(shù)據(jù)時空價值釋放與共享、時空動態(tài)數(shù)據(jù)資產構建等,，助力實現(xiàn)新型智慧城市自組織,、自學習、自預測的智能泛在愿景,。 時空人工智能之關鍵技術 時空人工智能具有三大特點和六大核心能力,。  主要特點：
核心能力：線下世界可感知（采集、融合）,、可建模（理解,、計算）、可分析（挖掘,，推理）,、可預測（人流、銷量,、異常,、投放等）、可解釋（現(xiàn)象到本質,，由果及因）,、可決策（干預、優(yōu)化,、規(guī)避等）,。 時空人工智能可以使數(shù)據(jù)融合在“場景”數(shù)據(jù)基礎上不斷疊加，建立物理世界的“真實數(shù)據(jù)庫”實現(xiàn)對任一場景“人-事-地-物-組織”全要素狀態(tài)洞察與關聯(lián)分析,。 關鍵技術是時空大數(shù)據(jù),、時空大數(shù)據(jù)計算、時空知識圖譜和時空信息可視化,。  時空人工智能的關鍵技術 通過時空AI算法,、知識圖譜和可視化輔助建設數(shù)字孿生城市。比如先通過時空AI算法,，對搜集到的數(shù)據(jù)進行預測,、分類、異常處置和需求評估,。然后,，利用時空知識圖譜對數(shù)據(jù)進行分析和拓展。最后利用時空信息動態(tài)可視化技術,，讓智慧城市的建設中3D技術與AI,、VR技術進行深度結合，方便專家們進一步解讀與下一步決策,。  時空人工智能的生態(tài)應用 1,、 城市智能 城市規(guī)劃的誕生可回溯至十九世紀英國《內城地區(qū)法案》的誕生,，其本質上是協(xié)調處理人-地關系的關聯(lián)。但由于過去一方面無法在掌握城市空間精細化的形態(tài)特征與功能構成,，一方面無法了解人的行為使用,，使得在過去百年中產生重要影響的城市理論多為定性的經驗歸納，城市規(guī)劃,、城市設計和城市管理基本都依賴于專家的主觀經驗判斷,，研究與實驗往往只能在分析的規(guī)模與精度中擇一深入。 而海量時空數(shù)據(jù)和時空人工智能的結合,，有望改變“宏觀尺度”與“微觀細節(jié)”難以共存的難點,。一方面提供兼具大規(guī)模與高精度的全景圖像，另一方面在CIM本底的基礎上通過智能化算法學習專家經驗判斷,、解析建成環(huán)境領域的復雜問題,，進而形成城市感知、城市 體檢,、更新規(guī)劃,、精細化城市設計與治理的行業(yè)閉環(huán)，推動行業(yè)范式的革新,。 2,、交通智能 城市居民是公共交通出行的組成主體，城市居民的出行活動規(guī)律是對城市公共交通運行狀況的反映,。因此居民出行活動的規(guī)律對于深刻理解城市公共交通具有重要的意義,。當前，在大數(shù)據(jù)爆發(fā)的時代背景下,，各種類型的時空軌跡大數(shù)據(jù)用于居民出行模式研究，如浮動車運行軌跡數(shù)據(jù),、交通智能卡刷卡數(shù)據(jù)等,。  3、地理智能 隨著時空地理大數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長和信息技術的推動,，地理空間建模分析方法與人工智能技術具有廣闊的交叉前景,。時空人工智能的思想可以很好地顧及地理規(guī)律的復雜性、地理信息表達的多樣性以及地理數(shù)據(jù)的不完備性等關鍵問題,，為構建更加智能化的地理空間建模和分析方法提供扎實的理論基礎和技術支撐,，輔助人類更好地理解“人類-環(huán)境”復雜系統(tǒng)中的各類地理現(xiàn)象。  4,、園區(qū)智能 產業(yè)規(guī)劃是園區(qū)發(fā)展的基礎所在,。需要深入考慮本地經濟水平、資源優(yōu)勢,、配套支撐,、產業(yè)基礎等多重因素,，傳統(tǒng)基于專家經驗指導的方法耗時長且無法保證能對復雜因素進行全局把控和科學分析，以致許多園區(qū)無法形成核心競爭力,，呈現(xiàn)粗放發(fā)展模式,。 基于時空人工智能能夠對尚無產業(yè)規(guī)劃的園區(qū)進行產業(yè)規(guī)劃推薦，對已有產業(yè)規(guī)劃的園區(qū)進行產業(yè)補全建議,，聚集把優(yōu)勢傳統(tǒng)特色產業(yè)做大做強,、做優(yōu)。結合知識圖譜技術,，將多源數(shù)據(jù)進行圖譜化,，利用圖結構表示學習和相似子圖計算，挖掘數(shù)據(jù)之間潛在的關聯(lián)信息,，最終服務于上層業(yè)務與客戶,。  時空人工智能賦能數(shù)字孿生城市案例 以城市時空智能平臺為例，通過構建專業(yè)數(shù)學模型,，全流程,、全方位、全角度,、全過程的對城市進行解構分析,，對城市狀態(tài)進行系統(tǒng)量化，模擬城市系統(tǒng)運行,，感知城市體征,，監(jiān)測城市活動，預演各種建設效果對城市帶來的影響,，從而實現(xiàn)查看-監(jiān)測-感知-預警-模擬-評估的全流程,。 平臺整體上分為數(shù)據(jù)層、計算層,、應用層和決策支持層等四個部分,。 城市狀態(tài)量化：以規(guī)劃大數(shù)據(jù)庫為基礎，將各類數(shù)據(jù)空間化,，將城市狀態(tài),、描述轉化為可視化的規(guī)劃指標。 城市體征可視：開展城市生命體征的量化研究,，分專項用數(shù)據(jù)量化城市運行狀態(tài),，在視圖中可視，形成城市“儀表盤”,。 城市規(guī)劃預演：根據(jù)規(guī)劃設想進行方案實施模擬與仿真預演,，形成規(guī)劃“預演室”。 城市評估決策：對城市運行狀態(tài)進行動態(tài)檢測，對照規(guī)劃目標評估,，為決策提供依據(jù),，形成城市仿真決策的智慧“大腦”。 針對不同的用戶群體的使用需求,，城市三維智能信息平臺提供了四套視圖,，分別面向城市決策者、業(yè)務管理者,、規(guī)劃管理者以及公眾,。 2022年9月，河北建成首個國家級智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺,。石家莊智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺整合了涉及全市基礎時空,、公共領域、自然資源,、行業(yè)部門,、物聯(lián)網(wǎng)實時感知、互聯(lián)網(wǎng)在線抓取共約700余類數(shù)據(jù),，融合形成了全市統(tǒng)一的時空大數(shù)據(jù)“一張圖”,。  石家莊智慧城市運營平臺 總體而言，目前時空人工智能技術在促進城市數(shù)字孿生的發(fā)展中已經開始起到重要作用,。時空人工智能的生態(tài)應用已涉及城市的智能感知與設計,、交通智能管治理、地理智能分析以及園區(qū)智能管理等多個領域,，在多級,、高頻和高精度的時空大數(shù)據(jù)與人工智能算法的支持下，可以實現(xiàn)精準化,、動態(tài)性和高效性的智能城市治理,，取得了一定的實踐經驗與成效。 為了進一步適應城市發(fā)展的科學性,、包容性和彈性需求,，未來需要加強時空人工智能技術與城市數(shù)字孿生城市發(fā)展的深度的融合，從動態(tài)數(shù)據(jù)庫高質量建構,、智能算法迭代優(yōu)化以及應用場景多元拓展等方面持續(xù)努力。 責編：岳青植 文章參考： 1.《前瞻：十大前沿科技應用趨勢,，數(shù)字孿生,、數(shù)字人、Web3趨勢報告》騰訊研究院 2.《同濟大學王昊奮：時空AI到底是什么,，能與數(shù)字孿生擦出怎樣的火花,？》智東西 3.《全球訊息：城市救災、疫情智能防控,、商業(yè)娛樂……時空AI正在為智能城市建設提供技術支撐》勞動報 |
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