量子城市空間智能建設(shè)如何探索全球超大城市治理新路徑

上海作為中國最大的經(jīng)濟(jì)中心城市、重要的全球城市，常住人口達(dá)到2500萬左右，瞬時(shí)高峰人口達(dá)到3000萬量級(jí)，人多、車多、建筑多、管線多，面臨著規(guī)模巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)疊加等治理挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)范式下基于經(jīng)驗(yàn)判斷、宏觀分區(qū)、線性應(yīng)對的規(guī)劃建設(shè)與治理模式越來越難以應(yīng)對超大城市的復(fù)雜度和不確定性。基于以上背景，上海謀劃開展了量子城市空間智能建設(shè)。2024年底在復(fù)興島正式啟動(dòng)“上海量子城市時(shí)空創(chuàng)新基地”。2025年7月，上海市政府常務(wù)會(huì)議審議通過了《上海城市空間治理領(lǐng)域人工智能應(yīng)用暨量子城市空間智能建設(shè)實(shí)施方案（2026—2027年）》（下文簡稱《實(shí)施方案》），部署以“量子城市”技術(shù)體系賦能城市治理，推進(jìn)空間治理智慧化。

這是上海建設(shè)現(xiàn)代化人民城市、探索中國特色城市現(xiàn)代化新路子的最新實(shí)踐，標(biāo)志著“量子城市”這一充滿前沿科技色彩的概念從理念設(shè)想走向系統(tǒng)化的政策實(shí)踐，也標(biāo)志著上海在探索未來城市空間治理模式上邁出了重要一步。這一創(chuàng)新實(shí)踐不僅關(guān)乎上海城市治理的未來走向，也對全球超大城市治理具有重要意義。

上海量子城市空間智能建設(shè)總體設(shè)計(jì)與工作進(jìn)展

量子城市并非單純的概念創(chuàng)新，而是上海把握城市進(jìn)化機(jī)遇、應(yīng)對超大城市治理挑戰(zhàn)提出的系統(tǒng)性方案，其核心是系統(tǒng)借鑒量子力學(xué)的量子化、疊加、糾纏等特性和原理，探索實(shí)現(xiàn)“四個(gè)革命”的工作路徑，構(gòu)建“微觀解析—?jiǎng)討B(tài)感知—智能決策—精準(zhǔn)調(diào)控”完整鏈條的城市空間規(guī)劃與治理新范式。

上海是超大城市，“五個(gè)中心”建設(shè)已經(jīng)達(dá)到很高能級(jí)，城市集聚的人口、要素、流量高度密集（表1）。

表1 上海超大城市生命體征重要參數(shù)（2024年）

數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)、上海“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)。

對應(yīng)“四個(gè)革命”（見圖1），上海量子城市空間智能建設(shè)的總體設(shè)計(jì)主要包括4個(gè)方面內(nèi)容：（1）致力于推動(dòng)尺度革命，探索新尺度下的空間法則和空間計(jì)算元規(guī)則，讓城市空間變得可感知、可計(jì)算；（2）致力于推動(dòng)范式革命，建設(shè)城市空間治理大模型和新的空間治理操作系統(tǒng)，探索人工智能賦能城市空間治理的“上海構(gòu)型”；（3）致力于推動(dòng)敏捷革命，實(shí)現(xiàn)廣泛的垂類應(yīng)用和開放包容的創(chuàng)新生態(tài)；（4）致力于推動(dòng)能動(dòng)革命，開發(fā)先導(dǎo)落地場景和標(biāo)志性空間，爭取早期收獲，積累可持續(xù)動(dòng)能。

1.新尺度：構(gòu)建新的空間法則和空間計(jì)算元規(guī)則

在傳統(tǒng)規(guī)劃中，容積率等指標(biāo)構(gòu)成了城市空間的強(qiáng)聯(lián)系規(guī)則，但在量子城市的語境下，需要深入到更精細(xì)、更基本的空間單元尺度對規(guī)則進(jìn)行重新梳理和整合，構(gòu)建一套新的元規(guī)則體系，涵蓋時(shí)空基準(zhǔn)、空間類型、空間單元、空間編碼等多方面的定義，這些法則如同未來城市運(yùn)行的“基本法”，為后續(xù)的平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

在這方面，《實(shí)施方案》提出要定義量子城市基本法、編碼標(biāo)準(zhǔn)等，形成量子城市建設(shè)時(shí)空基本法則。構(gòu)建三維空間網(wǎng)格和時(shí)空底板，建立上海“空中、地表、地下”全覆蓋、自適應(yīng)剖分、智能編碼的三維空間網(wǎng)格體系。集成多源時(shí)空信息，研發(fā)空間營造技法、數(shù)據(jù)算法和軟件程法的“三法合一”通用型智算工具。

在建筑層面，以建筑的“間”為最小空間單元，打造房（建筑）、城（城鎮(zhèn)）、空間米料。以空間編碼為載體，映射各類安全運(yùn)行感知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間安全信息實(shí)時(shí)更新、智能計(jì)算。在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，系統(tǒng)識(shí)別市政介質(zhì)的產(chǎn)端、傳輸段、轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)及出口端，根據(jù)不同類型市政管線的運(yùn)行流程和營造規(guī)則，分類明確“源—段—接—轉(zhuǎn)—用”最小空間單元的具體定義并實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)。這些將為城市建立標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)空身份標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，通過空間位置結(jié)合時(shí)間、類型和狀態(tài)，生成唯一的空間身份證，打通并聯(lián)結(jié)系統(tǒng)中的各類歷時(shí)特征，支持全生命周期數(shù)據(jù)融合、智能分析與跨領(lǐng)域協(xié)同，推動(dòng)多元場景的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。

以上基礎(chǔ)性工作將為城市空間從“可描述”走向“可計(jì)算”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而“可計(jì)算性”恰是量子力學(xué)與人工智能共享的核心特征。當(dāng)城市空間通過精細(xì)的數(shù)字化映射成為可計(jì)算的系統(tǒng)時(shí)，便能運(yùn)用AI等先進(jìn)計(jì)算技術(shù)對其進(jìn)行仿真、優(yōu)化與智能調(diào)控，從而釋放出巨大的科學(xué)價(jià)值與應(yīng)用潛力，引領(lǐng)城市空間治理進(jìn)入由數(shù)據(jù)和計(jì)算驅(qū)動(dòng)的新范式。

2.新范式：開發(fā)空間治理大模型和新型城市空間操作系統(tǒng)

空間是城市的基礎(chǔ)資源和運(yùn)行載體，各方面要素和功能都要跑在這樣一個(gè)平臺(tái)之上。類似開發(fā)鴻蒙系統(tǒng)，未來需要打造一個(gè)新的城市空間操作系統(tǒng)，為城市各類應(yīng)用場景提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境。這個(gè)平臺(tái)需要具備強(qiáng)大的感知能力和算力，支撐城市全量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與應(yīng)用，加快形成人工智能賦能城市空間治理的“上海構(gòu)型”。

上海初步構(gòu)建的量子城市空間智能建設(shè)主體架構(gòu)是“135981”：“1”即1個(gè)主體目標(biāo)——著眼未來、令人向往、讓人民倍感幸福的卓越之城、量子之城。“3”即3個(gè)層次境界——現(xiàn)實(shí)物理城市空間的“實(shí)境”，數(shù)字孿生、泛在感知和虛實(shí)互聯(lián)的“數(shù)境”，更高層次的文化、精神、科幻等抽象空間的“悟境”。“5”即5個(gè)大域?qū)颉繌?fù)刻現(xiàn)實(shí)物理空間，防控現(xiàn)實(shí)空間安全底線風(fēng)險(xiǎn)，全息感知現(xiàn)實(shí)空間運(yùn)行，仿真推演現(xiàn)實(shí)空間治理決策，共享眾創(chuàng)數(shù)字夢幻場景。“9”即強(qiáng)化“三九”營造。“8”即聚焦都市8景——圍繞人民的美好生活需要，實(shí)現(xiàn)幼有所育、學(xué)有所教、勞有所得、病有所醫(yī)、老有所養(yǎng)、住有所居、弱有所扶、業(yè)有所樂。“1”即推進(jìn)10方應(yīng)用——面向城市治理、時(shí)空經(jīng)濟(jì)、城市安全、人民生活等，從供給側(cè)給出解決方案，首期開發(fā)28個(gè)場景。

支撐上述架構(gòu)的底層能力是空間治理領(lǐng)域的人工智能垂類大模型。在這方面，上海《實(shí)施方案》提出要研發(fā)具備知識(shí)檢索、時(shí)空理解能力，架構(gòu)可擴(kuò)展、模型可插拔的云宇星空行業(yè)基座大模型。以基座大模型為核心構(gòu)建“1+5+3+N”的空間智能模型和應(yīng)用生態(tài)體系：“1”即城市空間治理基座大模型；“5”即5個(gè)分域垂類模型，包括空間遙感與監(jiān)測、城市體檢評(píng)估、城市和建筑空間生成、城市安全韌性、空間確權(quán)和資產(chǎn)交易服務(wù)等能力模型；“3”即3大應(yīng)用領(lǐng)域，包括服務(wù)規(guī)劃資源主責(zé)主業(yè)、政府部門、社會(huì)公眾；“N”即N個(gè)可拓展、可復(fù)合的場景應(yīng)用智能體。

從底層邏輯看，人工智能領(lǐng)域的規(guī)模定律（Scaling Law）面臨發(fā)展瓶頸，核心原因是互聯(lián)網(wǎng)公開語料已經(jīng)被充分挖掘，優(yōu)化大語言模型所需的計(jì)算“養(yǎng)料”逐漸枯竭。同時(shí)，人類語言作為現(xiàn)實(shí)世界的抽象，與真實(shí)世界的“語言”存在一定隔閡，再經(jīng)過大模型的抽象，難免有“夢中說夢兩重虛”之憂。在這一點(diǎn)看，物理世界、空間領(lǐng)域還有大量養(yǎng)料可供挖掘，無論是李飛飛教授團(tuán)隊(duì)提出的空間智能（Spatial intelligence），還是英偉達(dá)黃仁勛所提出的“人工智能下一個(gè)浪潮是物理AI（Physical AI）”，都體現(xiàn)了這一判斷。

2025年11月10日，李飛飛教授發(fā)表長文《從語言到世界：空間智能是AI的下一個(gè)前沿》（From Words to Worlds: Spatial Intelligence is AI's Next Frontier），引起全世界關(guān)注。該文主要觀點(diǎn)是：以大語言模型為核心的AI系統(tǒng)缺乏像人類一樣理解現(xiàn)實(shí)世界中空間關(guān)系與動(dòng)態(tài)變化的能力。人類對世界的理解是整體性的，不僅是“看見”，還包括事物在空間上的意義以及關(guān)聯(lián)關(guān)系。空間智能是人類理解、導(dǎo)航并與三維世界交互的底層能力，將成為機(jī)器真正實(shí)現(xiàn)智能的突破口。為此，需要構(gòu)建新的“世界模型”并使其具備3種核心能力——生成性、多模態(tài)性、交互性。

城市空間及其承載的活動(dòng)、功能將是人工智能進(jìn)一步發(fā)展的重要養(yǎng)料，仍有大量“米料”可供挖掘，是“scaling law”繼續(xù)發(fā)揮作用的“藍(lán)海”。人類城市空間營造涉及的大量產(chǎn)權(quán)、制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等層面內(nèi)容屬于非開源的公共數(shù)據(jù)。因此，通過發(fā)展包含上述內(nèi)容在內(nèi)的空間治理大模型才能構(gòu)建更全面的世界模型，更好反映城市有機(jī)生命體的深層基因和運(yùn)行規(guī)律。

3.新生態(tài)：邁向精細(xì)敏捷和開放共享的治理生態(tài)

基于云宇星空行業(yè)基座大模型和共享的數(shù)據(jù)資源，政府、企業(yè)、居民等各類主體能夠研發(fā)更加豐富的垂類應(yīng)用場景，共同參與城市治理，實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新和更高水平的敏捷治理。對此，《實(shí)施方案》提出建設(shè)城市時(shí)空智能共享服務(wù)平臺(tái)，利用上海集約化建設(shè)的“一張圖”能力，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨區(qū)域、跨部門數(shù)據(jù)融通與共享，提供城市時(shí)空領(lǐng)域的垂類模型訓(xùn)練和應(yīng)用服務(wù)。分類有序開放數(shù)據(jù)共享，搭建輕量化共創(chuàng)平臺(tái)，構(gòu)建眾智眾創(chuàng)生態(tài)機(jī)制。

在感知方面，以復(fù)興島作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地，島上將實(shí)驗(yàn)時(shí)空智能感知映射技術(shù)，形成感知基礎(chǔ)設(shè)施體系標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則，完成覆蓋全島的智能感知基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界的全息感知、動(dòng)態(tài)孿生與交互反饋。這將為城市空間的精細(xì)感知搭建基礎(chǔ)。

在治理應(yīng)用方面，一些垂類領(lǐng)域能夠推進(jìn)數(shù)據(jù)和算力支撐下的敏捷治理。比如商務(wù)樓宇管理中可以支撐以間或?qū)訛榭臻g單位，掛載區(qū)域條件、建筑情況、商務(wù)服務(wù)、社會(huì)貢獻(xiàn)與經(jīng)濟(jì)效益等多項(xiàng)指標(biāo)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測樓齡、空置率、租金等數(shù)據(jù)，為相關(guān)部門和企業(yè)提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)樓宇資源的敏捷更新和高效利用。

4.新場景：開發(fā)更多創(chuàng)新場景和美好生活場景

新范式、新生態(tài)將為城市空間各類使用主體進(jìn)一步發(fā)揮主觀能動(dòng)性開辟更加廣闊的空間。以復(fù)興島、曹楊新村等為代表，上海正在打造一批標(biāo)志性的先行空間和可感可及的場景應(yīng)用。

在創(chuàng)新發(fā)展方面，2024年12月，上海量子城市時(shí)空創(chuàng)新基地在復(fù)興島正式揭牌運(yùn)營。《實(shí)施方案》進(jìn)一步部署了建設(shè)內(nèi)容，要求探索復(fù)興島戰(zhàn)略空間有機(jī)更新和科創(chuàng)策源功能 耦合共生的一體化模式，構(gòu)建未來城市實(shí)驗(yàn)區(qū)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和人才集聚區(qū)、時(shí)空智能創(chuàng)新先行區(qū)。復(fù)興島將為青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供低成本的創(chuàng)新載體和豐富的創(chuàng)新生態(tài)，探索“低成本、快創(chuàng)新”的新模式新路徑。

在生活應(yīng)用領(lǐng)域，“美好生活掌中寶”曹楊場景、“申銀智聯(lián)——數(shù)字時(shí)空一券通”等已經(jīng)落地，是量子城市空間智能建設(shè)的早期收獲成果。例如，“掌中寶”應(yīng)用深度融入“隨申辦市民云”，構(gòu)建起“掌上生活圈+社區(qū)議事廳”雙核驅(qū)動(dòng)模式，通過6大核心功能板塊、20項(xiàng)高頻民生服務(wù)，居民只需1部手機(jī)、1個(gè)應(yīng)用，就能實(shí)現(xiàn)從文娛活動(dòng)預(yù)約到社區(qū)食堂訂餐、從民生訴求提交到公共事務(wù)票選的全場景智慧化服務(wù)，使生活圈從導(dǎo)航工具蛻變?yōu)樯鐓^(qū)治理中樞。

以上探索表明量子城市空間智能不僅是高科技的應(yīng)用，更是服務(wù)老百姓急難愁盼問題的有效工具，是人民城市建設(shè)的有力抓手。可以預(yù)見，基于空間治理大模型的開放生態(tài)將有助于構(gòu)建一個(gè)打通不同領(lǐng)域、不同層級(jí)空間數(shù)據(jù)的架構(gòu)，引導(dǎo)各類主體廣泛參與，持續(xù)營造更為豐富的空間應(yīng)用場景。

挑戰(zhàn)與對策

量子城市空間智能建設(shè)是一項(xiàng)全新的探索，是融合城市空間、人工智能、制度創(chuàng)新等多維要素和任務(wù)于一體的系統(tǒng)工程，在發(fā)展完善的道路上不可避免將會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，需要前瞻思考并加以應(yīng)對。

1.量子城市建設(shè)面臨3類挑戰(zhàn)

一是技術(shù)集成與數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)。在技術(shù)集成方面，量子城市建設(shè)需要整合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等多種前沿技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)體系，不同技術(shù)系統(tǒng)之間的兼容性與協(xié)同性是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。在數(shù)據(jù)安全方面，量子城市建設(shè)依賴海量數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，其中包括大量產(chǎn)權(quán)、時(shí)空位置等敏感信息和個(gè)人隱私數(shù)據(jù)，如何確保數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)成為關(guān)鍵問題。

二是算法透明與倫理治理挑戰(zhàn)。量子城市建設(shè)依賴人工智能算法進(jìn)行感知和決策支持，但算法存在的透明度不足和幻覺、偏見等問題可能帶來治理風(fēng)險(xiǎn)。算法決策過程往往是不透明的“黑箱”，難以理解和審查，可能導(dǎo)致決策偏差和歧視問題。同時(shí)，算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)本身可能包含社會(huì)固有偏見，這些偏見被算法放大后可能加劇社會(huì)不公。尤其是城市空間資源作為基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源，其規(guī)劃、分配、使用、交易、運(yùn)營等各個(gè)環(huán)節(jié)都潛藏著治理風(fēng)險(xiǎn)乃至公共安全風(fēng)險(xiǎn)。這就要求基座大模型和分領(lǐng)域模型一定要具有更高的透明度和可解析度，增強(qiáng)這一方面治理應(yīng)用的可信度和魯棒性（Robustness）。

三是制度創(chuàng)新與能力建設(shè)挑戰(zhàn)。量子城市建設(shè)對現(xiàn)有城市治理體制和人才隊(duì)伍提出許多新的要求。在治理體制方面，傳統(tǒng)的部門化、科層制治理結(jié)構(gòu)與基座大模型所需的全量精細(xì)數(shù)據(jù)需求存在矛盾，部門壁壘和數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象難以短時(shí)間內(nèi)消除。在人才隊(duì)伍能力方面，量子城市建設(shè)需要既懂城市治理又懂?dāng)?shù)字技術(shù)的復(fù)合型人才，現(xiàn)有人才隊(duì)伍存在能力匹配和能力融合的缺口。

2.應(yīng)對策略與政策建議

為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)、更好推進(jìn)量子城市空間智能建設(shè)，需要采取以下對策：

一是加快構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，明確各技術(shù)系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式，促進(jìn)系統(tǒng)互聯(lián)互通。在時(shí)空智能大模型訓(xùn)練和應(yīng)用過程中制定嚴(yán)格的數(shù)據(jù)分類分級(jí)管理制度，根據(jù)數(shù)據(jù)敏感程度采取不同的管理措施。加強(qiáng)隱私計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用，提升數(shù)據(jù)端到端的溯源能力，在數(shù)據(jù)開發(fā)利用的同時(shí)保護(hù)隱私。

二是建立算法審計(jì)機(jī)制，定期對關(guān)鍵算法進(jìn)行透明度和公平性評(píng)估。構(gòu)建多方參與的算法治理框架，政府、企業(yè)、專家和公眾共同參與算法規(guī)則制定和監(jiān)督，對重要算法應(yīng)用進(jìn)行倫理審查和評(píng)估。積極開發(fā)可解釋空間大模型技術(shù)，提高算法決策的透明度和可理解性。

三是推動(dòng)組織架構(gòu)優(yōu)化，建立跨部門協(xié)同工作機(jī)制，打破數(shù)據(jù)壁壘，歸集更加全量和精細(xì)的數(shù)據(jù)。創(chuàng)新政企合作機(jī)制，充分發(fā)揮企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)方面的支撐作用。加強(qiáng)參與量子城市空間智能建設(shè)各領(lǐng)域隊(duì)伍的數(shù)字能力培訓(xùn)和業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，提升專業(yè)條線人員的數(shù)字素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力，提升數(shù)字技術(shù)條線人員對城市、空間、規(guī)劃的理解和融合能力，促進(jìn)懂城市、懂規(guī)劃、懂智能的深度融合。

四是深化拓展基座大模型的能力域。未來，在空間法則和空間計(jì)算元規(guī)則中還可以引入在以往規(guī)劃中未得到充分重視和體現(xiàn)的空間聯(lián)系弱規(guī)則，如人文、倫理規(guī)則，這些因素在城市發(fā)展中起著潛移默化的作用，影響著城市空間的使用方式和居民的生活體驗(yàn)，但由于理念、工具、算力等制約，比較難以納入空間治理的范疇。量子城市技術(shù)體系可以探索將強(qiáng)規(guī)則與弱規(guī)則統(tǒng)一納入新的元規(guī)則體系，例如，基于人工智能技術(shù)開展城市空間情感識(shí)別，使城市規(guī)劃治理更加全面、深入、精細(xì)。

部署推動(dòng)量子城市空間智能建設(shè)是踐行使命的前沿探索，其本質(zhì)是以數(shù)字化、智能化思維重塑城市基因，推動(dòng)城市規(guī)劃、空間治理從工業(yè)化時(shí)代的“經(jīng)典范式”向智能時(shí)代“量子范式”總體躍遷，通過推動(dòng)“四個(gè)革命”構(gòu)建人工智能賦能城市空間治理的綜合性方案。通過構(gòu)建量子城市技術(shù)體系，進(jìn)而將實(shí)踐升維為理論體系和自主知識(shí)體系，上海有望在全球超大城市空間治理中走出一條創(chuàng)新之路，為未來城市發(fā)展和空間治理提供上海樣本、中國方案。

（作者焦永利系中國浦東干部學(xué)院教授，公共政策創(chuàng)新研究中心主任，中國城市規(guī)劃學(xué)會(huì)規(guī)劃實(shí)施分會(huì)委員。本文首發(fā)于《國際大都市發(fā)展研究（中英文）》2025年第6期，原題：“量子城市空間智能建設(shè)賦能上海超大城市治理：理論框架與創(chuàng)新實(shí)踐”，澎湃新聞經(jīng)授權(quán)刊發(fā)，刊發(fā)時(shí)有編輯和刪節(jié)。）

來源：焦永利