城市计算概述-microsoft

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1、第４０卷第１期武汉大学学报·信息科学版Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１２０１５年１月ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎ．２０１５犇犗犐：１０．１３２０３／ｊ．ｗｈｕｇｉｓ２０１３００９５文章编号：１６７１８８６０（２０１５）０１００００００城市计算概述郑宇１，２，３１微软亚洲研究院，北京，１０００８０２上海交通大学致远学院，上海，２００２４０３西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都，６１００３１摘要：城市计算是计算机科学中以城市为背景，与城市规划、交通、能源、环境、社会学和经济等学科融合的新兴领域。城市计算通

2、过不断获取、整合和分析城市中多种异构大数据来解决城市所面临的挑战。本文介绍了城市计算的定义、框架和主要研究问题，概述了城市计算的典型应用和需要的技术。关键词：城市计算；大数据时空数据分析；城市感知中图法分类号：文献标志码：Ａ城市化进程赋予我们现代化的生活，但同时的数据管理和分析算法，以及新颖的可视化技术也带来了很多问题和挑战，如空气污染、交通拥结合，致力于提高人们的生活品质、保护环境和促堵、能耗增加和规划落后等。由于城市环境极其进城市运转效率。城市计算帮助我们理解各种城［１］复杂，要解决这些问题在很多年前看来几乎不太市现象的本质，甚至预测城市的未来。可能。近年来，随着感

3、知技术和计算环境的成熟，１．２城市计算的框架各种大数据在城市里悄然而生，如交通流、气象数图１给出了城市计算的基本框架，包括城市据、道路网、兴趣点、移动轨迹和社交媒体等。如感知及数据捕获、城市数据管理、城市数据分析和果使用得当，这些大数据不仅可以及时反映出城服务提供４个环节。与自然语言分析和图像处理市中存在的问题，也可以用来解决城市所面临的等“单数据、单任务”系统相比，城市计算是一个挑战，城市计算就是要用城市中的大数据来解决“多数据多任务”的系统。城市计算中的任务涵盖城市本身所面临的挑战。通过对多种异构数据的改进城市规划、缓解交通拥堵、保护自然环境、减整合、分析和挖掘，来

4、提取知识和智能，并用这些少能源消耗等，而在一个任务中又需要同时用到智能来创造“人环境城市”三赢的结果。多种数据。比如，在城市规划的设计过程中，需要同时参考道路结构、兴趣点分布、交通流等多种数１城市计算的概念和框架据源。１．３城市计算的核心问题１．１城市计算的定义城市计算是一个新兴的交叉领域，涵盖面较城市计算是一个交叉学科，是计算机科学中广。从计算机科学的角度来看，其核心问题主要以城市为背景，与城市规划、交通、能源、环境、社涵盖以下４个方面。会学和经济等学科融合的新兴领域。更具体地１）城市感知（计算）。如何利用城市中现有的说，城市计算是一个通过不断获取、整合和分析城资

5、源（如手机、传感器、车辆和人等），在不干扰人市中多种异构大数据来解决城市所面临的挑战们生活的前提下，不断地自动感知城市的韵律，是（如环境恶化、交通拥堵、能耗增加、规划落后等）一个重要的研究课题。如何从大量的传感器和设的过程。城市计算将无处不在的感知技术、高效备中高效而可靠地收集、传送数据将挑战现有的收稿日期：２０１４００００第一作者：郑宇，博士，微软亚洲研究院主管研究员，主要研究方向为城市大数据、时空数据挖掘和普适计算等。他被ＭＩＴ科技评论评为全球杰出青年创新者（ＭＩＴＴＲ３５），作为现代创新者代表登上了美国的《时代》周刊。２０１４年，由于其主导的城市计算具有巨大的

6、商业前景和改变行业格局的潜力，他被《财富》评选为中国４０位４０岁以下商界精英。Ｅｍａｉｌ：ｙｕｚｈｅｎｇ＠ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｃｏｍ２武汉大学学报·信息科学版２０１５年１月解析带来新的挑战。城市感知不再只是感知的过程，也包含能够从复杂、隐晦、缺失和非均匀分布的数据中获取有效知识的计算环节。２）海量异构数据的管理。城市产生的数据五花八门，属性差别很大。例如，气象是时序数据，兴趣点是空间点数据，道路是空间图数据，人的移动是轨迹数据（时间＋空间），交通流量是流数据、社交网上用户发布的信息是文本或图像数据。如何管理和整合大规模的异构数据将是一个新的挑战。尤其是在一个应用中使用

7、多种数据时，只有提前建立起不同数据之间的关联，才能让后面的分析和挖掘过程变得高效、可行。３）异构数据的协同计算。①如何从不同的数据源中获取相互增强的知识是一个新的课题。传统的机器学习问题往往基于单一数据，如自然语言处理主要分析文本数据，图像视觉主要基于图像数据。同等对待不同性质的数据，在城市计算图１城市计算的基本框架的很多应用中效果并不理想。②在保证知识提取Ｆｉｇ．１ＦｒａｍｅｗｏｒｋｏｆＵｒｂａｎＣｏｍｐｕｔｉｎｇ深度的同时，如何提高对大数据的分析效率，从而传感器网络技术。此外，人作为传感器参与到城满足城市计算中众多实时性要求较高的应用