人工智能未来城市的规划探索——上海马桥人工智能创新试验区控详规划 | #人工智能在规划行业的应用

这是项目之初我们就试图回答的问题。

是的，纵观历史发展，新技术革命所带来的生产力解放以及人们对未来美好生活的无限幻想，都会引发一系列新的城市发展思潮，提出当时的“未来城市”模型，从而使城市空间的组织形式发生一定的变化，但最终的映射却还是人的本质需求，即生产更高效、生活更舒适、生态更健康。就像联合国人居署2020-2023年的重点任务中说的“以人民为中心的智慧城市，通过技术创新促进可持续性、包容性、繁荣和人权发展。”

图1  未来城市发展目标

所以，未来城市不变的是人的本质需求，可变的是运用新技术的手段去改善城市空间组织模式，从而弹性地适应人的需求。在新技术选择上，应避免高建设成本、高运营成本的技术应用代价，而以“适当超前、成熟可控”为原则，符合未来城市的技术伦理，通过技术创新促进未来城市的可持续发展。

我们提出的未来城市发展内涵概念模型如下：

图2  未来城市发展内涵概念模型

人工智能（Artificial Intelligence）是人类第四次工业革命的核心驱动力，是未来世界的必然趋势。人工智能是一项赋能技术，它叠加在现有技术之上，赋予机器自主学习海量数据的能力，带动产业升级和进化，最终通过“人造智慧”改善人类生活。

图3  人类生产力发展示意图

01

“创新极核引领、三区统筹联动”

形成等级高、体系全、带动强的

人工智能全产业链

图6  高质量产业创新体系

02

“双引擎、双配套、七中心”

人工智能产业的核心功能体系

马桥人工智能试验区以人工智能产业创新策源新引擎、人工智能先行先试应用高地和人工智能综合运营的未来城市生活样板为目标，构建人工智能产业“双引擎、双配套、七中心”的核心功能体系。

图7  人工智能产业的核心功能体系

（强大动力引擎）通过产业“双引擎”构建人工智能产业体系,改变传统产业发展方式，为创新城区发展提供动力支撑。通过强大的“动力引擎”，激活创新城区的发展，积极引入引擎企业引领产业生态；以高端服务形成功能集聚和先导，构建核心竞争力。

“供给类引擎”——以政府搭建平台，结合行业领头、科研机构、市场投资等社会资源提供强大支撑。主要由人工智能顶级应用研究院、国际高端服务中心等构成。

“需求类引擎”——由市场需求导入主要的人工智能企业，提供强大产业发展动力。

图8  “双引擎”示意图

（全面赋能配套）通过“双配套”实现AI全面赋能试验，为构成全场景应用和试验，形成首发引爆力，通过制度优势率先促进AI应用技术落地和先行先试，在基础设施平台上全面叠加AI赋能的“产业+生活”双配套，推动AI技术与城市生活工作深度融合。

图9  “双配套”示意图

（专业服务七中心）通过为产业服务的专业中心，包含金融投资中心、展示交易中心、知识产权中心、公共会议中心、技术检测中心、培育指导中心以及超算中心，为关键资源与信息的共享碰撞提供载体，完善上海AI产业链的高端。

图10  七中心示意图

03

“三圈联动”

形成集约高效、自我循环、充满活力的

生命体单元

规划建立创新功能圈，形成中心集聚、功能混合、居职相融、广泛链接、预留弹性的结构模式。

生活圈开放而复合，设置两级生活服务设施中心，形成全覆盖的网络。体现智能化、人性化。以5分钟步行距离，提供多样性、智能化特征的高品质住宅，提供下沉化的共享性配套，构建智能社区：结合轨交站点设置AI社区服务盒子，综合设置各类AI+配套、开放空间：生活圈与商务圈、产业圈之间减少通勤距离，提高城市效率和舒适度。

商务圈与产业、生活体系嵌套，形成丰富、合宜、高效的商务网络。同时推进商务圈智能化，形成统一联动的创新商务圈。以10-15分钟步行距离，以AI研发、AI商务、AI顶级研究等为核心功能；结合轨交站点集聚AI金融、AI文化、AI会展等高端服务中心；结合组团中心设置企业的二级服务盒子；圈层内部产业相互联动，形成流动的自循环系统。

多种类、多层级产业集聚，形成整体产业联动效应，提高区域产业发展效率，同时吸引外部信息、数据与资金投入。以15-30 分钟步行距离，以智能制造、研制一体化等为主要功能；结合轨交站点设置 AI 一级产业服务中心，含公共实验室、共享技术平台等；结合组团中心设置 AI 二级服务盒子；圈层内综合设置租赁住宅解决一定比例的就业人口的就近居住。

结合“技术发展与规划时效”模型以及人工智能技术的快速更迭和高速发展性来看，技术预测的合理时长是5-10年。故本次规划对全球未来5-10年可能涉及城市人工智能的相关技术进行了全面梳理，总结全球在公交、物流、停车、交通设施、能源、水资源、垃圾、电信、建筑、公共设施和公共空间等11个城市系统门类中的120个AI城市级赋能技术应用清单，从而回答“城市级AI技术有哪些？”。

基于筛选出的AI+城市的基础项目库，结合技术发展度、市场成熟度、空间影响度和场地适应度四个维度，以及马桥的基地特征，构建包含有43个智能要素的马桥AI应用项目库清单（见表4 ），既作为近期发展和企业招商的基础评判，又为远期发展的开放性技术“x”提供方向指引。形成一份马桥AI技术项目库，指导马桥综合应用试验场的落地，回答“马桥AI技术怎么应用？”。

  表1  11个城市系统门类中包含120个AI技术清单一览表

表2  120项AI技术对6大传统规划系统的影响分析表

表3  城市级AI技术对空间规划的影响总结分析表

表4  马桥AI应用项目库清单

01

“智平台、全场景、4+x”

形成AI马桥应用总体安排

02

“四智系统”

落实项目三年行动计划

以初步构建“四智系统”为主旨，通过“目标构建—要素联动—空间布局”的规划策略形成项目落地的三年行动计划，兼顾首发落地和发展弹性。

人工智能属于面向未来的新事物，应用场景是人工智能发展的主要驱动力。基于AI技术的马桥项目库，结合空间结构，规划提出2种类型、6组AI应用场景模块，回答“马桥有哪些AI应用场景”。其中6组场景是指针对城市空间的居住、工作、交通、游憩、市政以及设施的6大AI+应用场景；2类是指在场景应用中分为泛载类场景与专配类场景，即交通和市政基础设施的配置是在马桥全域泛载的支撑性应用，而居住、工作、游憩以及公共服务设施是根据场地特征局部专配的场景。

马桥人工智能创新试验区通过创设六大人工智能场景模块，展现未来城市空间的组织模式，既是对人工智能全新领域的前瞻性探索，也是对法定规划落地应用的创新性尝试。

    图14  马桥AI应用场景模块图

■工作中的生活属性将增强 

就业根植于小尺度、高密度、多样性的城市化区域。

■远程协同和广泛的面对面交流并存

定制化、装配式、可共享的办公空间。

■办公空间的分散化 

办公与就业、生活、游憩功能多维融合。自助式、模块化的小型共享办公空间的植入化布置。

图15   AI工作应用模块

■工作回归社区，生活兼容工作 

居住空间定制化、多用途、可迭代；社群聚落特色化、个性化。

■交流无处不在，服务无处不在

布局分布式、全感知的综合服务社区盒子。

■高混合的生活圈

生活圈进一步下沉，形成融合线下步行可达和线上服务快速即时的社区生活圈。  

图16  AI居住应用模块

■监测生态环境，保障生物多样性

马桥未来城既是人类的家园，也是多种生物共生的乐园和场所。

■自然渗透城市，生态触手可及

构筑区域的迷走神经系统，智慧带状公园形成通风廊道并定义社区；以社区公园、口袋公园形成网络状的生态斑块。

图17  AI生态游憩应用模块

■实现智慧感知泛在 

利用数字设施主动预判，及时处理公众治安、健康等问题。

■教育资源跨域分配

通过人机互动、数字孪生等技术强化AI技术增强的线上线下沉浸式体验。

■医疗资源优化配置

新增街区级医疗设施(家庭式、分布式医疗车、站)，及时感知患者状态，执行高标准的复查复诊。

图18  AI服务应用模块

■更加人性化的城市街道

自动驾驶单向可以减少一个行车道（近期增加智能驾驶专用车道），节省空间可作为人行道、自行车道和绿化带。

■更窄更有效的行车车道

地面停车空间、断面行车空间将得以释放，并提供更多分散化的卸客空间，城市界面更加多元。

■灵活可变的弹性支路网模式

构建“刚性管控，弹性预留”的互联互通的智能交通网络，可将以车为主的市政道路转变为富有弹性与韧性的街道空间。

 图19  AI交通应用模块

■数字化基础设施底盘

智慧管网对能源、水务、通信、防灾等系统提供智能化监测、管理、反馈，提高城市面对各类灾害和危机的能力。

■智能化环境净化系统 

引入无人垃圾环卫车、人工智能垃圾分类系统、智慧垃圾循环再造等，减少能源消耗。

■智慧物流系统

利用地下专用通道、地下配送中心为机器人、无人机配送预留空间。 

图20  AI设施应用模块

通过自动驾驶智能环线链接六大智能场景，形成时代脉动、创客邻里、未来体验、生态休闲四大主题的智慧空间，构筑马桥智慧云图。

图21  马桥智能环线系统示意图

法定规划中人工智能场景的应用包括以下方面：

一是无人驾驶环路。设置总长度约5公里的无人驾驶环路，道路空间可根据需求进行断面工程转换，设置智能设施带，设施带内部组成可进行设施迭代。无人驾驶环路两侧结合公共开放空间拓展慢行活动空间。

二是智能设施带。以传统道路断面结构为基础，增加2米宽的智能设施带，为更高需求的强弱电管线设备预留空间。将数据传感器、监测器等单元模块的布局纳入完整街道的一体化设计中，如集成至智慧路灯、店招与灯光设计中，形成有序、美观的街道界面。优先应用于创新极核区，除路口弧形转弯段及人行横道线范围内，全面覆盖。

图22  无人驾驶道路断面（含智能设施带）示意图

三是智能服务盒子。以人工智能场景对传统15分钟生活圈进行升级，提供更便捷的生活服务，AI赋能后，以300米服务半径为原则布局共享智慧设施，包括作为创新社区生活中心的邻里盒子和产业社区交往中心的智研盒子。优先启动建设利用存量建筑改造的共享盒子，以点带动片区发展,并结合用地性质定义不同功能，打造5分钟智能生活圈。围绕共享盒子划分绿色临时停车点，为服务型无人车提供有序的临时停车位。

图23  未来城市服务设施场景分布图

四是地下智慧设施。在创新极核区域集中布局地下智能数据收集服务器，主要包含未来可接入区域能源调度平台主站的能源、水网数据采集网关服务器，为提供高质量水和冷热电三联供预留设备空间；同时依托区域能源管理中心，作为统筹地区能源监测、数据收集、对外服务和展示的核心设施。

图24  地下智慧设施布局示意图

土地和空间发展的弹性应对：在总体目标的指引下，为应对未来发展的不确定性，采取整体管控与微观设计相结合的分级管理，加强土地和空间发展的弹性应对。

探索分层管控的管制方法，采取“刚性+弹性管控，生长弹性和发展弹性双预留”。刚性控制要素主要对应一级开发，包含城市干路网、主要水系、主要公园绿化、公共服务设施、基础设施等，确定发展的基本骨架。以组团式空间结构适应二级开发机制，给予二级开发更多的弹性和灵活性。

图25 马桥人工智能创新试验区鸟瞰图

市规划院将试验区控制性详细规划列入院级重点项目，由院领导领衔核心团队，对人工智能这个全新领域及其在法定规划上的管控与应用持续探索研究，聚焦工作破题创新，赋予《规划》高度前瞻性和创新性。同时，充分发挥规划编制过程中的主平台作用，实现了对人工智能产业生态、人工智能基础设施、人工智能规划空间管控等多个条线的高效整合协调。

在此，特别感谢市规划资源局、闵行区人民政府、闵行区规划资源局、马桥镇人民政府、马桥人工智能创新试验区建设发展有限公司、吴志强院士团队、德国SBA设计事务所、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、上海市信息服务业行业协会、万科上海区域2049 实验室、IBM和上海天华建筑设计有限公司等团队和专家们的无私帮助和悉心指导。