前言

自人類結繩記事起，數據即如涓涓細流，潤物無聲地流淌過歷史的每一個瞬間，產生抑或湮滅，無止無息。人類的歷史是數據的歷史，人類的未來亦是數據的未來。

近年來，隨著新一代信息技術的應用和全球智慧城市的規模化發展，人類社會和虛擬世界的邊界迅速向物理空間延伸，各行各業的數據呈現爆發式增長，“人-機-物”三元世界的融合正在加速形成。大數據的“魔盒”一經開啟，傳統行業的顛覆隨之到來。如何應對信息革命帶來的社會變革，并借助歷史潮流的趨勢，推動人類社會在變革中持續進步，是每一位數據科學家、經濟學家、系統學家、社會學家、企業家及相關行業的管理者和從業者所共同面對的重大課題。

錢學森先生在1990年自然雜志第1期中發表了著名文章《一個科學新領域——開放的復雜巨系統及其方法論》。智慧城市作為一個“開放的復雜巨系統”，城市本身與周圍的環境有物質、能量和信息的交換，同時城市系統下又包含數量龐大、種類繁多的子系統。隨著城市管理從“經驗治理”向以信息為核心的“科學治理”加速轉變，跨部門、跨領域、跨層級、跨主體的多源信息協同是保障城市系統中其他資源要素優化配置的基礎，也是城市更加智慧運行的前提。

在科學命題的哲學范疇里，大數據的智慧正如同拉普拉斯宿命論式的暢想：“有一種智能，在任一瞬間里都能識別所有移動的力，以及力與力相互之間的狀況。最好是能得到足夠巨量的數據來分析，用同一種程序既能分析宇宙中最大的天體的運動，也可以分析最輕的原子的運動。沒什么是不能確定的，對于這種分析程序來說，未來就像過去一樣看得清清楚楚。”

對城市和區域級的復雜巨系統而言，數據集隨時處于量級的增長和維度的變化中，原始形態的大數據一般不容易被驗證和確認，大數據分析的過程和方法也難以被完整地復制。因此，我們試圖從信息協同的視角出發，探討信息在城市系統中的流轉模式，通過信息將人、地、事、物、組織關聯起來，形成一個以數據為核心的統一有機體；在此基礎上，分析一個復雜巨系統的運行機理和發展規律，并進一步解讀城市和區域級大數據的應用和演變之道。

本書內容聚焦城市化和信息化的交叉領域，涉及城市管理、信息科學、計算科學、系統科學、決策科學、模糊數學、統計學、社會網絡分析等多個學科。主要分為三篇：

上篇 全球趨勢篇（第1、2章）：從全球智慧城市規模化發展和新一代信息技術普及應用的視角出發，介紹智慧城市大數據的戰略訴求與協同應用。

中篇 協同體系篇（第3～6章）：以智慧城市為對象，介紹復雜巨系統下的多源信息協同的標準體系、自適應模式和總體架構設計。

下篇 內生結構篇（第7、8章）：介紹多源信息協同網絡結構的差異測度和關系測度方法，及其相應的模式優化策略。

本書原則上不對基礎理論和技術工具的應用進行普及性介紹。為保證理論體系的完整性，對群體決策、模糊聚類、凝聚子群等關鍵概念和方法進行必要描述。感興趣的讀者請自行查閱相關專業書籍和研究文獻。

本書對外部內容和觀點的引用按原始出處列入參考文獻，在此向所引內容和觀點的作者表示感謝。如有因各種原因造成的引注錯誤或疏漏，請廣大讀者及時指出。為了方便理解和開展進一步研究，本書給出了相關案例的核心程序和關鍵計算數據，歡迎讀者合理使用并規范引注。

本書受“國家自然科學基金”（71172040）、“中國傳媒大學優秀中青年教師培養工程”項目支持。全書由賈曉豐主持編寫和統稿。

本書付梓之際，特別感謝中國科學院的陳銳研究員、趙宇博士、王寧寧博士及工信部情報所、清華大學、北京大學、北京航空航天大學、中國人民大學、首都經濟貿易大學的相關專家和學者提出的寶貴意見。

限于作者的學識水平，書中錯誤及不妥之處在所難免，懇請廣大讀者和業界同仁不吝賜教。希望本書能夠為智慧城市信息化頂層設計和區域級信息協同的理論與實踐起到一定參考作用，為我國城市化和信息化事業的蓬勃發展盡微薄之力。

2016年于中國科學院