量子城市空間智能建設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濟中心城市、重要的全球城市，常住人口達到2500萬左右，瞬時高峰人口達到3000萬量級，人多、車多、建筑多、管線多，面臨著規模巨大、結構復雜、風險疊加等治理挑戰，傳統范式下基于經驗判斷、宏觀分區、線性應對的規劃建設與治理模式越來越難以應對超大城市的復雜度和不確定性。基于以上背景，上海謀劃開展了量子城市空間智能建設。2024年底在復興島正式啟動“上海量子城市時空創新基地”。2025年7月，上海市政府常務會議審議通過了《上海城市空間治理領域人工智能應用暨量子城市空間智能建設實施方案（2026—2027年）》（下文簡稱《實施方案》），部署以“量子城市”技術體系賦能城市治理，推進空間治理智慧化。

這是上海建設現代化人民城市、探索中國特色城市現代化新路子的最新實踐，標志著“量子城市”這一充滿前沿科技色彩的概念從理念設想走向系統化的政策實踐，也標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。這一創新實踐不僅關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總體設計與工作進展

量子城市并非單純的概念創新，而是上海把握城市進化機遇、應對超大城市治理挑戰提出的系統性方案，其核心是系統借鑒量子力學的量子化、疊加、糾纏等特性和原理，探索實現“四個革命”的工作路徑，構建“微觀解析—動態感知—智能決策—精準調控”完整鏈條的城市空間規劃與治理新范式。

上海是超大城市，“五個中心”建設已經達到很高能級，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（2024年）

數據來源：公開數據、上海“一網統管”平臺。

對應“四個革命”（見圖1），上海量子城市空間智能建設的總體設計主要包括4個方面內容：（1）致力于推動尺度革命，探索新尺度下的空間法則和空間計算元規則，讓城市空間變得可感知、可計算；（2）致力于推動范式革命，建設城市空間治理大模型和新的空間治理操作系統，探索人工智能賦能城市空間治理的“上海構型”；（3）致力于推動敏捷革命，實現廣泛的垂類應用和開放包容的創新生態；（4）致力于推動能動革命，開發先導落地場景和標志性空間，爭取早期收獲，積累可持續動能。

1.新尺度：構建新的空間法則和空間計算元規則

在傳統規劃中，容積率等指標構成了城市空間的強聯系規則，但在量子城市的語境下，需要深入到更精細、更基本的空間單元尺度對規則進行重新梳理和整合，構建一套新的元規則體系，涵蓋時空基準、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行的“基本法”，為后續的平臺建設和應用提供基礎。

在這方面，《實施方案》提出要定義量子城市基本法、編碼標準等，形成量子城市建設時空基本法則。構建三維空間網格和時空底板，建立上海“空中、地表、地下”全覆蓋、自適應剖分、智能編碼的三維空間網格體系。集成多源時空信息，研發空間營造技法、數據算法和軟件程法的“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）、空間米料。以空間編碼為載體，映射各類安全運行感知數據，實現空間安全信息實時更新、智能計算。在基礎設施領域，系統識別市政介質的產端、傳輸段、轉換節點及出口端，根據不同類型市政管線的運行流程和營造規則，分類明確“源—段—接—轉—用”最小空間單元的具體定義并實時監測運行狀態。這些將為城市建立標準化的時空身份標識系統，通過空間位置結合時間、類型和狀態，生成唯一的空間身份證，打通并聯結系統中的各類歷時特征，支持全生命周期數據融合、智能分析與跨領域協同，推動多元場景的實時聯動。

以上基礎性工作將為城市空間從“可描述”走向“可計算”奠定堅實基礎，而“可計算性”恰是量子力學與人工智能共享的核心特征。當城市空間通過精細的數字化映射成為可計算的系統時，便能運用AI等先進計算技術對其進行仿真、優化與智能調控，從而釋放出巨大的科學價值與應用潛力，引領城市空間治理進入由數據和計算驅動的新范式。

2.新范式：開發空間治理大模型和新型城市空間操作系統

空間是城市的基礎資源和運行載體，各方面要素和功能都要跑在這樣一個平臺之上。類似開發鴻蒙系統，未來需要打造一個新的城市空間操作系統，為城市各類應用場景提供基礎運行環境。這個平臺需要具備強大的感知能力和算力，支撐城市全量數據的實時分析與應用，加快形成人工智能賦能城市空間治理的“上海構型”。

上海初步構建的量子城市空間智能建設主體架構是“135981”：“1”即1個主體目標——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個層次境界——現實物理城市空間的“實境”，數字孿生、泛在感知和虛實互聯的“數境”，更高層次的文化、精神、科幻等抽象空間的“悟境”。“5”即5個大域導向——全量復刻現實物理空間，防控現實空間安全底線風險，全息感知現實空間運行，仿真推演現實空間治理決策，共享眾創數字夢幻場景。“9”即強化“三九”營造。“8”即聚焦都市8景——圍繞人民的美好生活需要，實現幼有所育、學有所教、勞有所得、病有所醫、老有所養、住有所居、弱有所扶、業有所樂。“1”即推進10方應用——面向城市治理、時空經濟、城市安全、人民生活等，從供給側給出解決方案，首期開發28個場景。

支撐上述架構的底層能力是空間治理領域的人工智能垂類大模型。在這方面，上海《實施方案》提出要研發具備知識檢索、時空理解能力，架構可擴展、模型可插拔的云宇星空行業基座大模型。以基座大模型為核心構建“1+5+3+N”的空間智能模型和應用生態體系：“1”即城市空間治理基座大模型；“5”即5個分域垂類模型，包括空間遙感與監測、城市體檢評估、城市和建筑空間生成、城市安全韌性、空間確權和資產交易服務等能力模型；“3”即3大應用領域，包括服務規劃資源主責主業、政府部門、社會公眾；“N”即N個可拓展、可復合的場景應用智能體。

從底層邏輯看，人工智能領域的規模定律（Scaling Law）面臨發展瓶頸，核心原因是互聯網公開語料已經被充分挖掘，優化大語言模型所需的計算“養料”逐漸枯竭。同時，人類語言作為現實世界的抽象，與真實世界的“語言”存在一定隔閡，再經過大模型的抽象，難免有“夢中說夢兩重虛”之憂。在這一點看，物理世界、空間領域還有大量養料可供挖掘，無論是李飛飛教授團隊提出的空間智能（Spatial intelligence），還是英偉達黃仁勛所提出的“人工智能下一個浪潮是物理AI（Physical AI）”，都體現了這一判斷。

2025年11月10日，李飛飛教授發表長文《從語言到世界：空間智能是AI的下一個前沿》（From Words to Worlds: Spatial Intelligence is AI's Next Frontier），引起全世界關注。該文主要觀點是：以大語言模型為核心的AI系統缺乏像人類一樣理解現實世界中空間關系與動態變化的能力。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聯關系。空間智能是人類理解、導航并與三維世界交互的底層能力，將成為機器真正實現智能的突破口。為此，需要構建新的“世界模型”并使其具備3種核心能力——生成性、多模態性、交互性。

城市空間及其承載的活動、功能將是人工智能進一步發展的重要養料，仍有大量“米料”可供挖掘，是“scaling law”繼續發揮作用的“藍海”。人類城市空間營造涉及的大量產權、制度、標準規范等層面內容屬于非開源的公共數據。因此，通過發展包含上述內容在內的空間治理大模型才能構建更全面的世界模型，更好反映城市有機生命體的深層基因和運行規律。

3.新生態：邁向精細敏捷和開放共享的治理生態

基于云宇星空行業基座大模型和共享的數據資源，政府、企業、居民等各類主體能夠研發更加豐富的垂類應用場景，共同參與城市治理，實現快速創新和更高水平的敏捷治理。對此，《實施方案》提出建設城市時空智能共享服務平臺，利用上海集約化建設的“一張圖”能力，實現跨層級、跨區域、跨部門數據融通與共享，提供城市時空領域的垂類模型訓練和應用服務。分類有序開放數據共享，搭建輕量化共創平臺，構建眾智眾創生態機制。

在感知方面，以復興島作為創新實驗基地，島上將實驗時空智能感知映射技術，形成感知基礎設施體系標準導則，完成覆蓋全島的智能感知基礎設施體系建設，實現對現實世界的全息感知、動態孿生與交互反饋。這將為城市空間的精細感知搭建基礎。

在治理應用方面，一些垂類領域能夠推進數據和算力支撐下的敏捷治理。比如商務樓宇管理中可以支撐以間或層為空間單位，掛載區域條件、建筑情況、商務服務、社會貢獻與經濟效益等多項指標，通過實時監測樓齡、空置率、租金等數據，為相關部門和企業提供決策依據，實現樓宇資源的敏捷更新和高效利用。

4.新場景：開發更多創新場景和美好生活場景

新范式、新生態將為城市空間各類使用主體進一步發揮主觀能動性開辟更加廣闊的空間。以復興島、曹楊新村等為代表，上海正在打造一批標志性的先行空間和可感可及的場景應用。

在創新發展方面，2024年12月，上海量子城市時空創新基地在復興島正式揭牌運營。《實施方案》進一步部署了建設內容，要求探索復興島戰略空間有機更新和科創策源功能 耦合共生的一體化模式，構建未來城市實驗區、創新創業和人才集聚區、時空智能創新先行區。復興島將為青年創新創業人才提供低成本的創新載體和豐富的創新生態，探索“低成本、快創新”的新模式新路徑。

在生活應用領域，“美好生活掌中寶”曹楊場景、“申銀智聯——數字時空一券通”等已經落地，是量子城市空間智能建設的早期收獲成果。例如，“掌中寶”應用深度融入“隨申辦市民云”，構建起“掌上生活圈+社區議事廳”雙核驅動模式，通過6大核心功能板塊、20項高頻民生服務，居民只需1部手機、1個應用，就能實現從文娛活動預約到社區食堂訂餐、從民生訴求提交到公共事務票選的全場景智慧化服務，使生活圈從導航工具蛻變為社區治理中樞。

以上探索表明量子城市空間智能不僅是高科技的應用，更是服務老百姓急難愁盼問題的有效工具，是人民城市建設的有力抓手。可以預見，基于空間治理大模型的開放生態將有助于構建一個打通不同領域、不同層級空間數據的架構，引導各類主體廣泛參與，持續營造更為豐富的空間應用場景。

挑戰與對策

量子城市空間智能建設是一項全新的探索，是融合城市空間、人工智能、制度創新等多維要素和任務于一體的系統工程，在發展完善的道路上不可避免將會面臨諸多挑戰，需要前瞻思考并加以應對。

1.量子城市建設面臨3類挑戰

一是技術集成與數據安全挑戰。在技術集成方面，量子城市建設需要整合物聯網、人工智能、大數據、云計算等多種前沿技術，構建統一的技術平臺和標準體系，不同技術系統之間的兼容性與協同性是一個重大挑戰。在數據安全方面，量子城市建設依賴海量數據的采集、傳輸和處理，其中包括大量產權、時空位置等敏感信息和個人隱私數據，如何確保數據安全和隱私保護成為關鍵問題。

二是算法透明與倫理治理挑戰。量子城市建設依賴人工智能算法進行感知和決策支持，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險。算法決策過程往往是不透明的“黑箱”，難以理解和審查，可能導致決策偏差和歧視問題。同時，算法訓練數據本身可能包含社會固有偏見，這些偏見被算法放大后可能加劇社會不公。尤其是城市空間資源作為基礎性、戰略性資源，其規劃、分配、使用、交易、運營等各個環節都潛藏著治理風險乃至公共安全風險。這就要求基座大模型和分領域模型一定要具有更高的透明度和可解析度，增強這一方面治理應用的可信度和魯棒性（Robustness）。

三是制度創新與能力建設挑戰。量子城市建設對現有城市治理體制和人才隊伍提出許多新的要求。在治理體制方面，傳統的部門化、科層制治理結構與基座大模型所需的全量精細數據需求存在矛盾，部門壁壘和數據孤島現象難以短時間內消除。在人才隊伍能力方面，量子城市建設需要既懂城市治理又懂數字技術的復合型人才，現有人才隊伍存在能力匹配和能力融合的缺口。

2.應對策略與政策建議

為了應對上述挑戰、更好推進量子城市空間智能建設，需要采取以下對策：

一是加快構建統一的技術標準體系，明確各技術系統的接口標準和數據格式，促進系統互聯互通。在時空智能大模型訓練和應用過程中制定嚴格的數據分類分級管理制度，根據數據敏感程度采取不同的管理措施。加強隱私計算等技術應用，提升數據端到端的溯源能力，在數據開發利用的同時保護隱私。

二是建立算法審計機制，定期對關鍵算法進行透明度和公平性評估。構建多方參與的算法治理框架，政府、企業、專家和公眾共同參與算法規則制定和監督，對重要算法應用進行倫理審查和評估。積極開發可解釋空間大模型技術，提高算法決策的透明度和可理解性。

三是推動組織架構優化，建立跨部門協同工作機制，打破數據壁壘，歸集更加全量和精細的數據。創新政企合作機制，充分發揮企業在技術創新和應用開發方面的支撐作用。加強參與量子城市空間智能建設各領域隊伍的數字能力培訓和業務能力培訓，提升專業條線人員的數字素養和技術應用能力，提升數字技術條線人員對城市、空間、規劃的理解和融合能力，促進懂城市、懂規劃、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算元規則中還可以引入在以往規劃中未得到充分重視和體現的空間聯系弱規則，如人文、倫理規則，這些因素在城市發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，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。量子城市技術體系可以探索將強規則與弱規則統一納入新的元規則體系，例如，基于人工智能技術開展城市空間情感識別，使城市規劃治理更加全面、深入、精細。

部署推動量子城市空間智能建設是踐行使命的前沿探索，其本質是以數字化、智能化思維重塑城市基因，推動城市規劃、空間治理從工業化時代的“經典范式”向智能時代“量子范式”總體躍遷，通過推動“四個革命”構建人工智能賦能城市空間治理的綜合性方案。通過構建量子城市技術體系，進而將實踐升維為理論體系和自主知識體系，上海有望在全球超大城市空間治理中走出一條創新之路，為未來城市發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院教授，公共政策創新研究中心主任，中國城市規劃學會規劃實施分會委員。本文首發于《國際大都市發展研究（中英文）》2025年第6期，原題：“量子城市空間智能建設賦能上海超大城市治理：理論框架與創新實踐”，澎湃新聞經授權刊發，刊發時有編輯和刪節。）

來源：焦永利