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8月8日-10日，全球首个开放世界冒险岛活动“RED LAND”在复兴岛登场，这也是上海量子城市时空创新基地落地复兴岛后的一次重要活动。什么是量子城市？上海为何要建设量子城市？又该如何建设？回答这些问题，不仅关乎上海城市发展的未来走向，也对全球超大城市治理具有重要的探索意义。在日前举行的2025世界人工智能大会专题论坛上，中国浦东干部学院公共政策创新研究中心主任焦永利教授就此发表了演讲。
本文字数：5453字
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焦永利
中国城市规划学会规划实施分会委员，中国浦东干部学院教授、公共政策创新研究中心主任
城市发展与技术应用之间的关系正日益紧密。近期，上海市政府常务会议部署以“量子城市”技术体系赋能城市治理，推进空间治理智慧化，审议通过了《上海城市空间治理领域人工智能应用暨量子城市空间智能建设实施方案（2026—2027年）》（以下简称《实施方案》），这是上海建设现代化人民城市、探索中国特色城市现代化新路子的最新实践，标志着“量子城市”这一充满前沿科技色彩的概念从理念设想走向政策实践，也标志着上海在探索未来城市空间治理模式上迈出了重要一步。
那么，究竟什么是量子城市？上海为何要建设量子城市？又该如何建设？这些问题不仅关乎上海城市发展的未来走向，也对全球超大城市治理具有重要的探索意义。今天的演讲，我想用“四个革命、三个有、四项核心任务”来回答上述三个关键问题。
什么是“量子城市”？
关于量子城市，目前并没有统一的定义。我想用“四个革命”，也就是“尺度革命、范式革命、敏捷革命、能动革命”，对量子城市的内涵、功能等进行阐释。
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尺度革命：从功能区块到精细单元
提到量子城市，就不能不提量子理论。量子理论的诞生，源于物理学家对微观世界深入探索后，发现经典力学无法解释微观层面的现象。正如《量子信息简话》一书中所言：“量子化是微观世界的本质特征。这就是‘量子力学’（quantum mechanics）这个词的由来，它是描述微观世界的基础理论。在量子力学出现后，人们就把传统的牛顿力学称为‘经典力学’（classical mechanics）。”
量子城市意味着对城市的理解和管理，将深入到更小、更精细的层面。更重要的是，从以人为本的角度看城市，人的各类活动单元也是离散化的，这与微观粒子的特性具有相似性。这就要求在城市空间规划与治理中，不能再局限于传统的大尺度分区。在新技术工具的支撑下，我们有条件深入到米乃至亚米级别的精细化尺度，通过对城市空间的精准利用和运营，更好地满足居民多样化的需求，提升城市生活品质。
《实施方案》中提出“以建筑的‘间’和基础设施的‘段’为最小空间单元”并将其界定为“米料”，以之对应人工智能大语言模型的“语料”。“米料”作为空间治理的基础语料，作为三维立体空间最小单元并挂载多维度属性，可用于训练空间智能大模型。这对于传统规划体系而言，下钻了2-3个数量级，显然是新的尺度和相互作用规律体系。
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范式革命：从传统范式到“AI for city”
量子力学的出现，彻底改变了牛顿经典力学所主导的范式。宏观世界、宏观物体的基本性质是由微观特性、微观结构所决定的，而描述刻画微观世界就必须使用量子力学体系。
在城市规划与空间治理领域，类似的范式转变也正在发生，传统的处理大尺度功能分区关系为主的经典理论难以刻画“米料”层面的基本规律。当下，科学界提出的“AI for science”理念延伸至城市领域，即 “AI for city”。这意味着我们有可能运用新一代人工智能技术，依托算法和算力资源，重塑城市规划、发展和治理的范式。
传统城市规划、空间治理往往基于经验和简单参数分析，而在新范式下，通过大数据分析、人工智能算法等技术手段，能够实现对城市发展的更为精准的模拟，为城市决策提供更科学的依据。传统数字孪生更多是实现静态复刻，而量子城市体系通过AI大模型构建动态推演能力，有望构筑新一代空间治理标准。
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敏捷革命：实现量子纠缠般的战略敏捷
“量子纠缠”是量子力学预言的一种重要现象，其产生基于量子叠加和测量这两个基本原理。借鉴这一现象，量子城市技术体系希望能够促进实体城市和数字孪生城市之间的无缝互动，实现战略敏捷。按照一般认识，精细和敏捷似乎是一对矛盾，但在新的技术能力支撑下，精细化敏捷治理成为可能。
在城市中，不同区域、不同功能之间存在着复杂的互动关系，例如交通流量变化会实时影响商业活动的繁荣程度，而商业活动的调整又会反过来影响人口的流动模式。就此而言，数字孪生体对实体要素运行的反应和反馈速度就成为重要的治理参数，这也是为什么上海十分强调战略敏捷，要求城市治理体系能够对实时变化作出快速响应，实现空间规划与治理的一体化。
做一具体类比，空间“米料”就是城市中离散变化的最小单元，如同城市空间所对应的量子。由于未来城市中人的需求、各类活动的高度变化性和不确定性，空间功能往往是可变、多变的，如同这些空间量子处于“叠加态”，在需求确定的时候“坍缩”为具体功能。“量子城市”技术体系希望能借助先进的感知技术和算力算法，实现对城市各要素之间实时互动的精准监测与分析，从而快速调整治理策略更好地回应市民、企业需求，提升空间治理的效率与质量，推动空间规划拓展为“空间&行为”规划。
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能动革命：从刚性管控到弹性涌现配资宝
量子力学中著名的“测不准原理”或者“不确定性原理”，看起来充满了随机性，但这一哲学特性恰恰为人类的主观能动性和创造性留出了空间。
在城市治理中，完全依赖确定性的模型和计算是不现实的。城市是一个充满活力和变化的复杂系统，人的行为和决策具有多样性和能动性。量子城市理念承认这种不确定性，并将人的主观能动性纳入其中。例如，在城市发展过程中，鼓励居民和企业发挥创造性思维，提出新的空间使用模式和运营方案。同时，城市治理者也能够根据实际情况，灵活运用各种治理手段，拓展和运用人工智能等底层技术所带来的新的空间治理“武器库”，实现城市的动态优化与可持续发展。
从尺度、研究范式、叠加纠缠到主观能动性，以上四个维度对应了量子力学范式在科学革命上的变化并映射到城市范式的转变中。可见，量子城市不能简单理解为使用量子技术改变城市，更不是“玩概念”，而是对传统城市规划和空间治理模式的一次系统性变革，通过借助人工智能等科技手段深度更新城市规划与治理的“武器库”，为超大城市空间治理提供新的思路和框架。
为什么上海要建设量子城市？
为什么当前上海提出“量子城市”建设理念？这与探索城市空间智能及其相应技术体系，大力推进空间治理智慧化密切相关。我想用“三个有”也就是“有机遇、有需要、有基础”来概括。
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有机遇：城市文明形态处于重要进化节点
习近平总书记在前不久召开的中央城市工作会议上强调：“没有一种历史的纵深感来把握现在做的事情和制定我们的目标，就做不好今天的工作。”
从长周期来研究城市发展规律就会发现，当前以人工智能、物联网、量子信息等为代表的新一轮科技革命和产业变革呼啸而来，叠加以人为本、生态文明、智能社会、敏捷治理等一系列新观念、新理念的深化，将会重塑城市的功能体系、产业体系、交通模式、运营模式等底层运行逻辑，给城市带来整体变革的进化机遇。
城市文明形态正处于从工业化时代向数字化、智能化时代的转型期，传统的城市空间规划与管理体系已难以适应新的时代需求，亟须构建一套全新的城市规划与空间治理方案，这是我们“走出一条中国特色现代化新路子”的重要时空背景。作为中国前沿城市，上海处在这场变革的潮头。如今的上海，在全球城市舞台上已与顶级大城市处于同一水平线，在探索数字化、智能化时代城市发展新模式方面具备先发优势与国际竞争力，应当抓住机遇、大胆创新。
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有需要：应对超大城市治理的超级复杂度
上海是超大城市，超大城市在推进国家治理体系和治理能力现代化进程中具有十分重要的地位，但也面临着诸多复杂挑战。
超大城市，“大”描述其规模，“超”则意味着突破常规性的认识和经验。“超大”并非一些小城市规模体量的简单拼合，而是会产生梅特卡夫定律效应（注：梅特卡夫定律指出，网络的价值与其用户数量的平方成正比），这意味着超大城市规模收益递增的正向效应会增强，同时问题和风险也会累积扩散，“黑天鹅”事件容易触发蝴蝶效应、多米诺效应和滚雪球效应，因而治理难度并非线性加总而是指数上升。因此，依靠传统的管理模式和人海战术已难以应对，迫切需要一套全新的、智慧化的空间治理体系，以提升城市应对各类风险与挑战的能力，提升城市精细化治理的能力，实现高质量可持续发展。
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有基础：数字底座与制度优势的叠加效应
上海在数字底座与数据积累、人工智能等产业和技术基础、城市治理体系与治理能力现代化等方面具备显著优势，推动空间治理能力跃升的系统要素基本齐备，具备“奋力一跳”的基础条件。
多年来，上海积极推进“两网建设”（政务服务“一网通办”、城市运行“一网统管”），“一网统管”城市运行平台已接入约4.12亿个感知设备的采集数据，上海市规划资源基础信息系统已初步构建了全域全覆盖、全量全流程、动态更新的时空基底1.0版，积累了5大类28小类180余项二三维时空数据，实现全市域6833平方千米范围建筑三维白模、中心城区外环内664平方千米范围近32万幢楼宇实景三维精模全覆盖。这些海量的城市数据为城市数字化智慧化治理奠定了坚实基础。同时，上海人工智能产业发展迅速，拥有完备的产业生态、雄厚的技术实力、强大的算力基础，能够为量子城市建设提供有力的技术支撑。此外，上海在长期的城市发展过程中，形成了丰富的治理经验、培养了高素质干部队伍，这些都成为打造智能化城市治理体系的宝贵资源。
综合来看，基于以上“三个有”，上海具备了通过技术体系升级促进城市空间治理跃迁、推动城市整体进化的基础条件。在“量子城市”这一充满科技感的理念标签之下，更为重要的是，未来量子城市技术体系作为一个整体的、系统性的方案，有望为人类城市发展与治理带来全新的思路与模式。
怎样建设量子城市？
明白了“是什么、为什么”之后，紧接着的问题就是“怎么做”。我想可以简单总结为“四项核心任务”。
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构建新的空间法则和空间计算元规则
在传统规划中，容积率等指标构成了城市空间的强联系规则，但在量子城市的语境下，需要对这些规则进行重新梳理和整合，构建一套新的元规则体系，涵盖时空基准、空间类型、空间单元、空间编码等多方面的定义。这些法则如同城市运行的“基本法”，为后续的平台建设和应用提供基础。
《实施方案》要求定义量子城市基本法、编码标准等，形成量子城市建设时空基本法则。据此，应构建三维空间网格和时空底板，建立上海“空中、地表、地下”三维空间网格体系，集成多源时空信息，研发空间营造技法、数据算法和软件程法的“三法合一”通用型智算工具。
未来，还可以引入以往规划中，未得到充分重视和体现的空间联系弱规则，如人文、伦理规则。这些因素在城市发展中起着潜移默化的作用，影响着城市空间的使用方式和居民的生活体验，但由于理念、工具、算力等制约，难以纳入空间治理的范畴。量子城市技术体系可以探索将强规则与弱规则统一纳入新的元规则体系，使城市规划治理更加全面、深入、精细，形成时空智能的三个层次境界——现实物理城市空间的“实境”，数字孪生、泛在感知和虚实互联的“数境”，更高层次的文化、精神、科幻等抽象空间的“悟境”。
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建设城市空间治理大模型和新的空间治理操作系统
空间是城市的基础资源和运行载体，各方面要素和功能都要在这样一个平台上运行。为此，需要打造一个全新的城市空间操作系统，为城市各类应用场景提供基础运行环境。这个平台应具备强大的感知能力和算力，能够支撑城市全量数据的实时分析与应用。
在这方面，《实施方案》提出要研发具备知识检索、时空理解能力，架构可扩展、模型可插拔的云宇星空行业基座大模型。
以基座大模型为核心，未来将建设“1+5+3+N”的总体架构。“1”即基座大模型，“5”即五个分域垂类模型，“3”即三大应用领域，包括服务规划资源主责主业、政府部门、社会公众，“N”即N个可拓展、可复合的场景应用智能体。
空间及其承载的活动、功能将是人工智能进一步发展的重要养料，仍有大量“米料”可供挖掘。通过发展空间治理大模型，可以构建更全面、更精细的世界模型，从而更好地反映城市有机生命体的真实面貌和运行规律。
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实现广泛的场景应用和开放共享的治理生态
基于云宇星空行业基座大模型和共享的数据资源，政府、企业、居民等各类主体能够开发各种垂类应用场景，共同参与城市治理，实现治理升级。
《实施方案》提出建设城市时空智能共享服务平台，利用上海集约化建设的“一张图”能力，实现跨层级、跨区域、跨部门数据融通与共享，提供城市时空领域的垂类模型训练和应用服务。同时，分类有序开放数据共享，搭建轻量化共创平台，构建众智众创生态机制。
可以预见，基于空间治理大模型的开放生态将有助于构建一个打通不同领域、不同层级空间数据的网络，营造一个持续不断丰富的空间治理创新生态，引导各类主体广泛参与。
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开发先导落地场景和标志性空间
以复兴岛、曹杨新村等为代表，打造一批标志性的先行空间和可感可及的场景应用。
2024年12月，上海量子城市时空创新基地在复兴岛正式开启。《实施方案》进一步部署开展复兴岛时空智能创新实验基地建设，探索复兴岛战略空间有机更新和科创策源功能耦合共生的一体化模式，构建复兴岛未来城市实验区、创新创业和人才集聚区、时空智能创新先行区。探索实验时空智能感知映射技术，研究形成感知基础设施体系标准导则，完成覆盖全岛的智能感知基础设施体系建设，实现对现实世界的全息感知、动态孪生与交互反馈。
目前，“美好生活掌中宝”曹杨场景（1.0版）、“申银智联——数字时空一券通”等先导应用场景已经落地。这是量子城市时空智能创新建设的早期收获成果，表明量子城市时空创新不仅是高科技的应用，更是解决老百姓急难愁盼问题的有效工具，是现代化人民城市建设的有力抓手。
中央城市工作会议要求深刻把握我国城市发展所处历史方位，以更加开阔的视野做好城市工作。在新的科技革命条件下，中国特色的城市现代化新路有着广阔的创新空间。上海承担着加快建成具有世界影响力的社会主义现代化国际大都市，在推进中国式现代化中充分发挥龙头带动和示范引领作用的重大使命。部署推动量子城市空间智能建设是践行使命的前沿探索，其本质是以数字化、智能化思维重塑城市基因，推动城市规划、空间治理从工业化时代的“经典范式”向智能时代“量子范式”的总体跃迁，通过推动“四个革命”探索构建人工智能赋能城市空间治理的综合性方案。通过构建量子城市技术体系，进而将实践升维为自主知识体系，上海有望在全球超大城市空间治理中走出一条创新之路，为未来城市发展和空间治理提供上海样本、中国方案。
本文来源：上观新闻
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