编者按：为释放云计算在处理大数据方面的潜力，应对城市发展所带来的巨大挑战，微软亚洲研究院于2013年面向亚太地区学术界正式启动了城市计算主题研究计划。微软亚洲研究院在征集到的项目提案中进行认真筛选，挑选最有潜力的研究计划进行重点扶持和培养。

作者：微软亚洲研究院学术合作部

城市发展所带来的挑战

当今，全世界已经有超过50%的人口居住在城市。对于欧洲、北美等一些城市化水平较高的发达国家来说，已经较早地开始了大批乡村人口向城市转移的过程。而亚洲一些城市化发展较晚的国家，城市化发展迅速。例如中国城市居民的比重从1980年不足30%到今天已经增长到超过了50%。但城市在高速发展的同时面临诸多问题，如空气质量差、交通拥堵、资源浪费等。如何保证城市居民的安全、健康和繁荣，为市民提供高效和可持续的公共服务是人类在本世纪面临的重要课题。 

“城市计算”应运而生

大城市在使人们享受现代化生活的同时，也带来了巨大的挑战。因此，城市计算应运而生。“城市计算”是用城市中的大数据来解决城市本身所面临的挑战，通过对多种异构数据的整合、分析和挖掘，来提取知识和智能，并用智能来创造“人—环境—城市”三赢的结果。

以“城市计算”研究入选MIT科技创新35杰的微软亚洲研究院主管研究员郑宇博士认为：“由于城市的复杂设置和高动态性，多年前想要应对环境污染、能源消耗和交通堵塞等挑战难以实现。如今，传感技术和大规模计算基础设施在城市空间中产生了各种各样的大数据，如人口移动性、空气质量、交通流量和地理数据等，为“城市计算”的发展提供了更好的契机。”

由此，“城市计算”作为一个新兴的交叉领域，计算机学科与传统城市规划、交通、能源、经济、环境和社会学等多个领域在城市空间的交汇而不断发展起来。大数据时代的到来为城市计算提供了更多的机遇和更广阔的前景。

云端助力“城市计算”主题研究

为释放云计算在处理大数据方面的巨大优势，应对城市发展所带来的巨大挑战，微软亚洲研究院于2013年面向亚太地区学术界正式启动了城市计算主题研究计划。微软亚洲研究院在征集到的项目提案中进行认真筛选，挑选最有潜力的研究计划进行重点扶持和培养。

微软亚洲研究院学术合作总监潘天佑博士表示：“我们希望能够通过城市计算主题研究计划为科学研究者们提供Windows Azure这样一个处理大数据的云计算平台，有效帮助研究人员更好地处理大数据，以此进一步推动在城市计算方面的研究，解决切实存在的城市问题。这关系到人类未来的生活质量和可持续发展。”

项目自启动伊始便迅速吸引了亚太地区学术界同仁的目光。截至2013年9月30日，微软亚洲研究院已收到34所大学及研究机构所提交的60份富有创意的项目提案。通过对收集到的项目在创新性、可行性、社会影响力等方面的评审后，最终确定了25个入选项目。入选的研究项目覆盖了一系列广泛的与城市计算相关的研究方向，包括改善城市交通、解决城市噪音、保密城市居民隐私以及追踪社会幸福感等。下文将从不同的研究方向出发，选取三个项目进行简单介绍。

1）利用智能手机和群智感知计算实时监测城市噪音（上海交通大学）

当今的城市里，人们总是不可避免地会被各种各样的噪音包围。长时间的噪音污染会对人们身体健康带来伤害。而减少噪音污染中较为关键的一步是对噪音进行实时监测与分析。

针对这一问题，上海交通大学的朱燕民副教授和姚斌副教授提出了一项旨在提供时空细粒度的噪音监测与估算的研究计划，即利用智能手机和群智感知计算来实时地监测城市的噪音分布。要开发这样一个噪音监测系统，将基于群智感知计算的思想，利用广大分布在城市中的智能手机，最大程度的收集城市各个角落的噪音数据，并且这些离散稀疏的噪音数据储存在Windows Azure的云端。其次，为鼓励更多的智能手机贡献噪音数据，将设计低计算复杂度的激励机制。另外，为了能够对实时的噪音数据进行处理和分析，将把噪音数据高速缓存于一个数据库引擎中。最后，将利用机器学习的方法解决数据的稀疏问题，分析得出城市中任意地点的噪音分布情况。借助该噪音监测与分析服务，公众能查询任意地点的噪音水平，就能够采取相应的措施，避免受到长时间噪音污染，远离噪音对身体带来的伤害。

2)  历史性城市中心城区的感知/响应公共交通系统（香港中文大学）

随着城市化的快速发展，许多具有悠久历史的城市中心或者因为交通拥挤和污染而窒息，或者是由于经济活动向郊区中心的转移而日益空心化。为了保存或者重新建造一个干净、绿色、充满生气的城市中心，城市规划者们正在尝试设计出一种低排放高效能的公共交通系统（比如有轨电车和无轨电车）。

来自香港中文大学的三位教授(Janny LEUNG, Helen MENG, Anthony SO)正在开展一项“回到未来：为历史性城市中心城区设计的感知/响应公共交通系统”的研究，尝试探索出在城市计算中广泛存在的自动感应的数据如何能够被用在设计和运行一套环境友好型的高效的城市公共交通系统。这一系统能够实时反应城市中心居民每天经济和娱乐活动的交通需要。首先通过使用传感、计算处理和数据挖掘等技术推导出城市区域实时的交通需求的资料。这种收集到的信息将会被应用到一个实时感知和响应公共交通的运行计划和发送系统中。最终产生的结果有助于形成一个未来城市的典范。高效的交通系统减少了交通拥堵和污染，从而能够继续保存其中心城区作为主要的经济和娱乐中心。

3)  利用校园大数据建设智能校园（中国科学技术大学）

智能校园也是城市计算主题研究计划的一个研究方向。2004年起，中国科学技术大学通过对在校学生使用校园一卡通的消费数据进行数据挖掘和智能分析的方式对贫困生进行隐性资助。仅2011年，就有大约4000名本科生无需申请即可接受这种补助，这也是学校通过校园信息化对学生校园生活进行“人文关怀”的表现。

中国科学技术大学的孙广中副教授带领研究团队基于丰富的校园数据建设智能校园。此项研究将收集整合所有可以获得的数据，包括校园一卡通交易情况、图书馆借还情况、课程分数、校园邮件数据、监控视频数据等。除此之外，还将采集主流社交网络如微博、人人网及街旁网的数据。根据对这些数据的分析，在保护用户隐私的前提下，为学生提供有关学习、健康和社交等方面更加全面和有意义的建议。与通常采集到的稀疏的社交数据不同，此项计划中的数据几乎涵盖了个人生活的每一个方面，也有助于数据挖掘领域的研究。最终想要达到的一个目标即是在对这些校园数据进行分析的基础之上建立起一个智能校园，从而为学生提供更多的人文关怀和服务。

在微软亚洲研究院资助的25个入选项目中，目前已有15个项目同时获得由微软研究院总部提供的为期一年的Windows Azure大存储空间以及高计算能力的云资源资助。微软亚洲研究院将在今年10月的教育峰会上和大家一起分享部分受资助项目的初步研究成果。

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