量子城市空间智能建设如何探索全球超大城市治理新路径

上海作为中国最大的经济中心城市、重要的全球城市，常住人口达到2500万左右，瞬时高峰人口达到3000万量级，人多、车多、建筑多、管线多，面临着规模巨大、结构复杂、风险叠加等治理挑战，传统范式下基于经验判断、宏观分区、线性应对的规划建设与治理模式越来越难以应对超大城市的复杂度和不确定性。基于以上背景，上海谋划开展了量子城市空间智能建设。2024年底在复兴岛正式启动“上海量子城市时空创新基地”。2025年7月，上海市政府常务会议审议通过了《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）》（下文简称《实施方案》），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。

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系统化的政策实践，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。这一创新实践不仅关乎上海城市治理的未来走向，也对全球超大城市治理具有重要意义。

上海量子城市空间智能建设总体设计与工作进展

量子城市并非单纯的概念创新，而是上海把握城市进化机遇、应对超大城市治理挑战提出的系统性方案，其核心是系统借鉴量子力学的量子化、叠加、纠缠等特性和原理，探索实现“四个革命”的工作路径，构建“微观解析—动态感知—智能决策—精准调控”完整链条的城市空间规划与治理新范式。

上海是超大城市，“五个中心”建设已经达到很高能级，城市集聚的人口、要素、流量高度密集（表1）。

表1 上海超大城市生命体征重要参数（2024年）

数据来源：公开数据、上海“一网统管”平台。

对应“四个革命”（见图1），上海量子城市空间智能建设的总体设计主要包括4个方面内容：（1）致力于推动尺度革命，探索新尺度下的空间法则和空间计算元规则，让城市空间变得可感知、可计算；（2）致力于推动范式革命，建设城市空间治理大模型和新的空间治理操作系统，探索人工智能赋能城市空间治理的“上海构型”；（3）致力于推动敏捷革命，实现广泛的垂类应用和开放包容的创新生态；（4）致力于推动能动革命，开发先导落地场景和标志性空间，争取早期收获，积累可持续动能。

1.新尺度：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，需要深入到更精细、更基本的空间单元尺度对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，这些法则如同未来城市运行的“基本法”，为后续的平台建设和应用提供基础。

在这方面，《实施方案》提出要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。构建三维空间网格和时空底板，建立上海“空中、地表、地下”全覆盖、自适应剖分、智能编码的三维空间网格体系。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。

在建筑层面，以建筑的“间”为最小空间单元，打造房（建筑）、城（城镇）、空间米料。以空间编码为载体，映射各类安全运行感知数据，实现空间安全信息实时更新、智能计算。在基础设施领域，系统识别市政介质的产端、传输段、转换节点及出口端，根据不同类型市政管线的运行流程和营造规则，分类明确“源—段—接—转—用”最小空间单元的具体定义并实时监测运行状态。这些将为城市建立标准化的时空身份标识系统，通过空间位置结合时间、类型和状态，生成唯一的空间身份证，打通并联结系统中的各类历时特征，支持全生命周期数据融合、智能分析与跨领域协同，推动多元场景的实时联动。

以上基础性工作将为城市空间从“可描述”走向“可计算”奠定坚实基础，而“可计算性”恰是量子力学与人工智能共享的核心特征。当城市空间通过精细的数字化映射成为可计算的系统时，便能运用AI等先进计算技术对其进行仿真、优化与智能调控，从而释放出巨大的科学价值与应用潜力，引领城市空间治理进入由数据和计算驱动的新范式。

2.新范式：开发空间治理大模型和新型城市空间操作系统

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跑在这样一个平台之上。类似开发鸿蒙系统，未来需要打造一个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。这个平台需要具备强大的感知能力和算力，支撑城市全量数据的实时分析与应用，加快形成人工智能赋能城市空间治理的“上海构型”。

上海初步构建的量子城市空间智能建设主体架构是“135981”：“1”即1个主体目标——着眼未来、令人向往、让人民倍感幸福的卓越之城、量子之城。“3”即3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”。“5”即5个大域导向——全量复刻现实物理空间，防控现实空间安全底线风险，全息感知现实空间运行，仿真推演现实空间治理决策，共享众创数字梦幻场景。“9”即强化“三九”营造。“8”即聚焦都市8景——围绕人民的美好生活需要，实现幼有所育、学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居、弱有所扶、业有所乐。“1”即推进10方应用——面向城市治理、时空经济、城市安全、人民生活等，从供给侧给出解决方案，首期开发28个场景。

支撑上述架构的底层能力是空间治理领域的人工智能垂类大模型。在这方面，上海《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构建“1+5+3+N”的空间智能模型和应用生态体系：“1”即城市空间治理基座大模型；“5”即5个分域垂类模型，包括空间遥感与监测、城市体检评估、城市和建筑空间生成、城市安全韧性、空间确权和资产交易服务等能力模型；“3”即3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。

从底层逻辑看，人工智能领域的规模定律（Scaling Law）面临发展瓶颈，核心原因是互联网公开语料已经被充分挖掘，优化大语言模型所需的计算“养料”逐渐枯竭。同时，人类语言作为现实世界的抽象，与真实世界的“语言”存在一定隔阂，再经过大模型的抽象，难免有“梦中说梦两重虚”之忧。在这一点看，物理世界、空间领域还有大量养料可供挖掘，无论是李飞飞教授团队提出的空间智能（Spatial intelligence），还是英伟达黄仁勋所提出的“人工智能下一个浪潮是物理AI（Physical AI）”，都体现了这一判断。

2025年11月10日，李飞飞教授发表长文《从语言到世界：空间智能是AI的下一个前沿》（From Words to Worlds: Spatial Intelligence is AI's Next Frontier），引起全世界关注。该文主要观点是：以大语言模型为核心的AI系统缺乏像人类一样理解现实世界中空间关系与动态变化的能力。人类对世界的理解是整体性的，不仅是“看见”，还包括事物在空间上的意义以及关联关系。空间智能是人类理解、导航并与三维世界交互的底层能力，将成为机器真正实现智能的突破口。为此，需要构建新的“世界模型”并使其具备3种核心能力——生成性、多模态性、交互性。

城市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，是“scaling law”继续发挥作用的“蓝海”。人类城市空间营造涉及的大量产权、制度、标准规范等层面内容属于非开源的公共数据。因此，通过发展包含上述内容在内的空间治理大模型才能构建更全面的世界模型，更好反映城市有机生命体的深层基因和运行规律。

3.新生态：迈向精细敏捷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研发更加丰富的垂类应用场景，共同参与城市治理，实现快速创新和更高水平的敏捷治理。对此，《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。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。

在感知方面，以复兴岛作为创新实验基地，岛上将实验时空智能感知映射技术，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。这将为城市空间的精细感知搭建基础。

在治理应用方面，一些垂类领域能够推进数据和算力支撑下的敏捷治理。比如商务楼宇管理中可以支撑以间或层为空间单位，挂载区域条件、建筑情况、商务服务、社会贡献与经济效益等多项指标，通过实时监测楼龄、空置率、租金等数据，为相关部门和企业提供决策依据，实现楼宇资源的敏捷更新和高效利用。

4.新场景：开发更多创新场景和美好生活场景

新范式、新生态将为城市空间各类使用主体进一步发挥主观能动性开辟更加广阔的空间。以复兴岛、曹杨新村等为代表，上海正在打造一批标志性的先行空间和可感可及的场景应用。

在创新发展方面，2024年12月，上海量子城市时空创新基地在复兴岛正式揭牌运营。《实施方案》进一步部署了建设内容，要求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。复兴岛将为青年创新创业人才提供低成本的创新载体和丰富的创新生态，探索“低成本、快创新”的新模式新路径。

在生活应用领域，“美好生活掌中宝”曹杨场景、“申银智联——数字时空一券通”等已经落地，是量子城市空间智能建设的早期收获成果。例如，“掌中宝”应用深度融入“随申办市民云”，构建起“掌上生活圈+社区议事厅”双核驱动模式，通过6大核心功能板块、20项高频民生服务，居民只需1部手机、1个应用，就能实现从文娱活动预约到社区食堂订餐、从民生诉求提交到公共事务票选的全场景智慧化服务，使生活圈从导航工具蜕变为社区治理中枢。

以上探索表明量子城市空间智能不仅是高科技的应用，更是服务老百姓急难愁盼问题的有效工具，是人民城市建设的有力抓手。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架构，引导各类主体广泛参与，持续营造更为丰富的空间应用场景。

挑战与对策

量子城市空间智能建设是一项全新的探索，是融合城市空间、人工智能、制度创新等多维要素和任务于一体的系统工程，在发展完善的道路上不可避免将会面临诸多挑战，需要前瞻思考并加以应对。

1.量子城市建设面临3类挑战

一是技术集成与数据安全挑战。在技术集成方面，量子城市建设需要整合物联网、人工智能、大数据、云计算等多种前沿技术，构建统一的技术平台和标准体系，不同技术系统之间的兼容性与协同性是一个重大挑战。在数据安全方面，量子城市建设依赖海量数据的采集、传输和处理，其中包括大量产权、时空位置等敏感信息和个人隐私数据，如何确保数据安全和隐私保护成为关键问题。

二是算法透明与伦理治理挑战。量子城市建设依赖人工智能算法进行感知和决策支持，但算法存在的透明度不足和幻觉、偏见等问题可能带来治理风险。算法决策过程往往是不透明的“黑箱”，难以理解和审查，可能导致决策偏差和歧视问题。同时，算法训练数据本身可能包含社会固有偏见，这些偏见被算法放大后可能加剧社会不公。尤其是城市空间资源作为基础性、战略性资源，其规划、分配、使用、交易、运营等各个环节都潜藏着治理风险乃至公共安全风险。这就要求基座大模型和分领域模型一定要具有更高的透明度和可解析度，增强这一方面治理应用的可信度和鲁棒性（Robustness）。

三是制度创新与能力建设挑战。量子城市建设对现有城市治理体制和人才队伍提出许多新的要求。在治理体制方面，传统的部门化、科层制治理结构与基座大模型所需的全量精细数据需求存在矛盾，部门壁垒和数据孤岛现象难以短时间内消除。在人才队伍能力方面，量子城市建设需要既懂城市治理又懂数字技术的复合型人才，现有人才队伍存在能力匹配和能力融合的缺口。

2.应对策略与政策建议

为了应对上述挑战、更好推进量子城市空间智能建设，需要采取以下对策：

一是加快构建统一的技术标准体系，明确各技术系统的接口标准和数据格式，促进系统互联互通。在时空智能大模型训练和应用过程中制定严格的数据分类分级管理制度，根据数据敏感程度采取不同的管理措施。加强隐私计算等技术应用，提升数据端到端的溯源能力，在数据开发利用的同时保护隐私。

二是建立算法审计机制，定期对关键算法进行透明度和公平性评估。构建多方参与的算法治理框架，政府、企业、专家和公众共同参与算法规则制定和监督，对重要算法应用进行伦理审查和评估。积极开发可解释空间大模型技术，提高算法决策的透明度和可理解性。

三是推动组织架构优化，建立跨部门协同工作机制，打破数据壁垒，归集更加全量和精细的数据。创新政企合作机制，充分发挥企业在技术创新和应用开发方面的支撑作用。加强参与量子城市空间智能建设各领域队伍的数字能力培训和业务能力培训，提升专业条线人员的数字素养和技术应用能力，提升数字技术条线人员对城市、空间、规划的理解和融合能力，促进懂城市、懂规划、懂智能的深度融合。

四是深化拓展基座大模型的能力域。未来，在空间法则和空间计算元规则中还可以引入在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，比较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，例如，基于人工智能技术开展城市空间情感识别，使城市规划治理更加全面、深入、精细。

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”总体跃迁，通过推动“四个革命”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，进而将实践升维为理论体系和自主知识体系，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。

（作者焦永利系中国浦东干部学院教授，公共政策创新研究中心主任，中国城市规划学会规划实施分会委员。本文首发于《国际大都市发展研究（中英文）》2025年第6期，原题：“量子城市空间智能建设赋能上海超大城市治理：理论框架与创新实践”，澎湃新闻经授权刊发，刊发时有编辑和删节。）

来源：焦永利