前言

自人类结绳记事起，数据即如涓涓细流，润物无声地流淌过历史的每一个瞬间，产生抑或湮灭，无止无息。人类的历史是数据的历史，人类的未来亦是数据的未来。

近年来，随着新一代信息技术的应用和全球智慧城市的规模化发展，人类社会和虚拟世界的边界迅速向物理空间延伸，各行各业的数据呈现爆发式增长，“人-机-物”三元世界的融合正在加速形成。大数据的“魔盒”一经开启，传统行业的颠覆随之到来。如何应对信息革命带来的社会变革，并借助历史潮流的趋势，推动人类社会在变革中持续进步，是每一位数据科学家、经济学家、系统学家、社会学家、企业家及相关行业的管理者和从业者所共同面对的重大课题。

钱学森先生在1990年自然杂志第1期中发表了著名文章《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》。智慧城市作为一个“开放的复杂巨系统”，城市本身与周围的环境有物质、能量和信息的交换，同时城市系统下又包含数量庞大、种类繁多的子系统。随着城市管理从“经验治理”向以信息为核心的“科学治理”加速转变，跨部门、跨领域、跨层级、跨主体的多源信息协同是保障城市系统中其他资源要素优化配置的基础，也是城市更加智慧运行的前提。

在科学命题的哲学范畴里，大数据的智慧正如同拉普拉斯宿命论式的畅想：“有一种智能，在任一瞬间里都能识别所有移动的力，以及力与力相互之间的状况。最好是能得到足够巨量的数据来分析，用同一种程序既能分析宇宙中最大的天体的运动，也可以分析最轻的原子的运动。没什么是不能确定的，对于这种分析程序来说，未来就像过去一样看得清清楚楚。”

对城市和区域级的复杂巨系统而言，数据集随时处于量级的增长和维度的变化中，原始形态的大数据一般不容易被验证和确认，大数据分析的过程和方法也难以被完整地复制。因此，我们试图从信息协同的视角出发，探讨信息在城市系统中的流转模式，通过信息将人、地、事、物、组织关联起来，形成一个以数据为核心的统一有机体；在此基础上，分析一个复杂巨系统的运行机理和发展规律，并进一步解读城市和区域级大数据的应用和演变之道。

本书内容聚焦城市化和信息化的交叉领域，涉及城市管理、信息科学、计算科学、系统科学、决策科学、模糊数学、统计学、社会网络分析等多个学科。主要分为三篇：

上篇 全球趋势篇（第1、2章）：从全球智慧城市规模化发展和新一代信息技术普及应用的视角出发，介绍智慧城市大数据的战略诉求与协同应用。

中篇 协同体系篇（第3～6章）：以智慧城市为对象，介绍复杂巨系统下的多源信息协同的标准体系、自适应模式和总体架构设计。

下篇 内生结构篇（第7、8章）：介绍多源信息协同网络结构的差异测度和关系测度方法，及其相应的模式优化策略。

本书原则上不对基础理论和技术工具的应用进行普及性介绍。为保证理论体系的完整性，对群体决策、模糊聚类、凝聚子群等关键概念和方法进行必要描述。感兴趣的读者请自行查阅相关专业书籍和研究文献。

本书对外部内容和观点的引用按原始出处列入参考文献，在此向所引内容和观点的作者表示感谢。如有因各种原因造成的引注错误或疏漏，请广大读者及时指出。为了方便理解和开展进一步研究，本书给出了相关案例的核心程序和关键计算数据，欢迎读者合理使用并规范引注。

本书受“国家自然科学基金”（71172040）、“中国传媒大学优秀中青年教师培养工程”项目支持。全书由贾晓丰主持编写和统稿。

本书付梓之际，特别感谢中国科学院的陈锐研究员、赵宇博士、王宁宁博士及工信部情报所、清华大学、北京大学、北京航空航天大学、中国人民大学、首都经济贸易大学的相关专家和学者提出的宝贵意见。

限于作者的学识水平，书中错误及不妥之处在所难免，恳请广大读者和业界同仁不吝赐教。希望本书能够为智慧城市信息化顶层设计和区域级信息协同的理论与实践起到一定参考作用，为我国城市化和信息化事业的蓬勃发展尽微薄之力。

2016年于中国科学院