本文從智慧城市內涵、智慧城市巨系統、智慧城市頂層設計、物網融合、城市大腦、5G普及應用、大數據、數字孿生城市等多個方面加以分析預測。從理論創新到實踐創新，智慧城市將走出我國技術自主可控之路。
1.智慧城市承載了人們對美好生活的向往
智慧城市是人們對美好生活向往的期待，未來10年內，中國將有70%的人口生活在城市，而城市（城鎮）創造了80%的國民收入、90%以上的財政收入，城市發展得好，經濟發展才更有動力。未來10年，我國將實現從工業大國到工業強國的轉變。城鎮化帶動了相關產業的發展，人們對美好生活的向往體現在最基本的吃、穿、住、用、行、教育、醫療、創業、就業等方面。但要注意，這些行業的健康發展都需要政府統一引導、監管。智慧城市可以看作是一項巨大的城市服務產品，而“產品”是否令人滿意，體現在人們對城市的歸屬感上，體現在城市品質的提升上，也體現在城市產業經濟發展上。
2.智慧城市的內涵將從信息通信跨界融合多個領域
從2008年開始，中國智慧城市的發展探索經歷了數字城市發展階段、智慧城市發展階段、新型智慧城市發展階段，以下統稱為智慧城市。智慧城市的服務對象、服務內容非常廣泛，但核心主線是“利用信息通信技術”提升城市服務質量。例如ITU-T（國際電信聯盟電信標準化部門）將智慧可持續發展城市定義為“使用信息通信技術和其他手段改善生活質量、提高城市運營和服務效率以及城市競爭力，同時確保滿足當代和后代的經濟、社會、環境和文化方面需求的一種創新型城市”；ISO（國際標準化組織）將智慧城市定義為“在已建環境中對物理系統、數字系統和人類系統進行有效整合，從而為市民創造一個可持續、繁榮、具有包容性的未來”；而由我國國家信標委編制的《智慧城市術語》將智慧城市定義為“運用信息通信技術，有效整合各類城市管理系統，實現城市各系統間信息資源共享和業務協同，推動城市管理和服務智慧化，提升城市運行管理和公共服務水平，提高城市居民幸福感和滿意度，實現可持續發展的一種創新型城市”。
可以看出，無論是國際組織還是國內組織，對智慧城市的理解都源于其本身的職責范圍和研究方向。2016年之后，國家提出新型智慧城市概念，強調以數據為驅動，以人為本、統籌集約、注重實效，信息共享方式從運動式向依職能共享轉變，推進方式逐步形成政府指導、市場主導的格局。未來10年，智慧城市的內涵將從信息通信技術為主融合跨界到政治、法律、管理制度、流程規范中，并從這些方面得到支撐和保障。
3.智慧城市的頂層設計回歸城市巨系統理念
早在20世紀，錢學森就強調要把現代城市看作是開放的復雜巨系統。到目前為止，關于智慧城市巨系統，在眾多咨詢服務商、軟件廠家、系統集成商中能夠真正提供所有解決方案的幾乎沒有，因為它涉及的目標維度多、要素多以及自身內部關系復雜。因此在實際開展智慧城市頂層設計、建設實施時往往采取降維思路，比如落實三大目標：保穩定、保增長、保民生。保穩定需要政務系統，保增長需要推動智慧產業，保民生需要推出智慧民生系統，并且每年推出一些重點工程。
未來，業界對于智慧城市的探索將回歸到城市巨系統，探討在人類發展的技術經濟主線上如何找到城市的當前發展位置。降維的根本前提是要找到社會發展的主脈絡、總體趨勢——從工業經濟、數字經濟到智能經濟。其中數字經濟對工業經濟能起到帶動作用，由此誕生了工業數字化、工業互聯網、數字孿生工廠等。當前中國社會致力于打造數字經濟，數字經濟包含數字化、互聯網&物聯網、數字孿生三大階段；智能經濟對數字經濟也起到了推動作用，比如通過智能裝備實現自我數字化，AI網絡、AI掃描形成數字孿生。雖然是巨系統，但是抓住其主要矛盾：滿足三大目標、服務三大群體、做好長期演進就能做好智慧城市頂層規劃和實施。
4.城市新型基礎設施將是物網融合型的信息基礎設施
IDC預測，2023年全球智慧城市技術相關投資將達到1894.6億美元，中國市場規模將達到389.2億美元。智慧城市相關底層技術包含：物聯網數據采集終端及網絡、數據互聯互通、數據挖掘與大屏呈現、智慧城市展示中心、城市通信基礎設施（5G、Wi-Fi、NB-IoT）、一卡通等。這些ICT范疇的技術依然會是智慧城市投資的主戰場。
智慧城市基礎設施如物聯網、環境傳感器、全光網絡、5G全覆蓋、人臉識別與物體識別攝像頭、智能抄表、車聯網等將是智慧城市的重點投向。城市要想高質量發展，就需要產生更多的財政收入滿足城市建設需求，需要新的基礎設施建設來提高城市的容量和服務水平。智慧城市基礎設施將不再只是道路、高架橋、水電等，而是承載了城市管理的信息基礎設施，這些信息基礎設施將與物理基礎設施逐步實現物網融合。
5.數字孿生城市是未來10年智慧城市的主要工作內容
工業經濟時代經歷了機械化、電氣化、模擬電路三次工業革命，嚴格來說第四次工業革命已經屬于數字經濟范疇，是數字經濟反作用于工業，實現再工業化的結果。第四次工業革命是工業制造設備的數字化，第五次工業革命是工業互聯網與工業物聯網，第六次工業革命是數字孿生制造。
數字孿生早期應用于高精密的工業制造業領域，要注意的是，只有個別工業領域已經走完了六次工業革命，比如飛機制造、發動機制造、芯片制造等高精尖領域。但是后來人們發現，不僅是制造業領域，數字孿生還可以拓展到智慧城市。BIM是數字孿生城市的萌芽，從BIM到CIM再到數字孿生，最后將城市元素的物理世界和數字世界進行孿生化，相當于再造一個城市。物理世界涵蓋城市有形的物體，比如城市的三層空間內的虛擬化、數字化。
自然資源部辦公廳在2019年1月印發了《智慧城市時空大數據平臺建設技術大綱（2019版）》（以下簡稱《大綱》）的通知，提出時空大數據平臺是智慧城市建設與運行的基礎支撐，要做好與其他智慧城市建設項目的銜接。《大綱》指明，數字孿生可以大大提高城市的規劃、設計、運營和維護質量。數字孿生其實就是在創造數字經濟的總價值，數字孿生的根本目的不是為了城市形象展示或城市規劃，而是產生新的應用、新的社會價值、新的生產力。而城市運營流程的數字孿生化主要是智慧政務、數字政務等內容。
6.數據產權立法將加快智慧城市進程
工業時代依靠物權法、民法通則可以確定產權，但是在數字經濟時代，數據變成“物”，變成可以變現的資源，但是我們的立法體系中目前除了個人信息保護法、著作權法等以外，依然還沒有與數字經時代相匹配的法律，導致產權不明晰。產權不明晰就無法確權，無法確權就無法交易，無法交易就無法正常流通，因此促進數據產權立法已是智慧城市建設重點內容。
哪些數據是公共數據必須公開和平等流轉、共用，哪些是企業產權數據，哪些是個人數據，交易流程是什么？以醫療領域為例，一個城市有多家大型醫院和社區醫院，病人在多個醫院就診的數據和影像無法互通就會導致重復檢查和誤診，對于病人的數據（比如病歷、主訴、藥方、檢查單、化驗單、醫療影像等）是屬于醫院還是屬于病人，應該確權。如果確認為病人所有，那么病人拿著醫保卡在任何一家醫院都能調出數據。
何為智慧城市？如果僅是展示中心肯定是不行的，大數據的本質不僅是數據挖掘，更根本的是數據流動，只有服務于城市管理、民生、產業發展，才能發揮數據的最大價值。
7.城市大腦從1.0時代走向3.0時代
當前行業中所稱的城市大腦，并不是真正意義上的城市大腦，大部分實踐體現為對城市交通的管理，或者說是交通大腦，可以稱之為城市大腦的1.0時代。
未來隨著智慧城市的深入開展，將有更多的垂直領域開發為城市大腦。比如醫療行業的健康大腦可以在城市醫院、疾控系統、社保中心、藥店等系統中進行數據互通，從而可以及時分析判斷城市中市民的健康狀況，提出城市的健康發展政策和進行重大傳染疾病應急指揮。城市生態大腦可以對城市環境傳感器終端、衛星數據、氣象數據、環境監測數據進行綜合判斷，并分析城市的生態質量，例如通過復雜科學管理手段分析環境生態數據可以預判雨季城市內澇點和進行災情防備。城市輿情大腦可以實時分析城市內發生的公共事件的群體反應現狀，并及時采取應急措施。
以上這些不同領域的城市大腦可以說是構成了城市大腦的2.0時代，但是2.0時代城市大腦相互之間缺乏互通。到了城市之間的各種垂直數據互聯互通時，此時的城市大腦被稱為3.0時代。但3.0時代的城市大腦還不具有人工智能的主動思考能力，只有到了4.0時代（預計在2030年后），隨著城市人工智能基礎設施（無人駕駛、AI醫療、AI車間等）推廣使用，城市大腦才具備主動思考能力。
8.5G推動智慧城市走向縱深領域
5G重點應用在智慧應用上，比如低時延促進車聯網、無人駕駛等發展。未來的智慧城市能夠實現車與車、車與路之間的實時動態交互，傳遞彼此的坐標位置、行駛速度、路徑，可以有效避免交通擁堵。
數字經濟時代是數據作為生產力第一要素的時代，5G擴大了數據流動的廣度、深度，是數字經濟建設的基礎設施和助推器。而2030年后將是6G時代，也是人工智能在各行各業得以普及的時代，屆時數字經濟高度發達，并將由數字經濟向智能經濟過渡，產生4種價值環境下的指數式發展：人類數字世界、AI數字世界、人類物理世界、AI物理世界。
從前10年智慧地球理念的引入，到智慧城市在我國遍地開花；從政府主導到政府、國企與民企合建，社會化力量參建。后10年，我國智慧城市必將走上自主創新的蓬勃發展之路。