在日常生活中，人們總愛問“什么時間”“你在哪里”“在干什么”這三個問題。人類社會90%以上的活動信息都與時間、空間相關(guān)�，F(xiàn)在，時空信息服務(wù)已經(jīng)深入到人類生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，跟用水用電一樣不可或缺。從2017中國地理信息產(chǎn)業(yè)大會上獲悉，隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)，中國掌握了自主、獨立、可控的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，時空信息服務(wù)能力大大提升，共享單車、無人駕駛等新業(yè)態(tài)獲得了技術(shù)支撐。那么，在人工智能時代，時空信息服務(wù)領(lǐng)域還會發(fā)生哪些顛覆性創(chuàng)新、給人們帶來哪些驚喜?本期《科學(xué)》版特邀中國工程院院士劉經(jīng)南，中國科學(xué)院院士、中國工程院院士李德仁，中國工程院院士郭仁忠詳細(xì)解讀。
劉經(jīng)南（中國工程院院士）：
從時空信息到大數(shù)據(jù)服務(wù)
人工智能給各行業(yè)帶來的巨大挑戰(zhàn)與機遇是空前的，將引起未來至少五十年的產(chǎn)業(yè)變革。地理信息行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展必須轉(zhuǎn)變思維方式，樹立物聯(lián)網(wǎng)思維、大數(shù)據(jù)思維、時空觀思維，通過跨界融合，服務(wù)社會，爭取智能化時代的主動權(quán)，實現(xiàn)綠色、智能的整體轉(zhuǎn)型。
地理信息行業(yè)作為海量時空數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用可能都會在智能化時代中由機器完成。比如，隨著智能傳感器設(shè)備和測量設(shè)備精度的智能性、實時性、可靠性越來越高，之前需要由人跋山涉水甚至冒著生命危險完成的工作將由智能設(shè)備和機器人來完成。這意味著地理信息行業(yè)的某些數(shù)據(jù)采集工作者將可能被機器人所替代。
那么，這就意味著地理信息行業(yè)將要走向衰敗嗎？答案是：不會！
隨著科學(xué)進(jìn)步，人類對時空服務(wù)的需求正在從事后走向?qū)崟r和瞬間、從靜態(tài)走向動態(tài)和高速、從粗略走向精準(zhǔn)和完備、從陸地走向海洋和天空、從區(qū)域走向全球、從地球走向深空和宇宙。地理信息的存在性需求，決定了它在智能化時代中不會消失，但必須完成從信息化到智能化的轉(zhuǎn)型。
人類對位置服務(wù)質(zhì)量要求越來越高，地理信息行業(yè)必須提高服務(wù)質(zhì)量，包括對環(huán)境、人體健康、人身安全、時空動態(tài)等多方面都要更加精確地監(jiān)測，滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”和智能化時代下日新月異的個性化、智能化、實時化、精準(zhǔn)化的服務(wù)需求。
從這個意義上講，地理信息行業(yè)不會在智能革命浪潮的沖擊下逐步衰退。中國地理信息行業(yè)在整個智能革命浪潮中的優(yōu)勢，一是世界最大的位置服務(wù)需求市場以及體量巨大的時空位置信息，可以為智能化提供豐富的數(shù)據(jù)資源；二是地理信息行業(yè)擁有時空位置基準(zhǔn)的法律解釋權(quán)，時空位置數(shù)據(jù)精確性、特征性、復(fù)雜性標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)。
如何幫助行業(yè)轉(zhuǎn)型？如何滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下不同的服務(wù)需求？如何通過人工智能最大化挖掘大數(shù)據(jù)潛在價值？智能化時代，地理信息行業(yè)要利用自身優(yōu)勢，抓住信息時代對時間和空間位置服務(wù)越來越高的需求，實現(xiàn)跨界融合。比如，可以利用時空數(shù)據(jù)云，建立“地理信息大腦”，這個“大腦”需具備感知能力、記憶和思維能力、學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力、行為決策能力，并通過智慧化，完成預(yù)測能力。
如何對海量大數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘和理解，把不同類別、不同精度、不同維度的時空大數(shù)據(jù)統(tǒng)一到數(shù)據(jù)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)體系中，是智能化時代的一大挑戰(zhàn)。此外，可以將人工智能知識轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用價值的人才也同樣緊缺，亟待培養(yǎng)。智能化時代給地理信息行業(yè)所帶來的思維變化和自主決策的影響，是對行業(yè)和個人最大的挑戰(zhàn)。
李德仁（中國科學(xué)院院士、中國工程院院士）：
對地觀測腦、智慧城市腦、智能手機腦的構(gòu)想
現(xiàn)在，中國的空間數(shù)據(jù)很多。天上有衛(wèi)星，空中有無人機，地上有智能化駕駛汽車，還有視頻攝像頭和各種傳感器，加上人們的手機、智能手表等，每時每刻都產(chǎn)生數(shù)以億計的數(shù)據(jù)。通過技術(shù)創(chuàng)新，中國的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)正在走向大眾化、智能化，各地都在進(jìn)行時空信息大數(shù)據(jù)與時空信息云平臺建設(shè)。
這是現(xiàn)在空間大數(shù)據(jù)的狀態(tài)，但是目前我國的遙感、導(dǎo)航、通信系統(tǒng)孤立、信息分離，時空服務(wù)相對滯后，所以我們要改進(jìn)�，F(xiàn)在要把孤立的系統(tǒng)通過“多網(wǎng)”融合起來�？臻g大數(shù)據(jù)要服務(wù)得好，就要靠人工智能激活。
人工智能涉及腦科學(xué)，人工智能的起源是腦科學(xué)的一種進(jìn)步，全世界都在競相研究，美國、歐洲等都已經(jīng)啟動腦科學(xué)計劃。近年來，我國也非常重視腦認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展建設(shè)，提出到2030年人工智能的理論、技術(shù)應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
感知認(rèn)識和行動，這是人類大腦的一個基本功能，計算機沒有這個功能。但如果把人的感知、認(rèn)知和行動融合在一起，利用空間大數(shù)據(jù)跟人工智能結(jié)合，可以形成很多“智慧腦”。筆者構(gòu)想了三個“智慧腦”，比如：
第一，“對地觀測腦”：對地觀測腦與人腦類比，人腦有視覺、聽覺等功能，通過視覺、聽覺等功能獲得信息，對地觀測腦是將天上的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳到地面上去，通過大數(shù)據(jù)和云計算滿足人們的要求。這個腦是一個腦認(rèn)知、感知自動化的認(rèn)定系統(tǒng)，通過天上衛(wèi)星的遙感通信來完成數(shù)據(jù)的認(rèn)知和處理。
對地觀測腦需要解決的關(guān)鍵問題，是按需提供服務(wù)。要突破主要關(guān)鍵技術(shù)比如星基導(dǎo)航增強技術(shù)、天地一體化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多源成像數(shù)據(jù)在軌處理技術(shù)、天基信息智能終端服務(wù)技術(shù)、天基資源調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)安全、一體化的非線性地球參考框架構(gòu)建技術(shù)、基于載荷的衛(wèi)星平臺設(shè)計與研制技術(shù)等。
第二，要把智慧城市的運營中心做成“智慧城市腦”。智慧城市有傳感網(wǎng)、有云計算，是實時感覺人的互動、車的互動的智慧城市“云腦”，用大數(shù)據(jù)來提高城市的運營管理水平，搞大數(shù)據(jù)增值服務(wù)，就可以為各行各業(yè)實時服務(wù)�？梢杂玫乩硇畔⑾到y(tǒng)支持，這個地理信息系統(tǒng)是實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析感受，要洞察數(shù)據(jù)的管理，在云上來實現(xiàn)智慧城市，這樣的管理又可以提升智慧城市的水平，要把智慧城市的運營中心做成智慧城市的大腦。
第三，要有大量的傳感器，讓手機成為一個幫助主人的“智能手機腦”。智能手機的進(jìn)化過程，可以通過手機里的數(shù)據(jù)推測人類行為，它能夠了解主人的行為、心理，提醒人們該做什么不該做什么。手機利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行推理，就知道主人是在散步、還是在家里上網(wǎng)，通過數(shù)據(jù)分析推理，在手機里面得到一個結(jié)論，比如主人在雪地里倒了5分鐘，就可以自動撥打110，或通知他的家人來救他，這樣的手機才是真正的智能手機。
人工智能在地理信息行業(yè)的應(yīng)用還有很多。比如，自動變化檢測、無人機高分?jǐn)?shù)據(jù)實時處理。傳感器的創(chuàng)新要向人工智能、腦智能方向發(fā)展，類似對地觀測腦、智慧城市腦和智能手機腦，只有抓住這些前沿，才能讓地理信息行業(yè)成為全人類需要的大產(chǎn)業(yè)。時空地理信息過去是靜態(tài)的，如今必須走向時空地理信息的智能化新階段。
郭仁忠（中國工程院院士）：
大數(shù)據(jù)會讓城市管理更智能
大數(shù)據(jù)時代和人工智能時代的到來，讓人們對地理信息行業(yè)很期待。
目前，不僅有移動互聯(lián)網(wǎng)上傳的數(shù)據(jù)，還有航天遙感的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)量很大的時候，會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值沒有跟數(shù)據(jù)量呈正向相關(guān)的關(guān)系，這就讓人們思考，數(shù)據(jù)怎樣產(chǎn)生價值？時空信息，如果利用大數(shù)據(jù)，朝人工智能方向發(fā)展，會有很大的應(yīng)用空間。很多新興行業(yè)需要時空信息來做支撐，比如共享單車。我國地理信息產(chǎn)業(yè)還處于“農(nóng)耕時代”。如果數(shù)據(jù)鏈再延伸一些，數(shù)據(jù)的附加值可能就會增加很多。比如，現(xiàn)在很多地方在建立智慧城市，需要大量地理信息數(shù)據(jù)做支撐。從這個角度講，時空信息服務(wù)不僅要滿足于提供非常漂亮的、非常精準(zhǔn)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，還要提供更符合終端，滿足用戶需要的數(shù)據(jù)。
比如，全國都做了地理信息普查，花了很多人力物力，不僅能夠提供影像記錄，還能夠提供很多增值服務(wù)，但這種增值服務(wù)與傳統(tǒng)地理信息從業(yè)人員擁有的專業(yè)技術(shù)不一樣，業(yè)務(wù)和產(chǎn)品都要跨界，才有更大的價值，不能滿足于提供原始數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。跨界過程中，大數(shù)據(jù)要發(fā)揮重要作用，需要結(jié)合人工智能，找到更好的服務(wù)路徑。
時空數(shù)據(jù)信息在智慧城市里有什么用？比如說，把深圳的居住人口和就業(yè)人口做分布分析。一個人有兩個最常出現(xiàn)的地點——家庭地址和工作場所。早晨他從家里到單位，晚上從單位到家里，他都要經(jīng)過相關(guān)的交通路網(wǎng)，這樣，就能通過大數(shù)據(jù)的手段，知道不同路網(wǎng)的交通流量、交通壓力，從而對這個交通路網(wǎng)做公交路線優(yōu)化、道路規(guī)劃優(yōu)化等，大數(shù)據(jù)會讓城市管理更智能。
現(xiàn)在，很多地理信息數(shù)據(jù)還存在相關(guān)部門的數(shù)據(jù)庫里，需要把它們變成“云”，實現(xiàn)社會化的共享、社會化的服務(wù)。在變成“云”的同時，既要能夠做到動態(tài)更新、全面感知，而且要能夠快速地接入互聯(lián)網(wǎng)，方便使用；同時還要能深度融合，把地理信息跟城市的其他信息融合起來，形成一個社會化的城市信息，然后在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)的深度挖掘與應(yīng)用，推動城市管理邁向智能化。
