智能城市规划与创新: 研究与工程实践分析

工程 师 2 （ 2016 ）163-170Research研究iCity&BIG数据 透视BIGData 数据Research 研究in Italy ：A Perspective 观点索尼娅 Bergamaschi A饰 Emanuele Carlini B作 者 ： Michelangelo Ceci C饰 BarbaraFurletti D饰 Giannotti D饰 Donato Malerba C ， E ，* Mario Mezzanzanica 的F饰 AnnaMonreale D，加布里埃尔过去G ，*，Dino 唐Pedreschi D ， H，Raffel Perego B，Salvatore Ruggieri hADepartment 部of Engineering 工程” Enzo 。法拉利 “ 。大学 University of Modena 摩德纳And Reggio 雷 焦艾米莉 亚 ，Modena 摩德纳41125, ItalyBHigh 高Performance 的Computing 计算机实验 室 、研究 所of Information 信息science 科学And技术of The Italian 意大利National 国家Research 研究Council 建议（ ISTI-CNR ） 、PISA 的56124, ItalyCDepartment 部of计算机Science 科学 ，大学 University of巴里aldo莫罗 ，巴里70125, ItalyD知识 Knowledge Discovery 的And Data 数据mining实验 室 、ISTI-CNR ，PISA 的56127, ItalyEBIG Data 数据实验 室 、National 国家Interuniversity 相互Consortium 联盟为计算机 科学 ，Rome 00185, ItalyFDepartment 部of统计And定量 的Methods ，大学 University of米兰 比 可卡 、米兰20126, ItalyGDepartment 部of计算机Science 科学 ，系统And通讯 ，大学 University of米兰 比 可卡 、米兰20126, ItalyhDepartment 部of计算机Science 科学 ，大学 University of PISA ，PISA 的56127, ItalyARt i C l EIN NF oA B S T T RACtArticle 文章历史 ：获得16 12 月2015Revised 的4 June 六 月2016接受13 June 六 月2016网站 名称 ： Available Online30 June2016Keywords ：大 数据 智慧城市 能源就业提供隐私这篇文章 的Aim is to synthetically describe the research projects that a selection of Italian universer—sities is undertaking in the context of big data.这篇文章的标题是综合性的描述研究项目，即选择一个意大利唯一的—sities is undertaking in the context of big data。Far from being exhaustive ， this article hasthe objective （ 远离 存在 ， 这 篇 文章 有 其 目的 ）of offering a sample of distinct applications thataddress the issue of managing huge amounts of data in Italy ， collected in relation to diversity of 不同的 地址 、 数据 、 数据 在 意大利 的 关系Domains 。©2016 THE出租 车 出版by Elsevier 的ltp on Behalf 的of Chinese Academy of Engineering 工程更 高者 and Higher Education 教育Press 新闻Limited公司 。 this is年open 开放Access 的article 文章Under 下面The cc BY-NC - ND 的license 许可（ http：//已 创建 ）v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).1. Introduction介绍在最后几年，initiatives，events，and projects related to bigdata has proliferated，both in research centers/academies and inindustry.在过去几年，事件，与大数据相关的项目有激增，机器人在研究中心/学院和行业。The daily production of huge quantitiesof data related to various and diversified aspects of social life （ 英语 ： The daily production of huge quantities of data related tovarious and diversified aspects of social life ） （ 包括 手机 数据 、社交 数据 、 城市 相关 数据 、 基于 网络 的 数据 以及 与 健康 相关的 数据 ）Data ）offers 提供年前所未有opportunity 机会TOobserve and learn about peoples ' preferences and behavior and toexploit （ 观察 并 学习 peoples ' 偏好 和 行为 以及 如何 利用 这种漏洞 ）资讯in order TO Improve certain aspects of peoples 'lives .这 是 一 个 改变 的 决定 ， 新 的 经济 视角 - 欧盟 委员 会 已经 采取了 这种 改变呼上一篇：“国家数据革命”（On National Government to Wake Upto the“大数据”Revolution）†.欧洲的数字经济已经慢慢地在提醒数据革命与美国的比较，并与其他工业能力相匹配。To recover fromthis delay ， considerable funding （ 这 意味 着 什么 ）has饰 BeenAnd will will BE提供by The欧洲作为 欧洲 国家 ， 委员 会 可以 支持 与 大 数据 产生 价值 相关 的 研究 和 创新 行动 。上 一篇 ： ad-dress这个目标 ，变量问题必须BE taken INTO考虑 ， 从 定义 的 强大 和 技术 支持 的 基础 设施 到 支持 密集 型 数据 驱动 计算 （ 关于僵尸 硬件 和 软件 ） 到 设置 多 学科 团队TO试试 看 。And果 味 十足exract知识 Knowledge From历in var -* Corresponding作者 |E-mail 地址 ：饰 Dr. Malerbauniba.it;pasi@disco.unimib.it† " Towards a thriving data-driven economy . " communication from the commission to the European Parliament ， the Council ， the European Economic and SocialCommittee ， and the Committee of the Regions ， Brussels ， 2 Jul . 1991 年 2 月 21 日 - 11 日 ， 布鲁塞尔 ， 2011 年 7 月 21 日 ， 欧洲 议会 、 理事 会 、 欧洲 经济 和 社会Contents lists available 在scienceDirectEngineering工程日记homepage：www.elsevier.com/locate/eng委员 会 以及 大区 委员 会 的 报告 。2014.http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.02.0112016—05—28 2016年版权所有。 由Elsevier出版 ltp on Behalf的 of Chinese Academy of Engineering工程 And Higher Education教育 Press新闻 Limited 公司。Thisis an open access article under the CC BY-NC - ND license 这 是 一 个 开放 获取 的 文章 下 CC BY-NC - ND license（ http：//已 创建 ）v ecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).164S。 Bergamaski et Al 。 /Engineering 工程2（ 2016 ）163-170iousDomains 。下 一篇 ： 欧洲 大 数据 市场 控制 下 一 秒largest市场分享 ，AT20% in terms of收入in The全球BIG历市场[ 1 ]. Germany ，TheUNITED 联合Kingdom ，法国 、And意大利 是 这个 市场 的 关键国家 。在 粒子 方面 ， 意大利 大 数据 市场 在 过去 一 年 中 迅速 发展 ， 并 进行 了 重大 投资 。are预期矮 个子From both The private私人And public 公共萨克斯 管本次 调查 的 内容 来自 应用 和 项目 ， 这些 应用 和 项目 在 意大利 大学 中 受到 大 数据 挑战 的 影响 ; 在 粒子 中 ， 它 报告 与 改进 有关 的 项目Cit - izens ' Lives 。As interesting examples of applications of technologies related tobig data management ， Section 4 describes a system （ 当 技术 应用 与 大 数据 管理 有关 时 ， 第 4 节 描述 一 个 系统 ）aimed atmonitoring the production and consumption of energy ， whilesection （ 监督 能源 生产 和 消费 ）5 synthetically介绍A原型aimedAT分析WEB Job 工作饰 Vacancies收藏From五 个欧洲union 联盟（ EU ）各国并 从中 提取 所 需 的 技能日期 。ITis重要TO注释that这个survey 调查is Far From成为exhaus -4 . 有效 的 ， both with respect to active research groups on thesetopics . （ 没 有 such groups are reconsiderably more numerousthan those . ） referred to in this paper ） and with respect toprojects ， which in （ 在 本文 中 ， 请 参考 ）更多 的 数字 比 任何人 都 报告 在 这里 。The main aim is to offer the reader of theproblems that academies are . 主要 内容 是 提供 给 读者 的 读者ad-dressing with respect to this important （ 转发 给 重要 的 人 ）issue 。A最近national 国家INITIATIVE on BIG历is代表 作by The电影 >Big日期实验 室 。 cini）www.consorzio-cini.it）is The Italian 意大利Na tional Interuniversity Consortium for Informatics （ 41 届 国际 信息 学 联盟 ）public 公共Italian 意大利大学that晋升And协调员 scientif - ic activities of research and technological transfer ，both theoretical and applicative ， in the several fields of computerscience and computer engineering . science - 研究 和 技术 转移 的活动 ， 僵尸 理论 和 应用 ， 计算机 科学 与 计算机 工程 的 严重 领域 。1 . 联合 国 教科文 组织 （ 英文 ： United States Council ofAmerica ） （www.bdva.eu（ 1 ） 工业 主导 的 合同 counterparttotheEuropeanCommissionfortheoutliningandim-supplementation 。of The欧洲战略 性Research 研究议程on BIG日期 。inAddition ，The cini> BIG日期实验 室 which焦点on Datathat is distributed throughout the whole national territory - has theaim of being a center of Italian experience for the development ofknowledge and technologies in the fields of big data and datascience . 数据 在 整个 国家 领土 上 分布 - - 它 是 一 个 专家 中心 ，在 大 数据 和 数据 科学 领域 的 知识 和 技术 的 发展 。300 所 中国大学 及 300 多 名 研究 员 当前 访问 此initiative 。TheNext Next → Sections briefly出席A FEW项目carried out by不同 的 意大利 大学 和 地址 的 研究 中心of BIG历And that aim TOImprove变量aspects of人们 的 生活 。These projects are related todistinct applicative domains ， in - cluding understanding citydynamics ， the Italian healthcare （ 英 语 ： Italian health ）system ， forecasting energy production in photovoltaic powerplants ， and managing job offers . 预测 光伏 发电 厂 中 的 能量 生产 ， 以及 管理 作业 产品 。最 后 两 篇 地址 ： 隐私 与 大 数据 的重要 问题可用 性 。2. 了解 人类 和 城市 动态 与 移动 电话历Cities 城市HAVE Always 的饰 Been Complex Systems 系统of人民 ，Things 的 ，environment ，And Activities ，And their快速发展has LED TO一 个 不可 阻挡Increase of的 复杂 性 。 this事实is pushing 的科学 家 们 要 离开 模型 驱动 分析 的 传统 范式 ， 开创 大 数据 分析 的 时代 ， 更 喜欢 数据 驱动 的 方法 。数字 标牌 那 人 每天 都会 产生 与 设备 ， 社交 媒体 互动 的 机会 ， 以及 其他 技术 系统 给 学习 和 欠 发达 城市 提供 了 一 个 -先 例 机 会 DYNAM-ICS And social 社 会 饰 Behavior Fromseveral perspectives . 理解 这些 动力 学 的 重要 性 ， 必须 能够预期 到 phenomena 的 影响 以及 对 公民 的 反应 中 支持 政策 和planners '需要 他们 。Mobile 的Phone 电话历实际 上represent A proxy 代理为研究 生并且 测量城市And公民 ，allowing us TO identify peoples 'S。 Bergamaschi et Al 。 /Engineering 工程2（ 2016 ）163-170165当前位置：线上翻译>英语翻译> presence at the urban level（2）—（4）重建移动性（Reconstruct Their Mobility）（5）—（8）和社会性[9]，并研究城市事件的影响”（4.10）.2.1. 移动电话及起源与目的地（OD）矩阵估计The estimation of presences and flows between preferredlo-cions （ 存在 和 流动 之间 的 比较 ）CAN BE used TOReconstruct年Origin And Destination 目的 地（ D ） 矩阵”（ 5.6 分 ）这 是 用于 推断 需求 传输 模型 和 理解 基础 设施要求 的 。在 Ref 。[ 6 ]关于 Long-Term分析of个体call 呼叫Traces is 演 出过， in Order to reconstruct systematicmovements （ 系统 调用 ） ， 例如movements with a highfrequency between the two most significant locations for 一个 人 的 两 个 最 重要 的 位置 之间 的 运动个人 。 寿司各地 ， typically Associated 协会同 Home And work ， areidentified among the locations from which an individ ualmade the largest number of call . 当 印第安 人 的 地方 ， 人们 制造 了 最 多 的 街道 。经过 识别 后 ， 系统 性 运动between these locations ， the OD matrix summarizesThe预期交通Flows between空间地区 。2.2. 移动 电话 for Novel Demography and City User估计The 可 能 性 of 测 量 And 监 测 social 社 会 菲 律 宾 HASincreased The interest 兴趣in The use 使用of BIG历TO支持官 方 统 计 数 字 [ 5 ]. Since administrative data cannot becollected with highfrequency and often do not contain 准确的 信息on mobility ， calling data are being used more andmore to integrated traditional data sources ， allowing theconstruction ， for example ， of permanent observatoriesof the cities 一 个 典型 的 数据 库 ， 更多 的 传统 数据 源 ，allowing the construction ， 城市 的 永久 性 数据 服务 器[ 3 ]and the identification of actual types of city users . 城市 用户的 身份 识别 。在Refs。[ 2 ] And [ 4 ]社会 经济 学家 ， 年analytical Framework aimed AT 分 类 Classifying MobilePhone 电话users into behavioral categories ， is presented .（ 从事 行为 类别 ）分析 过程 的 启动 与 空间 - 时间 轮廓 的构造The出席of The个人in The地区of兴趣 。 Then ， byapplying adata miningmethod ，differentpeoplecategories are learned ， and annotated profiles belongingto residents ， dy-namic residents ， commuters ， andvisitors are produced . 现在 ， 通过 应用 数据 挖掘 方法 ，不同 的 人 类别 正在 学习 ， 并 注释 了 他们 属于 继承 人 。在 Ref 。[ 5 ]一 个 典型 的 例子 是 ： 纽约 市 的 OD 矩阵 的创建 顺序 是 服从 社会 经济 学家 的 结果 （ An OD matrix atthe municipality level is created in order to observe thesociometer ） 。城市 间 流动 性 Inter-City Mobility of The个性化 。 by生产统计 学Comparable 比较到 those关注by TheNational 国家研究 所of统计意大利 （ Italy ） ，A安全 方式is提供TO一体 化存在population 人口And Flow 流统计 学with The Continuously up-to - date 日期estimates关注FromPhone 手机日期 。2.3. 移动电话，移动多样性和经济发展研究成为更多和更多的挑战，因为有些人需要调查社会地位为了改善生活与—ditions。在 Ref 。[ 8 ] Starting fromNation-Wide Mobile Phone （ 英文 ）数据 ， 身份 识别 器从 移动 性 多样 性 和 移动 性 的 指标 中 提取 出来为EachIndividual ，And调查The relations 相关使用 外部 社会 经济指标 。Diversity is defined in terms of the entropy of theindividual users 'trajectories，while vol.——the mobility ofthe ume of the mobility is measured by the characteristicdistance traveled by an individual.多样性是由个人经历的个人中心的，while vol，移动性是衡量的。该实验展示了移动性与健康指标相关（例如教育水平、就业率、收入和剥夺），并演示了移动性行为者的高预测力量与社会经济发展的城市。在 另 一个 社会 层面 的 探索 中 ， 一 个 有 兴趣 的 结果 在 参考 文献 中出现 。 [ 9 ] from comparing mobility with the extuted socialnetwork （ 网络 中 的 移动 性 ）来自 CALL The similarity 相似in The移动And近似 性in The Social 网络苹果TO BE混蛋相关的 ，leading 领导TO The结论 ： 网络 中 没有 连接 的 人 ， 但 拓扑 上关闭166S。 Bergamaski et Al 。 /Engineering 工程2（ 2016 ）163-170and with similar mobility patterns ， are likely to share anetwork connection in the （ 类似 移动 模式 ， 可以 共享 网络连接 ）未来 。2.4. 手机 和 大 事件 Mobile Phone and Big Event估计在疏散期内对事件进行监测和记录的可能性是公共管理部门的巨大兴趣[10]. A similar reconsideration can be provided for theimpact of events in cities . （ 类似 的 思考 可以 提供 给 城市 事件 的 影响 。[ 4 ]在 命令 设计 Adquate plans 平台为Security 保安And Mobility 。 REF ! [ 10 ]介绍下 一篇 ： Run - lationpattern analysis ，a process for extracting interconnectionsbetween lation 模式 分析Different区域Caused 的by事件in The城 。 by analyzing the density of calls at a collective level ， thepresence of people is estimated ， and signitant co-variations ofpresences is derived by 分析 集体 水平 上 呼叫 的 密度 ， 人们存在 的 存在 是 estimated ， 而且 存在 的 重要 co-variations ofpresences is derived by using 使 用 Time -And 空 间约 束sequential 结果Pattern 模式分析 。REF！[4] Presents a methodfor measuring the impact of events（分析事件的影响方法）音乐节 、 音乐 和 艺术 表演 ， 以及 季节 性 事件 （ Festivals ，Music and Artistic Shows ， and Seasonal events ） at theurban城市Level 水平by Exploing The people-profiling 的supplied by社会 学家 The Sociometer The Variation 变量of城市users 使用者Composition 作曲in The地区of interest 的And over A Specific特定期of时间is分析 ZED using 使用statis 方法 和 多重 分类 分析 。The multi-clas sification aspect allow us to investigate howthe composition of population changes when moving theanalysis from small . （ 多重 阶级 分析 - - 向 我们 展示 人口 变化的 构成 ， 以及 当 人口 分析 从 小 规模 迁移 的 时候 如何 进行分析 ）区域（ 注 ： e.g. ， The城市 s historical中心 ）TO放大one 人（ 注 ： e.g. ， The（ Sub-urbs ）实验 验证 了 社会 计量员 识别 的 能力人民Composition 作曲AT The urban 城市Level水平And The validity 的of the whole method in measuring theimpact of both small and big events 在 小 而 大 的 事件 中 的 影响城市 。2.5. 手机 型号 MODEL OF HMANmobility 流动 性Thanks to the ubiquitous nature and diffusion of these data.谢谢这些数据无处不在的性质和扩散，人类动力学的新特性有可能。Human 人类Mobility 流动 性 ，近似 化为颓废同randomWALK or Lévy flight ， has instead revealed a high degree oftemporalandspatialregularitythatdoesnotexcludeheterogeneity in the pat - terns . 或 莱维 飞行 ， 他 已经 恢复 了时间 和 空间 的 高度 规律 性 ， 这 不会 导致 过度 的 健康 。through 通过A Study 研究of The radius of gyration gyration计算 Computed on mo - bile 电话 背叛 ， 它 已经 被 发现 ， 人们花费 了 他们 最 多 的 时间 在 一 个 小 号码 的 位置 。此 结果 已allowed科学 家 们TO调查mobility 流动 性Deeper ，Findingthat在 个人 配偶 的 characteristic traveled 距离 与 他们 未来 所在 地 的 预测 性 高 缺陷 中 ， 可 考虑 的 变异 性 。本 公寓 矛盾已经 被 解释 了Further分析The Impact of systematic移动 的 ，发现 这 两 个 新 类别 的 旅行 者 存在 ： 归来 者 和 探险 者 。The systematic mobility of the return is estimated by theirradius of gyration and characterized by recurrent . 返回 者 的 系统 移动 性 是 由 他们 重新 生成 的主题 ： Moves Between AFew Preferred Locations探险 者 Tend in - SteadTO移动betweenA放大号码of Different Locations 地点并且 他们 系统 移动 性 只给 一 个 小 的 捐款 给 他们 带来 整体 移动 性[ 7 ].3. 意大利 的 大 数据 案例 A Big Data Case for Italian医疗 卫生标准医疗实践成为逐步基于证据的医学知识从大体积的医学数据中提取。在所有开发国家，健康供应商收集和大型维护复杂，heter—geneous数据。这需要极大的可用性的数据项目虚拟无限的可能性在不断进程的改进卫生保健系统的可持续性和质量，从个人化医疗，疾病预防，和有效的健康—护理组织的评价[11].However ， a large number of patients receive healthcare fromdifferent providers ， thus creating a frag . （ However ， a largenumber of patients receive healthcare from different providers ，thus creating a frag . （ 许多 病人 接受 不同 的 医疗 提供 者 ）ofE-Health 健康历散文among many的 组织 。S。 Bergamaschi et Al 。 /Engineering 工程2（ 2016 ）163-170167The整合And和谐 化of these历is thus成为 越来越 多重要 的In this context ，the Italian Tax - based ，publichealthcare system presents distinctive challenges ， due to itsuniversal coverage （ 英 语 ： 在 此 背景 下 ， 基于 出租 车 的公共 卫生 系统 呈现 出 独特 的 挑战 ， 其 普遍 覆盖 率 ）和 区域行政 化 | Italy 's 意大利population 人口is among The上古在世界 中 ， 和 慢性 条件 的 有效 管理” [ 12 ] is of paramountimportanceforthepatients，inordertopreventcomplications and disability ， and for the nation to ensureeco - nomic . 病人 的 参数 重要 性 ， 以 预测 并发 症 和 残疾 为序 ， 国家 对 环境 的 影响可 持续 性 。意大利医疗保健系统的组织是分层的，中国的和分散的。国家 标准 是 对 调查 负责 的The将军对象And Fundamental 功能原则of保健 系统 。在另一个地方政府，区域政府（21作为整体）是负责通过一个网络—当地医疗单位的工作交付医疗保健（LHU，10每个区域平均）。二 ， 这个 分散 的 和 独立 的 组织 ， 医 疗 保 健 历 Management 管 理 Systems 系 统 are Notinteroperable 的 。 in这个使用 - text National 国家agency 机构为区域 性Healthcare 医疗 卫生服务Agenas （ 英语 ： NationalAgency for the Coordination of Regional Health Systems ）in合作同区域 性健康 Health agency 机构（ ARS ）关于 TuscanyAnd The National 国 家 Research 研 究 Council 建 议 意 大 利（ Italy ） ，is开发 A BIG历分析Platform 平台aimed AT生产unified Analytics tools on administrative e-health recordsmanaged by regional units 分析 工具 管理 电子 健康 记录 由 区域 单位 管理 。TheThematrix Platform 平台支持The whole BIG历分析 ― ―生 命 周 期 （ icslifecycle ，fromdistributeddataacquisition/storage to the de—sign and parallel deployment ofanalytics and the presentation of result）。（It allows the hidingof the extreme diversities of regional information systems bysupporting extraction and remapping to.）（《区域信息系统的极端分歧》）A common schema of administrative records byrecording all the interactions of every citizen with the publichealthcare （ 每个 公民 与 公共 健康 的