33、人工智能（AI）和机器人流程自动化（RPA）助力智慧城市发展

人工智能（AI）和机器人流程自动化（RPA）助力智慧城市发展

1. 引言

未来，预计到2025年左右，将从现实世界向智能世界转变。从4G LTE到5G NR的技术进步，使得智能化程度得以提升，旧城市也将逐渐转变为智慧城市。智慧城市的形成，源于各领域对智能技术的应用。智能技术与自动化的结合，不仅提升了城市的智能化水平，还催生了全新的智能环境，涵盖了车辆、家庭、政府部门、商业综合体、医院和各类机构等。

设备的智能化主要体现在对互联网的广泛应用，也就是物联网（IoT）。物联网实现了人与设备之间的通信。未来，人工智能（AI）和机器人流程自动化（RPA）的应用将为这一转变提供更多可能。预计到2030年，各项目标将得以实现，物联网（IoT）也将升级为万物互联（IoE），这一时期标志着从5G向6G的发展。在6G时代，设备之间能够直接通信，互联网的应用将带来更多便利。

人工智能是一种智能系统技术，它能让计算机和机器智能地工作，取代人力劳动，提高工作效率和速度。AI与机器和计算机结合，为人类提供解决问题的方案，加速工作流程。近年来，控制论技术发展迅速，AI已融入我们的日常生活，如计算机上的SIRI语音识别和搜索工具。

如今，AI是多种技术的集合，模拟人类智能，包括机器学习（ML）、深度学习（DL）和大数据。机器学习使计算机在没有明确解决方案指令的情况下执行功能，用于分类、聚类和信息预测等任务。深度学习是机器学习的一个分支，专注于参数化多层神经网络，能够学习数据的表示。

智能包括感知、分析和反应三个要素。人工智能是由人工实体开发的智能系统，用于解决计算机或机器系统中的复杂问题。从广义上讲，人工智能也可称为数字智能，它能控制计算机控制的机器人，使其像智能生物一样执行任务。AI是一种计算技术，使机器能够复制人类大脑的认知功能，包括感知、自动推理、常识推理、机器学习、知识表示、多智能体系统、自然语言处理（语音转文本）、规划与行动、人类错误纠正等，能在大量数据中发现模式，执行任务的能力与人类相当，这也吸引了企业的广泛关注。此外，AI在医疗保健领域也有应用，如作为机器人护士助手。在医学领域，AI分为虚拟和物理两个分支，有助于时间管理和自动调度。

机器学习算法主要分为以下三类：
- 无监督学习：能够发现数据中的模式。
- 监督学习：具备分类能力，并能根据先前的示例进行预测。
- 强化学习：仅使用奖励和惩罚序列来生成特定问题平台上的操作策略。

在农业领域，AI也有重要应用：
- 杂草检测 ：通过图像处理技术，利用AI和ML算法，对因湿度、风力和光照等条件捕捉到的杂草图像进行处理，以去除影响农作物生长的杂草。
- 垂直农业 ：由于城市土地有限，室内垂直农业成为可能。利用水培、水产养殖和气培等先进技术，结合传感器技术实时监测环境的温度、光照、湿度和二氧化碳水平，并通过AI和IoT技术根据植物生长阶段定期插入和校准营养物质。

工业AI将领域专业知识与AI技术相结合，通过统一的数据架构提高运营效率和性能，将数据转化为易于理解的指南，帮助企业做出决策。它还能通过连接工厂的神经中枢，减少停机时间，延长设备生命周期，并形成工作现场的智慧存储。

机器人流程自动化（RPA）允许组织员工构建软件或“机器人”，用于处理各种交易、数据操作、响应触发和与其他数字系统通信。RPA旨在通过自动化而非人力来完成工作，提高效率和准确性。它是一种新兴的技术，结合了硬件、软件、自动化和网络，可将复杂的业务流程简化。RPA的应用基于一个生命周期，通常遵循戴明循环（Plan-Do-Check-Act，PCDA），具体包括以下六个阶段：
1. 分析阶段 ：分析并确定实现自动化流程的活动。
2. 设计阶段 ：确定RPA流程中必须包含的数据流和工作等内容。
3. 构建阶段 ：执行设计阶段中确定的可自动化部分。
4. 部署阶段 ：为构建好的机器人提供运行环境。
5. 监控和控制阶段 ：在机器人运行过程中进行监督和控制。
6. 评估和性能阶段 ：对机器人的行动进行评估和性能分析。

2. 文献综述

智能自动化和机器人流程自动化技术对于智慧城市的发展至关重要。然而，研究人员和媒体在使用相关术语时存在差异，因此有必要对这些技术进行全面回顾。同时，了解RPA和AI在工业、医疗、能源、智能审计、银行和数字取证等领域的实际影响、应用和优势，有助于深入理解自动化在商业价值创造中的作用。

“智慧城市”这一概念已被科技公司使用多年，我们正从“数字城市”向“智慧城市”转变。智慧城市涵盖了智能医疗、智能服装、智能网络系统、智能交通和智能服务等众多领域。这些服务可在一个卓越的运营架构下进行管理，主要包括以下五个层面：
|层面|描述|
| ---- | ---- |
|应用层面|连接智慧城市与市民，通过持续监测控制资产滥用，确保城市的未来发展。|
|传感层面|包含大量传感设备和执行器，监测环境信号并与城市灯光互联，借助无线传感器网络（WSNs）运行。|
|通信层面|将传感层面收集和初步处理的数据传输到其他层，主要连接地面设备和云端。|
|数据层面|将看似不相关的数据转化为有意义的事实，需要高效的数学算法和强大的计算能力。|
|安全层面|目前仍处于发展初期，存在许多未开发的服务，用户隐私和安全问题有待解决。|

过去，卫星系统实现了全球通信，但带宽有限、成本高且速度慢。后来，陆地和海底光纤电缆的出现解决了这些问题，使通信更加快速和便捷。预计未来几十年，将建立更兼容的网络和技术，推动更多商业组织的发展。在过去十年中，物联网、人工智能和机器人流程自动化的应用，标志着数字时代的到来。

3. RPA和AI对智慧城市发展的影响

3.1 RPA和AI在工业4.0中的应用

如今，各行业的数字服务不断融合，RPA实现的服务自动化能够完成人类的工作任务。AI机器人可以高效、精准地执行重复性工作。在RPA中，有许多商业和开源工具可供使用，例如：
- UiPath：用于开发和执行RPA功能的编程脚本。
- Kofax：开发流程自动化软件。
- Automation Anywhere：实现自动化流程。
- Win Automation：具有自动发送邮件、处理PDF和Excel等功能。
- Assist Edge：提供自动化支持。
- Automagica：开源工具，使用Python语言编写，代码可在GitHub上获取。

3.2 AI和RPA在银行业的重要性

银行行业使用Blue Prism、UiPath等机器人流程自动化软件系统，在计算机和终端用户设备上部署软件机器人，协助处理重复性的银行业务。RPA在银行业的优势包括降低成本、提高速度、增强可扩展性、提高准确性和合规性。具体应用包括：
- 账户处理 ：包括账户开立、应收账款和应付账款等。
- 业务处理 ：如存款、抵押贷款、贷款、投资和支票处理等。
- 员工管理 ：员工入职和离职流程。
- 其他服务 ：如退保、失效处理、承保支持、催收、客户服务、账单和服务台等。

AI和RPA对银行业的发展做出了巨大贡献，例如：通过计算机入职和监控，开户速度提高了12倍；每月为商业贷款机构节省300小时的外部报告准备时间；客户服务的票务处理速度提高了2倍。RPA还能帮助银行减少人力投入，改善后台流程和客户体验，同时检测欺诈活动，为金融机构提供必要的客户信息。

3.3 能源领域向智能自动化发展的影响

AI和RPA在能源领域的应用正处于关键阶段，企业开始探索其背后的潜力。智能自动化的发展需要一个认知路线图，涉及以下三种不同类型的技术：
- 第一类 ：基本流程自动化，包括应用程序、附加组件和宏，位于表示层，与IT应用无关。
- 第二类 ：增强/智能流程自动化，使用自然语言处理技术，能够处理非结构化数据，实现流程自动化。
- 第三类 ：认知平台，试图像人类一样解决问题。

RPA解决方案在能源领域具有以下价值：
- 成本和运营模式转变 ：在每个业务事件中广泛应用智能自动化（IA），涉及RPA和AI工具及方法。
- 增强和新见解 ：通过智能流程优化解决方案，结合物联网设备和机器学习（ML），实现对大气蒸馏物质量参数的精确在线预测。
- 提高决策能力和质量 ：结合规则和认知自动化，对迪士尼产品测试记录进行分类和审查。

graph LR
    A[智能自动化技术] --> B[第一类：基本流程自动化]
    A --> C[第二类：增强/智能流程自动化]
    A --> D[第三类：认知平台]
    B --> E(应用程序、附加组件、宏)
    C --> F(自然语言处理、非结构化数据处理)
    D --> G(像人类一样解决问题)

综上所述，人工智能和机器人流程自动化在智慧城市的发展中扮演着至关重要的角色。它们不仅推动了各行业的数字化转型，还为城市的智能化发展提供了强大的支持。随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来的智慧城市将更加智能、高效和便捷。

3. RPA和AI对智慧城市发展的影响（续）

3.4 RPA在智能审计中的应用

在智能审计领域，RPA发挥着重要作用。以收入审计为例，其具体操作步骤如下：
1. 数据收集 ：利用RPA软件机器人从各种数据源（如财务系统、销售系统等）收集与收入相关的数据，包括销售订单、发票、收款记录等。
2. 数据清洗 ：对收集到的数据进行清洗，去除重复、错误或不完整的数据，确保数据的准确性和一致性。
3. 规则匹配 ：根据预设的审计规则，RPA机器人将数据进行匹配。例如，检查销售订单与发票的金额是否一致，收款记录是否与销售订单对应等。
4. 异常检测 ：通过对数据的分析，RPA能够检测出异常情况，如大额销售的异常波动、未及时收款的订单等，并标记出来供审计人员进一步审查。
5. 报告生成 ：最后，RPA自动生成审计报告，总结审计结果，包括发现的问题、异常情况的详细信息以及相关的建议等。

RPA在智能审计中的应用，大大提高了审计的效率和准确性，减少了人工审计的工作量和错误率。

3.5 RPA在数字取证中的应用

在数字取证领域，RPA也有广泛的应用。其操作步骤如下：
1. 数据搜索 ：RPA软件机器人可以按照预设的关键词和规则，在大量的数字数据（如硬盘、服务器、网络存储等）中搜索与案件相关的信息。
2. 数据提取 ：一旦找到相关信息，RPA能够将其提取出来，并进行分类和整理，以便后续的分析。
3. 证据固定 ：RPA可以对提取的证据进行固定，确保其完整性和真实性，防止证据被篡改或丢失。
4. 数据分析 ：结合AI技术，RPA可以对提取的证据进行深入分析，发现其中的关联和模式，为案件的侦破提供有力支持。
5. 报告生成 ：最后，RPA生成详细的数字取证报告，包括证据的来源、提取过程、分析结果等，为司法人员提供清晰的证据链。

4. AI和RPA的优势

4.1 商业模型设计

在数字平台的商业模型设计中，AI和RPA能够代表各种数字技术，帮助企业实现创新和转型。通过自动化流程和智能决策，企业可以降低成本、提高效率，从而在市场竞争中占据优势。例如，利用RPA可以实现订单处理、客户服务等流程的自动化，减少人工干预，提高响应速度；AI则可以通过数据分析和预测，为企业提供精准的市场洞察和决策支持。

4.2 低成本外包

AI和RPA的应用使得企业可以将一些重复性、规律性的工作外包给自动化系统，从而降低人力成本。同时，由于自动化系统的准确性和稳定性较高，还可以提高工作质量，减少错误和返工。

4.3 决策支持系统

AI和RPA能够为企业的决策提供有力支持。通过对大量数据的分析和挖掘，AI可以发现潜在的趋势和模式，为企业的战略决策提供参考。RPA则可以快速处理和整合数据，为决策提供及时、准确的信息。

4.4 疫情期间的重要性

在疫情期间，AI和RPA在多个领域发挥了重要作用：
- 医疗保健 ：AI可以辅助医生进行疾病诊断和治疗方案的制定，RPA则可以实现医疗物资的自动化管理和配送，提高医疗效率。
- 教育 ：通过在线教育平台，AI可以实现个性化学习方案的制定和辅导，RPA则可以处理学生注册、课程安排等行政事务，减轻教师的负担。
- 旅游和旅游业 ：虽然疫情对旅游和旅游业造成了严重冲击，但AI和RPA可以帮助企业进行市场分析和预测，制定灵活的营销策略，为疫情后的复苏做好准备。
- 制造业和分销 ：AI和RPA可以实现生产流程的自动化和优化，提高生产效率和质量，同时确保供应链的稳定。
- 农业和食品生产 ：在农业领域，AI和RPA可以用于作物种植管理、病虫害防治等，提高农业生产的效率和质量；在食品生产领域，RPA可以实现食品加工和包装的自动化，确保食品安全。
- 老年人服务 ：AI和RPA可以为老年人提供智能护理服务，如健康监测、生活协助等，提高老年人的生活质量。

5. AI和RPA：是福还是祸

AI和RPA在人类生活中既带来了机遇，也带来了挑战。

5.1 福

• 增加机会 ：AI和RPA的发展创造了新的就业机会，如AI工程师、RPA开发人员等。同时，它们也推动了各行业的创新和发展，为经济增长提供了动力。
• 提高便利性 ：通过自动化流程和智能服务，AI和RPA为人们的生活带来了更多的便利。例如，智能家居系统可以实现家电的远程控制和自动化管理，智能交通系统可以提高交通效率，减少拥堵。

5.2 祸

• 网络问题 ：AI和RPA的应用高度依赖网络，如果网络出现问题，可能会导致服务中断，影响人们的正常生活和工作。
• 农村地区基础设施不足 ：由于农村地区的基础设施相对薄弱，智能系统的普及程度较低，导致农村居民无法充分享受AI和RPA带来的便利。

6. 智能环境

在智能环境的建设中，AI和RPA发挥着关键作用。智能环境通过各种传感器收集数据，并对输出进行执行和评估。以下是一些具体的应用场景：

6.1 客户支持

利用AI和RPA技术，可以实现客户支持的自动化。例如，通过智能聊天机器人，能够快速回答客户的常见问题，提供解决方案。同时，RPA可以自动处理客户的订单和投诉，提高客户服务的效率和质量。

6.2 欺诈检测和预防

AI和RPA可以通过对大量交易数据的分析，发现异常的交易模式，及时检测和预防欺诈行为。例如，银行可以利用这些技术对信用卡交易进行实时监测，一旦发现可疑交易，立即采取措施。

6.3 智慧城市项目

在智慧城市项目中，AI和RPA可以应用于多个方面，如能源管理、建筑自动化、灌溉系统、交通管理、废物处理等。通过智能传感器和自动化系统，可以实现对城市资源的高效利用和管理，提高城市的可持续发展能力。

智能环境中的服务包括能源、建筑、灌溉、交通、废物管理等方面的智能化提升。以下是一个简单的表格展示智能环境服务的改进情况：
|服务领域|改进内容|
| ---- | ---- |
|能源|通过智能电表和能源管理系统，实现能源的实时监测和优化分配，提高能源利用效率。|
|建筑|利用自动化系统控制建筑的照明、空调等设备，实现节能减排。|
|灌溉|根据土壤湿度和气象条件，自动控制灌溉系统，实现精准灌溉。|
|交通|通过智能交通系统，实现交通流量的实时监测和优化调度，减少拥堵。|
|废物管理|利用传感器监测垃圾桶的填充情况，实现垃圾的及时清理和分类处理。|

7. 物联网（IoT）

物联网是一个由大量异构设备通过互联网连接而成的模型，这些设备通过各种IP地址和协议进行识别。物联网的重要性在于它提高了各个领域的智能化水平：
- 银行 ：通过物联网技术，银行可以实现对客户的实时监测和个性化服务，如根据客户的消费习惯提供定制化的金融产品。
- 交通 ：智能交通系统利用物联网技术，实现车辆的实时定位和交通流量的监测，提高交通效率和安全性。
- 工业 ：在工业领域，物联网可以实现设备的远程监控和故障预警，提高生产效率和质量。
- 家庭 ：智能家居系统通过物联网技术，实现家电的远程控制和自动化管理，提高生活的便利性和舒适度。

8. 结论

人工智能和机器人流程自动化在智慧城市的发展中具有重要的应用价值。目前，在5G技术的支持下，AI和RPA的应用已经取得了一定的成果，推动了智能环境的初步形成。随着技术的不断发展，当AI和RPA得到充分利用时，将催生6G技术的出现，从而创造出更加完善的智能环境。未来，智慧城市将变得更加智能、高效和便捷，人们的生活质量也将得到进一步提高。

graph LR
    A[智慧城市发展] --> B[AI和RPA应用]
    B --> C[5G技术]
    B --> D[6G技术]
    C --> E(部分应用，初步智能环境)
    D --> F(充分应用，完善智能环境)
    E --> G(各行业数字化转型)
    F --> H(更高水平的智能生活)

总之，我们应该积极拥抱AI和RPA技术，充分发挥它们的优势，同时也要关注其带来的挑战，采取相应的措施加以应对，以实现智慧城市的可持续发展。