互联网+智慧城市与物联网技术（培训）

互联网+智慧城市与物联网技术2023/11/22城市化与智慧城市

智慧城市的内涵

智慧城市的实现物联网与新一代信息技术

南京大学智慧城市研究院

讨论与展望2023/11/23城市化：城市化：指人类生产和生活方式由乡村型向城市型转化的历史过程，表现为乡村人口向城市人口的转化以及城市不断发展和完善的过程。2019年3月25日联合国发布的一份报告说，中国的城市化进程极为迅速，目前全球超过50万人口的城市中，有四分之一都在中国。联合国经济与社会事务部人口司《世界城市化展望2009年修正版》：“中国在过去30年中的城市化速度极快，超过了其他国家。”中国正经历着城市化的重要转型。1980年，中国只有51个城市人口超过50万，自上个世纪90年代起，中国超过50万人口的城市数量显著增加。从1980年到2019年的30年间，共有185个中国城市跨过50万人口门槛。到2025年，中国又将有107个城市加入这一行列。2023/11/24我国人口比例状况大陆31个省、自治区、直辖市和现役军人的人口中，居住在城镇的人口为665575306人，占49.68%；居住在乡村的人口为674149546人，占50.32%。同2000年第五次全国人口普查相比，城镇人口增加207137093人，乡村人口减少133237289人，城镇人口比重上升13.46个百分点。－－2019年第六次全国人口普查主要数据公报

2023/11/25纽约（1954、1985、2009）上海（1990、2019）2023/11/26城市化的要义城市化的要义，正是上海世博会的主题——让生活更美好。城市建设、管理要以人为本，为不同阶层都提供公共服务，让广大市民享受城市化带来的美好生活。经过改革开放后30年的长足进展，中国城市化已步入中期阶段，步伐加快，质量显著提高。同时，中国城市化又处于周期转折点上，上一周期行将结束，下一周期将要开始。中国政府目前推行的扩大内需、拉动经济增长的政策措施，有助于尽快启动新一轮城市化进程。反过来，新一轮城市化也将为中国经济发展开辟更广阔的增长空间。现阶段城市化的特点：由又快又好到又好又快，由城市化带动城乡一体化，由城市化产生城市集群化。2023/11/27城市病及其对策城市病：urbandisease;citydisease;urbansickness人口增多、住房拥挤、就业压力增大、用水用电紧张、交通拥堵、环境恶化、治安问题…40-70percentofelectricalenergyislostduetoinefficienciesinthegrid.

InonesmallbusinessdistrictinLosAngelesalone,carsburned47,000gallonsofgasolinejustlookingforparking.Ourhealthcare“system”can’tlinkfromdiagnosistodrugdiscovery,providers,insurers,employersandpatients.对策：智慧城市智慧地球2023/11/28IBM:

“智慧地球”和“智慧城市”2019年底，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念，智慧地球就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产生活,达到“智慧”状态。2009年底，IBM公司公布了IBM“智慧城市”的概念及其软件解决方案。“智慧城市”是IBM“智慧地球”策略中的一个重要方面。“智慧地球”提出以更智慧的方法，通过新一代信息技术改变人们交互的方式，提高实时信息处理能力及感应与响应速度，增强业务弹性和连续性，促进社会各项事业的全面和谐发展。而IBM“智慧城市”的行动正成为IBM“智慧地球”从理念到实际的现实举措。

2023/11/29智慧地球的3I特征：感知化（Instrumented）、互联化(Interconnected)和智能化(Intelligent)。中国化的解释：全面互联、充分整合、激励创新、协同运作。利用传感器感知所有物体和环境的状态感知化利用网络传输信息互联化利用超级计算机和云计算对生产生活实现智能控制智能化IBM”智慧地球”的3I特征“智慧城市”的核心理念2023/11/210智慧城市智慧城市是IBM的专利吗？国家电脑化计划（1981年－1985年）全国资讯科技蓝图（1986年－1991年，建立贸易网、法律网和媒介网等）IT2000—智慧岛计划（1992年－2019年，建设覆盖全国的高速宽带多媒体网络Singapore

ONE）资讯通信21蓝图（2000年－2019年）互联新加坡计划（2019年－2019年），使新加坡被称为IT应用最好的国家(全球经济论坛,2019）、技术准备力排名第一（世界经济论坛，2019）、电子政务水平排名第三（埃森哲，2019）自2019

年开始，新加坡启动了具有重要战略意义的“智慧国2019计划”的实施，期望通过该计划来提升新加坡在未来10

年中的竞争实力和创新能力，利用无处不在的信息通信技术将新加坡打造成一个智慧的国家、一个全球化的城市（主要目标：通过资讯通信丰富国民的生活；通过资讯通信加强经济竞争力和创新力；加快资讯通信产业的发展，并提高产业竞争力）

新加坡:从“国家电脑化计划”到“智慧国计划”

——一场持续憧憬、酝酿和实践之旅。2023/11/211我国台湾:落实“智慧台湾”理念，促进“优质生活”策略

2019年开始实施《信息通信发展方案》2019年—2019年，顺利推动“数字台湾计划（e-Taiwan）”，并圆满实现“6年600万户宽带到家”的目标；

2019年—2009年，顺利推动“移动台湾计划（M-Taiwan）”，规划“移动台湾、应用无限、跃进新世界”的科技愿景，让民众在任何时间、任何地点都可以应用ICT科技，享受优质的信息生活；

2009年—2019年，规划推动“智慧台湾（IntelligentTaiwan）”计划，配合“无所不在运算技术”的发展与应用趋势，以“发展优质网络化社会”为推动方向，加速建设高速宽带网络，并互联互通各个网络系统，再配合有线与无线的感应网络，以实现所有对象都能够连接网络的目标，进而构建完善的宽带基础设施及应用环境。

智慧城市是IBM的专利吗？2023/11/212智慧中国BeijingJinanNanjingShanghaiHangzhouChangshaShenzhenChongqingTianjinll

ShijiaZhuang(Hebei)Zhengzhou(Henan)lQingdaolHefei(Anhui)l

SuzhouChengdull

GuangzhouWuhan

Xi’an(Shaanxi)l

FoshanGuiyangllKunming智慧广州以市场需求带动技术研究，以规模化应用集聚产业发展，以成熟化应用引导行业标准制定，率先加快物联网技术的研发和产业化，抢占物联网产业链的高端，带动珠三角地区物联网应用和产业化，引领珠三角产业升级和结构调整。智慧深圳充分发挥深圳信息通信产业发达、RFID相关技术领先、电信业务及信息化基础设施优良等优势，通过建设信息通信基础设施、认证、安全等平台和示范工程，加快产业关键技术攻关，构建城市发展的智慧环境。智慧佛山目前，佛山家电已与“国家RFID产业化（上海）基地”展开合作，开发物联网智能家电项目，并深化与香港合作突进打造RFID产业，结合产业、企业以及市民需求，重点推进物联网技术的应用。智慧宁波宁波整合政府、社会、市场多方面信息资源，打造一个个智能城市管理的平台，通过智能系统的应用促进了宁波新兴产业的兴起。提出“智慧城市”建设的宁波，在信息应用方面已启动十大智能城市管理系统建设。Ningbo智慧南京2019年南京在国内第一个提出着力发展智慧产业城市2019年南京和IBM公司签署了打造“智慧南京”战略合作备忘录。其中，“智慧养老”和“智慧交通”率先实施。2019年南京大学率先成立智慧城市研究院。智慧武进2019年“智慧武进”建设三年行动纲要(2019-2019)出台。将积极培育智慧产业、大力集聚智慧资源，努力打造智慧高地，着力把“智慧”融入到科技创新的全领域、产业转型升级的全过程。智慧城市、低碳城市、幸福城市2023/11/213近期动态：北京、上海、重庆、成都、武汉、杭州…智慧浙江、智慧广东、智慧江苏…2023/11/214智慧时代智慧城市的世界也是中国社会发展的大势所趋

智慧城市解决现代“城市病”的良药

智慧城市是建设绿色低碳社会，提高人民幸福感的必由之路

城市智慧度将成为一座城市的核心竞争力重要标志

我们正迎来一个“智慧时代”

2023/11/215城市化与智慧城市

智慧城市的内涵

智慧城市的实现物联网与新一代信息技术

南京大学智慧城市研究院

讨论与展望2023/11/216技术基础：以物联网技术及承载它的互联网、移动通讯网、光通讯网等网络的多样化组合为基础，综合应用各种新一代信息技术。建设途径：广泛深入地推进基础性信息网络设施与应用型信息系统的开发建设，深入地推进各类信息资源开发利用。通过典型应用、行业推广等方式，逐渐提高城市的信息化、智能化水平。努力方向：形成信息技术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信息化和智能化城市

智慧城市，是信息技术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信息化和智能化城市智慧城市基本内涵2023/11/217智慧民生智慧产业智慧服务智慧管理智慧城市智慧技术海量信息数据的搜集和存储、数学模型优化分析和高性能计算技术；实现所有系统的感知、互联互通乃至智能化。

智化与慧化技术均十分重要智慧技术（物联网等）人的智慧与人工智能相结合，进行研发、创造、生产、管理等活动，形成有形或无形智慧产品以满足社会需要的产业蕊片研发、软件开发、系统集成、动漫、创意设计等都属于智慧产业范畴。智慧产业为企业、市民提供信息服务；为市民提供其随时、随地、随需可获得的

“衣食住行乐财教医”等信息服务；为企业提供方便、快捷的审批、投融资、信用信息等服务。智慧服务培养一种欢迎和包容“群体智慧”以及广泛社会生态系统的组织文化和流程；更加多元化的、更加社会性的、更迅速的和更多预测性的协作方式。智慧管理市民在工作、生活中可获得一站式、互动式、高效率的信息服务；家居生活可实现远程化智能化管理。

智慧民生智慧人文充分的智慧城市专业人才的支撑；全社会对智慧城市广泛的认知；健全的智慧城市建设的体制机制；丰硕的智慧城市建设成果和文化成果。智慧人文智慧城市的构成2023/11/218智慧城市的理解（小结）城市化是人类社会的发展趋势智慧城市是走向智慧地球的必由之路物联网及新一代信息通讯技术的充分应用是智慧城市的实现途径2023/11/219城市化与智慧城市

智慧城市的内涵

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讨论与展望2023/11/2202023/11/220物联网与“第三次浪潮”198020192019难得的发展契机：物联网。关键：核心技术1965年，大型计算机2023/11/221物联网定义传统基本定义：“物联网”（InternetofThings）指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。2023/11/222物联网的发展，anytime,anyplaceforanyone无所不在的感知无所不在的通信无所不在的计算友善（无缝）的人机界面ITU定义：fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything.2023/11/223物联网的解剖，分层结构：感、传、知、控控知传感2023/11/224物联网与战略性新兴产业新一代信息技术产业：加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施，推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化，加快推进三网融合，促进物联网、云计算的研发和示范应用。着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力，加快重要基础设施智能化改造。大力发展数字虚拟等技术，促进文化创意产业发展。―《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》2019.10.10江苏省六大战略性新兴产业：

新能源、新材料、生物技术和新医药、节能环保、软件和服务外包、物联网

在物联网等新一代信息技术（智慧技术）的推动下，一个以智慧城市为核心与代表的智慧时代正在到来。2023/11/225智能衣柜—所有的衣物都附上智能标签，告知主人衣物材质，适合什么季节，适合何种搭配智能灯光—台灯通过感知环境亮度，是否有人在看书等情况，自动开关，既省电又方便智能地板—由地板上安置的传感器感知环境温度及亮度情况，来控制地暖、空调和房间灯光智能窗帘—根据主人的作息习惯，清晨自动拉开，让阳光唤醒主人；晚上自动关闭，保证良好睡眠智能空调—根据房间温湿度情况，自动控制，保持房屋四季如春物联网应用领域-智能家居2023/11/226安全监控—安装在家庭环境中的无线摄像头可实现实时多媒体信息传感，并将监控信息通告用户环境监测—安装在家庭环境中的环境监测节点对室内环境信息进行周期性采样，并将结果实时通告用户危险防范—安装在家庭环境中气体浓度监测节点对室内有害气体（甲醛、一氧化碳等）实时监控，并向用户发送报警信息物联网应用领域-智能家居2023/11/227智慧的医疗与安养远程视频

状态监控处理2023/11/228体域网，BodyAreaNetwork(BAN)2023/11/229电子健康档案系统2023/11/230物联网应用领域-智能交通管理实时交通信息

智慧的道路是减少交通拥堵的关键，但我们仍不了解行人、车辆、货物和商品在市内的具体移动状况。因此，获取数据是重要的第一步。通过随处都安置的传感器，我们可以实时获取路况信息，帮助监控和控制交通流量。人们可以获取实时的交通信息，并据此调整路线，从而避免拥堵。未来，我们将能建成自动化的高速公路，实现车辆与网络相连，从而指引车辆更改路线或优化行程。道路收费

通过RFID技术以及利用激光、照相机和系统技术等的先进自由车流路边系统来无缝地检测、标识车辆并收取费用。2023/11/231

传感器将数据通过无线传感网络传输给本地基站本地基站将数据传送给数据处理终端可以通过GSM，或3G网络TD-SCDMA等传感器本地基站交通流量控制超速车辆查询尾气排放监测物联网应用领域-智能交通管理2023/11/232物联网应用领域-智能交通管理汽车收费站利用物联网对汽车进行监控，在汽车上加装无线传感器节点和射频识别条型码芯片，通过网络把信息传给服务器智能收费智能站台2023/11/233公交卡手机2023/11/234实时交通信息2023/11/235物联网应用领域-智能电网2023/11/236物联网应用领域-智能电网智能电表在智慧的电力设施的支持下，智能电表可以重新定义电力提供商和客户的关系。通过安装内容丰富且读取方便的设备，用户可了解在任何时刻的电力费用，并且用户还可以随时获取一天中任意时刻的用电价格(查看前后的记录)，这样电力提供商就为用户提供了很大的灵活性，用户可以根据了解到的信息改变其用电模式。智能电表不仅可以测量用电量，它还是电网上的传感器，可以协助检测波动和停电。它还能储存和关联信息，支持电力提供商完成远程开启或关闭服务，也能远程支持使用后支付或提前支付等付费方式的转换。总而言之，智能电表可大幅度减小系统的峰值负荷，转换电力操作模式，也能重新定义客户体验。2023/11/237物联网应用领域-智能电网2023/11/238物联网应用领域-智能电网（1）坚强。在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。（2）自愈。具有实时在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。（3）兼容。支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。（4）经济。支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。（5）集成。实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。（6）优化。优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。2023/11/239物联网应用领域-城市管理实时城市管理实时城市管理设立一个城市监控报告中心，将城市划分为多个网格，这样系统能够快速收集每个网格中所有类型的信息，城市监控中心依据事件的紧急程度上报或指派相关职能部门(如火警，警察局，医院)采取适当的行动，这样政府就可实时监督并及时响应城市事件。整合的公共服务新的公共服务系统将不同职能部门(如民政、社保、警察局、税务等)中原本孤立的数据和流程整合到一个集成平台，并创建一个统一流程来集中管理系统和数据，为居民提供更加便利和高效的一站式服务2023/11/240物联网应用领域-物流供应链供应链网络优化智慧的供应链通过使用强大的分析和模拟引擎来优化从原材料至成品的供应链网络。这可以帮助企业确定生产设备的位置，优化采购地点，亦能帮助制定库存分配战略。使用后，公司可以通过优化的网络设计来实现真正无缝的端到端供应链，这样就能提高控制力，同时还能减少资产、降低成本(交通运输、存储和库存成本)、减少碳排放，也能改善客户服务(备货时间、按时交付、加速上市)2023/11/241物联网应用领域-物流供应链提供供应链可视性供应链的每个成员都应当能够追溯产品生产者以及产品成分、包装、来源等特征，也应当能够向前追踪产品成分、包装和产品的的每一项活动，这变得越来越重要。要设计一个具有对整个价值链可追溯性的供应链，公司必须创建流程和基础架构来收集、集成、分析和传递关于产品来源和特征的可靠信息，这应当贯穿于供应链的各个阶段(从农场到餐桌)。它将不同的技术解决方案整合起来，使物理供应链(商品的运动轨迹)和信息供应链(数据的收集、存储、组织、分析和访问控制)能够相互集成。有了这样的供应链可视性，公司就能保护和推广品牌、主动地吸引其他股东并降低安全事故的影响。2023/11/2422023/11/243物联网核心技术物联网感知技术物联网体系结构物联网通信技术物联网网络技术物联网显示技术物联网数据处理技术物联网管理技术物联网安全与隐私物联网测试与验证技术等在感传知控的任一层次，都有其核心技术。不应简单为RFID或无线传感。在范围和层次上都必须与物联网的发展相适应。重点：RFID、MEMS传感器、3G（4G）移动通讯、光纤传感、光通讯、海量智能数据处理技术（超级计算机、云计算、机器学习）、新一代显示技术…2023/11/244RFID无线射频识别技术（RadioFrequencyIdentification,RFID），或称射频识别技术，是一种非接触式自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。沃尔玛使用的RFID2023/11/245RFID典型应用物流和供应管理生产制造和装配航空行李处理邮件/快运包裹处理文档追踪/图书馆管理动物身份标识运动计时门禁控制/电子门票道路自动收费交通系统2023/11/246MEMS传感器MEMS是微机电系统,是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2023/11/2473G（3rd-Generation，第三代）移动通信。与目前广泛使用的以GSM、CDMA为代表的第二代数字移动通信相比，3G移动通信系统具有两个主要特点：一是实现了全球漫游；二是实现了高速数据传输和覆盖全球的宽带多媒体服务，即除了普通通话业务，还可以传输图像，提供可视电话业务。４G（４rd-Generation，第四代）移动通信。预计数据传输速率会超过100Mbit/s，这个速率是3G移动电话速率的50倍。随之而来的高清晰电视电影节目将推动手机新的应用模式。此外，4G通信技术有望集成不同模式的无线通信协议，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。2019年世界移动通信大会上，中国提出的新一代移动通信标准TD－LTE赢得诸多国际电信巨头支持，国际电联已基本确定LTE为第四代移动通信(4G)国际标准的两大候选之一。移动宽带技术：3G、4G2023/11/248迅猛的发展，信息通讯，光通讯是发展的基础OpticalCommunications2023/11/249无远弗届的光通讯海底光缆片上光互连小区光接入城市光联网2023/11/250云计算（窦万春教授）50一种基于网络的计算，共享的服务器群就像电力网格一样，为计算机或者其他设备按需提供资源、软件和数据。处于网络节点上的、动态的计算机群就是“云”。云计算的核心理念是通过不断提高“云”的处理能力，减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化为一个单纯的输入输出设备，以较低的成本充分享受“云”的强大计算处理能力搜索引擎、在线字典、网络邮箱、云存储等是目前的一些典型应用。2023/11/251新一代显示技术：LCD，(O)LED,laser,3D,flexible,2023/11/252城市化与智慧城市

智慧城市的内涵

智慧城市的实现物联网与新一代信息技术

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讨论与展望2023/11/253南京大学智慧城市相关研究平台南京微结构国家实验室（筹）长江三角洲经济社会发展研究中心固体微结构物理国家重点实验室配位化学国家重点实验室计算机软件新技术国家重点实验室江苏省光电信息功能材料重点实验室江苏省物流技术工程中心中法城市•区域•规划科学研究中心光电传感工程监测中心…南京大学

智慧城市研究院自主创新，突破智慧城市关键技术鼓励创业，引领智慧城市产业集聚校府联合，推动智慧城市示范应用2023/11/254智慧城市研究院组织架构院长

张荣常务副校长副院长智慧产业与经济研发中心中德社会网络研究中心专家委员会综合办公室微纳传感研发中心先进通讯技术研发中心物联网测试与验证技术中心技术研究控感传知微纳传感技术研究

－物理传感

－化学传感

－生物传感

－…射频及通讯技术研究

－射频识别技术

－无线通讯技术

－光纤通讯技术

－…信号与数据处理技术研究－信号处理技术

－数据处理技术

－…功率与控制技术研究,并应用于－智能交通

－智能电网

－现代物流

－远程医疗…物联网2023/11/256技术成果举例：新型传感器与半导体功率器件（张荣教授）2023/11/257技术成果举例：新型微纳光学传感器（陆延青教授）基于微纳光学技术，致力于研发新型物理量（压力、振动、温度、电磁场）传感器及生化（折射率、特定化学成分、酶、抗原、抗体）传感器及相关的光学通讯与信息处理技术。

2023/11/258技术成果举例：片上众核处理器及传感器芯片（李丽教授）单芯片层次化多核处理器提出新型层次化单芯片64核处理器体系结构提出基于包-电路交换片上通讯协议及回退转向路由算法提出基于簇的层次化存储一致性解决方案分别完成8核、16核和32核多款FPGA原型芯片及其演示系统设计低电压CMOS霍尔传感器芯片首次采用0.18um工艺霍尔传感芯片低复杂度、极弱传感信号获取技术片上集成传感、控制及功率输出单元2023/11/259RFID与无线传感网技术（陈力军教授）无线传感器网络（WSN）无线传感器网络节点操作系统无线多媒体传感器网络电子标签（RFID）物联网测试与验证平台2023/11/260技术成果举例：智能家居系统（陆桑璐教授）以普适化、智能化为背景，融合物联网技术，设计并实现了一个面向家居环境的、支持Internet远控的视频监控车载系统。该系统可实时巡检家居环境信息、自主优化家居设施工作状态，实现居境的低碳节能与智能监控。2023/11/261技术成果举例：基础设施智能监控（施斌教授）南京市玄武湖隧道监测阿深-上埔高速公路路堑高边坡监测鄄城黄河大桥灌注桩监测彭城电厂二期工程预制桩监测南京体育馆健民大厦基坑监测无锡新兴塘大桥分布式监测混凝土路面监测…2023/11/262技术成果举例：智能电网管理（马卫宁教授）2023/11/263技术成果举例：智能交通与安全监控（陈启美教授）

构建通启高速——我国首条三网合一的全数字化全程监控信息化高速公路典范工程（04年底开通，全长108km，8个收费站，共接入176路图像，近200路IP电话。节省投资1000余万元）。已推广用于宁通、宁连、宁淮等高速，约占全省1/4。2023/11/2642023/11/264南京大学无锡感知生命园将在纽约及加州共建两个