1800年，全球人口中只有3%居住在城市里；2007年，这一比例超过了50%，约为33亿人；如今，城市经济已经占到全球GDP的80%；到2025年，全球将涌现37个人口过1000万的超大城市，其中22个出现在亚洲；2045年，世界城市人口预计将达到60亿，占总人口的70%。显然，而城市化是全球未来30年最重要的发展趋势。在接下来的30年中，人类将会花费大约350万亿美元，用于改善城市居住环境和交通基础设施，其中31万亿美元将用于信息及通信技术的建设，以期解决日益增长的城市化挑战。
过去，人们考量城市竞争力的时候，主要集中在物理指标上——尤其是各项“经济硬指标“上，而社会公平、幸福指数、城市凝聚力和城市愿景等软指标则被相对忽视。未来，对于城市管理者和规划者而言，城市化进程中如何协调好经济发展、环境可持续性和社会公平等因素间的微妙平衡，将成为重中之重。通过信息技术和数字化设计，实现城市的现实世界与虚拟空间的对话与融合，将是最明智、也是最可行的方法，使我们的城市中心更有竞争力、更有活力并且更人性化。
未来城市需要虚实并重的数字化设计
目前中国已有近10个人口超过1000万的超大型城市，以及200个人口超过100万的城市。相对于发达国家80%的城市人口的比例，中国城市人口刚刚达到总人口的50%。过去30年，每年大约有1800万农村人口进入城市。如果这样的趋势在未来数年持续不变，我们的城市未来面临的严峻挑战也将与日俱增，其中包括对资源保护的迫切需求。因为随着城市化步伐的加快，各种资源的消耗也在加速。因此，城市必须以更智能的方式来管理居住、能源、运输、通信、医疗、教育等应用场景，以缓解日益迫切的人口压力。许多城市都在努力管理政府开支，同时满足市民对更高服务质量的期许。
城市规划通常会首先考虑建筑、道路、绿地、能源网络以及其他一些物理要素。然而，城市的数字基础设施在设计中是同等重要的。未来城市将是具有生命的有机体，一方面让城市、各种组织和市民之间在富有创意和具有协作能力的数字平台上展开对话，帮助人们在现实世界中更好地完成任务、查找信息、寻求帮助；同时，人们在现实世界里的活动轨迹，也将更加全面与深刻地在虚拟空间中的得到记录与反馈，将有更多人追求虚拟世界里的高品质人生体验，这就要求城市规划者应把数字基础设施的重要性提升到新的高度。
而移动设备、社交网络、自然用户界面、云计算和大数据等这些具有变革意义的新技术，使得上述对话变得可能。在云计算时代，用户使用的是服务而不再是软件，按需购买计算资源即可。
计算能力的提高以及成本的降低让城市管理部门可以收集、挖掘和处理海量的数据，来获取竞争的优势以及规模效率。在大数据的浪潮中，通过使用分析工具，可以将21世纪泛滥的信息转变为洞察，进而帮助我们做出决策。
对政府而言，实现了城市中心更加具体且无处不在的虚实对话，将极大优化各种政务职能（G2G，优政）。在城市的各个工作和生活场景里中，传感器让物体变得更加“智能”,能够采集和交流信息。微软与纽约市政府于2012年9月实施的DAS项目，让城市管理者可以通过分析安装在警车、桥梁、路口的数千个摄像头与传感器搜集的数据，通过分析工具得知犯罪事件频发的高峰期与高发地段，并据此调整警力部署，以改善治安状况。通过采集和分析原本属于各个数据孤岛上的信息，城市管理者将会看到市民与城市间的互动，以及城市脉搏的律动，从而预测某一事件对本地设施、公共安全、道路交通、医院、学校等方方面面的潜在影响。这使得管理者们可以实时做出更明智、更全面的决策。
同样，实现虚实之间的对话，让政府和企业更有效地进行信息协作，向市民提供全面新颖的产品和服务，促进各个行业更加兴旺发达（G2B，兴业）。比如，生活和居住在城市中的市民可以实时地查看交通流，决定如何出行；使用基于云的健康诊断工具来检查健康状况，并将信息实时传给医生，并建立云端病历与诊疗记录，或者是通过远程视频医疗平台来虚拟就诊；浏览地图以获得区域犯罪率等信息，从而决定社交场所；查看城市文化事件的日程、购票、甚至事先预定指定场所的车位。
实现虚实之间的对话，除了让每个市民扮演终端消费者的角色外，更能参与到改善城市居住体验中，实现“我为人人，人人为我”的美好愿景（G2C，利民）。比如，市民们可以使用云应用，报告在周边垃圾处理需求、危险路段的路面修补需求等，市民可以通过应用随时督促相关进展，并查阅最终的结案报告——这些市政云应用已经在迈阿密、伦敦和巴塞罗那发挥着前所未有的作用，成为了市民与政府之间沟通的桥梁，提升着城市的运转效率和居住体验。
数字化设计的技术驱动力： 云计算、移动互联和大数据
云计算、移动互联和大数据则是城市数字化设计的三个主要技术驱动力。
云计算：正如在过去两年的博鳌论文中所述，云计算使得性能强大的计算中心可以为平常人所使用，并提供了一个更加灵活的、经济的、基于服务的运行模型。这个模型非常适合于优政、兴业、利民里描述的多种应用场景，并将成为未来城市的神经中枢。
移动互联：云计算为数以百亿计的设备，比如智能手机、平板和新一代的传感器等，建立了新的生态系统。智能手机和平板电脑已经深入到了市民、企业和公务员的生活当中，并且越来越多的人开始在工作当中使用这些设备。同时，硬件技术的进步催生了新一代嵌入式的传感器。这些传感器可能来自交通摄像头、闭路监视器，甚至嵌入在道路、空气或水的监控系统当中，采集并发送信息。
大数据：云计算和互联设备的迅猛发展导致了数据的爆炸，也就是我们常说的大数据。大数据为城市带来了三个新的挑战：容量、速度和多样性。现在，我们产生数据的速度已经达到了前所未有的高度，并还在呈几何级数增长。而城市里数以亿万计的传感器实时发送的信息也同时汇入这个巨大的数据洪流。此外，数据的异构性为我们的采集和处理工作提出了非常严峻的考验，而通过采集和分析得到的结论正是城市在预算及政策决定中的重要依据。在数据分析中，加入时间和空间的维度，将为城市的领导者提供极大的帮助，可以这么说，如果不及早在规划未来城市的时候考虑大数据策略，那么就会面临发展上的”数据鸿沟”。
