城市治理现代化是国家治理现代化的基石，城市的智能化升级是体现人民城市理念的重要标志，如何科学有序地进行智能化升级关系到城市治理体系的变革。城市智能化升级源自城市复杂系统的本质，在不同阶段不同主体互动的基础上，形成并应对的三重失序风险，构成了城市智能化升级的核心特征。依据“人—机—网—脑”的自适应逻辑，城市智能化升级需要遵循智能化自身演变的“规模、网络、协同和匹配”的四重功能效应。城市大脑的应用和实践，反映出在城市智能化升级中地方政府传统城市管理体系与数字技术应用的耦合性变迁进程。为有序推进这种耦合性变迁进程，需要从地方政府的职责、方式、结构和边界四个方面加以变革。