劉鋒：一文理解“泛城市大腦”的起源、定義與三個(gè)建設(shè)重點(diǎn)

2010年以來除了谷歌、百度、阿里、騰訊、華為、360提出“大腦”系統(tǒng)之外，2015年之后，包括城市大腦、城市云腦、城市超級(jí)大腦 、城市超腦、城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等”泛城市大腦”概念也大量涌現(xiàn)。

這些新科技概念產(chǎn)生的背景、定義和未來趨勢(shì)究竟如何，學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)知并不統(tǒng)一，一部分企業(yè)和專家認(rèn)為，城市大腦或泛城市大腦是一個(gè)AI巨系統(tǒng)，用來控制一個(gè)城市的智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，與真實(shí)的大腦無關(guān),而另一種觀點(diǎn)認(rèn)為城市大腦是綜合群體智慧和云機(jī)器智慧的類腦智能巨系統(tǒng)，對(duì)于上述問題和爭(zhēng)論，本文將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

從21世紀(jì)科技發(fā)展趨勢(shì)看，以互聯(lián)網(wǎng)為核心的技術(shù)架構(gòu)正在發(fā)生巨大變化 ，種種跡象表明經(jīng)過50年的演化，互聯(lián)網(wǎng)正在從1969年聯(lián)網(wǎng)的4臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展成為21世紀(jì)的今天，鏈接了40億人類，數(shù)百億智能設(shè)備的類腦超級(jí)智能系統(tǒng)。2008年，我們第一次發(fā)表論文將這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的新架構(gòu)稱為“互聯(lián)網(wǎng)大腦”模型【1】

2008年以來，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)包括社交網(wǎng)絡(luò)、5G移動(dòng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)4.0、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈、云機(jī)器人等前沿技術(shù)的產(chǎn)生和爆發(fā)都與互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的發(fā)育有關(guān)【2】。

互聯(lián)網(wǎng)的這一類腦化進(jìn)程對(duì)人類的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技、文化特別是城市建設(shè)都將產(chǎn)生重要影響。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)類腦架構(gòu)與企業(yè)的業(yè)務(wù)特征結(jié)合時(shí)，就產(chǎn)生了谷歌大腦、百度大腦、訊飛超腦、阿里ET大腦，騰訊超級(jí)大腦、360安全大腦、華為EI智能體，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)類腦架構(gòu)與智慧城市建設(shè)結(jié)合時(shí)，就產(chǎn)生出諸如城市大腦、城市云腦、城市超級(jí)大腦 、城市超腦，城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等泛”城市大腦”概念。

2015年2月，我們根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的類腦特征與智慧城市結(jié)合，在程序員網(wǎng)站CSDN發(fā)表文章《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦的智慧城市建設(shè)》，提出“城市大腦”的概念和定義【3】：

城市大腦就是城市建設(shè)伴隨著21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的類腦化過程，逐步形成自己中樞神經(jīng)系統(tǒng)（云計(jì)算），城市感覺神經(jīng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)），城市運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)（工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)），城市神經(jīng)末梢發(fā)育（邊緣計(jì)算），城市智慧的產(chǎn)生與應(yīng)用（大數(shù)據(jù)與人工智能），城市神經(jīng)纖維（5G、光纖、衛(wèi)星等通訊技術(shù)）。

在上述城市類腦神經(jīng)系統(tǒng)的支撐下，形成城市建設(shè)的兩大核心：第一是城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(城市大社交網(wǎng)絡(luò)），實(shí)現(xiàn)城市中人與人，人與物，物與物的信息交互。第二是城市大腦的云反射弧，實(shí)現(xiàn)城市服務(wù)的的快速智能反應(yīng)。云機(jī)器智能和云群體智慧是城市智慧涌現(xiàn)的核心動(dòng)力。這樣基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的類腦城市架構(gòu)稱之為城市大腦。

2015年之后，泛城市大腦出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展勢(shì)頭：在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，2016年阿里提出阿里城市大腦，2017年，華為提出城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，2018年，騰訊提出城市超級(jí)大腦，科大訊飛提出城市超腦。

在城市建設(shè)方面，從2016年，杭州、上海、北京、廣州等城市各自提出和開展了不同城市大腦建設(shè)方案，其中上海市開展了以建設(shè)城市神經(jīng)元系統(tǒng)為重點(diǎn)的頂層方案。

在研究方面，我們分別在2017年管理科學(xué)藍(lán)皮書，2018年IEEE國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文，進(jìn)一步闡述了城市大腦的建設(shè)框架，重點(diǎn)提出城市大腦并不是一個(gè)自動(dòng)控制城市運(yùn)轉(zhuǎn)的AI巨系統(tǒng)，而是一個(gè)聚合機(jī)器云智能與人類群體智慧的類腦智能巨系統(tǒng)。在研究中我們也提出了城市大腦建設(shè)水平的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)-城市智商，指出通過對(duì)城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和城市云反射弧的成熟度考察，可以評(píng)估一個(gè)城市的城市智商【4】。

人類群體智能與智能設(shè)備的機(jī)器智能將通過互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)形成自然界前所未有的超級(jí)智能。這個(gè)類腦的超級(jí)智能系統(tǒng)框架與智慧城市的建設(shè)結(jié)合，是“泛城市大腦”產(chǎn)生的根源。在具體實(shí)施中，有三個(gè)方面特別值得重點(diǎn)關(guān)注：

第一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何建設(shè)類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的問題，是在應(yīng)用軟件層還是在操作系統(tǒng)層建立，使之能夠?qū)⒊鞘械娜?，機(jī)構(gòu)、智能設(shè)備，城市設(shè)施，AI系統(tǒng)等鏈接起來。只有這樣才能將城市的信息有序流動(dòng)起來，才能充分調(diào)動(dòng)城市居民，政府領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)專家的群體智慧，也充分利用人工智能帶來的便利和效率。

第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何構(gòu)建城市的云反射弧問題，由于城市大腦的感覺神經(jīng)系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)纖維日益完善，于是傳感器，智能汽車、云機(jī)器人、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、5G網(wǎng)絡(luò)、北斗/GPS等各種技術(shù)就可以聯(lián)合起來，形成云反射為城市的需求做出及時(shí)、穩(wěn)健的響應(yīng)和處理。這些云反射弧可以包括救火云反射弧，急救云反射弧，治安云反射弧，消費(fèi)云反射弧，政務(wù)云反射弧等等。不同城市因?yàn)榻?jīng)濟(jì)，文化，地域特征不同，從而導(dǎo)致云反射弧的種類也不可能完全相同，需要城市管理者深入研究并不斷發(fā)掘。

第三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是城市大腦避免成為信息孤島，也就是如何通過更高一層的互聯(lián)網(wǎng)大腦框架與其他城市形成技術(shù)聯(lián)動(dòng)、需求聯(lián)動(dòng)、人員聯(lián)動(dòng)。從而參與到全球信息化進(jìn)程的問題，從本質(zhì)上說城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦的子系統(tǒng)，相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)大腦神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)團(tuán)，因此在建設(shè)城市大腦時(shí)需要考慮神經(jīng)系統(tǒng)之間的協(xié)同效應(yīng)，考慮城市神經(jīng)反射弧可能跨越城市之間或國(guó)家之間發(fā)生，考慮城市的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)鏈接的不僅僅是一個(gè)城市的居民，也可能會(huì)鏈接國(guó)家或世界范圍與城市相關(guān)的人員，這樣才可以避免城市的智能化建設(shè)成為技術(shù)和信息孤島。