城市大腦該怎么建設(shè)？你所不知道的三個建設(shè)誤區(qū)

城市大腦是目前智慧城市建設(shè)熱門的概念，因該說這是一個在中國本土誕生的科技概念和技術(shù)模型，作為一個新的領(lǐng)域，城市大腦究竟如何建設(shè)，事實(shí)上存在了兩種不同的發(fā)展路徑，一條是我們在科學(xué)院團(tuán)隊(duì)通過理論研究推導(dǎo)出來的預(yù)測模型，另外一條是阿里在實(shí)踐中發(fā)展出來的技術(shù)路徑。但這兩條路徑存在一定分歧，其核心區(qū)別是：城市大腦是否應(yīng)該按照類腦的大腦模型來建設(shè)。應(yīng)該說這種分歧的爭論和探討，對于中國在這個領(lǐng)域的發(fā)展會起到正面的推動作用。

2015年2月我們在論文《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)的智慧城市建設(shè)研究》提出：“過去50年中，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的前沿科技不斷向類腦智能巨系統(tǒng)進(jìn)化。特別是近10年來，隨著人工智能，物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，云計(jì)算，機(jī)器人，虛擬現(xiàn)實(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)類腦智能巨系統(tǒng)架構(gòu)更加清晰。智慧城市原本是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定程度，向城市建設(shè)自然蔓延和深入的結(jié)果。因此建設(shè)智慧城市就不能忽略互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢和進(jìn)化規(guī)律，城市大腦作為互聯(lián)網(wǎng)大腦與智慧城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，會繼承互聯(lián)網(wǎng)大腦的基本架構(gòu)?！?/p>

根于上述研究，在論文中提出城市大腦的定義：城市建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)的類腦化進(jìn)程，將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)動神經(jīng)系統(tǒng)（工業(yè)4.0），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（通訊技術(shù)）。以此為基礎(chǔ)形成城市的兩個核心功能：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（云腦）的云反射弧，實(shí)現(xiàn)城市服務(wù)的的快速智能反應(yīng)?；谏鲜鲱惞δ芡苿映鞘兄腔鄣牟粩噙M(jìn)步，這樣類腦城市建設(shè)架構(gòu)稱之為城市大腦。

2016年10月，阿里巴巴提出城市大腦和阿里ET大腦，并與2017年11月成為首批國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺---“依托阿里云公司建設(shè) 城市大腦 國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺”，2016 年的杭州云棲大會上，城市大腦首次對外公布。阿里巴巴集團(tuán)技術(shù)委員會主席王堅(jiān)在介紹城市大腦時(shí)表示：“城市大腦的內(nèi)核采用阿里云人工智能 ET 技術(shù)，可以對城市進(jìn)行全局實(shí)時(shí)分析，自動調(diào)配公共資源，修正城市運(yùn)行中的缺陷，成為治理城市的超級人工智能?！?/p>

2018年4月，阿里云人工智能首席科學(xué)家閔萬里在接受新浪科技專訪提到“城市大腦要搭建的是整個城市的人工智能中樞，而非是建設(shè)城市的手或者腳，不要打著大腦的名義去賣硬件，去鋪設(shè)更多的攝像頭，去賣前端的安防設(shè)備這些東西。

2018年7月，阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)博士在TechCrunch 2018 國際創(chuàng)新峰會上提到：“很多人在聽城市大腦的時(shí)候第一反應(yīng)就覺得是模仿人的大腦，這一點(diǎn)有失偏駁，‘Brain’這個詞不是人類專屬的詞，因此，City Brain 就是一個城市的大腦，和人類大腦沒有任何關(guān)系?！彼a(bǔ)充道：“機(jī)器模仿人叫做人工智能，但城市進(jìn)化到今天，有了自己一套智能體系的時(shí)候，人工智能這個叫法就很片面，所以城市大腦的智能更應(yīng)該稱為‘機(jī)器的智能’，這不是一個城市模仿一個人的智能，就像昆蟲的智能不需要模仿人的智能是一個道理。”

從上述城市大腦研究可以看出，目前在城市大腦的建設(shè)路徑存在兩種不同的意見，一條是依托人類大腦模型構(gòu)建城市大腦，另一條是依托企業(yè)云計(jì)算形成城市人工智能巨系統(tǒng)，對于第二條城市大腦的發(fā)展路徑，我們認(rèn)為可能存在的3個誤區(qū)：

第一個誤區(qū)是認(rèn)為城市大腦是AI體統(tǒng)，而不是類腦巨系統(tǒng)，會忽視城市大腦真正的核心-類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和真正重要的動力-群體智慧的發(fā)揮。

如果不能用大腦模型構(gòu)建和研究城市大腦，就無法發(fā)現(xiàn)城市大腦的核心是類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，而不是依托云計(jì)算形成的人工智能系統(tǒng)。2008年IBM提出智慧城市的建設(shè)，正是由于不能很好的把城市的各個要素，包括企業(yè)，政府，車輛，居民，樓房，管道，電力等等鏈接在一起，用類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，才導(dǎo)致后來10年里得不到大的發(fā)展。人工智能系統(tǒng)在原來的智慧城市中已經(jīng)存在，如果在新的城市大腦中還把AI放到首要位置，會繼續(xù)犯下IBM曾經(jīng)犯下的錯誤，只有當(dāng)城市被類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)鏈接后，AI系統(tǒng)才有用武之地。而且要著重指出，除了AI系統(tǒng)，城市中各個領(lǐng)域的專家和民眾形成的群體智慧在城市大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)和決策中也起到很大的作用，譬如發(fā)生火災(zāi)，出現(xiàn)犯罪，爆發(fā)自然災(zāi)害，不能只讓AI系統(tǒng)處理，還需要城市領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)人士的介入和決策，而群體智慧與AI的結(jié)合必須通過類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)在一些城市的實(shí)踐中已經(jīng)意識到這個問題，譬如2018年2月，上海市就提出了建設(shè)以類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的城市大腦計(jì)劃。

第二誤區(qū)是拒絕用大腦模型分析城市大腦的架構(gòu)，會忽視城市大腦另一個重要的智能機(jī)制-云反射弧機(jī)制，正是由于類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，感覺神經(jīng)系統(tǒng)，運(yùn)動神經(jīng)系統(tǒng)在城市建設(shè)的發(fā)育，云反射弧才得以形成。

城市的云反射弧的建設(shè)，是智慧城市建設(shè)第二個最重要的因素，只有用人類大腦模型分析智慧城市建設(shè)，才能區(qū)分出城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，感覺神經(jīng)系統(tǒng)，運(yùn)動神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)纖維，神經(jīng)末梢的發(fā)展特征，由此一個城市的反射弧架構(gòu)才能出現(xiàn)。城市云反射弧反應(yīng)出一個城市在提供各種智慧相關(guān)服務(wù)，處理城市各種問題過程中的種類和反應(yīng)速度，城市云反射弧的種類越多，反應(yīng)速度越快，其智慧程度也會越高。例如包括安防云反射弧，金融云反射弧，交通云反射弧，能源云反射弧，教育云反射弧，醫(yī)療云反射弧、旅游云反射弧、零售云反射弧……

智慧城市中已經(jīng)出現(xiàn)很多神經(jīng)反射弧案例，例如無錫消防部門開始利用家庭火災(zāi)遠(yuǎn)程監(jiān)控和救助系統(tǒng)，它的工作過程就是一個典型的基于互聯(lián)網(wǎng)云腦的城市神經(jīng)反射弧。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或其它緊急事件時(shí)，探測器發(fā)出報(bào)警信號，火警信息將通過GPRS傳輸?shù)饺?19火災(zāi)調(diào)度指揮中心，當(dāng)119在接到報(bào)警后,第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場開展救助。如果拒絕用大腦模型分析城市大腦的架構(gòu)，上述城市大腦重要的機(jī)制就很難重視和描述。

第三個誤區(qū)是忽視城市大腦的類腦特征，會孤立的看待城市大腦的建設(shè)，無法將各個城市大腦有機(jī)統(tǒng)一起來。

從城市大腦的起源看，它并不是作為一個獨(dú)立的系統(tǒng)存在，而是由于互聯(lián)網(wǎng)向類腦模型進(jìn)化時(shí)，與城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，因此城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的組成部分和神經(jīng)節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，城市大腦建設(shè)者需要考慮城市大腦之間的互補(bǔ)和協(xié)同效應(yīng)，如何通過更高一級的互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)形成聯(lián)動，這個問題可以從如下三個方面進(jìn)行研究。

第一 城市大腦的神經(jīng)中樞等系統(tǒng)可以在其他城市建設(shè)

城市大腦建設(shè)也就是一個城市的中樞神經(jīng)系統(tǒng)建設(shè)，它通過服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（大社交網(wǎng)絡(luò)），大數(shù)據(jù)和基于大數(shù)據(jù)的人工智能算法對城市大腦的其他神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。但一個城市的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，也就是它的云計(jì)算軟硬件設(shè)施包括大數(shù)據(jù)很可能在另外一個城市，比如北京城市大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以建設(shè)到貴州省。

第二 城市大腦的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可以連接到其他城市的人和物

城市大腦的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)其范圍不會只局限在這個城市的地理范圍內(nèi)，而往往會擴(kuò)大到其他城市甚至是不同大洲之間，譬如由于城市勞務(wù)輸出，城市之間的工程協(xié)同管理，城市工作人口通過互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)致的世界范圍化，這些情況，就會讓城市大腦的類神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大到城市以外。

第三 城市大腦云反射弧可以跨越城市邊界，在幾千或上萬公里實(shí)現(xiàn)反射

與人腦的反射現(xiàn)象向?qū)?yīng)，城市大腦的云反射弧的建設(shè)，反應(yīng)出一個城市在提供各種智慧相關(guān)服務(wù)過程中的種類和反應(yīng)速度。由于城市大腦的神經(jīng)元和中樞神經(jīng)系統(tǒng)不局限在城市內(nèi)部，因此城市大腦的云反射弧也往往會在全國甚至世界范圍內(nèi)展開。

關(guān)于城市大腦建設(shè)兩條發(fā)展路線和3個誤區(qū)的探討，是希望發(fā)揮理論研究的作用，為產(chǎn)業(yè)實(shí)踐少走彎路做出提醒和建議，但理論研究也必須與實(shí)踐結(jié)合，通過不斷的碰撞，修正和探討共同推動中國在這個領(lǐng)域的深入發(fā)展。

• 劉鋒：互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論作者 計(jì)算機(jī)博士