2023城市大脑的起源发展与未来趋势.docx

《2023城市大脑的起源发展与未来趋势.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023城市大脑的起源发展与未来趋势.docx（18页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、城市大脑的起源、发展与未来趋势推进国家治理体系和治理能力现代化，必须抓好城市治理体系和治理能力现代化。运用云计算、大数据、区块链、人工智能等前沿技术推动城市管理手段、管理模式、管理理念创新，从数字化到智能化再到智慧化，让城市更聪明一些、更智慧一些，是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路，前景广阔。当前，城镇化进程不断加速，城市产生了交通拥堵、环境污染、资源短缺等一系列“城市病”，这对城市公共资源的运营和城市治理提出了巨大挑战。同时，随着云计算、大数据、区块链、人工智能、等新一代信息技术的蓬勃发展，在此背景下，城市大脑应运而生。到2021年3月，已经有数百个城市宣布建设“城市大脑”，阿里、

2、华为、百度、腾讯、科大讯飞、360、滴滴、京东等数百家科技企业宣布进入城市大脑领域，提出自己的泛城市大脑建设计划。2020年5月，提出应该将如何构建城市大脑建设标准提到议事日程上。城市大脑作为一个庞大的工程项目，涉及的金额往往高达上亿甚至数十亿。涉及的技术包括物联网、云计算、传感器、大数据、人工智能、卫星定位、智能交通等等数十个前沿科技领域，如何构建标准将是一个非常复杂的课题。由于城市大脑目前没有统一的建设规范和标准，很多企业和城市根据不同的理解和探索，按照不同的技术框架开展建设，有的从城市级人工智能中枢的角度，有的从城市交通、安防的角度，有的从城市生命体的角度，诸多发展中的问题也由此产生。首

3、先，城市各领域的人、机器、AI系统没有统一的规范可以无障碍地进入到城市大脑的系统中，还存在部门分割、区县分割的问题；其次是城市各种需求不能在一个平台上统一解决，不同城市之间的城市大脑互不连通；第三是建设城市大脑的科技企业之间无法形成协同效应，一个城市的城市大脑建设往往被巨头型企业垄断，中小科技企业无法按照模块化方式有效参与；最后，展望未来3到5年，当世界范围不同国家城市的城市大脑需要打通和连接时，当前的城市大脑发展方式将会面临困境甚至重新规划的风险。些地方的“智能城市”从规划上就是错的8。智慧城市出现的这些问题，从根本上说是由于智慧城市的基础理论和建设框架工作没有很好的完成。一直以来，IBM在

4、对未来科技趋势的判断上表现出前瞻性，包括智慧地球和智慧城市的提出。在诸多前沿科技的统一支撑下，城市变成更为智慧，IBM的这个判断赢得了世界的共鸣，但这些前沿科技按照什么架构组合在一起，按照什么规律建设能让城市变的更为智慧，IBM对这些问题并没有找到合适的答案。到2018年，IBM最终放弃了智慧地球计划。IBM提出智慧地球和智慧城市一年之后，以互联网为核心的世界科技生态开始呈现出越来越多类脑的特征。作为自然界能够产生智慧的基础架构“脑”，开始通过两个途径为城市智慧的产生提供动力，第一，城市现代化用到的诸多前沿科技按照脑的模型进行组合，由此产生城市的智慧，第二城市现代化伴随前沿科技类脑化的过程，从

5、不成熟到逐步成熟，城市的智慧程度不断提升。2015年1月，研究团队在基于互联网大脑架构的智慧城市建设探讨一文提出城市大脑的概念和定义9:城市大脑是互联网大脑架构与智慧城市建设结合的产物，是城市级的类脑复杂智能巨系统，在人类智慧和机器智能的共同参与下，在物联网、大数据、人工智能、边缘计算、5G、云机器人和数字李生等前沿技术的支撑下，城市神经元网络和城市云反射弧将是城市大脑建设的重点。城市大脑的作用是提高城市的运行效率，解决城市运行中面临的复杂问题，更好的满足市民的不同需求。城市大脑的发展目标不仅仅局限在一个城市或一个地区，当世界范围的城市大脑连接在一起,城市大脑最终将形成世界神经系统（WwNS）

6、,为人类协同发展提供一个类脑的智能支撑平台。从城市大脑定义可以看出城市大脑是互联网大脑的一个子集，是互联网类脑结构与城市的现代化建设结合的产物，城市大脑的建设不仅仅是一个城市内部的事情，通过互联网大脑架构，在不同城市之间，不同国家之间形成互联互通，协同工作；城市大脑定义突出了城市大脑建设的两个核心：城市神经元网络和城市云反射弧。一个作为程序单元连接城市的人、智能机器和智能程序，一个作为技术链条用来解决城市的各种问题和需求。突出这两点是希望可以帮助建设者抓住城市大脑的核心，说明所有的前沿科技包括物联网、云计算、5G、大数据、人工智能、超级计算、数字季生、区块链、边缘计算、知识图谱等都是在为这两个

7、核心服务。城市大脑定义也提出城市大脑不仅仅是满足城市管理者的需求，也不是仅仅满足城市居民的需求，而是通过城市神经元和城市云反射弧同时满足城市不同成员的需求，判断一个城市大脑的顶层设计是否合理，需要从是否能为城市的高效率运转、为城市各阶层民众提供灵活有弹性、动态进化、性价比合理的服务进行判断。城市大脑定义中的城市神经元是指在应用层为城市大脑涉及到的每一个人、物、系统建立统一的程序单元，可以根据需求进行连接、组合、交互。从而实现跨部门、跨行业、跨地区的互联互通，按照类脑的城市大脑框架，这些程序单元被称为城市神经元，而众多城市神经元结合在一起就形成城市大脑的基础结构-城市神经元网络。城市大脑定义中的

8、城市云反射弧是通过多种城市神经元的组合形成的技术链条，对应解决城市中的具体问题和具体需求。与脑科学的反射弧相同，城市云反射弧也包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分。目前产业界是如何理解和建设城市大脑2010年以来，世界性科技公司纷纷推出自己的“大脑”系统、包括谷歌大脑、百度大脑，讯飞超脑、阿里ET大脑、腾讯超级大脑、滴滴大脑、360安全大脑、华为EI智能体、IBM沃森系统、达阔科技的机器人大脑等。在这些公司的支持下，2016年4月，杭州开始正式启动城市大脑建设，以交通领域为突破口，开启了利用大数据改善城市交通的探索，迈出了从治堵向治城跨越的步伐10。此后上海、海口、福州、北

9、京、上海、长沙、郑州、合肥、宁波、深圳、呼和浩特等城市也都开展的泛城市大脑建设，到2021年，全国已经有近500个城市开始了城市大脑的建设或规划11。在建设的过程中，由于承建企业不同，每个城市在城市大脑建设中的主导思想不同，对城市大脑的认知、定义和建设方式上也不尽相同，除了基于互联网大脑模型的城市大脑定义外，还有如下7种对城市大脑的理解和定义12:1.城市大脑要搭建的是整个城市的人工智能中枢,这一个对城市信息进行处理和调度的超级人工智能系统。2 .城市大脑是利用大数据、云计算、人工智能终端（物联网）三个核心构件组合体,为城市交通治理、公共安全、应急管理、网格防控、医疗卫生、环境保护、城市精细化

10、管理等构建的一个人工智能中枢。3 .城市大脑是以互联网为基础设施,基于城市所产生的数据资源,对城市进行全局的即时分析、指挥、调动、管理,最终实现对城市的精准分析、整体研判、协同指挥”。4 .城市大脑是基于城市所产生的数据资源,实现数据互联互通,对城市进行全局的即时分析,有效调配公共资源,不断完善社会治理,推动城市可持续发展的新模式。5 .城市大脑是利用人工智能、火数据、物联网等先进技术,为城市交通治理、环境保护、城市精细化管理、区域经济管理等构建一个后台系统,打通不同平台,推动城市数字化管理。6 .城市大脑是支撑未来城市可持续发展的全新基础设施,核心是利用实时全量的城市数据资源全局优化城市公共

11、资源,即时修正城市运行缺陷,实现城市治理模式突破、城市服务模式突破、城市产业发展突破。7 .城市大脑就是基于城市生命体理念,以系统科学为指引,将散落在城市各个角落的数据（包括政务数据、企业数据、社会数据、生态环境数据、互联网数据等）汇聚起来用云计算、大数据、人工智能等前沿技术构建的平台型人工智能中枢。通过对城市进行全域的即时分析、指挥、调动管理,从而实现时城市的精准分析、整体研判、协同指挥帮助管理城市。产业界根据上述城市大脑的定义和理解，在不同城市开展了有益的探索，下面我们主要从杭州城市大脑、上海城市大脑和福州城市大脑的建设情况进行观察。杭州城市大脑建设提出了“531”的逻辑体系架构。“5”即

12、“五个一”：打通“一张网”，一张确保数据无障碍流动的网，做大“一朵云”，将各类云资源连接在一起；汇聚“一个库”，形成城市级数据仓库；建设“一个中枢”，作为数据、各系统互通互联的核心层；建强“一个大脑”，在全市实施统一架构、一体化实施。“3”即“三个通”：第一个“通”是市、区、部门间互联互通。第二个“通”是中枢、系统、平台、场景互联互通。第三个“通”是政府与市场的互联互通。“1”即“一个新的城市基础设施”。“城市大脑”通过全面打通各类数据，接入各业务系统，实施融合计算，将为城市建设一个会思考、能迭代进化的数字化基础设施13。上海于2018年1月30日正式发布贯彻落实中共上海市委、上海市人民政府关

13、于加强本市城市管理精细化工作的实施意见三年行动计划（20182020年）。行动计划提出上海市要做强“城市大脑”和“神经末梢”。打造感知敏捷、互联互通、实时共享的“神经元”系统；深化智慧治理，以城市网格化综合管理信息平台为基础，构建城市综合管理信息平台，推进“城市大脑”建设14。福州市2019年9月17日，发布城市大脑顶层设计纲要，基于国产自研、自主可控人工智能芯片的算力，通过开放城市创新应用场景，营造国内外企业共同参与建设的开放生态。福州城市大脑可概括为“一云一湖一生态”，即一个自主可控的AI算力云、一个融合共享的数据湖和一个开放创新的生态体系。其中，一个生态体系又包含了开放算法生态、场景应用

14、生态和协同创新生态三个层面的含义15。目前城市大脑建设的存在的问题作为一个新兴的科技产业领域，不同企业、不同机构、不同研究者对如何理解城市大脑还存在不同观点，这种分歧体现了城市大脑正处于新生萌芽状态，展示出很强的生命活力。另一方面也意味着城市大脑的建设需要找到科学的理论基础和发展框架，才能形成最大共识，避免出现智慧城市建设中的乱象。从基于互联网大脑模型的城市大脑研究看，目前产业和地方政府建设的城市大脑还存在如下问题：1 .对城市大脑的理解局限在城市范围目前对城市大脑的理解还局限在城市范围，没有考虑到小到企业大脑、社区大脑、乡镇大脑、行业大脑、城市大脑，大到城市群区域大脑、省级大脑、国家大脑或世

15、界神经系统之间关系和内在统一规律问题。事实上，21世纪以来世界范围互联网大脑架构的形成是上述诸多“大脑”得以出现的基础，它们是在一个统一的框架下，在相同的原理支持下适应不同的场景。把城市大脑的理解局限在城市范围，在未来城市内部和外部的一体化建设中，容易形成城市大脑的应用孤岛、行业孤岛和区域孤岛。2 .误认为城市大脑只是城市的中枢神经目前对城市大脑的“大脑”理解有偏差，误认为是城市的中枢神经，导致城市大脑的实际建设重心偏移，建设成本高企不下。基于互联网大脑模型的城市大脑认为城市大脑的“大”与大数据的“大”含义相同。是结构和覆盖范围庞大的城市级类脑系统。各种前沿科技是作为脑结构中的各个神经系统联合

16、让城市变得更智慧。而目前产业界对城市大脑的一种理解认为是城市的中枢神经，突出城市级人工智能系统对整个城市各领域信息的掌控和处理，这种理解产生的问题是，忽视城市神经元网络和城市云反射弧是城市大脑建设的核心。目前一些地方的城市大脑建设将大量成本和关注投入到城市中枢神经建设需要的服务器集群、中央机房、运营中心、数据中心等方面。实际上只有当城市的各种关键要素包括人、设备、系统被连接到一个统一的城市神经元网络中，并通过能够直面问题的城市云反射弧运转起来，由此产生的硬件设备、软件系统、城市相关数据才会在运转的过程中不断积累、发展和壮大。将城市大脑看做是一个通过云反射弧机制拉动的类脑复杂巨系统，可以实现城市大脑建设的低成本启动、发展过程循序渐进，吻合自然界脑发育规律等，避免城市大脑盲目发展。3 .没有关注城市神经元统一标准的重要性虽然目前很多城市大脑的建设已经提出“一张网