城市大脑建设的3个误区，大脑模型的分歧是关键

Posted 2022-02-15 zkyliufeng

作者：刘锋  计算机博士，《互联网进化论》作者

城市大脑是目前智慧城市建设热门的技术框架，因该说这是一个在中国本土诞生的科技概念和技术模型，作为一个新的领域，城市大脑究竟如何建设，事实上存在了两种不同的发展路径，一条是我们在科学院团队通过理论研究推导出来的预测模型，另外一条是阿里在实践中发展出来的技术路径。但这两条路径存在一定分歧，其核心区别是：城市大脑是否应该按照类脑的大脑模型来建设。应该说这种分歧的争论和探讨，对于中国在这个领域的发展会起到正面的推动作用。

第一条城市大脑建设路径，基于大脑模型的智慧城市建设

2015年2月我们在论文《基于互联网大脑架构的智慧城市建设研究》提出：“过去50年中，以互联网为代表的前沿科技不断向类脑智能巨系统进化。特别是近10年来，随着人工智能，物联网，大数据，云计算，机器人，虚拟现实，工业互联网等科学技术的蓬勃发展，互联网类脑智能巨系统架构更加清晰。智慧城市原本是互联网发展到一定程度，向城市建设自然蔓延和深入的结果。因此建设智慧城市就不能忽略互联网的发展趋势和进化规律，城市大脑作为互联网大脑与智慧城市建设结合的产物，会继承互联网大脑的基本架构，”

根于上述研究，在论文中提出城市大脑的定义：城市建设基于互联网的类脑化进程，将逐步形成自己中枢神经系统（云计算），城市感觉神经系统（物联网），城市运动神经系统（工业4.0），城市神经末梢发育（边缘计算），城市智慧的产生与应用（大数据与人工智能），城市神经纤维（通讯技术）。以此为基础形成城市的两个核心功能：第一是城市神经元网络系统(城市大社交网络），实现城市中人与人，人与物，物与物的信息交互。第二是城市大脑（云脑）的云反射弧，实现城市服务的的快速智能反应。基于上述类功能推动城市智慧的不断进步。这样类脑城市建设架构称之为城市大脑。（最新研究进展请浏览参考1）

第二条城市大脑建设路径，基于云计算的城市人工智能系统建设

2016年10月，阿里巴巴提出城市大脑和阿里ET大脑，并与2017年11月成为首批国家新一代人工智能开放创新平台---“依托阿里云公司建设 城市大脑 国家新一代人工智能开放创新平台”，2016 年的杭州云栖大会上，城市大脑首次对外公布。阿里巴巴集团技术委员会主席王坚在介绍城市大脑时表示：“城市大脑的内核采用阿里云人工智能 ET 技术，可以对城市进行全局实时分析，自动调配公共资源，修正城市运行中的缺陷，成为治理城市的超级人工智能。”，

2018年4月，阿里云人工智能首席科学家闵万里在接受新浪科技专访提到“城市大脑要搭建的是整个城市的人工智能中枢，而非是建设城市的手或者脚，不要打着大脑的名义去卖硬件，去铺设更多的摄像头，去卖前端的安防设备这些东西“

2018年7月，阿里云创始人王坚博士在TechCrunch 2018 国际创新峰会上提到：“很多人在听城市大脑的时候第一反应就觉得是模仿人的大脑，这一点有失偏驳，‘Brain’这个词不是人类专属的词，因此，City Brain 就是一个城市的大脑，和人类大脑没有任何关系。”他补充道：“机器模仿人叫做人工智能，但城市进化到今天，有了自己一套智能体系的时候，人工智能这个叫法就很片面，所以城市大脑的智能更应该称为‘机器的智能’，这不是一个城市模仿一个人的智能，就像昆虫的智能不需要模仿人的智能是一个道理。”

城市大脑建设的3个误区

从上述城市大脑研究可以看出，目前在城市大脑的建设路径存在两种不同的意见，一条是依托人类大脑模型构建城市大脑，另一条是依托企业云计算形成城市人工智能巨系统，对于第二条城市大脑的发展路径，我们认为可能存在的3个误区：

第一个误区是认为城市大脑是AI体统，而不是类脑巨系统，会忽视城市大脑真正的核心-类脑神经元网络和真正重要的动力-群体智慧的发挥

如果不能用大脑模型构建和研究城市大脑，就无法发现城市大脑的核心是类脑神经元网络的建设，而不是依托云计算形成的人工智能系统，2008年IBM提出智慧城市的建设，正是由于不能很好的把城市的各个要素，包括企业，政府，车辆，居民，楼房，管道，电力等等链接在一起，用类脑神经元网络的方式进行运转，才导致后来10年里得不到大的发展，人工智能系统在原来的智慧城市中已经存在，如果在新的城市大脑中还把AI放到首要位置，会继续犯下IBM曾经犯下的错误，只有当城市被类脑神经元网络链接后，AI系统才有用武之地，而且要着重指出，除了AI系统，城市中各个领域的专家和民众形成的群体智慧在城市大脑的运转和决策中也起到很大的作用，譬如发生火灾，出现犯罪，爆发自然灾害，不能只让AI系统处理，还需要城市领导和专业人士的介入和决策，而群体智慧与AI的结合必须通过类脑神经元网络才能实现。这一点在一些城市的实践中已经意识到这个问题，譬如2018年2月，上海市就提出了建设以类脑神经元网络为基础的城市大脑计划。

第二误区是拒绝用大脑模型分析城市大脑的架构，会忽视城市大脑另一个重要的智能机制-云反射弧机制，正是由于类脑神经元网络，感觉神经系统，运动神经系统在城市建设的发育，云反射弧才得以形成。

城市的云反射弧的建设，是智慧城市建设第二个最重要的因素，只有用人类大脑模型分析智慧城市建设，才能区分出城市神经元网络，感觉神经系统，运动神经系统，神经纤维，神经末梢的发展特征，由此一个城市的反射弧架构才能出现，城市云反射弧反应出一个城市在提供各种智慧相关服务，处理城市各种问题过程中的种类和反应速度，城市云反射弧的种类越多，反应速度越快，其智慧程度也会越高。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，医疗云反射弧、旅游云反射弧、零售云反射弧。。。。智慧城市中已经已经出现很多神经反射弧案例，例如无锡消防部门开始利用家庭火灾远程监控和救助系统，它的工作过程就是一个典型的基于互联网云脑的城市神经反射弧。当发生火灾或其它紧急事件时，探测器发出报警信号，火警信息将通过GPRS传输到全市119火灾调度指挥中心，当119在接到报警后,第一时间赶赴现场开展救助。如果拒绝用大脑模型分析城市大脑的架构，上述城市大脑重要的机制就很难重视和描述。

第三个误区是忽视城市大脑的类脑特征，会孤立的看待城市大脑的建设。无法将各个城市大脑有机统一起来，

从城市大脑的起源看，它并不是作为一个独立的系统存在，而是由于互联网向类脑模型进化时，与城市建设结合的产物，因此城市大脑是互联网大脑模型的组成部分和神经节点。在实际应用中，城市大脑建设者需要考虑城市大脑之间的互补和协同效应，如何通过更高一级的互联网大脑架构形成联动，这个问题可以从如下三个方面进行研究。

第一，城市大脑的神经中枢等系统可以在其他城市建设

城市大脑建设也就是一个城市的中枢神经系统建设，它通过服务器，网络操作系统，神经元网络（大社交网络），大数据和基于大数据的人工智能算法对城市大脑的其他神经系统进行控制。但一个城市的神经中枢系统，也就是它的云计算软硬件设施包括大数据很可能在另外一个城市，比如北京城市大脑的中枢神经系统可以建设到贵州省。

第二 城市大脑的神经元网络可以连接到其他城市的人和物

城市大脑的神经元网络其范围不会只局限在这个城市的地理范围内，而往往会扩大到其他城市甚至是不同大洲之间，譬如由于城市劳务输出，城市之间的工程协同管理，城市工作人口通过互联网导致的世界范围化，这些情况，就会让城市大脑的类神经元网络扩大到城市以外。

第三，城市大脑的云反射弧可以跨越城市边界，在几千或上万公里实现反射

与人脑的反射现象向对应，城市大脑的云反射弧的建设，反应出一个城市在提供各种智慧相关服务过程中的种类和反应速度。由于城市大脑的神经元和中枢神经系统不局限在城市内部，因此城市大脑的云反射弧也往往会在全国甚至世界范围内展开。

总结：关于城市大脑建设两条发展路线和3个误区的探讨，是希望发挥理论研究的作用，为产业实践少走弯路做出提醒和建议，但理论研究也必须与实践结合，通过不断的碰撞，修正和探讨共同推动中国在这个领域的深入发展。

参考1：《城市大脑英文论文在2018 IEEE CCSWD会议发表》，http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1120250.html