【趨勢篇】城市雲腦：基於互聯網雲腦的智慧城市新架構（一、二）

城市雲腦：基於互聯網雲腦的智慧城市新架構

劉鋒

摘 要：智慧城市提出10年以來，依然存在概念不清晰，頂層設計缺乏，信息孤島等問題，隨著互聯網的進一步發展，互聯網類腦架構越來越清晰，作為城市建築與互聯網結合的產物，智慧城市也將出現新的架構，城市雲腦由此產生，基於互聯網雲腦，本文重點闡述了如何通過類腦組織形式建設智慧城市，並依託大社交網路（城市恩神經網路）和城市雲反射弧對智慧城市建設水平（城市智商）進行評價。

關鍵詞：智慧城市 腦科學 城市雲腦 互聯網雲腦以下內容摘選至《管理藍皮書·中國管理髮展報告（2017）》P066-072

引言 2008年11月6日，美國IBM總裁兼首席執行官彭明盛在紐約市外交關係委員會發表演講《智慧地球：下一代的領導議程》。「智慧地球」的理念被明確的提出來，目標是讓社會更智慧地進步，讓人類更智慧地生存，讓地球更智慧地運轉。

在此基礎上，智慧城市的概念孕育而生，並在此後的8年里，成為世界城市建設的的目標並得到大力推進。然而，智慧城市的概念並不清晰，盲目炒作、頂層設計缺乏、基礎不紮實等問題，相關專家指出，部分智慧城市建設項目缺乏頂層設計和總體統籌，協同對接難度大，特別是部分垂直部門信息系統限於部門內部使用，缺少部門之間的數據共享與應用，評價標準不統一，與市民的需求往往有巨大的差異。一 互聯網雲腦架構的產生 從科學史可以看到這樣一個規律，每一次人類社會的重大技術變革都會導致新領域的科學革命，大航海時代使人類看到了生物的多樣性和孤立生態系統對生物的影響。無論是達爾文還是華萊士都是跟隨遠航的船隊才發現了生物的進化現象。

大工業革命使人類無論在力量的使用還是觀察能力都獲得的極大的提高。為此後100年開始的物理學大突破，奠定了技術基礎。這些突破包括牛頓的萬有引力，愛因斯坦的相對論，和眾多科學家創建的量子力學大廈，這些突破都與」力「和」觀測「有關。

圖1 互聯網雲腦架構圖

互聯網革命對於人類的影響已經遠遠超過了大工業革命。與工業革命增強人類的力量和視野不同，互聯網極大的增強了人類的智慧，豐富了人類的知識。而智慧和知識恰恰與大腦的關係最為密切。互聯網的技術突破使得人類處在新科學革命的前夜。

從1969年互聯網誕生以來，人類從不同的方向在互聯網領域進行創新，並沒有統一的規劃將互聯網建造成什麼結構，隨著人工智慧，物聯網，大數據，雲計算，機器人，虛擬現實，工業互聯網等科學技術的蓬勃發展，這些前沿科學技術的協同發展使得互聯網的類腦架構已經越來越清晰。從2008年開始科學院大學劉鋒、彭庚、劉穎、石勇等人發表論文提出互聯網的進化趨勢問題，並形成互聯網雲腦架構圖。

二城市雲腦的定義與建設（一）城市雲腦的定義

應該說智慧城市是互聯網發展到一定程度，向城市建設蔓延和深入的結果。因此建設智慧城市就不能忽略互聯網的發展趨勢和進化規律。智慧城市作為互聯網雲腦與智慧城市建設結合的產物，會繼承互聯網雲腦的基本特點。因此城市雲腦（圖2）定義如下：

圖2 城市雲腦架構

城市雲腦就是基於互聯網雲腦模型的智慧城市新架構。城市在城市中樞神經系統（雲計算），城市感覺神經系統（物聯網），城市運動神經系統（工業4.0、工業互聯網），城市神經末梢（邊緣計算）的支撐下，通過城市神經元網路（大社交網路）實現城市人與人、人與物、物與物的信息交互，通過城市雲反射弧實現城市服務的快速智能反應，從而推動一個城市各組成部分的有機結合，實現城市智慧的不斷進步。這樣的類腦智慧城市架構稱之為城市雲腦（city cloud brain）。（二）如何建設城市雲腦 在智慧城市建設中，處於重要位置的技術包括物聯網，大數據，雲計算，人工智慧，工業4.0，工業互聯網，機器人等。同時大社交網路（BIG SNS）,雲反射弧的新技術框架也不斷湧現，這些前沿技術和概念與城市雲腦是什麼關係，在城市雲腦的建設中如何實現，下面內容將進行詳細闡述（圖3）。

圖3 城市雲腦建設架構

（1）城市雲腦的物聯網建設是建設一個城市的軀體感覺神經系統和運動神經系統，主要由遍布城市企業，建築，金融，交通，能源等等領域的感測器和智能駕駛，雲機器人，無人機，3D列印，智能製造等系統組成。

（2）城市雲腦的雲計算建築是一個城市的中樞神經系統建設，它通過伺服器，網路操作系統，神經元網路（大社交網路），大數據和基於大數據的人工智慧演算法對城市雲腦的其他神經系統進行控制。應該指出由於城市雲腦是互聯網雲腦的子集，一個智慧城市建設不是孤立的，不同智慧城市雲腦架構也往往交叉，譬如一個城市的雲計算硬體設施很可能在另外一個城市，一個城市的大數據可能分布在不同城市存儲。

（3）城市雲腦的大數據建設本質上是城市雲腦各神經系統在運轉過程中傳輸和積累的有價值信息。這些信息分別來自居民的生活，企業的運轉，政府的管理過程中產生的信息，也來自城市的建築大樓，交通車輛，甚至是分布在城市土壤，空氣，水域中的感測器傳來的信息，這些數據是城市雲腦真正產生智慧的基礎。

（4）城市雲腦的工業4.0和工業互聯網是一個城市的運動神經系統發育，這將是城市雲腦未來非常龐大的組成部分，包括智能駕駛，雲機器人，無人機，3D列印、智能製造等等，他們通過延展運動和機械操作，幫助城市居民和管理者完成城市的運行和建設。

（5）城市雲腦的邊緣計算建設是城市雲腦神經末梢的發育和成長，將人工智慧技術和包含了人工智慧技術的晶元與分布在城市的感測器，攝像頭，智能終端，智能汽車，智能製造設備，樓房建築，工業機器人等等地方，目標是使城市雲腦的的感覺神經系統，運動神經系統的末梢控制變得更為智能和健壯。

（6）城市雲腦的移動互聯網建設是城市雲腦神經纖維種類的豐富，讓城市居民，企業，政府機構更為便捷，更不受地域限制的鏈接到城市雲腦中。這需要對城市中的通訊運營商不斷進行技術升級和基礎設施建設，城市雲腦的神經纖維建設是保證智慧城市運轉的重要保證，是連接城市成為一個整體，確保城市雲反射弧即使準確運轉的關鍵。

（7）城市雲腦的大社交網路建設是城市雲腦的神經網路發育，應該說城市雲腦的大社交網路是智慧城市建設最重要的兩個因素之一，一直以來，社交網路被認為就是互聯網上人與人的交互社區。但隨著物聯網，雲計算，大數據等新現象的出現，社交網路的形態也必將發生改變。當物聯網，工業4.0，工業互聯網與社交網路融合時，每一棟大樓，每一輛汽車，每一個景區，每一個商場，每一個電器都會在SNS網站上開設賬號，自動的發布自己實時的信息，並與其他」人「，和「物」進行交互.社交網路的定義將不再僅僅是人與人的社交，而是人與人，人與物，物與物的範圍更大的社交網路.我們可以稱為「大社交網路」 （Big SNS)（圖4）。

圖4大社交網路架構

這個大社交網路與智慧城市緊密的結合是城市雲腦能否建設成功的關鍵，無論是居民、企業、政府機構、路燈、車輛、工場，都要以城市神經元的方式加入到智慧城市的大社交網路中，這些城市神經元的互動，聚合，鏈接將使城市雲腦真正變得更為智慧。

（8）城市雲腦的雲反射弧的建設，是智慧城市建設最重要的第二個因素，它的產生反應出一個城市在提供各種智慧相關服務過程中的種類和反應速度，城市雲反射弧的種類越多，反應速度越快，其智慧程度也會越高。例如包括安防雲反射弧，金融雲反射弧，交通雲反射弧，能源雲反射弧，教育雲反射弧，醫療雲反射弧、旅遊雲反射弧、零售雲反射弧，關於城市雲腦的雲反射弧研究我們將在第三節做詳細介紹。

（9）作為智慧城市與互聯網類腦架構結合的模型，城市雲腦人工智慧建設是智慧城市提升智慧的催化劑和靈魂，人工智慧不僅僅通過演算法如深度學習，機器學習與大數據結合，也運用到城市雲腦的神經末梢，神經網路和智能終端中。譬如ＡＩ感測器，AI手機，AI智能生產設備，AI用戶助理等等等等，人工智慧如何與城市雲腦進行結合，也將在第三節做詳細介紹。

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