【關(guān)鍵詞】城市大腦? 城市神經(jīng)元? 城市云反射弧? 世界神經(jīng)系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】TP302.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2021.09.010

2020年3月，習(xí)近平總書記在考察杭州城市大腦運(yùn)營(yíng)指揮中心時(shí)指出，推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，必須抓好城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化。運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)推動(dòng)城市管理手段、管理模式、管理理念創(chuàng)新，從數(shù)字化到智能化再到智慧化，讓城市更聰明一些、更智慧一些，是推動(dòng)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必由之路，前景廣闊。[1]

當(dāng)前，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加速，城市產(chǎn)生了交通擁堵、環(huán)境污染、資源短缺等一系列“城市病”，這對(duì)城市公共資源的運(yùn)營(yíng)和城市治理提出了巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，在此背景下，城市大腦應(yīng)運(yùn)而生。

到2021年3月，已經(jīng)有數(shù)百個(gè)城市宣布建設(shè)“城市大腦”，阿里、華為、百度、騰訊、科大訊飛、360、滴滴、京東等數(shù)百家科技企業(yè)宣布進(jìn)入城市大腦領(lǐng)域，提出自己的泛城市大腦建設(shè)計(jì)劃。

在2020年的全國(guó)兩會(huì)上，多位代表提出應(yīng)該將如何構(gòu)建城市大腦建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提到議事日程上來。[2]城市大腦作為一個(gè)龐大的工程項(xiàng)目，涉及的金額往往高達(dá)幾億甚至數(shù)十億。其技術(shù)涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、傳感器、大數(shù)據(jù)、人工智能、衛(wèi)星定位、智能交通等數(shù)十個(gè)前沿科技領(lǐng)域，如何構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)非常復(fù)雜的課題。

由于城市大腦目前沒有統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，很多企業(yè)和城市根據(jù)不同的理解和探索，按照不同的技術(shù)框架開展建設(shè)：有的從城市級(jí)人工智能中樞的角度，有的從城市交通、安防的角度，有的從城市生命體的角度，諸多發(fā)展中的問題也由此產(chǎn)生。

首先，沒有統(tǒng)一的規(guī)范可以使城市各領(lǐng)域的人、機(jī)器、AI系統(tǒng)無障礙地進(jìn)入到城市大腦的系統(tǒng)中，其內(nèi)部存在部門分割、區(qū)縣分割的問題;其次是城市各種需求不能在一個(gè)平臺(tái)上統(tǒng)一解決，不同城市之間的城市大腦互不連通;再次，建設(shè)城市大腦的科技企業(yè)之間無法形成協(xié)同效應(yīng)，一個(gè)城市的城市大腦建設(shè)往往被巨頭型企業(yè)壟斷，中小科技企業(yè)無法按照模塊化方式有效參與;最后，展望未來3到5年，當(dāng)不同國(guó)家城市的城市大腦需要打通和連接時(shí)，當(dāng)前的城市大腦發(fā)展方式將會(huì)面臨困境甚至有重新規(guī)劃的風(fēng)險(xiǎn)。[3]

應(yīng)該說城市大腦的產(chǎn)生和建設(shè)不僅僅是工程問題，也是一個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問題。21世紀(jì)以來，前沿科技領(lǐng)域出現(xiàn)了包括城市大腦在內(nèi)的大量新概念新技術(shù)，這說明必然出現(xiàn)了新的規(guī)律在驅(qū)動(dòng)新世紀(jì)的科技發(fā)展。城市大腦等復(fù)雜智能巨系統(tǒng)為什么會(huì)興起？它們的發(fā)展趨勢(shì)和規(guī)律是什么？有沒有更為科學(xué)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和方法？只有找到這些問題的規(guī)律并掌握它，才有可能以最小的試錯(cuò)成本獲得城市大腦未來發(fā)展的紅利。本文將針對(duì)這些問題進(jìn)行深入探討。

城市大腦產(chǎn)生的時(shí)代背景

21世紀(jì)以來，前沿科技概念和技術(shù)出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)，從Web2.0、社交網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云機(jī)器人、深度學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算到谷歌大腦、百度大腦、阿里ET大腦、360安全大腦、騰訊超級(jí)大腦、華為EI智能體、城市大腦、城市云腦、工業(yè)大腦、農(nóng)業(yè)大腦、航空大腦、社會(huì)大腦，等等，這些新概念超過50個(gè)以上，他們之間究竟是什么關(guān)系？

從21世紀(jì)科技發(fā)展趨勢(shì)看，種種跡象表明，經(jīng)過50年的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)正在從網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向類腦模型演化。譬如騰訊、Facebook等社交網(wǎng)絡(luò)具備的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征、谷歌街景系統(tǒng)具備的視覺神經(jīng)特征、云計(jì)算具備的中樞神經(jīng)特征等，在這些現(xiàn)象的啟發(fā)下，2008年，我們將這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)新結(jié)構(gòu)稱為“互聯(lián)網(wǎng)大腦模型”[4]（見圖1）。

21世紀(jì)涌現(xiàn)的諸多新技術(shù)無一不是與互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的發(fā)育有關(guān)。在前沿科技方向，云計(jì)算對(duì)應(yīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng)對(duì)應(yīng)感覺神經(jīng)系統(tǒng);工業(yè)4.0，云機(jī)器人、智能駕駛、3D打印對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng);邊緣計(jì)算對(duì)應(yīng)神經(jīng)末梢;大社交網(wǎng)絡(luò)、混合智能、云群體智能和云機(jī)器智能對(duì)應(yīng)類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò);移動(dòng)通訊和光纖技術(shù)對(duì)應(yīng)神經(jīng)纖維。[5]

在行業(yè)產(chǎn)業(yè)方向，互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空、交通、建筑、冶金、電力等行業(yè)結(jié)合，形成了諸如工業(yè)大腦、農(nóng)業(yè)大腦、航空大腦、冶金大腦、建筑大腦、電力大腦、城市大腦、城市云腦，等等。

在科技企業(yè)方向，世界范圍的科技巨頭為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)新出現(xiàn)的類腦結(jié)構(gòu)，不斷將自己的核心業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)結(jié)合。谷歌依托搜索引擎帶來的大數(shù)據(jù)提出谷歌大腦、科大訊飛依托語音識(shí)別技術(shù)提出訊飛超腦、360依托安全業(yè)務(wù)提出360安全大腦、騰訊依托社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提出騰訊超級(jí)大腦，阿里巴巴依托企業(yè)級(jí)服務(wù)提出阿里ET大腦，華為依托通訊領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位提出華為EI智能體。

互聯(lián)網(wǎng)大腦的形成是城市大腦產(chǎn)生的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)它對(duì)21世紀(jì)人類的社會(huì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)形態(tài)、科技創(chuàng)新、哲學(xué)思考也都將產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。

城市大腦的起源與定義

2009年1月，IBM公司首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念，由此延伸的智慧城市概念極大推動(dòng)了世界各國(guó)城市的現(xiàn)代化進(jìn)程。[6]

“智慧地球”戰(zhàn)略提出，IT產(chǎn)業(yè)的下一階段任務(wù)是將新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用到各行各業(yè)之中。智慧城市就是在智慧地球大框架下形成的城市智慧化建設(shè)方案，也將把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用到城市建設(shè)之中。[7]

此后，智慧城市迅速成為城市建設(shè)的熱點(diǎn)，世界范圍內(nèi)千余個(gè)城市宣布了自己的智慧城市建設(shè)計(jì)劃。但是，一直以來智慧城市的發(fā)展方向并不明晰，智慧城市在國(guó)際上也缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致城市各部門的信息系統(tǒng)自成體系，城市的市政、交通、醫(yī)療、教育、安防等各個(gè)部門之間的信息系統(tǒng)從軟硬件接口規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)等各個(gè)方面都無法統(tǒng)一。一些專家認(rèn)為智慧城市是把很多新的信息技術(shù)打包到城市建設(shè)的筐里，由于沒有統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)劃做指導(dǎo)，因此出現(xiàn)了盲目炒作、頂層設(shè)計(jì)缺位等情況。在實(shí)施的過程中，由于存在利益糾葛，“智慧城市”成為各方勢(shì)力的角斗場(chǎng)。與此同時(shí)，由于政府服務(wù)理念的缺失、部門利益的影響、共享機(jī)制的不完善和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制約造成了信息孤島的困境。[8]住建部原副部長(zhǎng)仇保興曾指出，一些“智慧城市”方案不能解決任何一種城市病，有的是被IT企業(yè)“綁架”，成為企業(yè)推銷產(chǎn)品的渠道;有的是被政府部門“綁架”，形成了信息孤島，互不往來;還有不少則是“忽悠”，更有甚者，有些地方的“智能城市”從規(guī)劃上就是錯(cuò)的。

智慧城市出現(xiàn)的這些問題，從根本上說是由于智慧城市的基礎(chǔ)理論和建設(shè)框架工作還不夠扎實(shí)完善。一直以來，IBM在對(duì)未來科技趨勢(shì)的判斷上表現(xiàn)出前瞻性，包括智慧地球和智慧城市概念的提出，即在諸多前沿科技的統(tǒng)一支撐下，使城市變得更為智慧。IBM的這個(gè)判斷贏得了世界的共鳴，但這些前沿科技應(yīng)按照什么架構(gòu)組合在一起，按照什么規(guī)律建設(shè)能讓城市變得更為智慧， IBM并沒有找到合適的答案。到2018年，IBM最終放棄了智慧地球計(jì)劃。

IBM提出智慧地球和智慧城市一年之后，以互聯(lián)網(wǎng)為核心的世界科技生態(tài)開始呈現(xiàn)越來越多類腦的特征。作為自然界能夠產(chǎn)生智慧的基礎(chǔ)架構(gòu)“腦”，開始通過兩個(gè)途徑為城市智慧的產(chǎn)生提供動(dòng)力：第一，城市現(xiàn)代化用到的諸多前沿科技按照腦的模型進(jìn)行組合，由此產(chǎn)生城市的智慧;第二，城市現(xiàn)代化伴隨前沿科技類腦化的過程，從不成熟到逐步成熟，城市的智慧程度不斷提升。

2015年1月，筆者團(tuán)隊(duì)在《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)的智慧城市建設(shè)探討》一文中提出城市大腦的概念和定義[9]：城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)與智慧城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，是城市級(jí)的類腦復(fù)雜智能巨系統(tǒng)，在人類智慧和機(jī)器智能的共同參與下，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計(jì)算、5G、云機(jī)器人和數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的支撐下，城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和城市云反射弧將是城市大腦建設(shè)的重點(diǎn)。城市大腦的作用是提高城市的運(yùn)行效率，解決城市運(yùn)行中面臨的復(fù)雜問題，更好地滿足市民的不同需求。城市大腦的發(fā)展目標(biāo)不僅僅局限在一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)，當(dāng)世界范圍的城市大腦連接在一起，城市大腦最終將形成世界神經(jīng)系統(tǒng)（WWNS），為人類協(xié)同發(fā)展提供一個(gè)類腦的智能支撐平臺(tái)。

從城市大腦的定義可以看出，城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦的一個(gè)子集，是互聯(lián)網(wǎng)類腦結(jié)構(gòu)與城市現(xiàn)代化建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，城市大腦的建設(shè)不僅是一個(gè)城市內(nèi)部的事情，而且是通過互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)，在不同城市之間、不同國(guó)家之間形成互聯(lián)互通、協(xié)同工作。

城市大腦定義突出了城市大腦建設(shè)的兩個(gè)核心：城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和城市云反射弧。一個(gè)作為程序單元連接城市的人、智能機(jī)器和智能程序，一個(gè)作為技術(shù)鏈條用來解決城市的各種問題和需求。筆者突出這兩點(diǎn)是希望可以幫助建設(shè)者抓住城市大腦的核心，說明所有的前沿科技包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、超級(jí)計(jì)算、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算、知識(shí)圖譜等都是在為這兩個(gè)核心服務(wù)。

城市大腦的定義也提出城市大腦不僅是滿足城市管理者的需求，也不僅是滿足城市居民的需求，而是通過城市神經(jīng)元和城市云反射弧同時(shí)滿足城市不同成員的需求。判斷一個(gè)城市大腦的頂層設(shè)計(jì)是否合理，需要從是否能為城市的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，為城市各階層民眾提供靈活有彈性、動(dòng)態(tài)進(jìn)化、性價(jià)比合理的服務(wù)進(jìn)行判斷。

城市大腦定義中的城市神經(jīng)元是指在應(yīng)用層為城市大腦涉及的每一個(gè)人、物、系統(tǒng)建立統(tǒng)一的程序單元，可以根據(jù)需求進(jìn)行連接、組合、交互，從而實(shí)現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通。按照類腦的城市大腦框架，這些程序單元被稱為城市神經(jīng)元，而眾多城市神經(jīng)元結(jié)合在一起就形成城市大腦的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)——城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。

城市大腦定義中的城市云反射弧是通過多種城市神經(jīng)元的組合形成的技術(shù)鏈條，對(duì)應(yīng)解決城市中的具體問題和具體需求。與腦科學(xué)的反射弧相同，城市云反射弧也包括感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器五個(gè)部分。

目前產(chǎn)業(yè)界如何理解和建設(shè)城市大腦

2010年以來，世界性科技公司紛紛推出自己的“大腦”系統(tǒng)、包括谷歌大腦、百度大腦、訊飛超腦、阿里ET大腦、騰訊超級(jí)大腦、滴滴大腦、360安全大腦、華為EI智能體、IBM沃森系統(tǒng)、達(dá)闥科技的機(jī)器人大腦等。

在這些公司的支持下，2016年4月，杭州開始正式啟動(dòng)城市大腦建設(shè)，以交通領(lǐng)域?yàn)橥黄瓶?，開啟了利用大數(shù)據(jù)改善城市交通的探索，邁出了從治堵向治城跨越的步伐。[10]

此后，上海、海口、福州、北京、長(zhǎng)沙、鄭州、合肥、寧波、深圳、呼和浩特等城市也都開展了泛城市大腦建設(shè)，到2021年，全國(guó)已經(jīng)有近500個(gè)城市開始了城市大腦的建設(shè)或規(guī)劃。[11]

在建設(shè)的過程中，由于承建企業(yè)不同，每個(gè)城市在城市大腦建設(shè)中的主導(dǎo)思想不同，對(duì)城市大腦的認(rèn)知、定義和建設(shè)方式也不盡相同。除了基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的城市大腦定義外，還有如下7種對(duì)城市大腦的理解和定義。[12]

1.城市大腦要搭建的是整個(gè)城市的人工智能中樞，是一個(gè)對(duì)城市信息進(jìn)行處理和調(diào)度的超級(jí)人工智能系統(tǒng)。

2.城市大腦是利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能終端（物聯(lián)網(wǎng)）三個(gè)核心構(gòu)件組合體，為城市交通治理、公共安全、應(yīng)急管理、網(wǎng)格防控、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、城市精細(xì)化管理等構(gòu)建的一個(gè)人工智能中樞。

3.城市大腦是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施，基于城市所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源，對(duì)城市進(jìn)行全局的即時(shí)分析、指揮、調(diào)動(dòng)、管理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的精準(zhǔn)分析、整體研判、協(xié)同指揮。

4.城市大腦是基于城市所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，對(duì)城市進(jìn)行全局的即時(shí)分析，有效調(diào)配公共資源，不斷完善社會(huì)治理，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展的新模式。

5.城市大腦是利用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，為城市交通治理、環(huán)境保護(hù)、城市精細(xì)化管理、區(qū)域經(jīng)濟(jì)管理等構(gòu)建一個(gè)后臺(tái)系統(tǒng)，打通不同平臺(tái)，推動(dòng)城市數(shù)字化管理。

6.城市大腦是支撐未來城市可持續(xù)發(fā)展的全新基礎(chǔ)設(shè)施，核心是利用實(shí)時(shí)全量的城市數(shù)據(jù)資源全局優(yōu)化城市公共資源，即時(shí)修正城市運(yùn)行缺陷，實(shí)現(xiàn)城市治理模式突破、城市服務(wù)模式突破、城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展突破。

7.城市大腦是基于城市生命體理念，以系統(tǒng)科學(xué)為指引，將散落在城市各個(gè)角落的數(shù)據(jù)（ 包括政務(wù)數(shù)據(jù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等）匯聚起來，用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)構(gòu)建的平臺(tái)型人工智能中樞。通過對(duì)城市進(jìn)行全域的即時(shí)分析、指揮、調(diào)動(dòng)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的精準(zhǔn)分析、整體研判、協(xié)同指揮，從而更加智能地管理城市。

產(chǎn)業(yè)界根據(jù)上述城市大腦的定義和理解，在不同城市開展了有益的探索，下面我們主要從杭州城市大腦、上海城市大腦和福州城市大腦的建設(shè)情況進(jìn)行觀察。

杭州城市大腦建設(shè)提出了“531”的邏輯體系架構(gòu)?！?”即“五個(gè)一”：打通“一張網(wǎng)”，一張確保數(shù)據(jù)無障礙流動(dòng)的網(wǎng);做大“一朵云”，將各類云資源連接在一起;匯聚“一個(gè)庫”，形成城市級(jí)數(shù)據(jù)倉庫;建設(shè)“一個(gè)中樞”，作為數(shù)據(jù)、各系統(tǒng)互通互聯(lián)的核心層;建強(qiáng)“一個(gè)大腦”，在全市實(shí)施統(tǒng)一架構(gòu)、一體化實(shí)施?！?”即“三個(gè)通”：第一個(gè)“通”是市、區(qū)、部門間互聯(lián)互通;第二個(gè)“通”是中樞、系統(tǒng)、平臺(tái)、場(chǎng)景互聯(lián)互通;第三個(gè)“通”是政府與市場(chǎng)的互聯(lián)互通。“1”即“一個(gè)新的城市基礎(chǔ)設(shè)施”?！俺鞘写竽X”通過全面打通各類數(shù)據(jù)，接入各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)施融合計(jì)算，將為城市建設(shè)一個(gè)會(huì)思考、能迭代進(jìn)化的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。[13]

上海于2018年1月30日正式發(fā)布《貫徹落實(shí)〈中共上海市委、上海市人民政府關(guān)于加強(qiáng)本市城市管理精細(xì)化工作的實(shí)施意見〉三年行動(dòng)計(jì)劃（2018～2020年）》（以下簡(jiǎn)稱《三年行動(dòng)計(jì)劃》）?！度晷袆?dòng)計(jì)劃》提出上海市要做強(qiáng)“城市大腦”和“神經(jīng)末梢”。打造感知敏捷、互聯(lián)互通、實(shí)時(shí)共享的“神經(jīng)元”系統(tǒng);深化智慧治理，以城市網(wǎng)格化綜合管理信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，構(gòu)建城市綜合管理信息平臺(tái)，推進(jìn)“城市大腦”建設(shè)。[14]

福州市于2019年9月17日發(fā)布城市大腦頂層設(shè)計(jì)綱要，基于國(guó)產(chǎn)自研、自主可控人工智能芯片的算力，通過開放城市創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景，營(yíng)造國(guó)內(nèi)外企業(yè)共同參與建設(shè)的開放生態(tài)。福州城市大腦可概括為“一云一湖一生態(tài)”，即一個(gè)自主可控的AI算力云、一個(gè)融合共享的數(shù)據(jù)湖和一個(gè)開放創(chuàng)新的生態(tài)體系。其中，一個(gè)生態(tài)體系又包含了開放算法生態(tài)、場(chǎng)景應(yīng)用生態(tài)和協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)三個(gè)層面的含義。[15]

城市大腦建設(shè)目前存在的問題

作為一個(gè)新興的科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，不同企業(yè)、不同機(jī)構(gòu)、不同研究者對(duì)如何理解城市大腦存在不同觀點(diǎn)。這種分歧一方面體現(xiàn)了城市大腦正處于新生萌芽狀態(tài)，展示出很強(qiáng)的生命活力;另一方面也意味著城市大腦的建設(shè)需要找到科學(xué)的理論基礎(chǔ)和發(fā)展框架，才能形成最大共識(shí)，避免智慧城市建設(shè)中的亂象。從基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的城市大腦研究看，目前產(chǎn)業(yè)和地方政府建設(shè)的城市大腦還存在如下問題。

一是對(duì)城市大腦的理解局限在城市范圍。目前對(duì)城市大腦的理解還局限在城市范圍，沒有考慮到小到企業(yè)大腦、社區(qū)大腦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)大腦、行業(yè)大腦、城市大腦，大到城市群區(qū)域大腦、省級(jí)大腦、國(guó)家大腦或世界神經(jīng)系統(tǒng)之間的關(guān)系和內(nèi)在統(tǒng)一規(guī)律問題。

事實(shí)上，上述諸多“大腦”得以出現(xiàn)的基礎(chǔ)是21世紀(jì)以來世界范圍互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)的形成，它們是在一個(gè)統(tǒng)一的框架下，在相同的原理支持下適應(yīng)不同的場(chǎng)景。把城市大腦的理解局限在城市范圍，容易在未來城市內(nèi)部和外部的一體化建設(shè)中形成城市大腦的應(yīng)用孤島、行業(yè)孤島和區(qū)域孤島。

二是誤認(rèn)為城市大腦只是城市的中樞神經(jīng)。目前對(duì)城市大腦的“大腦”理解有偏差，誤認(rèn)為是城市的中樞神經(jīng)，導(dǎo)致城市大腦的實(shí)際建設(shè)重心偏移，建設(shè)成本高企不下。

基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的城市大腦認(rèn)為城市大腦的“大”與大數(shù)據(jù)的“大”含義相同，是結(jié)構(gòu)和覆蓋范圍龐大的城市級(jí)類腦系統(tǒng)。各種前沿科技是作為腦結(jié)構(gòu)中的各個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合讓城市變得更智慧。而目前產(chǎn)業(yè)界對(duì)城市大腦的一種理解是認(rèn)為其是城市的中樞神經(jīng)，突出城市級(jí)人工智能系統(tǒng)對(duì)整個(gè)城市各領(lǐng)域信息的掌控和處理，這種理解產(chǎn)生的問題是，會(huì)忽視城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和城市云反射弧在城市大腦建設(shè)中的核心地位。

目前一些地方的城市大腦建設(shè)將大量成本和關(guān)注投入到城市中樞神經(jīng)建設(shè)需要的服務(wù)器集群、中央機(jī)房、運(yùn)營(yíng)中心、數(shù)據(jù)中心等方面。實(shí)際上，只有當(dāng)城市的各種關(guān)鍵要素包括人、設(shè)備、系統(tǒng)被連接到一個(gè)統(tǒng)一的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中，并通過能夠直面問題的城市云反射弧運(yùn)轉(zhuǎn)起來，由此產(chǎn)生的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、城市相關(guān)數(shù)據(jù)才會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中不斷積累、發(fā)展和壯大。將城市大腦看作是一個(gè)通過云反射弧機(jī)制拉動(dòng)的類腦復(fù)雜巨系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)城市大腦建設(shè)的低成本啟動(dòng)、發(fā)展過程循序漸進(jìn)，符合自然界腦發(fā)育規(guī)律，從而避免盲目發(fā)展。

三是沒有關(guān)注城市神經(jīng)元統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的重要性。雖然目前很多城市大腦的建設(shè)已經(jīng)提出“一張網(wǎng)”“一網(wǎng)通辦””一個(gè)平臺(tái)”。上海、呼和浩特等城市大腦建設(shè)中也提出了發(fā)展神經(jīng)元和神經(jīng)末梢措施。但在具體的實(shí)施規(guī)劃中，總體還沒有形成城市一級(jí)、地區(qū)（?。┮患?jí)、國(guó)家一級(jí)或世界一級(jí)完整的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。

城市神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的城市元素非常復(fù)雜，包括城市居民、城市管理者、城市服務(wù)人員、商業(yè)機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、智能機(jī)器人、無人汽車、智能設(shè)備、攝像頭、傳感器、AI數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、AI安全系統(tǒng)，等等。

如何對(duì)城市神經(jīng)元進(jìn)行分類、形成標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別，將是一個(gè)重要的基礎(chǔ)性工作。由于國(guó)家或世界統(tǒng)一的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)還沒有形成，由此各地建設(shè)的城市大腦還無法實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)的無障礙連接。未來更無法在世界范圍形成統(tǒng)一的城市問題解決機(jī)制。

四是沒有注意到城市云反射弧的核心意義。城市云反射弧機(jī)制是城市大腦基礎(chǔ)理論研究的產(chǎn)物，在理論預(yù)測(cè)中，它是城市大腦建設(shè)的真正核心，從某種角度來看它比城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)還要重要。

這是因?yàn)榻ㄔO(shè)城市大腦的目的是為了要解決城市各成員的各種問題，滿足各種需求，而直接對(duì)應(yīng)這一目標(biāo)的技術(shù)結(jié)構(gòu)只有云反射弧機(jī)制，可以說一個(gè)城市有多少問題和需求，就需要有多少條城市云反射弧。

把城市大腦的建設(shè)中心放在城市云反射弧上，要求定向地對(duì)每一條城市云反射弧的運(yùn)行效率、建設(shè)成本，是否合法合規(guī)、是否合乎道德倫理、是否在安全上有重大風(fēng)險(xiǎn)以及反射弧中涉及的人、機(jī)、系統(tǒng)協(xié)同共同機(jī)制是否合理等問題進(jìn)行全面評(píng)估。

通過對(duì)一個(gè)城市的城市云反射弧進(jìn)行記錄和管理，就可以將復(fù)雜的城市智能巨系統(tǒng)完全掌控在城市管理者手中。同時(shí)，通過城市云反射弧的建立和運(yùn)行還可以拉動(dòng)其他相關(guān)技術(shù)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)中心、運(yùn)營(yíng)中心的應(yīng)用。

城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建本質(zhì)上也是為了支撐城市云反射弧的實(shí)現(xiàn)。幫助盡量多的城市云反射弧在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)反射，實(shí)現(xiàn)線路、系統(tǒng)和設(shè)備的復(fù)用，并使得城市云反射弧伴隨城市神經(jīng)元在世界范圍的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程能夠平滑地向外擴(kuò)張。

城市大腦全球標(biāo)準(zhǔn)九個(gè)研究方向的提出

城市大腦不僅僅是一個(gè)城市內(nèi)部的系統(tǒng)，更是國(guó)家范圍、世界范圍內(nèi)不同城市之間相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜智能巨系統(tǒng)。因此，構(gòu)建城市大腦的標(biāo)準(zhǔn)不是某一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該適用于全球各個(gè)城市的城市大腦建設(shè)。從互聯(lián)網(wǎng)大腦的定義和互聯(lián)網(wǎng)大腦模型中，可以看到其存在三個(gè)最重要的特點(diǎn)（見圖2）。通過這三個(gè)特點(diǎn)的分析可以為城市大腦的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供理論支撐。

第一個(gè)特點(diǎn)是類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與萬物互聯(lián)。與神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是人類大腦最重要的結(jié)構(gòu)一樣，類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)也是互聯(lián)網(wǎng)大腦最重要的結(jié)構(gòu)之一（如圖2所示），世界萬物都會(huì)映射到互聯(lián)網(wǎng)大腦的類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)上，世界萬物包括真實(shí)世界的人、設(shè)備、自然元素、虛擬世界的應(yīng)用程序、控制系統(tǒng)、虛擬人工智能角色，每一個(gè)元素都應(yīng)該在類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中映射成一個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，通過這個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，世界萬物可以同步自己的信息與知識(shí)，運(yùn)行屬于自己的功能程序。更為重要的是，世界萬物可以通過自己的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)相互關(guān)注、相互通訊，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)大腦類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與激活。

第二個(gè)特點(diǎn)是云群體智能與云機(jī)器智能的雙智能中心控制。如圖2所示，數(shù)十億人類在互聯(lián)網(wǎng)大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的映射構(gòu)成了云群體智能，數(shù)百億設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的映射構(gòu)成了云機(jī)器智能，這兩種智能類型聯(lián)合控制著互聯(lián)網(wǎng)大腦的運(yùn)行。但因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)大腦的形成是為人類提供服務(wù)，需要受控于人類，因此在這兩種智能聯(lián)合控制時(shí)，必須保證人類智能擁有最高的權(quán)限。

第三個(gè)特點(diǎn)是云反射弧的形成與信息的跨節(jié)點(diǎn)傳遞。隨著人類用戶、傳感器、云機(jī)器人、智能設(shè)備、類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的加入，互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的各神經(jīng)系統(tǒng)逐漸完善起來。人類神經(jīng)系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的智能現(xiàn)象——反射功能在互聯(lián)網(wǎng)的大腦模型中也將出現(xiàn)，我們將互聯(lián)網(wǎng)大腦的這個(gè)反射過程稱為云反射弧。它是互聯(lián)網(wǎng)大腦成為一個(gè)復(fù)雜的類腦智能體，從而可以對(duì)世界外部和互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的信息刺激產(chǎn)生反應(yīng)的關(guān)鍵。在具體實(shí)現(xiàn)上，與人類大腦的機(jī)制相同，互聯(lián)網(wǎng)大腦的云反射弧也需要不同種類的神經(jīng)元之間形成聯(lián)動(dòng)，將信息從一個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，再根據(jù)需求不斷向其他神經(jīng)元傳遞。這種機(jī)制與當(dāng)前的社交網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊是不一致的。

根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的三個(gè)特征，2020年12月，筆者團(tuán)隊(duì)發(fā)布了《城市大腦全球標(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告》[16]，提出城市大腦全球標(biāo)準(zhǔn)的9個(gè)方向，它們分別是城市大腦的頂層建設(shè)規(guī)范、整體技術(shù)架構(gòu)、云反射弧機(jī)制、運(yùn)行安全、城市神經(jīng)元的種類劃分、識(shí)別編碼、空間位置編碼、功能結(jié)構(gòu)和關(guān)系確定等，它們的關(guān)系如下（見圖3）。

研究方向1是城市大腦的三個(gè)頂層規(guī)范，主要內(nèi)容是城市大腦的建設(shè)應(yīng)該有統(tǒng)一的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)技術(shù)框架（對(duì)應(yīng)人類、設(shè)備和程序系統(tǒng)）;對(duì)于每個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)應(yīng)該遵循人機(jī)雙智能控制、人類權(quán)限最大的原則，避免城市大腦因?yàn)檫^于復(fù)雜而失控;通過跨節(jié)點(diǎn)信息路由機(jī)制實(shí)現(xiàn)城市云反射弧，直接面對(duì)城市問題和需求的解決。

研究方向2是城市神經(jīng)元的架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，主要提出城市大腦神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)可以有信息展示區(qū)、功能模塊區(qū)、智能控制區(qū)、神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)編碼、空間位置編碼等五個(gè)模塊組成。

研究方向3是城市神經(jīng)元的分類標(biāo)準(zhǔn)，提出按照映射對(duì)象將城市大腦的神經(jīng)元分為城市人類神經(jīng)元、城市實(shí)物神經(jīng)元、城市程序神經(jīng)元、城市團(tuán)體神經(jīng)元四種類型。

研究方向4是城市神經(jīng)元的空間位置編碼，主要是為在現(xiàn)實(shí)世界存在的各種人、實(shí)物和團(tuán)體的定位提供支持，目前可以采用的方法有經(jīng)緯度和海拔的組合，北斗導(dǎo)航網(wǎng)格碼等方法作為標(biāo)準(zhǔn)的候選方案。

研究方向5是城市神經(jīng)元的全球身份編碼，主要作用是為城市神經(jīng)元提供世界統(tǒng)一的身份編碼標(biāo)準(zhǔn)，為相互識(shí)別、互聯(lián)互通做支撐。城市神經(jīng)元編碼包括分類標(biāo)識(shí)位、人工編碼、歸屬編碼、時(shí)間戳和隨機(jī)數(shù)，允許使用者自動(dòng)生成。但需要在中心化的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，保證全球唯一性。

研究方向6是城市神經(jīng)元的權(quán)限關(guān)系，提出城市神經(jīng)元的權(quán)限關(guān)系包括：人機(jī)關(guān)系、人人關(guān)系、機(jī)機(jī)關(guān)系等;相互的管理關(guān)系包括控制、領(lǐng)導(dǎo)和平等關(guān)系等。

研究方向7是城市大腦全球體系的技術(shù)架構(gòu)，提出城市大腦的總體技術(shù)框架標(biāo)準(zhǔn)可以采用中心化和去中心化結(jié)合的方式，這樣既能適應(yīng)具有統(tǒng)一行政關(guān)系的場(chǎng)景，也能適應(yīng)不同城市、不同國(guó)家行政主體互不隸屬時(shí)的場(chǎng)景。

研究方向8是城市大腦的云反射弧的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，主要針對(duì)城市運(yùn)行中的各種需求和問題進(jìn)行處理的技術(shù)鏈條如何形成進(jìn)行了探討，提出可以參考神經(jīng)科學(xué)的反射弧機(jī)制，即從感受器、傳入傳出神經(jīng)、中樞神經(jīng)、效應(yīng)器等五個(gè)部分對(duì)城市云反射弧機(jī)制進(jìn)行分析。

研究方向9是城市大腦的運(yùn)行安全標(biāo)準(zhǔn)，提出城市大腦運(yùn)行中出現(xiàn)黑客的攻擊、病毒的侵入、操作者的失誤、AI系統(tǒng)的BUG等問題。因此需要從感知節(jié)點(diǎn)、傳輸線路、決策中樞、運(yùn)行數(shù)據(jù)、人機(jī)交互等多個(gè)角度對(duì)城市大腦運(yùn)行安全進(jìn)行保護(hù)。

新一代城市大腦的建設(shè)方法與步驟

城市大腦涉及數(shù)量龐大的因素和技術(shù)，對(duì)于如何建設(shè)城市大腦，不同企業(yè)和城市提出了不同的建設(shè)重點(diǎn)，譬如以大數(shù)據(jù)為核心、以5G為核心、以超級(jí)計(jì)算為核心、以人工智能技術(shù)為核心等?；诂F(xiàn)有研究，科學(xué)的城市大腦建設(shè)方案應(yīng)具備以下十個(gè)特征：構(gòu)建基礎(chǔ)理論、適應(yīng)復(fù)雜場(chǎng)景、突破地域限制、消除信息孤島、滿足民眾需求、降低建設(shè)成本、實(shí)現(xiàn)協(xié)同建設(shè)、體現(xiàn)人機(jī)融合、保持持續(xù)進(jìn)化、對(duì)人類協(xié)同發(fā)展形成支撐。

如果回到城市大腦建設(shè)的初衷看，它的建設(shè)必然首先要解決城市的重要問題或滿足民眾的緊迫需求，各種技術(shù)必須作為整體形成技術(shù)鏈條一一對(duì)應(yīng)解決城市的每一個(gè)問題和每一個(gè)需求。這個(gè)技術(shù)鏈條就是在前文中提到的城市云反射弧機(jī)制。

由此可知，在城市大腦的建設(shè)中城市云反射弧應(yīng)處于第一核心位置，世界統(tǒng)一的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)處于第二核心位置。在此基礎(chǔ)上，可以形成“1+N”模式的新一代城市大腦建設(shè)方案（見圖4）：“1”是世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)連通人、物和程序，為城市云反射弧提供統(tǒng)一的運(yùn)轉(zhuǎn)基礎(chǔ);“N”是N條城市云反射弧，旨在解決城市問題，滿足人民群眾的工作生活需求。

城市云反射弧的機(jī)制形成是拉動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、數(shù)字孿生等技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵動(dòng)力;為了避免形成應(yīng)用孤島，需要建設(shè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)將每一條城市云反射弧關(guān)聯(lián)起來。新一代城市大腦建設(shè)方案的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)能夠?yàn)槿祟悈f(xié)同發(fā)展提供支撐的世界神經(jīng)系統(tǒng)。

基于上述城市大腦建設(shè)方案的新框架和新特征，新一代城市大腦建設(shè)方案包含九個(gè)關(guān)鍵步驟（見表1）。

第一個(gè)步驟，確定誰是城市大腦的負(fù)責(zé)主體。這個(gè)步驟首先要確定實(shí)施城市大腦的負(fù)責(zé)主體是誰，這一主體將負(fù)責(zé)選擇和確定城市大腦的建設(shè)企業(yè)，負(fù)責(zé)提出建設(shè)城市大腦要解決哪些問題，負(fù)責(zé)監(jiān)督城市大腦運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和連續(xù)性。城市大腦作為互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)的一部分，根據(jù)其覆蓋和管理的范圍大小，又可以變形成不同尺度的“大腦系統(tǒng)”，確定誰是城市大腦的負(fù)責(zé)主體，可以明確根據(jù)管轄的范圍和職責(zé)對(duì)城市大腦進(jìn)行規(guī)劃。

第二個(gè)步驟，建設(shè)城市大腦要解決什么問題，如何排序？任何一項(xiàng)技術(shù)最終都是要為人類服務(wù)，城市大腦作為一個(gè)綜合各種前沿技術(shù)的復(fù)雜智能工程系統(tǒng)，能夠在不同尺度解決城市各成員的問題，相對(duì)于之前的傳統(tǒng)的單一技術(shù)，城市大腦面臨的是異常復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，不但層級(jí)眾多，面臨的需求和問題數(shù)目也將是一個(gè)天文數(shù)字。如何從海量的城市問題和需求中篩選出需要城市大腦重點(diǎn)解決的問題，將是城市大腦建設(shè)中非常重要的一步。作為一個(gè)影響廣泛的大工程系統(tǒng)，到底能夠解決哪些關(guān)鍵重要問題，將是城市成員和決策部門評(píng)價(jià)建設(shè)城市大腦的基礎(chǔ)。

第三個(gè)步驟，針對(duì)每個(gè)待解決問題如何設(shè)計(jì)相應(yīng)的城市云反射弧方案？諸多前沿技術(shù)需要形成一個(gè)整體技術(shù)鏈條進(jìn)行應(yīng)對(duì)。在腦科學(xué)中，反射弧是各個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合工作幫助生物應(yīng)對(duì)世界帶來的挑戰(zhàn)，同樣在面對(duì)城市發(fā)展和民眾需求帶來的挑戰(zhàn)時(shí)，城市大腦的建設(shè)也需要首先考慮如何將每個(gè)問題和需求與具體的城市云反射弧對(duì)應(yīng)起來。可以按照神經(jīng)科學(xué)的類感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器五個(gè)部分對(duì)涉及的技術(shù)、設(shè)備和人員進(jìn)行分析，并形成初步的城市云反射弧方案。

第四個(gè)步驟，如何評(píng)估城市云反射弧初步方案？在設(shè)計(jì)城市大腦的云反射弧機(jī)制時(shí)，會(huì)面臨諸多不確定性因素，例如，當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展成熟度能不能滿足需求方的要求;建設(shè)云反射弧預(yù)估費(fèi)用是否與城市預(yù)算匹配;在云反射建設(shè)和運(yùn)行過程中會(huì)涉及到哪些法律問題、社會(huì)倫理問題，等等。因此，在完成第三個(gè)步驟后，城市大腦建設(shè)負(fù)責(zé)主體需要組織包括技術(shù)專家、法律專家、政府官員、大數(shù)據(jù)專家、管理專家、科技哲學(xué)專家的評(píng)審團(tuán)，從技術(shù)成熟度、建設(shè)成本、法律許可、數(shù)據(jù)支撐度、方案合理性、潛在危險(xiǎn)性等多個(gè)角度對(duì)城市云反射弧進(jìn)行評(píng)估和打分，形成評(píng)估結(jié)果供城市大腦建設(shè)的決策者參考使用。

第五個(gè)步驟，如何規(guī)劃城市云反射弧涉及到的重要城市神經(jīng)元？在對(duì)城市云反射弧進(jìn)行評(píng)估后，需要對(duì)這條城市云反射弧所涉及到的人、智能設(shè)備、智能系統(tǒng)如何形成城市神經(jīng)元進(jìn)行規(guī)劃。包括預(yù)估涉及人、智能設(shè)備、智能系統(tǒng)的數(shù)量，有哪些人、智能設(shè)備、智能系統(tǒng)在這條城市云反射弧中是重要城市神經(jīng)元，該條城市云反射弧遵循怎樣的城市神經(jīng)元建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等。如果沒有統(tǒng)一的城市神經(jīng)元標(biāo)準(zhǔn)，每條城市云反射弧都將是一個(gè)技術(shù)和信息孤島，無法和其他云反射弧共用資源、共享信息、相互協(xié)同，更無法實(shí)現(xiàn)企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間、社區(qū)間、城市間、國(guó)家間的互聯(lián)互通、協(xié)同工作。

第六個(gè)步驟，設(shè)計(jì)可實(shí)施的城市云反射弧方案并開始建設(shè)。在經(jīng)過上述5個(gè)步驟的準(zhǔn)備后，即城市大腦負(fù)責(zé)主體的確定、城市問題和需求的提出、對(duì)應(yīng)城市云反射弧的初步設(shè)計(jì)、對(duì)應(yīng)城市云反射弧的神經(jīng)元標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定、對(duì)應(yīng)城市云反射弧初步方案的綜合評(píng)估等，確定建設(shè)該城市云反射弧或若干云反射弧后，參與規(guī)劃和設(shè)計(jì)的建設(shè)方可以在城市云反射弧的初步設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上完成可實(shí)施的城市大腦云反射弧建設(shè)方案，并開始實(shí)施。

第七個(gè)步驟，如何對(duì)已建立的城市云反射弧進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估和持續(xù)監(jiān)控？在城市云反射弧建設(shè)完成后，可以從項(xiàng)目完成時(shí)間、項(xiàng)目建設(shè)成本、該條云反射的反射時(shí)間和反射弧運(yùn)行質(zhì)量是否符合規(guī)劃等方面進(jìn)行綜合檢查，對(duì)于已建成開始運(yùn)轉(zhuǎn)的城市云反射弧，建議從每一條城市云反射弧的負(fù)責(zé)人、災(zāi)備方案、運(yùn)行狀態(tài)等方面持續(xù)評(píng)估和監(jiān)控。城市大腦的需求方建立管控中心、運(yùn)營(yíng)中心，應(yīng)以能有效監(jiān)督每一條城市云反射弧的運(yùn)行是否正常作為建設(shè)的重心。

第八個(gè)步驟，如何通過云反射弧的共性發(fā)現(xiàn)每個(gè)城市的建設(shè)重點(diǎn)？根據(jù)不同城市的特點(diǎn)，在云反射弧的拉動(dòng)下，動(dòng)態(tài)確定建設(shè)重點(diǎn)。由于每個(gè)城市經(jīng)濟(jì)狀況、自然狀況、居民狀況都不盡相同，城市大腦要解決的問題也就不可能一樣。對(duì)應(yīng)建立的成千上萬的城市云反射弧開始規(guī)劃時(shí)，通過聚合效應(yīng)產(chǎn)生的城市大腦各神經(jīng)系統(tǒng)建設(shè)重心也會(huì)出現(xiàn)巨大差異。例如，如果對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)量和質(zhì)量要求比較高，這個(gè)城市的神經(jīng)纖維就要特別發(fā)達(dá)，對(duì)5G、光纖、衛(wèi)星通訊等技術(shù)需求大;如果需要有大量的AI技術(shù)和管理人員協(xié)同做決策，就要求這個(gè)城市的中樞神經(jīng)發(fā)達(dá)，運(yùn)營(yíng)和管理中心需要重點(diǎn)發(fā)展。

第九個(gè)步驟，如何實(shí)現(xiàn)城市大腦建設(shè)的信息公開共享，技術(shù)持續(xù)進(jìn)化？一個(gè)城市的城市大腦建設(shè)首先是為城市所有成員服務(wù)，滿足他們的各種需求。因此，城市大腦建設(shè)確定要解決的問題列表、實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案和建設(shè)成本后應(yīng)該向社會(huì)公布（法律法規(guī)要求保密的除外），接受城市成員和社會(huì)的評(píng)估和監(jiān)督;同時(shí)，城市大腦的建設(shè)并不是一個(gè)城市內(nèi)部的事情，而是世界技術(shù)生態(tài)的一部分，它的建設(shè)無論在技術(shù)還是建設(shè)經(jīng)驗(yàn)上都是屬于全人類的財(cái)富。世界各個(gè)城市的城市大腦建設(shè)既有各自特點(diǎn)，也有很多共性，通過城市大腦建設(shè)涉及的相關(guān)知識(shí)的共享，可以極大地推動(dòng)世界范圍城市大腦的快速發(fā)展。

城市大腦的未來發(fā)展趨勢(shì)

近50年來，IT相關(guān)的智能產(chǎn)業(yè)有三次重要的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)遇，第一次發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生之初，大部分聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)相互之間并不兼容。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上完成的工作，很難拿到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上去用。1974年，美國(guó)科學(xué)家卡恩與瑟夫共同開發(fā)了TCP/IP協(xié)議[17]，這個(gè)協(xié)議為每一臺(tái)運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備制定了訪問地址，同時(shí)為不同的計(jì)算機(jī)，甚至不同類型的網(wǎng)絡(luò)間傳送信息包制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。所有連接在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)，只要各自遵照這兩個(gè)協(xié)議，都能夠進(jìn)行通信和交互。TCP/IP的產(chǎn)生也為21世紀(jì)之后傳感器、機(jī)器人、無人機(jī)、智能汽車等智能設(shè)備平滑、無障礙地進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)，為物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、云機(jī)器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特別是城市大腦的建設(shè)提供了技術(shù)保障。

第二次發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)誕生20年后，到1989年，互聯(lián)網(wǎng)已成長(zhǎng)為世界科技、軍事、政府機(jī)構(gòu)中信息共享的巨大網(wǎng)絡(luò)，但由于技術(shù)架構(gòu)的問題，互聯(lián)網(wǎng)的信息像被鎖在一個(gè)個(gè)箱子里一樣，獲取時(shí)需要密碼和鑰匙。1989年，在歐洲核物理實(shí)驗(yàn)室工作的物理學(xué)家伯納斯·李選擇了超文本鏈接標(biāo)示語言（HTML）作為實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息共享的鑰匙[18]。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)信息用互相鏈接的超文本格式編寫時(shí)，就可以與其他服務(wù)器的信息進(jìn)行相互引用和共享。萬維網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)后續(xù)的科技生態(tài)產(chǎn)生了巨大影響，包括21世紀(jì)出現(xiàn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等都與萬維網(wǎng)有關(guān)，甚至區(qū)塊鏈的產(chǎn)生在某種程度上也可以說是為對(duì)抗萬維網(wǎng)引發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)中心化趨勢(shì)。

第三次則發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)誕生50年后，隨著互聯(lián)網(wǎng)從網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向類腦模型不斷演化，大量新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，同時(shí)直接為人類服務(wù)的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮，包括各種消費(fèi)級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、行業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、政府類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。由于存在企業(yè)壁壘、行業(yè)壁壘、地區(qū)壁壘、國(guó)家壁壘，這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同樣出現(xiàn)了各種孤島現(xiàn)象，因?yàn)楦鞣N原因同樣無法互聯(lián)互通。應(yīng)該說城市大腦的出現(xiàn)本質(zhì)上是解決網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的孤島問題。首先從一個(gè)城市開始，將各種服務(wù)于人類社會(huì)的應(yīng)用打通，使得城市作為一個(gè)整體為城市各階層民眾服務(wù)。然后擴(kuò)展到國(guó)家，擴(kuò)展到世界范圍，當(dāng)世界各國(guó)的城市都開始建設(shè)城市大腦并能夠互聯(lián)互通，一個(gè)應(yīng)用層的大統(tǒng)一架構(gòu)——世界神經(jīng)系統(tǒng)將逐步形成。

城市大腦的未來發(fā)展還有很多工作需要完成，譬如世界范圍統(tǒng)一的城市神經(jīng)元標(biāo)準(zhǔn)還未真正建立;人、設(shè)備和系統(tǒng)在城市大腦和世界神經(jīng)系統(tǒng)中的角色和權(quán)限如何分配還沒有解決;一個(gè)既能在一棟大樓也能在世界范圍內(nèi)自由實(shí)現(xiàn)的云反射弧機(jī)制還未形成。應(yīng)該說到2021年，城市大腦依然還處于萌芽階段，需要不同領(lǐng)域的專家、企業(yè)家、政府決策者不斷實(shí)踐和創(chuàng)新，共同推動(dòng)城市大腦的發(fā)展。

作為城市大腦發(fā)展的最終形態(tài)，世界神經(jīng)系統(tǒng)將為人類社會(huì)的協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建起全球統(tǒng)一的類腦智能支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)世界的認(rèn)知、判斷、決策、反饋和改造，共同應(yīng)對(duì)來自大自然的各種挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，滿足人類社會(huì)的各種需求。城市大腦的建設(shè)，世界神經(jīng)系統(tǒng)的形成最終將為實(shí)現(xiàn)人類命運(yùn)共同體構(gòu)筑重要的全球性技術(shù)基礎(chǔ)。

（本文系國(guó)家自然科學(xué)基金支持項(xiàng)目研究成果，項(xiàng)目編號(hào)：No.91546201、No.71932008）

注釋

[1]盤和林：《讓城市更聰明一些、更智慧一些》，《中國(guó)建設(shè)報(bào)》，2021年2月3日。

[2]殷云：《全國(guó)人大代表胡成中：建議加快智慧城市建設(shè)，打造“城市大腦”》，http：//news.chinaxiaokang.com/dujiazhuangao/20200522/968293.html，2020年5月22日更新。

[3]劉鋒、呂本富：《城市“腦?！?當(dāng)前城市大腦面臨的困境》，http：//www.chinajsb.cn/html/202010/21/14567.html，2020年10月21日更新。

[4]劉鋒、彭賡：《互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化的趨勢(shì)與規(guī)律》，《科技論文在線》，2008年第9期，第32頁。

[5]劉鋒：《互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論》，北京：清華大學(xué)出版社，2012年，第124頁。

[6]李云杰：《IBM轉(zhuǎn)向“智慧地球”》，《IT經(jīng)理世界》， 2009年第6期，第30～32頁。

[7]李德仁、龔健雅、邵振峰：《從數(shù)字地球到智慧地球》，《武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版）》，2010年第35卷第2期，第127～132頁。

[8] 曲延春：《數(shù)字政府建設(shè)中信息孤島的成因及其治理》，《山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）》，2020 年第 65 卷 第 2 期，第125～132頁。

[9]劉鋒：《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦架構(gòu)的智慧城市建設(shè)探討》，http：//blog.sciencenet.cn/blog-39263-858170.html，2015年1月10日更新。

[10]陳衛(wèi)強(qiáng)：《杭州城市大腦的實(shí)踐與思考》，http：//theory.people.com.cn/n1/2019/0908/c40531-31342597.html，2019年9月8日更新。

[11]唐奇云：《全國(guó)500多個(gè)城市想建“城市大腦”》，http：//www.cnr.cn/shanghai/tt/20190331/t20190331_524562061.shtml，2019年3月31日更新。

[12]中國(guó)國(guó)家信息中心：《城市大腦建設(shè)目標(biāo)選擇、方法與路徑——城市大腦規(guī)劃建設(shè)與應(yīng)用研究報(bào)告》，2021年4月13日引用。

[13]智慧交通：《杭州城市大腦全面升級(jí)，打造“531”體系》，https：//www.sohu.com/a/327556374_649849，2019年7月17日更新。

[14]史博臻：《上海城市管理精細(xì)化“三年行動(dòng)計(jì)劃”實(shí)施滿一年 “成績(jī)單”發(fā)布》，https：//new.qq.com/omn/20190808/20190808A0E14Z00.html，2019年8月8日更新。

[15]《福州要建全國(guó)首個(gè)自主開放城市大腦》，《福州日?qǐng)?bào)》，http：//www.fuzhou.gov.cn/gzdt/rcyw/201909/t20190915_3038878.htm，2019年9月15日更新。

[16]中國(guó)科學(xué)院虛擬經(jīng)濟(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心：《城市大腦全球標(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告》，2020年12月23日。

[17]Stevens， W.R.， TCP for Transactions， HTTP， NNTP， and the UNIX Domain Protocols， Beijing： The People's Posts and Telecommunications Press， 2010， pp. 1-1.

[18]王善平：《實(shí)現(xiàn)超文本夢(mèng)想的萬維網(wǎng)——2016年度圖靈獎(jiǎng)簡(jiǎn)介》，《科學(xué)》，2017年第6期，第36～39頁。

責(zé) 編/馬冰瑩