城市云腦，像大腦一樣建設(shè)智慧城市，基于互聯(lián)網(wǎng)云腦的新架構(gòu)

一、智慧城市的提出和存在的問(wèn)題

2008年11月6日，美國(guó)IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在紐約市外交關(guān)系委員會(huì)發(fā)表演講《智慧地球：下一代的領(lǐng)導(dǎo)議程》。“智慧地球”的理念被明確的提出來(lái)，目標(biāo)是讓社會(huì)更智慧地進(jìn)步，讓人類(lèi)更智慧地生存，讓地球更智慧地運(yùn)轉(zhuǎn)。

在此基礎(chǔ)上，智慧城市的概念孕育而生，并在此后的8年里，成為中國(guó)城市建設(shè)的的目標(biāo)并得到大力推進(jìn)。2012年，智慧城市試點(diǎn)工作啟動(dòng)，住建部已公布3批近300個(gè)智慧城市試點(diǎn)名單；500多個(gè)城市進(jìn)行試點(diǎn)，在交通、醫(yī)療、政務(wù)等領(lǐng)域取得初步成果。

然而，智慧城市的概念并不清晰，盲目炒作、頂層設(shè)計(jì)缺乏、基礎(chǔ)不扎實(shí)等問(wèn)題，相關(guān)專家表示智慧城市目前有三個(gè)問(wèn)題值得重視（參考1）：

之一個(gè)是：智慧城市至今未有統(tǒng)一定義，什么是智慧城市？作為信息技術(shù)變革時(shí)代背景下產(chǎn)生的新概念，智慧城市至今尚未有統(tǒng)一的定義。

第二個(gè)是：智慧城市的真智慧與假智慧之爭(zhēng)，住建部原副部長(zhǎng)仇保興指出，一些“智慧城市”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(xiāo)產(chǎn)品的渠道；有的是被 *** 部門(mén)“綁架”，部門(mén)間形成信息孤島互不往來(lái)；還有不少則是“忽悠”，還有些地方的“智能城市”從規(guī)劃上就是錯(cuò)的。

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第三個(gè)是：對(duì)市民訴求回應(yīng)有限，《國(guó)家智慧城市試點(diǎn)2014年度工作總結(jié)報(bào)告》指出，部分試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目缺乏頂層設(shè)計(jì)和總體統(tǒng)籌，協(xié)同對(duì)接難度大，特別是部分垂直部門(mén)信息系統(tǒng)限于部門(mén)內(nèi)部使用，缺少部門(mén)之間的數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用。與市民的需求往往有巨大的差異，企業(yè)和 *** 部門(mén)反應(yīng)熱烈，但市民往往無(wú)感。

二、互聯(lián)網(wǎng)云腦架構(gòu)的產(chǎn)生

從科學(xué)史可以看到這樣一個(gè)規(guī)律，每一次人類(lèi)社會(huì)的重大技術(shù)變革都會(huì)導(dǎo)致新領(lǐng)域的科學(xué)革命，大航海時(shí)代使人類(lèi)看到了生物的多樣性和孤立生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生物的影響。無(wú)論是達(dá)爾文還是華萊士都是跟隨遠(yuǎn)航的船隊(duì)才發(fā)現(xiàn)了生物的進(jìn)化現(xiàn)象。

大工業(yè)革命使人類(lèi)無(wú)論在力量的使用還是觀察能力都獲得的極大的提高。為此后100年開(kāi)始的物理學(xué)大突破，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。這些突破包括牛頓的萬(wàn)有引力，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，和眾多科學(xué)家創(chuàng)建的量子力學(xué)大廈，這些突破都與”力“和”觀測(cè)“有關(guān)。

互聯(lián)網(wǎng)革命對(duì)于人類(lèi)的影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大工業(yè)革命。與工業(yè)革命增強(qiáng)人類(lèi)的力量和視野不同，互聯(lián)網(wǎng)極大的增強(qiáng)了人類(lèi)的智慧，豐富了人類(lèi)的知識(shí)。而智慧和知識(shí)恰恰與大腦的關(guān)系最為密切。互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)突破使得人類(lèi)處在新科學(xué)革命的前夜。

從1969年互聯(lián)網(wǎng)誕生以來(lái)，人類(lèi)從不同的方向在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)劃將互聯(lián)網(wǎng)建造成什么結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)間的車(chē)輪到達(dá)2017年，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，當(dāng)人類(lèi)抬起頭來(lái)觀看自己的創(chuàng)造的巨系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)云腦的類(lèi)腦架構(gòu)已經(jīng)越來(lái)越清晰。2008年開(kāi)始科學(xué)院相關(guān)團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文提出互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)化趨勢(shì)問(wèn)題，并形成互聯(lián)網(wǎng)云腦架構(gòu)圖（參考2）。

三、城市云腦，基于互聯(lián)網(wǎng)云腦的智慧城市新架構(gòu)

3.1城市云腦的定義

應(yīng)該說(shuō)智慧城市是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定程度，向城市建設(shè)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(shì)和進(jìn)化規(guī)律。智慧城市作為互聯(lián)網(wǎng)云腦與智慧城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，會(huì)繼承互聯(lián)網(wǎng)云腦的基本架構(gòu)，因此基于互聯(lián)網(wǎng)云腦架構(gòu)的智慧城市也可以被稱為城市云腦（City Cloud Brain）。

也就是說(shuō)城市云腦會(huì)擁有自己的城市中樞神經(jīng)系統(tǒng)（云計(jì)算），城市感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)），城市運(yùn)動(dòng)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）。除此之外還有兩個(gè)更為重要的智慧城市新架構(gòu)需要關(guān)注，它們分別是智慧城市的神經(jīng) *** （大社交 *** ）和智慧城市的云反射弧。城市云腦的這些組成部分究竟如何運(yùn)轉(zhuǎn)，下面將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

城市云腦的定義：

城市云腦就是基于互聯(lián)網(wǎng)云腦模型的智慧城市建設(shè)新架構(gòu)。城市在城市中樞神經(jīng)系統(tǒng)（云計(jì)算），城市感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)），城市運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)（工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)），城市神經(jīng)末梢（邊緣計(jì)算）的支撐下，實(shí)現(xiàn)城市神經(jīng) *** （城市大社交 *** ）和城市云反射弧的建設(shè)與運(yùn)轉(zhuǎn)。推動(dòng)一個(gè)城市各組成部分的有機(jī)結(jié)合，并通過(guò)城市大社交 *** 實(shí)現(xiàn)城市居民、企業(yè)， *** 以及物理設(shè)施的信息交互，通過(guò)城市云反射弧實(shí)現(xiàn)城市服務(wù)的快速智能反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)城市智慧的不斷進(jìn)步。這樣的類(lèi)腦智慧城市架構(gòu)稱之為城市云腦（city cloud brain）。

3.2如何建設(shè)城市云腦

1.城市云腦的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是建設(shè)一個(gè)城市的軀體感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)，主要由遍布城市企業(yè)，建筑，金融，交通，能源等等領(lǐng)域的傳感器和智能駕駛，云機(jī)器人，無(wú)人機(jī)，3D打印，智能制造等系統(tǒng)組成。

2.城市云腦的云計(jì)算建筑是一個(gè)城市的中樞神經(jīng)系統(tǒng)建設(shè)，它通過(guò)服務(wù)器， *** 操作系統(tǒng)，神經(jīng)元 *** （大社交 *** ），大數(shù)據(jù)和基于大數(shù)據(jù)的人工智能算法對(duì)城市云腦的其他神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。應(yīng)該指出由于城市云腦是互聯(lián)網(wǎng)云腦的子集，一個(gè)智慧城市建設(shè)不是孤立的，不同智慧城市云腦架構(gòu)也往往交叉，譬如一個(gè)城市的云計(jì)算硬件設(shè)施很可能在另外一個(gè)城市，一個(gè)城市的大數(shù)據(jù)可能分布在不同城市存儲(chǔ)。

3.城市云腦的大數(shù)據(jù)建設(shè)本質(zhì)上是城市云腦各神經(jīng)系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中傳輸和積累的有價(jià)值信息。這些信息分別來(lái)自居民的生活，企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)， *** 的管理過(guò)程中產(chǎn)生的信息，也來(lái)自城市的建筑大樓，交通車(chē)輛，甚至是分布在城市土壤，空氣，水域中的傳感器傳來(lái)的信息，這些數(shù)據(jù)是城市云腦真正產(chǎn)生智慧的基礎(chǔ)。

4.城市云腦的工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)城市的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，這將是城市云腦未來(lái)非常龐大的組成部分，包括智能駕駛，云機(jī)器人，無(wú)人機(jī)，3D打印、智能制造等等，他們通過(guò)延展運(yùn)動(dòng)和機(jī)械操作，幫助城市居民和管理者完成城市的運(yùn)行和建設(shè)。

5.城市云腦的邊緣計(jì)算建設(shè)是城市云腦神經(jīng)末梢的發(fā)育和成長(zhǎng)，將人工智能技術(shù)和包含了人工智能技術(shù)的芯片與分布在城市的傳感器，攝像頭，智能終端，智能汽車(chē)，智能制造設(shè)備，樓房建筑，工業(yè)機(jī)器人等等地方，目標(biāo)是使城市云腦的的感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)的末梢控制變得更為智能和健壯。

6.城市云腦的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是城市云腦神經(jīng)纖維種類(lèi)的豐富，讓城市居民，企業(yè)， *** 機(jī)構(gòu)更為便捷，更不受地域限制的鏈接到城市云腦中。這需要對(duì)城市中的通訊運(yùn)營(yíng)商不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，城市云腦的神經(jīng)纖維建設(shè)是保證智慧城市運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證，是連接城市成為一個(gè)整體，確保城市云反射弧即使準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

7.城市云腦的大社交 *** 建設(shè)是城市云腦的神經(jīng) *** 發(fā)育，應(yīng)該說(shuō)城市云腦的大社交 *** 是智慧城市建設(shè)最重要的兩個(gè)因素之一，一直以來(lái)，社交 *** 被認(rèn)為就是互聯(lián)網(wǎng)上人與人的交互社區(qū)。但隨著物聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算，大數(shù)據(jù)等新現(xiàn)象的出現(xiàn)，社交 *** 的形態(tài)也必將發(fā)生改變。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與社交 *** 融合時(shí)，每一棟大樓，每一輛汽車(chē)，每一個(gè)景區(qū)，每一個(gè)商場(chǎng)，每一個(gè)電器都會(huì)在SNS網(wǎng)站上開(kāi)設(shè)賬號(hào)，自動(dòng)的發(fā)布自己實(shí)時(shí)的信息，并與其他”人“，和“物”進(jìn)行交互.社交 *** 的定義將不再僅僅是人與人的社交，而是人與人，人與物，物與物的范圍更大的社交 *** .我們可以稱為“大社交 *** ” （Big SNS)。

這個(gè)大社交 *** 與智慧城市緊密的結(jié)合是城市云腦能否建設(shè)成功的關(guān)鍵，無(wú)論是居民、企業(yè)、 *** 機(jī)構(gòu)、路燈、車(chē)輛、工場(chǎng)，都要以城市神經(jīng)元的方式加入到智慧城市的大社交 *** 中，這些城市神經(jīng)元的互動(dòng)，聚合，鏈接將使城市云腦真正變得更為智慧。

8、城市云腦的云反射弧的建設(shè)，是智慧城市建設(shè)最重要的第二個(gè)因素，它的產(chǎn)生反應(yīng)出一個(gè)城市在提供各種智慧相關(guān)服務(wù)過(guò)程中的種類(lèi)和反應(yīng)速度，城市云反射弧的種類(lèi)越多，反應(yīng)速度越快，其智慧程度也會(huì)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。

我們知道神經(jīng)反射現(xiàn)象是人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)最重要的神經(jīng)活動(dòng)之一，與人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)相仿，城市云腦的云反射弧也包含感受器、傳入神經(jīng)纖維、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)纖維和效應(yīng)器。是城市云腦與現(xiàn)實(shí)世界互動(dòng)中提供服務(wù)，產(chǎn)生智慧的最重要途徑。

智慧城市中已經(jīng)已經(jīng)出現(xiàn)很多神經(jīng)反射弧案例，例如無(wú)錫消防部門(mén)開(kāi)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(guò)程就是一個(gè)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(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，火警信息將通過(guò)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,之一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展救助。從目前的看城市云腦涉及的種類(lèi)總共有9個(gè)。

9、城市云腦的人工智能建設(shè)是智慧城市提升智慧的催化劑和靈魂，人工智能不僅僅通過(guò)算法如深度學(xué)習(xí)，機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)結(jié)合，也運(yùn)用到城市云腦的神經(jīng)末梢，神經(jīng) *** 和智能終端中。譬如ＡＩ傳感器，AI手機(jī)，AI智能生產(chǎn)設(shè)備，AI用戶助理等等等等，人工智能與智慧城市的結(jié)合，將使得互聯(lián)網(wǎng)云腦各個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)同時(shí)提升能力。

四、城市智商，城市云腦的發(fā)展水平評(píng)測(cè) ***

4.1（智慧）城市智商的定義：CITY IQ

前面的研究提出智慧城市建設(shè)本質(zhì)是互聯(lián)網(wǎng)云腦架構(gòu)與城市建設(shè)的結(jié)合，我們知道大腦存在智商的評(píng)測(cè)，那么類(lèi)腦的智慧城市架構(gòu)也應(yīng)該可以用城市智商來(lái)表示一個(gè)城市的智慧發(fā)展水平。

應(yīng)該指出智慧城市的核心是城市神經(jīng) *** 和城市云反射弧。包括云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、大數(shù)據(jù)都是為它們提供支撐。 而且我們也要注意到，一個(gè)智慧城市建設(shè)不是孤立的，不同智慧城市云腦架構(gòu)也往往交叉，譬如一個(gè)城市的云計(jì)算硬件設(shè)施很可能在另外一個(gè)城市，一個(gè)城市的大數(shù)據(jù)可能分布在不同城市存儲(chǔ)。

而且由于不同城市的地域規(guī)模，人口數(shù)量有很大不同，因此考察影響智慧城市智商指數(shù)，就不能簡(jiǎn)單的以一個(gè)城市的云計(jì)算，大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平進(jìn)行衡量。而是應(yīng)該重點(diǎn)觀察與城市規(guī)模，人口數(shù)量無(wú)關(guān)的城市神經(jīng) *** 覆蓋程度和城市云反射弧的建設(shè)情況。  

基于以上研究，本文提出的城市智商的定義為：城市智商(CITY IQ)是基于智慧城市的互聯(lián)網(wǎng)云腦模型，在城市中樞神經(jīng)系統(tǒng)（云計(jì)算），城市感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)），城市運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)（工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)），城市神經(jīng)末梢（邊緣計(jì)算）的支撐下，對(duì)目標(biāo)城市的的城市神經(jīng) *** （城市大社交 *** ）、城市云反射弧兩個(gè)核心要素進(jìn)行綜合評(píng)測(cè)，以測(cè)量該城市在測(cè)試時(shí)間點(diǎn)的智力發(fā)展水平，測(cè)試結(jié)果就是該實(shí)時(shí)間點(diǎn)該城市的城市智商(CITY IQ)。

4.2城市神經(jīng) *** （城市大社交 *** ）的評(píng)價(jià) ***

對(duì)于城市神經(jīng) *** （城市大社交 *** ），在測(cè)試量表共建立了4個(gè)二級(jí)指標(biāo)，本別是

1.城市神經(jīng) *** 穩(wěn)定性（魯棒性），代表城市神經(jīng) *** 的硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以通過(guò)系統(tǒng)的年度故障率來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

2.城市神經(jīng) *** 統(tǒng)一程度，目前智慧城市的系統(tǒng)種類(lèi)過(guò)于繁多，相互也不能聯(lián)通，降低了城市神經(jīng) *** 架構(gòu)統(tǒng)一性，因此通過(guò)測(cè)量一個(gè)城市的智慧城市系統(tǒng)的數(shù)量和大社交 *** 的建立情況，來(lái)評(píng)判城市神經(jīng) *** 統(tǒng)一程度。

3.城市神經(jīng) *** 的覆蓋程度，這個(gè)指標(biāo)主要評(píng)測(cè)一個(gè)城市的人口 ，商業(yè)機(jī)構(gòu)， *** 機(jī)構(gòu)，城市設(shè)備有多大比例鏈接到一個(gè)統(tǒng)一的大社交 *** 中，并可以進(jìn)行相互信息交互。

4.城市神經(jīng) *** 的活躍程度，這個(gè)指標(biāo)主要評(píng)測(cè)鏈接到城市大社交 *** 中的人口 ，商業(yè)機(jī)構(gòu)， *** 機(jī)構(gòu)，城市設(shè)備的信息發(fā)送和交互活躍程度。

4.3城市云反射弧的評(píng)價(jià) ***

對(duì)于城市云反射弧的建設(shè)，反應(yīng)出一個(gè)城市在提供各種智慧相關(guān)服務(wù)過(guò)程中的種類(lèi)和反應(yīng)速度，城市云反射弧的種類(lèi)越多，反應(yīng)速度越快，其智慧程度也會(huì)越高。對(duì)于城市云反射弧，在測(cè)試量表共建立了N個(gè)二級(jí)指標(biāo)，和兩個(gè)三級(jí)指標(biāo)（分別是健壯性（魯棒性），反應(yīng)速度）。

對(duì)于二級(jí)指標(biāo)的內(nèi)容，因?yàn)橹腔鄢鞘薪ㄔO(shè)涉及的云反射弧種類(lèi)很多，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。

這些云反射弧的種類(lèi)也會(huì)隨著智慧城市的發(fā)展產(chǎn)生變化，為了有助于規(guī)范和測(cè)量，可以為智慧城市設(shè)立城市標(biāo)準(zhǔn)云反射弧種類(lèi)庫(kù)，每年對(duì)城市標(biāo)準(zhǔn)云反射弧種類(lèi)庫(kù)進(jìn)行增加和刪除。

基于上述討論，可以形成如下2017年之一版的城市智商測(cè)試量表：

4.4 2017年之一版城市智商(CITY IQ)測(cè)試量表

根據(jù)本文提出城市云腦智商的測(cè)量 *** ，未來(lái)我們可以重點(diǎn)從城市神經(jīng) *** （城市大社交 *** ）和城市云反射弧的建設(shè)角度對(duì)一個(gè)城市的智商水平進(jìn)行測(cè)量，并形成年度的（智慧）城市智商排名與研究報(bào)告。

五、總結(jié)

城市云腦是互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展形成類(lèi)腦架構(gòu)并與智慧城市相結(jié)合的產(chǎn)物，它的研究有賴于互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、計(jì)算機(jī)、神經(jīng)學(xué)、城市規(guī)劃等等領(lǐng)專家的參與和推動(dòng)，城市云腦如何與具體城市做深入結(jié)合，各城市神經(jīng)系統(tǒng)如何進(jìn)一步技術(shù)落地和產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)，城市云腦的云反射弧標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)如何建立，等等問(wèn)題需要在未來(lái)進(jìn)一步的研究。
（本文互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論作者，計(jì)算機(jī)博士劉鋒原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明作者和出處，Email:zkyliufeng@126.com）