作者：劉鋒

前言:2010年以來，產業界出現了很多大腦概念，其中城市大腦受到了政府，產業和研究專家的特別關注。但是關於城市大腦產生的原因，運行的原理和建設的規範並沒有統一的意見，在這篇文章中，我們詳細闡述了城市大腦產生的根本原因是，互聯網從網狀演變成類腦架構，並與城市建設結合導致的。依託互聯網大腦模型的特徵，我們提出了建設城市大腦的三項關鍵標準1.對人，物和系統有統一的“神經元節點“技術框架 2.每個神經元節點擁有AI和人類兩個智能控制，但人類控制權限必須最高 3.通過信息路由技術實現城市雲反射弧機制，解決城市的需求和響應信息在不同神經元節點流動的方式。

2015年之後，城市大腦領域出現了突飛猛進的發展勢頭：在產業領域，2016年阿里提出阿里城市大腦，2017年，華爲提出城市神經網絡，2018年，騰訊提出城市超級大腦，科大訊飛提出城市超腦。

在城市建設方面，從2016年，杭州、上海、北京、廣州等城市各自提出和開展了不同城市大腦建設方案，其中上海市開展了以建設城市神經元系統爲重點的頂層方案。

面對產業界洶湧澎湃的“大腦”熱潮，特別是與城市現代化結合非常緊密的城市大腦概念，其產生的背景、建設規範和未來趨勢究竟如何，深入的研究對於產業發展，城市規劃，資本投入都將有不可估量的重要價值。目前城市大腦建設還存在若干問題沒有解決，如到底什麼是城市大腦，有沒有明確的定義？諸多城市大腦之間有沒有統一的規範，未來如何實現相互連通？

在這篇文章中我們將重點闡述城市大腦產生的根本原因，建設城市大腦應遵循標準的理論依據和基本技術框架。

一，城市大腦產生的根源是什麼？

應該說城市大腦概念與諸多產業“大腦”的興起是在2010年之後，這說明城市大腦不會是憑空產生或從天而降，而是在一定的科技生態成熟後的產物。也就是其產生的背後一定有着深刻的產業和技術變革。

2008年9月，在科技領域不斷湧現的技術架構類腦特徵啓發下，我們在論文《互聯網進化規律的發現與分析》一文中提出，互聯網在結構上開始發生重大變化，正在從網狀架構進化成類腦模型。這一變化將對產業，科技，企業，網絡經濟等等領域產生不可忽視的影響。

2019年7月我們在《崛起的超級智能:互聯網大腦如何影響科技未來》一書中對互聯網大腦的發育過程做了更爲詳細的闡述：“在經過1969年互聯網的誕生、1974年TCP/IP協議、1989年萬維網等基礎的奠定後，互聯網開始加速向與大腦高度相似的方向發育。

2004年社交網絡爲代表的類腦神經元網絡，2005年雲計算爲代表的類中樞神經系統，2009年物聯網爲代表的類感覺神經系統，2012年工業互聯網、工業4.0爲代表的類運動神經系統，2013年大數據，2015年人工智能爲代表的智能驅動力，到2018年阿里大腦、騰訊大腦、360安全大腦、滴滴交通大腦等不斷湧現，連同之前的谷歌大腦、百度大腦、訊飛超腦，到2019年，互聯網大腦的雛形已越來越清晰。

經過50年的發展，特別是在21世紀，數十億人類羣體智慧與數百億設備的機器智能通過互聯網大腦結構聯合形成自然界前所未有的超級智能形式。這個基於互聯網大腦的超級智能形成將對人類的社會形態，科技發展，經濟運行，城市建設，產業變革，企業競爭等等領域產生重大影響。而城市大腦產生的根源正是於此有關。

二，構建城市大腦的理論基礎是什麼？

近20年以來，數百萬家前沿科技企業不斷推進城市、人類社會的智慧發展，應該說智慧城市原本是互聯網發展到一定程度，向城市建設自然蔓延和深入的結果。2015年2月，我們在文章《基於互聯網大腦的智慧城市建設中》提出：”互聯網大腦架構與城市建設結合將形成城市大腦架構，城市大腦的出現本質上是互聯網大腦模型的子集，也必然繼承互聯網大腦的特徵。”

爲了清晰的描述建設城市大腦因該具備的關鍵標準，就需要首先了解互聯網大腦模型中最重要的特點。

我們首先看互聯網大腦的定義是： 互聯網大腦就是互聯網向與人類大腦高度相似的方向進化過程中，形成的類腦巨系統架構。互聯網大腦具備不斷成熟的類腦視覺、聽覺、軀體感覺、運動神經系統、記憶神經系統、中樞神經系統、自主神經系統。互聯網大腦通過類腦神經元網絡（大社交網絡）社會各要素（包括但不僅限於人，AI系統，生產資料，生產工具）和自然各要素（包括但不僅限於河流、山脈、動物、植物、太空）鏈接起來，從而實現人與人、人與物、物與物的交互，互聯網大腦在雲羣體智慧和雲機器智能的驅動下通過雲反射弧實現對世界的認知、判斷、決策、反饋和改造。

從這個定義中我們可以看到互聯網大腦模型有三個重要特徵：

1. 類腦神經元網絡的建設與萬物互聯

與神經元網絡是人類大腦最重要的結構一樣，類腦神經元網絡也是互聯網大腦最重要的結構之一，如上圖中的1所示，世界萬物需要映射到互聯網大腦類腦神經元網絡上，世界萬物包括真實世界的人，人造設備，自然元素，虛擬世界的應用程序，控制系統，虛擬人工智能角色，每一個元素都應該在互聯網大腦的類腦神經元網絡中映射成一個神經元節點(用戶信息管理與控制空間），通過這個神經元節點，世界萬物可以同步自己的信息與知識，運行屬於自己的功能程序。更爲重要的是，世界萬物可以通過自己的神經元節點相互關注，相互通訊，實現互聯網大腦類腦神經元網絡的構成與激活。

2.雲羣體智能與雲機器智能的雙智能中心控制

如上圖中的2所示，數十億人類在互聯網大腦神經元網絡的映射雲羣體智能。數百億設備在互聯網大腦神經元網絡的映射構成了雲機器智能。這樣互聯網大腦運行的智能驅動力來源與 雲羣體智慧和雲機器智能，這兩種智能類型聯合控制着互聯網大腦的運行。但因爲互聯網大腦的形成還是爲人類提供服務。需要受控與人類，因此在這兩種智能聯合控制時，必須保證人類智能擁有最高的權限。

3.雲反射弧的形成與信息的跨節點傳遞

如上圖中的3所示，隨着人類用戶，傳感器、雲機器人、智能設備、類腦神經元網絡的加入，互聯網大腦模型的各神經系統逐漸完善起來。這樣在人類神經系統中一個非常重要的智能現象-反射功能在互聯網的大腦模型中也將出現，我們將互聯網大腦的這個反射過程稱爲雲反射弧。它是互聯網大腦成爲一個超級智能體，從而可以對世界外部和互聯網內部的信息刺激產生反應的關鍵。在具體實現上，與人類大腦的機制相同，互聯網大腦的雲反射弧也需要不同種類的神經元之間形成聯動，將信息從一個神經元節點傳送到另一個神經元節點，在根據需求不斷向其他神經元傳遞。這種機制與當前的社交網絡點對點通訊是不一致的。

三。建設城市大腦超級智能系統的三個關鍵標準的提出

互聯網大腦是一個鏈接了人類智慧和機器智能的類腦超級智能系統，作爲互聯網大腦的子集，城市大腦本質上也是一個鏈接城市居民智慧和城市機器智能的類腦超級智能系統。

這個城市級超級智能如何建立，在頂層設計中要符合哪些標準？從第二部分建設城市大腦的理論基礎探討中，我們可以提煉出三項內容作爲判斷標準：判斷一個城市建設的城市大腦項目是否符合科技的發展規律和趨勢，是否依然是一個信息孤島式的城市級信息控制系統？是否具有未來的可擴展性和可兼容性？

1.城市神經元節點應實現世界範圍統一的技術框架

從互聯網大腦模型可以看出，城市大腦的建設核心並不是人工智能系統，雲計算，大數據，邊緣計算等技術，而是城市類腦神經元網絡的構建。

城市類腦神經元網絡的建設一方面能夠爲城市中每一個元素，包括大樓，路燈，汽車，燃氣管道，城市的居民，醫生，商業機構，市政管理人員(市長），監控城市交通，醫療，安全的智能系統 提供一個統一的神經元節點空間。

在這個節點空間裏，人，物，系統可以將自己的信息進行映射同步，可以運行相應的管理控制程序，通過這個節點空間實現，人與人，人與物，物與物，人與系統，物與系統，系統與系統的相互關注與信息交流。我們提出在城市神經元節點中應該有5個重要的組成部分，分別是;

1) 信息展示區，對映射對象發佈的信息進行顯示的權限控制

2) 功能模塊區，根據不同的映射對象需求提供不同的功能模塊

3) 智能控制區，對信息展示和功能模塊進行管理的區域，要求同時允許人類和AI控制

4) 神經元節點編碼，對所有的城市大腦神經元節點進行統一的編碼

5) 空間位置編碼，對所有城市大腦神經元節點所處的地理位置和海拔高度進行統一的編碼，標註其位置（如果是網絡智能系統，空間位置將爲0）

另一方面，也是更爲重要的是每個神經元節點都因該就有統一的技術結構，節點編碼，和地址編碼，不但在一個城市內統一，而且在不同城市之間的神經元節點的規範也要統一，這樣才能保證符合城市大腦是互聯網大腦的子集，各城市大腦可以通過互聯網大腦架構實現相互協同合作。

2.每個城市神經元節點應實現人類智能和機器智能雙重控制，同時人類的使用權限最高

互聯網的左右大腦分別由人類的羣體智能和設備的機器智能構成，互聯網大腦在這兩種智能的驅動下運轉，這是概念的描述，但具體技術實現就落在人類和AI程序對互聯網大腦（城市）神經元節點的雙重控制上。

也就是人類用戶可能登陸到神經元節點(用戶空間）完成人類控制下的神經元節點運行，在人類不在的情況下，AI程序在人類的授權下對這個神經元節點進行控制。譬如市長登錄到自己的城市神經元節點空間同步自己的信息和資料，對某些城市事件進行處理，鏈接城市突發事件現場的攝像頭觀看，但當市長暫時退出節點時，AI程序可以根據市長授權對文件和請示進行處理。

同樣對於一輛自動汽車，正常情況下AI程序對這個汽車進行控制，並將信息隨時同步到這個汽車城市神經元節點上，供其他居民查看，但當汽車出現異常時，人類管理員因該可以登錄到汽車神經元節點對這個自動汽車進行接管。

爲了保證人類具有絕對的控制權，每個神經元節點，不論是人，物或系統都要保證至少有一個人類用戶對該節點具有最高控制權。這樣反應在大尺度的城市大腦和互聯網大腦上，人類的羣體智慧就是超過機器智能的權限，避免全部交給機器和AI系統進行決策導致的失控現象。

3.在城市類腦神經元網絡中實現信息路由功能，與城市需求結合從而實現城市雲反射弧

當城市的人，設備，物，系統都被鏈接到城市類腦神經元網絡中，大量的需求，問題，服務就可以通過諸多城市神經元節點的協作完成，從感受城市的事件需求到中樞神經處理，最後反饋到現場執行，形成一條條城市雲反射弧，滿足一個城市的運轉和發展。

在這種情況下，信息就不能只是在一個神經元節點與另一個神經元節點之間傳遞，而是可以根據需求，信息從一個神經元到達另一個神經元，並根據路徑規劃，繼續向下一個神經元節點傳遞，直到完成需求。

譬如在一個大樓裏，當某個傳感器發現火情信息後，通過自己的城市神經元節點將該事件調度給災害管理節點。 災害管理節點中的AI控制程序對火情信息進行判斷，將判斷結果和火災信息持續傳遞給人類管理者，並等待人類管理者反饋，

如果在規定時間內沒有人類管理者反饋，同時有人類管理者之前的授權，AI控制程序根據事件內容，確定了火情發生的地點、火情的嚴重程度，生成新的指令，發送給移動滅火機器人。

移動滅火機器人收到指令以後，移動到火情發生的地點，執行滅火任務。移動機器人同樣有AI控制程序和人類控制程序，在執行AI控制指令時，如果出現人類指令，優先執行人類指令

四。關於構建城市大腦建設標準規範討論的總結。

以上三個標準是根據互聯網大腦模型提出的三條城市大腦超級智能系統建設標準。但在這些標準之下還有很多規範需要研究和制定，譬如信息的權限控制問題，神經元節點的程序模塊設置，特別是統一的城市大腦內部和不同城市之間的神經元節點編碼問題，地理位置編碼問題等等。我們將在未來的時間裏發佈一版較爲全面的城市大腦超級智能系統建設規範(草案）1.0，供各位專家，企業家和城市管理者參考和探討。

應該指出城市大腦建設標準的提出不僅僅限於智慧城市建設領域，本質上它也是對互聯網大腦模型中核心特徵的總結，同樣適用與未來互聯網應用層和操作系統層規劃，適用與企業級大腦的建設，行業級大腦的建設，如何工業大腦，農業大腦，電力大腦，建築大腦，等等等等。

作者：劉鋒 計算機博士 ，《崛起的超級智能：互聯網大腦如何影響科技未來》作者

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