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1 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 报 告 （ 2020全 文 版 本 ） 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 组 （ WWNS-R） 2020年 12月 联 合 发 布 单 位 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 国 家 创 新 与 发 展 战 略 研 究 会 数 字 治 理 研 究 中 心 天 府 大 数 据 研 究 院 沃 民 高 科 超 级 智 能 研 究 院 支 持 单 位 中 国 科 学 院 大 学 网 络 经 济 与 知 识 管 理 研 究 中 心 、 中 国 管 理 科 学 学 会 、 中 国 城 市 发 展 研 究 会 、 南 京 财 经 大 学 创 新 创 业 学 院 、 百 度 科 技 与 社 会 研 究 中 心 、 中 科 大 脑 、 易 华 录 、 丝 路 视 觉 、 远 望 智 库 、 万 润 集 团 、 声 智 科 技 、 商 汤 智 能 产 业 研 究 院 、 6G 联 盟 等 关 于 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 组 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 组 （ WWNS-R） 是 在 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 、 国 家 创 新 与 发 展 战 略 研 究 会 数 字 治 理 研 究 中 心 和 天 府 大 数 据 研 究 院 等 相 关 机 构 的 支 持 下 ， 由 清 华 、 北 大 、 腾 讯 、 华 为 、 百 度 、 阿 里 、 中 国 电 信 以 及 更 多 学 术 机 构 、 科 技 企 业 和 政 府 机 关 的 近 200位 专 家 组 成 的 第 三 方 独 立 研 究 机 构 。 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 组 将 以 科 学 探 索 、 开 放 中 立 和 非 盈 利 的 方 式 ， 充 分 发 挥 专 家 群 体 智 慧 ， 共 同 开 展 城 市 大 脑 、 企 业 大 脑 、 产 业 大 脑 、 智 能 产 业 和 世 界 神 经 系 统 等 方 向 的 前 沿 趋 势 、 标 准 规 划 研 究 工 作 ， 为 建 设 服 务 人 类 协 同 发 展 的 世 界 神 经 系 统 、 构 建 人 类 命 运 共 同 体 的 统 一 技 术 基 础 做 出 贡 献 。 网 址 ： wwns-r Email: liufengwwns-r 个 人 或 机 构 加 入 研 究 组 研 究 团 队 石 勇 国 务 院 参 事 、 发 展 中 国 家 科 学 院 院 士 、 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 主 任 、 教 授 、 博 导 吕 本 富 国 家 创 新 与 发 展 战 略 研 究 会 副 会 长 、 中 国 科 学 院 大 学 经 济 管 理 学 院 教 授 、 博 导 刘 锋 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 研 究 组 成 员 ， 南 京 财 经 大 学 教 授 ， 沃 民 超 级 智 能 研 究 院 院 长 周 长 青 国 家 创 新 与 发 展 战 略 研 究 会 创 新 驱 动 研 究 院 副 院 长 刘 朝 晖 中 国 生 态 城 市 研 究 院 首 席 技 术 官 刘 颖 中 国 科 学 院 大 学 经 济 管 理 学 院 副 教 授 梅 一 多 中 关 村 科 学 城 城 市 大 脑 股 份 有 限 公 司 技 术 总 监 徐 瑛 沃 民 高 科 沃 德 网 情 研 究 院 副 院 长 、 副 研 究 员 、 北 京 大 学 经 济 学 博 士 刘 仿 尧 天 府 大 数 据 研 究 院 研 究 员 ， 美 国 内 布 拉 斯 加 州 立 大 学 信 息 科 技 博 士 ， 西 南 民 族 大 学 人 工 智 能 系 讲 师 主 笔 人 ： 刘 锋 博 士 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 研 究 组 成 员 、 南 京 财 经 大 学 教 授 (客 座 ） 、 沃 民 高 科 超 级 智 能 研 究 院 院 长 。 主 要 研 究 方 向 为 互 联 网 、 人 工 智 能 和 脑 科 学 交 叉 领 域 ， 发 表 相 关 学 术 论 文 30 余 篇 ， 出 版 专 著 两 部 （ 互 联 网 进 化 论 崛 起 的 超 级 智 能 ） ， 2005年 带 领 团 队 开 始 互 联 网 大 脑 模 型 的 建 立 和 研 究 工 作 ， 2015年 发 表 文 章 基 于 互 联 网 大 脑 架 构 的 智 慧 城 市 建 设 探 讨 提 出 城 市 大 脑 的 理 论 基 础 和 相 关 定 义 。 电 话 ： 18601039315 微 信 ： 910428183 Email: 声 明 2020城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 报 告 是 科 学 院 团 队 历 经 15 年 时 间 ， 基 于 前 沿 科 技 领 域 的 基 础 研 究 和 在 产 业 领 域 的 实 践 所 形 成 的 成 果 ， 对 城 市 大 脑 起 源 、 发 展 和 未 来 趋 势 进 行 了 一 次 探 索 性 的 梳 理 和 总 结 ， 敬 请 读 者 批 评 指 正 。 本 报 告 的 撰 写 并 不 代 表 关 于 城 市 大 脑 的 研 究 已 经 成 熟 。 相 反 ， 标 志 了 一 个 新 探 索 历 程 的 开 始 。 沿 着 本 报 告 所 提 出 的 九 个 研 究 方 向 ， 还 可 以 开 展 更 为 深 入 的 研 究 与 实 践 。 我 们 期 待 能 得 到 更 多 专 家 和 机 构 的 关 注 、 指 导 与 支 持 。 在 过 去 15年 中 ， 在 互 联 网 类 脑 模 型 、 城 市 大 脑 这 个 多 学 科 交 叉 、 科 技 与 产 业 紧 密 融 合 的 新 兴 领 域 ， 研 究 组 先 后 发 表 了 数 十 篇 论 文 、 专 著 和 研 究 报 告 ， 提 出 了 （ 包 括 但 不 仅 限 于 ） 互 联 网 大 脑 和 城 市 大 脑 理 论 模 型 、 城 市 大 脑 定 义 、 城 市 神 经 元 、 城 市 神 经 网 络 架 构 、 云 反 射 弧 机 制 、 神 经 元 身 份 编 码 和 城 市 智 商 的 测 试 方 法 等 一 系 列 原 创 成 果 。 为 维 护 公 平 公 正 的 学 术 环 境 ， 推 动 相 关 研 究 可 持 续 发 展 ， 期 待 在 这 些 成 果 给 大 家 带 来 帮 助 和 启 发 的 同 时 ， 其 知 识 版 权 和 著 作 权 也 能 得 到 应 有 的 尊 重 。 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 组 2020年 12月 23日 目 录 前 言 . 1 第 一 章 理 论 基 础 -互 联 网 大 脑 模 型 . 4 1.1互 联 网 的 起 源 与 传 统 结 构 . 4 1.2互 联 网 大 脑 模 型 的 提 出 . 4 1.3 互 联 网 大 脑 模 型 的 新 特 征 . 7 第 二 章 城 市 大 脑 的 起 源 与 定 义 . 9 2.1 城 市 大 脑 的 起 源 . 9 2.2 城 市 大 脑 的 定 义 . 10 2.3 城 市 大 脑 中 的 “ 大 脑 ” 含 义 分 析 . 12 2.4 城 市 大 脑 发 展 中 遇 到 的 问 题 . 13 2.5 城 市 大 脑 的 关 键 特 征 . 17 第 三 章 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 . 19 3.1研 究 方 向 一 ： 城 市 大 脑 的 顶 层 标 准 构 建 . 19 3.2研 究 方 向 二 ： 城 市 神 经 元 的 分 类 标 准 . 23 3.3研 究 方 向 三 ： 城 市 神 经 元 的 功 能 和 结 构 标 准 . 28 3.4 研 究 方 向 四 ： 城 市 大 脑 的 权 限 关 系 标 准 . 31 3.5 研 究 方 向 五 ： 城 市 大 脑 的 总 体 技 术 框 架 标 准 . 35 3.6 研 究 方 向 六 ： 城 市 神 经 元 的 全 球 空 间 位 置 标 准 . 43 3.7 研 究 方 向 七 ： 城 市 神 经 元 的 世 界 统 一 编 码 标 准 . 49 3.8 研 究 方 向 八 ： 城 市 大 脑 云 反 射 弧 建 设 标 准 . 57 3.9研 究 方 向 九 ： 构 建 城 市 大 脑 运 行 安 全 标 准 . 67 第 四 章 城 市 智 商 ： 城 市 大 脑 智 能 发 展 水 平 的 评 估 . 73 4.1 城 市 智 商 的 定 义 . 73 4.2城 市 智 商 的 测 试 量 表 . 74 4.3 范 例 :上 海 城 市 智 商 . 77 第 五 章 城 市 大 脑 发 展 的 七 个 阶 段 分 析 . 79 1. 第 一 阶 段 城 市 大 脑 的 史 前 阶 段 （ 6000年 前 -2009年 ） . 79 2. 第 二 阶 段 城 市 大 脑 的 混 沌 阶 段 （ 2009年 -2015年 ） . 80 3. 第 三 阶 段 城 市 大 脑 的 萌 芽 阶 段 （ 2015年 -2021年 ） . 81 4. 第 四 阶 段 城 市 大 脑 的 连 接 阶 段 （ 2021-2045） . 82 5. 第 五 阶 段 城 市 大 脑 的 分 权 阶 段 （ 2023年 -2045年 ） . 83 6. 第 六 阶 段 城 市 大 脑 的 反 射 弧 阶 段 （ 2025-2045） . 85 7. 第 七 阶 段 城 市 大 脑 的 世 界 神 经 系 统 阶 段 （ 2045-） . 86 第 六 章 城 市 大 脑 与 前 沿 科 技 的 关 系 . 88 6.1 二 十 一 世 纪 前 沿 科 技 关 系 图 . 88 6.2 大 社 交 网 络 ： 类 脑 神 经 元 网 络 . 91 6.3 云 计 算 ： 中 枢 神 经 系 统 . 92 6.4 光 纤 与 移 动 通 讯 ： 神 经 纤 维 . 94 6.5物 联 网 ： 感 觉 神 经 系 统 . 96 6.6 工 业 互 联 网 与 云 机 器 人 ： 运 动 神 经 系 统 . 98 6.7 大 数 据 ： 互 联 网 与 城 市 大 脑 形 成 智 能 的 基 础 . 99 6.8 人 工 智 能 ： 激 活 互 联 网 和 城 市 大 脑 的 自 动 运 转 . 101 6.9 边 缘 计 算 ： 互 联 网 大 脑 神 经 末 梢 的 发 育 . 103 6.10 数 字 孪 生 与 虚 拟 现 实 ： 思 维 空 间 的 构 造 . 104 6.11 智 慧 社 会 、 混 合 智 能 、 和 云 反 射 弧 的 形 成 . 106 6.12 区 块 链 ： 弥 散 性 分 布 式 神 经 系 统 . 107 第 七 章 世 界 科 技 公 司 的 “ 大 脑 系 统 ” . 110 7.1 谷 歌 大 脑 . 110 7.2 讯 飞 超 脑 . 112 7.3 百 度 大 脑 . 113 7.4 阿 里 ET大 脑 . 114 7.5 360安 全 大 脑 . 115 7.6 腾 讯 超 级 大 脑 . 117 7.7 华 为 云 EI智 能 体 . 118 7.8 腾 讯 WeCity未 来 城 市 . 120 7.9 中 科 大 脑 . 122 7.10 达 闼 科 技 机 器 人 云 端 大 脑 . 124 7.11 明 略 集 团 “ 明 智 系 统 ” . 125 第 八 章 世 界 城 市 的 “ 城 市 大 脑 ” 案 例 . 128 8.1 杭 州 城 市 大 脑 . 128 8.2 上 海 城 市 大 脑 . 130 8.3 北 京 海 淀 区 城 市 大 脑 . 132 8.4 加 拿 大 多 伦 多 谷 歌 超 级 智 慧 城 市 . 134 8.5 铜 陵 城 市 大 脑 （ 城 市 超 脑 ） . 135 8.6 福 州 城 市 大 脑 . 138 第 九 章 城 市 大 脑 相 关 产 业 划 分 与 典 型 企 业 . 140 9.1类 脑 神 经 元 网 络 范 例 企 业 介 绍 . 144 9.2视 觉 神 经 系 统 范 例 企 业 介 绍 . 146 9.3听 觉 神 经 系 统 范 例 企 业 介 绍 . 148 9.4躯 体 感 觉 神 经 系 统 范 例 企 业 介 绍 . 150 9.5运 动 神 经 系 统 范 例 企 业 介 绍 . 151 9.6神 经 纤 维 范 例 企 业 介 绍 . 154 9.7中 枢 神 经 范 例 企 业 介 绍 . 156 9.8 神 经 反 射 弧 范 例 企 业 介 绍 . 158 9.9 思 维 空 间 构 建 范 例 企 业 介 绍 . 160 9.10 人 工 智 能 算 法 范 例 企 业 介 绍 . 163 9.11 群 体 智 能 范 例 企 业 介 绍 . 165 9.12 人 机 交 互 （ 互 联 网 入 口 ） 范 例 企 业 介 绍 . 167 9.13 安 全 防 护 范 例 企 业 介 绍 . 169 9.14 芯 片 范 例 企 业 介 绍 . 171 9.15 操 作 系 统 范 例 企 业 介 绍 . 173 9.16 记 忆 系 统 （ 大 数 据 存 储 与 处 理 ） 范 例 企 业 介 绍 . 176 9.17 超 算 与 大 规 模 计 算 范 例 企 业 介 绍 . 177 9.18 定 位 与 空 间 位 置 范 例 企 业 介 绍 . 180 9.19神 经 系 统 综 合 应 用 （ 系 统 集 成 ） . 183 附 录 ： 报 告 全 文 的 19个 核 心 观 点 . 186 参 考 文 献 . 207 1 前 言 2020年 ， 在 5G、 大 数 据 、 人 工 智 能 、 区 块 链 和 新 基 建 等 一 轮 轮 科 技 浪 潮 的 推 动 下 ， “ 城 市 大 脑 ” 成 为 城 市 建 设 和 前 沿 科 技 领 域 的 新 热 点 。 应 该 说 城 市 大 脑 是 在 中 国 诞 生 的 原 创 科 技 成 果 。 2015年 城 市 大 脑 基 于 互 联 网 大 脑 模 型 的 定 义 被 首 次 提 出 ， 2016年 杭 州 开 始 了 城 市 大 脑 的 建 设 计 划 。 截 至 2020年 6月 ， 全 国 已 经 有 数 百 个 城 市 宣 布 建 设 城 市 大 脑 。 阿 里 、 华 为 、 百 度 、 腾 讯 、 科 大 讯 飞 、 中 科 大 脑 ， 360、 滴 滴 和 京 东 等 数 百 家 科 技 企 业 宣 布 进 军 城 市 大 脑 领 域 ， 相 继 提 出 了 自 己 的 “ 泛 城 市 大 脑 ” 技 术 规 划 。 在 2020年 5月 的 全 国 两 会 上 ， 多 位 代 表 提 出 应 该 将 构 建 城 市 大 脑 建 设 标 准 提 上 议 事 日 程 。 由 于 目 前 没 有 统 一 的 城 市 大 脑 建 设 规 范 和 标 准 ， 国 内 先 行 城 市 在 数 百 家 科 技 企 业 的 帮 助 下 根 据 各 自 的 理 解 和 探 索 ， 按 照 不 同 的 技 术 框 架 展 开 建 设 工 作 ： 有 的 从 城 市 级 人 工 智 能 中 枢 的 角 度 着 手 ， 有 的 从 城 市 交 通 与 安 防 的 角 度 启 动 ， 有 的 则 从 城 市 生 命 体 的 角 度 展 开 。 其 中 存 在 的 问 题 包 括 。 首 先 ， 城 市 各 领 域 的 人 、 机 器 、 AI 系 统 没 有 统 一 的 规 范 可 以 无 障 碍 的 连 接 到 城 市 大 脑 的 系 统 中 ， 还 存 在 部 门 孤 岛 ， 行 业 孤 岛 、 企 业 孤 岛 和 地 区 孤 岛 的 问 题 。 其 次 ， 城 市 的 各 种 需 求 不 能 在 同 一 个 平 台 上 统 一 解 决 。 再 次 ， 承 建 城 市 大 脑 的 科 技 企 业 之 间 无 法 形 成 协 同 效 应 ， 一 个 城 市 的 城 市 大 脑 建 设 工 作 往 往 被 企 业 巨 头 垄 断 ， 中 小 科 技 企 业 很 少 有 机 会 参 与 。 展 望 未 来 3到 5年 ， 当 不 同 城 市 、 不 同 国 家 需 要 实 现 城 市 大 脑 的 互 联 互 通 时 ， 当 前 城 市 大 脑 建 设 方 式 的 弊 端 将 会 凸 显 。 应 该 说 ， 城 市 2 大 脑 的 产 生 和 发 展 不 仅 仅 是 工 程 技 术 问 题 ， 更 是 基 础 科 学 研 究 问 题 。 21 世 纪 以 来 ， 前 沿 科 技 领 域 出 现 了 包 括 城 市 大 脑 在 内 的 大 量 新 概 念 和 新 技 术 。 那 么 ， 驱 动 这 些 新 概 念 和 新 科 技 发 展 的 背 后 规 律 是 什 么 ？ 这 也 是 城 市 大 脑 所 面 临 的 基 本 问 题 。 只 有 找 到 这 个 规 律 并 掌 握 它 ， 我 们 才 有 可 能 在 城 市 大 脑 的 未 来 建 设 过 程 中 以 最 小 试 错 成 本 获 得 最 大 红 利 。 科 学 院 刘 锋 、 石 勇 、 吕 本 富 研 究 团 队 在 2007年 发 现 ， 21世 纪 前 沿 科 技 发 展 的 种 种 迹 象 表 明 ， 深 刻 影 响 人 类 发 展 的 互 联 网 正 在 逐 步 从 扁 平 的 网 状 结 构 向 立 体 的 类 脑 架 构 演 化 。 互 联 网 的 这 一 变 化 既 是 物 联 网 、 云 计 算 、 大 数 据 、 工 业 互 联 网 、 AI、 边 缘 计 算 、 数 字 孪 生 等 技 术 爆 发 的 原 因 ， 也 是 城 市 大 脑 、 谷 歌 大 脑 、 百 度 大 脑 、 讯 飞 超 脑 等 类 脑 巨 系 统 涌 现 的 根 源 。 2015年 ， 研 究 团 队 在 论 文 中 首 次 提 出 城 市 大 脑 是 互 联 网 大 脑 架 构 与 智 慧 城 市 建 设 相 结 合 的 产 物 ， 是 城 市 级 的 “ 类 脑 复 杂 智 能 巨 系 统 ” 。 城 市 大 脑 的 作 用 是 提 高 城 市 的 运 行 效 率 ， 解 决 城 市 运 行 中 面 临 的 复 杂 问 题 ， 更 好 地 满 足 城 市 各 主 体 的 不 同 需 求 。 在 人 类 智 慧 和 机 器 智 能 的 共 同 参 与 下 ， 在 物 联 网 、 大 数 据 ， 人 工 智 能 ， 边 缘 计 算 ， 5G、 云 机 器 人 、 数 字 孪 生 等 前 沿 技 术 的 支 撑 下 ， “ 城 市 神 经 元 网 络 ” 和 “ 城 市 云 反 射 弧 ” 将 是 城 市 大 脑 建 设 的 重 点 。 在 此 基 础 上 ， 研 究 组 形 成 了 城 市 大 脑 全 球 标 准 的 九 个 研 究 方 向 ， 分 别 是 ： 城 市 大 脑 的 顶 层 建 设 规 范 、 整 体 技 术 架 构 、 云 反 射 弧 机 制 、 运 行 安 全 、 城 市 神 经 元 的 种 类 划 分 、 识 别 编 码 、 空 间 位 置 编 码 、 功 能 结 构 和 关 系 确 定 。 从 城 市 大 脑 的 起 源 和 发 展 来 看 ， 它 的 发 展 和 规 划 不 应 局 限 于 一 个 3 城 市 、 一 个 地 区 或 一 个 国 家 内 部 。 当 世 界 各 国 的 城 市 大 脑 走 向 成 熟 、 实 现 连 接 之 后 ， 世 界 范 围 的 城 市 大 脑 最 终 会 形 成 一 个 统 一 的 “ 世 界 神 经 系 统 ” 。 近 50年 来 ， IT相 关 智 能 产 业 有 三 次 重 要 的 标 准 制 定 机 遇 。 第 一 次 是 TCP/IP协 议 的 制 定 ， 规 范 了 硬 件 设 备 之 间 的 通 信 活 动 ； 第 二 次 是 W3C规 则 的 制 定 ， 规 范 了 互 联 网 上 信 息 展 示 与 数 据 传 输 活 动 ， 第 三 次 应 该 是 城 市 大 脑 到 世 界 神 经 系 统 规 则 制 定 （ WWNS-R） ， 将 在 应 用 层 规 范 人 、 物 和 系 统 的 交 互 与 协 同 。 应 该 说 ， 城 市 大 脑 全 球 标 准 研 究 将 推 动 城 市 建 设 和 智 能 产 业 的 深 入 发 展 ， 使 中 国 在 这 个 领 域 处 于 领 先 位 置 ， 更 为 重 要 的 是 这 项 研 究 希 望 构 建 一 个 全 球 统 一 的 类 脑 智 能 支 撑 平 台 ， 从 而 推 动 人 类 社 会 的 协 同 发 展 ， 最 终 为 构 筑 起 人 类 命 运 共 同 体 奠 定 技 术 基 础 。 4 第 一 章 理 论 基 础 -互 联 网 大 脑 模 型 1.1互 联 网 的 起 源 与 传 统 结 构 我 们 知 道 “ 网 状 模 型 ” 是 互 联 网 最 早 也 是 最 重 要 的 模 型 。 从 某 种 意 义 上 讲 ， 互 联 网 是 美 苏 冷 战 的 产 物 。 为 了 防 止 通 讯 系 统 在 核 战 争 中 被 彻 底 摧 毁 ， 1969年 美 国 国 防 部 研 究 计 划 署 开 始 构 建 阿 帕 网 ， 将 美 国 四 个 研 究 机 构 的 四 台 计 算 机 连 接 起 来 。 互 联 网 崛 起 之 路 就 此 开 始 。 可 能 它 的 创 造 者 也 没 有 想 到 ， 在 短 短 的 50 余 年 中 ， 互 联 网 已 成 为 对 人 类 社 会 影 响 最 为 深 远 的 技 术 。 无 论 从 互 联 网 的 起 源 还 是 从 它 的 名 称 来 看 ， 网 状 结 构 一 直 是 互 联 网 留 给 人 类 最 突 出 的 印 象 。 即 使 是 在 学 术 领 域 中 ， 它 的 定 义 也 是 这 样 描 述 的 ： “ 互 联 网 是 指 将 世 界 范 围 计 算 机 网 络 互 相 联 接 在 一 起 的 网 际 网 络 ” （ 如 图 1.1所 示 ） 。 图 1.1 互 联 网 的 网 状 模 型 1.2互 联 网 大 脑 模 型 的 提 出 互 联 网 的 网 状 模 型 为 人 类 拓 展 互 联 网 的 边 界 和 应 用 范 围 立 下 汗 5 马 功 劳 。 但 在 新 世 纪 ， 以 互 联 网 为 代 表 的 前 沿 科 技 生 态 出 现 了 新 的 变 化 。 譬 如 ， 以 腾 讯 和 Facebook 为 代 表 的 新 兴 社 交 网 络 ， 在 世 界 范 围 担 负 了 连 接 人 与 人 的 社 交 功 能 ， 成 为 互 联 网 最 重 要 的 基 础 应 用 之 一 。 如 果 我 们 把 它 们 的 结 构 图 绘 制 出 来 ， 可 以 看 出 有 着 非 常 强 的 类 脑 神 经 元 网 络 特 征 。 2015年 2月 权 威 科 学 杂 志 自 然 报 道 了 英 国 科 学 家 的 最 新 发 现 ： 人 脑 中 的 神 经 元 放 电 就 像 一 个 社 交 网 络 ， 也 存 在 社 群 和 好 友 关 系 。 这 表 明 社 交 网 络 与 人 脑 神 经 元 网 络 存 在 原 理 上 的 趋 同 现 象 。 早 在 2009年 IBM提 出 智 慧 地 球 导 致 物 联 网 兴 起 之 前 ， 2007年 中 国 的 水 利 部 门 开 始 在 长 江 、 黄 河 等 水 域 安 放 流 速 传 感 器 ， 以 获 取 水 流 和 水 深 的 变 化 信 息 ； 在 土 壤 中 安 放 化 学 传 感 器 ， 以 获 取 酸 碱 度 和 压 力 的 变 化 ； 在 空 气 中 安 放 温 度 传 感 器 ， 以 获 取 温 度 和 湿 度 的 变 化 。 这 些 传 感 器 所 获 得 的 数 据 通 过 互 联 网 通 讯 线 路 被 传 输 到 北 京 的 大 型 计 算 机 中 进 行 处 理 ， 形 成 实 时 的 水 文 报 告 ， 为 提 前 做 出 防 汛 抗 旱 预 测 和 判 断 提 供 支 持 。 这 个 基 于 互 联 网 通 讯 线 路 的 传 感 器 网 络 向 人 类 社 会 展 示 了 显 著 的 类 躯 体 感 觉 神 经 特 征 。 2007年 ， 谷 歌 的 街 景 系 统 开 始 推 出 ， 在 世 界 范 围 部 署 摄 像 头 和 视 频 观 察 车 ， 让 互 联 网 用 户 可 以 实 时 观 看 世 界 各 地 的 场 景 。 不 仅 仅 是 Google的 街 景 系 统 ， 互 联 网 的 实 时 视 频 监 控 系 统 在 21世 纪 初 就 已 经 开 始 大 范 围 应 用 。 一 些 旅 游 公 司 在 风 景 区 安 放 摄 像 头 ， 让 人 们 可 以 提 前 看 到 风 景 区 的 实 时 画 面 ； 一 些 公 司 提 供 家 庭 视 频 监 控 服 务 ， 把 摄 像 头 安 放 在 用 户 家 中 ， 让 用 户 随 时 可 以 查 看 家 庭 的 安 全 状 况 。 谷 歌 街 景 系 统 等 互 联 网 6 实 时 摄 像 技 术 呈 现 出 了 典 型 的 视 觉 神 经 系 统 特 征 。 在 上 述 诸 多 现 象 启 发 之 下 ， 科 学 院 刘 锋 、 石 勇 、 吕 本 富 、 彭 赓 、 刘 颖 团 队 从 2007 年 开 始 意 识 到 ： 越 来 越 多 的 迹 象 表 明 ， 新 世 纪 的 互 联 网 架 构 已 经 突 破 网 状 的 局 限 ， 正 在 向 类 脑 架 构 方 向 演 化 。 由 此 研 究 团 队 基 于 脑 科 学 基 本 原 理 ， 从 2008年 开 始 形 成 了 如 图 1.2所 示 的 互 联 网 大 脑 模 型 图 。 图 1.2 互 联 网 大 脑 模 型 图 如 果 用 文 字 描 述 互 联 网 大 脑 模 型 （ Internet Brain） ， 它 的 定 义 是 这 样 的 ： 互 联 网 大 脑 模 型 是 互 联 网 从 网 状 向 类 脑 架 构 演 化 的 过 程 中 所 形 成 的 “ 类 脑 复 杂 智 能 巨 系 统 架 构 ” 。 互 联 网 大 脑 具 备 不 断 成 熟 的 类 脑 视 觉 、 听 觉 、 躯 体 感 觉 、 运 动 神 经 系 统 、 记 忆 神 经 系 统 、 中 枢 神 经 系 统 和 自 主 神 经 系 统 。 互 联 网 大 脑 通 过 类 脑 神 经 元 网 络 （ 大 社 交 网 络 ） 将 社 会 各 要 素 （ 包 括 但 不 仅 限 于 人 、 人 工 智 能 AI系 统 、 生 产 资 料 和 生 产 工 具 ） 和 自 然 各 要 素 （ 包 括 但 不 仅 限 于 河 流 、 山 脉 、 动 物 和 植 物 ） 7 连 接 起 来 ， 从 而 实 现 人 与 人 、 人 与 物 、 物 与 物 的 交 互 。 互 联 网 大 脑 在 云 群 体 智 慧 和 云 机 器 智 能 的 驱 动 下 通 过 云 反 射 弧 实 现 对 世 界 的 认 知 、 判 断 、 决 策 、 反 馈 和 改 造 。 1.3 互 联 网 大 脑 模 型 的 新 特 征 互 联 网 大 脑 模 型 图 所 描 述 的 并 不 是 互 联 网 在 1969 年 诞 生 时 的 架 构 ， 而 是 研 究 团 队 在 2007 年 基 于 脑 科 学 原 理 对 互 联 网 未 来 架 构 所 做 的 一 种 预 测 。 相 对 于 互 联 网 诞 生 之 初 的 网 状 模 型 ， 互 联 网 大 脑 的 模 型 出 现 了 如 下 几 个 重 要 的 变 化 和 特 点 ： 第 一 个 重 要 变 化 是 将 人 类 用 户 以 及 商 业 机 构 、 军 事 机 构 和 政 府 机 构 等 社 会 组 织 作 为 重 要 元 素 加 入 到 互 联 网 大 脑 模 型 中 。 第 二 个 重 要 变 化 是 将 音 频 传 感 器 、 视 频 监 控 、 温 度 传 感 器 、 压 力 传 感 器 、 机 器 人 、 交 通 设 备 和 生 产 设 备 等 元 素 加 入 到 互 联 网 大 脑 模 型 中 ， 形 成 互 联 网 的 听 觉 神 经 系 统 、 视 觉 神 经 系 统 、 躯 体 感 觉 神 经 系 统 、 运 动 神 经 系 统 。 第 三 个 重 要 特 点 是 突 出 互 联 网 类 脑 神 经 元 网 络 的 中 心 位 置 ， 提 出 互 联 网 类 脑 神 经 元 网 络 不 仅 仅 实 现 人 与 人 的 连 接 和 交 互 ， 也 将 发 展 成 为 人 与 人 、 人 与 物 、 物 与 物 的 “ 大 社 交 网 络 ” 系 统 。 第 四 个 重 要 特 点 是 人 和 机 器 依 托 类 脑 神 经 元 网 络 ， 形 成 互 联 网 的 左 右 大 脑 架 构 ： 一 方 面 是 人 类 、 商 业 机 构 、 军 事 机 构 和 政 府 机 构 连 接 起 来 形 成 互 联 网 的 右 大 脑 ， 即 “ 云 群 体 智 能 ” ； 另 一 方 面 是 传 感 器 、 音 频 视 频 监 控 、 机 器 人 、 交 通 、 生 产 、 办 公 和 家 庭 智 能 设 备 连 接 起 来 形 成 互 联 网 的 左 大 脑 ， 即 “ 云 机 器 智 能 ” 。 云 群 体 智 能 与 云 机 器 智 能 的 结 合 也 是 超 级 智 能 实 现 的 基 础 。 8 第 五 个 重 要 特 点 是 体 现 了 人 工 智 能 、 大 数 据 等 关 键 技 术 在 互 联 网 大 脑 中 的 位 置 。 同 时 ， 由 于 互 联 网 感 觉 神 经 系 统 、 运 动 神 经 系 统 、 中 枢 神 经 系 统 和 神 经 纤 维 的 形 成 ， 使 得 互 联 网 产 生 了 与 脑 科 学 中 神 经 反 射 弧 类 似 的 现 象 和 机 制 。 我 们 将 这 个 新 现 象 和 机 制 命 名 为 “ 云 反 射 弧 ” 。 9 第 二 章 城 市 大 脑 的 起 源 与 定 义 2.1 城 市 大 脑 的 起 源 城 市 的 出 现 可 以 上 溯 到 6000 多 年 前 以 前 。 考 古 学 证 明 最 早 的 城 市 起 源 于 两 河 流 域 的 美 索 布 达 米 亚 平 原 。 但 城 市 产 生 以 后 并 不 是 从 一 个 地 方 向 全 球 扩 散 的 ， 而 是 在 不 同 地 域 产 生 后 各 自 进 行 传 播 。 这 就 是 城 市 产 生 的 多 元 学 说 。 城 市 的 “ 智 慧 ” 程 度 是 伴 随 人 类 科 技 和 文 明 的 进 步 发 展 起 来 的 。 18 世 纪 中 叶 开 始 的 工 业 革 命 使 城 市 迎 来 了 一 个 崭 新 的 发 展 时 期 。 作 为 工 业 化 原 动 力 的 各 种 要 素 ， 特 别 是 煤 炭 、 资 本 、 工 厂 和 人 口 在 沿 海 地 区 迅 速 集 中 ， 形 成 了 人 口 密 度 高 、 工 业 发 达 的 城 市 。 如 英 国 的 蓝 开 夏 地 区 、 德 国 的 鲁 尔 地 区 、 美 国 的 大 西 洋 沿 岸 和 五 大 湖 周 边 等 。 到 1950年 ， 世 界 城 市 化 率 为 29.2%， 1980年 上 升 到 39.6%， 2000 年 达 到 46.6%， 预 计 到 2020 年 将 达 到 57.45%。 这 个 时 期 城 市 现 代 化 的 标 志 包 括 ： 城 市 内 部 与 城 市 之 间 的 分 工 与 协 作 ； 基 础 设 施 高 能 化 ； 道 路 、 交 通 （ 国 内 与 国 际 ） 、 通 讯 、 供 排 水 、 供 电 和 供 气 等 现 代 设 施 的 灵 敏 化 ； 城 市 管 理 工 作 的 信 息 化 等 。 2009年 1月 ， IBM公 司 首 席 执 行 官 彭 明 盛 首 次 提 出 了 “ 智 慧 地 球 ” 概 念 。 由 此 延 伸 出 来 的 “ 智 慧 城 市 ” 概 念 极 大 地 推 动 了 世 界 各 个 国 家 的 城 市 现 代 化 进 程 。 随 着 类 脑 化 进 程 的 加 速 ， 互 联 网 对 人 类 社 会 结 构 的 影 响 不 断 深 入 。 智 慧 城 市 的 建 设 也 无 可 避 免 受 到 了 互 联 网 大 脑 模 型 的 影 响 。 近 20 年 以 来 ， 数 百 万 家 前 沿 科 技 企 业 不 断 推 进 城 市 、 人 类 社 会 的 智 慧 发 展 。 应 该 说 智 慧 城 市 原 本 是 互 联 网 发 展 到 一 定 阶 段 之 后 ， 向 10 城 市 建 设 自 然 延 伸 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 相 结 合 的 产 物 ， 必 然 会 继 承 互 联 网 大 脑 的 基 本 特 点 。 因 此 ， 基 于 互 联 网 大 脑 架 构 实 现 的 智 慧 城 市 系 统 也 可 以 被 称 为 城 市 大 脑 （ City Brain） （ 如 图 2.1所 示 ） 。 图 2.1 城 市 大 脑 示 意 图 2.2 城 市 大 脑 的 定 义 2015年 1月 ， 科 学 院 刘 锋 团 队 在 基 于 互 联 网 大 脑 架 构 的 智 慧 城 市 建 设 一 文 提 出 城 市 大 脑 的 概 念 ： 伴 随 着 互 联 网 的 发 展 ， 城 市 逐 步 建 设 形 成 了 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 11 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 的 云 反 射 弧 ， 实 现 城 市 服 务 的 快 速 智 能 反 应 。 云 机 器 智 能 和 云 群 体 智 慧 是 城 市 智 慧 涌 现 的 核 心 动 力 。 这 样 基 于
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