城市大脑与超级智能建设规范研究报告.pdf

城市大脑与超级智能建设规范研究报告1.02020年3月2日 作 者 介 绍刘 锋 计 算 机 博 士 ， 2008 年 受 聘 于 中 国 科 学 院 虚 拟 经 济 与 数 据 科 学 研 究 中 心 ，2019年 受 聘 南 京 财 经 大 学 教 授 (客 座 ） ， 人 工 智 能 学 家 主 编 、 沃 民 高 科 超 级 智 能研 究 院 院 长 ， 远 望 智 库 超 级 智 能 实 验 室 主 任 。 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 ， 刘 锋 博 士 提 出 互 联 网 知 识 共 享 与 交 易 的 “ 威 客 ” 模 式 ， 受 到 中 央 电 视台 新 闻 联 播 、 人 民 日 报 、 中 国 青 年 报 等 国 内 外 重 要 媒 体 的 报 道 ， 引 领 近 百 家 企业 进 入 该 领 域 ， 由 此 推 动 数 家 独 角 兽 企 业 的 产 生 。 2007 年 通 过 深 入 研 究 互 联 网结 构 的 重 大 变 化 ， 提 出 并 建 立 了 “ 互 联 网 大 脑 模 型 ” ， 对 包 括 城 市 大 脑 、 行 业大 脑 、 前 沿 科 技 涌 现 和 相 互 关 系 进 行 深 入 研 究 。 在 人 工 智 能 领 域 ， 2014年 与 石勇 教 授 一 起 建 立 标 准 智 能 模 型 ， 形 成 AI与 人 类 通 用 智 商 测 试 方 法 ， 成 果 受 到 美国 CBNC、 麻 省 理 工 科 技 评 论 、 日 本 每 日 新 闻 、 印 度 排 名 第 一 的 英 文 媒 体Indiatoday 等 世 界 主 流 媒 体 的 报 道 。 联 系 方 式 ： ， 微 信 号 :910428183微 信 公 众 号 ： 人 工 智 能 学 家 目 录CONTENTS简述：本报告核心观点.1第一章互联网大脑(超级智能)与城市大脑研究相关背景.4第二章城市大脑和超级智能的理论基础-互联网大脑模型.6 第三章互联网大脑、城市大脑的“大脑”概念阐述.9第五章构建未来超级智能与城市大脑的核心规范.1 5第六章构建城市大脑与未来超级智能产业分析框架.2 0第七章构建未来超级智能和城市大脑关键技术与企业名录.2 4第八章如何测量一个城市大脑的智商，城市智商的测试方法.4 1第九章构建未来超级智能和城市大脑建设规范需要解决的问题.46 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 1 简述：本报告核心观点 互 联 网 经 过 50年 发 展 ， 从 网 状 结 构 发 展 成 为 大 脑 模 型 ， 到 21世 纪 ， 数 十 亿人 类 群 体 智 慧 与 数 百 亿 智 能 设 备 机 器 智 能 通 过 互 联 网 大 脑 架 构 形 成 超 级 智能 。 城 市 大 脑 是 互 联 网 大 脑 发 育 过 程 中 与 城 市 建 设 结 合 的 产 物 ， 一 方 面 会 继 承 互联 网 大 脑 的 特 征 ， 另 一 方 面 是 互 联 网 大 脑 的 子 集 ， 通 过 互 联 网 大 脑 ， 城 市 大脑 之 间 也 进 行 信 息 互 动 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 2 互 联 网 大 脑 有 三 个 重 要 特 征 ， 第 一 是 类 脑 神 经 元 网 络 与 万 物 互 联 ， 第 二 是人 机 双 智 能 中 心 控 制 ， 人 类 权 限 最 大 ， 第 三 是 云 反 射 弧 的 形 成 与 信 息 的 跨 节点 传 递 。 根 据 互 联 网 大 脑 的 三 个 特 征 ， 可 以 形 成 城 市 大 脑 和 未 来 超 级 智 能 的 三 个 顶 层技 术 规 范 。 第 一 是 ： 统 一 的 神 经 元 节 点 技 术 框 架 （ 为 人 类 ， 设 备 和 软 件 系 统建 立 ） ； 第 二 是 ： 对 于 每 个 神 经 元 节 点 人 机 双 智 能 控 制 ， 人 类 权 限 最 大 ； 第三 是 ： 跨 节 点 信 息 路 由 ， 实 现 云 反 射 弧 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 3 根 据 互 联 网 大 脑 的 构 成 ， 形 成 能 够 实 现 城 市 大 脑 和 未 来 超 级 智 能 的 19 个 相关 技 术 和 企 业 方 向 ， 每 个 方 向 举 出 8到 12个 技 术 或 企 业 作 为 范 例 超 级 智 能 （ 互 联 网 大 脑 /城 市 大 脑 ） 的 产 业 架 构1类 脑 神 经 元 网 络 2视 觉 神 经 系 统 3听 觉 神 经 系 统 4躯 体 感 觉 神 经 系 统5运 动 神 经 系 统 6定 位 与 空 间 位 置 服 务 7神 经 纤 维 系 统 8中 枢 神 经 系 统9神 经 反 射 弧 系 统 10梦 境 世 界 构 建 11记 忆 系 统 （ 大 数 据 存 贮 与 大 数 据 处 理 ）12人 工 智 能 算 法 13群 体 智 能 14 人 机 交 互 界 面方 向 15超 算 与 大 规 模 计 算16安 全 防 护 17芯 片 方 向 18操 作 系 统 方 向 19神 经 系 统 综 合 应 用 （ 系统 集 成 ） 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 4 第一章互联网大脑(超级智能)与城市大脑研究相关背景21世 纪 以 来 ， 21世 纪 以 来 ， 眼 花 缭 乱 的 前 沿 科 技 新 概 念 喷 薄 而 出 ， 从 Web2.0、社 交 网 络 、 物 联 网 、 移 动 互 联 网 、 大 数 据 、 工 业 4.0、 工 业 互 联 网 到 云 机 器 人 、深 度 学 习 、 边 缘 计 算 ，特 别 是 在 2010年 以 来 ， 前 沿 科 技 领 域 出 现 诸 多 “大 脑 ”概 念 ， 企 业 界 出 现 谷歌 大 脑 ， 百 度 大 脑 ， 阿 里 大 脑 ， 360安 全 大 脑 ， 腾 讯 超 级 大 脑 等 ， 产 业 界 出 现 城市 大 脑 ， 城 市 神 经 网 络 ， 工 业 大 脑 ， 航 空 大 脑 等 ， 其 中 城 市 大 脑 的 出 现 引 起 了 政府 。 学 术 界 和 产 业 界 的 高 度 重 视 。 并 在 很 多 城 市 开 始 推 动 。在 学 术 领 域 ， 科 学 院 团 队 2008年 发 表 论 文 提 出 “互 联 网 大 脑 模 型 ”， 提 出 互 联 网 经 过 数 十 年 的 发 展 正 在 从 网 状 结 构 发 展 成 为 大 脑 模 型 ， 互 联 网 结 构 的 这 一 重大 变 化 也 必 将 对 科 技 ， 经 济 ， 产 业 ， 城 市 建 设 等 诸 多 领 域 产 生 重 大 影 响 。2015年 2月 ， 科 学 院 团 队 根 据 互 联 网 的 类 脑 特 征 与 智 慧 城 市 结 合 ， 发 表 文章 基 于 互 联 网 大 脑 的 智 慧 城 市 建 设 提 出 “城 市 大 脑 ”的 概 念 和 定 义 ， 内 容 如 下 ：“城 市 大 脑 是 城 市 建 设 伴 随 着 21世 纪 互 联 网 架 构 的 类 脑 化 过 程 ， 逐 步 形 成 自己 中 枢 神 经 （ 云 计 算 ） 城 市 感 觉 神 经 （ 物 联 网 ） 城 市 运 动 神 经 （ 工 业 4.0， 工 业互 联 网 ） 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 （ 5G、 光 纤 、 卫 星 等 通 讯 技 术 ）在 上 述 城 市 类 脑 神 经 的 支 撑 下 ， 形 成 城 市 建 设 的 两 大 核 心 ： 第 一 是 城 市 神 经元 网 络 （ 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 互 联 网 大 脑 模 型 的 类 脑 城 市 架 构 称 之为 城 市 大 脑 ”。在 产 业 领 域 ， 2016 年 阿 里 提 出 阿 里 ET 城 市 大 脑 ， 2017年 ， 华 为 提 出 城 市神 经 网 络 ， 2018年 提 出 城 市 超 级 大 脑 ， 科 大 讯 飞 提 出 城 市 超 脑 。在 城 市 建 设 方 面 ， 从 2016年 ， 杭 州 、 上 海 、 北 京 、 广 州 等 城 市 各 自 提 出 和开 展 了 不 同 城 市 大 脑 建 设 方 案 ， 其 中 上 海 市 开 展 了 以 建 设 城 市 神 经 元 为 重 点 的 顶层 方 案 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 5 2016年 之 后 ， 城 市 大 脑 领 域 出 现 了 突 飞 猛 进 的 发 展 势 头 ： 在 基 础 理 论 研 究方 面 ， 科 学 院 团 队 分 别 在 2017年 科 学 蓝 皮 书 ， 2018年 IEEE国 际 会 议 上 发 表 论文 ， 进 一 步 阐 述 了 城 市 大 脑 的 建 设 框 架 ， 重 点 提 出 城 市 大 脑 是 一 个 聚 合 机 器 云 智能 与 人 类 群 体 智 慧 的 类 脑 智 能 复 杂 巨 系 统 。 同 时 提 出 了 城 市 智 商 的 评 价 标 准 ， 指出 通 过 对 城 市 神 经 元 网 络 和 城 市 云 反 射 弧 的 成 熟 度 考 察 ， 可 以 评 估 一 个 城 市 的 城市 智 商 。在 城 市 大 脑 成 为 前 沿 科 技 和 产 业 的 新 一 轮 热 点 时 ， 学 术 界 ， 产 业 界 关 于 什 么是 城 市 大 脑 意 见 并 不 统 一 。 就 如 何 建 设 城 市 大 脑 ， 存 在 各 种 不 同 的 观 点 和 设 计 规划 ， 譬 如 前 文 提 到 的 类 脑 智 能 复 杂 巨 系 统 是 其 中 最 早 的 一 个 定 义 ， 也 有 企 业 认 为城 市 大 脑 是 一 个 综 合 物 联 网 、 大 数 据 、 云 计 算 ， 人 工 智 能 的 技 术 综 合 体 ， 或 者 认 为 城 市 大 脑 是 一 个 通 过 人 工 智 能 系 统 对 城 市 各 个 部 分 进 行 管 理 和 控 制 的 信 息 系统 。 究 竟 应 该 按 照 那 种 观 点 和 理 论 开 展 城 市 大 脑 的 顶 层 设 计 就 成 为 一 个 非 常 重要 的 问 题 ， 深 入 研 究 可 以 规 避 信 息 孤 岛 的 产 生 ， 重 复 性 建 设 以 及 战 略 规 划 失 误 等问 题 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 6 第二章城市大脑和超级智能的理论基础-互联网大脑模型近 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 ， 城 市 大 脑 原 本 是 互 联 网 发 展 到 一 定 程 度 ， 向 城 市 建 设 自 然 蔓 延和 深 入 的 结 果 。 因 此 无 乱 是 建 设 智 慧 城 市 还 是 建 设 城 市 大 脑 。 就 不 能 忽 略 互 联 网的 发 展 趋 势 和 进 化 规 律 。我 们 知 道 网 状 模 型 是 互 联 网 最 早 也 是 最 重 要 的 模 型 ， 某 种 意 义 上 ， 互 联 网 可以 说 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 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 1所 示 ） 。 图 1 互 联 网 的 网 状 模 型激 烈 的 竞 争 和 技 术 的 快 速 应 用 ， 使 得 互 联 网 不 断 呈 现 出 新 的 现 象 和 状 态 。2004年 以 腾 讯 和 Facebook为 代 表 兴 起 的 社 交 网 络 ， 担 负 了 链 接 世 界 范 围 的 人 、物 、 系 统 和 数 据 的 功 能 ， 并 将 自 己 的 触 角 蔓 延 到 人 类 社 会 的 各 个 角 落 ， 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 ， 自 然 报 道 了 英 国 科 学 家 的 最 新 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 7 成 果 ， 他 们 发 现 ， 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 的 趋 同 时 在 两 个 方 向 得 到 体 现 。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 ， 获 取 水 流 和 水 深 的 变 化 信 息 ； 在土 壤 中 安 放 化 学 传 感 器 ， 获 取 酸 碱 度 和 压 力 的 变 化 ； 在 空 气 中 安 放 温 度 传 感 器 ，获 取 温 度 和 湿 度 的 变 化 。 这 些 传 感 器 获 得 的 数 据 通 过 互 联 网 通 讯 线 路 传 输 到 北 京水 利 部 的 大 型 计 算 机 中 进 行 处 理 ， 形 成 实 时 的 水 文 报 告 ， 为 防 汛 抗 旱 提 前 做 出 预测 和 判 断 ， 这 个 基 于 互 联 网 的 传 感 器 网 络 向 人 类 社 会 体 现 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 安 防 摄 像 头 和 视 频 观 察 汽 车 ， 让 互 联 网 用 户 可 以 实 时 观 看 世 界 各 地 的 场 景 和 景 色 ， 不 仅 仅 是 Google的 街景 系 统 ， 互 联 网 的 视 频 实 时 监 控 在 21世 纪 初 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 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 实 时 摄 像 技 术 涌 现 出 典 型 的 类 视 觉 神 经 特 征 。在 上 述 现 象 的 启 发 下 ， 从 2007年 科 学 院 石 勇 、 刘 锋 团 队 开 始 意 识 到 ， 在 新的 世 纪 里 互 联 网 已 经 明 显 突 破 了 网 状 的 结 构 。 越 来 越 多 的 迹 象 表 明 ， 互 联 网 正 在向 与 人 类 大 脑 高 度 相 似 的 方 向 进 化 。 由 此 石 勇 刘 锋 团 队 基 于 人 类 大 脑 的 构 造 原理 ， 从 2008年 开 始 ， 到 2018年 形 成 了 如 下 图 所 示 的 互 联 网 大 脑 模 型 图 。 图 2 互 联 网 大 脑 模 型 图 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 8 如 果 用 文 字 描 述 互 联 网 大 脑 模 型 （ InternetBrain） ， 它 的 定 义 是 这 样 的 ：互联网大脑就是互联网向与人类大脑高度相似的方向进化过程中，形成的类脑巨系统架构。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、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）社会各要素（包括但不仅限于人，AI系统，生产资料，生产工具）和自然各要素（包括但不仅限于河流、山脉、动物、植物、太空）链接起来，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。上 面 的 互 联 网 大 脑 模 型 图 不 是 描 述 互 联 网 在 1969年 诞 生 时 的 架 构 ， 而 是 根据 科 技 的 进 展 对 互 联 网 经 过 50年 甚 至 是 100年 的 进 化 ， 形 成 的 未 来 成 熟 结 构 。 相 对 与 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 、 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 、 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 社 交 网 络 是 实 现 互 联 网 类 脑 神 经 元 网 络 的 技 术 基 础 ，提 出 社 交 网 络 不 仅 仅 是 人 与 人 的 社 交 ， 也 将 发 展 成 为 人 与 人 、 人 与 物 、 物 与 物 的社 交 网 络 ， 我 们 将 其 命 名 为 “大 社 交 ”网 络 。 第 四 个 重 要 特 点 是 依 托 “大 社 交 ”形 成 的 类 脑 神 经 元 网 络 架 构 ， 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 、 政 府 机 构 链 接 起 来 形 成 互联 网 的 右 大 脑 -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 、 家 庭 智 能 设 备 链 接 起 来 形 成 互 联 网 的 左 大 脑 -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 。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 、 类 脑 神 经 元 网 络 ， 神 经 纤 维的 形 成 ， 使 得 互 联 网 产 生 类 同 与 人 类 神 经 反 射 的 现 象 ， 我 们 将 这 个 新 机 制 命 名 为云 反 射 弧 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 9 第三章互联网大脑、城市大脑的“大脑”概念阐述因 为 在 神 经 学 领 域 “大 脑 ”有 特 定 的 含 义 ， 主 要 是 脑 的 中 枢 神 经 高 级 部 分 ， 主导 生 物 的 智 能 活 动 ， 这 里 大 脑 是 脑 的 一 部 分 ， 脑 除 了 包 含 大 脑 ， 还 包 含 小 脑 、 间脑 、 脑 干 ， 以 及 延 伸 出 去 的 神 经 纤 维 与 神 经 末 梢 。 一 些 产 业 和 企 业 大 脑 沿 用 了 生物 学 大 脑 的 内 涵 ， 成 为 产 业 级 人 工 智 能 的 一 部 分 。但 另 外 一 方 面 ， 包 括 互 联 网 大 脑 ， 城 市 大 脑 等 科 技 概 念 中 ， 大 脑 的 内 涵 并 不是 特 指 神 经 学 的 大 脑 ， 而 是 “巨 大 的 ， 范 围 广 大 ”的 类 脑 系 统 ， 类 同 于 神 经 科 学 的脑 概 念 ， 但 是 一 种 “大 ”脑 。科 技 领 域 大 脑 的 两 种 不 同 含 义 ， 对 研 究 互 联 网 类 脑 模 型 ， 构 建 城 市 大 脑 ， 工 业 大 脑 等 产 业 级 智 能 系 统 时 会 带 来 混 淆 和 误 区 ， 这 篇 文 章 重 点 对 这 两 种 大 脑 概 念和 外 延 进 行 阐 述 。3.1第一种：“大脑”是神经学领域“大脑”概念的延伸在 神 经 学 领 域 ， 生 物 脑 特 别 是 人 脑 由 大 脑 、 小 脑 、 间 脑 、 脑 干 组 成 。 其中 ： 大 脑 是 中 枢 神 经 系 统 的 最 高 级 部 分 ， 也 是 脑 的 主 要 部 分 ， 人 类 的 大 脑 最 为 发达 ， 是 思 维 的 器 官 ， 主 导 机 体 内 一 切 活 动 过 程 ， 并 调 节 机 体 与 周 围 环 境 的 平 衡 ，所 以 大 脑 是 高 级 神 经 活 动 的 物 质 基 础 。 图 3 大 脑 的 主 体 结 构 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 10 目 前 产 业 界 或 企 业 界 所 提 出 的 大 脑 概 念 ， 如 谷 歌 大 脑 ， 百 度 大 脑 ， 工 业 大 脑 ，一 些 城 市 建 设 的 城 市 大 脑 等 主 要 对 应 了 神 经 学 的 这 个 大 脑 含 义 ， 主 要 表 达 建 设 一个 企 业 级 ， 行 业 级 或 城 市 是 级 的 人 工 智 能 巨 系 统 ， 对 来 自 企 业 ， 行 业 或 城 市 感 知传 入 的 各 种 信 息 进 行 综 合 处 理 ， 并 作 出 判 断 或 决 策 ， 实 现 相 关 的 管 理 需 求 。3.2第二种：大脑是指产业界形成的类脑复杂巨系统2008年 开 始 ， 在 互 联 网 产 业 领 域 诸 多 新 现 象 的 启 示 下 ， 互 联 网 大 脑 模 型 被提 出 ， 含 义 是 互 联 网 通 过 50年 的 进 化 ， 从 网 状 结 构 发 展 成 为 类 脑 模 型 ， 因 为 互联 网 涉 及 的 设 备 元 素 众 多 ， 覆 盖 的 范 围 非 常 庞 大 ， 因 此 互 联 网 的 这 个 类 脑 模 型 被成 为 互 联 网 ”大 ”脑 ， 这 里 的 “大 “脑 主 要 是 指 非 常 庞 大 或 巨 大 的 类 脑 结 构 。 是 包 含 了 神 经 元 网 络 ， 中 枢 神 经 ， 感 觉 神 经 ， 运 动 神 经 ， 神 经 纤 维 ， 神 经 末 梢 ， 神 经 反射 弧 在 内 较 为 完 整 的 神 经 系 统 体 系 概 念 。 并 不 等 同 于 神 经 学 的 大 脑 概 念 。2015年 ， 论 文 基 于 互 联 网 大 脑 模 型 的 智 慧 城 市 建 设 （ 作 者 ： 刘 锋 ） 提出 了 城 市 大 脑 的 定 义 。 提 出 城 市 的 智 慧 化 建 设 会 伴 随 互 联 网 的 类 脑 化 进 程 ， 出 现智 慧 城 市 的 类 脑 化 特 征 。 城 市 大 脑 的 两 个 重 要 的 特 征 是 城 市 级 神 经 元 网 络 和 城 市级 云 反 射 弧 。同 样 ， 城 市 大 脑 的 “大 ”脑 也 是 巨 大 的 庞 大 的 脑 的 概 念 ， 是 互 联 网 大 脑 的 子 集 ，而 不 是 神 经 学 里 的 大 脑 ， 因 此 ， 从 2015年 提 出 城 市 大 脑 定 义 时 ， 并 不 认 为 城 市大 脑 是 一 个 城 市 级 的 AI巨 系 统 或 信 息 管 理 系 统 。3.3城市大脑的起源与定义 城 市 的 起 源 可 以 上 溯 到 6000年 前 以 前 ， 考 古 学 证 明 最 早 的 城 市 起 源 于 美 索布 达 米 亚 平 原 ， 但 城 市 产 生 以 后 并 不 是 从 一 个 地 方 扩 散 的 ， 而 是 在 不 同 地 域 产 生后 各 自 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 ， 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 原 料 产地 ， 特 别 是 煤 炭 、 沿 海 地 区 ， 资 本 、 工 厂 、 人 口 的 迅 速 集 中 ， 形 成 了 人 口 集 中 、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 沿 岸 等 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 11 到 1950年 世 界 城 市 化 水 平 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 、 供 气 等 现 代 设 施 的 灵 敏 化 ； 城 市 管 理 工 作 的 信 息 化 等 【 2】 。2009年 1月 ， IBM 公 司 首 席 执 行 官 彭 明 盛 首 次 提 出 “ 智 慧 地 球 ” ， 由 此 延 伸 的智 慧 城 市 概 念 极 大 推 动 了 世 界 各 个 国 家 的 城 市 现 代 化 进 程 。 随 着 互 联 网 类 脑 化 进程 的 加 速 ， 对 人 类 社 会 结 构 的 不 断 深 入 ， 智 慧 城 市 的 建 设 也 无 可 避 免 会 受 到 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 程 度 ， 向 城 市 建 设 自 然 蔓 延 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 结 合 的 产 物 ， 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 （ CityBrain） ，而 基 于 互 联 网 大 脑 架 构 建 设 的 城 市 可 以 成 为 类 脑 城 市 （ BrainCity ） ， 如 图 3.1所 示 。 图 4 城 市 大 脑 示 意 图 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 12 2015年 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 ，并 在 之 后 形 成 了 更 为 更 为 详 细 的 内 容 和 定 义 ：城 市 大 脑 就 是 城 市 建 设 伴 随 着 互 联 网 的 发 展 过 程 中 ， 逐 步 形 成 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 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 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 互 联 网 大 脑 模 型 的 类 脑 城 市 系 统 称 之 为 城 市 大 脑 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 13 第 四 章 从 互 联 网 大 脑 模 型 中 提 炼 的 三 个 重 要 特 征 图 5 互 联 网 大 脑 模 型从 互 联 网 大 脑 的 定 义 和 互 联 网 大 脑 模 型 中 ， 我 们 可 以 看 到 存 在 三 个 最 重 要 的特 点 。 通 过 这 个 三 个 特 点 的 分 析 可 以 为 建 设 未 来 成 熟 的 城 市 大 脑 超 级 智 能 系 统 提供 理 论 基 础 。4.1类脑神经元网络的建设与万物互联与 神 经 元 网 络 是 人 类 大 脑 最 重 要 的 结 构 一 样 ， 类 脑 神 经 元 网 络 也 是 互 联 网 大脑 最 重 要 的 结 构 之 一 ， 如 上 图 中 的 1所 示 ， 世 界 万 物 需 要 映 射 到 互 联 网 大 脑 类 脑神 经 元 网 络 上 ， 世 界 万 物 包 括 真 实 世 界 的 人 ， 人 造 设 备 ， 自 然 元 素 ， 虚 拟 世 界 的应 用 程 序 ， 控 制 系 统 ， 虚 拟 人 工 智 能 角 色 ， 每 一 个 元 素 都 应 该 在 互 联 网 大 脑 的 类 脑 神 经 元 网 络 中 映 射 成 一 个 神 经 元 节 点 (用 户 信 息 管 理 与 控 制 空 间 ） ， 通 过 这 个神 经 元 节 点 ， 世 界 万 物 可 以 同 步 自 己 的 信 息 与 知 识 ， 运 行 属 于 自 己 的 功 能 程 序 。更 为 重 要 的 是 ， 世 界 万 物 可 以 通 过 自 己 的 神 经 元 节 点 相 互 关 注 ， 相 互 通 讯 ， 实 现互 联 网 大 脑 类 脑 神 经 元 网 络 的 构 成 与 激 活 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 14 4.2云群体智能与云机器智能的双智能中心控制如 上 图 中 的 2 所 示 ， 数 十 亿 人 类 在 互 联 网 大 脑 神 经 元 网 络 的 映 射 云 群 体 智能 。 数 百 亿 设 备 在 互 联 网 大 脑 神 经 元 网 络 的 映 射 构 成 了 云 机 器 智 能 。 这 样 互 联 网大 脑 运 行 的 智 能 驱 动 力 来 源 与 云 群 体 智 慧 和 云 机 器 智 能 ， 这 两 种 智 能 类 型 联 合控 制 着 互 联 网 大 脑 的 运 行 。 但 因 为 互 联 网 大 脑 的 形 成 还 是 为 人 类 提 供 服 务 。 需 要受 控 与 人 类 ， 因 此 在 这 两 种 智 能 联 合 控 制 时 ， 必 须 保 证 人 类 智 能 拥 有 最 高 的 权 限 。4.3云反射弧的形成与信息的跨节点传递如 上 图 中 的 3所 示 ， 随 着 人 类 用 户 ， 传 感 器 、 云 机 器 人 、 智 能 设 备 、 类 脑 神 经 元 网 络 的 加 入 ， 互 联 网 大 脑 模 型 的 各 神 经 系 统 逐 渐 完 善 起 来 。 这 样 在 人 类 神 经系 统 中 一 个 非 常 重 要 的 智 能 现 象 -反 射 功 能 在 互 联 网 的 大 脑 模 型 中 也 将 出 现 ， 我们 将 互 联 网 大 脑 的 这 个 反 射 过 程 称 为 云 反 射 弧 。 它 是 互 联 网 大 脑 成 为 一 个 超 级 智能 体 ， 从 而 可 以 对 世 界 外 部 和 互 联 网 内 部 的 信 息 刺 激 产 生 反 应 的 关 键 。 在 具 体 实现 上 ， 与 人 类 大 脑 的 机 制 相 同 ， 互 联 网 大 脑 的 云 反 射 弧 也 需 要 不 同 种 类 的 神 经 元之 间 形 成 联 动 ， 将 信 息 从 一 个 神 经 元 节 点 传 送 到 另 一 个 神 经 元 节 点 ， 在 根 据 需 求不 断 向 其 他 神 经 元 传 递 。 这 种 机 制 与 当 前 的 社 交 网 络 点 对 点 通 讯 是 不 一 致 的 。 城 市 大 脑 与 超 级 智 能 建 设 规 范 研 究 报 告 1.0 15 第五章构建未来超级智能与城市大脑的核心规范从 第 四 部 分 互 联 网 大 脑 的 理 论 基 础 探 讨 中 ， 我 们 对 三 个 重 要 的 特 征 进 行 了 深入 的 探 讨 。 根 据 这 三 个 特 征 可 以 形 成 三 个 重 要 规 范 。 第 一 个 规 范 简 要 的 说 是 统 一的 神 经 元 节 点 技 术 框 架 （ 为 人 类 ， 设 备 和 软 件 系 统 建 立 ） ； 第 二 个 规 范 简 要 的 说是 对 于 每 个 神 经 元 节 点 人 机 双 智 能 控 制 ， 人 类 权 限 最 大 ； 第 三 个 规 范 简 要 的 说 是跨 节 点 信 息 路 由 ， 实 现 云 反 射 弧这 个 三 个 特 征 既 是 构 建 未 来 超 级 智 能 顶 层 规 范