文｜劉鋒 喬蓓蓓

2015年以來，城市大腦正成為智慧城市、智能產業(yè)領域新的熱點，到2021年，據(jù)統(tǒng)計在中國已經(jīng)有數(shù)百個城市啟動了城市大腦的規(guī)劃和建設。包括百度、阿里、華為、科大訊飛在內數(shù)千家科技企業(yè)參與到城市大腦的建設中。

城市大腦在提出后與智慧城市之間是什么關系，也一直受到學術界和產業(yè)界的關注。存在以下幾種觀點：1.城市大腦是智慧城市建設的底座；2.城市大腦是智慧城市的中樞神經(jīng)；3.城市大腦是智慧城市發(fā)展過程中不同的稱呼，并沒有更多新的變化；4.城市大腦是智慧城市發(fā)展到更高階段的產物，是智慧城市產生智慧的鑰匙。

這些觀點都非常有價值和啟發(fā)性，到底哪一種觀點更具有合理性，我們有必要從這兩個概念的起源開始分析。

智慧城市的產生與含義

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了世界各國城市的現(xiàn)代化進程?！爸腔鄣厍颉睉?zhàn)略提出IT 產業(yè)的下一階段任務是將新一代IT 技術充分運用到各行各業(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方案，也將把新一代IT 技術充分運用到城市建設之中。

此后，智慧城市迅速成為城市建設的熱點，世界范圍千個城市宣布了自己的智慧城市建設計劃。但是，一直以來智慧城市的發(fā)展方向并不明晰，智慧城市在國際上也缺乏統(tǒng)一的建設標準、技術標準、行業(yè)標準，導致城市各部門信息系統(tǒng)的孤島效應嚴重。

一些專家認為智慧城市是把很多新的信息技術打包到城市建設的筐里，由于沒有統(tǒng)一的建設規(guī)劃做指導，因此出現(xiàn)了盲目炒作、頂層設計缺乏、基礎不扎實等情況。住房和城鄉(xiāng)建設部原副部長仇保興就曾指出：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)劃上就是錯的。

可以看出，一方面學術和產業(yè)界非常認可智慧城市這個方向，但又發(fā)現(xiàn)智慧城市在提出10年后依然存在嚴重的問題。從根本上說是由于智慧城市的基礎理論和建設框架工作沒有很好的完成。

一直以來，IBM 在對未來科技趨勢的判斷上表現(xiàn)出前瞻性，IBM 提出在諸多前沿科技的統(tǒng)一支撐下，讓城市變成更為智慧，IBM 的這個判斷贏得了世界的共鳴，但這些前沿科技按照什么架構組合在一起，按照什么規(guī)律建設能讓城市變的更為智慧，IBM 對這些問題并沒有找到合適的答案。到2018年，IBM 最終放棄了智慧地球計劃。

城市大腦的產生背景

2015年，科學院團隊在《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦架構的智慧城市建設探討》研究成果中提出了城市大腦的概念和定義，認為城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦架構與智慧城市建設結合的產物，是城市級的類腦復雜智能巨系統(tǒng)，城市神經(jīng)元網(wǎng)絡和城市云反射弧是城市大腦產生智慧的核心。

城市大腦的提出與當前前沿科技生態(tài)的變化有關，種種跡象表明，21世紀以來，互聯(lián)網(wǎng)正在從網(wǎng)狀結構向類腦架構演化，由此產生了諸多前沿科技的興起。譬如云計算對應中樞神經(jīng)系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)對應感覺神經(jīng)系統(tǒng)；工業(yè)4.0、云機器人、智能駕駛、3D 打印對應運動神經(jīng)系統(tǒng)；邊緣計算對應神經(jīng)末梢；大社交網(wǎng)絡、混合智能、云群體智能和云機器智能對應類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡；移動通訊和光纖技術對應神經(jīng)纖維。

在行業(yè)產業(yè)方向：互聯(lián)網(wǎng)大腦架構與工業(yè)、農業(yè)、航空、交通、建筑、冶金、電力等等行業(yè)結合，就形成了諸如工業(yè)大腦、農業(yè)大腦、航空大腦、冶金大腦、建筑大腦、電力大腦。

在城市建設方向，互聯(lián)網(wǎng)大腦架構與城市現(xiàn)代化結合就形成了城市大腦、城市云腦、城市超腦、城市神經(jīng)系統(tǒng)等概念。

應該說互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的形成不但是城市大腦產生的技術基礎，同時它對21世紀人類的社會結構、經(jīng)濟形態(tài)、科技創(chuàng)新、哲學思考也都將產生重大而深遠的影響。

城市大腦正式在這種情況下被提出，它的相關定義是：城市大腦是互聯(lián)網(wǎng)大腦架構與智慧城市建設結合的產物，是城市級的類腦復雜智能巨系統(tǒng)，在人類智慧和機器智能的共同參與下，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算、5G、云機器人和數(shù)字孿生等前沿技術的支撐下，城市神經(jīng)元網(wǎng)絡和城市云反射弧將是城市大腦建設的重點。城市大腦的作用是提高城市的運行效率，解決城市運行中面臨的復雜問題，更好地滿足市民的不同需求。城市大腦的發(fā)展目標不僅僅局限在一個城市或一個地區(qū)，當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數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)，為人類協(xié)同發(fā)展提供一個類腦的智能支撐平臺。

城市大腦和智慧城市的關系

2015年Nature 一篇文章指出，智能水平與系統(tǒng)的結構密切關系，智慧城市如果要產生智慧，究竟是用網(wǎng)狀、八爪魚狀還是其他結構，一直是一個有爭議問題，但其實自然界已經(jīng)對這個問題給出了答案。那就是生物腦特別是人類大腦是產生智慧最重要的結構。

巧合的是，21世紀以互聯(lián)網(wǎng)為核心的前沿科技生態(tài)正在具備越來越多的類腦特征，這個類腦的科技生態(tài)與城市建設結合產生了城市大腦，同時也為智慧城市如何產生智慧找到答案。可以說，智慧城市指明了城市現(xiàn)代化發(fā)展的特征和方向，而城市大腦為智慧城市找到了產生智慧的方法、路徑和架構，是智慧城市向更高水平發(fā)展進入的新階段。

智慧城市如何產生智慧

在最新研究中提出了城市大腦的“1+N”建設模式：“1”是世界統(tǒng)一標準的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡，“N”是N 條城市云反射弧，通過這兩個機制的運轉構成智慧城市產生智慧的基礎。

城市云反射弧是多種城市神經(jīng)元的組合形成的技術鏈條，對應解決城市中的具體問題和具體需求。與腦科學的反射弧相同，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)和效應器五個部分，城市云反射弧的機制形成是拉動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、數(shù)字孿生等技術應用的關鍵動力。

城市神經(jīng)元是指在應用層為人、物、系統(tǒng)建立的統(tǒng)一架構的程序單元，可以根據(jù)需求進行連接、組合、交互，而眾多城市神經(jīng)元結合在一起就形成了城市神經(jīng)元網(wǎng)絡。為了避免形成應用孤島，需要建設世界統(tǒng)一標準的城市神經(jīng)元網(wǎng)絡將每一條城市云反射弧關聯(lián)起來。最終實現(xiàn)能夠為人類協(xié)同發(fā)展提供支撐的世界數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)。

這樣城市大腦對應智慧城市，世界數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)對應智慧地球，通過不同范圍的類腦智能復雜巨系統(tǒng)的建立，就可以實現(xiàn)IBM 當初提出智慧地球、智慧城市所設想的目標。