構(gòu)建全球城市大腦9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

文｜劉鋒 劉朝暉

城市大腦不應(yīng)局限在一個(gè)城市，一個(gè)國(guó)家，而應(yīng)該形成世界統(tǒng)一的城市大腦構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。

一、研究背景

到2020年，城市大腦正成為中國(guó)科技領(lǐng)域新的熱點(diǎn)，除了杭州、上海、廣州、福州、北京、銅陵等城市之外，已經(jīng)有500多個(gè)城市啟動(dòng)了不同類(lèi)型的城市大腦計(jì)劃。已經(jīng)有專家提出“目前在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面還沒(méi)有一個(gè)‘城市大腦’的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)去規(guī)范城市大腦的管理和建設(shè)。”

城市大腦是工程建設(shè)問(wèn)題，但首先也是一個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。城市大腦作為科技領(lǐng)域的新事物，它的起源，發(fā)展和成熟不可能是隨意產(chǎn)生和在混沌中前行，背后一定是符合了科技發(fā)展的規(guī)律，滿足了人民大眾的需求。如果需要對(duì)城市大腦的未來(lái)進(jìn)行規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)制定，就需要首先從基礎(chǔ)科學(xué)層面發(fā)現(xiàn)城市大腦產(chǎn)生和發(fā)展的規(guī)律。

21世紀(jì)以來(lái)科技發(fā)展的種種跡象表明，互聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)從網(wǎng)狀向類(lèi)腦模型變化是21世紀(jì)諸多前沿科技產(chǎn)生和爆發(fā)的主要原因。同時(shí)也是城市大腦產(chǎn)生的根源。

互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)過(guò)1969年互聯(lián)網(wǎng)的誕生、1974年TCP/IP協(xié)議、1989年萬(wàn)維網(wǎng)等基礎(chǔ)的奠定后，開(kāi)始加速向從網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向與類(lèi)腦模型方向進(jìn)化。2004年社交網(wǎng)絡(luò)為代表的類(lèi)腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，2005年云計(jì)算為代表的類(lèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，2009年物聯(lián)網(wǎng)為代表的類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)，2012年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0為代表的類(lèi)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)，2013年大數(shù)據(jù)，2015年人工智能為代表的智能驅(qū)動(dòng)力，到2018年阿里大腦、騰訊大腦、360安全大腦、滴滴交通大腦、城市大腦，城市超腦，城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷涌現(xiàn)，到2019年，互聯(lián)網(wǎng)大腦模型已越來(lái)越清晰。類(lèi)腦結(jié)構(gòu)也形成了21世紀(jì)科技生態(tài)的重要特征。

應(yīng)該說(shuō)城市大腦正是在這個(gè)背景下產(chǎn)生的。2015年2月，文章《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦的智慧城市建設(shè)》中對(duì)“城市大腦”的概念和定義進(jìn)行了探討。重點(diǎn)提出“城市大腦”是互聯(lián)網(wǎng)大腦模型與城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，在形成城市神經(jīng)系統(tǒng)的同時(shí)，城市神經(jīng)元和城市云反射弧將是城市大腦建設(shè)的重點(diǎn)。

2016年，城市和產(chǎn)業(yè)界開(kāi)始啟動(dòng)城市大腦的規(guī)劃和建設(shè)，目前產(chǎn)業(yè)界理解的城市大腦主要還是指利用人工智能等技術(shù)對(duì)城市的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)合，從而為實(shí)現(xiàn)重大事件預(yù)警和宏觀決策服務(wù)，是城市管理的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”。與基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的城市大腦定義還有差異和不同，但這種不同也意味著這個(gè)領(lǐng)域依然處于探索和活躍的狀態(tài)。

二、建設(shè)城市大腦的三個(gè)頂層標(biāo)準(zhǔn)研究

在總結(jié)了過(guò)去5年的研究基礎(chǔ)上，2020年5月我們形成了《城市大腦與超級(jí)智能建設(shè)規(guī)范研究報(bào)告1.0》。除了對(duì)城市大腦的起源、發(fā)展、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和水平評(píng)估進(jìn)行探討外，主要基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型提出了建設(shè)城市大腦的三個(gè)頂層標(biāo)準(zhǔn)。

1.世界范圍統(tǒng)一的城市神經(jīng)元技術(shù)架構(gòu)。城市的人、機(jī)構(gòu)、設(shè)備、AI系統(tǒng)用一個(gè)世界統(tǒng)一的架構(gòu)進(jìn)行連接。

2.人機(jī)雙智能控制，人類(lèi)控制權(quán)最高，對(duì)于每個(gè)城市神經(jīng)元，應(yīng)該同時(shí)允許人和AI兩種智能控制方式，但為了防止整個(gè)系統(tǒng)失控，從每個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)上要求必須有一位人類(lèi)使用者控制權(quán)最高。

3.基于信息路由的城市云反射建設(shè)機(jī)制。在城市各神經(jīng)系統(tǒng)的支撐下形成城市云反射弧，基于信息路由機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)城市居民和城市運(yùn)行中的問(wèn)題進(jìn)行感知和解決。

三、構(gòu)建全球統(tǒng)一的城市大腦9個(gè)值得探索的標(biāo)準(zhǔn)

城市大腦本質(zhì)上是互聯(lián)網(wǎng)大腦發(fā)展與城市建設(shè)結(jié)合的產(chǎn)物，因此城市大腦不僅僅是一個(gè)城市內(nèi)部的系統(tǒng)，更是國(guó)家范圍、世界范圍不同城市之間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜智能巨系。因此城市大腦最終實(shí)現(xiàn)的不是某一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該是全球范圍城市大腦的標(biāo)準(zhǔn)。我們列出9個(gè)城市大腦建設(shè)中值得研究的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

1.城市大腦的頂層建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

重點(diǎn)研究城市大腦建設(shè)的理論基礎(chǔ)和頂層建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。目前雖然在互聯(lián)網(wǎng)大腦模型技術(shù)上，初步提出了三條頂層標(biāo)準(zhǔn)，但是否有更豐富的理論研究和頂層標(biāo)準(zhǔn)，依然需要后續(xù)不斷探討。

2.城市神經(jīng)元分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

城市神經(jīng)元要對(duì)應(yīng)的城市元素非常復(fù)雜，包括城市居民、城市管理者、城市服務(wù)人員、公司、政府機(jī)構(gòu)、智能機(jī)器人、無(wú)人汽車(chē)、智能設(shè)備、攝像頭、傳感器、AI數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、AI安全系統(tǒng)等等。如何對(duì)城市神經(jīng)元進(jìn)行分類(lèi)，形成標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行識(shí)別將是一個(gè)基礎(chǔ)性的工作。

3.城市神經(jīng)元功能標(biāo)準(zhǔn)

在城市大腦建設(shè)的三個(gè)頂層標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)對(duì)城市神經(jīng)元的功能標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步探討，其中包括：信息展示區(qū)；功能模塊區(qū)；智能控制區(qū)；神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)編碼；空間位置編碼，但需要對(duì)這些城市神經(jīng)元功能結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的規(guī)范。

4.城市神經(jīng)元的世界統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)

為了識(shí)別智能設(shè)備，出現(xiàn)了物理地址MAC地址，為了識(shí)別互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)了邏輯地址IP地址，為了對(duì)城市的人、物、團(tuán)體、系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，就需要給城市神經(jīng)元一個(gè)世界唯一的編碼地址，這個(gè)編碼地址是專門(mén)的機(jī)構(gòu)發(fā)放，還是不同的國(guó)家或城市自主生成而且不會(huì)重復(fù)，需要在未來(lái)進(jìn)行深入研究。

5.城市神經(jīng)元的全球空間位置標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于那些鏈接了現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的城市神經(jīng)元，如城市居民、城市管理者、城市服務(wù)人員、智能機(jī)器人、無(wú)人汽車(chē)、智能設(shè)備、攝像頭、傳感器的城市神經(jīng)元等，必然會(huì)涉及到他們的空間位置問(wèn)題，究竟是采用海拔、經(jīng)緯度等方法或者是北斗網(wǎng)格碼等新空間位置編碼，是未來(lái)需要考慮的重要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之一。

6.城市神經(jīng)元權(quán)限關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)

在城市大腦建設(shè)的三個(gè)頂層標(biāo)準(zhǔn)中，曾經(jīng)對(duì)城市神經(jīng)元內(nèi)部的人機(jī)權(quán)限進(jìn)行了設(shè)定，但在海量的城市神經(jīng)元之間，也還存在更為廣泛的權(quán)限分配問(wèn)題，包括城市神經(jīng)元對(duì)應(yīng)的城市領(lǐng)導(dǎo)者與城市居民，企業(yè)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)者與員工之間，系統(tǒng)工程師與智能設(shè)備之間。AI系統(tǒng)與智能設(shè)備之間的管理權(quán)限分配。這將是一個(gè)工作量龐大的分析和設(shè)計(jì)工作。

7.城市大腦技術(shù)框架標(biāo)準(zhǔn)

互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)有三種主流方式，分別是B/S、C/S和P2P模式。對(duì)于構(gòu)建全球統(tǒng)一的城市大腦標(biāo)準(zhǔn)，究竟采用哪種技術(shù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于城市大腦的未來(lái)擴(kuò)展將具有重要影響。與在一個(gè)城市內(nèi)部建立城市大腦不同，不同城市之間，特別是不同國(guó)家之間，由于涉及到城市管轄和國(guó)家主權(quán)問(wèn)題，用中心化的B/S、C/S明顯會(huì)有很大阻力，但完全采用去中心的P2P模式，全球的城市大腦之間也會(huì)因?yàn)檫^(guò)于松散而面臨失敗。因此能否采取“中心+自治”的方式將是未來(lái)值得探索的方向。

8.城市大腦云反射弧建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

建立城市大腦最終是為了更好的服務(wù)城市居民和人類(lèi)社會(huì)，建立城市神經(jīng)元，進(jìn)行神經(jīng)元之間的權(quán)限分配僅僅是構(gòu)建基礎(chǔ)。在城市各神經(jīng)系統(tǒng)的支撐下，通過(guò)城市神經(jīng)元參與形成城市云反射弧，解決居民和城市運(yùn)行中的各種需求和問(wèn)題，將是建立城市大腦的終極目標(biāo)。因此，梳理一個(gè)城市需要哪些云反射弧，不同的城市如何擁有自己特色的云反射弧，云反射弧的發(fā)起者、管理者、參與者如何運(yùn)行？這些問(wèn)題的解決和標(biāo)準(zhǔn)的制定將是城市大腦未來(lái)最為關(guān)鍵的研究工作。

9.城市大腦運(yùn)行安全標(biāo)準(zhǔn)

在理想狀況下，當(dāng)制定了城市大腦的建設(shè)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，世界范圍的城市大腦就應(yīng)該健康的運(yùn)轉(zhuǎn)，但實(shí)際上情況要遠(yuǎn)比規(guī)劃的更復(fù)雜，這其中包括黑客的攻擊問(wèn)題，病毒的侵入問(wèn)題，操作者的失誤問(wèn)題，AI系統(tǒng)的BUG問(wèn)題等。這些問(wèn)題通過(guò)城市大腦可以把危險(xiǎn)放大到城市、國(guó)家乃至世界范圍，因此如何建立城市神經(jīng)元運(yùn)轉(zhuǎn)與信息交互的安全建設(shè)規(guī)范，將是未來(lái)城市大腦正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。