城市大腦與超級智能城市建設規范研究報告1.00年4月2日）組CB&SIC目錄CONTENTS第一章城市大腦與超級智能城市起源與背...........................3第章簡述本心點.......................................6第章城市腦智市基礎-互網模型.9章互的“腦”概念闡述.12章構范.......................18第章構建市超能產框架........錯誤!未定義書簽。第八章構建未來超級智能和城市大腦關鍵技術與企業名.錯誤!未定義書簽。第九章如何測量一個城市大腦的智商，城市智商的測試方錯誤!未定義書簽。第十章構建未來超級智能和城市大腦建設規范需要解決的問錯誤!未定義書簽。主編介紹劉鋒計算機博士2008年受聘于中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心特聘研究員，2019年受聘南京財經大學教授(客座，人工智能學家主編、沃民高科超級智能研究院院長遠望智庫超級智能實驗室主任主要研究方向為互聯網、人工智能和腦科學交叉領域，發表相關學術論文30余篇，出版專著兩部《互聯網進化論《崛起的超級智能。2005年提出互聯網知識共享與交易的“威客”模式，受到國內外重要媒體的報道，引領近百家企業進入該領域，由此推動數家獨角獸企業的產生。2007年通過深入研究互聯網結構的重大變化，提出并建立了“互聯網大腦模型，對包括城市大腦、行業大腦、前沿科技涌現和相互關系進行深入研究。在人工智能領域2014年與石勇教授一起建立標準智能模型形成AI與人類通用智商測試方法，成果受到美國CBNC、麻省理工科技評論、日本每日新聞、印度排名第一的英文媒體Indiatoday等世界主流媒體的報道。第一章城市大腦與超級智能城市起源與背景21世紀以來眼花繚亂的前沿科技新概念噴薄而出從Web2.網、物網業0、網到云學、邊，特別是在2010年以來，前沿科技領域出現諸多“大腦概念，企業界出現谷0安城政。隊8出“型”，提出互聯網經過數十年的發展正在從網狀結構發展成為大腦模型互聯網結構的這一重大變化也必將對科技，經濟，產業，城市建設等諸多領域產生重大影響。2015年2月，科學院團隊根據互聯網的類腦特征與智慧城市結合，發表文《基于互聯網大腦的智慧城市建設提出城市大腦的概念和定義內容如下：城市大腦是城市建設伴隨著21世紀互聯網架構的類腦化過程逐步形成自己中樞神經（云計算）城市感覺神經（物聯網）城市運動神經（工業4.，工業工（G）經第體之腦”。，6里ET城市大腦，2017年，華為提城市神經絡，2018年提出城市級大，科訊飛出城超腦。在城建設面，從2016年，杭州、海、京、州等市各提出和開展不同市大建設案其上海開展以建城市經元重點頂層方。206年之后，城市大腦領域出現了突飛猛進的發展勢頭：在基礎理論研究方面，科學院團隊分別在2017年科學藍皮書2018年E國際會議上發表論文進一步闡述了城市大腦的建設框架重點提出城市大腦是一個聚合機器云智能與人類群體智慧的類腦智能復雜巨系統同時提出了城市智商的評價標準指出通過對城市神經元網絡和城市云反射弧的成熟度考察可以評估一個城市的城市智商。在城市大腦成為前沿科技和產業的新一輪熱點時學術界產業界關于什么是城市大腦意見并不統一就如何建設城市大腦存在各種不同的觀點和設計規劃譬如前文提到的類腦智能復雜巨系統是其中最早的一個定義也有企業認為認為城市大腦是一個通過人工智能系統對城市各個部分進行管理和控制的信息系統。究竟應該按照那種觀點和理論開展城市大腦的頂層設計就成為一個非常重要的問題深入研究可以規避信息孤島的產生重復性建設以及戰略規劃失誤等問題。本報告對上述問題進行了深入探索和探討第二章簡述：本報告核心觀點互聯網經過50年發展，從網狀結構發展成為大腦模型，到21億人類群體智慧與數百億智能設備機器智能通過互聯網大腦架構形成超級智能。城市大腦是互聯網大腦發育過程中與城市建設結合的產物一方面會繼承互大。互聯網大腦有三個重要特征，第一是類腦神經元網絡與萬物互聯，第二是節。根層：統第三是： 跨節點信息路由，實現云反射弧根據互聯網大腦的構成，形成能夠實現城市大腦和未來超級智能的19個相關技術和企業方向，每個方向舉出8到12個技術或企業作為范例超級智能（互聯網大腦城市大腦）的產業架構1絡5運系統

2視系統6定位與空間位置務

3聽系統7神系統

4軀體感覺神經系統8中系統9統10建 11）12法 13能16護 17向

14人機交互界面方向18向

15算19系集）第三章城市大腦和超級智能城市理論基礎-網大腦模型近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，應該說智慧城市城市大腦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因此無亂是建設智慧城市還是建設城市大腦就不能忽略互聯網的發展趨勢和進化規律。我們知道網狀模型是互聯網最早也是最重要的模型某種意義上互聯網可以說是美蘇冷戰的產物。為了防止通訊系統在核戰爭中被徹底摧毀，1969年，美國國防部研究計劃署開始構建阿帕網將美國四個研究機構的四臺計算機連接起來。互聯網崛起之路就此開始。可能它的創造者也沒有想到，在短短的50年中，互聯網已成為對人類社會影響最為深遠的技術。無論從互聯網的起源還是從它的名稱看網狀結構一直是互聯網留給人類最突出的印象，即使是在學術領域中，它的定義也是這樣描述的“互聯網是指將世界范圍計算機網絡互相聯接在一起的網際網（如1所示）。圖1聯型激烈的競爭和技術的快速應用，使得互聯網不斷呈現出新的現象和狀態。2004年以騰訊和Faeook為代表興的交絡擔了接世范的、物統數的能將自的角延人社的各角成互聯網最要基應之果們它的構繪制來以出著非常強類神元絡征。2015年2月，自然報了國學的最新成果他們發現腦中的經元放電像一個交網絡也存社群和好關系。這表明社網絡與人神經元絡的趨同在兩個向得到體。早在2009年M提出智慧地球導致物聯網興起之前，2007年中國的水利部門開始在長江黃河等水域安放流速傳感器獲取水流和水深的變化信息在土壤中安放化學傳感器，獲取酸堿度和壓力的變化；在空氣中安放溫度傳感器，獲取溫度和濕度的變化這些傳感器獲得的數據通過互聯網通訊線路傳輸到北京水利部的大型計算機中進行處理形成實時的水文報告為防汛抗旱提前做出預測和判斷這個基于互聯網的傳感器網絡向人類社會體現了顯著的類軀體感覺神經特征。2007年，谷歌的街景系統開始推出，在世界范圍安防攝像頭和視頻觀察汽車，讓互聯網用戶可以實時觀看世界各地的場景和景色，不僅僅是Google的街景系統，互網的視頻時監控在21世紀初已經開始大圍應用。些旅游公司在風景區放攝像頭人們可提前看到景區的實畫面些公司供家庭視頻監服務攝像頭放在家中用戶隨可以查看庭的安全況。谷歌街景系等互聯網時攝像術涌現出型的類視神經特征。在上述現象啟發下從2007年科學院石勇、劉鋒隊開始意到，在新的世紀里互網已經明突破了狀的結構來越多跡象表明聯網正在向與人類大高度相似方向進由此勇劉鋒團基于人類腦的構造理，從2008年開始，到2018年形成了如下圖所的互聯網腦模型圖。圖2圖如果用文字描述互聯網大腦模型（Interetrin），它的義是樣：互聯大就是聯網與類大高相似方進化程形的類神神AI系統生產資料，鏈和和。上互腦圖述網在199年誕架而根據的互經過50年至是10年的化的成。相互生的型聯的出下重變化點：第重是類及機軍構構組織重加互腦中。機，覺。第三個重要特點是突出社交網絡是實現互聯網類腦神經元網絡的技術基礎，提出社交網絡不僅僅是人與人的社交也將發展成為人與人人與物物與物的社交網絡，我們將其命名大社網絡。第四個重要特點是依大社形成的類腦神經元網絡架構形成互聯網的互腦-、生產、辦公、家庭智能設備鏈接起來形成互聯網的左大腦-云機器智能。云群體智能與云機器智能的結合也是超級智能實現的基礎。第五個重要特點是體現了人工智能大數據等關鍵技術在互聯網大腦中的位維，為。第四章互聯網大腦、城市大腦的“大腦概念闡述因為在神經學領大腦有特定的含義主要是腦的中樞神經高級部分主間。生。不是大”的種“大”。工念。3.1第一種大腦是神經學領域大腦概念的延伸、腦、腦其，，發達，是思維的器官，主導機體內一切活動過程，并調節機體與周圍環境的平衡，所以大腦是高級神經活動的物質基礎。圖3構目前產業界或企業界所提出的大腦概念如谷歌大腦百度大腦，一腦的達一個的城知傳合決需。3.2第二種：大腦是指產業界形成的類腦復雜巨系統2008年開始，在互聯網產業領域諸多新現象的啟示下，互聯網大腦模型被提出，含義是互聯網通過50年的進化，從網狀結構發展成為類腦模型，因為互聯網涉及的設備元素眾多覆蓋的范圍非常龐大因此互聯網的這個類腦模型被成為互聯大的“大含反。5年，論文《基于互聯網大腦模型的智慧城市建設》（作者：劉鋒）提出了城市大腦的定義提出城市的智慧化建設會伴隨互聯網的類腦化進程出現智慧城市的類腦化特征城市大腦的兩個重要的特征是城市級神經元網絡和城市級云反射弧。同樣城市大腦大”腦也是巨大的龐大的腦的概念是互聯網大腦的子集，而不是神經學里的大腦，因此，從2015年提出城市大腦定義時，并不認為城市的巨系統或信息管理系統。3.3城市大腦的起源與定義城市的起源可以上溯到6000年前以前，考古學證明最早的城市起源于美索布達米亞平原但城市產生以后并不是從一個地方擴散的而是在不同地域產生后各自傳播，這就是城市產生的多元學說。城市的智慧程度是伴隨人類科技和文明的進步發展起來的18世紀中葉開始的工業革命城市迎來了一個嶄新的發展時期作為工業化原動力的各種原料產地，特別是煤炭、沿海地區，資本、工廠、人口的迅速集中，形成了人口集中、西。到1950年世界城市化水平為29.2%，1980年上升到39.6%，2000年達到46.6，預計到2020年將達到57.45%市內部與城市之間的分工與協作；基礎設施高能化；道路、交通（國內與國際）、通訊供排水供電供氣等現代設施的靈敏化城市管理工作的信息化【2。2009年1月，M的進聯。近0，結為基于互聯網大腦架構實現的智慧城市系統也可以被稱為城市大腦（Cityin），而基互網腦構設的市以為腦市（BrainCity圖1。圖4城市大腦示意圖2015年《基于互聯網大腦架構的智慧城市建設》一文提出城市大腦的概念，(并在之后形成了更為更為詳細的內容和定義：(城市大腦就是城市建設伴隨著互聯網的發展過程步形成自己中樞神經系（云計算城市感覺神經系（物聯網城市運動神經系（工業4.0，城市神經末梢發（邊緣計算城市智慧的產生與應，市統腦第五章從互聯網大腦模型中提煉的三個重要特征圖5型的提。4.1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，運行屬于自己的功能程序。更為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。4.2云群體智能與云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云群體智能。數百億設備在互聯網大腦神經元網絡的映射構成了云機器智能這樣互聯網大腦運行的智能驅動力來源與云群體智慧和云機器智能，這兩種智能類型聯合控制著互聯網大腦的運行但因為互聯網大腦的形成還是為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。4.3云反射弧的形成與信息的跨節點傳遞如上圖中的3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為云反射弧它是互聯網大腦成為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云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。第六章構建城市大腦和超級智能城市的核心規范從第四部分互聯網大腦的理論基礎探討中我們對三個重要的特征進行了深入的探討根據這三個特征可以形成三個重要規范第一個規范簡要的說是統一說，是弧腦級。進：5.1世界范圍統一的神經元技術框架從互聯網大腦模型可以看出，無論是互聯網大腦或者作為子集的城市大腦，界。一方面能夠將世界范圍（特別是城市范圍內）每一個人，物和系統元素，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。圖6超級智能類腦神經元網絡運人。元有5是;1)信息展示區，對映射對象發布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，要求同時允許人和控制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，標注其位置（如果是網絡智能系統，空間位置將為0）圖7城市神經元節點中5分，元大聯合。5.2每人高大和程序對互聯網大腦（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程序可以根據市長授權對文件和請