近年來，在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)發(fā)展以及國家新基建等政策的雙重推動(dòng)下，各地政府普遍將“城市大腦”建設(shè)納入了城市發(fā)展建設(shè)計(jì)劃，“城市大腦”相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)也在蓬勃開展，“城市大腦”已經(jīng)成為了城市發(fā)展和科技創(chuàng)新領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。盡管“城市大腦”相關(guān)的實(shí)踐催生出了很多的科技成果，但是學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界對“城市大腦”的理論研究目前尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識，有關(guān)“城市大腦”的概念與內(nèi)涵闡述存在較大差異。
中關(guān)村科學(xué)城城市大腦股份有限公司董事長、中關(guān)村創(chuàng)新研修學(xué)院院長柳進(jìn)軍從智能的產(chǎn)生出發(fā)，通過對生物智能、社會智能、城市智能相關(guān)理論開展研究，提出了“城市大腦”對城市可持續(xù)發(fā)展所起的重要作用。他認(rèn)為，城市大腦是城市智能操作系統(tǒng)，是具備自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)特征的未來城市基礎(chǔ)設(shè)施，是城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的科技支撐，是引領(lǐng)城市數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心引擎。
城市大腦的方法論有哪些？
1
本質(zhì)理解上，城市大腦具有“生命體”動(dòng)態(tài)演進(jìn)的特征。城市大腦具有“生命體”動(dòng)態(tài)演進(jìn)的特征，具備自我學(xué)習(xí)、自我修正、自我演進(jìn)、自我生長的特質(zhì)。城市大腦建設(shè)不是一蹴而就的政績工程，而是一項(xiàng)長期持續(xù)、動(dòng)態(tài)演進(jìn)的過程。
2
建設(shè)理念上，政企合作是建設(shè)城市大腦的必然方式。通過建設(shè)機(jī)制和運(yùn)作模式的制定，激勵(lì)引導(dǎo)企業(yè)側(cè)共同參與、共同奉獻(xiàn)、共同獲益，依托城市大腦構(gòu)建政府、企業(yè)之間的新型生產(chǎn)關(guān)系，共同促進(jìn)產(chǎn)城融合發(fā)展。
3
建設(shè)方法上，遵循“需求牽引，業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)”的基本原則。城市大腦應(yīng)因需而建、一城一策，和產(chǎn)業(yè)融合、和環(huán)境融合，根據(jù)地方的需求、發(fā)展做設(shè)計(jì)，進(jìn)行場景化應(yīng)用封裝，滿足城市個(gè)性化發(fā)展需求。
4
體系架構(gòu)上，城市大腦是可持續(xù)演進(jìn)的開放平臺。將互聯(lián)網(wǎng)基因融入城市大腦建設(shè)，融合各類不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新算法、新應(yīng)用，將城市大腦構(gòu)建成開放式平臺，對未來不斷演進(jìn)的業(yè)務(wù)需求能夠快速響應(yīng)。
5
在設(shè)計(jì)哲學(xué)上，需要制定滿足未來城市發(fā)展的方法體系。城市大腦的頂層設(shè)計(jì)不追求靜態(tài)的、大而全的方案制定，而是通過確立一些系列規(guī)則，引導(dǎo)城市大腦真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生長。
更多精彩觀點(diǎn)
01 理論回顧和文獻(xiàn)綜述
中國城市大腦的理論成果
中國科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)于2008年發(fā)表論文提出了“互聯(lián)網(wǎng)大腦模型”，模型指出，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展正在從網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)展成為大腦結(jié)構(gòu)，互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的這一重大變化也必將對科技、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、城市建設(shè)等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生重大的影響。
2015年2月，中國科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的類腦特征與智慧城市相結(jié)合，發(fā)表文章《基于互聯(lián)網(wǎng)大腦的智慧城市建設(shè)》，提出了城市大腦的一種概念和定義，其內(nèi)容如下：“城市大腦是城市建設(shè)伴隨著21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的類腦化過程，逐步形成自己的中樞神經(jīng)（云計(jì)算）、城市感覺神經(jīng)（物聯(lián)網(wǎng)）、城市運(yùn)動(dòng)神經(jīng)（工業(yè)4.0，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)）、城市神經(jīng)末梢發(fā)育（邊緣計(jì)算）、城市智慧的產(chǎn)生與應(yīng)用（大數(shù)據(jù)與人工智能）、城市神經(jīng)纖維（5G、光纖、衛(wèi)星等通訊技術(shù)）。”
中國科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)分別在2017年發(fā)布的科學(xué)藍(lán)皮書和2018年IEEE國際會議上發(fā)表的論文，進(jìn)一步闡述了城市大腦的建設(shè)框架，重點(diǎn)提出城市大腦是一個(gè)聚合機(jī)器云智能與人類群體智慧的類腦智能復(fù)雜巨系統(tǒng)。同時(shí)還提出了城市智商的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指出通過對城市神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和城市云反射弧的成熟度考察，可以評估一個(gè)城市的城市智商。
關(guān)于智能的研究成果
根據(jù)辭海的定義，智能，是智識與才能，即智慧和能力的總稱。具體表現(xiàn)形式是智商和能商。智能有多種表現(xiàn)形式：
（1）生物智能和非生物智能
生物智能需要極長時(shí)間的進(jìn)化。研究發(fā)現(xiàn)，生物智能的最大特點(diǎn)是，在生物大腦當(dāng)中數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的處理可以同步，數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的處理由神經(jīng)突觸和神經(jīng)元協(xié)同完成。在同樣的時(shí)空條件下，生物大腦能通過分布式的神經(jīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和數(shù)據(jù)的處理。而生物大腦記憶的信息是只保留了關(guān)鍵的、精華的數(shù)據(jù)。
人類通過對自然界的觀察、反復(fù)實(shí)驗(yàn)迭代、科學(xué)的思維邏輯，推動(dòng)了手工業(yè)直至工業(yè)革命的發(fā)生，可以稱之為世界I。占卜、宗教是生物智能形成的形而上的世界，可以稱之為世界II。
非生物智能與生物智能表現(xiàn)出很多不同之處：特點(diǎn)一，非生物智能的進(jìn)化很快，不依賴于生物繁衍、基因突變、基因組合。非生物智能是以人工智能和人機(jī)交互為基礎(chǔ)，將基礎(chǔ)設(shè)施、能源和計(jì)算結(jié)合之后，驅(qū)動(dòng)智能向更高級的方向進(jìn)化、發(fā)展。特點(diǎn)二，非生物智能雖然比生物智能計(jì)算的快，但不會產(chǎn)生類人的情感、情緒等生物特征。特點(diǎn)三，非生物智能的記憶能力超強(qiáng)，不但可以記住精華、也可以記住細(xì)節(jié)。以計(jì)算機(jī)為代表的非生物智能的第四個(gè)特點(diǎn)是，數(shù)據(jù)的傳輸與數(shù)據(jù)的處理無法同步進(jìn)行。數(shù)據(jù)不是為了存儲而存儲，而是為了在需要時(shí)能夠快速提取而存儲，存儲的作用是提升數(shù)據(jù)處理的有效性。
計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、5G、IoT、AI都是屬于非生物智能范疇。非生物智能可以稱之為世界III。非生物智能和生物智能的互動(dòng)在未來也會發(fā)生，可以稱之為世界IV。
圖1 四個(gè)世界
（2）宇宙智能和信息智能
《宇宙的智慧》一書當(dāng)中提到，宇宙舊有的概念是基于牛頓經(jīng)典力學(xué)三定律建立的，但是還不全面，宇宙不是按照機(jī)械學(xué)定律運(yùn)行的相分離的微小物質(zhì)的集合，宇宙當(dāng)中的物質(zhì)具有普遍聯(lián)系性，是一個(gè)具有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過了億萬年的演化。已經(jīng)是一個(gè)智能體，具備極大的復(fù)雜性，具備了自身的智慧。
基于信息論的觀點(diǎn)，宇宙、城市都處于熵增的過程。建設(shè)城市大腦就是為了提高城市治理的效率和效果，加速熵減的進(jìn)程。
（3）社會智能
戴汝為院士在《社會智能科學(xué)》當(dāng)中提到，社會智能科學(xué)是跨越了思維科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、智能科學(xué)及智能信息處理等領(lǐng)域的綜合學(xué)科。戴汝為院士在系統(tǒng)復(fù)雜性研究中，引入人工智能技術(shù)與知識工程方法，應(yīng)用先進(jìn)的信息、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了“人—機(jī)結(jié)合綜合集成研討廳體系”，依托信息網(wǎng)絡(luò)空間推出支持宏觀經(jīng)濟(jì)決策的可操作平臺，成為智能信息處理的有力支持系統(tǒng)。在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成人—機(jī)結(jié)合的智能信息處理理論。
相關(guān)研究成果的概述
從智慧城市演化角度
Andrea Caragliu與李重照等學(xué)者提出城市大腦是“智慧城市”的核心，是實(shí)現(xiàn)智慧城市“感知化”、“互聯(lián)化”和“智能化”的重要手段，智慧城市運(yùn)用一種更為智慧的方法，通過城市大腦來改變政府、社區(qū)或公司和人們相互交互的方式，以提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度，但是并未給出城市大腦的清晰定義。
從仿生學(xué)角度
單勇、沈錫權(quán)等學(xué)者認(rèn)為城市大腦是具備類腦特征的城市新型基礎(chǔ)設(shè)施，是具備中樞神經(jīng)、城市感知神經(jīng)、城市運(yùn)動(dòng)神經(jīng)、城市神經(jīng)纖維等城市級的類腦智能復(fù)雜巨系統(tǒng)，但是尚未考慮非生物智能和生物智能在情緒方面的重大區(qū)別。
從模型衍化角度
劉峰、肖家立等提出城市大腦的概念從“互聯(lián)網(wǎng)大腦”衍生而來，通過對互聯(lián)網(wǎng)大腦模型框架分析將城市大腦定義為基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的類腦城市架構(gòu)，但是對于互聯(lián)網(wǎng)大腦與城市大腦并未給出明晰的區(qū)分。
經(jīng)過研究，本文認(rèn)為已有的城市大腦概念、定義，大多數(shù)都是具有高度擬人化的智慧，真正的城市大腦產(chǎn)生智慧受到人腦智慧的啟發(fā)，但是城市產(chǎn)生智慧的路徑與人產(chǎn)生智慧的路徑不完全相同，這是因?yàn)槿祟愂巧镏悄荏w，依靠“碳”獲取能量，而城市產(chǎn)生智慧既有城市自身智能的牽引，也有計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、人工智能等以“硅”基為基礎(chǔ)的非生物智能。
02 智能與城市智能的形成
智能的層次
智能一級：是處于智能層次的最底下一層，是智能的基本能力，叫做智力。智能一級包括了算法、算力和記憶；圖靈機(jī)理論模型就是一級的。
智能二級：是處于中間的層次，包括了識別、時(shí)空關(guān)聯(lián)、推理和邏輯運(yùn)算，不但可以建立起時(shí)空概念，也可以建立起知識概念。智能二級的核心是學(xué)習(xí)能力，依靠識別能力、邏輯推理能力，在分類上，城市大腦至少是智能二級的。
圖2 智能一級和智能二級的聯(lián)系
城市智能
城市作為自然界的一部分，在其演化的過程中，有著自身的規(guī)律。當(dāng)城市規(guī)模比較小時(shí)，以人管理為主。隨著城市逐漸發(fā)展，伴隨城市變得越來越無序，從信息論的角度看，城市處于熵增的過程。
當(dāng)城市容納百萬級別的人口，乃至發(fā)展成為千萬人口的超大規(guī)模城市，城市之內(nèi)的人、車、事、地、物、組織越來越多，城市就需要一種秩序和效率。為了對抗無序狀態(tài)而自發(fā)引入的主動(dòng)控制，就是智慧城市的范疇，屬于城市智能的一種，但是這時(shí)的城市智能的調(diào)節(jié)能力比較弱。
當(dāng)對抗城市無序的制約手段越來越多之時(shí)，雖然城市有了一定程度的智能控制，但是控制系統(tǒng)之間有可能互相干擾不協(xié)調(diào)，互相制約甚至互相矛盾。城市需要更加高層次的、統(tǒng)一的、并且倒逼著城市走向更加整體有序的高級方法，這種城市需要的、支撐并且推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展的高級方法就是城市智能。
03 城市大腦的邏輯模型
城市大腦是城市智能的載體。建設(shè)城市大腦就是為了提高城市治理的效率和效果，加速熵減的進(jìn)程。通過建設(shè)城市大腦，匯聚城市運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合城市級知識圖譜，經(jīng)過AI進(jìn)行分析和研判，可以有效地推動(dòng)城市治理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而解決城市面臨的諸多問題。
城市大腦的概念定義
城市大腦是城市智能操作系統(tǒng)，是具備自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)特征的未來城市基礎(chǔ)設(shè)施，是城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的科技支撐，是引領(lǐng)城市數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心引擎。
其功能是綜合利用人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)，對城市要素實(shí)現(xiàn)全面感知，通過城市全域時(shí)空資源庫和知識庫實(shí)現(xiàn)識別和邏輯判斷，形成城市整體認(rèn)知，對城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會治理、環(huán)境優(yōu)化等各領(lǐng)域的城市應(yīng)用進(jìn)行連接、融合、協(xié)同和重構(gòu)，輸出高效的城市級運(yùn)行管理智能解決方案、讓城市更聰明。
城市大腦的表征維度
（1）技術(shù)維度：城市大腦是綜合利用人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對城市治理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全息感知、統(tǒng)籌調(diào)度、智能決策和精準(zhǔn)服務(wù)的系統(tǒng)。
（2）經(jīng)濟(jì)維度：城市大腦是城市信息化和城市數(shù)字化發(fā)展到高級階段的必然產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)全時(shí)、全域、全量數(shù)字資產(chǎn)運(yùn)營、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。
（3）治理維度：城市大腦是融合匯集城市運(yùn)行信息，支撐和引領(lǐng)城市可持續(xù)發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是具備自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)特征的城市級新型基礎(chǔ)設(shè)施。
城市大腦的方法論
（1）本質(zhì)理解上，城市大腦具有“生命體”動(dòng)態(tài)演進(jìn)的特征。
城市大腦具有“生命體”動(dòng)態(tài)演進(jìn)的特征，具備自我學(xué)習(xí)、自我修正、自我演進(jìn)、自我生長的特質(zhì)。城市大腦建設(shè)不是一蹴而就的政績工程，而是一項(xiàng)長期持續(xù)、動(dòng)態(tài)演進(jìn)的過程。通過將人工智能引入城市治理的方方面面，城市大腦能夠?qū)崿F(xiàn)感知、認(rèn)知、分析、推演的持續(xù)循環(huán)，使城市大腦持續(xù)地生長和演進(jìn)，永葆先進(jìn)性和前瞻性。
（2）建設(shè)理念上，政企合作是建設(shè)城市大腦的必然方式。
政企合作關(guān)系可以廣泛調(diào)動(dòng)各種科技創(chuàng)新企業(yè)，更加積極主動(dòng)地為城市未來的發(fā)展共同參與謀劃。通過建設(shè)機(jī)制和運(yùn)作模式的制定，激勵(lì)引導(dǎo)企業(yè)側(cè)共同參與、共同奉獻(xiàn)、共同獲益，依托城市大腦構(gòu)建政府、企業(yè)之間的新型生產(chǎn)關(guān)系，共同促進(jìn)產(chǎn)城融合發(fā)展。
（3）建設(shè)方法上，遵循“需求牽引，業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)” 的基本原則。
以往條塊分割、單打獨(dú)斗的智慧城市建設(shè)方式，是造成數(shù)據(jù)孤島等問題的根本原因，無法適應(yīng)城市大腦動(dòng)態(tài)生長的要求。城市大腦因需而建、一城一策，和產(chǎn)業(yè)融合、和環(huán)境融合，根據(jù)地方的需求、發(fā)展做設(shè)計(jì)，進(jìn)行場景化應(yīng)用封裝，滿足城市個(gè)性化發(fā)展需求。
（4）體系架構(gòu)上，城市大腦是可持續(xù)演進(jìn)的開放平臺。
將互聯(lián)網(wǎng)基因融入城市大腦建設(shè)，融合各類不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新算法、新應(yīng)用，將城市大腦構(gòu)建成開放式平臺，對未來不斷演進(jìn)的業(yè)務(wù)需求能夠快速響應(yīng)，以迭代式開發(fā)的思路對城市大腦持續(xù)迭代升級。為城市治理體系提供支撐的同時(shí)，為產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和科技創(chuàng)新提供生長的土壤。
（5）在設(shè)計(jì)哲學(xué)上，需要制定滿足未來城市發(fā)展的方法體系。
城市大腦的頂層設(shè)計(jì)不追求靜態(tài)的、大而全的方案制定，而是通過確立一些系列規(guī)則，引導(dǎo)城市大腦真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)生長。設(shè)計(jì)中應(yīng)對規(guī)則、機(jī)制、模式的設(shè)計(jì)，是為城市大腦的生長演進(jìn)提供一套規(guī)律，是積極地應(yīng)對未來的無限可能。
城市大腦的定位
（1）智慧城市的神經(jīng)中樞
城市大腦是智慧城市的神經(jīng)中樞，是城市智慧化的重要載體和標(biāo)志，是智慧城市發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物。
（2）引領(lǐng)城市新基建的核心內(nèi)容
城市大腦是引領(lǐng)城市新基建的核心內(nèi)容，是重塑經(jīng)濟(jì)社會數(shù)字化發(fā)展的靈魂。
（3）實(shí)踐響應(yīng)新型國家治理體系
城市大腦是對構(gòu)建新型國家治理體系要求的實(shí)踐響應(yīng)，是城市治理能力提升和治理體系現(xiàn)代化的重要支撐，是城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要引擎，是城市創(chuàng)新發(fā)展的重要平臺。
城市大腦的邏輯模型
圖3 城市大腦邏輯模型
城市大腦邏輯模型的構(gòu)成要素包括：識別處理組件、邏輯計(jì)算組件、知識圖譜組件、時(shí)空構(gòu)建組件和指令輸出組件。
（1）識別處理組件（IPU）
城市大腦通過結(jié)合完善的數(shù)據(jù)治理方法論，構(gòu)建出一整套通用大數(shù)據(jù)工具—識別處理組件IPU，從而以更加安全、可靠、靈活、便捷的方式支撐政府企事業(yè) 單位多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合實(shí)踐應(yīng)用。把海量結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理技術(shù)和國內(nèi)外主流大數(shù)據(jù)架構(gòu)進(jìn)行有效結(jié)合集成，并結(jié)合政府企事業(yè)單位在數(shù)據(jù)采集、計(jì)算存儲、數(shù)據(jù)治理、分析挖掘、可視化應(yīng)用等方面的具體需求，開發(fā)出的針對經(jīng)營數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、社會化數(shù)據(jù)等全生命周期數(shù)據(jù)治理的服務(wù)。
（2）邏輯計(jì)算組件（IJU）
邏輯計(jì)算組件依托于異構(gòu)算力集群，統(tǒng)一調(diào)度、協(xié)同工作，向上層應(yīng)用提供平等開放的AI分析服務(wù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法服務(wù)，并通過數(shù)據(jù)積累和生態(tài)鏈建設(shè)、算法自學(xué)習(xí)，豐富算法/模型庫，支撐應(yīng)用的成長、擴(kuò)充。通過系統(tǒng)接口與城市大數(shù)據(jù)資源平臺關(guān)聯(lián)，并與相關(guān)部門系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享，面向城市各委辦局、街鎮(zhèn)用戶提供服務(wù)。
邏輯計(jì)算組件能夠有效支撐城市大腦上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的智能分析功能。它是城市大腦的智能決策中樞，是人工智能的技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施平臺，能夠支撐城市大腦未來各種應(yīng)用，同時(shí)也是推動(dòng)城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。
（3）知識圖譜組件（KBU）
城市信息涉及公眾生活相關(guān)的方方面面，具有高維度、異構(gòu)性、多樣性、稀疏性和海量性等特征。整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)是城市大腦必須面臨和解決的問題，知識圖譜對于海量高維復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理能力能很好地為該問題提供解決方案，知識融合技術(shù)可對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和整合，同時(shí)利用知識建模和知識計(jì)算可將散布在城市各個(gè)角落的數(shù)據(jù)連接起來，對城市進(jìn)行全域的即時(shí)分析、指揮、調(diào)動(dòng)、管理，從而實(shí)現(xiàn)對城市的精準(zhǔn)分析、整體研判、協(xié)同指揮。
（4）時(shí)空構(gòu)建組件（TSU）
基于統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，以位置服務(wù)、時(shí)空融合、數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵摹?shí)時(shí)匯聚、融合、統(tǒng)籌二三維基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、政務(wù)數(shù)據(jù)、社會信息數(shù)據(jù)、專題信息數(shù)據(jù)、態(tài)勢感知數(shù)據(jù)、遙感影像等城市各種時(shí)空數(shù)據(jù)，搭建城市全域時(shí)空資源庫，形成集“采集、治理、融合、服務(wù)、分析及應(yīng)用”為一體化的時(shí)空數(shù)據(jù)持續(xù)生產(chǎn)和共享服務(wù)體系。采用數(shù)字孿生、第五代新測繪技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)，構(gòu)建地上地下、室內(nèi)室外、宏觀微觀、虛實(shí)相輔、動(dòng)靜一體化的城市運(yùn)行全貌圖。賦予城市狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、智能決策、精準(zhǔn)執(zhí)行、虛實(shí)互動(dòng)的能力，實(shí)現(xiàn)各類時(shí)空資源的一圖可查、一圖比對、一圖共享、一圖管理、一圖分析，形成城市大腦數(shù)字孿生底座。
（5）指令輸出組件（IOU）
指令輸出組件秉承以信息流為核心資產(chǎn)，聚焦指揮和運(yùn)營兩大核心能力的設(shè)計(jì)理念，以智能化的科技手段讓操作更加便捷，打造領(lǐng)導(dǎo)指揮調(diào)度的駕駛艙、部門協(xié)同會商的參謀部、街鎮(zhèn)吹哨報(bào)到的調(diào)度室、城市平穩(wěn)運(yùn)行的中控臺，能夠讓城市管理者“管得好大事、盯得住小事、理得清難事”，助力推進(jìn)治理體系的重構(gòu)和治理能力的提升。
（6）構(gòu)成要素之間的協(xié)同關(guān)系
識別處理組件是其他各組件的基礎(chǔ)設(shè)施，通過識別處理組件向其他組件提供城市數(shù)據(jù)，邏輯計(jì)算組件依據(jù)識別處理組件采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和研判，支撐其他組件有效運(yùn)行，知識圖譜組件、時(shí)空構(gòu)建組件會基于識別處理組件采集的數(shù)據(jù)和邏輯計(jì)算組件分析的結(jié)果，搭建城市全域時(shí)空數(shù)據(jù)庫，為指令輸出組件提供服務(wù)，知識圖譜組件通過知識融合和建模，打造城市級知識體系，為指令輸出組件及時(shí)空構(gòu)建組件提供支撐，指令輸出組件以指揮和運(yùn)營為核心功能，提升城市治理的現(xiàn)代化水平。
上述5大模塊協(xié)同進(jìn)化，融合發(fā)展，完成了自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)的過程，進(jìn)而產(chǎn)生了城市智能。
04 城市大腦的實(shí)證分析
—海淀城市大腦的實(shí)踐
海淀城市大腦是北京市海淀區(qū)立足首都“四個(gè)中心”、“兩區(qū)三平臺”戰(zhàn)略定位，貫徹海淀“兩新兩高”戰(zhàn)略部署的重要抓手和龍頭工程。搭建了海淀城市大腦基礎(chǔ)平臺，包括一張城市時(shí)空底圖、一個(gè)城市知識圖譜、一個(gè)城市指揮中心IOCC、兩個(gè)中心（大數(shù)據(jù)中心、AI計(jì)算中心），支撐城市治理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用。
在城市治理方面，城市大腦通過接口、數(shù)據(jù)、資源進(jìn)行對接，打造“三融五跨”的55個(gè)城市大腦業(yè)務(wù)場景應(yīng)用，涵蓋城市管理、公共安全、生態(tài)環(huán)保、城市交通、應(yīng)急指揮、金融、能源等領(lǐng)域。每日處理大量數(shù)據(jù)。在“渣土車治理”場景中，集結(jié)7個(gè)政府部門、14家高科技企業(yè)，打破渣土車治理業(yè)務(wù)、流程、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的煙囪、壁壘、孤島，形成更精準(zhǔn)更高效的執(zhí)法新模式，對渣土車違法行為初步實(shí)現(xiàn)看得清、逮得著、罰得了、管得住。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，城市大腦通過運(yùn)營方式、管理方式、產(chǎn)業(yè)方式、資源匹配方式，用新場景助力初創(chuàng)科技企業(yè)加快成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。在水環(huán)境治理場景中，芯視界公司量子點(diǎn)光譜傳感芯片技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，在南沙河布設(shè)了29套“零接觸式”監(jiān)測點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)了在海淀創(chuàng)新示范、在全市推廣應(yīng)用，二期更是布設(shè)了100多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，目前其成果已應(yīng)用到外地省市。用新契機(jī)助力傳統(tǒng)科技企業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，一直致力于傳統(tǒng)教育信息化的競業(yè)達(dá)公司成功轉(zhuǎn)型為人工智能物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，新產(chǎn)品在杭州、上海得到了推廣應(yīng)用。用新平臺助力領(lǐng)軍企業(yè)提升在前沿技術(shù)領(lǐng)域的國際競爭力和話語權(quán)，百度“飛槳”平臺在全面支撐海淀城市大腦人工智能場景應(yīng)用過程中，取得了深度學(xué)習(xí)框架平臺自主可控、安全可靠、應(yīng)用生態(tài)等方面的新進(jìn)展。推動(dòng)國產(chǎn)芯片和算法適配應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)80%的自主可控；后續(xù)將逐步升級各領(lǐng)域算法模型，采取高度自動(dòng)化模式，形成面向未來的動(dòng)態(tài)演進(jìn)、可生長的技術(shù)平臺。
05
結(jié)語
本文的理論研究成果來源于海淀城市大腦等多個(gè)城市大腦建設(shè)項(xiàng)目的真實(shí)案例，在案例基礎(chǔ)之上，結(jié)合理論進(jìn)行了總結(jié)、凝練、升華。本文通過對城市智能的概念研究，給出了城市大腦的定義，進(jìn)而構(gòu)建了城市大腦的邏輯模型，闡明了城市大腦統(tǒng)籌引領(lǐng)城市治理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和改革創(chuàng)新的落地形式，說明了城市大腦是城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的新引擎。
文章來源：《學(xué)術(shù)前沿》雜志（數(shù)字化優(yōu)先出版）
原文標(biāo)題：《城市大腦定義及邏輯模型研究》（微信有刪節(jié)）
作者：中關(guān)村科學(xué)城城市大腦股份有限公司董事長、中關(guān)村創(chuàng)新研修學(xué)院院長 柳進(jìn)軍
新媒體責(zé)編：張凡
視覺：王洋
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