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什么是1+N模式的新一代城市大脑建设方案

已有 811 次阅读 2021-8-11 22:57 |个人分类:城市云脑|系统分类:科研笔记

前言:2021年上半年,我们在城市大脑的最新探索和研究中,提出了1+N模式的新一代城市大脑建设模式。其中“1”是世界统一标准的城市神经元网络,“N”是N条城市云反射弧,这是基于互联网大脑模型研究,分析目前城市大脑建设中存在的问题后,研究组提出的新的城市大脑建设框架。这一进展发表在人民日报的《学术前沿》期刊五月上(第9期),论文名《城市大脑的起源,发展与未来趋势》。

当前城市大脑建设存在的问题:

1,城市大脑的理解局限在城市范围,还不能适应未来城市大脑向城市群一级,省一级,国家一级,世界一级的平滑扩充和进化。

2.认为城市大脑只是城市的中枢神经。导致城市大脑的实际建设重心偏移,建设成本高企不下,而城市大脑作为互联网大脑的子集,是指大范围大尺度的城市级类脑复杂智能巨系统架构。

3.孤岛效应依然严重,没有关注城市神经元统一标准的重要性,没有实现省一级,国家一级,世界一级的统一城市神经元标准,导致各种孤岛效应出现。

4.城市大脑不能很好解决民众和城市的痛点问题,在关键事件上出现失灵现象。没有注意到城市云反射弧的核心意义,城市大脑建设的首要任务是满足民众的需求,解决城市面临的问题。城市神经元按照什么机制进行运转,需要作为完整的技术链条来应对上述需求。神经学的反射弧机制已经为我们提供了可以参考的可靠模型。


科学建设城市大脑应具备十个特征:

为了尝试解决上述问题,我们提出科学建设城市大脑应具备十个特征:分别是1.构建基础理论、2.适应复杂场景、3.突破地域限制、4.消除信息孤岛、5.满足民众需求、6.降低建设成本、7.实现协同建设、8.体现人机融合、9.保持持续进化、10对人类协同发展形成支撑。


1+N模式的新一代城市大脑建设方案

在2020年发布的城市大脑全球标准研究的基础上,提出1+N的新一代城市大脑建设模式。并绘制了新的城市大脑建设结构图,其中“1”是世界统一标准的城市神经元网络,负责连通人、物和程序,为城市云反射弧提供统一的运转基础;“N”是N条城市云反射弧,旨在解决城市问题,满足人民群众的工作生活需求。

在新一代城市大脑建设结构图中用城市神经元网络层和城市云反射弧层体现了1+N的特征。左侧的应用范围从行业、社区一直到国家和世界,是表明这个新城市大脑结构图是可以自动适用于不同的场景和范围。

新一代城市大脑建设结构图

3000x4000 V2 城市大脑新结构图-.jpg


在新一代城市大脑建设模式中,城市云反射弧第一次被提到最重要的位置,城市云反射弧机制是城市大脑基础理论研究的产物, 在理论预测中, 它是城市大脑建设的真正核心,从某种角度来看它比城市神经元网络还要重要。

这是因为建设城市大脑的目的是为了要解决城市各成员的各种问题,满足各种需求,而直接对应这一目标的技术结构只有云反射弧机制,可以说一个城市有多少问题和需求,就需要有多少条城市云反射弧。

把城市大脑的建设中心放在城市云反射弧上,要求定向地对每一条城市云反射弧的运行效率、建设成本,是否合法合规、是否合乎道德伦理、是否在安全上有重大风险以及反射弧中涉及的人、机、系统协同共同机制是否合理等问题进行全面评估。

通过对一个城市的城市云反射弧进行记录和管理,就可以将复杂的城市智能巨系统完全掌控在人类手中。同时,通过城市云反射弧的建立和运行还可以拉动其他相关技术如大数据、物联网、云计算、人工智能、数字孪生、数据中心、运营中心的应用。

城市神经元网络的构建本质上也是为了支撑城市云反射弧的实现。帮助尽量多的城市云反射弧在同一个平台上实现反射, 实现线路、系统和设备的复用,并使得城市云反射弧伴随城市神经元在世界范围的标准化进程能够平滑地向外扩张。

提出世界统一的城市神经元网络是为了更好的为城市云反射弧提供支持,可以满足城市云反射弧在不同尺度上发生反射,从社区,乡镇,城市到城市群,省,国家乃至世界范围。目前很多城市大脑的建设已经提出“一张网”“一网通办” “一个平台”。上海、呼和浩特等城市大脑建设中也提出了发展神经元和神经末梢措施。但在具体的实施规划中,总体还没有形成城市一级、地区(省)一级、国家一级或世界一级完整的城市神经元网络构建标准。

城市神经元对应的城市元素非常复杂,包括城市居民、城市管理者、城市服务人员、商业机构、政府机构、智能机器人、无人汽车、智能设备、摄像头、传感器、AI数据处理系统、AI安全系统,等等。

如何对城市神经元进行分类、形成标准、进行区分和识别,将是一个重要的基础性工作。由于国家或世界统一的城市神经元网络标准还没有形成,由此各地建设的城市大脑还无法实现人、设备和系统的无障碍连接。未来更无法在世界范围形成统一的城市问题解决机制。


​1+N模式的新一代城市大脑建设步骤

对于如何建设1+N的新一代城市大脑,我们在论文中也提出了九个步骤(更为详细介绍请阅读论文):

步骤1

确定谁要建设城市大脑的问题

步骤2

确定要解决城市的什么问题和需求是什么

步骤3

确定每个问题和需求对应的城市云神经反射弧是什么

步骤4

从不同方面对每条城市云神经反射弧进行评估

步骤5

对城市云反射弧涉及的重要城市神经元进行规划

步骤6

设计可实施的城市云反射弧方案并开始建设

步骤7

对已建立的城市云反射弧进行质量评估和持续监控

步骤8

通过云反射弧的共性发现每个城市的建设重点

步骤9

公开共享城市大脑建设信息,持续进化城市大脑涉及的管理和技术


本文节选至《城市大脑的起源,发展与未来趋势》,论文全文内容在http://www.rmlt.com.cn/2021/0802/620534.shtml   作者:刘锋



城市大脑相关名词定义:

互联网大脑(模型)

互联网大脑模型就是互联网向与人类大脑高度相似的方向进化过程中,形成的类脑复杂智能巨系统架构;互联网大脑架构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将将社会各要素(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,互联网大脑在群体智能和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。

城市大脑

城市大脑是互联网大脑架构与智慧城市建设结合的产物,是城市级的类脑复杂智能巨系统,在人类智慧和机器智能的共同参与下,在物联网、大数据、人工智能、边缘计算、5G、云机器人和数字孪生等前沿技术的支撑下,城市神经元网络和城市云反射弧将是城市大脑建设的重点。城市大脑的作用是提高城市的运行效率,解决城市运行中面临的复杂问题,更好地满足市民的不同需求。城市大脑的发展目标不仅仅局限在一个城市或一个地区,当世界范围的城市大脑连接在一起,城市大脑最终将形成世界神经系统(WWNS),为人类协同发展提供一个类脑的智能支撑平台。

城市神经元(网络)

城市神经元是指在应用层为城市大脑涉及的每一个人、物、系统建立统一的程序单元,可以根据需求进行连接、组合、交互,从而实现跨部门、跨行业、跨地区的互联互通。按照类脑的城市大脑框架, 这些程序单元被称为城市神经元,而众多城市神经元结合在一起就形成城市大脑的基础结构—城市神经元网络。

城市云反射

城市云反射弧是通过多种城市神经元的组合形成的技术链条,对应解决城市中的具体问题和具体需求。与脑科学的反射弧相同,城市云反射弧也包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分。






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