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世界数字大脑,城市大脑全球化产生的未来新系统

已有 813 次阅读 2021-10-27 18:01 |系统分类:科研笔记

前言:世界数字大脑是互联网大脑模型与智慧社会建设结合的产物,是城市大脑全球后产生的类脑智能系统。这篇文章从世界数字大脑提出的背景、城市大脑如何进化到世界数字大脑、世界数字大脑的定义、世界数字大脑的整体框架和技术特征、世界数字大脑与智慧地球的关系等角度对世界数字大脑进行了探讨。

  

1.世界数字大脑的提出背景

2015年,城市大脑概念被提出时,在定义中指出城市大脑是互联网大脑模型与智慧城市结合的产物。当世界各国城市开始建立城市大脑并相互链接时,城市大脑最终将形成世界数字大脑(系统)或世界数字神经系统【1】

无论是城市大脑还是世界数字大脑,其产生的根源与一个基础科学问题有关:21世纪以来,前沿科技领域为什么会涌现出大量的新技术、新概念,它们之间是什么关系?

种种迹象表明,21世纪以来,互联网正在从网状结构向类脑模型演化,包括物联网、云计算、大数据、工业互联网、云机器人、区块链、数字孪生等等技术和概念可以看做是互联网大脑模型发育的产物。

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互联网大脑模型与各个领域结合也不断产生新的成果,与科技企业结合产生了谷歌大脑、百度大脑、阿里ET大脑、360安全大脑等;与产业结合形成了工业大脑、农业大脑、航空大脑等。与智慧城市建设结合形成了城市大脑;与智慧社会的构建结合就可以形成世界数字大脑(WDB)或世界数字神经系统(WWNS)

2.从城市大脑到世界数字大脑

2015年以来,城市大脑成为科技产业和智慧城市领域的新热点,目前已经有近500个城市开展了城市大脑的规划和建设,有数千家企业参与到城市大脑的建设。

从2020开始,包括浙江、上海、安徽、广东、四川等省和直辖市,开始省一级规划城市大脑、数字政府和数字化转型。中国在国家一级也开始推动一网通办,数据一体化建设等项目,这说明人类社会与类脑的前沿科技生态结合,已经逐步从城市大脑上升到省和国家层面。并将继续向世界范围扩展,最终形成世界数字大脑(WDB)。

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从世界范围的科技生态发展看,过去60年出现了三次重要的科技生态标准构建机遇。1974年诞生的TCP/IP技术,解决了硬件孤岛问题,实现硬件层(计算机和各种硬件设备)的互联互通问题,1989年诞生的万维网,解决了数据孤岛问题,实现了网络数据层互联互通问题,到2021年,世界在网络应用层出现地区、行业、产业、机构等不同类型的应用孤岛,为了解决这个问题,就需要在网络的应用层实现世界人、设备、系统的万物互联与万物交互。快速灵活的应对人类社会面临的各种复杂场景与需求【2】。这样基于互联网大脑模型,构建一个新的全球化类脑智能系统可以称为世界数字大脑(WDB)

3.世界数字大脑的定义

世界数字大脑(系统)可以看做是互联网大脑模型与智慧社会建设结合的产物,是城市大脑全球后产生的类脑智能系统。

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,数字神经元网络和云反射弧将是世界数字大脑建设的重点。

世界数字大脑的作用是提高人类社会的运行效率,解决人类社会发展过程中面临的复杂问题,更好地满足人类社会的不同需求。世界数字大脑在系统演化上将通过城市大脑向省级大脑、国家大脑扩展并最终全球化逐步完成。

4.世界数字大脑的整体框架和技术特征

2021年,《城市大脑的起源、发展与未来趋势》一文中提出了世界数字大脑的两个技术特征:

第一是建立世界统一的数字神经元网络,为世界范围的人、物、系统建立映射的程序单元,也称为数字神经元,它们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:

第二是多种数字神经元按照感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分进行组合,形成的技术链条被称为云反射弧,可以灵活的解决城市、地区,行业的具体问题和具体需求。

目前世界数字大脑(系统)在研究上已经形成包括数字神经元的功能结构、种类划分、相互关系、身份编码、位置编码、以及世界数字大脑系统结构、云反射弧建立、安全防护、建设流程等系统性技术成果。形成的总体框架结构如下【3】:

加来源,和小图 世界数字大脑新结构图-世界图.jpg


4.世界数字大脑与智慧地球的关系

2009年1月,IBM公司首次提出“智慧地球”概念,由此延伸的智慧城市概念极大推动了世界各国城市的现代化进程此后,智慧城市迅速成为城市建设的热点,但是,一直以来智慧城市的发展方向并不明晰,智慧城市在国际上也缺乏统一的建设标准、技术标准、行业标准,导致城市各部门的信息系统自成体系,城市的市政、交通、医疗、教育、安防等各个部门之间的信息系统从软硬件接口规范、网络传输标准、数据交换标准等各个方面都无法统一。

产生这一问题的主要原因是,各种前沿技术究竟按照什么结构进行组织形成合力能够让地球和城市变得更为智慧,这个问题IBM并没有给与很好的回答,由此也导致IBM在2018年放弃了智慧地球计划,但是自然界已经给出答案,脑结构特别是人脑结构是产生智慧最优的一种结构。巧合的是21世纪以互联网为代表的前沿科技生态呈现出越来越多的类脑特征。世界数字大脑和城市大脑也是由此提出【4】。

世界数字大脑对应智慧地球,城市大脑对应智慧城市,它们的进展将有效解决智慧地球和智慧城市如何产生智慧的问题。世界数字大脑通过世界统一的数字神经元网络和云反射弧机制的建立,最终实现IBM提出智慧地球的目标。由此可见世界数字大脑和城市大脑是智慧地球,智慧城市发展到更高阶段的产物。是支撑人类协同发展的全球化智能系统。


参考文献:

1.科学网,基于互联网大脑架构的智慧城市建设探讨,2015.1 

2.IEEE CSCWD,City Brain, a New Architecture of Smart City Based on the Internet Brain,2018.5 

3.中信出版社,《崛起的超级智能》,2019.7

4.人民日报学术前沿,城市大脑的起源,发展与未来趋势,2021.5 

5.中国建设信息化,城市大脑与智慧城市的关系问题探讨,2021.9





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