城市智能與城市大腦概念機(jī)

柳進(jìn)軍

所謂智能，從信息學(xué)的角度來看，實(shí)際上是事物能夠自發(fā)地降低無序程度的能力，也即對抗熵增的能力。在這個(gè)意義上，智能在宇宙中廣泛存在，是事物發(fā)展到高級階段的必然產(chǎn)物，這其中既有我們經(jīng)常討論的生物智能，亦包括鮮有研究的非生物智能如星系運(yùn)轉(zhuǎn)，本文所說的城市智能就是非生物智能的一種表現(xiàn)形式。近年來，隨著人口的高度聚集、城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，交通擁堵、環(huán)境惡化、人口膨脹等“大城市病”接踵而至，城市正在變得越來越無序，在這樣的情況下，隨著城市從工業(yè)化階段發(fā)展到數(shù)字化階段，城市也將逐漸產(chǎn)生解決大城市病、走向更加有序的能力，也即城市智能。而近年來各地?zé)崆嘘P(guān)注的城市大腦正是在這一過程中應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)生城市智能的核心載體。

那么城市智能具體指的哪些能力？從對抗熵增、解決問題所耗費(fèi)的能量出發(fā)，我們可以將大致智能分為三個(gè)層次：最底層是智能的基本能力，可以稱之為智力層，包括算力、算法和記憶等，這一層屬于較為簡單的智能，具備較強(qiáng)的單一性和元素性，如果只具備這一層智能，在解決問題過程中就需要耗費(fèi)大量的人力、物力;中間層為智能層，包括思考、學(xué)習(xí)、價(jià)值判斷（生物智能獨(dú)有）能力，是發(fā)現(xiàn)關(guān)系，形成知識，構(gòu)建系統(tǒng)的能力，包括了識別、推理和邏輯計(jì)算這些綜合性功能，具備這一層的智能可以在解決問題中有事半功倍的效果;最高層為智慧層，是直達(dá)事物本質(zhì)的能力。結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢和城市的實(shí)際需求，我們認(rèn)為城市智能所需要具備的是中間層的能力。

那么城市大腦如何產(chǎn)生這些能力？借鑒計(jì)算機(jī)這一強(qiáng)相關(guān)事物的發(fā)展歷程（即圖靈機(jī)階段和結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)階段），我們認(rèn)為城市大腦也將經(jīng)歷概念機(jī)和產(chǎn)品機(jī)兩個(gè)階段，其中概念機(jī)是其重要的邏輯基礎(chǔ)。所謂概念機(jī)，是對事物的構(gòu)成要素和作用機(jī)制的高度提煉和描繪。通過分析圖靈概念機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，它主要從三個(gè)方面對計(jì)算過程進(jìn)行了抽象：一是動(dòng)作，即將人在寫上或擦除某個(gè)符號抽象成讀寫頭;二是位置，即將人把注意力從紙的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置抽象成紙帶;三是狀態(tài)，圖靈機(jī)認(rèn)為人要決定下一步的動(dòng)作取決于此人當(dāng)前所關(guān)注的紙上某個(gè)位置的符號和其思維的狀態(tài)，并且它將這一過程抽象成控制規(guī)則和狀態(tài)寄存器。

他山之石，可以攻玉。筆者嘗試以此為鑒，這三個(gè)方面出發(fā)，將智能產(chǎn)生的過程進(jìn)行抽象。動(dòng)作方面，如果要達(dá)到思考和學(xué)習(xí)的能力，有兩個(gè)基本動(dòng)作是必不可少的，就是識別和邏輯判斷。也就是說城市大腦要至少包含兩個(gè)組件來完成上述動(dòng)作：一是識別處理組件，即對事物、環(huán)境等的概念、比較、歸納和分類，城市大腦需要具備對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別和確認(rèn)的能力，例如當(dāng)攝像頭采集到車輛和駕駛員的數(shù)據(jù)時(shí)，這一組件能夠識別出駕駛員的行為是否是違規(guī)行為;二是邏輯計(jì)算組件，即在識別基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算、判斷、推理和綜合，也就是說城市大腦需要對城市中出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合判斷和分析，例如利用電力、水力、稅務(wù)、行政審批等部門的數(shù)據(jù)綜合分析地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。位置方面，如果要達(dá)到對城市運(yùn)行的感知、分析和處理，就需要對整個(gè)城市有時(shí)空感知能力。

那么城市大腦概念機(jī)如何運(yùn)轉(zhuǎn)呢？思考和學(xué)習(xí)能力的產(chǎn)生實(shí)際上是上述四個(gè)組件相互配合，協(xié)同進(jìn)化產(chǎn)生的。時(shí)空感知和初步的知識是基礎(chǔ)，識別處理組件在這一基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)對人、事、物的精準(zhǔn)歸納和分類，而邏輯判斷組件在上述基礎(chǔ)上對輸入信息進(jìn)行加工和推演，從而形成對人、事、物的觀點(diǎn)或?qū)栴}的解決方案。這些觀點(diǎn)和解決方案通過得到外部的正向或負(fù)向反饋，來強(qiáng)化或更新原有的知識，同時(shí)沉淀到知識圖譜組件，從而完成了自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)的過程。

當(dāng)前，全國各地的城市大腦建設(shè)正如火如荼，中關(guān)村城市大腦建設(shè)也已進(jìn)入2.0階段，各政府、企業(yè)單位需從城市智能以及城市大腦構(gòu)成要素和運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理這些本源問題出發(fā)，提升對城市大腦的認(rèn)識和思考，并以此為基礎(chǔ)提升城市大腦的建設(shè)成效，使其真正成為城市治理能力和治理體系現(xiàn)代化的有力抓手，成為提高城市品質(zhì)、推動(dòng)城市發(fā)展的重要生產(chǎn)力。