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张靖笙:我对城市大脑的认知和看法
2020-09-13 2109

       21世纪以来,前沿科技领域出现诸多“大脑”概念,如谷歌大脑,百度大脑,阿里大脑,360安全大脑,腾讯超级大脑等,城市大脑,城市神经网络,工业大脑,航空大脑,互联网大脑、社会脑,全球脑等。这里很多“大脑”我都没碰过,不过根据我的感觉,很多还是名不符实的,而今天我要拍砖的是“城市大脑”。

       几年前咨询工作中我曾经有过一波智慧城市和数字孪生城市顶层设计(方案)操作,但当时均未触及到城市大脑的概念,最近几件事让我绕不开这个话题,看了业界一些观点解读感觉牵强,在正本清源动机驱使之下,我经业界朋友介绍,联系上了城市大脑这个概念的发明人刘锋博士,并且在刘博士慷慨发来的文章帮助下,结合自己一些不成熟思考,找准班门后弄斧和大家掰扯掰扯,为了不连累其他人,我先声明是我自己对城市大脑的认知和看法。

        引用刘锋博士2015年在科学网《基于互联网大脑架构的智慧城市建设探讨》一文中提出定义,“在城市类脑神经系统的支撑下,形成城市建设的两大核心:第一是城市神经元网络(城市大社交网络)实现城市中人与人,人与物,物与物的信息交互。第二是城市大脑的云反射弧,实现城市服务的快速智能反应。云机器智能和云群体智慧是城市智慧涌现的核心动力。这样基于互联网大脑模型的类脑城市架构称之为城市大脑。”

       阿里云创始人王坚博士曾经指出-----当下“智慧城市”面临的一个问题是,仅仅把最新的互联网技术或者系统简单地放到城市中,而忽略了技术或系统是否有用,“有的智慧城市建设一个电线杆上放10个摄像头,就像一个人头上长着20只眼睛。”与“智慧城市”不同,“城市大脑”则是先把城市发展的本源问题找到,再通过技术创新去解决问题,“城市大脑有机会让大家思考,我们是不是真的需要一个电线杠上放10个摄像头。

      到底什么是“城市大脑”,可能对于刘博士王院士他们来说是:“道可道、非 常道”,语言是苍白的。而我对此的认知,坦白说我认为这个“城市大脑”就是一个理想,理想没有问题,可是这么多年的人生阅历让我感觉,理想往往很难说得清楚明白,我看到业界有人非要吃力地解读,我奉劝的是:“多言数穷,不如守中”,说的越多反而越来越不理想。当然,即使说不好,我还是愿意说说我的看法。

       顾名思义,既然可以被称之为“大脑”,其作用和机理应该和我们人类的大脑是类似的吧,如果我们要理解“XX大脑”的时候,是不是也要先搞清楚人类大脑的作用和机理呢?

       脑子的作用是干吗的?我不是脑科学家,说不出非常专业的脑科学名堂,可我相信,自然界众生的脑子就是为众生管行为的,我相信不会有人怀疑我们的行为都是我们脑子作用的表现结果,于是我们如果研究大脑的机理,如果不与其行为表现关联起来,那应该不是脑科学,而是脑器官组织学。

        回到“城市大脑”的讨论,如果城市有“大脑”,那么这个城市的“智商”也要靠其“行为”表现出来,现在问题来了,城市的行为是什么呢?或者说怎么样观察和测量城市的行为呢?我觉得,如果这个逻辑没搞清楚,我们又凭什么说城市有“脑子”呢?可能有人质疑我这个逻辑,你怎么能把城市这么个复杂的巨系统类比成一个生命体呢?太牵强了!如果这样说,“城市大脑”就不牵强吗?

        好吧,先绕开这个无聊的争执,我认为城市是有行为表现的,而判官也近在眼前,就是广大市民,本人家住广东佛山,如果说我从家里望出去,看到的都是城市的肌体样貌,那么直接影响我生活和感受的各种城市机能就是我可以亲身感受到的佛山市行为表现,毋庸置疑,市政府的一举一动勾连出我对“佛山大脑”的认知和看法。

       所以,城市大脑的存在机理并不是这几年才有的,自打罗马和长安开市的时候就有的了,如果没首脑还城市是不可想象的。而我们今天所强调的城市大脑肯定不是我这种朴素的理解,用数字化手段大大提升城市的各项行为能力和表现毫无疑问成为这一波“城市造脑”活动的共同方向,只是很多人一头扎到社交网络、5G移动通讯、物联网、云计算、大数据、人工智能、工业4.0、边缘计算、区块链、云机器人等等“城市造脑”技术积木的搭建狂潮之中的时候,却忘记了评判大脑智商的,归根到底还是行为表现。

       还是刘锋博士的观点正本清源:“对于城市大脑的最终形成来说,众多的智能元素、全面的连接、海量的与人类社会之间的互动、无序性,以及大量的反馈机制构成了关键因素”,然也。

        今天包括我在内应该没有人会杯葛全国近500个城市的“城市大脑”建设计划,只是如果在造脑过程的前后忽略了广大市民判官们对此事的关注和了解,不管什么理由,这些都是建设计划说不过去的短板和弱项,或者可以这么说吧,没有观众就没有演员存在的必要,没有市民对城市行为表现的裁判,谁能说清楚这个城市大脑的建设计划靠谱不靠谱。

      理想是美好的,可是在每一个城市大脑建设骨感的现实中,如何形成众多的智能元素与广大市民之间大量的反馈机制是很难的事情,这方面的短板与弱项往往在智慧城市或者数字城市的顶层架构设计时就埋入了,如何界定城市大脑在数字城市中的范围和边界,我相信是一件非常容易让人困惑的事情,于是我们看到了很多似是而非、难以自圆其说的架构设计,由于我本人就是一名数字化战略咨询架构师,我试试给大家一个城市大脑架构设计的整体思路。

      为了解决我刚才自己搬出的城市行为表现评判标准的石头(按刘博士的说法是反馈机制),我要套用保罗•麦克莱恩(PaulMacLean)所提出的“三重脑”理论,将人脑结构大致可分为三层:

      最下层为“爬行脑”(即脑干),主要负责心跳、呼吸等躯体自身的运转,说白了就是本能。由于爬行脑已经发育2亿年了,是最根深蒂固的。我们保持着动物的本能,当我们感觉周边有危险就会开启自我保护的本能,要么打,要么逃,要么装死。比如我们辅导孩子作业时,暴怒ta怎么这么笨,又错了,ta会怎样?ta会低着头,爸妈说啥ta都会点头,说好的!ta真的明白了吗?当然没有,ta其实是处于“装死”的状态,头脑一片空白,被我们弄成爬行脑了。

      中间层为“古哺乳脑”(即边缘系统),也叫做“情绪脑”,是哺乳动物都有的,发育了1亿年左右,我们很多情绪的产生都与这个区域密切相关。在过往的经历中,那些我们在冲动情绪下说过的话、做过的决定有多少是会事后后悔死了,悔不当初,拍自己的脑袋骂自己“冲动是魔鬼”。

       最上层为“新哺乳脑”(即大脑皮层),也叫做“视觉脑”,这是我们人类独有的。它是意识理智产生的区域,负责语言、预测、策划、抽象思维等。因为它才发育150-200万年,当然无法和爬行脑和情绪脑抗衡,所以需要我们刻意去训练。

      虽然脑组织是一团脑花,可“三重脑”理论非常美妙地阐述了大脑的结构和控制身体行为反应的原理,简单来说就是“爬行脑”管本能反应,“情绪脑”管情绪体验,“视觉脑”管思维决策,说白了就是造成身体各种行为反应的条件反射区。

运用这套“三重脑”理论我们可以非常好地解决城市大脑最棘手的反馈机制问题,我们只要把围绕控制城市行为表现的功能部件和技术要素一一归入三大类,就可以逐步清晰一个城市大脑建设计划的目标蓝图,下面我把麦克莱恩的三重脑转化为城市大脑三大反应区。

       “爬行脑”对应城市大脑的“无人区”,类似“爬行脑”管身体本能反应,城市大脑无人区是维护城市的运行秩序和安全底线,包括各种市政基础设施(井盖、路灯、消防栓、桥梁、地下管线等)、交通设施(道路、停车位、车流量、信号灯等)、环境监控设施(空气质量、噪声、水环境质量等)、园林设施(土壤墒情、病虫害、远程灌溉等)和公共安全防护设施(门禁、围栏、视频监控、人脸识别、烟感漏电等)等等,对这些设施运行的感知和使能都无需人为的干预,城市大脑无人区除了管这些城市设施,还可以拓展到包括哪些该怎么办就怎么干的标准流程化事务,这里面可以发挥数据驱动自动化运作的人工智能应用场景很多,万变不离其宗,就是彻底的数据驱动,彻底的数据驱动一方面可以消除机械重复的人工低效劳动,让人工智能把人类从这种低价值的劳动中释放出来,投入到更有意义和价值的创造性劳动;另外一方面完全自动化的反应机制也需要物联网数据的自由流动,为城市大脑另外两个反应区提供了完全真实可靠的环境基础数据。

       “情绪脑”对应城市大脑的“互动区”,类似“情绪脑”管情绪体验,城市大脑互动区是城市和人互动的领域,城市大脑互动区根据人的需求和体验来配置城市各项公共服务能力与资源供给,以市民的体验为中心,驱使智慧城市各功能领域(教育、医疗、公安、产业等)与城市中的社会关系资源(人和组织)形成良好互动关系,从而更好地整合资源为政府和市民服务,我们可以很诗意地想象,这是机智(人工智能)与人智相互协作奏响市民幸福生活的交响乐,信息驱动信心,信心激发雄心,更有效地靠近人民群众对美好生活向往的奋斗目标。

        而最为让人瞩目的还是“视觉脑”,对应城市大脑的“记忆和认知区”,类似“视觉脑”管思维决策,城市大脑的记忆和认知区就是具有各种数据学习能力的认知计算和决策支持系统。既然我们的意识理智产生于大脑皮层,记忆也应该在这里,数据就是城市大脑的记忆,所以我们可以把城市中各种的数据资源、数据管理、数据治理、数据分析、数据挖掘、知识管理等职能都统筹到这里,今天我们普遍存在的信息孤岛和数据割据问题,客观上是造成城市决策者们视觉缺位、认知短浅的根本原因,这在数字经济的新时代已经成为制约城市高品质发展的“近视”问题,一个城市存在很多个小脑,这些小脑虽然让很多单位在自己组织内的事务上很“聪明”,但是当事情需要跨组织的协调和联动,则各种矛盾、冲突、幺蛾子层出不穷,导致整体行为表现得没脑子或者很弱智。除了提升决策者们对城市事件的认知和洞察能力,城市大脑记忆和认知区还应该拓展到意识形态和文化领域,随着城市记忆的积累,也给城市的发展赋予灵魂。

      虽然从生物进化的角度区分了大脑机能的“三重脑”,但一个正常人的行为是三重脑一体化运作的结果,同样的道理,城市大脑不同反应区也要紧密配合才能确保城市的行为满足人民群众的各种需求,对于一个城市大脑来说,三个反应区都缺一不可,哪个反应区不足的危害是显而易见的,而且必须均衡发展,这样才能确保城市行为的良好表现。

       我对城市大脑的这种看法有可能会让很多行家感觉质疑,也会让技术主义者感到冲击和失落,其实我更加强调的是一种城市大脑架构设计的原则,我们可以把三重脑所对应的三种反应区作为具体系统和应用设计查缺补漏的场景验证手段,从机理上打通设计到应用的断层,帮助我们抓准提升城市行为表现的本源问题。诚如我们更加关心一个人大脑里的想法,而非ta的脑组织长啥样的,所以我们在建设城市大脑的时候,不应该只停留在对各种技术要素的具体配置,更加需要关心的是面对城市各种现实中的事务处置的时候,城市大脑三个反应区如何给出恰当的反应,并且其控制的城市行为表现如何获得市民的有效反馈机制。

       自然的生命经过了3亿年的光阴才进化出了如此高级的大脑,所以建设城市大脑的实践绝对不会是一件一蹴而就的事情,持续投入不断进化才会让城市有越来越好的表现。

(2020年9月13日初稿,如需引用,请注明出处,本文所参考知识和观点均来自公开媒体和互联网,文中引述部分都尽可能声明了来源人)


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