到2017年，智慧城市與腦的關鍵詞不斷湧現，在互聯網雲腦的研究基礎上，城市雲腦形成更為清晰的定義，從2009年智慧地球和智慧城市提出以來，經過8年時間，為什麼智慧城市與腦被越來越多的關聯起來，城市雲腦提出背後的深層次原因是什麼，我們將分別從智慧地球的提出，智慧城市面臨的問題，互聯網類腦化進程，城市雲腦兩個核心要素等方面進行探討。
一。智慧地球和智慧城市的提出。
20世紀90年代，時任美國總統克林頓提出的“信息高速公路”發展戰略使美國經濟走上了長達10年的繁榮。金融危機出現之後，奧巴馬政府希望通過信息技術對經濟的拉動作用，藉助“智慧地球”發展戰略，來為美國經濟尋找新的增長點。
2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統後，與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”。IBM公司首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議政府投資新一代的智慧型基礎設施。奧巴馬對此的意見是：“經濟刺激資金將會投入到寬帶網絡等新興技術中去，毫無疑問，這就是美國在21世紀保持和奪回競爭優勢的方式。”奧巴馬政府的積極回應，使得“智慧地球”的戰略構想上升為美國的國家級發展戰略，隨後，美國出臺了《經濟復甦和再投資法》並投入總額為7870億美元的經費，具體推動國家發展戰略的落實。(參考1）
“智慧地球”戰略提出：IT產業下一階段的任務是將新一代IT技術充分運用到各行各業之中，把傳感器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋樑、隧道、公路、建築、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，並且普遍連接，形成“物聯網”；然後將物聯網與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。
2009年在IBM《智慧地球贏在中國》計劃書中，IBM為中國量身打造了六大智慧解決方案：“智慧電力”、“智慧醫療”、“智慧城市”、“智慧交通”、“智慧供應鏈”和“智慧銀行”。隨著我國發展物聯網、雲計算熱潮的不斷升溫，IBM在“智慧的計算”、“智慧的數據中心”等方面也投入了更多的研發力量，並積極與國內相關機構尋求合作。2009年以來，IBM的這些智慧解決方案，已經陸續在我國各個層面得以推進。據不完全統計，僅智慧城市一項，我國就有數百個城市正在或即將與IBM開展合作。
此後，我國有上百個地區提出建設“智慧城市”，30多個省市將物聯網作為產業發展重點，80%以上城市將物聯網列為主導產業，已經出現了明顯過熱的發展苗頭。有專家對這種“一擁而上”的重複建設現象，紛紛表達出擔憂，認為當前過熱的物聯網、雲計算和“智慧城市”等的建設，將有可能導致新的產能過剩。
二。智慧地球和智慧城市遇到的問題
應該說IBM是世界頂級的科技領先企業，1995年，在很多人還不知道電子商務為何物時，IBM就預先提出“e-business”戰略理念，2009年，IBM非常前瞻的提出"智慧地球“，但從實際發展看，智慧地球和智慧城市也遇到了三個重要問題。
1.智慧地球和智慧城市是自然發展還是規劃出來
IBM最高明之處，每次戰略理念的推出，都很高屋建瓴，出發點都是別人，而落腳點卻是自己——IBM不僅可以提供諮詢，還可以提供整套的解決方案。這實際上是起到了產業引領者作用。
一些專家認為 “智慧地球”的 3I 概念，與世界上已出現的未來信息技術概念，幾乎有一一對應的關係，可以說是對已有技術的換一種說法。“更透徹的感知”與“環境智能”（Ambient intelligence），“更全面的互聯互通”與“物聯網”（Internet of things），更深入的智能化與“服務互聯網”（Internet of services），幾乎是同一事物的不同提法。”
智慧城市的發展是通過規劃還是自然發展實現，一直也是個爭論的問題。事實上亞馬遜，Facebook,阿里巴巴，騰訊，京東等互聯網巨頭已經通過各種方式進入到城市的服務中去，甚至在支付，物流，電子商務，政務處理等方面對整個城市產生了巨大的影響，而這些是原本智慧地球，智慧城市規劃中並沒有意識到的。
2.智慧地球，智慧城市與國家間的戰略安全問題
“智慧地球”的提出則更重要的是與政府部門合作。中國4萬億投資基礎設施的計劃推出之時，“智能地球”戰略，強調“實體基礎設施和信息基礎設施不應該分開建設，而應該是統一的智能基礎設施”，希望急政府之所急、想政府之所想。
但中國在發展與“智慧地球”密切相關的技術和方案方面，面臨著第一個問題就是，如果完全採用一家公司的技術和產品，這將可能導致中國相關技術自主研發能力的喪失。
第二個更為嚴重的問題是 雖然物聯網、雲計算、智慧城市乃至“智慧地球”具有廣闊的應用前景和巨大的市場規模，但其存在的可靠性、安全性等方面的問題，目前還沒有有效的解決辦法。有專家認為，以中國現有的信息安全防護體系，實在難以保證事關國家安全的敏感信息不外洩，中國所面臨的國家信息安全風險必將越來越嚴峻。
3.智慧城市的建設分割和信息孤島問題
智慧城市目前在世界範圍得到大力推進。2012年中國智慧城市試點工作啟動，住建部已公佈3批近300個智慧城市試點名單；500多個城市進行試點，在交通、醫療、政務等領域取得初步成果。然而，智慧城市的概念並不清晰，盲目炒作、頂層設計缺乏、基礎不紮實等問題，相關專家表示智慧城市在建設的過程中存在的問題有（參考4）：
第一個是：智慧城市至今未有統一定義，什麼是智慧城市？作為信息技術變革時代背景下產生的新概念，智慧城市至今尚未有統一的定義。
第二個是：智慧城市的真智慧與假智慧之爭，住建部原副部長仇保興指出，一些“智慧城市”不能解決任何一種城市病，有的是被IT企業“綁架”，成為企業推銷產品的渠道；有的是被政府部門“綁架”，部門間形成信息孤島互不往來；還有不少則是“忽悠”，還有些地方的“智能城市”從規劃上就是錯的。
第三個是：對市民訴求回應有限，《國家智慧城市試點2014年度工作總結報告》指出，部分試點建設項目缺乏頂層設計和總體統籌，協同對接難度大，特別是部分垂直部門信息系統限於部門內部使用，缺少部門之間的數據共享與應用。與市民的需求往往有巨大的差異，企業和政府部門反應熱烈，但市民往往無感。
三。互聯網的類腦化進程
從科學史可以看到這樣一個規律，每一次人類社會的重大技術變革都會導致新領域的科學革命，大航海時代使人類看到了生物的多樣性和孤立生態系統對生物的影響。無論是達爾文還是華萊士都是跟隨遠航的船隊才發現了生物的進化現象。
大工業革命使人類無論在力量的使用還是觀察能力都獲得的極大的提高。為此後100年開始的物理學大突破，奠定了技術基礎。這些突破包括牛頓的萬有引力，愛因斯坦的相對論，和眾多科學家創建的量子力學大廈，這些突破都與”力“和”觀測“有關。
互聯網革命對於人類的影響已經遠遠超過了大工業革命。與工業革命增強人類的力量和視野不同，互聯網極大的增強了人類的智慧，豐富了人類的知識。而智慧和知識恰恰與大腦的關係最為密切。互聯網的技術突破使得人類處在新科學革命的前夜。
從1969年互聯網誕生以來，人類從不同的方向在互聯網領域進行創新，並沒有統一的規劃將互聯網建造成什麼結構，當時間的車輪到達2017年，隨著人工智能，物聯網，大數據，雲計算，機器人，虛擬現實，工業互聯網等科學技術的蓬勃發展，當人類抬起頭來觀看自己的創造的巨系統，互聯網雲腦的類腦架構已經越來越清晰。
互聯網這一類腦化現象也引發了世界領域科學家的關注，2008年開始，科學院研究團隊發表論文提出““互聯網將向著與人類大腦高度相似的方向進化，它將具備自己的視覺、聽覺、觸覺、運動神經系統，也會擁有自己的記憶神經系統、中樞神經系統、自主神經系統。另一方面，人腦至少在數萬年以前就已經進化出所有的互聯網功能，不斷髮展的互聯網將幫助神經學科學家揭開大腦的秘密。科學實驗將證明大腦中也經擁有Google一樣的搜索引擎，Facebook一樣的SNS系統，IPv4一樣的地址編碼系統，思科一樣的路由系統。。。”(參考5）
2012年11月16日，加州大學聖迭戈分校DmitriKrioukov在2012年11月的《ScientificReport》發表論文提出利用計算機模擬並結合多種其他計算，提出許多複雜網絡如互聯網、社交網、腦神經網絡等有高度的相似性。
2014年，Web.com前CEO，美國鄧白氏集團的董事長兼CEO傑夫.斯蒂貝爾出版的《斷點：互聯網進化啟示錄》一書中同樣提出互聯網向類大腦結構進化的觀點。
四。城市雲腦的產生
4.1.城市雲腦的定義
近20年以來，數百萬家前沿科技企業通過科學探索和商業競爭不斷實現城市，人類社會的智慧發展，應該說智慧城市原本是互聯網發展到一定程度，向城市建設自然蔓延和深入的結果。因此建設智慧城市就不能忽略互聯網的發展趨勢和進化規律。智慧城市作為互聯網雲腦與智慧城市建設結合的產物，會繼承互聯網雲腦的基本架構，因此基於互聯網雲腦架構的智慧城市也可以被稱為城市雲腦（City Cloud Brain）。其示意圖和定義如下：
城市雲腦架構圖
城市將逐步形成自己中樞神經系統（雲計算），城市感覺神經系統（物聯網），城市運動神經系統（工業4.0），城市神經末梢發育（邊緣計算），城市智慧的產生與應用（大數據與人工智能）。以此為基礎形成城市的兩個核心功能：第一是城市神經元網絡系統(城市大社交網絡），實現城市中人與人，人與物，物與物的信息交互。第二是城市雲腦的雲反射弧，實現城市服務的的快速智能反應。基於上述類功能推動城市智慧的不斷進步。這樣類腦城市建設架構稱之為城市雲腦（city cloud brain）。
4.2.城市雲腦的建設
在智慧城市建設中，處於重要位置的技術包括物聯網，大數據，雲計算，人工智能，工業4.0，工業互聯網，機器人等。這些前沿技術和概念與城市雲腦是什麼關係，在城市雲腦的建設中如何實現，下面內容將進行詳細闡述。
1.城市雲腦的物聯網建設是建設一個城市的軀體感覺神經系統和運動神經系統，主要由遍佈城市企業，建築，金融，交通，能源等等領域的傳感器和智能駕駛，雲機器人，無人機，3D打印，智能製造等系統組成。
2.城市雲腦的雲計算建築是一個城市的中樞神經系統建設，它通過服務器，網絡操作系統，神經元網絡（大社交網絡），大數據和基於大數據的人工智能算法對城市雲腦的其他神經系統進行控制。應該指出由於城市雲腦是互聯網雲腦的子集，一個智慧城市建設不是孤立的，不同智慧城市雲腦架構也往往交叉，譬如一個城市的雲計算硬件設施很可能在另外一個城市，一個城市的大數據可能分佈在不同城市存儲。
3.城市雲腦的大數據建設本質上是城市雲腦各神經系統在運轉過程中傳輸和積累的有價值信息。這些信息分別來自居民的生活，企業的運轉，政府的管理過程中產生的信息，也來自城市的建築大樓，交通車輛，甚至是分佈在城市土壤，空氣，水域中的傳感器傳來的信息，這些數據是城市雲腦真正產生智慧的基礎。
4.城市雲腦的工業4.0和工業互聯網是一個城市的運動神經系統發育，這將是城市雲腦未來非常龐大的組成部分，包括智能駕駛，雲機器人，無人機，3D打印、智能製造等等，他們通過延展運動和機械操作，幫助城市居民和管理者完成城市的運行和建設。
5.城市雲腦的邊緣計算建設是城市雲腦神經末梢的發育和成長，將人工智能技術和包含了人工智能技術的芯片與分佈在城市的傳感器，攝像頭，智能終端，智能汽車，智能製造設備，樓房建築，工業機器人等等地方，目標是使城市雲腦的的感覺神經系統，運動神經系統的末梢控制變得更為智能和健壯。
6.城市雲腦的移動互聯網建設是城市雲腦神經纖維種類的豐富，讓城市居民，企業，政府機構更為便捷，更不受地域限制的鏈接到城市雲腦中。這需要對城市中的通訊運營商不斷進行技術升級和基礎設施建設，城市雲腦的神經纖維建設是保證智慧城市運轉的重要保證，是連接城市成為一個整體，確保城市雲反射弧即使準確運轉的關鍵。
7.作為智慧城市與互聯網類腦架構結合的模型，城市雲腦人工智能建設是智慧城市提升智慧的催化劑和靈魂，人工智能不僅僅通過算法如深度學習，機器學習與大數據結合，也運用到城市雲腦的神經末梢，神經網絡和智能終端中。譬如ＡＩ傳感器，AI手機，AI智能生產設備，AI用戶助理等等。
五，城市雲腦中兩個更為重要的功能和架構
我們知道在腦科學中，神經元又稱神經細胞，和神經網絡是大腦中最重要的結構和功能。動物機體是一個極為複雜的有機體，各器官、系統的功能不是孤立的，它們之間互相聯繫、互相制約，實現這一需求就需要生物體有統一的神經網絡系統；
同時，動物體生活在經常變化的環境中，環境的變化隨時影響著體內的各種功能。這就需要對體內功能不斷作用迅速而完善的調節，使機體適應內外環境的變化。這就是腦科學中另一個重要的功能-神經反射弧，它也是大腦產生智能的重要功能。
生物越進化，神經系統越發達，對各系統活動的控制和調節作用越精細靈活，適應內、外環境變化的能力也越強。我們在前文中提到城市雲腦作為互聯網雲腦與智慧城市建設結合的產物，需要不斷的對城市中各種狀況，需求，事件進行反應，除了具備宏觀的城市感覺，運動，中樞神經系統，更重要的是形成城市的神經網絡，把城市中的人與人，人與物，物與物鏈接起來。
智慧城市在城市神經網絡建設的缺失，也是導致之前智慧城市中建設分裂，信息孤島等問題。也只有城市神經網絡建設成熟後，對城市各種智慧服務，突發事故處理，人們日常需求響應的雲反射弧才能真正運轉起來。下面我們看一下城市雲腦的這兩個關鍵功能是如何運轉的。
5.1城市雲腦神經網絡
城市雲腦神經網絡是通過建立城市雲腦的大社交網絡最終實現的，一直以來，社交網絡被認為就是互聯網上人與人的交互社區。但隨著物聯網，雲計算，大數據等新現象的出現，社交網絡的形態也必將發生改變。當物聯網，工業4.0，工業互聯網與社交網絡融合時，每一棟大樓，每一輛汽車，每一個景區，每一個商場，每一個電器都會在SNS網站上開設賬號，自動的發佈自己實時的信息，並與其他”人“，和“物”進行交互.社交網絡的定義將不再僅僅是人與人的社交，而是人與人，人與物，物與物的範圍更大的社交網絡.我們可以稱為“大社交網絡” （Big SNS)。這個大社交網絡的形成也就完成了城市雲腦神經網絡的發育。
城市雲腦神經網絡（大社交網絡）能否建設成功是城市智慧能否形成的基礎，無論是居民、企業、政府機構、路燈、車輛、工場，都要以城市神經元的方式加入到智慧城市的大社交網絡中，這些城市神經元的互動，聚合，鏈接將使城市雲腦真正變得更為智慧。
5.2。城市雲腦的雲反射弧
城市的雲反射弧的建設，是智慧城市建設第二個最重要的因素，它的產生反應出一個城市在提供各種智慧相關服務，處理各種問題過程中的種類和反應速度，城市雲反射弧的種類越多，反應速度越快，其智慧程度也會越高。例如包括安防雲反射弧，金融雲反射弧，交通雲反射弧，能源雲反射弧，教育雲反射弧，醫療雲反射弧、旅遊雲反射弧、零售雲反射弧。。。。
我們知道神經反射現象是人類神經系統最重要的神經活動之一，與人類神經系統相仿，城市雲腦的雲反射弧也包含感受器、傳入神經纖維、神經中樞、傳出神經纖維和效應器。是城市雲腦與現實世界互動中提供服務，產生智慧的最重要途徑。
智慧城市中已經已經出現很多神經反射弧案例，例如無錫消防部門開始利用家庭火災遠程監控和救助系統，它的工作過程就是一個典型的基於互聯網雲腦的城市神經反射弧。當發生火災或其它緊急事件時，探測器發出報警信號，火警信息將通過GPRS傳輸到全市119火災調度指揮中心，當119在接到報警後,第一時間趕赴現場開展救助。從目前的看城市雲腦涉及的種類總共有9個。
6.結語：
城市雲腦是在互聯網與城市建設結合的大背景下產生的，由於互聯網進化湧現的電子商務，社交網絡，物聯網，雲計算，工業互聯網，人工智能不斷與城市的每個企業，每個居民，每個建築，每個部門結合。城市在不知不覺中變得智慧起來。它不是規劃出來，而是通過商業和科學的力量從各個角落裡悄然發展壯大的，我們需要用科學的方法研究城市雲腦發展規律，幫助我們的企業，政府，投資機構瞭解這些規律，判斷未來科技的發展動向。
參考1：
1.https://baike.baidu.com/item/ibm%E6%99%BA%E6%85%A7%E5%9C%B0%E7%90%83/12672561?fr=aladdin
2.https://zhidao.baidu.com/question/986056046640732459.html?qbl=relate_question_0&word=%D6%C7%BB%DB%B5%D8%C7%F2%B5%C4%B7%A2%D5%B9%C7%F7%CA%C6
3.https://zhidao.baidu.com/question/1607836939627736627.html
4.https://wenku.baidu.com/view/267e660402d8ce2f0066f5335a8102d276a261ac.html
5.http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/200809-694
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