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分析和决策是构建智慧城市大脑的关键

更新时间:2018-10-10  阅览次数: 305 次

自智慧地球观点于2008年11月提出以来,整个地球都沉浸在如何变得更加智慧这个庞大的课题里,各种想法层出不穷,但我们看到的却是地球神经系统的不断发达而缺乏。本文借神经系统和大脑智慧这个话题,就如何建立智慧城市的智能系统做一些探讨。我们认为,大数据(BigData)分析和决策是新一代智慧城市的大脑,是提升智慧城市“智商”的关键。

首先我们看看人类是如何传递信息的。

2000多年前,人类已经初步使用烽火台。间隔几里的众多烽火台,集信息收集、传递为一身,能够及时把外敌入侵的信息,较快地传递回农耕文明王国的决策系统。

在漫长的历史上,还有相当长的时间,人类使用800里加急传递重大情报。用这种换马不换人的技巧,来提高信息传递的效率,为中央决策者做出正确及时的决定提供重要的信息情报保障。

1844年5月,美国科学家塞约尔·莫尔斯,在国会大厦最高法院会议室,向正在巴尔的摩的艾尔弗雷德·维尔发了世界上第一封电报。第一封电报的实质是圣经的诗句:“上帝成就了何等的大事!”。尽管这份电报只传送了65公里之遥,但它成功地开创了长距离通讯联系的新时代。

1876年3月10日,亚力山大·贝尔发明了。人类的声音第一次通过从一个终端设备被传送到另一个终端设备。1892年,纽约到芝加哥的电话线路开通。亚力山大·贝尔第一个试音:“喂,芝加哥。”这一历史性的声音,开启了人类在日常生活和工作中使用电话的新纪元。从那时起到现在,100多年过去了,电话仍然是最方便、很实用的通讯工具,遍布在大街小巷、办公室和众多家庭中。

当然,历史走到今天,众多的互联终端、手机、、个人电脑已不是传递简单的信息和通通电话了,这些终端允许收集海量的语音、图片、、文字、位置等信息、又通过、4G、互联互联网,快速地把它们汇集到大型的信息中心或网站,满足商业、文化、经济、政治和军事方面的运用需求。

人类的计算能力又经历了怎样的发展过程呢?

远古时期,人类使用结绳计数,开启了人类对的记录和计算。后来,随着科技的进步,人类又发明了算盘、手摇计算机等比较简单的机械性计算工具。

1946年,人类发明了第一台由电子管组成的电子计算机。相比今天的计算机,它显得既庞大又简陋,计算能力与现在不可同日而语。但它却庄严地标志着人类的计算工具告别了机械时代、人类的计算能力有了巨大的飞跃。

时至今日,超级计算机、云计算平台的发展,使得人类的计算能力更上一层楼,处理数据的速率有了本质性的进步。与此同时,受物理法则的限制,在目前的计算机架构体系下,基于硅材料的比较经济的计算能力的提高,也逐渐接近其上限。

综上所述,我们不难看出,人类信息传递的能力有了极大的提升、计算能力也得到了空前的发展。但是,对于日常生活中的许多问题,人类的管理和服务系统,仍然显得无能为力、无可奈何。例如,如何预测我们的发展方式是否会造成雾霾天气?可信度有多高?如何能够通过一些蛛丝马迹来预防长江里滚滚而来的死猪?因此,今天人类的管理和服务系统,就如同这样一个人,他身体的神经系统已经很是发达,建立大脑的纤维组织也已经发育到相当阶段,但他的智商却依旧处于很是低下的等级,大脑缺乏处理信息的能力,不能进行智能的分析和决策,无法对社会和生活中遇到的问题及时应对。所以,人类的管理和服务系统需要智慧大脑,需要在神经系统之上提高智商。而这恰恰是目前智慧城市发展的瓶颈。

随着我国经济的快速增长,汽车数量也呈几何数量增加,城市里交通拥堵、交通污染、交通事故等日益严重。如何才能改善城市的交通状况,使交通问题产生的负面影响降到最低,是各大城市亟待解决的问题。各个城市的职能部都把希望寄托在智能交通系统的建立上。

安全居住是智慧城市建设的另一个重要目标。无论我们的社会发展到什么水平,老百姓都需要一个安全的社会环境。如何营造这样的环境来保障市民的人身安全,维持社会的稳定,预防和快速制止犯罪活动等,是政府管理部门必须面对的基本问题。

除了正常的社会管理和服务功能外,一个智慧城市还需要有完善的应急联动系统,因为许多事件是不可预测的,尤其是城市的这种集中居住方式,不可预测事件的影响比分散居住的农村要大很多。因此,一个智慧城市的应急系统,要能够对突发事件,如自然灾害、交通事故、突发性群体事件、匪警等,做出即时、正确的反应,要能够对应急资源的位置、力量等进行准确的定位和有效合理的使用,使其对百姓的损害和社会的影响减到最小。

另外,建设智慧城市,还需要利用科技的力量,着力解决好诸如医疗、教育、环保、位置服务、电子政务、旅游、城管等方方面面的社会服务问题。

我国在智慧城市建设方面已经有不少探索,跟国外发达国家的差距正在缩小。许多智慧城市已经在大规模地使用摄像头、监测仪、车浮卡、等来收集交通、、人流、物流等方面的信息,城市管理部门也已经初步使用这些信息来管理各方面的需求。实践经验证明,一个智慧城市,不仅仅需要有众多的摄像头、传感器等来收集信息,建立其信息神经系统,而且更需要有一个智慧的大脑系统,来统筹管理和运用好收集到的信息。我们称这个大脑系统的智能水平为城市的“智商”。

据估计,一个中大规模的城市,一个季度就能产生10PB到100PB级别的数据,这样量级的数据规模,是一般信息系统无法有效处理的。因此,一个智慧城市的建设,是离不开强大信息处理后台系统的建设的。只有建立起相应的处理能力,才允许将这些收集到的信息用于更加有效、科学的城市管理和建造环保、的居住环境上来,才有可能在安防、医疗、交通、教育、环保等各方面提供更好的服务,从而真正实现智慧城市的目标

一般来说,智慧城市通常需要两大智能系统:一是集智慧交通、智慧安居、智慧应急、智慧城管、智慧能源等功能为一体的城市管理系统;二是集教育、医疗、宽带(WiFi)、位置服务、智慧旅游等生活服务为一体的城市服务系统。而这两大智能系统又是有机关联的,成为智慧城市的大脑。

为了更好地完成这两大系统的功能,必须在大规模数据收集基础上,进行快速分析和智能决策。这种分析和决策,已经成为建设智慧城市的关键。例如,智慧城市的重要组成部分智能交通,需要对大量的车辆数据和道路状况进行快速的智能分析,从而解决道路预测、路线计划、流量管理等时效性较强的问题,并对突发事件有效地响应。再例如,如何对海量视频图像进行快速检索和匹配,从而找到特定的人或物体的行踪,也是安全居住方面急需解决的当务之急。

怎么构建智慧城市的大脑,提升其“智商”呢?

我们的研究表明,相对应于以传感器、电子眼收集数据为代表的第一代智慧城市,具有智能分析和决策能力的智慧城市是新一代智慧城市(或称第二代智慧城市)。在大数据技能开启之前,人们讨论和实践的基于互联网、物联网、云计算等“最新”信息技能的智慧城市,实际上仅仅给智慧城市建造“神经系统”和很是有限并相互关联不深的“初级智慧”,城市并没有真正的智慧化。因此,我国目前能看到的所谓智慧城市,基本上属于神经系统发达而智慧不足的“弱智城市”。大数据技能的发展恰恰为解决智慧城市的“智商”问题提供了有效的工具。这主要体现在下列几个方面:

首先,大数据技能能够提供工具来解决城市管理所面临的问题。例如,大数据技能能够快速处理大量包括视频、语音等非结构性数据,能在海量数据、恶劣互联网环境和复杂业务处理情况下,实现大量图片的实时互联网和快速持久化存储;能够同时对任意站点的图像、视频进行显示,流畅播放、实时对比、快速;能够进行多条件检索等,从而更好地解决交通监管、安全等问题。大数据技能允许使医疗、教育等服务更加流畅、更加人性化。大数据技能存储的海量多类型、富维度的医疗记录允许使诊断更加准确、快速,并节约费用。

其次,基于大数据技能的智慧城市IT系统,允许使整个城市信息集中在一个平台上,使城市管理系统成为一个完整的大脑,从而能够将城市管理的分析和决策集成化。过去几年,由于技能因素的限制,很多智慧城市系统仍然建立在独立的信息模块之上。例如,交通部门的数据和公安部门的数据不在同一个IT系统内。再例如,应急处理所需要的交通、安防、医疗、位置等信息的数据协同很是难以实现,有效的应急处理也只能可望不可及。因此,“信息孤岛”现象很多数。大数据技能对解决上述难题提供了新的希望。大数据技能能够在收集智慧城市各模块数据的基础上,对数据进行交互分析,从而建立起基于数据的、超越传统感知和经验的辅助决策系统。例如,市内某路段的车流变得异常,城市管理系统允许推断出这里很是可能出了车祸或其它事故,从而及时派出警车排除故障。再例如,假如城市某地发生了重大事故,城市管理系统允许从全局出发,明白并管理全部的救急资源,协调和安排好警车、车、救护车等资源的调度和使用。同时,管理系统还能够获取伤病人员的个人健康档案,准确地提供医疗等善后服务,也能够准确地获取事故地段的地质、建设、管道等情况,从而更好地处理事故。

最后,大数据智能分析能够给智慧城市的管理和服务系统提供新的洞察力。因为城市的各项管理和服务是持续进行的,日积月累,自然会形成大量数据的积累,在这些数据中也必然隐藏着对这个城市一些潜在特征的描述。社会科学的很多规律和经验,在海量积累的数据里自然存在着,在等待我们去发现和明白,从而为城市的智慧化、精细化管理提供决策依据。假如使用现代人工智能的技巧,例如,深度学习(deeplearning),演绎推理(deductivereasoning)、学问表现(knowledgerepresentation),统计推理(Bayesianinference)、语义分析(semanticanalysis)等,对城市本身各个模块产生的数据进行交互分析,很是可能产生新的商业价值和新的管理和服务建议。例如,通过人工智能的技巧,交互分析长江某区域商业饲料销售的数据、兽药销售的数据、养殖面积的数据、天气预报的数据、环境污染的数据等,我们也许能够明白一些死猪会出现在长江的隐性规律,并由此采取相应的措施来保障长江的清洁、防范疾病的蔓延、为饲养农户提供及时的帮助。此外,各城市还允许根据对环境监测历史数据的综合分析,预测火灾、水灾等自然灾害的发生规律。

综上所述,大数据技能的不断发展,为建造真正的智慧城市逐渐夯实了技能基础。基于大数据技能的新一代智慧城市的规划和建设具有后发优势。新一代智慧城市不仅会有以感知化和互联互通为特征的神经系统,还将会有以大数据技能为支撑的综合智能化分析和决策系统。只有这样的智能化系统,才能使智慧城市的管理系统和服务系统充分、有效、合理地发挥各自的作用,解决目前困扰各地的“信息孤岛”现象,做到信息资源的共享,智能决策的集成,实现智慧城市让城市生活更美好、更幸福的目标。因此,允许说,大数据分析和决策是新一代智慧城市的大脑,是提升智慧城市“智商”的关键。

[佳水媛]

整理编辑:成都弱电工程专家