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众脑——超大城市决策智伴
发布时间:2024-02-26     来源:     作者:吴志强院士      浏览:2880次

近日,由“自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心”主办,腾讯云计算(北京)有限责任公司、清华大学建筑学院、清华同衡规划设计研究院联合承办的“超大城市智能化转型的未来展望——数字孪生赋能空间治理”年度学术研讨会,在腾讯北京总部成功召开。中国工程院院士、德国工程科学院院士、瑞典皇家工程科学院院士、同济大学吴志强教授在会上作了题为《众脑:超大城市决策智伴》的主题报告。

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(以下为整理后的报告全文)

超大城市是一个以人民为中心、多元化、立体化的复杂系统,因此对现阶段城市治理中的人工智能技术也提出了更高的要求,从人机合作的智能走向多媒体的智能。吴志强院士首次提出“城市众脑”的概念,通过向社会群落学习来架构城市的智能化结构,形成更高程度的智慧化来破解超大城市治理的难题。“城市众脑”模型有主脑、副脑、分脑和端脑,通过大量社会群落相互之间的配合,真正实现从城市“管理”走向城市“治理”。

一、城市众脑概念的提出

早在2006年世博会期间Smart City的概念就被提出,在构思期间即明确了其4个根本的性质——能感知、能判断、能反应、能学习。在世博会的场地尝试运行Smart City的时候,实际上就是按照怎么让生活更美好的未来城市愿景导向开展的。

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从AI的发展历程来看,1940年代AI开始向神经元系统学习,1980年代AI开始向人脑学习,1990年代AI开始向同质群落学习(Swarm Intelligence),到了2020年代我们提出AI向社会群落学习如何组织、协同、行动,形成超越一个大脑的多大脑群落智慧模式——城市众脑。与前一阶段的同质群落学习不同的是,同质群落学习的目标是低级生物群落,其判断力相对简单,行动具有被动性、同质性、瞬时性;而众脑的学习对象是社会群落,具有学习性、主动性、行为异质性和预见性。也就是说,众脑不仅仅是一个大脑,也不止一群具有同质行为的大脑,而是具有判断力的异质大脑协调运作,共同完成群体学习和协同决策过程,即各脑可以独立运行但又相互配合实现分布式协同决策,也就是社会智能。

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城市众脑系统由主脑、辅脑、分脑、端脑构成,其中主脑负责城市重大问题;辅脑为主脑提供制定决策的依据;分脑在不同系统中进行自主决策,为辅脑提供有效信息;端脑在城市感知末端,直接完成决策。

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城市众脑模型涵盖城市决策者、管理者、访问者、投资者、经营者、就业者六方主体,这六者在众脑系统中各自独立运作,又相互连接,形成一套完整体系。每个主体模型都可以感知、学习、反应和判断,群体交互,保障整体平衡发展下的各方利益持续发展。各系统在同一个空间底座上就会信息交互,预判他方决策,各方长短板可以进行智能互补协同。

二、城市众脑发展与实践

“城市众脑”的协同治理模式通过“和板理论”来阐述——将城市能力比做桶能装水的能力,每一个桶都有自己的短板,用一个城市多余的长板去补其他城市的短板,每一个城市单元的短板得到补充、长板得到外延,城市治理达到最高效,城市集群的创新力、生命力得到增强。通过基于和板理论的人工智能要素配置,导入国际样本,学习世界级城镇群联系网络,研究提出长三角城市创新集群智能配置决策系统,即对长三角城市进行了创新力长短板研判以及科创集群智能配置决策。基于智能模型遴选出城市创新六大关键要素;使用AI学习国际样本与历史数据中这六大关键要素和城市创新力之间的内在联系,智能诊断长三角41个城市相对创新的长板与短板。

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明确长短板后,提炼归纳出三种城市间创新合作发展方式:同板强强联盟、异板强强联盟和异板互补联盟。同板强强联盟帮助城市和具有相同或相似长板的其他城市进行组合配置;异板强强联盟帮助城市和具有其他长板的城市组合;异板互补联盟帮助城市用自己的长板补足其他城市对应的短板、自身的短板也由其他城市的对应长板来补充组合配置。综合上述三种创新合作发展方式,研究创新性地提出了一种基于综合创新链的城市科创集群智能配置决策系统,可以用于辅助城市的创新关键要素配置、城市间联盟合作方式等决策的制定。以上海为例,上海最适宜做长三角其他城市异板强强联盟的合作者,其次为同板联盟,主要合作城市是苏州、杭州和嘉兴。

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三、城市众脑模型研究方向与展望

AI正在进入社会智能时代,众脑将广泛应用于城市、制造、医疗、农业和教育等领域。如图所示,左边通过大数据智能、群体智能、跨智、增强混合智能到自主智能,右边是人工智能的城市、人工智能的制造、医疗人工智能、农业人工智能和教育人工智能。这就是中国工程院提出来的“人工智能2.0方案”,现在还可以告诉大家:我们又在往前走,走到大脑、走到群脑、走到社会智能。通过社会智能,我们可以学习更多的主脑、辅脑、分脑、端脑来配置。

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大家都觉得一个脑子了不起,那假如一群脑子呢?这就是我们今天说的“众脑”结构,大家可以试验一下,假如是9个手机放在边上,让1个手机发出指令,然后看看9个手机会怎样协同,相互之间如何自行动、自思索、自反应、自思考,然后又去组织协同整个系统,这就是我们规划人特别需要思考的一个内容。目前“众脑”模型开放了异质大脑群落的协同,每一个都是自主学习、每一个自主学习还要学习别人,知道别人预见可预见的后果,预见了别人的行为,然后自己如何协同、相互之间如何来开启。这都是一个新的时代的特征。应该说,我们正逐步从AI的个体学习,走到了AI的社会学习这样一个新的赛道。

目前鹏城实验室正在训练我们的三种学习模式的众脑:

第一种模式,一机学社会。整个社会场景,通过一个机器同时学习六个单位;从决策者到经营者、到管理者、投资者、使用者、访客他们的行为,一个机器来学习、训练。

第二种模式,各机学社会。每一个决策都有自己独立的机器,学完之后相互之间再协同。

第三种模式,联机学社会。通过协同机对六方主体进行学习,联机学习的时候,相互之间有更高效的链接。

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我们今天谈到AI从个体学习走向社会学习的转变,众脑模型将是对超大城市群落协同发展的一次革命性提升,让这些群落形成规范的、规矩的、共同的行为理念和行为准则的时候,即是一个伟大的革命诞生之时。

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