新概念：城市大腦

2021 年 5 月 20 日，第五屆世界智能大會在天津開幕[1]。這一屆世界智能大會上，智慧城市成了熱點話題。中國工程院院士高文，中國工程院院士、阿里云創(chuàng)始人王堅和科大訊飛董事長劉慶峰，都圍繞智慧城市這個主題做了主題演講。在他們的演講中，都提到了一個很新的詞——城市大腦。

我不知道你在第一次聽到“城市大腦”這個詞時想到了什么？是裝滿了超級計算機的云計算中心，還是一個算力超群的人工智能服務(wù)器集群？反正就是一個大機房。

這些當然是必不可少的，但是，如果你認為一個強大的計算中心就是城市大腦的全部，那你就把事情想得太簡單了?！俺鞘写竽X”這個概念，并不是要給我們的城市安上一個會計算的大腦，而是要把整個城市變成一個大腦。生活在這個城市中的每一個人和每一臺設(shè)備，都是組成這個大腦的神經(jīng)元?，F(xiàn)在正拿著手機看文章的你，就是“城市大腦”的一個神經(jīng)元?；蛟S，你看到這里感覺有點兒恐怖，想象自己成了黑客帝國中的奴隸。

現(xiàn)實并沒有那么可怕，我給你說一個未來有可能真實發(fā)生的故事，你聽完之后再判斷這個未來是黑暗還是光明。

虛擬故事透視別樣未來

2031 年，生活在北京的服裝設(shè)計師小張要飛去廣州參加一個展會。但是為了處理某些突發(fā)情況，小張出門晚了。他叫了一輛智能汽車，想要盡快趕到機場，但時間非常非常緊張。遇到這種情況，如果現(xiàn)在拍科幻電影的話，很可能會拍成，小張關(guān)閉了智能汽車的自動駕駛系統(tǒng)，改為手動駕駛，然后一路狂飆，經(jīng)歷了很多次有驚無險的超車之后，終于在最后一刻趕上了飛機。

但是，這在城市大腦看來，是愚蠢的行為。正確的操作是：小張把自己的行程告訴智能汽車，智能汽車經(jīng)過計算后得出，必須在 35 分鐘以內(nèi)趕到機場，才能趕上飛機。智能汽車評估了當前的路況，然后告訴小張：想要趕上飛機，需要與道路上所有行使的車輛完成一次優(yōu)先使用權(quán)的交易，這大概會產(chǎn)生 500 元左右的額外費用。

小張接受了這張加速行駛的賬單后，智能汽車立即與分布在道路上的其他汽車建立起了連接。它們依靠算法，共同協(xié)商了一個加速行駛的方案。前方的汽車自動挪出空位，小張的智能汽車立即開始加速，暢通無阻地向著機場的方向開去。

到了機場，所有的綠色通道為小張開啟。當小張趕到登機口的時候，其他的乘客們才剛剛完成登機，小張是工作人員等待的最后一名乘客。

小張在飛機上一落座，坐在他身邊的一位漂亮姑娘就熱情地與他打起了招呼。這可不是什么飛機上的艷遇，而是來自城市大腦的刻意安排。小張已經(jīng) 30 歲了，雖然在事業(yè)上蒸蒸日上，但成家的事兒一直都沒有眉目。為了擴大自己的交友圈子，這一次訂購機票的時候，他主動選擇了旅行交友速配的服務(wù)。他向城市大腦提出了自己的各種要求，如果旅途中有符合要求的其他乘客，就安排坐在一起。

跟小張打招呼的姑娘是時尚欄目的主播小李，她也同樣在上飛機前選擇了旅行速配服務(wù)，也就是根據(jù)自己的意向配對自己的鄰座。城市大腦之所以把小張安排在了小李的旁邊，是因為由于工作的關(guān)系，小李經(jīng)常需要時裝設(shè)計師幫她設(shè)計服裝，那么單身的服裝設(shè)計師小張自然就是小李的最佳旅行伙伴。果然，小張和小李在設(shè)計上有不少共同語言，一路上他們交談甚歡。到了目的地，他們愉快地交換了聯(lián)系方式，看起來他們倆即便不能成為男女朋友，也能成為事業(yè)上的伙伴了。

小張此行的目的，就是要去聽一個主題叫做智能紡織品的高峰論壇。他想了解服裝設(shè)計在未來會有哪些新的突破。進入會場后，每一位參會者的手里，都有一個遙控器。會議的主辦方告訴他們，這個遙控器可以幫他們收集自己感興趣的內(nèi)容。只要按一下遙控器上的按鈕，演講中提到的關(guān)鍵資料或者產(chǎn)品樣品就會被記錄下來。

這個有趣的功能讓小張非常興奮。他聽得聚精會神，只要遇到自己感興趣的東西，他就會主動按一下遙控器上的按鈕。

展會結(jié)束的時候，所有小張感興趣的資料已經(jīng)被整理成一份電子文件，發(fā)到了小張的郵箱里。他希望獲得的樣品，也已經(jīng)寄往小張指定的地址，小張回到北京就能收到。這次展會，讓小張收獲滿滿。

回顧下：當小張急著趕往機場時，“城市大腦”讓許多車輛協(xié)作完成了一個任務(wù)，這是一次設(shè)備與設(shè)備的連接。在飛機上，“城市大腦”根據(jù)需求匹配了旅伴，實現(xiàn)了人與人的連接。在展會中，“城市大腦”捕捉了參會者的興趣點，幫他整理了樣品和資料，這是人與設(shè)備的連接。

?城市大腦建設(shè)核心：連接

于是，在“城市大腦”建設(shè)的過程當中，又出現(xiàn)了另外一個高頻詞匯，這個詞匯就是——連接。與真正的大腦一樣，神經(jīng)元之間的連接越多，這個大腦就越聰明。

2021 年 5 月 11 日，國家統(tǒng)計局新鮮出爐了第七次全國人口普查公報。人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國的城鎮(zhèn)人口數(shù)已經(jīng)達到了 9 億。比起 10 年前的第六次人口普查，這個數(shù)字增加了 2.36 億，提高了整整 14 個百分點。雖然我國的人口增速明顯放緩，但是我國的城市化進程一直都在提速。

生活在農(nóng)村的人想進入城鎮(zhèn)，生活在小城市的人想去省城，而有志向的年輕人都想去北上廣深杭闖蕩一番。為什么大家會有這樣的選擇呢？一個常見的答案是：大城市里有更多的機會。

憑我們的直覺來判斷，大城市里的機會多，這聽起來就是正確的。但是，大城市里人才濟濟，競爭肯定也更激烈。而且，大城市里的交通擁堵、住房昂貴、工作忙碌，雖然賺的錢多，但是消費也更高。很多在大城市里打拼的人，也確實覺得不如家鄉(xiāng)小城更幸福。

那么，未來的城市發(fā)展，是應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展大城市，還是小城市呢？我們有沒有可能把大城市也建設(shè)得像小城市一樣舒適呢？比如就拿北京來說，是不是可以六環(huán)、七環(huán)、八環(huán)地一直修下去，一直修到城市不再擁擠為止呢？

如果用“城市大腦”和神經(jīng)元的概念來看待城市的未來發(fā)展，擴建大城市的方案恐怕是不行的。因為神經(jīng)元的密度和數(shù)量就是“城市大腦”的關(guān)鍵參數(shù)。如果我們把城市擴建得很大，而城市的人數(shù)卻沒有增加，就意味著大腦神經(jīng)元的密度降低了，這肯定會影響“城市大腦”的運行效率。

也就是說，如果北京的人口數(shù)沒有增加，卻單純地擴大城區(qū)，最終的結(jié)果要么就是郊區(qū)的房子根本沒人住，要么就會導(dǎo)致北京的機會變少。這聽起來可能有點兒反直覺，但是，這個判斷卻有著比較嚴謹?shù)臄?shù)學推導(dǎo)。

城市越大，反而越擁擠

美國圣達菲研究所有位物理學家，名叫路易斯·貝當古。他也對城市規(guī)模和效率的關(guān)系很感興趣。不過，他并沒有使用社會學家和經(jīng)濟學家常用的統(tǒng)計、分析和調(diào)查的方法，他建立了一個數(shù)學模型，嘗試用數(shù)學來解釋城市的特性[2]。

貝當古最初的城市模型非常簡潔，只有城市面積和人口總數(shù)這兩個參數(shù)。他假設(shè)城市人口均勻分布在城市中。這樣，城市面積越大，兩個人之間的距離就越遠，兩個人之間建立連接的成本也就越高。

城市之中的兩個人，他們建立連接的成本必須低于雙方的收益，這次連接才能發(fā)生。試想一下，如果一個餐廳，乘車過去吃頓午飯要花上 5 個小時，那無論菜品多好吃，大多數(shù)人可能都不會去。當然，骨灰級的吃貨除外。兩個人建立連接后，能讓雙方都有收益，這是一個城市存在的必要條件。

如果城市的面積攤得太大了，就會增加兩個人之間連接的成本，讓城市運行的效率下降。貝當古用嚴謹?shù)臄?shù)學方法，計算了城市人口與城市面積之間的關(guān)系。他的結(jié)論是：理想的城市模型中，城市面積應(yīng)當與城市人口的三分之二次方成正比。也就是說，城市人口的增長速度必然比城市面積增加的速度更快。這正是城市越大就越擁擠這個社會現(xiàn)象背后的數(shù)學解釋。

城市越大反而越擁擠，這個結(jié)論初聽上去讓人絕望，其實也并全不是壞事。城市面積的增長速度比人口增長的速度慢，就意味著越大的城市，單位基礎(chǔ)設(shè)施能服務(wù)的人數(shù)越多，人均需要的道路、橋梁、地鐵站、加油站就會相應(yīng)地減少。換句話說，大規(guī)模的城市更節(jié)約。

但在現(xiàn)實中，并不是越擁擠的城市，運行的效率就越高。比如印度首都德里的人口大約是 2500 多萬人，這個人口規(guī)模與我國的上海差不多。由于城市面積比較小，德里的人口密度比上海高了足足 4 倍。

根據(jù)貝當古的城市模型，德里的城市產(chǎn)出應(yīng)該比上海更高才對。但實際上，德里的 GDP 卻只有上海的三分之一而已。

神經(jīng)元之間的連接總數(shù)才是關(guān)鍵

為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？貝當古的解釋是，因為在實際的情況下，連接的成本并不完全由距離決定，它還取決于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的水平。像德里這樣的城市雖然人口密度大，但是人與人的交流不見得就方便。上海有四通八達的公共交通，還有高效的通訊設(shè)施。有些連接也不一定非要人與人見個面才能實現(xiàn)，可能網(wǎng)上聊聊天就解決了。

所以，神經(jīng)元的數(shù)量和密度還不是城市大腦是否強大的全部決定因素，建立連接的成本以及連接的效率也很重要。

對于城市大腦來說，神經(jīng)元之間的連接總數(shù)，才是城市大腦運行效率最根本的指標。建立連接的成本越低，就會促使越多的人或設(shè)備產(chǎn)生連接。而城市的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)字化水平，則決定了建立連接的難度。

我們可以步行 2 公里，去一家有特色的餐廳吃一頓飯，也可以打開手機 APP，讓外賣小哥把做好的美食送貨上門。這兩種建立連接的方式并沒有本質(zhì)的區(qū)別，兩者都能產(chǎn)生價值。你步行去餐廳吃飯時，提高連接效率的基礎(chǔ)設(shè)施是公路、人行道和紅綠燈。你定外賣的時候，基礎(chǔ)設(shè)施就變成了互聯(lián)網(wǎng)、訂餐軟件以及與訂餐軟件事先達成契約的餐館老板和外賣小哥。

甚至可以這么說，當你在朋友圈里點贊的時候，你就與你的朋友完成了一次連接。當你翻開一本網(wǎng)絡(luò)小說的時候，你就與小說作者完成了一次連接。我們經(jīng)常用點擊量來評估一部網(wǎng)絡(luò)作品的價值，這其實就是在考核這部作品的作者與讀者達成連接的能力。當一位視頻博主在屏幕上打出“請一鍵三連”的時候，實際上是希望你給本次內(nèi)容的服務(wù)打一個好評。

社交的極限并非連接的極限

說到這里，你就會發(fā)現(xiàn)，城市與社交網(wǎng)絡(luò)的作用其實是一致的，目的就是幫助人與人產(chǎn)生連接，它們都是支持人與人發(fā)生連接的基礎(chǔ)設(shè)施。

英國進化心理學家羅賓·鄧巴[3]提出過一個鄧巴數(shù)的概念。他認為人類的社交寬度的上限就是 150。即便是在社交軟件里，用戶的活躍好友數(shù)也沒能超過 150 人。

不過，好消息是社交的極限并非連接的極限。城市的作用，恰恰就是在幫助人們突破鄧巴數(shù)的限制，建立起幾乎無限多的連接。這也正是城市誕生的原因。

生活在現(xiàn)代城市，你用不著記住超市老板的名字，也不需要知道上門送貨的快遞小哥家住何處。你相信 5 分鐘后，下一班地鐵一定會來；你相信可以方便地退回你不滿意的商品；便捷、高效、互信，這些我們早已經(jīng)習以為常的事情，體現(xiàn)了城市大腦運行與發(fā)展的基本規(guī)則。

我不能在這么短的文章中為你展示出未來城市的全景圖。但有一點我可以確信：隨著城市大腦的逐漸成型，我們必然會越來越相信城市中與我們產(chǎn)生連接的陌生人。雖然素不相識，但因為對城市大腦的共同信任，陌生人之間也能快速達成互信。已經(jīng)沒有什么可以阻擋人與設(shè)備不斷建立更加精準的連接。正是這些連接，讓未來的城市在充分的溝通下加速發(fā)展。

信源

1. https://xw.qq.com/amphtml/20210521A02XCH00

2. DOI：10.1126/Science.1235823 《The Origins of Scaling in Cities》?

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Robin_Dunbar