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基于對國內外數字城市發(fā)展最新趨勢分析，并借鑒國內建設城市大腦的地方經驗，結 合智慧城市建設應用的實際情況，本報告提出的城市大腦總體框架如圖所示。城市大腦（相當于城市的中樞神經系統(tǒng)）總體框架可概括為“四橫四縱”。“四橫”是指：城市大腦的基礎設施層,相當于城市大腦感知與神經網絡系統(tǒng)；融合平臺層，相當于城市大腦的認知系統(tǒng)；基礎設施層和融合平臺層構成了城市大腦中樞的基本平臺；管理應用層，相當于城市大腦控制和執(zhí)行系統(tǒng)；決策服務層，相當于城市大腦的神經中樞 系統(tǒng)。“四縱”是指城市大腦的安全保障體系、標準規(guī)范體系、運行管理體系和產業(yè)生態(tài)體系。
基礎設施層
城市大腦基礎設施層相當于城市大腦的感知神經網絡，主要指城市大腦的各種實時感 知設施和安全可信的通信網絡。它通過各種先進的信息技術手段和網絡，及時獲取和 匯集源自城市各種感知設施的海量多源數據資源，并對這些數據進行安全可信的即時 計算處理和全生命周期管理。城市大腦基礎設施層主要包括：網絡基礎設施（包括：互聯網、物聯網、移動互聯網、工業(yè)互聯網、區(qū)塊鏈等）、物聯感知基礎設施（包括：攝 像頭、傳感器、GPS、智慧燈桿等）和孿生基礎設施（包括：GIS+BIM、VR/AR/MR 等）三大類。
融合平臺層
城市大腦融合平臺層相當于城市大腦的認知系統(tǒng)，包括算力平臺、數據中臺和智能中臺三大部分。其中：
（1） 算力平臺包括云計算平臺和高性能計算平臺，主要為城市大腦各種時空數據的 即時處理提供強大的計算能力。
（2） 數據中臺包括：
1）數據處理平臺，是面向城市級數據管理、開發(fā)和服務場景， 實現數據的集成、開發(fā)、服務和治理等能力的重要平臺，為城市決策運營提供 數據支撐。數據中臺將以融合的數據資源為城市大腦各行各業(yè)系統(tǒng)應用提供服務。
2）可信共享大數據平臺，對匯聚的各種數據資源進行必要的治理和高效管理，實現數據跨部門的互聯互通、融合共享和可信安全；
3）基于城市信息模型 （CIM）建立數字孿生城市平臺，有效支撐城市規(guī)劃、建設、運行的模擬與發(fā)展推演；
4）數字對象體系架構（DOA）平臺，針對多元異構異主異地的數據 應用場景，解決復雜環(huán)境下的數據互操作問題，實現數據的確權可信、安全共 享和存取訪問。
（3） 智能中臺是指基于數據中臺，提供模型/算法庫、模型設計訓練、復用標注管理、 監(jiān)控服務等一系列 AI 能力支持，主要由算法引擎、算法倉庫、算法訓練和算法服務開放 API 等組成。智能中臺應具備面向城市大腦各種應用場景提供 AI 算法與模型能力，提供人工智能應用構建全生命周期支持，支持各類開發(fā)人員全角色協(xié)同工作，提供包含機器學習、深度學習和聯邦學習的算法級、組件級、 引擎級和應用級全棧輸出能力。與此同時，應建立一套完整的智能算法模型全 生命周期管理平臺和服務配置體系，實現業(yè)務智能化和智能業(yè)務化、降低使用 門檻，作為外部請求（業(yè)務平臺）的唯一入口，提供全結構化服務，通過內部 服務調度，對外屏蔽不同算法 API 的差異。并且應支持可視化建模，支持算法 模型的共享和復用，加速 AI 在各應用場景落地。按照人類智能和機器智能有機融合的思路，利用機器學習驅動的交互可視分析方法迭代演進，不斷優(yōu)化， 提升智能算法執(zhí)行的效率和性能，保證數據決策的有效性，以服務和適應不斷變化的城市各種應用場景。
管理應用層
城市大腦管理應用層相當于城市大腦的控制和執(zhí)行系統(tǒng)，是城市大腦的業(yè)務應用場景。它基于城市大腦基礎設施層和融合平臺層對城市全要素和公共事件的及時感知和智能 化處理，對城市各行各業(yè)進行各種科學治理、控制、管理和服務，服務對象是城市各行 各業(yè)管理人員和社會公眾。主要包括政務管理和服務、城市網格化管理、突發(fā)公共事 件應急管理、交通管理、公共安全管理、衛(wèi)生健康管理、生態(tài)環(huán)境管理、社區(qū)智慧化管理服務等系統(tǒng)。
決策服務層
決策服務層指架構于城市大腦基本平臺和各行各業(yè)系統(tǒng)之上的綜合決策和服務應用系 統(tǒng)，相當于城市大腦的決策神經中樞系統(tǒng)。它主要包括：城市大腦運行管理中心、城市 大腦決策指揮系統(tǒng)、城市大腦公共服務系統(tǒng)。城市大腦運行管理中心負責城市大腦的 日常運行管理，具有對數字孿生城市各種事件信息進行全空間、三維立體、高精度實 時識別、顯示和智能化處理能力，并可對現實城市各種要素和事件進行全生命周期管 理，指導城市未來的建設與運行優(yōu)化。城市大腦決策指揮系統(tǒng)主要面向城市領導人和 各部門領導提供城市大腦各種決策支持服務，為城市領導與各部門、企業(yè)、市民溝通， 為城市領導科學決策和指揮調度提供數字化、智能化和可視化支撐。城市大腦公共服 務系統(tǒng)主要通過移動互聯網等方式向企業(yè)、市民提供便捷的城市各項公共服務。
安全保障體系
從管理機制、保障策略、技術支撐等方面構建全方位、多層次、一致性的城市大腦安全 防護體系，加強數據安全保護和個人信息保護，切實保障城市大腦基礎設施、平臺、數 據、應用系統(tǒng)、決策服務系統(tǒng)平穩(wěn)高效安全運行。
標準規(guī)范體系
城市大腦標準規(guī)范體系包括項目頂層設計、基礎設施、公共平臺、數據資源、智慧應用、安全保障、項目管理、運行管理等方面的標準規(guī)范和制度。
運行管理體系
建立健全城市大腦基礎設施、平臺、應用和決策服務系統(tǒng)運行維護以及相關的服務流 程管理、維護服務評價，加強系統(tǒng)建設和應用的績效考核、投資效益評估、運營改善等，形成分層管理、權責明確、保障有力的城市大腦運行管理體系。
產業(yè)生態(tài)體系
城市大腦建設和運營涉及多項新一代信息技術的深度廣泛應用，一大批管理模式、服務模式將會涌現，這需要一個良好的信息技術產業(yè)支撐，尤其是需要一大批掌握上述 核心技術的創(chuàng)新型 IT 企業(yè)提供技術支持和解決方案。另一方面，城市大腦為數字產業(yè) 的發(fā)展提供了巨大的新興細分市場機遇，IT 企業(yè)需要圍繞城市大腦新需求研發(fā)新技術、 新產品，推出新服務，協(xié)同創(chuàng)新，抱團發(fā)展、合作共贏，在共同支撐好城市大腦建設和 運營的同時，做大做強城市大腦產業(yè)。
算力平臺
城市大腦是新型智慧城市的數據智能處理中樞平臺，對于現代城市而言，城市各種設 施和企業(yè)市民每時每刻產生的多源多態(tài)數據是海量級別的，城市大腦對這些感知的海量數據處理宜采用分級分布式處理模式。因此，城市大腦算力平臺將采用集中+分布式 模式建設運行，具體由云計算平臺、邊緣計算平臺和高性能計算平臺組成，它們分別 為城市大腦各種信息的即時處理提供強大的計算能力。
云計算平臺
云計算平臺主要為城市大腦數據處理提供足夠的計算能力，它將充分利用已建的電子政務和行業(yè)云計算服務平臺，并與新建的符合國家綠色節(jié)能標準的云計算平臺有機結合。城市大腦云計算平臺是一個分布式計算資源平臺，支持海量數據即時調度、處理。
邊緣計算平臺
為解決大規(guī)模數據傳輸引發(fā)的網絡擁堵和服務響應速度降低等問題，有效分解云計算 平臺的壓力，城市大腦計算平臺將采用邊緣計算+云計算平臺構成的分布式計算模式。針對移動性、時延性要求較高的業(yè)務以及大流量業(yè)務應用場景，在靠近城市設施數據源的一端，建設和部署集成網絡、計算、存儲、應用、安全等能力的邊緣計算節(jié)點，提供近端服務、實時業(yè)務處理、數據優(yōu)化、應用智能、敏捷連接、安全與隱私保護等計算 和網絡服務。
高性能計算平臺
針對需要高性能計算能力的應用場合，如海量視頻圖像的處理、海量多態(tài)多源大數據、 基于大數據的模型訓練、高吞吐率的智能推理和復雜的關聯分析等，城市大腦應盡可能選擇大規(guī)模并行超強計算能力較強的高性能計算平臺，有力支撐城市大腦各種海量 大數據和人工智能應用。
數據中臺
城市大腦數據中臺以城市大腦基礎設施層和算力平臺為基礎，提供了數據采集、管理能力，城市數據服務能力和二次開發(fā)能力。城市信息模型（CIM）平臺與大數據可信共 享平臺、數字對象架構（DOA）平臺共同構成了城市大腦的數據中臺。同時，提供資源管理系統(tǒng)、共享交換系統(tǒng)以及業(yè)務協(xié)同系統(tǒng)，實現城市數據的交換共享以及相關業(yè) 務的協(xié)同管理能力。將智慧城市需求較高的仿真應用整合到平臺中，實現對城市的三 維仿真可視化，包括交通仿真、氣候仿真以及應急仿真等。
建設城市信息模型（CIM）平臺
城市信息模型 CIM 平臺是城市大腦的空間數據底座和數據中臺的重要組成部分，多耦合、高精度的 CIM 是建立數字孿生城市的核心。基于城市三維地理信息模型（3D GIS）、 建筑信息模型數據（BIM）和物聯網（IoT），構建城市全空間、三維立體、高精度的城市信息模型(CIM)，通過加載其上的全域全量數據的全生命周期管理，在城市大腦系統(tǒng) 內集成融合，實現對城市規(guī)律的識別，為改善和優(yōu)化城市系統(tǒng)提供有效的引導。
建設可信共享大數據平臺
基于區(qū)塊鏈技術的可信分布式數據共享和存儲結構、數據安全保密、隱私保護、共識 激勵、智能合約、數據存證和確權等機制，建立跨部門、跨行業(yè)互信、安全的數據共享 規(guī)則和機制，徹底解決數據孤島問題，實現城市數據資源跨區(qū)域、跨層級、跨部門的互聯互通和融合共享。在此基礎上，建立基于網格數據庫和智能互聯數據網絡為核心的 分布與集成有機結合、高度并行計算的新一代安全可信大數據管理平臺，整合匯集各 政府部門、公用事業(yè)單位、行業(yè)系統(tǒng)、區(qū)的各類數據及互聯網數據，提供全面的數據歸集治理、資源目錄管理、數據交換共享、挖掘分析、安全運營和數據資產管理能力，實 現城市大腦海量數據資源高效能管理，為多源多維數據的融合分析、管理控制、高效 服務和決策指揮提供數據支撐。
數字對象體系架構（DOA）平臺
數字對象體系架構（DOA）是由互聯網奠基人、圖靈獎獲得者、TCP/IP 協(xié)議聯合發(fā)明人、DONA 主席羅伯特?卡恩博士（Robert Kahn）發(fā)明和提出，DOA 提供了一套互聯 網的基礎架構，用于各種信息系統(tǒng)之間的信息共享和安全訪問，實現異地、異主、異構 環(huán)境下的信息互聯互通，建立數字對象的互聯網。作為數據資源管理體系關鍵基礎設施的 DOA/Handle 系統(tǒng)，可廣泛應用于所有涉及到 信息共享和信息交換的領域，如電子政務領域：婚姻、就業(yè)、納稅、信用、社會保險等 各類信息分散在各個委辦局的業(yè)務系統(tǒng)中，各業(yè)務系統(tǒng)又獨立存在，如采用數據集中 的方式實現跨部門進行信息管理和服務，又存在數據更新不及時的問題。可在各委辦 局部署 Handle 節(jié)點，由各委辦局自主設置共享范圍，基于 Handle 系統(tǒng)即可實現數據 保留在委辦局，又可實現數據的實時匯聚、比對、引用等，解決不想共享、不敢共享、 不能共享的問題。
智能中臺
人工智能服務平臺是城市大腦的智能中樞核心平臺。基于海量數據和高性能算力，全面融合大數據、人工智能等先進技術，建設集智能算法、專家知識庫、業(yè)務場景管理、 監(jiān)控預警等于一體的人工智能服務平臺，能夠實時處理人所不能理解的超大規(guī)模全量 多源數據（整體認識），能夠洞悉人所沒有發(fā)現的復雜隱藏規(guī)律（機器學習），能夠知道 超越人類局部次優(yōu)決策的全局最優(yōu)策略（全局協(xié)同）；也是基于數據中臺服務，通過對 智能服務的共享復用、對智能服務研發(fā)相關角色進行管理，以及研發(fā)流程的標準化、 自動化，對前臺業(yè)務提供個性化智能服務的迅速構建能力支持，賦能行業(yè)場景化“智能 +應用”。構建面向解決行業(yè)自身問題的人工智能算法模型開發(fā)、部署全生命周期管理。按照人類智能和機器智能相結合、專業(yè)經驗和數據科學有機融合的思路，利用機器學習驅動的交互可視分析方法迭代演進，不斷優(yōu)化，提升智能算法執(zhí)行的效率和性能， 保證數據決策的有效性和高效性，以適應不斷變化的城市各種服務場景。
城市大腦人工智能服務平臺提供一站式的數據分析與挖掘服務，可以支撐數據挖掘和 建模的全部流程。人工智能服務平臺的算法功能規(guī)劃是基于城市場景應用中的算法共 性需求，具備數據洞察、預測、分類、優(yōu)化決策等基礎能力。平臺通過集成主流的機器 學習算法庫，內置豐富的機器學習算法，包括基礎的聚類、回歸類等經典機器學習算 法，也提供了文本分析、圖像處理等深度學習算法。此外，平臺支持用戶自定義算法組 件，以滿足城市場景功能開發(fā)的應用需求。應用開發(fā)用戶在需要使用人工智能賦能其 具體功能時，對于通用功能如車輛、車型識別可直接調用既有模型庫中的模型使用， 對于定制化功能可在平臺選擇合適算法與數據源搭建訓練與推理流程，而無需關注環(huán) 境搭建與計算資源配置等問題，集中精力于選取最適宜問題解決的算法模型。在算法 模型的使用過程中，平臺根據預先設定的迭代周期，自動執(zhí)行算法模型的迭代優(yōu)化工作。
城市大腦運營指揮中心
城市大腦運營指揮中心集成和綜合了城市大腦的各種大數據資源、城市空間信息模型、 智能計算平臺和各行業(yè)、各地區(qū)系統(tǒng)的反饋資源。主要負責城市大腦的日常運行管理， 通過數字孿生城市三維仿真可視化方式，實時匯聚各行業(yè)、各地區(qū)的綜合信息和突發(fā) 公共事件的感知信息，及時監(jiān)控預警城市發(fā)生的各種突發(fā)公共事件，以機器智能和人 類智能相結合方式，提供各種重大決策和應急指揮調度的支持服務，以及通過移動互 聯網等方式統(tǒng)合提供城市的各項公共服務。
運營指揮中心通過提供跨部門、跨行業(yè)的融合性服務應用，實現管理端的有序協(xié)同和 服務端的有效反饋，包含大數據可信共享平臺、智能服務平臺和城市信息模型平臺。探索大規(guī)模、多模態(tài)、動態(tài)實時的城市數據匯聚、接入、清洗、調度等機制、標準與法 律法規(guī)，支持批量采集、實時接入、統(tǒng)一數據資源目錄、統(tǒng)一數據中控、統(tǒng)一授權；建 設完備的數據安全保障機制，支持密級劃分、傳輸加密、安全交換與隔離等；建立對重 點類型數據的數字身份管理、確權管理、驗證、存證、取證、追溯問責等的管理能力；建設分布式，具有自動學習功能的深度學習框架，提供基于語音識別、語音合成、自然 語言理解等技術的人工智能語音開放算法服務和大規(guī)模視頻碼流分發(fā)管控、視覺計算資源調度管控、實時流數據并行處理、規(guī)則配置等視覺計算服務，支持以云服務模式提供深度學習能力、算法能力、數據管理能力、算法監(jiān)控及調度能力，支持算法注冊、 算法發(fā)布、算法環(huán)境管理、算法版本管理等算法管理。
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當前題目：城市大腦總體框架和主要平臺-創(chuàng)新互聯
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