复盘阿里城市大脑这3年

算法与数学之美

“ET城市大脑”是杭州献给整个世界的一个礼物，就像当年罗马给了世界一个下水道，伦敦给了世界一个地铁，纽约给了世界一个电网。现任的阿里技术委员会主席王坚曾不止在一个场合说过这些话。

阿里技术委员会主席王坚

他眼中，城市是最伟大的发明，而城市大脑是有着人类登月般的重要意义。

到目前，城市大脑已经走过3年时光，这期间中国的城市建设一直处于狂飙突进的状态，比如武汉的“满城挖”、山西大同的“拆城”等等，而城市大脑本身也经历了两个不同的版本。

业界想了解的是：作为新物种的这个城市大脑，到底发展得怎么样了？它又是如何成为了阿里巴巴普惠科技的“制高点”？本文试图一探究竟。

城市大脑的前世今生

城市大脑是技术进步的产物，也是城市发展的产物。综合来说，云数物智技术积累、国家政策支持、本地政府配合、后期庞大城市订单等等因素，促成了天时地利人和的形成。

在我国，内陆城市人口红利在移动互联网经济的强大集聚效应下，被刺激出全新的动能和勃勃生机，与此同时，城市供给与城市需求处在不匹配的状态，交通拥挤、住房紧张、供水不足、能源紧缺、环境污染、秩序混乱、供需矛盾加剧等城市病极为突出。

此外，AI、IoT、云计算、数据挖掘、知识管理、深度学习等技术迅速进入爬坡期，互联网科技公司、运营商、硬件厂商参与城市建设有了便捷的通道，但由于智慧城市是一个跨系统交互的大系统，是“系统的系统”，不是硬件的堆叠与软件的重复建设，而是需要有一个中枢神经式的城市指挥系统，这个系统必须具备全面、实时、全量的决策能力——这成为“ET城市大脑”诞生的基础。

从专业的交通大脑走向复杂的城市大脑，从长三角的杭州走向全国多个城市，这套系统被嵌入了越来越多人工智能的技术内核，开始了突飞猛进的进击。

城市大脑发展里程碑

首先，我们顺着时间的车轴，梳理出了阿里城市大脑这些年走过的路，以及“途经”的城市。

2016年4月，开创概念，以杭州为试点开始实践；
2016年10月，云栖大会城市大脑首次亮相，由王坚发布；
2017年4月，城市大脑落地苏州；
2017年8月，城市大脑落地澳门；
2017年10月，杭州城市大脑1.0正式发布；
2017年11月，城市大脑入选新一代人工智能开放创新平台；
2017年11月，城市大脑落地雄安；
2018年1月，城市大脑落地马来西亚；
2018年1月，衢州城市大脑正式发布；
2018年4月，城市大脑落地海口；
2018年10月，杭州城市大脑2.0正式发布；
2018年12月29日，杭州城市大脑综合版发布，将进入3.0时代。

看得出来，城市大脑的落地是国内国外齐发力，一线城市与二线城市同时布局。我们注意到，1.0版本到2.0版本用了整整一年，而2.0版本到3.0版本只花了不到3个月的时间。可以说，更新速度越来越快。

城市大脑的组织构架发展

2013年，闵万里加入阿里，任职阿里云机器智能首席科学家，先后打造了ET城市大脑、ET工业大脑、ET农业大脑等。加入阿里之前，闵万里在Google和IBM工作过，这两家公司如今也在智慧城市方面重金押注。

城市大脑负责人闵万里

这个城市大脑团队的重点在公共安全、城市管理、交通治理3大领域。在2018年10月，该团队还在社招一些在自然语言处理（NLP）、知识图谱、机器学习、深度学习、大规模分布式机器学习领域有3-5年研发经验的人才。

随着2018年11月阿里云事业群升级为阿里云智能事业群。科学家出身的闵万里在阿里云内部继续承担着打通各个行业大脑数据的使命，用数据智能推动城市大脑的商用。

此外，在阿里达摩院，北京大学应用数学博士，IEEE Fellow华先胜领导城市大脑实验室，主抓城市大脑在视觉方面的技术研究。华先胜的职位是阿里巴巴副总裁、达摩院城市大脑实验室负责人。在城市大脑项目上，闵万里和华先胜的团队紧密合作。

从云到端：城市大脑的总体架构

阿里云想的很明白，做好行业大脑，必须把握好3个能力：AI能力、云计算大数据能力、垂直行业整合能力。AI和云计算、大数据是阿里云的强项，在行业知识上，阿里云选择了开放，与投资企业、合作伙伴共建。

在城市大脑背后的技术架构上，分布着4大平台，涉及与城市交通、医疗、城管、环境、旅游、城规、平安、民生八大领域有关的计算能力、数据算法、管理模型等。

应用支撑平台：构建精细感知到优化管理的全闭环，以计算力消耗换来人力与自然资源的节约；
智能平台：开放的智能平台，通过深度学习技术，挖掘数据资源中的金矿，让城市具备思考的能力；
数据资源平台：全网数据实时汇聚，让数据真正成为资源，保障数据安全，提升数据质量，通过数据调度，实现数据价值；
一体化计算平台：为城市大脑提供足够的计算能力具备极致弹性，支持全量城市数据的实时计算，EB级别的存储能力，日PB级处理能力，百万路级别视频实时分析能力。

视觉AI项目组成：3个应用1个平台

在城市大脑视觉AI的项目组成上（这部分由华先胜团队主导），目前分为天曜、天鹰、天机、天擎四个部分。前三部分比较偏应用，最后一部分是平台。

天曜能够对城市里的交通事件、事故进行全方位实时感知、自动巡逻。目前在杭州，天曜已经覆盖700多个道路断面，实现自动实时巡逻，有效释放200余名警力，交通事件、事故的报警准确率达95%以上。
天鹰能通过人和机器的交互，快速定位目标对象，可以用于寻找失踪人口、追踪肇事逃逸车辆等。这背后涉及的技术获得了全球权威机器视觉算法排行榜KITTI的行人检测单项冠军，将世界知名行人再识别数据集Market1501的首位命中率提升到96.17%。
天机则可以通过区域内的历史视频数据，预测未来的车辆、人流量，从而合理安排出警、人员接送车等，做好交通疏导，避免发生拥堵和安全问题。
天擎是城市大脑处理视频信息的发动机，负责把海量的视频图像信息在最短的时间内处理为二进制语言，从而为之后的车辆识别检测、行人识别检测提供基础。由于部署在云端，“天擎”可以利用云计算的弹性扩容、高可用性来处理任务，满足不同规模城市的需求。

背后功臣：进化的“飞天”

实际上，城市大脑计算平台背后，有个默默无闻的功臣——飞天操作系统。这是外界研究城市大脑最容易忽视的一点。

飞天（Apsara）是由阿里云自主研发的超大规模通用计算操作系统，它可以将百万级的服务器连成一台超级计算机，提供源源不断的计算能力。这套系统目前已经成为了世界上最顶尖的系统之一。2017年双11中飞天支持了每秒32.5万笔的交易峰值，4200万次每秒的数据库处理峰值。

飞天的核心服务有计算、存储、数据库、网络，而城市大脑正是在此基础上满足了城市数据互联与处理的需求，对整个城市进行全局实时分析和资源调配。可以说，飞天是阿里巴巴大规模投入自主研发技术的开始。因为自此之后，阿里云自研并为客户提供了一系列新技术产品，包括飞天Apsara、部署在客户侧的飞天专有云Apsara Stack、端操作系统AliOS、数据库POLARDB、弹性裸金属服务器神龙X-Dragon等。

“操作系统就是管计算机里面的资源，内存、硬盘等等，但现在城市里面没有这个东西，导致城市的资源没有人管。”

此前王坚曾在公开场合点评城市大脑，但实际上，这背后就是飞天操作系统在发挥作用。

城市大脑落地10多个城市

经过2016-2018的发展，阿里城市大脑已经在杭州、苏州、上海、衢州、澳门、海南等地相继落地智慧城市项目。华为、腾讯、百度、京东、平安等巨头也瞄准了这个市场，智慧城市这个行业成为科技大热门。

截止目前，阿里城市大脑落地城市已达10多个。

在杭州，杭州城市大脑塑造了最经典的案例。作为长江三角洲城市群中心城市之一的杭州，曾经上下班高峰期堵车非常严重，而目前，受益于“城市大脑”，杭州交通效率不断提高。依据公开的城市季度报告，在全国最拥堵城市排行榜上，杭州从2016年的第5名下降到今年第二季度的第57名。2018年9月，杭州云栖大会上，浙江省公安厅副厅长金志在现场宣布：杭州市“城市数据大脑”交通V2.0正式发布。金志表示，杭州城市大脑2.0将覆盖主城区、余杭区、萧山区共420平方公里，一年扩大28倍。接管1300个路口信号灯、接入4500路视频，通过7大生命体征全面感知城市交通，并通过移动终端直接指挥杭州200余名交警。

在苏州，苏州城市大脑汇聚了五大部门、三大运营商和众多互联网数据，最终汇聚产生了79种数据源、2600种数据项、3000亿条历史数据。利用全局的数据融合后，城市大脑能指导换乘中心的设计、公交优化规划设计。凭借交通历史数据，还能预判某个区域未来10分钟-1小时的交通态势。最终能分析苏州1000+万人口的迁移数据、642条公交的运营情况，进过优化，公交客流量最少提升10%。

城市大脑落地场景盘点

城市大脑的价值，从技术角度看是城市智能化、数据化、全面、实时、全量的决策，从更大层面是城市治理模式、城市管理模式和城市产业的突破。

截止到今天，阿里城市大脑已成为全球最大规模的人工智能公共系统之一，已覆盖交通、安防、医疗、旅游、市政建设、城市规划、工业、环境、政务民生等领域，为阿里也为产业界带来了巨大的经济效益。这些场景中，交通、城市治理、政务民生是最具吸引力的场景。

交通方面，交通大脑实际上已成为ET城市大脑最为核心的业务，也是切入智慧城市的先行者。在资本布局上，阿里全资收购了高德地图（定位与导航），合资成立千寻位置（高精地图），有与中兴通讯合资成立浩鲸科技（运营商ICT、交通）等。而交通大脑从信号灯优化、交通事件实时识别、应急车辆优先调度、重点车辆管控、社会治理和公共安全保障等着手，且已具备这些能力。此外，阿里还投资了汽车智能网联公司斑马智行推出互联网汽车，阿里云、AliOS和阿里人工智能实验室联合推进车路协同、无人驾驶等诸多交通领域。

城市治理方面，城市用电排水检测、火情消防智能检测、灾情处置全局联动、垃圾清运管理优化、路边泊位智能调度等城市管理的全域应用都在逐步推进。

政务民生方面，浙江大力推动的“最多跑一次”政府网上服务项目，其实就是阿里城市大脑与政务云的结合，改“百姓跑腿”为“数据跑腿”，大大提高了群众的民生服务获得感。

新发展：全面开放，2019城市大脑走向何处？

阿里做城市大脑，最忌讳的就是“闭门造车”，因为产业能力毕竟术业有专攻。除了本身的技术拓展之外，我们注意到阿里通过投资入股、整体并购、成立合资公司等方式深入布局行业。

比如注资银泰百货、高鑫零售、饿了么、菜鸟网络，重金落子哈罗单车（目前布局顺风车）、易果生鲜和盒马鲜生......这些都是城市生活最高频的场景，当然在交通等方面也是有着与联合投资企业共建的逻辑。而达摩院、支付宝更是对阿里整体的开放战略做最好的支持（例如支付宝的小程序匹敌微信小程序）。

但阿里觉得，有自己内部生态明显还不够。

在2018年9月，阿里宣布了一项重要的计划：全面开放城市大脑平台——这意味着城市大脑从一项赋能杭州的大脑应用走向更强大的生态型平台。其中，一体化计算平台、数据资源平台、智能平台、应用支撑平台这四大平台都走向了开放，面向对象将包括政府管理部门、大学与科研机构、咨询公司、中小创业者及技术极客。而具体则表现为——

视频AI能力开放：面向视频行业，全面支持安防行业标准；支持主流厂商的流媒体系统；打通安防和互联网两大流媒体领域；10万路视频流接入能力。
开源计算平台开放：基于flink构建计算服务，全面支持开源生态；提供异构计算动态调度、故障切换服务，提供99%时段的实时性保证、提供安全的计算环境，确保用户的数据以及资源安全。
搜索服务开放：提供实时视觉特征索引服务、提供高并发实时查询服务、提供多种视觉特征碰撞服务。

可以看出，阿里想紧紧抓住的是智慧城市领域的第一波创业者和研究者，而这种想法在其他厂商中间似乎不多见。我们只注意到京东智能城市研究院的成立，引入在计算机、AI、自动化、仿真技术、城乡规划、视觉感知等方面的6位中国工程院院士，其城市计算平台也在逐渐汇聚产业链上下游的垂直企业。

同时，阿里云紧密与专业厂商进行积极合作，对外宣布的包括浙大中控、银江科技、浙江大华、图盟科技等公司，以期望能够将其最新技术注入到传统厂商的方案当中。