项目1 认识城市大脑及城市大脑平台 项目概述 1..项目背景 智慧城市是一种将科技发展与城市化紧密结合的城市治理方案，是现代城市化的发展新道路。建设智慧城市在实现城市可持续发展、引领信息技术应用、提升城市综合竞争力等方面具有重要意义。智慧城市的概念也在随着社会发展与技术进步不断地更新完善。最初的智慧城市建设是通过物联网、云计算等技术高效地配置重要城市资源，促进城市的高效运转。第二代智慧城市在最初的智慧城市建设的基础上，融合大数据、人工智能等技术，深度挖掘城市数据中的价值，形成了更具智能化的城市管理手段。目前，在交通等领域较为成熟的智慧城市形态正在向着第三代迈进，如城市大脑概念的提出。城市大脑相当于人的中枢神经，通过全面打通各类城市数据，接入各类业务系统，实施融合计算，使城市能够“思考”和迭代进化。最终，城市大脑和水、电、道路等一样，成为城市发展必不可少的数字化基础设施。 城市大脑平台是整个城市可持续发展的全新基础设施和智能中枢，可以对整个城市进行全局实时分析，利用城市的数据资源优化调配公共资源，并将最终进化成为能够治理城市的超级智能平台。城市大脑平台可以打通交警、交通、城管、医疗、应急、环保、消防等多部门数据，并在交通治理、环境保护、城市精细化管理、区域经济管理等领域进行了诸多有效探索。本项目将围绕交通、城市管理、旅游、政务、工业、健康、社区等场景，帮助读者了解城市大脑及城市大脑平台的概况。 2..项目架构 本项目通过引入智慧城市及城市大脑的概念，介绍了阿里云城市大脑平台的组成和架构，以及典型应用场景和落地应用情况，帮助读者较为清晰地认识城市大脑及城市大脑平台。本项目重点介绍了阿里云视觉智能开放平台的能力，这是后续实践项目中要用到的平台能力。 3..项目知识 人工智能技术在城市大脑中发挥着核心的作用，同时也离不开与其他新技术（互联网、信息通信技术、物联网、云计算、大数据等）之间协同发展。其中，人工智能技术与大数据和云计算技术的关系最为紧密，如城市大脑平台的人工智能开放能力是构建在阿里云海量的计算与存储资源之上的。本项目的知识内容主要包括城市大脑最常用到的人工智能技术能力，以及阿里云视觉智能开放平台中的技术能力。 学习目标 1..知识目标 .了解阿里云城市大脑平台的组成和技术架构。 .了解阿里云视觉智能开放平台的技术能力。 2..技能目标 .了解阿里云城市大脑平台的典型应用场景。 .了解阿里云视觉智能开放平台的部分技术能力的基本原理。 项目导图 城市大脑平台涉及的人工智能技术包括机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等，本书后续项目主要使用到如下人工智能技术能力。 1.文字识别技术能力 文字识别技术能力是一种基于光学字符识别（ OCR）技术，将图片、照片上的文字内容识别出来，直接转换为可编辑文本的能力。例如，通用卡证可以进行身份证正反面识别、护照识别、银行卡识别、名片识别、户口页识别，还可以识别常用的文档、表单、票据，以及汉字、英文、数字、标点符号等手写体。 2.语音识别技术能力 语音识别技术能力可以实现语音的高精度识别，可以构建语音交互场景下的口语理解和对话系统，自动实现语音分析、语音合成等任务。 3.图像识别技术能力 图像识别技术能力可精准识别图像中的视觉内容，提高图片的处理和分析效率，覆盖上千种物体标签、数十种常见场景等，可以自动地快速完成图像搜索、图像识别和目标检测等任务。 阿里云城市大脑平台是基于云计算、大数据、人工智能、物联网新一代信息技术构建 的人工智能开发创新和运营平台，如图 1-1所示各类信息技术支撑城市大脑的发展，进而推动城市中的各种应用。简单来说，这里的“平台”并不是一个物理实体，而是集成了很多基础功能的系统（如图像识别、语音识别、文字识别等），使用者通过远程调用 API （application programming interface，应用程序接口）就可以解决城市管理和运行中的很多实际问题。 图 1-1 阿里云城市大脑示意图 城市大脑平台总体架构如图 1-2所示。 图 1-2 城市大脑平台总体架构 城市大脑平台总体架构可分为底层、中层和上层。 （1）底层：由基础的城市物联网感知平台和云计算平台组成，提供数据采集、存储、计算的基础能力。其中，城市物联网感知平台中的硬件基础设施包括传感器、摄像头等；底层涉及如 NB-IoT、LoRa、2/3/4G、Wi-Fi等通信技术；城市云计算平台提供稳定可靠的云计算服务。 （2）中层：由数据资源平台、智能服务平台、数字规划引擎和行业引擎等组成，形成完整的城市数据智能操作系统。底层数据在这里进行汇聚和处理，经过一系列智能算法和模型计算，形成可支撑不同行业、部门的智能引擎及各类应用（ application，AP）服务。在这个过程中城市大脑以数据和智能为核心，形成对上层应用的智慧化赋能支撑。 （3）上层：由面向各行业和领域的智能应用所组成，围绕“优政”“惠民”“兴业”三大领域，建设数据智能应用，全面促进城市的数字化进程。 认识城市大脑及城市大脑平台 阿里云城市大脑平台以城市视觉智能引擎为核心，包含多个协同运行的智能系统，如视觉计算平台、车流人流预测系统、渐进式视频搜索引擎、城市建设与精细化管理系统等。 城市大脑平台中的城市视觉智能引擎依托于阿里云分布式计算和存储平台，利用先进的视频图像、图形学处理技术和深度学习算法，建立城市级人工智能模型，通过对相应场景的分析、索引和挖掘，赋能交通、市政综治、商业、园区、电力能源、医疗教育等各个行业场景。城市视觉智能引擎可以打通并连接散落在城市各个单元的视觉资源，让图像、视频帮助城市来做思考、决策和运营，从而整体提升城市的运行效率。 城市视觉智能引擎的典型应用场景如下。 1..智慧交通应用场景 智慧交通场景下，城市视觉智能引擎提供的交通工程服务如图 1-3所示，城市视觉智能引擎可为城市交通管理提供如下能力。 （1）感知异常交通事件能力，如自动发现交通拥堵并计算时长；检测主干道违章停车事件、快速路闯禁事件；检测和分析人群聚集情况；判断车辆在错峰时间段内的闯禁信息。 （2）提供交通工程服务，如对套牌、假牌、非法改装、遮挡、污损车牌等行为进行检测；实现异常车牌身份推荐、车辆轨迹还原等。 （3）预测车流人流能力，如预测 1小时后的车流量、人流量，并辅助提前制订疏导、管控和预警方案，规避拥堵和踩踏等安全问题。 图 1-3 智慧交通——车辆信息识别 2..智慧应急应用场景 应急监督管理的工作涉及安全生产各个环节，包括危险作业、明火火星识别、生产车间人数超限、车辆核入和人证核入等多种业务场景。由于这些场景有安全生产种类多、业务量大、监管难等特点，很多违规生产操作监管难，从而加重了生产非合规问题的程度，由此可能带来巨大的损失。城市视觉智能引擎可为安全生产管理提供如下能力。 （1）识别动火器材的能力。对特定区域中的人和乙炔瓶器材进行检测、识别、跟踪，结合行人和乙炔瓶的时间和空间关系，判断动火作业，对其上报，达到监管的目的。 （2）识别人员超限的能力。对重大安全风险区域中的行人进行检测、跟踪，之后对人数进行统计，一旦人数存在变化，将实时进行上报。 （3）对园区人车进行核入的能力。对厂区或区域出入口的车辆进行检测、跟踪，并在车牌满足识别条件时进行识别，与此同时，对车辆司机进行判断，实时上报相关结果。 （4）识别违规火星作业：对车间可视区域进行全天候不间断巡视，检测和定位特定生产车间内发生明火火星的区域，如图 1-4所示。 图 1-4 智慧应急——识别违规火星作业 3..城市管理应用场景 城市管理的工作涉及路面违停、游商、占道经营、渣土车未苫盖、人员聚集等多种业务场景，且违规事件的偶发性极强，非常需要借助城市视觉智能引擎的力量来解放人力，提升效能。城市视觉智能引擎可为城市管理提供如下能力。 （1）识别违章停车的能力。识别出指定区域内违章停车的车辆，并在合适的条件下识别出车牌结果，如图 1-5所示为识别违章停车。 （2）识别非法游商的能力。对指定区域进行车辆检测及滞留分析，判断该区域是否出现疑似游商车辆。 （3）识别占道经营的能力。基于深度学习的语义分割算法，对指定区域判断分析是否出店经营。 （4）识别渣土车属性的能力。对指定区域进行车辆跟踪，判断该区域是否存在未苫盖的渣土车目标。同时对违规车辆车牌进行检测，识别出有效的车牌。 认识城市大脑及城市大脑平台 图 1-5 城管执法——识别违章停车 4..智慧建设应用场景 对于住建管理部门和施工单位而言，建筑和基础设施的施工安全监管是其重要职责。住建施工现场是高危险作业场景，为了保障人员的安全，需要实时监控现场的动态行为，及时发现和上报安全隐患。对于环保部门，施工单位在施工过程中，抓好扬尘控制方案、裸露区域覆盖的监管是控制污染的关键。城市视觉智能引擎可为建设场景提供如下能力。 （1）识别人员未佩戴安全帽的能力。对住建区域包括施工、入口等区域的工人进行安全帽检测，对未佩戴安全帽的工人进行上报告警，如图 1-6所示为识别出已佩戴安全帽。 （2）识别违禁闯入的能力。对划定的危险敏感区域进行实时监控，当指定区域有人体出现时，进行报警。 （3）检测人员脱岗的能力。对室内在岗人员人数进行统计，当室内持续无人，超过阈值时间，即产生上报告警。 （4）检测裸土未苫盖的能力。对施工工地中的视频点位进行实时监控，检测未苫盖的裸土，当裸土面积超过阈值则输出报警。 图 1-6 智慧建设——识别是否佩戴安全帽 城市大脑平台围绕城市治理的各类应用场景，以人为中心、以事件管理为手段、以智能平台为工具，基于对城市人、物、事件等的全面动态感知，以城市感知为抓手推进城市数据的智能采集，以创新的智慧应用为依托，解决城市治理场景的实际困难，尤其是解决大城市突出问题，重塑城市治理模式，提升市民体验。除了上面提到的交通、应急、城市管理和建设安全等应用场景，城市大脑平台在如下场景也发挥着日益重要的作用。 1..政务应用场景 政府数据涉及面很广泛，汇聚了自然人、法人组织、城市资产、城市感知、行为事件、地理空间、宏观经济、自然资源、公共服务、电子证照等政务数据。基于这些数据，让数据多跑路，群众少跑腿，提升政府的政务管理效率和政务服务水平，是政务城市大脑的终极目标。城市大脑平台可以服务于多个政务应用场景，如通过视觉智能开放平台的能力自动识别司机的驾驶证，居民的身份证，以及人脸属性，不仅极大地减少了人工投入，也更快速精确地获取了人们的信息，减轻了政务负担。 2..城市旅游场景 城市大脑平台通过数据的打通，充分协同交通管理、公共出行、城管停车、治安平安等能力，实现“多游一小时、多留一天”等业务目标，驱动提升政府行业监管能力、旅游产业营销效能、公众旅游服务体感。尤其是旅游交通融合背景下，相应应用层出不穷。比如，数字旅游专线、自驾游分析、智能行程规划、景区停车诱导等，给游客节省了时间也给旅游部门减轻了管理负担。 认识城市大脑及城市大脑平台 智慧旅游出行方案基本能实现“多游一小时、多留一天”的业务目标。智慧旅游提高了游览转场的效率。持续推进“数字旅游专线”的建设，在交通枢纽、集散中心以及景区建立人流疏散点，开通“数字旅游专线”共享大巴，游客利用移动端平台预定，实现景区之间的快速串联；也实现了智能引导游览路径，通过探针、视频监控、闸机、互联网数据等方式，精准地探测景区实时人流，并将数据接入城市大脑文旅系统以及应急系统，当景区接近饱和人流时，提前预警并通过微信、短信、地图 APP等渠道通知游客，将游客疏导至周边景区，提升游客的游览效率。 3..工业应用场景 城市大脑平台运用阿里云数据智能，根据城市产业特征，定制工业行业大数据平台，驱动产业智能化变革，形成新的模式和新的业态，打造城市专属级工业互联网平台，建设工业大脑。其目标是把人工智能与大数据技术接入传统的生产线中，帮助生产企业实现数据流、生产流与控制流的协同，提高生产效率，降低生产成本，以自主可控的路径实现自主可控的智能制造。城市工业大脑让机器能够感知、传递和自我诊断问题，通过分析工业生产中收集的数据，优化机器的产出和减少废品。工业大脑通过并不昂贵的传感器、智能算法和强大的计算能力，解决制造业的核心问题。 城市大脑平台中的智能引擎在工业领域的应用十分广泛。比如，通过人体检测可以对工人进行跟踪、检测、统计，在生产车间人数超限、生产车间持续无人或工人违规操作时，及时上报，确保工业生产安全可靠。而且可以对住建区域包括施工、入口等区域的工人进行安全帽检测，对未佩戴安全帽的工人进行上报告警。当然，通过人脸人体检测还可以对职工进行上班签到信息登记、职工个人物品登记等。除此之外，在物流行业还可以通过文字识别、物体检测对包裹进行分类投放，寄、取快递时可以实现自主扫码操作，无须工作人员。在工业生产中，通过物体检测还可以识别出生产线中的不合格产品。 4..医疗健康应用场景 城市大脑平台应用在医疗健康场景，可以借助自然语言处理（ natural language processing，NLP）技术，大数据和智能算法的分析和识别能力、医疗知识图谱，辅助医生为患者高效地构建健康问题发展模型，掌握疾病的关键线索，从而有的放矢地治疗。同时，可以给予医生更多的有效疾病线索，辅助为患者提供更全面的疾病问题评估，还可以在不同的医疗健康应用场景下，合理授权数据应用，提供适合医疗业务场景的数字档案自动调阅服务。 阿里云城市大脑平台将人工智能运用于医疗服务质量监管和提升中，通过实时算法分析避免问题发生，并辅助医生诊疗，逐步实现了医疗机构通过大数据技术保障医疗服务。疫情期间，阿里云的人脸口罩识别技术可以有效地检测人员是否佩戴口罩，这大幅减少了人工检查的工作负担，提高了人员检测通行效率。此外，通过验证码识别，可以登记人员行程信息和近期身体状况，及时发现高风险外来者和发热者，为阻止疫情进一步扩散做出了积极的贡献。 5..社区应用场景 城市大脑平台打造的社区微脑致力于建设智慧社区，给社区居民创造安全、舒适、方便的生活环境。比如，对社区人、车进行核入，在社区出入口对进入车辆进行检测、跟踪，并在车牌满足识别条件时进行识别，同时，对车辆司机及相关人员进行判断，实时上报相关结果。通过身份证识别可以登记人员信息，防止非法人员闯入，保障社区居住环境安全、可靠。通过特殊图片场景还可以识别社区内的异常火焰、烟雾，对社区可视区域进行全天候不间断的巡视，检测和定位特定居民楼层发生火灾的区域，并及时上报火警。 社区保安可以通过城市社区微脑进行事件的上报、跟踪，掌握小区的人、车、物相关态势，并对其进行查找、分析。还可以查看接收感知到的所有事件，进行调度派发、预警解除、处置确认等工作。技术上依托业界先进的图像识别算法，实现识人、识车、识行为，结合小区内的房屋基本信息、采集登记的住户人车信息、出入行为信息，对人、车、房进行关联分析，形成各种安全态势分类标签。 1..杭州 杭州城市大脑以交通领域为突破口，开启了利用大数据、人工智能等数字技术改善城市治理的探索。如今，杭州城市大脑已实现从“治堵”向“治城”的实质性跨域，已覆盖公共交通、城市管理、卫生健康、基层治理等几十个应用场景。 2..北京 城市大脑为北京城市副中心的建设过程提供了全面感知、智能识别能力，全天候自动识别通州核心区和大兴区的工地未苫盖、渣土车未苫盖、道路遗撒等问题，实现了环境污染事件从人工发现到自动感知；围绕生态环保、安全保障、精细治理和综合执法等，实现对城区运行状态指标的实时感知，有效保障了城市安全。 3..上海 上海浦东新区的城市大脑项目将交通、能源、供水、建筑等基础设施数字化处理和分析，为公共交通和公共服务提供智能决策，已成为社会治理精细化、智能化的典型。它以城市运行综合管理中心为载体，综合运用大数据、云计算、人工智能等技术，通过对生活垃圾、工地不文明施工、空气污染、噪声扰民等几十个场景产生的综合数据进行智能分析，可迅速识别问题症结并“对症下药”。 4..郑州 郑州城市大脑建设项目是郑州打造新型智慧城市的高阶体系，综合利用大数据、云计