科學家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）生前建議，人類必須在今後的200年內，移民到另一個星球。原因有兩個：第一，地球上的資源將無法維持不斷增長的人口；第二，機器在日益進步的人工智能幫助下，有一天將會能夠控制人類。聽起來相當悲觀。不過，我認為這兩件事情都是可控的，就看人類如何利用自己的智慧而已。
我們首先看看人口的問題。根據聯合國的報告，2014年，世界人口的增長率是1.2%。如果不予以控制，繼續以每年1.2%增長，200年後，會增加大約11倍；而500年後，會增長389倍。但是，控制人口增長率應該不是不可能的事情，只是到現在為止，除中國外，其他國家的政治家都沒有足夠的膽量去提出這個問題。
至於人工智能的問題，目前，我國要發展智慧城市。一座城市本身是沒有智慧的，如果要讓一座城市有智慧，這些智慧必定是由人類給予。而人類把智慧灌輸給一個城市系統的過程，就是“智慧工程” 。
圖1 科學家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）
城市是智慧的載體
智慧有什麼用處？一個人的智慧，是用來管理一個人的行為的。同理，一座城市的智慧，是用來管理這個城市的行為。一個城市的行為包括交通、安保、環保、教育、醫療、通信、城建、商務、金融，等等。在一座智慧城市裡，上面的每一項都需要一個智慧的管理系統，成為一個個智慧的子系統。然後，必須還有一個智慧的總系統，把這些子系統串聯起來，成為一個相輔相成的綜合管理系統。
那麼，這些智慧從哪裡來？
人類是最具智慧的動物，因此，人類統治了世界。但是，人類的生命是有限的，每個人一生能積聚的智慧也是有限的。不過，如果我們能夠把所有人的智慧綜合起來，一代代地相傳下去，就會是相當無限的。這個用以綜合和傳遞的媒體，從前主要是書籍，今天我們有電腦、大數據、雲端等。而且，我們還發展了人工智能。
一座城市本身只是一個載體，本身沒有智慧。我們要建造一座智慧城市，必須利用人工智能去幫助我們實現。對一座城市而言，人工智能可以有兩種不同方式，把智慧灌輸到城市系統中——我們可以利用人工智能“指導”城市的管理系統，也可以利用人工智能去“教導”一個城市的管理系統，其結果是不相同的。這些子系統和總系統其實都可以定義為機器。這些機器包括不同的電子設備，加上互聯網、物聯網、大數據、雲端，等等，當然也包括衛星和其他通信系統。
我們可以根據經驗，“指導”機器在不同情況下應該做什麼事情。對任何一件可能發生的事件，這個管理系統會在存儲的數據庫裡找出相對應的案例，然後根據這個案例規定的步驟作出反應。這些反應動作是呆板的，是預先安排好的，也就是說，這些反應都是可以預知的。
如果我們利用人工智能去“教導”一個城市的管理系統，就是把我們做人做事的原則教導機器，去考慮和決定在不同的情況下應該做什麼事情。對任何一件可能發生的事件，這個管理系統會根據它自己的經驗，對事件作出反應。這個反應是隨機的，我們不一定能夠預知。就像我們教導我們的孩子一樣。雖然我們都盡心盡力去教導孩子，希望他們長大後成為一個好人，我們仍然沒有把握預知他們長大後會是什麼樣的人。同樣，雖然我們都盡心盡力教導機器去管理一座城市，我們沒有把握預知這些機器將來會怎樣管理這座城市。假如孩子不聽話，對世界影響有限；如果機器不聽話，後果可能十分嚴重！
這就是霍金先生的顧慮！其實也是很多人的顧慮！
我們的結論是，用人工智能去指導或者教導，會得出兩種不同的城市：前者應該名為“智能城市”，後者應該名為“智慧城市”。今天，國家要我們建造智慧城市，我們必須把定義搞清楚。
從前我們建造了“智能交通”（Intelligent Transportation System），現在也要改為“智慧交通”了！
什麼是智慧城市
我們先回頭看看智慧城市的歷史。“智慧城市” 應該是從英文的Smart City翻譯過來的，今天我們智慧城市的英文名字也叫“Smart City”。不同的語言之間，翻譯有一定的困難。中文的“智慧”應該遠比“Smart”高級。不過，作為工程師有一個好處，就是可以用定義來確定一個名詞的意思。既然大家已經把Smart City定義為智慧城市，我們就沿用這個翻譯吧。
2008年，IBM的總裁Sam Palmisano提出了“Smarter Planet”（更智慧的地球）的倡議。2010年，他提出了“Decade of Smart”（智慧的十年）的理念，鼓勵大家應用電腦系統，使這個地球更智慧。 2011年，他更提出了“Smarter Computing”（更智慧的計算）的理念，來支撐更智慧地球的發展。智慧地球上的城市當然是智慧城市了。在電子設備，互聯網，大數據等日益發達的今天，這個提議的確很合時宜、很恰當。
不過，Palmisano提出的是“更智慧的地球”Smarter Planet，不是“智慧地球”Smart Planet。“更”是一個比較詞，在一座沒有智慧的城市稍加了一點點智慧，它就是“更智慧”了。但是如果一座城市只有一點點智慧，當然還不能算是一個“智慧城市”！
根據“科普中國”的觀點，“建設智慧城市，也是轉變城市發展方式、提升城市發展質量的客觀要求。通過建設智慧城市，及時傳遞、整合、交流、使用城市經濟、文化、公共資源、管理服務、市民生活、生態環境等各類信息，提高物與物、物與人、人與人的互聯互通、全面感知和利用信息能力，從而能夠極大提高政府管理和服務的能力，極大提升人民群眾的物質和文化生活水平。建設智慧城市，會讓城市發展更全面、更協調、更可持續，會讓城市生活變得更健康、更和諧、更美好。”
目前，世界上已經有一些城市被稱為智慧城市。例如荷蘭的阿姆斯特丹（Amsterdam），其智慧的目的是要減少擁堵，增加安全和節省能源；美國加州的聖萊安德羅（San Leandro），其智慧是利用物聯網來控制城市中電力的分配，從而達到節省能源的目的；哥本哈根（Copenhagen）希望在2025年前，成為第一座實現碳中和的城市。這些城市都只是在一個或者幾個子系統加進了智能，其實還都不能算是真正的智慧城市。不過，因為要實現完全智慧的城市所需要的工作量十分巨大，要經過很長的時間才可能成功，暫時將這些城市稱作智慧城市也未嘗不可。而結果就是，每座智慧城市的智慧都不相同，當我們說某一座城市是智慧城市的時候，必須附註一下它具有的是哪一方面的智慧。
2012年，國內開始安排重慶兩江新區等90個地方作為智慧城市的試點，推動智慧城市的建造，以後試點的數量每年都會增加。但也和世界上其他城市一樣，只是依當地的需要，建立不同的智慧的子系統而已。
今天的電子設備已經相當先進了，電腦、雲端、傳感器、人臉識別等等，加上人造衛星、互聯網、物聯網和日趨完善的人工智能，機器已經可以為我們做很多人類自己做不到的事情。例如：導航系統已經是航空、船舶、汽車、飛彈不可或缺的工具了。“人臉識別” 在許多安全措施上的能力，是人類無法比擬的。機器在圍棋上戰勝人類，只是人工智能很小的一步；機器人甚至可以替我們分擔部分家務。
回頭看看我自己的經歷。我在1958年開始設計房屋，當時用的是計算尺，用計算尺的準確度全靠工程師的眼力，一般大概是2%上下。之後就是手搖計算器，然後有電動計算器。1960年，我在學校第一次嘗試使用初期的電腦。1962年，我開始編程、寫軟件。那時的電腦還用真空管，大都是整個房子那麼大。1965年設計格尼大橋的時候，和我一起工作的同事，依靠一部電動計算器，用了整整一個月的時間，才把一個99×99矩陣的逆矩陣計算出來。我們公司的一部Siemens電腦，雖然佔了公司整個地下室，還容納不下這樣一個矩陣。而這項工作，今天大概就只需要不到一秒鐘時間。
1959年，我從香港到德國留學，坐了一個月的船。如今，飛機、汽車把地域的距離縮短了， 互聯網和智能手機把人的距離縮小了，機械化把工作的效率提高了。比較起來，感覺就像到了另外一個世界。
建造智慧城市的目的
在過去的30年裡，個人電腦、互聯網和智能手機這三個顛覆性的創新，完全改變了人類的生活形態。我的問題是，如果我們在30年前建造了一座智慧城市，今天它還能勝任嗎？如果我們在30年前建造的智慧城市今天已經不勝任，那麼我們今天建造的智慧城市，30年後是否還能勝任？
這是一個很實際的問題。我是橋樑工程師，目前大跨度橋樑的設計壽命大都是100年到150年。城市設計應該更長。上面的例子指出，如果我們30年前設計一座智慧城市，已經未必能勝任今天的社會了，更不要說100年了，怎麼辦？
我們設計智慧城市的目的是什麼？我們設計智慧城市的目的是要讓“人”能生活得更舒適。當人的生活方式大大地改變了，智慧城市的定義和目標也必須跟著改變。今天，人的生活方式改變得很快，而且這個變化將來會更快。那麼我們怎樣能以過去的經驗為基礎建造的智慧城市，來服務將來的社會？
圖2 電視上關於會飛的汽車的討論
我們今天的智能交通，其實只是數據的整合，還沒有太高的智慧可言。當無人駕駛的汽車成為普遍的交通工具時，今天的智能交通就過時了。圖2是我最近在電視上看的一個節目，談“會飛的汽車”。如果汽車會飛，目前的智能交通大概無法勝任了，我們的安保系統也會有問題。假如將來人也會飛呢？以目前科技發展的趨勢，這大概不會是很遙遠的將來！
圖3 Raymond Kurzweil的預言一（取材：Time）
圖3是Raymond Kurzweil的預言。圖中曲線代表1000美元能夠買到的計算速度。IBM在1920年開始，出產手動計算器，那時還沒有什麼大用途。到1950年，1000美元能買到的計算器每秒鐘大概能夠做1次計算；到我在1962年開始寫軟件的時候，這個計算速度已經可以達到10萬次；到2006年，這個速度增加到1萬億次。就是說，從1950年到2006年這56年間，同樣價格的計算機速度增加了1萬億倍！
圖4 Raymond Kurzweil的預言一（取材：Time）
圖4是對將來的預言。Kurzweil認為，到2025年，1000美元能買到的計算速度，將可以比擬一個人腦子的計算速度；而到2045年，同樣價格的計算機，計算速度將可以等於全世界人類腦子的總和。Kurzweil把這個2045年定作一個拐點（Singularity），他認為，那個時候機器將會有能力控制人類。從現在到2045年只有27年的時間，樂觀一點的看法，那時候我也只是107歲！
霍金給我們200年的時間，而Kurzweil只給我們27年的時間！
不過，從另一方面看，機器的智能是人類給予的，人類理論上是“應該”可以控制機器的智能的，這就要看我們如何管理我們自己的智慧了。上面說過，我們可以根據我們的經驗“指導”機器在不同情況下應該做什麼事情，得出的應該是“智能城市”，是可控的；如果我們利用人工智能去“教導”一個城市的管理系統，就是把我們做人做事的原則教導機器去考慮和決定在不同的情況下應該做什麼事情，得出的應該是“智慧城市”，這是可能失控的！當然，我們也可以在一個智能城市系統中選擇性地、在可控條件下加入一點智慧，提高智能城市的工作能力。總而言之，如何避免失控，就要看人類自己的智慧了。
一個城市的行為包括交通、安保、環保、教育、醫療、通信、城建、商務、金融，等等，我們建立智慧城市系統是要去管理城市裡的這些行為。但是，我們管理城市裡的這些行為的目的是什麼？很簡單，就是要讓“人”生活得更舒適。人對“舒適生活”有兩個基本要求： 一是生活上的方便； 二是精神上的享受 。
“方便”的意思是：很容易獲得我們想要的東西和幹我們想要乾的事情。例如，智慧交通讓我們出行方便，避免堵塞；智慧保安保證我們去哪裡都可以不被傷害、不被欺騙、不被欺負；智慧環保使到處都是清新空氣和可持續的綠色環境；智慧醫療讓我們就醫方便等等。這是機器能夠做到的。
但精神上的享受如音樂、美術、哲學等，是具有人工智能的機器無法提供的。例如，什麼是美？什麼是不美？這樣的問題並沒有絕對的答案，人工智能無法做出適當的判斷。所以我認為，智慧城市雖然能夠提供方便的環境，但要能滿足人類對美好生活的需求，精神上的享受無可或缺。這就是我認為“智慧工程”後面要附加一個“+”的原因！
作者 / 鄧文中
作者系美國工程院院士、中國工程院外籍院士
林同國際工程諮詢（中國）有限公司董事局主席
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