伴随着智慧时代的来临，智能化成果和大数据分析信息的运用被看成是推进城市治理、解决城市病的一大机遇,"城市大脑"应运而生。它以互联网为基础设施，基于城市所形成的数据资源，对城市进行全局的实时分析、指挥、调动、管理，最终实现对城市的准确分析、整体研判、协同指挥。倘若把交通、能源、供水等这些分布在城市各个单元里的数据当成"神经元"，那么"城市大脑"就能将这些数据连接起来，相当于打通了"神经元系统"。
一、“城市大脑”的基本概念
什么叫“城市大脑”？简单地说，便是运用人工智能、大数据分析、物联网等先进技术，为城市交通整治、环境保护、城市精细化管理、区域经济管理等搭建一个后台系统，打通不同平台，推进城市数字化管理。
城市大脑是支撑未来之城可持续发展的新一代基础设施,其核心内容是运用实时全量的城市数据资源全局优化城市公共资源，实时调整城市运作缺陷，实现城市治理模式突破、城市服务模式突破、城市产业发展突破。
城市大脑是支撑未来之城可持续发展的新一代基础设施,其核心内容是运用实时全量的城市数据资源全局优化城市公共资源，实时调整城市运作缺陷，主要实现下列三个突破：
1）城市治理模式突破:提升政府部门的管理水平和管理能力，解决城市治理突出问题，实现城市治理智能化、集约化、人性化；
2）城市服务模式突破：更准确地随时服务企业和个人，城市的公共服务体系更加高效化，公共资源更加节省；
3）城市产业发展突破：开放的城市数据资源是至关重要的基础资源，对产业发展发挥出催生带动的作用，有助于传统产业转型发展。
二、“城市大脑”的整体构造
从阿里云对城市大脑整体构造的解析，交通、交警、公交是主要的数据来源和应用环境所在。事实上，在智能交通领域最开始存在"大脑"这个概念大概在2006年，那时候的"交通大脑"与我们目前所说的"交通大脑"含义有所不同。目前，不单单是阿里在提"交通大脑"这个词汇，百度、滴滴互联网公司也都在提，传统的智能交通企业、领域用户都在提，"交通大脑"并不是一个专用名词，他已经成为了一个营销词汇。
"城市大脑"整体架构有个较为典型的体系框架图，叫做四三二一：四是城市划分，符合信息化建设的体系架构；三是业务层级，包含城市级，领域级和企业级；二是两类处理，包含数据处理和平台梳理；一是一个计算和操作能力中心。
三、“城市大脑”的主要功能
"城市大脑是城市的数据引擎。"具有感能、视能、图能、数能、算能和管能。这其中，感能是能够连接到各类场景的传感器；视能是摄像头和含有摄像头的无人机；图能是高分遥感、GIS；数能是来自于政府部门、公共事业、互联网公司等机构的数据信息；算能是异构的计算能力，包含标准化计算和各类边缘事件的相应的算法；管能是城管执法、城域巡查，及其未来的无人机、无人车巡查。
拥有六能的"城市大脑"犹如被赋予了生命，能够更快、更主动地察觉运作中存有的隐患，甚至于预判可能将发生的应急情况，并给出恰当的解决之道。社区就是神经元，从下水道井盖到垃圾桶都有联网的传感器；街边、商店门口的摄像头已不再是孤零零的，而是被构成了一个网络；无人机会将工地上的影像资料上传至服务器，与此同时还能沿着海岸线巡查。各类数据信息在临港的"城市大脑"汇集，人工智能会作出分析并分派相关人员进行处理。"城市大脑"促使城市巡查发现效率从20分钟提升到1分钟，这其中主动察觉率提升到70%以上；派单的时间从原先的30分钟缩减到了5分钟，智能派单率超过90%；信息员培训的时间从原先的1个月缩减到1周。
"城市大脑"未来更加重要的功能是预判，协助决策者事先作出相应的预案。"通过节假日、天气、节气、公园活动、周边活动等数据信息，对交通人流进行预测，目前准确度达到80%以上。"根据预测，可以提前做好充分准备设立应急停车场和交通引导牌，增加短驳车运力，甚至于推行临时性封闭道路、优化红绿灯等应对之举。
四、“城市大脑”的前世今生
城市大脑是技术发展的产物，也是城市发展的产物。蒸汽时代，城市的标志是修公路和投运蒸汽机车；电力时代，城市的发展是铺电网和投运电力机车。进入人工智能时代，城市大脑就如同160年前伦敦首次投建地铁，135年前曼哈顿首次投建电网。整体来说，云计算、大数据、物联网、人工智能等技术累积及其国家政策支持、地方政府配合、后期采购订单等因素，为城市大脑投建提供了天时地利人和。
在我们国家城市化进程中，乡城人口迁徙和聚集红利在移动互联网经济的强大集聚效应下，刺激出全新的动能和勃勃生机。与此同时，大城市公共物品供求平衡处于严重的不匹配状态，交通拥堵、住房紧张、环境污染、秩序紊乱、供水不足、能源短缺等"城市病"极为突出，让城市管理者无所适从。
除此之外，AI、IoT、云计算、数据挖掘、知识管理、深度学习等技术快速步入爬坡期，互联网科技公司、运营商、硬件供应商参与到城市建设有了便捷的通道。由于智慧城市是一个跨系统交互的大系统，是"系统的系统"，不是硬件的叠加与软件的重复建设，而是需要有个中枢神经式的城市指挥调度系统，这个系统必须具备全面、实时、全量的决策能力--这就成为了城市大脑诞生的基础。
五、“城市大脑”的发展历程
2016年3月，城市大脑在杭州启动，由杭州政府主导，包含阿里云在内的十三家公司企业参与到其中。城市大脑在诞生之初就已确立了它的使命，便是解决城市"四肢发达，头脑简单"的弊端。2016年10月，在杭州阿里云栖大会上，城市大脑1.0版发布，引起了行业内外的普遍热议，当时各方关注的主要问题是城市大脑的作用、构架和它与智慧城市的差异性。2017年11月，城市大脑与其他三家平台一并入选"国家全新一代人工智能开放创新平台"名单，城市大脑在改进城市交通整治方面的成果获得认同。2018年5月，杭州市发布全国首个城市数据大脑规划，限期为5年，规划首次明确了城市大脑未来各环节的主要建设目标和应用领域(交通、平安城市、城管、旅游、医疗、环境、信用)。2018年9月，城市大脑发布2.0版。2018年12月，城市大脑(综合版)发布，城市大脑步入3.0建设环节。
截止到如今，城市大脑已覆盖了杭州、通州、雄安、澳门、吉隆坡、苏州、海口、广州、重庆、西安、福州、衢州、乌镇等十余个城市。不难看出，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。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，技术应用更新速度变的越来越快。
城市大脑的出现与AlphaGo的意义不同，AlphaGo更多是一种技术方面的探究，而城市大脑涉及到技术与经济社会发展多个方面的深度融合，高度重视城市多部门的数据整合和大力支持，积极联合有关公司企业推动基础设施更新改造，三是综合多种技术探究跨领域的应用融合。
六、“城市大脑”的建设概况
现如今全国各地宣布要做'城市大脑'的大约有五百多个城市，基本上涵盖了所有副省级以上和地级市。在一些大城市，基础网络和传感器都已布局到位。伴随着物联网、通信技术及人工智能的发展，"城市大脑"将使城市的综合治理再上一个台阶。