来源：中国测绘报2017年10月27日第三版
在2017中国地理信息产业大会上，李德仁院士作了题为《脑认知与空间认知》的报告。报告阐述了空间大数据的发展目标与使命，提出了空间大数据与人工智能集成的方式，介绍了基于大数据的三种空间认知脑——对地观测脑、智慧城市脑、智能手机脑。报告思想前沿、洞察未来，给人以深刻启迪。本报特编发李德仁院士报告部分内容，以飨读者。
现在，中国的空间数据很多。天上有卫星，空中有无人机，地上有视频摄像头和各种传感器，加上人们的手机，每时每刻都产生前所未有、数以亿计的时空大数据。但目前我国的遥感、导航、通信系统孤立、信息分离，时空信息服务相对滞后。要把孤立的系统融合起来，就要建立一个通信、导航、遥感一体化的空天地信息网络，这就要靠人工智能来激活。
人工智能是涉及脑科学、认知科学、心理学、统计学、计算机科学等领域的理论知识。人工智能的起源是脑科学与认知科学，全世界都在竞相研究，美国、欧洲等都已经启动脑科学计划。我国近年来也非常重视脑科学与认知科学的建设，将其列为我国科技长期发展规划的八大前沿科学领域之一。
感知、认知和行动，是人脑的基本功能。如果把人的感知、认知和行动与空间大数据、人工智能相结合，可以形成很多“智慧脑”。我构想了三个“智慧脑”——
对地观测脑
对地观测脑是一种智能化的对地观测系统，为用户提供实时增强导航、精密授时、天地一体移动宽带通信、智能感知认知等服务。与人脑类似，对地观测脑同样也有视觉、听觉、脑分析等相应功能。天上的遥感卫星观测星座、导航卫星星座、浮空器等是对地观测脑的视觉功能，可实时获得目标区域的影像、地理空间坐标等一系列观测数据。通讯卫星星座作为对地观测脑的听觉功能，可实现与遥感卫星、导航卫星、浮空器及地面控制中心、用户之间的通讯与信息传递。遥感卫星、导航卫星、通讯卫星等设备除了具有视觉、听觉功能外，还充当对地观测脑中的分析节点，类似于人脑中的脑细胞，每个脑分析节点协同处理分析获取到的观测数据，得到用户需求的数据。
对地观测脑实现了端到端的一体化面向用户服务，即地面客户端个人用户、用户单位等向地面控制中心发出需求信号，地面控制中心根据需求信号进行任务编码，进而向天上服务端对地观测脑发出任务指令，对地观测脑根据指令统筹调度视觉功能中各遥感卫星、导航卫星、浮空器等观测设备，对目标区域进行成像、定位等操作，各脑分析节点分布协同对观测数据进行目标检测、信息提取等操作，获取用户需求的数据信息，并通过听觉功能实时下传给用户。在整个流程中，从接收任务指令、目标区域数据获取、数据处理分析、数据信息分析下传给用户，均在天上的对地观测脑中完成，从而实现天、空、地一体化协同的实时智能对地观测。
可以想象，未来全球对地观测脑用户只需通过终端设备，便随时随地获得全球任何地区的空间信息，这无疑将大大推动对地观测脑的大众化、商业化。但是，我们也要认识到，对地观测脑涉及的诸多技术，如星上数据实时处理与信息快速生成技术、星上数据分布协同计算技术、数据智慧处理技术，以及大量装备设施目前还没有变为现实，需要广大科研人员投身到研究开发中，为对地观测脑的早日实现作出贡献。
智慧城市脑
智慧城市脑就是在数字城市建立的网络空间上，通过物联网各种传感器自动和实时地采集现实城市中人和物的各种状态和变化的大数据，利用人工智能和数据挖掘等职能手段，由云计算中心处理其中海量和复杂的计算，实现对城市的感知、认知和控制反馈，为城市应急、城市管理、经济发展和大众生活提供各种智能化服务。
运营中心是智慧城市的大脑，它是城市大数据的资源池、物联网枢纽、运营监控与指挥中心，是集城市大数据运营、城市规划、综合管理、应急协同指挥等功能于一体，技术、业务、数据高度融合的跨层级、跨区域、跨系统、跨部门、跨业务的综合协同管理和服务平台。运营中心以大数据、云计算为基础，通过大数据汇总、云平台分析等信息技术，实时精准分析城市运行的“呼吸脉搏”，让决策者全盘掌握城市运行的“神经末梢”，实现对城市运行状态的全面感知、态势预测、事件预警和决策支持。同时，打通政府部门之间的信息孤岛，提高跨部门跨领域的协同指挥能力，形成“平战结合”的运行管理新模式，从而降低城市信息化建设与运维成本，最大程度地降低政务成本，提高城市管理效率，实现城市科学化、严格化、精细化、长效化的智慧管理。
智能手机脑
智能手机可以记录通话、短信、搜索请求和在线活动，还配有传感器记录活动数据、察觉周围光线亮度及拍摄照片或视频。通过对手机里的大量数据进行分析，可以发现人类行为方式的规律性，比如位置、社交圈、通话习惯和消费行为等，还可以利用大数据系统进行推理、预测，知道主人喜欢去什么地方以及去的时间，知道主人是在散步还是在家里上网，如果知道主人摔倒了，就会在5分钟内自动拨打110，或通知他的家人来救他。这样的手机才是一个真正帮助主人的智能手机。
对地观测脑、智慧城市脑、智能手机脑是人工智能、脑科学和对地观测技术在大数据时代集成与融合的必然结果，将推动地理空间信息的智能化发展和广泛深度应用。
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