作为一座城市的人工智能中枢，城市大脑共包括了超大规模计算平台、数据采集系统、数据交换中心、开放算法平台、数据应用平台等五大系统，分别代表城市的各个“器官”并相互协同。其内核采用了阿里云的ET人工智能技术，可以对整个城市进行全局实时分析，自动调配公共资源，修正城市运行中的各种Bug，并最终将进化成为能够治理城市的超级人工智能。
而在五大系统中，超大规模计算平台同样采用的是由阿里云自主研发的超大规模通用计算操作系统——飞天（Apsara）。考虑到城市大脑涉及巨大的数据量（光是视频摄像头就有5万多路），为了给其提供源源不断的计算能力，飞天（Apsara）操作系统可以将百万数量级的服务器连成一台超级计算机，以确保城市大脑能够做到“眼疾手快”、“当机立断”。
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