【科技评论】互联网，脑科学与人类的未来
前言：受我国复杂系统与人工智能领域著名专家，中国自动化学会副理事长，中科院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃教授的邀请，我们撰写了这篇综述文章，较为系统的阐述了互联网进化方向，互联网与脑科学的最新研究成果，文章发表在《复杂性与智能化》期刊2014年第38期上，向王飞跃教授表示感谢。
一个星期前，王飞跃教授荣获IIEEE系统、人与控制论学会颁发的诺伯特 维纳奖（Norbert Wiener Award），以表彰其在复杂系统的智能控制与管理方面的开拓性贡献和杰出成就，成为自该奖设立以来获奖的首位中国大陆学者。也向他表示祝贺。
1.技术革命与科学突破
互联网革命对于人类的影响已经远远超过了大工业革命。与工业革命增强人类的力量和视野不同，互联网极大的增强了人类的智慧，丰富了人类的知识。而智慧和知识恰恰与大脑的关系最为密切。
2.互联网与脑科学的交叉对比研究
这些新互联网现象分别具备了运动神经系统，躯体感觉神经系统，视觉神经系统的萌芽，基于以上互联网新现象，2008年9月我们发表论文“互联网进化规律的发现与分析 ”,从神经学的角度分析互联网的成熟结构，将其抽象为一个与人类大脑高度相似的组织结构-互联网虚拟大脑。寻找并定位互联网的虚拟听觉，视觉，感觉，运动神经系统，虚拟中枢神经系统等。绘制出互联网虚拟大脑结构图，如图1。
图1 互联网虚拟大脑结构图
同时，我们也对应提出如果脑科学对互联网的未来发展有重要的启发作用，那么不断发展的互联网结构和功能会不会能够作为解开大脑之谜的钥匙，即人脑中在数万年前就已经包含了今天和未来成熟的互联网架构，通过神经生理学和神经心理学领域的研究实验，在人类大脑中是否可以找到Google一样的搜索引擎，Facebook一样的SNS系统，IPv4一样的地址编码系统，思科一样的路由系统。
此后科学领域的进展也不断印证互联网与神经学具有交叉对比的可能性，2010年 6月10日美国南加州大学神经系统科学家拉里·斯旺森和理查德·汤普森在美国《国家科学院院刊》（PNAS）发表论文“Hypothesis-driven structural connectivity analysis supports network over hierarchical model of brain architecture“ 指出老鼠大脑一小块区域中的神经系统类似互联网结构。拉里·斯旺森的研究表明大脑中互联网式结构的存在可以解释大脑能克服局部损伤的现象，如同互联网任何一个单独部分都可以去掉，但网络其他部分照常工作一样，神经系统也并不是某一部分绝对不可或缺。这个研究从神经学领域证明互联网与神经学具有相关性。
2012年11月16日，加州大学圣迭戈分校Dmitri Krioukov在 《Scientific Report》，发表论文“Network Cosmology”，也提出互联网与脑神经网络的发展与构造具有高度的相似性。研究组利用计算机模拟并结合多种其他计算，证明在复杂网络的动态发展和控制中，描述大尺度时空结构的因果关系网络的曲线图，是一个具有显著聚类特征的幂函数曲线，和许多复杂网络如互联网、社交网、脑神经网络等有高度的相似性。Dmitri Krioukov的研究对于互联网虚拟大脑的设想给予了有力的数据支持。
3.从脑科学的角度分析物联网，云计算，大数据与互联网的关系
纵观云计算的概念和实际应用，我们可以看到云计算有两个特点，第一，互联网的基础服务资源如服务器的硬件，软件，数据和应用服务开始于集中和统一。第二，互联网用户不用再重复消耗大量资源，建立独立的软硬件设施和维护人员队伍。通过互联网接受云计算提供商的服务，就可以实现自己需要的功能。
在互联网虚拟大脑的架构中，互联网虚拟大脑的中枢神经系统是将互联网的核心硬件层，核心软件层和互联网信息层统一起来为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务，从定义上看，云计算与互联网虚拟大脑中枢神经系统的特征非常吻合。在理想状态下，物联网的传感器和互联网的使用者通过网络线路和计算机终端与云计算进行交互，向云计算提供数据，接受云计算提供的服务。基于以上分析，我们在图2中标注云计算的位置如下。
随着博客、社交网络、以及云计算、物联网等技术的兴起，互联网上的数据正以前所未有的速度在不断的增长和累积，
我们在论文“互联网与神经学的交叉对比研究”中对互联网虚拟大脑的信息层定义时，曾经这样描述“互联网的信息成爆炸式增长，这些信息的形式包括文字，二维图片，文档，视频，声音，三维图像等，分布在互联网的服务器，路由器，交换机，用户终端和互联网虚拟神经系统里。我们将这些分布在互联网中的信息统称为互联网虚拟大脑的信息层或数据海洋。”
可以预见，当大数据的容量进一步增加，存储方式进一步趋向集中。大数据将逐步形成互联网虚拟大脑的信息层（数据海洋）。因此，我们在图2中对大数据进行标注如下。
在互联网虚拟大脑结构图的基础上，分析了互联网与物联网，云计算和大数据的关系，标识出物联网，云计算，大数据和传统互联网在互联网虚拟大脑结构图的位置。说明基于神经学建立的互联网虚拟大脑架构可以有效的统一互联网发展过程中产生的新应用和新概念。
4.互联网的发展对脑科学研究的启发
在互联网向着与人脑结构高度相似的方向进化的观点提出的同时，人脑的结构会不会反过来也高度类似于互联网。会不会也有路由系统、搜索引擎、IPv4/IPv6地址编码系统、维基百科、Facebook一样SNS系统。如果这个猜想成立的话，那么通过比较互联网和人类大脑的结构，大脑之谜将在互联网面前被逐步得到解决。
历史上，神经科学家研究大脑之谜主要采用了两条截然不同的思想线路：还原论和整体论。还原论又被称为自下而上的研究方法。该方法试图通过研究单个分子、细胞或回路等神经系统的基础元素的特性来理解神经系统。整体论又被称为自上而下的研究策略。它主要是从研究功能入手来理解神经系统，该方法主要关心的方面是系统的活动如何调节或是反映在行为上。
早在20世纪后期，美国生物学家卡拉汉教授就已经提出了“逆仿生学”的概念。他认为仔细研究人们已经设计制造出来的东西,就有可能解开某些自然之迷。从算盘到电脑，从汽车到飞船，人类的许多发明和设计并不是直接对某种自然现象进行模仿，而是遵循了一定的自然规律。同时生物的许多高超技能也并不是超自然诞生的，它们同样遵循了自然的规律。两者的相似，是共同自然规律发生作用的结果，可谓殊途同归。
国际上，这方面的研究也开始有所进展，2011年美国一项研究发现，老鼠大脑一小块区域中的神经系统类似互联网的类路由功能结构。这对大脑神经系统是分等级结构的传统理论提出了挑战，该研究结果发表在2011年6月的《国家科学院学报》上。
总体看，互联网和人类大脑在研究领域，可能非常互补，也就是说用已经了解的人类大脑结构我们可以预测互联网下一步的发展动向。同时也可以用已知的互联网特点解开人类大脑的秘密，如表1所示。
基于“智力是人们认识客观事物并运用知识解决实际问题的能力”这一基本认知，可以从知识的获取能力（观察能力），知识掌握能力，知识创新能力，知识的反馈能力（表达能力）等四大方面建立新的机器与人类通用智商评价体系,从这四个方面建立15个分测试，并采用德尔菲法对其赋予权重。
通过测试我们发现所有搜索引擎在知识的掌握能力上远远超过人类，但在知识的创新能力上全部得分为0. 由于知识创新能力在通用智商测试（M&H IQ)的权重更高，因此世界范围的搜索引擎的总体智商远远低于人类智慧，最高的Google的智商值也不到人类6岁儿童的一半。
6.互联网进化与与人类的未来
达尔文进化论有一个重要的观点，认为生物进化并不是从低级到高级的进化，人类并不比其他生物高级，达尔文则把生物进化过程设想成一棵不断地生长、分支的大树，现存的所有生物都位于这棵树的某个小分支的顶端，很难说哪一种更高级，在同时存在的生物种类之间作高低级的比较是没有意义的。进化没有预定的方向，进化树不存在一个以人类为顶端的主干，人类只是进化树上一个普普通通的分支。
诺贝尔奖获得者澳大利亚科学家John.C.Eccles在其著作《脑的进化》中就提到“脑的进化是从鱼的大脑进化到爬行动物的大脑，再进化到哺乳动物的大脑，最后进化到人类的大脑。如果解剖人脑，我们可以清晰的看到类鱼、类爬行动物、类哺乳动物的结构在人脑中泾渭分明。“。
（来源：刘锋的BLOG，作者：刘锋 石勇）
1、声震九天——纪念我国原子弹爆炸50周年（20141015）
2、二十大未来最有潜力的新材料（绝对经典值得收藏）（20141027）
3、细数美军正在研究的颠覆性技术（20141020）
4、新技术炒作周期图：大数据顶峰滑落，人工智能、神经技术崛起（20141006）
5、中美科研经费的对比和理解（20141017）
6、图解博士学位（20141002）
7、科研毁一生，基础穷三代——生科女的漫画神吐槽（20141019）
8、科技部：科技成果转化新政明年推广个人最高提成 99%（20141027）
9、2014年度科技创新人物20位候选人出炉（20141030）
10、频繁量化考评或严重阻碍科技进步（20141031）