数字科技与数字经济的数字大脑模型

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本文2022年10月发表于中国科学报社《科学新闻》杂志

作者：刘锋

21世纪是数字科技和数字经济爆发的时代。从2000年开始，社交网络、web2.0等数字科技不断涌现，由此诞生的谷歌、亚马逊、腾讯、阿里巴巴、京东等科技企业构成了日益壮大的数字经济，使其成为继农业经济、工业经济之后又一个新的经济形态。2010年以来，世界范围数字科技和数字经济领域又出现了大量与脑相关的技术和应用，从谷歌大脑、百度大脑、阿里ET大脑、360安全大脑到城市大脑、工业大脑、经济大脑、世界数字大脑等。

面对蓬勃发展的数字科技和数字经济以及新出现的类脑特征，存在两个值得探讨的重要问题：数字科技和数字经济的发展规律是什么？数字科技和数字经济领域与脑科学是什么关系？

数字大脑（Big Brain）的提出

从21 世纪科技发展趋势看，种种迹象表明，经过50年的发展，互联网正从网状结构向类脑模型演化，如腾讯、脸书（Facebook）等社交网络具备的神经网络特征，谷歌街景系统具备的视觉神经特征以及云计算具备的中枢神经特征等。2008年，互联网大脑模型建立，将类脑结构与互联网结合形成了互联网的未来架构（如图1所示）。

图1 互联网大脑模型

在行业产业方向，互联网大脑架构与工业、农业、航空、交通、建筑、冶金、电力等行业结合，形成了诸如工业大脑、农业大脑、航空大脑、冶金大脑、建筑大脑、电力大脑等。在人类社会的建设方向，互联网大脑架构与智慧城市建设、国家智能化建设、人类社会的智慧化建设结合，就可以形成城市大脑、国家大脑和世界数字大脑。

在数字经济方向，为了适应互联网新出现的类脑结构，世界范围内的科技企业不断将自己的核心业务与互联网大脑架构结合。谷歌依托搜索引擎带来的大数据提出谷歌大脑，科大讯飞依托语音识别技术提出讯飞超脑，360依托安全业务提出360安全大脑，腾讯依托社交网络应用提出腾讯超级大脑，阿里巴巴依托企业级服务提出阿里ET大脑，华为依托通讯领域的优势地位提出华为EI智能体。

由此可见，随着互联网大脑与数字科技、数字经济、智能产业、人类社会不同领域结合，到2022年，“大脑”已成为数字科技和数字经济领域的重要系统和基础模型。应该指出，这里的“大脑”并不仅仅指类中枢神经，而是结构和覆盖范围庞大，能够适应不同技术环境、经济场景，跨地域、跨行业的类脑复杂巨系统，由此我们将数字领域的这些类脑数字巨系统称为“数字大脑”（Big Brain）。

数字大脑（Big Brain）对数字领域的影响

数字大脑的产生不但对数字科技和数字经济产生重要影响，同时，它的发展也将对人类社会科技、经济、文化、政治、军事等领域产生深远影响。下面将从三个方面进行阐述。

一是数字大脑与数字科技的关系。基于互联网大脑模型，可以发现21世纪涌现的数字科技无一不是与数字大脑中的诸多“大脑”系统发育有关。例如，云计算对应中枢神经系统，物联网对应感觉神经系统，工业4.0、云机器人、智能驾驶、3D打印对应运动神经系统，边缘计算对应神经末梢，大社交网络、混合智能、区块链对应类脑神经元网络，移动通讯和光纤技术对应神经纤维，元宇宙对应数字梦境世界，人工智能和大数据对应互联网大脑的云反射弧和自动运行机制的驱动。可以说，在过去的50年时间里，每一项数字科技的出现都对应了数字大脑的某项神经系统的发育（如图2所示）。

图2 基于数字大脑模型的的数字科技关系图

二是数字大脑与数字经济的关系。数字经济是指一个经济系统，在这个系统中，数字科技被广泛使用并由此带来整个经济环境和经济活动的根本变化。由于数字科技可以看作是数字大脑发育、成长的产物，因此，数字经济的发展也与数字大脑有着密不可分的关系。

一方面，数字经济的企业主体伴随数字科技的发展不断壮大，并结合数字大脑的成熟不断产生出谷歌大脑、百度大脑、讯飞超脑、腾讯大脑、阿里ET大脑、联想大脑、滴滴大脑等一大批企业级类脑巨系统。

另一方面，行业、产业、政府通过新基建、数字政府建设、数字化转型，在推动数字经济的发展时也不断产生出城市大脑、产业大脑、经济大脑、省级大脑、国家大脑、世界数字大脑等社会级类脑巨系统。这说明数字大脑也日益成为对数字经济的发展产生重要影响的要素。

三是数字大脑与人类协同发展。2022年，已经有500多个城市开始建设和规划、数千家企业进入到城市大脑的建设领域。在数字大脑模型中，城市大脑是互联网大脑与智慧城市建设结合的产物，世界数字大脑是互联网大脑与人类社会结合的产物。从发展趋势看，当世界范围内的城市通过城市大脑连接在一起时，城市大脑将通过省级大脑、国家大脑最终形成世界数字大脑，从而为人类协同发展提供一个类脑的数字巨系统支撑平台。

在脑科学和数字大脑模型的基础上，无论是城市大脑还是世界数字大脑都具有统一的“1+2+N”建设模式。其中“1”是世界统一的数字神经元网络，负责连通人、设备、程序和组织；“2”是人类智能与机器智能共同形成数字大脑运转的智能驱动力，同时，“人类智能权限要总体高于机器智能”可以作为处理其关系的准则;“N”是N条云反射弧，是基于数字神经元网络，将不同的数字神经元按照类反射弧机制组织起来联合工作。

在“1+2+N”建设模式的基础上，可以进一步形成数字大脑的数字科技建设架构（如图3所示），它由五个功能层次组成，分别是问题与需求层、云反射弧层、神经元网络层、管理控制层、技术支撑层。

图3数字大脑的数字科技建设架构

作为人类协同发展的数字科技平台，世界数字大脑通过对世界的认知、判断、决策、反馈和改造，共同应对来自大自然的各种挑战和风险，满足人类社会的广泛需求。在这个过程中，为拉动整个数字科技，数字神经元网络和云反射弧机制共同为世界数字大脑的运行提供支持，而数字经济可以看作是世界数字大脑发育、成长和运行过程中的经济驱动产物。

数字大脑是一个将数字科技和数字经济领域诸多“大脑”系统抽象统一出来的概念和名称。作为一个基础模型，如何寻找数字大脑的共性特征和在不同领域的个性化应用，如何通过与脑科学的对比研究不断发现数字科技和数字经济的运行规律并为产业发展、政府决策提供支持，都将是未来数字大脑领域重要的研究课题。

（中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心研究组成员，中国指挥与控制学会城市大脑专委会副主任）

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