作者：劉鋒 計算機博士 《互聯網進化論作者》

前言

從2008年發表論文第一次提出互聯網大腦模型，時間已經過去十年。撰寫這篇文章，主要是詳細介紹我們在十年前提出互聯網大腦模型的原因；十年來在計算機和智能領域產生了哪些進展；在未來，互聯網大腦模型對互聯網、人工智能、混合智能、智慧城市和智慧社會建設有怎樣的推動

一、原有互聯網定義和模型的不足和缺陷

1969年，互聯網在美國誕生，此后互聯網從美國的四所研究機構擴展到整個美洲，歐洲，亞洲，直到今天覆蓋全球。在應用上從最早的軍事和科研，擴展到人類的生活，娛樂，辦公，社會管理等方方面面，互聯網的定義是什么，計算機學科一般是這樣的定義：

互聯網是指將世界范圍計算機網絡互相聯接在一起的網際網絡，在這基礎上發展出覆蓋全世界的全球性互聯網絡稱互聯網，即是互相連接一起的網絡結構。（下圖是互聯網的典型圖示模型）

互聯網進入到21世紀以后，出現了爆發式增長，包括2000年左右開始的社交網絡，實現了人與人的信息通訊和社交溝通。

2009年開始的物聯網熱潮，使得互聯網除了連接計算機，也開始連接安放在土壤，機器，大樓，汽車中的溫度，圖像、聲音、壓力、濕度等等傳感器。

到2010年，互聯網中的服務器開始進一步集中，出現了為政府，企業提供大數據存儲，高性能計算的巨型服務器集群，這就是云計算的出現。

此后，移動互聯網、工業4.0、工業互聯網、大數據、人工智能不斷涌現，互聯網已經遠遠超出了原先的定義和模型架構。

那么用一種什么樣的新定義和新模型能夠反映互聯網的核心特征和未來趨勢。這個問題就是十年以來，我們對互聯網大腦模型進行研究的目的和基礎。

二、互聯網的4個類腦現象啟示

歷史上很多人獨立揭示了社會可以看作為帶有神經系統有機體的概念。例如認為國王是頭，農夫是腳的觀點，至少可以追溯到古希臘人。

傳媒領域的著名開拓者，馬歇爾·麥克盧漢在1964年出版的《理解媒介》一書中提到“在過去數千年的機械技術時代,人類實現了身體在空間中延伸;在一個多世紀的電子技術時代,人類已在全球范圍延伸了自己的中樞神經系統并進一步在全球范圍擴展”

英國哲學家彼得·羅素（P.Russell）1983年撰寫了《地球腦的覺醒——進化的下一次飛躍》，他提出人類社會通過政治，文化，技術等各種聯系使地球成為一個類人腦的組織結構，也就是地球腦或全球腦。

麥克盧漢、彼得·羅素等先驅已經意識到人類社會和科技技術以腦的形式進行運轉。但總體看這些思考還屬于社會學和哲學層面。對于1969年誕生的互聯網，要到21世紀爆發以后，其技術和應用的類腦特征才逐步顯現出來，并在今天成為科技新的熱點。

2005年到2007年，隨時互聯網爆炸性增長，特別是中國互聯網快速發展，讓我們有機會不斷發現互聯網的類腦特征，這其中有四次重要的啟發，使得我們最終在2008年正式發表論文提出互聯網新的定義和模型--互聯網大腦模型。

1)2005年，互聯網不僅僅是連接計算機，更是聯結人的啟示

2005年當我們在科學院大學開始研究網絡經濟時。試圖制作一個網站將科學院豐富的專家資源與社會企業的科研需求對接起來，發現在互聯網上專家的知識、智慧、經驗通過解決問題變成商品進行交易，是一個新的互聯網商業模式，我們將這個新的領域命名為威客模式。

這個研究在一年后受到中央電視臺新聞聯播，人民日報等數百家媒體的報道，促使包括豬八戒網，一品威客網等威客模式網站的商業爆發，此后的10年里，這些企業經過艱苦探索，發展成為獨角獸企業，并形成年交易額超過10億人民幣的產業。另一方面這個研究也為后來提出互聯網大腦模型奠定了重要的基礎，

威客模式提出專家可以通過互聯網用智慧幫助企業和他人解決問題，獲得財富，提醒我們互聯網不僅僅是計算機或機器的聯網，更是關于人類知識，智慧甚至是人類大腦的聯網。

2）2006年，互聯網類腦神經元網絡的發現和啟示

2006年，faceboook，QQ為代表的社交網絡開始興起，通過社交網絡的個人空間，人們可以相互溝通，相互關注，互加好友，同樣我們發現威客模式中，提問者和回答者之間也會形成知識和智慧交易的社交網絡。當我們在《威客地圖(witmap)--互聯網下一代搜索引擎》把這些社交網絡圖示繪制出來時，第一次發現互聯網中類腦神經元網絡的特征。

3）2007年4月，互聯網類腦的軀體感覺神經系統現象啟示

2007年4月，我們參與中國水利部防汛抗旱指揮部相關項目的專家咨詢。這個項目提出在中國的水域按放濕度、風速、溫度等等傳感器，信號通過有線和無線線路傳遞到北京的服務器中，經過處理形成定時報告供國家決策部門預警使用。這個項目比2009年興起的智慧地球和物聯網熱潮早了2年，它引起我們注意到互聯網也存在類似軀體感覺神經系統的特征。

4）2007年6月，互聯網類腦的視覺神經系統現象啟示

2007年6月，對科學院大學學生的旅游視頻創業項目進行討論，又一次觀察到互聯網的類腦特征，這個項目提出在中國各個景區如黃山，大理，九寨溝等地方安放攝像頭，把景區的實時景象傳遞到旅行社大廳的大屏幕上，讓游客可以遠程感受景區的風景，并決定選擇哪一條旅游路線。雖然后來因為技術，經費的原因沒有成功，但應該說這個創意是比較超前的，在這一年，谷歌的街景系統也開始推出，在世界范圍安防攝像頭和視頻觀察汽車。讓互聯網用戶可以實時觀看世界各地的場景和景色，這一項目使我們進一步意識到互聯網同樣具備視覺神經系統的特征。

三、2008年提出互聯網大腦的定義和模型

2007年上半年一直感覺對于互聯網的認識應該有新的突破，但這種突破究竟是什么，總是感覺隔著一層窗戶紙。在受到多次互聯網領域類腦現象啟發后。在2007年7月，我們終于意識到，互聯網的完整架構和未來方向很可能與大腦的架構有關。

2007年7月末，在中國科學院大學經濟管理學院呂本富教授的主持下，我們在科學院大學的一次內部學術研討會中，向科學院師生闡述了互聯網種種類腦現象。并提出互聯網的未來會不會形成與大腦高度相似的架構。與會的師生進行了熱烈的討論。呂本富教授當時給予的評價意見是：這是一個很有趣也很有意義的思路，但如何從構思變成科學研究還需要有大量的工作去做。

雖然在2008年1月在新浪博客發表了《互聯網的進化示意圖》【1】,5月《互聯網虛擬大腦架構圖》【2】，受到了業內關注，但在學術論文的投稿中依然經歷了多次失敗，包括NATURE,ACM的學術期刊，現在回想起來頗有些無知者無畏的精神。

2008年9月，我和科學院大學的彭耿教授在中國教育部成立的《中國科技論文在線》通過同行評議，正式發表了《互聯網的進化趨勢與規律》【3】。這是一個快速審稿的線上學術期刊，選擇先在這里發布，也是希望盡快向科學共同體闡述互聯網大腦的模型和研究方向。

在這篇論文中第一次繪制了互聯網大腦的模型架構圖，并提出了互聯網的新定義。在此后的10年之中，逐步形成了互聯網大腦的完整圖示和定義;

互聯網大腦的定義：互聯網大腦就是互聯網向與人類大腦高度相似的方向進化過程中，形成的類腦巨系統架構。互聯網大腦架構具備不斷成熟的類腦視覺、聽覺、軀體感覺、運動神經系統、記憶神經系統、中樞神經系統、自主神經系統。互聯網大腦通過類腦神經元網絡將互聯網各神經系統和世界各元素關聯起來，互聯網大腦在群體智慧和人工智能的驅動下通過云反射弧實現對世界的認知，判斷，決策、反饋和改造。

四、10年以來，關于互聯網大腦模型取得了哪些進展

2009年3月，論文《從人腦的結構機理看互聯網的進化》在《人類工效學》發表，對互聯網大腦進行更為深入的闡述，這也是互聯網大腦模型在紙質期刊第一次正式發表【4】。

在此后的10年里，我和科學院的科學院彭耿，劉穎，石勇等教授形成研究團隊，在包括IJITDM、《復雜系統與復雜網絡》、IEEE等SCI、EI、ISTP、中國核心期刊在內的學術期刊發表相關論文近20篇，由清華大學出版社出版的專著《互聯網進化論》一部。

到2018年5月，互聯網大腦模型研究總體形成的進展有6個方向。

1）.提出新的互聯網定義和新模型-互聯網大腦模型

從移動互聯網、社交網絡、物聯網、云計算、工業4.0的逐步產生看，互聯網不僅僅是聯結計算機的網絡，同時它也聯結了人、傳感器、攝像頭、無人汽車等等要素。同時在結構上形成了類腦的巨系統架構，互聯網大腦定義和模型的建立，可以為互聯網，移動互聯網，物聯網，云計算，大數據、人工智能、工業4.0、邊緣計算等新技術的研究提供了一種統一模型架構【7】。

2）提出類腦神經元網絡和云反射弧是互聯網大腦模型的核心要素

通過互聯網與神經科學的對比研究，我們在2010年的論文中《互聯網虛擬大腦的架構與功能》中提出互聯網大腦模型中兩個最重要的類腦架構，互聯網類腦神經元網絡和互聯網云反射弧【5】。

我們知道，神經網絡是大腦中最重要的結構和功能。動物機體是一個極為復雜的有機體，各器官、系統的功能不是孤立的，它們之間互相聯系、互相制約，實現這一需求就需要生物體有統一的神經網絡系統。

在互聯網大腦模型中，如何將社會各要素（包括但不僅限于人，AI系統，生產資料，生產工具）和自然各要素（包括但不僅限于河流，山脈，動物，植物，太空）鏈接起來，并使這些元素之間實現信息的溝通交流，同樣需要互聯網首先實現類腦神經元網絡架構，具體實現方式，文章也提出可以通過類社交網絡的應用層或具有社交屬性的操作系統來實現。

另一方面，神經反射現象是人類神經系統最重要的神經活動之一，也是生命體智能的重要體現，同樣研究互聯網大腦的神經反射弧現象（云反射弧）也是非常重要的課題，目前根據互聯網大腦云反射弧的起點和終點的不同，將云反射弧的類型分為九種（如下圖所示）。

無論是在互聯網的內部虛擬世界，還是在現實世界，在完成云反射弧時，都存在如何發現和選擇最優路徑和實現快速，有效和穩定的執行的問題，會涉及到圖論，互聯網節點布局，通訊線路，傳感器等等方面，這也是下一步需要深入研究的方向。

3）基于互聯網大腦模型開展智慧城市和智慧社會的構建研究

從互聯網大腦模型的進化角度，提出無論是智慧城市還是智慧社會的產生，都是互聯網發展到一定程度，向人類社會各個領域蔓延深入的結果。因此研究智慧城市和智慧社會的建設不能忽視互聯網的發展趨勢和進化規律。

在2015年研究團隊開始發表論文《基于互聯網大腦架構的智慧城市建設》，提出城市大腦的概念和定義【8】：

城市大腦就是城市建設伴隨著互聯網的發展過程中，逐步形成自己中樞神經系統（云計算），城市感覺神經系統（物聯網），城市運動神經系統（工業4.0），城市神經末梢發育（邊緣計算），城市智慧的產生與應用（大數據與人工智能），城市神經纖維（通訊技術）。以此為基礎形成城市的兩個核心功能：第一是城市神經元網絡系統(城市大社交網絡），實現城市中人與人，人與物，物與物的信息交互。第二是城市大腦（云腦）的云反射弧，實現城市服務的的快速智能反應。基于上述類功能推動城市智慧的不斷進步。這樣基于互聯網大腦模型的類腦城市架構稱之為城市大腦。

2018年4月，研究團隊在文章《智慧社會的產生、建設與未來，基于互聯網大腦模型的研究》中提出對智慧社會的理解和定義【16】：

智慧社會 就是整個人類社會因為互聯網及其延伸產物云計算，大數據，物聯網，工業互聯網（工業4.0），云機器人，人工智能，邊緣計算的爆發，形成的類腦巨系統架構驅動的社會組織模式，智慧社會依托互聯網形成社會的類腦中樞神經系統，視覺神經系統，軀體感覺神經系統，聽覺神經系統，運動神經系統，神經纖維，神經元網絡，社會云反射弧等等結構。智慧社會通過類腦的神經元網絡將社會各要素（包括但不僅限于人，AI系統，生產資料，生產工具）和自然各要素（包括但不僅限于河流，山脈，動物，植物，太空）鏈接起來，通過社會云反射弧實現實現對世界的認知，判斷，決策、反饋和改造。

4）從互聯網大腦模型延伸的AI智商評測和擴展馮諾依曼架構

2012年，研究團隊成員劉鋒和科學院石勇教授開始思考能否對不斷發展的互聯網大腦的智慧水平進行評測。到2014年，這個研究課題延伸成為對人工智能系統的智商水平進行評測研究。建立標準智能模型，提出任何一個智能體，包括AI程序，機器人，人類，也包括互聯網大腦模型都可以被描述成一個同時具備知識的輸入，掌握，創新和反饋的綜合系統，雖然AI的智商評測模型與方法與互聯網大腦模型并沒有直接關系，但互聯網大腦是這項研究的起點，同時也是將馮諾依曼架構擴展出云存儲器的重要原因【9】。

AI智商評測的研究在2014年和2016年對包括50個搜索引擎和3個不同年齡段人類的智商進行了統一測試，相關論文4篇，相關研究受到包括美國CBNC，麻省理工科技評論等媒體的報道。

5）互聯網大腦模型對腦科學研究的啟發

2010年3月，研究團隊在“復雜系統和復雜網絡”期刊發表論文《互聯網虛擬大腦的功能與結構》【5】，在文章中提出了互聯網與人類大腦的15個類比特征，除了互聯網的視覺，聽覺，軀體感覺，中樞等神經系統，也列出大腦中的類搜索引擎，社交網絡，維基百科等特征。2010年4月，研究團隊在科學院大學課堂上完成大腦中類搜索引擎功能的心理學實驗。實驗結果發表在科學院官網和2012年《互聯網進化論》【6】一書中。

6）互聯網大腦模型對于生物進化方向的探索性啟發

我們在互聯網大腦的產生過程中提到，互聯網的類腦架構并不是人為規劃出來的，而是在科學研究和商業競爭的推動下，自然形成的類腦巨系統架構。也就是人類社會依托互聯網將向著與大腦結構高度相似的方向進化，

同時互聯網大腦的參考體系大腦，在過去幾億年中也體現出明顯的方向性，如果我們解剖人類大腦，可以發現人腦大腦皮層下包含了哺乳動物的大腦，哺乳動物大腦下包含了兩棲動物大腦，兩棲動物大腦下包含爬行動物大腦，爬行動物大腦下包含魚類大腦。

在2016年發表的論文《AI的智商和智能等級》一文中，提出包括互聯網大腦，人類大腦和AI系統在內的智能系統，從擴展的馮諾依曼架構的角度，從低到高可以分為7個等級。

2016年4月13日，我們在中國科學院科技戰略咨詢研究院與騰訊研究院聯合舉辦的“2017人工智能：技術、倫理與法律研討會”上的發言中提出“

腦的進化，互聯網的進化，智能系統的智力等級劃分都表現出明顯的方向性。對于這三個領域，他們的共同點都是承載著生命的知識和智慧，并不斷進化和提升。知識和智慧的提升和進化是生物進化的核心，從知識和智慧的角度判斷生物進化的方向和生物的高低等級。

生物種群知識庫的膨脹速度是生物進化的焦點，其它生物的知識庫停滯，走向死胡同，因此在千萬年里沒有進一步的變化，在地球的生命圈中也處在越來越低的地位。而人類在近1萬年里，在知識和智慧上不斷擴展和加速，并因為互聯網和人工智能的發明而得到進一步巨大飛躍，從而獲得了地球自然競爭的統治地位。”

這個發言形成的文稿《生物進化方向是制定AI倫理的關鍵》在科學網發布【12】

五，互聯網大腦模型的未來研究

互聯網大腦模型從正式發表論文提出到現在已經10年時間，雖然取得了一些進展和突破，但在更大尺度上，依然有大量課題需要深入研究，這包括：

1）互聯網大腦與Agent和多Agent系統的關系和交叉研究

2.）互聯網大腦的類腦神經元和云反射弧原理與應用研究；

3）互聯網大腦與智慧城市、智慧社會深入結合的研究；

4）互聯網大腦與生物進化論的關系研究；

5）互聯網大腦與神經科學關系研究；

6）互聯網大腦的智慧發展評價研究，

7）互聯網大腦模型與智慧行業、智慧產業、智慧軍事、智慧企業、智慧家庭的建設研究等。

六，部分文章和論文列表

從2005年到2018年，包括在博客，報刊，會議，期刊發表的互聯網大腦相關文章有300多篇，以下選擇其中較為重要的文章進行介紹，也反映出這個研究從構思，到提出到逐步深入的過程。更多文章的匯總地址在：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39263

1）2008年1月2日,《互聯網大腦的進化示意圖》在新浪博客發布，作者劉鋒，用9幅圖將互聯網形成類腦架構的進化過程描述出來

2）2008年5月7日，《互聯網虛擬大腦結構圖》在科學網發布，作者劉鋒，彭庚，劉穎，詳細闡述了互聯網大腦架構的產生和架構。

3）2008年9月26日，《互聯網進化規律的發現與分析〉在中國科技論文在線發表。作者劉鋒，彭庚，介紹了互聯網大腦架構和互聯網進化規律的發現過程和細節要點。

4）2009年3月15日，《從人腦的結構機理看互聯網的進化〉在“人類工效學“期刊發表。作者：劉鋒，彭庚，劉穎

5）2010年7月10日，《互聯網與神經學的交叉對比研究》在《復雜系統與復雜網絡》發表、作者劉鋒

6）2012年年7月 ，《互聯網進化論》在清華大學出版社出版，作者，劉鋒，

7）2014年8月 ， 《Structure and Operation Mechanism of Internet Virtual Brain》在IEEE International Conference on Computer & Information Technology發表，作者劉鋒。

8）2015年2月，《基于互聯網大腦架構的智慧城市建設研究》在CSDN發表，作者劉鋒，提出城市大腦的定義與頂層建設問題。

9）2015年 3月，《World Search Engine IQ Test Based on the Internet IQ Evaluation Algorithms》在International Journal of Information Technology & Decision Making發表，作者：劉鋒、石勇、汪波

10）2016年4月，《從機器人到谷歌大腦—人工智能的6個智能等級》在《中國計算機學會通訊》發表，作者劉鋒，闡述了基于互聯網大腦啟發的擴展馮諾依曼架構，并產生智能等級的劃分方法。

11）2017年7月，《城市大腦的建設與發展》在中國管理學會《管理藍皮書 中國管理發展報告》發布，闡述基于互聯網大腦的城市大腦建設。作者劉鋒

12 2017年4月，《生物進化方向是制定AI倫理的關鍵》在科學院與騰訊“2017人工智能：技術、倫理與法律研討會”作為主題發言發布，形成的文稿發布在科學網。

13）2017年8月，Intelligence Quotient and Intelligence Grade of Artificial Intelligence在Ann. Data. Sci發表，作者：劉鋒、石勇、劉穎 用數學方法描述智能等級的劃分方法。

14）2017年9月，《城市大腦，基于互聯網云腦的智慧城市新架構》的英文論文《City Cloud Brain, a New Architecture of Smart City Based on the Internet Brain》在美國康奈兒大學預印本網站arxiv.org發布，作者：劉鋒、劉仿堯、石勇

15）2017年10月，《從腦科學的角度分析人工智能與互聯網的關系》的英文論文《Analysis of the Relation between Artificial Intelligence and the Internet from the Perspective of Brain Science》在斯普林格出版社《Procedia Computer Science》發表。作者劉鋒、李佩佳、石勇

16）2018年4月，《智慧社會的產生、建設與未來，基于互聯網大腦模型的研究》在科學網發布 ，作者：劉鋒

17）2018年5月，《City Brain, a New Architecture of Smart City Based on the Internet Brain》在IEEE CSCWD 發表，作者：劉鋒、劉仿堯、石勇