智慧社會的產生、建設與未來,基於互聯網大腦模型的研究

曉軍視點2018-05-14 16:48:40

作者:劉鋒 計算機博士,《互聯網進化論》作者


前言:


隨著2017年十九大提出建設以來,智慧社會成為新的科技與人文研究熱點,本文從智慧社會產生的背景、的提出,基於互聯網大腦模型的智慧社會建設,6個與智慧社會、互聯網大腦模型相關的課題等方面對智慧社會的產生、建設與未來進行了探討。


正文:


2017年10月18日十九大在京勝利召開,十九大在報告中提到:“要貫徹新發展理念,建設現代化經濟體系。突出技術創新,為智慧社會提供有力支撐。”


“智慧社會”作為建設創新型國家的重要組成部分,一經提出,即引起廣泛關注。“智慧社會”為什麼會在21世紀的第二個十年中提出,科技和社會的發展為“智慧社會”奠定了怎樣的基礎,支撐“智慧社會”運轉的物質基礎是什麼,“智慧社會”的產生會在科學和管理上帶來哪些新的課題?本文將就這些問題進行探討。


應該說“智慧社會”的產生與互聯網為代表的前沿科技爆發有密切關係,在科學研究和商業競爭兩個車輪的推動下,泛互聯網領域產生了TCP/IP,社交網絡,電子商務,移動互聯網,工業互聯網等創新應用,以及谷歌、百度、阿里巴巴、騰訊、Facebook、亞馬遜、英偉達、Mobilogix、Palantir等一大批科技巨頭,從不同角度實現了整個人類社會的聯網化和智能化。


一、智慧社會與互聯大腦產生的歷史背景


從科學史可以看到這樣一個規律,每一次人類社會的重大技術變革都會導致新領域的科學革命,大航海時代使人類看到了生物的多樣性和孤立生態系統對生物的影響。無論是達爾文還是華萊士都是跟隨遠航的船隊才發現了生物的進化現象。


大工業革命使人類無論在力量的使用還是觀察能力都獲得的極大的提高。為此後100年開始的物理學大突破,奠定了技術基礎。這些突破包括牛頓的萬有引力,愛因斯坦的相對論,和眾多科學家創建的量子力學大廈,這些突破都與”力“和”觀測“有關。


互聯網革命對於人類的影響已經遠遠超過了大工業革命。與工業革命增強人類的力量和視野不同,互聯網極大的增強了人類的智慧,豐富了人類的知識。而智慧和知識恰恰與大腦的關係最為密切。互聯網的技術突破使得人類處在新科學革命的前夜。


從1969年互聯網誕生以來,人類從不同的方向在互聯網領域進行創新,並沒有統一的規劃將互聯網建造成什麼結構,當時間的車輪到達2017年,隨著人工智能,物聯網,大數據,雲計算,機器人,虛擬現實,工業互聯網等科學技術的蓬勃發展,當人類擡起頭來觀看自己的創造的巨系統,互聯網大腦的模型和架構已經越來越清晰。


應該說2017年19大提出的智慧社會,是對互聯網為代表的前沿科技深刻影響人類社會的一次高屋建瓴的總結,也標明當互聯網發展到一定程度,向人類社會各個領域和組成部分蔓延深入的結果。因此建設智慧社會不能忽視互聯網的發展趨勢和進化規律。作為前沿科技發展的最新架構-互聯網大腦模型,在研究智慧社會形成和運轉時,將是一個不容忽視的研究方向。


二、互聯網大腦模型的產生和智慧社會的發展


我們知道互聯網一般是指將世界範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。



當互聯網進入到21世紀以後,出現了爆發式增長,這其中包括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年開始的物聯網建設,使得互聯網網絡除了連接計算機,也開始連接安放在土壤,機器,大樓,汽車中的溫度傳感器,圖像攝像頭和聲音傳感器。


到2010年,互聯網中的服務器開始進一步集中,出現了政府,企業提供統一的存儲,計算和傳輸的巨型服務器集群以及相關數據庫、應用軟件。這就是雲計算的出現。


此後,移動互聯網、工業4.0、工業互聯網、大數據、人工智能不斷湧現。互聯網已經遠遠超出了原先的定義和繪製的模型架構。那麼用一種什麼樣的新結構或新模型能夠真正反映互聯網的本質與核心,能夠反映互聯網的未來發展趨勢。


2008年,科學院研究團隊劉鋒、彭庚等人蔘考神經科學的大腦架構,在《中國科技論文在線》發表論文《互聯網進化的趨勢與規律》,提出了互聯網大腦的模型,用來闡述互聯網發展的最新架構,此後劉鋒,彭庚,劉穎,石勇等博士和教授形成的研究團隊發表相關論文20餘篇(包括SCI,EI,ISPT等),專著《互聯網進化論》一部。



互聯網大腦模型,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實現對世界的認知,判斷,決策和反饋。下面我們就逐步分析智慧社會是如何通過互聯網類腦智能巨系統的形成逐步成熟和完善的。(1)


我們在前文中提到“隨著博客、社交網絡、雲計算、物聯網、大數據、工業4.0、雲機器等科學技術的蓬勃發展,互聯網類腦架構也逐步清晰起來。智慧社會的提出和建設也與此有很大的關係”


下面,我們看一下科技的進步是如何推動互聯網大腦這個類腦智能巨系統與智慧社會形成。


2004年,以博客,Web2.0,社交網絡為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的神經網絡奠定了基礎。


2008年,以物聯網為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的感覺神經系統奠定了基礎


2009年,以雲計算為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的中樞神經系統奠定了基礎


2010年,以移動互聯網,光纖,3G為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的神經纖維發育奠定了基礎


2012年,以工業4.0,工業互聯網為代表的的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的運動神經系統奠定了基礎


2013年,以大數據為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)的智能發展奠定了數據基礎


2015年,以人工智能為代表的科技浪潮為互聯網大腦(智慧社會)各神經系統的激活和聯動奠定了基礎。


2017年開始,以互聯網類腦巨系統為代表的科技浪潮為國家,城市,社會的全面智能化奠定了基礎,一方面自然界和人類社會的各個組成元素不斷鏈接到大社交網絡中,人與人,人與物,物與物的交互和溝通,形成互聯網(城市)雲腦的神經網絡發育基礎。另一方面,來自交通、安全、金融、商業,政務,農業,礦產等各個領域不斷通過雲反射弧的方式,實現從感知到中樞神經處理再到反饋的類腦智能化問題處理過程。也正是在此基礎上,智慧社會的提出恰逢其時。


2020年之後,以人類群體智慧和互聯網人工智能為代表的兩大智能方式在智慧社會的發展中不斷融合和互補,形成互聯網類腦巨系統的左右大腦架構,驅動智慧社會不斷向前進化。


三、基於互聯網大腦模型的智慧社會定義


在上述互聯網大腦模型研究的基礎上,本文提出智慧社會的定義:


智慧社會 就是整個人類社會因為互聯網及其延伸產物雲計算,大數據,物聯網,工業互聯網(工業4.0),雲機器人,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,智慧社會依託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,社會雲反射弧等等結構。智慧社會通過類腦的神經元網絡將社會各要素(包括但不僅限於人,AI系統,生產資料,生產工具)和自然各要素(包括但不僅限於河流,山脈,動物,植物,太空)鏈接起來,通過社會雲反射弧實現實現對世界的認知,判斷,決策、反饋和改造。


四.基於互聯網大腦模型的智慧社會建設


基於互聯網大腦模型的智慧社會的建設中,涉及到類腦智能巨系統的軀體感覺神經系統,中樞神經系統,運動神經系統,大數據建設,人工智能建設等,除此之外更為重要的兩個結構是類腦神經元網絡和雲反射弧,我們下面一一進行闡述。



1.互聯網大腦的軀體感覺神經系統將構成智慧社會的世界感知系統,由分佈在城市,工廠,鄉村,人體,自然界的各種傳感器組成,這些傳感器包括熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、溼敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等等。這些傳感器把人類社會和自然界的各種信息源源不斷的傳送到網絡空間,供互聯網大腦的其他組成部分使用,傳感器不斷通過微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化進行進化,它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代,更是智慧社會具有感知能力的基礎。


2.互聯網大腦的雲計算是智慧社會中樞神經系統的萌芽,它通過服務器,網絡操作系統,神經元網絡(大社交網絡),大數據和基於大數據的人工智能算法對智慧社會的各個組成部分進行統一的信息,數據和智能處理,目前包括阿里雲,騰訊雲,亞馬遜雲,谷歌雲等正在向這個方向發展。


3.互聯網大腦的大數據建設將智慧城市各神經系統在運轉過程中傳輸和積累的有價值信息。這些信息分別來自自然界傳感器、居民的生活,企業的運轉,政府的管理過程中產生的信息,也來自城市的建築大樓,交通車輛,甚至是分佈在城市土壤,空氣,水域中的傳感器傳來的信息,這些數據是智慧城市產生智慧的基礎。


4.互聯網大腦的工業4.0和工業互聯網是智慧社會的運動神經系統發育,這將是智慧社會未來非常龐大的組成部分,包括智能駕駛,雲機器人,無人機,3D打印、智能製造等等,他們通過延展運動和機械操作,幫助智慧社會的居民和管理者完成智慧社會的運行和建設。


5.互聯網大腦的邊緣計算建設是智慧社會神經末梢的發育和成長,將人工智能技術和包含了人工智能技術的芯片與分佈在城市的傳感器,攝像頭,智能終端,智能汽車,智能製造設備,樓房建築,工業機器人等等地方,目標是使智慧社會的的感覺神經系統,運動神經系統的末梢控制變得更為智能和健壯。


6.互聯網大腦的移動通訊建設是智慧社會纖維種類的豐富,讓居民,企業,政府機構更為便捷,更不受地域限制的鏈接到互聯網大腦中。這需要對社會中的通訊運營商不斷進行技術升級和基礎設施建設,如移動通訊的技術從3G到4G到5G的發展。互聯網大腦的神經纖維建設是保證智慧社會運轉的重要保證,是連接智慧社會成為一個整體,確保智慧社會雲反射弧即使準確運轉的關鍵。


7.人工智能建設是智慧社會提升智慧的催化劑和靈魂,人工智能不僅僅通過算法如深度學習,機器學習與雲計算,大數據,機器人,智能設備結合,也運用到智慧社會的神經末梢,神經網絡和智能終端中。譬如AI傳感器,AI手機,AI智能生產設備,AI用戶助理等等。


互聯網大腦的核心架構除了互聯網中樞神經系統,視覺神經系統,聽覺神經系統,軀體感覺神經系統,運動神經系統的描述外。有兩個最為重要的核心分別是:類腦神經元網絡和雲反射弧,它們也是未來智慧社會建設的物理基礎與核心。


1.關於智慧社會的類腦神經元網絡問題:


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複雜的有機體,各器官、系統的功能不是孤立的,它們之間互相聯繫、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。


互聯網的類腦神經元網絡是由傳統的社交網絡發育而成,一直以來,社交網絡被認為就是互聯網上人與人的交互社區。但隨著物聯網,雲計算,大數據等新現象的出現,社交網絡的形態也必將發生改變。當物聯網,工業4.0,工業互聯網與社交網絡融合時,每一棟大樓,每一輛汽車,每一個景區,每一個商場,每一個電器,每個智能程序都會在SNS網站上開設賬號,自動的發佈自己實時的信息,並與其他”人“,和“物”進行交互.社交網絡的定義將不再僅僅是人與人的社交,而是人與人,人與物,物與物的範圍更大的社交網絡.我們可以稱為“大社交網絡”(Big SNS)),也就是互聯網類腦神經元網絡的構成。



互聯網的類腦神經元網絡是由社交網絡發育而成,無論是世界範圍的個人用戶、企業、政府機構、路燈、車輛、工場,各種智能設備,智能程序都要以神經元的方式加入到智慧社會的神經元網絡中,這些類腦神經元的互動,聚合,鏈接將使智慧社會真正變得更為智慧。它也是後續探討的雲反射弧能夠正常運轉的基礎。


2.關於智慧社會的雲反射弧:


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,與人體的神經反射弧相對應,


雲神經反射弧作為互聯網與人工智能結合的產物,是智慧社會的未來發展中將起到非常重要的作用。從實踐上看,總共有9種不同種類的雲反射弧,這些雲反射弧的成熟依賴與互聯網與人工智能技術的進一步結合。


雲反射弧的建設反應出智慧社會在提供各種智慧相關服務,處理各種問題過程中的種類和反應速度,雲反射弧的種類越多,反應速度越快,其智慧程度也會越高。例如包括安防雲反射弧,金融雲反射弧,交通雲反射弧,能源雲反射弧,教育雲反射弧,醫療雲反射弧、旅遊雲反射弧、零售雲反射弧。。。。



無論是在互聯網的內部虛擬世界,還是在現實世界,在完成雲反射弧時,都存在如何發現和選擇最優路徑的問題,解決這個問題,涉及到圖論,互聯網節點佈局,通訊線路,傳感器等等方面,在類腦智能巨系統的中樞神經系統的調度下,通過選擇最優的路徑,從而實現雲反射弧的快速,有效和穩定的執行。


雲反射弧路徑問題關係到互聯網內部的信息傳遞和現實世界的物質傳遞,根據完成功能的距離不同,解決這個問題,涉及到圖論,互聯網節點佈局,通訊線路,傳感器等等方面通過選擇最優的路徑,從而實現雲反射弧的快速,有效和穩定的執行。每一種又分為4種類型。在研究互聯網大腦的雲反射弧路徑問題時,需要將他們結合起來綜合研究,分析如何在互聯網內部和現實世界中尋找合適的反射弧路徑,為完成任務提供支持。


五.互聯網類腦智能巨系統與智慧社會的最新進展


2018年以來,互聯網類腦智能巨系統與行業的結合,出現越來越多的範例,例如2018年1月30日上海加強城市管理精細化“三年行動計劃”中提到“上海將加強城市管理“神經末梢”建設,打造感知敏捷、互聯互通、實時共享的“神經元”系統;深化智慧治理,以城市網格化綜合管理信息平臺為基礎,構建城市綜合管理信息平臺,推進“城市大腦”建設。”


2017年年底前百度研究院院長林元慶成立Aibee(愛筆智能),建設行業綜合大腦,旨在用多項AI技術,如深度識別、人臉識別、語音交互、多輪交互、大數據分析、三維空間重建等,幫助傳統行業提升整體效率。


2018年1月26日,智慧交通峰會上,滴滴正式發佈了智慧交通戰略產品“交通大腦”,與交管部門合作,用AI的決策能力解決交通工具與承載系統之間的協調問題。


六,基於互聯網大腦模型的智慧社會6個研究課題


1.智慧社會的兩個智慧中心,AI+雲計算與群體智慧+社交網絡的形成與相互關係


2.如果處理智慧社會雲反射弧的理論建設問題,包括智慧社會的雲反射弧有多少種類,雲反射弧在運轉時,如何在互聯網虛擬空間和現實世界中選擇最優的路徑


3.如何建設互聯網類腦智能巨系統的中樞神經系統,包括人工智能技術的應用,大數據的匯聚,系統安全問題,中樞神經系統的所有權和控制權問題


4.如何在智慧社會建設中,規劃智能傳感器的安裝,分佈和維護工作,涉及到的芯片技術,AI技術,通訊技術有哪些,涉及的隱私權問題、信息公開度問題和信息安全問題等


5.如何在智慧社會建設中,規劃聯網的機器人,智能設備,智能工廠,智能汽車,智能無人機等與互聯網大腦模型運動神經有關的系統建設問題,包括新技術的應用,對勞動力的替代,智能設備對社會帶來的潛在安全問題等。


6.研究智慧社會建設與互聯網大腦模型的頂層基礎理論建設問題,包括人工智能,社會學,腦科學,科技哲學,管理學,經濟學等如何交叉為智慧社會建設提供理論支持



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