前言

　　從2008年發表論文第一次提出網際網路大腦模型，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網際網路大腦模型的原因；十年來在計算機和智慧領域產生了哪些進展；在未來，網際網路大腦模型對網際網路、人工智慧、混合智慧、智慧城市和智慧社會建設有怎樣的推動。

　　一.原有網際網路定義和模型的不足和缺陷

　　1969年，網際網路在美國誕生，此後網際網路從美國的四所研究機構擴充套件到整個美洲，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，擴充套件到人類的生活，娛樂，辦公，社會管理等方方面面，網際網路的定義是什麼，計算機學科一般是這樣的定義：

　　網際網路是指將世界範圍計算機網路互相聯接在一起的網際網路，在這基礎上發展出覆蓋全世界的全球性網際網路絡稱網際網路，即是互相連線一起的網路結構。（下圖是網際網路的典型圖示模型）

　　網際網路進入到21世紀以後，出現了爆發式增長，包括2000年左右開始的社交網路，實現了人與人的資訊通訊和社交溝通。

　　2009年開始的物聯網熱潮，使得網際網路除了連線計算機，也開始連線安放在土壤，機器，大樓，汽車中的溫度，影象、聲音、壓力、溼度等等感測器。

　　到2010年，網際網路中的伺服器開始進一步集中，出現了為政府，企業提供大資料儲存，高效能運算的巨型伺服器叢集，這就是雲端計算的出現。

　　此後，移動網際網路、工業4.0、工業網際網路、大資料、人工智慧不斷湧現，網際網路已經遠遠超出了原先的定義和模型架構。

　　那麼用一種什麼樣的新定義和新模型能夠反映網際網路的核心特徵和未來趨勢。這個問題就是十年以來，我們對網際網路大腦模型進行研究的目的和基礎。

　　二。網際網路的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,人類已在全球範圍延伸了自己的中樞神經系統並進一步在全球範圍擴充套件”

　　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，技術等各種聯絡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於社會學和哲學層面。對於1969年誕生的網際網路，要到21世紀爆發以後，其技術和應用的類腦特徵才逐步顯現出來，並在今天成為科技新的熱點。

　　2005年到2007年，隨時網際網路爆炸性增長，特別是中國網際網路快速發展，讓我們有機會不斷髮現網際網路的類腦特徵，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網際網路新的定義和模型--網際網路大腦模型。

　　1)2005年，網際網路不僅僅是連線計算機，更是聯結人的啟示

　　2005年當我們在科學院大學開始研究網路經濟時。試圖製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，發現通過網際網路將專家的知識、智慧、經驗通過解決問題變成商品進行交易，是一個新的網際網路商業模式，我們將這個新的領域命名為威客模式。

　　這個研究在一年後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，此後的10年裡，這些企業經過艱苦探索，發展成為獨角獸企業，並形成年交易額超過10億人民幣的產業。另一方面這個研究也為後來提出網際網路大腦模型奠定了重要的基礎，

　　威客模式提出專家可以通過網際網路用智慧幫助企業和他人解決問題，獲得財富，提醒我們網際網路不僅僅是計算機或機器的聯網，更是關於人類知識，智慧甚至是人類大腦的聯網。

　　2）2006年，網際網路類腦神經元網路的發現和啟示

　　2006年，faceboook，QQ為代表的社交網路開始興起，通過社交網路的個人空間，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路。當我們在《威客地圖(witmap)--網際網路下一代搜尋引擎》把這些社交網路圖示繪製出來時，第一次發現網際網路中類腦神經元網路的特徵。

　　3）2007年4月，網際網路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專案的專家諮詢。這個專案提出在中國的水域按放溼度、風速、溫度等等感測器，訊號通過有線和無線線路傳遞到北京的伺服器中，經過處理形成定時報告供國家決策部門預警使用。這個專案比2009年興起的智慧地球和物聯網熱潮早了2年，它引起我們注意到網際網路也存在類似軀體感覺神經系統的特徵。

　　4）2007年6月，網際網路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遊視訊創業專案進行討論，又一次觀察到網際網路的類腦特徵，這個專案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螢幕上，讓遊客可以遠端感受景區的風景，並決定選擇哪一條旅遊路線。雖然後來因為技術，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，在世界範圍安防攝像頭和視訊觀察汽車。讓網際網路使用者可以實時觀看世界各地的場景和景色，這一專案使我們進一步意識到網際網路同樣具備視覺神經系統的特徵。

　　三。2008年提出網際網路大腦的定義和模型

　　2007年上半年一直感覺對於網際網路的認識應該有新的突破，但這種突破究竟是什麼，總是感覺隔著一層窗戶紙。在受到多次網際網路領域類腦現象啟發後。在2007年7月，我們終於意識到，網際網路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網際網路種種類腦現象。並提出網際網路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月在新浪部落格發表了《網際網路的進化示意圖》【1】,5月《網際網路虛擬大腦架構圖》【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《中國科技論文線上》通過同行評議，正式發表了《網際網路的進化趨勢與規律》【3】。這是一個快速審稿的線上學術期刊，選擇先在這裡釋出，也是希望儘快向科學共同體闡述網際網路大腦的模型和研究方向。

　　在這篇論文中第一次繪製了網際網路大腦的模型架構圖，並提出了網際網路的新定義。在此後的10年之中，逐步形成了網際網路大腦的完整圖示和定義;

　　網際網路大腦的定義：網際網路大腦就是網際網路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。網際網路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。網際網路大腦通過類腦神經元網路將網際網路各神經系統和世界各元素關聯起來，網際網路大腦在群體智慧和人工智慧的驅動下通過雲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，關於網際網路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網際網路的進化》在《人類工效學》發表，對網際網路大腦進行更為深入的闡述，這也是網際網路大腦模型在紙質期刊第一次正式發表【4】。

　　在此後的10年裡，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、《複雜系統與複雜網路》、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《網際網路進化論》一部。

　　到2018年5月，網際網路大腦模型研究總體形成的進展有6個方向。

　　1）.提出新的網際網路定義和新模型-網際網路大腦模型

　　從移動網際網路、社交網路、物聯網、雲端計算、工業4.0的逐步產生看，網際網路不僅僅是聯結計算機的網路，同時它也聯結了人、感測器、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，網際網路大腦定義和模型的建立，可以為網際網路，移動網際網路，物聯網，雲端計算，大資料、人工智慧、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）提出類腦神經元網路和雲反射弧是網際網路大腦模型的核心要素

　　通過網際網路與神經科學的對比研究，我們在2010年的論文中《網際網路虛擬大腦的架構與功能》中提出網際網路大腦模型中兩個最重要的類腦架構，網際網路類腦神經元網路和網際網路雲反射弧【5】。

　　我們知道，神經網路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，它們之間互相聯絡、互相制約，實現這一需求就需要生物體有統一的神經網路系統。

　　在網際網路大腦模型中，如何將社會各要素（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）連結起來，並使這些元素之間實現資訊的溝通交流，同樣需要網際網路首先實現類腦神經元網路架構，具體實現方式，文章也提出可以通過類社交網路的應用層或具有社交屬性的作業系統來實現。

　　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，也是生命體智慧的重要體現，同樣研究網際網路大腦的神經反射弧現象（雲反射弧）也是非常重要的課題，目前根據網際網路大腦雲反射弧的起點和終點的不同，將雲反射弧的型別分為九種（如下圖所示）。

　　無論是在網際網路的內部虛擬世界，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和實現快速，有效和穩定的執行的問題，會涉及到圖論，網際網路節點佈局，通訊線路，感測器等等方面，這也是下一步需要深入研究的方向。

　　3）基於網際網路大腦模型開展智慧城市和智慧社會的構建研究

　　從網際網路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，都是網際網路發展到一定程度，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網際網路的發展趨勢和進化規律。

　　在2015年研究團隊開始發表論文《基於網際網路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網際網路的發展過程中，逐步形成自己中樞神經系統（雲端計算），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（大資料與人工智慧），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路系統(城市大社交網路），實現城市中人與人，人與物，物與物的資訊互動。第二是城市大腦（雲腦）的雲反射弧，實現城市服務的的快速智慧反應。基於上述類功能推動城市智慧的不斷進步。這樣基於網際網路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，基於網際網路大腦模型的研究》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網際網路及其延伸產物雲端計算，大資料，物聯網，工業網際網路（工業4.0），雲機器人，人工智慧，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，智慧社會依託網際網路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，神經元網路，社會雲反射弧等等結構。智慧社會通過類腦的神經元網路將社會各要素（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）連結起來，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。

　　4）從網際網路大腦模型延伸的AI智商評測和擴充套件馮諾依曼架構

　　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髮展的網際網路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慧系統的智商水平進行評測研究。建立標準智慧模型，提出任何一個智慧體，包括AI程式，機器人，人類，也包括網際網路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網際網路大腦模型並沒有直接關係，但網際網路大腦是這項研究的起點，同時也是將馮諾依曼架構擴展出雲端儲存器的重要原因【9】。

　　AI智商評測的研究在2014年和2016年對包括50個搜尋引擎和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）網際網路大腦模型對腦科學研究的啟發

　　2010年3月，研究團隊在“複雜系統和複雜網路”期刊發表論文《網際網路虛擬大腦的功能與結構》【5】，在文章中提出了網際網路與人類大腦的15個類比特徵，除了網際網路的視覺，聽覺，軀體感覺，中樞等神經系統，也列出大腦中的類搜尋引擎，社交網路，維基百科等特徵。2010年4月，研究團隊在科學院大學課堂上完成大腦中類搜尋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《網際網路進化論》【6】一書中。

　　6）網際網路大腦模型對於生物進化方向的探索性啟發

　　我們在網際網路大腦的產生過程中提到，網際網路的類腦架構並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。也就是人類社會依託網際網路將向著與大腦結構高度相似的方向進化，

　　同時網際網路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的智商和智慧等級》一文中，提出包括網際網路大腦，人類大腦和AI系統在內的智慧系統，從擴充套件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諮詢研究院與騰訊研究院聯合舉辦的“2017人工智慧：技術、倫理與法律研討會”上的發言中提出“

　　腦的進化，網際網路的進化，智慧系統的智力等級劃分都表現出明顯的方向性。對於這三個領域，他們的共同點都是承載著生命的知識和智慧，並不斷進化和提升。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，走向死衚衕，因此在千萬年裡沒有進一步的變化，在地球的生命圈中也處在越來越低的地位。而人類在近1萬年裡，在知識和智慧上不斷擴充套件和加速，並因為網際網路和人工智慧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》在科學網釋出【12】

　　五，網際網路大腦模型的未來研究

　　網際網路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）網際網路大腦與Agent和多Agent系統的關係和交叉研究

　　2.）網際網路大腦的類腦神經元和雲反射弧原理與應用研究；

　　3）網際網路大腦與智慧城市、智慧社會深入結合的研究；

　　4）網際網路大腦與生物進化論的關係研究；

　　5）網際網路大腦與神經科學關係研究；

　　6）網際網路大腦的智慧發展評價研究，

　　7）網際網路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，包括在部落格，報刊，會議，期刊發表的網際網路大腦相關文章有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。更多文章的彙總地址在：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39263

　　1）2008年1月2日,《網際網路大腦的進化示意圖》在新浪部落格釋出，作者劉鋒，用9幅圖將網際網路形成類腦架構的進化過程描述出來

　　2）2008年5月7日，《網際網路虛擬大腦結構圖》在科學網釋出，作者劉鋒，彭庚，劉穎，詳細闡述了網際網路大腦架構的產生和架構。

　　3）2008年9月26日，《網際網路進化規律的發現與分析〉在中國科技論文線上發表。作者劉鋒，彭庚，介紹了網際網路大腦架構和網際網路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網際網路的進化〉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，《網際網路與神經學的交叉對比研究》在《複雜系統與複雜網路》發表、作者劉鋒

　　6）2012年年7月 ，《網際網路進化論》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，《基於網際網路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—人工智慧的6個智慧等級》在《中國計算機學會通訊》發表，作者劉鋒，闡述了基於網際網路大腦啟發的擴充套件馮諾依曼架構，併產生智慧等級的劃分方法。

　　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 中國管理髮展報告》釋出，闡述基於網際網路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人工智慧：技術、倫理與法律研討會”作為主題發言釋出，形成的文稿釋出在科學網。

　　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 用數學方法描述智慧等級的劃分方法。

　　14）2017年9月，《城市大腦，基於網際網路雲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釋出，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慧與網際網路的關係》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，基於網際網路大腦模型的研究》在科學網釋出 ，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