继续前日的故事解析李彦宏的“中国大脑计划”_医疗健康

2015

03/05

08:42

腾讯科技《互联网进化论》作者刘锋医谷综合医疗健康

前天，医谷发布了《意念控制脑电波机制如何又有何缺陷？》一文，介绍了脑科学领域“脑电波应用控制”的信息。这两天，在全国两会期间，全国政协委员李彦宏提出了建议设立国家层面“中国大脑”，推动人工智能跨越发展,抢占新一轮科技革命制高点的建议。所以我们来看看脑科学与互联网结合的发展。

IBM正开发模拟人脑的芯片

前两天，据《华盛顿邮报》报道称，IBM正在基于人脑的结构来开发新型芯片，而这有可能改变未来计算机的设计方式。

人脑是一台性能强大的超级计算机，但功耗很低。此外，凭借连接至记忆区的数十亿个神经元，人脑也能有效地处理信息，这使我们能获得数据，从而做出判断、理解含义，以及维持日常活动。

这样的基本结构使人脑与机器有着本质的差异。因此，我们可以在不到一秒的时间里思考、感觉，并处理海量的信息，而大脑也不会因此而爆炸。

计算机的工作方式与此不同。过去几十年中，计算机的设计理念是以串行的步骤去进行计算，并在存储器和处理器之间来回传输数据。这意味着功耗的上升，而尽管计算机能够处理大量信息，但无法很好地进行实时模式识别。

在美国国防部高级研究计划局（DARPA）的资助，以及美国多家国家实验室的合作下，IBM的工程师去年开发了一款芯片，模拟了人脑的结构，希望大幅提高计算效率。

IBM表示，这一研究成果有可能改变未来计算机的设计方式，而这种计算机的功耗仅与助听器相仿。

IBM大脑计算首席科学家达蒙德拉·莫达（Dharmendra Modha）表示，该公司的长期目标是开发“盒子中的大脑”。这样的产品功耗不到1千瓦，能在大量的数据集中进行模式识别。而这一技术的应用包括国家安全和灾难响应等。

2月底，IBM的团队，以及劳伦斯-利物莫国家实验室和橡树岭国家实验室等机构的科学家前往华盛顿国会山，向美国国会的议员们展示了这一技术。

基于这一芯片的设备可以用于进行生物安全检查，从提取的样品中确定是否存在有害物质。此外，其他此类设备可以用于自动驾驶的太空飞船，以及监控计算机网络的异常行为等。

莫达表示，IBM的旗舰级超级计算机“沃森”基于当前的计算架构，需要消耗大量能源。这证明了当前线性计算存在的局限。作为对比，新的芯片可以实时识别或“感知”周围环境，实现类似人眼和人耳的功能。例如，这款芯片可以被用于乒乓球游戏。芯片能“看到”乒乓球，并使用拍子去接球。

尽管IBM指出，这一技术未来可以被用于许多产品，例如针对视力障碍人士的眼镜，但要实现这样的应用还有很远的距离。

与此同时，2013年的《美国超级计算领先法案》近期也在美国众议院进行审批。这一法案要求美国能源部开发低功耗的超级计算机。2014年，这一法案获得了众议院的批准，但未获参议院的通过。

去年，IBM赢得了美国能源部的3.25亿美元合同，在2017年之前开发两台先进的超级计算机，即Summit和Sierra。这两台超级计算机可能会采用新的架构。

莫达表示，目前工程师面临的问题之一在于如何扩大规模，或者说如何复制体积不同的大脑，并编写软件调用这些大脑的资源。

IBM从蠕虫尺寸的大脑开始起步，使用了256个处理器来模拟神经元。随后，IBM开发出了可模拟100万个神经元的芯片，这已经相当于蜜蜂大脑的水平。而到明年底，该团队希望开发出包含2.56亿个处理器神经元、类似小鼠的大脑。

不过，即使能实现1000亿个神经元，这样的技术距离人脑仍有很大的差距。

互联网催生新学科-互联网神经学

从2008年9月，刘锋与科学院大学彭庚教授在科技论文在线发表论文“互联网进化规律的发现与分析”开始的7年时间里，共发表论文10篇，专著《互联网进化论》一部对互联网与神经学的关系进行深入探讨。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。

2012年开始美国等国家的科研人员也开始注意到互联网与脑科学的关系，2012年11月16日，加州大学圣迭戈分校Dmitri Krioukov在《Scientific Report》发表的论文“Network Cosmology”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。

2015年2月4日来自巴塞尔大学的研究人员报道称，发现大脑中的神经元像一个社会网络一样连接在一起。每个神经细胞都与许多其他的神经细胞相连接，但只有少数彼此非常相似的细胞之间会建立最强有力的联系。这些研究结果发布在2015年2月4日的《自然》(Nature)杂志上。

互联网神经学的定义

互联网与神经学这两个原本距离遥远的领域，关系远比想象的要深入和密切，过去10年建立的相关理论和实践基础，使得这两个领域交叉可以产生出21世纪的新学科-互联网神经学（Internet neurology），我们可以这样定义互联网神经学（Internet neurology）：

1.基于神经学的研究成果，将互联网硬件结构，软件系统，数据与信息，商业应用有机的整合起来，从而构建互联网完整架构体系，并预测互联网沿着神经学路径可能产生的新功能和新架构；

2.根据互联网不断产生和稳定下来的功能结构，提出研究设想，分析人类大脑产生意识，思想，智能，认知的生物学基础；

3.研究互联网和人类大脑结构如何相互影响，相互塑造，相互结合，互助进化的双巨系统交叉关系。

4.互联网神经学从生理学和心理学层面可以分为5个部分：互联网神经生理学，互联网神经心理学，大脑互联网生理学，大脑互联网心理学，互联网认知科学

互联网神经学的5个组成部分

互联网神经生理学（Internet neurophysiology）重点研究基于神经学的互联网基础功能和架构，包括但不限于互联网中枢神经系统，互联网感觉神经系统，互联网运动神经系统，互联网自主神经系统，互联网神经反射弧，基于深度学习等算法，运用互联网大数据进行图像，声音，视频识别等互联网人工智能处理机制。

互联网神经心理学（Internet neuropsychology.）重点研究互联网在向成熟脑结构进化的过程中，产生的类似神经心理学的互联网现象。包括但不仅限于互联网群体智慧的产生问题，互联网的情绪问题，互联网梦境的产生和特点，互联网的智商问题等。

大脑互联网生理学（ Brain Internet physiology）重点研究大脑中存在的类似于互联网的功能结构，使得不断发展的互联网成为破解大脑生物学原理的参照系，包括但不仅限于大脑中的类搜索引擎机制，大脑中类互联网路由机制，大脑中的类IPv4/IPv6机制，大脑神经元类社交网络的交互机制，人类使用互联网对大脑生理学结构的重塑影响等。

大脑互联网心理学(Brain Internet psychology)重点研究互联网对人类大脑在心理学层面的影响和重塑，包括但不仅限于互联网对使用者产生的网瘾问题，互联网对使用者智商影响问题，互联网对使用者情绪和社交关系的影响问题等

互联网认知科学（The Internet in cognitive science）可看做互联网神经生理学，互联网神经心理学，大脑互联网生理学，大脑互联网心理学的组合交叉，重点研究互联网和大脑两个巨系统相互影响，相互塑造，相互结合，互助进化，从而产生智慧，认知，情绪的深层次原理。

互联网神经学面临的16个重要问题

作为21世纪诞生的新学科，互联网神经学未来需要解决的有16个重要问题，这些问题有些在过去的研究中有了初步答案，有的有待解决。同时更多问题也会在未来提出。这些问题的研究将为揭开互联网大脑架构，脑内部详细功能架构；互联网进化规律；智慧，意识，情绪的产生等课题提供科学路径。

互联网神经生理学（Internet neurophysiology）领域问题（重点研究基于神经学的互联网基础功能和架构，包括但不限于互联网中枢神经系统，互联网感觉神经系统，互联网运动神经系统，互联网自主神经系统，互联网神经反射弧，基于深度学习等算法，运用互联网大数据进行图像，声音，视频识别等互联网人工智能处理机制。）

1.互联网是不是在向与大脑功能结构高度相似的方向进化，有没有规律可循？

2.互联网如果形成类脑结构，这个结构如何构成，运转机理是怎样的？

3互联网在进化过程中能从神经学得到那些启发，从而预判将会出现那些有价值的新功能和新应用？

互联网神经心理学（Internet neuropsychology.）领域问题（重点研究互联网在向成熟脑结构进化的过程中，产生的类似神经心理学的互联网现象。包括但不仅限于互联网群体智慧的产生问题，互联网的情绪问题，互联网梦境的产生和特点，互联网的智商问题等。）

4.互联网大脑会不会出现人类大脑表现出来的心理学现象？

5.互联网大脑的梦境系统是如何构成的，对解开人类梦境有何帮助？

6.互联网大脑能不能进行智商的测定，这个测定对于解决人类智慧和机器智慧的关系有无帮助？

7.互联网大脑的智慧和情绪是如何产生的，对人类现实社会有怎样的影响。

大脑互联网生理学（ Brain Internet physiology）领域问题（重点研究大脑中存在的类似于互联网功能结构的地方，使得不断发展的互联网成为破解大脑生物学原理的参照系，包括但不仅限于大脑中的类搜索引擎机制，大脑中类互联网路由机制，大脑中的类IPv4/IPv6机制，大脑神经元类社交网络的交互机制，人类使用互联网对大脑生理学结构的重塑影响等。）

8.大脑中有没有类似互联网的应用和功能，典型的互联网应用SNS,搜索引擎，路由，IP等如何在大脑中存在？

9.大脑中的类互联网应用和功能是什么时候进化出来的。未来和会如何进化？

10.互联网对人类大脑的发育和进化有怎样的影响？

大脑互联网心理学(Brain Internet psychology)领域问题（重点研究互联网对人类大脑在心理学层面的影响和重塑，包括但不仅限于互联网对使用者产生的网瘾问题，互联网对使用者智商影响问题，互联网对使用者情绪和社交关系的影响问题等）

11.互联网对人类生活工作的不断介入，对人类的社会心理会产生哪些影响？

12.互联网网瘾的形成是不是互联网与人类共生进化的必然要求？

13.互联网对人类的智商会产生怎样的影响？

互联网认知科学（The Internet in cognitive science）领域问题（互联网认知科学可看做互联网神经生理学，互联网神经心理学，大脑互联网生理学，大脑互联网心理学的组合交叉，重点研究互联网和大脑两个巨系统相互影响，相互塑造，相互结合，互助进化，从而产生智慧，认知，情绪的深层次原理）

14.互联网和大脑之间是如何相互影响，相互塑造的？

15.导致互联网向类大脑方向进化，和大脑中包含类互联网应用的深层次原因是什么？

16.互联网与大脑之间的交叉对比，对于研究智慧，认知，情绪的产生将会有哪些影响？

解剖互联网大脑，互联网神经生理学

应该说相对于互联网神经学其他4个部分，互联网神经生理学目前是研究最为深入的一个领域，主要表现在如下五个方面：

1.2008年绘制出互联网类大脑架构图，这幅图是通过对脑科学已有成果的的借鉴，所形成预测的未来互联网成熟架构。

2.用互联网大脑结构图分析当前互联网领域的热门概念，云计算，大数据，物联网，工业互联网（工业4.0），移动互联网。