世界數字大腦 構建人類協同發(fā)展智能平臺

文｜劉鋒

一、世界數字大腦產生的背景

世界數字大腦的產生與一項基礎科學研究有關，21世紀以來，前沿科技領域涌現大量新技術、新概念，包括物聯網、云計算、大數據、工業(yè)互聯網、云機器人、區(qū)塊鏈、數字孿生、谷歌大腦、百度大腦，城市大腦、工業(yè)大腦等。一個重要的問題是，為什么本世紀智能產業(yè)領域出現如此多技術，它們之間的關系是什么？

2008年以來，種種跡象表明，互聯網正在從網狀向類腦結構演化，從而形成互聯網大腦模型，各種前沿科技可以看做是互聯網大腦中各神經系統發(fā)育的產物，例如云計算對應中樞神經系統；物聯網對應感覺神經系統；云機器人對應運動神經系統；邊緣計算對應神經末梢；大社交網絡對應類腦神經元網絡；移動通訊和光纖技術對應神經纖維等。

互聯網大腦模型與各個領域結合也不斷產生新的成果，與科技企業(yè)結合產生了谷歌大腦、百度大腦、阿里ET 大腦、360安全大腦；與產業(yè)結合形成了工業(yè)大腦、農業(yè)大腦、航空大腦等。與智慧城市建設結合形成了城市大腦；與智慧社會的構建結合就可以形成世界數字大腦（WDB）或世界數字神經系統（WWNS）。

二、從城市大腦到世界數字大腦的演化

2015年以來城市大腦成為科技產業(yè)和智慧城市領域的新熱點，目前已經有近500 個城市開展了城市大腦的規(guī)劃和建設，有數千家企業(yè)參與到城市大腦的建設。

從2020 開始，包括浙江、上海、安徽、廣東、四川等省和直轄市，開始省一級規(guī)劃城市大腦、數字政府和數字化轉型。中國在國家一級也開始推動一網通辦，數據一體化建設等項目，這說明人類社會與類腦的前沿科技生態(tài)結合，已經逐步從城市大腦上升到省和國家層面。并將繼續(xù)向世界范圍擴展，最終形成世界數字大腦（WDB）。

從世界范圍的科技生態(tài)發(fā)展看，過去60年出現了三次重要的全球性技術構建機遇。1974年誕生的TCP/IP 技術，解決了硬件孤島問題，實現硬件層（計算機和各種硬件設備）的互聯互通問題；1989年誕生的萬維網，解決了數據孤島問題，實現了網絡數據層互聯互通問題；到2021年，世界在網絡應用層出現地區(qū)、行業(yè)、產業(yè)、機構等不同類型的應用孤島，為了解決這個問題，就需要在網絡的應用層實現世界人、設備、系統的萬物互聯與萬物交互?？焖凫`活的應對人類社會面臨的各種復雜場景與需求。這樣一個新的全球化的智能系統如果基于互聯網大腦模型進行構建，就可以稱為世界數字大腦（WDB）。

三、世界數字大腦的定義與技術特征

因此世界數字大腦（系統）可以看做是互聯網大腦模型與智慧社會結合的產物，是在世界范圍的網絡應用層形成的一個類腦復雜智能巨系統。

在人類智慧和機器智能的共同參與下，在物聯網、大數據、人工智能、邊緣計算、5G、云機器人和數字孿生等前沿技術的支撐下，數字神經元網絡和云反射弧將是世界數字大腦建設的重點。

世界數字大腦的作用是提高人類社會的運行效率，解決人類社會發(fā)展過程中面臨的復雜問題，更好地滿足人類社會的不同需求。世界數字大腦在系統演化上將通過城市大腦向省級大腦、國家大腦擴展并最終全球化逐步完成。

世界數字大腦的目標是構建人類協同發(fā)展的全球化智能系統，為人類命運共同體的實現提供技術支撐，世界數字大腦的系統結構如圖1 所示。

圖1 世界數字大腦系統結構圖

基于互聯網大腦模型研究，世界數字大腦可以形成1+N 模式的技術特征。

其中1 是建立世界統一的數字神經元網絡，為世界范圍的人、物、系統建立映射的程序單元，使它們可以根據需求進行連接、組合、交互，從而實現跨部門、跨行業(yè)、跨地區(qū)的互聯互通。

N 是指建立N 條不同種類、不同范圍、不同功能的云反射弧技術機制，將不同的數字神經元按照腦科學的反射弧機制形成協同工作的技術鏈條，解決城市、地區(qū)、行業(yè)、乃至人類社會面臨的問題和需求。世界數字大腦的每一條云反射弧都包括了感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經和效應器等五個部分。

四、世界數字大腦的技術實施路徑

在具體的技術實施路徑上，構建世界數字大腦（系統）可以分為九個方向，它們相互獨立但也都是一個整體架構的有機組成部分。

第一個方向是構建世界數字大腦的三個頂層規(guī)范，包括統一的數字神經元節(jié)點技術框架；遵循人機結合、人類權限最大原則通過跨節(jié)點信息路由機制實現云反射弧機制等。

第二個方向是數字神經元的架構標準，主要提出數字神經元的結構可以有信息展示區(qū)、功能模塊區(qū)、智能控制區(qū)、神經元節(jié)點編碼、空間位置編碼等五個模塊組成。

第三個方向是數字神經元的分類標準，提出按照映射對象將數字神經元分為人類神經元、實物神經元、程序神經元、團體神經元四種類型。

第四個方向是數字神經元的空間位置編碼，主要是為在現實世界存在的各種人、實物和團體的定位提供支持。

第五個方向是數字神經元的全球身份編碼，主要作用是為數字神經元提供世界統一的身份編碼標準，為相互識別、互聯互通做支撐。

第六個方向是數字神經元的權限關系，提出數字神經元的權限關系包括：人機關系、人人關系、機機關系等；相互的管理關系包括控制、領導和平等關系等。

第七個方向是世界數字大腦（系統）的技術架構，提出世界數字大腦的總體技術框架標準可以采用中心化和去中心化結合的方式。

第八個方向是世界數字大腦的云反射弧的結構和運行機制，主要針對世界數字大腦運行中的各種需求和問題進行處理的技術鏈條如何形成進行了探討，提出可以參考神經科學的反射弧機制。

第九個方向是世界數字大腦的運行安全標準，提出世界數字大腦運行中出現黑客的攻擊、病毒的侵入、操作者的失誤、AI 系統的BUG等問題。需要從多個角度對世界數字大腦運行安全進行保護。

五、建設世界數字大腦的流程與步驟探討

世界數字大腦是一個全球性的類腦智能復雜系統，涉及到的技術和建設機構眾多。如何能夠實現模塊化、自動化、耦合化構建世界數字大腦系統，可以提出九個步驟的建設流程,主要包括:（1)確定參與建設的主體是誰，建設的范圍有多大；（2)要解決的問題和滿足的需求是什么；（3)解決該問題涉及的人、設備、系統構成的數字神經元有哪些；（4)解決該問題形成的云反射弧機制如何設計；（5)如何對設計出的云反射弧進行評估；（6)根據規(guī)劃和評估合格的云反射弧方案，開始建設該條云反射??；（7)對已建立的云反射弧進行質量評估和持續(xù)監(jiān)控；（8)對規(guī)劃的N 條云反射弧進行共性研究，發(fā)現基礎設施建設重點；（9)共享建設經驗和研究成果，云反射弧從管理和技術角度保持持續(xù)進化。

六、構建世界數字大腦的產業(yè)價值與戰(zhàn)略意義

世界數字大腦系統可以將企業(yè)、工廠、金融部門、政府機構等等要素有機的鏈接并用仿生學的反射弧機制進行需求驅動，基于這個系統，一方面各經濟、政治、生產、消費主體可以用更有效率的方式進行鏈接和組合，另一方面創(chuàng)新企業(yè)和創(chuàng)新研究者可以在如何構建新的鏈接和新的云反射弧機制上發(fā)揮無窮的創(chuàng)造力尋找更優(yōu)的商業(yè)和產業(yè)云反射弧組機制。這將對產業(yè)和商業(yè)模式產生顛覆性影響，帶來的經濟的效益應該超過TCP/IP 和萬維網帶來的巨大影響。

世界數字大腦的構建將具有重要的戰(zhàn)略價值，1974年美國主導了TCP/IP 的實施，在互聯網的發(fā)展中獲得戰(zhàn)略優(yōu)勢；1989年，歐洲研究機構主導了萬維網的實施，為歐洲贏得了新技術革命的先機；世界數字大腦的實施對于搶占萬物互聯和萬物交互的國際標準將起到重要作用?？梢詫τ诓煌瑱C構、不同行業(yè)、不同國家間協同工作奠定標準化基礎。同時通過世界數字大腦系統的建設也將對5G、物聯網、云機器人、區(qū)塊鏈、人工智能、大數據等等前沿技術產生重要的拉動作用。世界數字大腦的建設將是TCP/IP、萬維網之后第三次建立世界科技生態(tài)標準和系統的重要機遇。