”大脑“爆发背后是 50 年互联网架构重大变革



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前言:面对即将到来的 2019 年,互联网诞生 50 年,将是诸多纪念活动中重要的一个,经过 50 年的发展,互联网究竟发生什么重要的变化,通过这篇文章试图进行一次总结,也作为提前向互联网 50 年的致敬。

作者:刘锋  计算机博士,《互联网进化论》作者

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21 世纪以来,眼花缭乱的前沿科技喷薄而出,从 web2.0、社交网络、物联网、移动互联网、大数据、工业 4.0、工业互联网、云机器人、深度学习、边缘计算。。。当科技发展的列车驶入到 21 世纪的第二个十年,一个在两千年前就已被关注的名词“脑”,突然在前沿科技领域爆发。

除了人工智能领域与脑结合形成“类脑计算”,在产业领域,2012 年谷歌将自己的人工智能系统命名为谷歌大脑,2014 年,科大讯飞提出讯飞超脑,2015 年,百度提出百度大脑。2017 年,阿里提出 ET 大脑。2018 年,滴滴提出交通大脑,浪潮提出企业大脑,360 提出安全大脑,腾讯提出超级大脑,华为提出 EI 智能体,除此之外,城市大脑、城市云脑、工业大脑、农业大脑、航空大脑..,,一个值得追问的问题是“是什么原因导致”大脑”这个名词的爆发?”

时间不知不觉要进入到 2019 年,这是一个注将不平凡的一年,诸多到来的纪念活动中,一个重要的不容忽视的事件,就是 50 年前互联网的诞生。50 年的成长也许正包含了上面问题的答案。

1. 从互联网网状模型到大脑模型

 为了防止通讯系统在核战争中被彻底摧毁,1969 年 1969 年在美军美国国防部研究计划署开始构建阿帕网,首先用于军事连接,后将美国四个研究机构的四台主要的计算机连接起来。以此为起点,互联网的成长之路就此开始,可能连它的创造者也没有想到,在短短的 50 年中,互联网已成为对人类社会影响最为深刻的技术,无论从互联网的起源还是名字看,网状结构一直是互联网留给人类最突出的印象,即使是在科学研究中的定义,也是这样描述的,“互联网是指将世界范围计算机网络互相联接在一起的网际网络”。

应该说世界互联网的快速发展,特别是中国互联网的快速发展,给予了我们观察互联网发生重大变化的机会。某种角度中国互联网在应用创新和竞争烈度远远超过了欧洲,日本等地区和国家,甚至一些地方也超过了互联网第一大国美国。譬如从 1999 年,腾讯通过 QQ 开始社交网络的扩张,到 2004 年用户量已经超过 500 万人口。这一年美国 Facebook 诞生,10 年后它们都发展成为用户超 10 亿的互联网巨头公司。除此之外在过去 20 年中国互联网行业的一次次风口中,如电子商务、智能手机、网络游戏、团购、P2P 信贷、网络直播、共享经济、知识付费等等领域,无一不呈现出竞争迅速白热化、高峰期企业数量众多,但企业存活率低的现象。中国企业数量多达美国巅峰期企业数量的 10 倍甚至数十倍,并且起伏波动剧烈。

激烈的竞争和技术的快速应用使得我们亲身体验并不断受到互联网新现象的启发。譬如腾讯,阿里巴巴等社交网络带给我们类脑神经元网络的启发,传感器网络在水利部门的应用,远程视频在旅游行业的创新性应用,使得我们在 2008 年开始意识到,互联网的结构已不能用网状结构来描述,越来越多的迹象表明,互联网正在向与人类大脑高度相似的结构进化。从 2008 年到 2018 年,共形成了 5 个版本的互联网大脑模型图,最后一个版本的模型是这样:

2. 从原子太阳系模型到互联网大脑模型

这幅图不是描述互联网在 1969 年诞生时架构,而是根据科技的进展对互联网 50 年来甚至是 100 年后成熟结构的推论。用大脑的架构类比互联网的成熟架构并不是科学研究上的第一次,一个有趣的现象是上个世纪最重要的技术结构 - 原子,科学家们正式通过不断的类比,从葡萄干蛋糕模型到土星模型,从太阳系模型到电子云模型。最终找到原子的关键核心 - 原子核与电子的关系。

原子和太阳系属于自然物理系统,而互联网和大脑都是与生命相关的系统。这种特征也导致互联网的大脑模型在构建和研究上要比原子结构复杂的多,这是因为作为物理规律,原子和太阳在结构上非常稳定,而互联网在结构上却还处于高速变化之中。与之对比的大脑结构虽然变化非常缓慢,但其内部很多深层次机理依然还不明确。

虽然面临着这些困难,但大脑与互联网的结构特征因为其互补性,又为我们提供了一条曲折但巧妙的探索通道。从神经学角度看,大脑的结构已基本稳定,体积小,虽然活体实验困难,经过近千年的研究,宏观和微观结构已基本清晰,只是在大脑如何形成意识、智能和情感的原因和对应结构尚不明确。而互联网的特征是结构高速发展,变动大,但体积庞大,宏观和微观观察相对容易。

在研究中,由于互联网大脑模型暂时还不涉及到意识,智能,情感等问题,因此在对比研究互联网大脑模型时,这个领域恰好可以很好的先规避掉。我们可以首先选取大脑中那些相对重要,稳定和基础的功能和结构,作为一种靶向架构,观察互联网的发展是否能够与之吻合。这种吻合度越高,互联网大脑模型的健壮性就越强。下面我们就从互联网在过去 50 年的发展历程中去探索这种吻合度,以及为 2018 年“大脑“”爆发背后的真正原因。

3 互联网大脑的 50 年发育史和 2018 年“大脑爆发的原因”

1969 年 11 月 21 日,科学家和军事专家们汇集在加州大学洛杉机分校,观看一台计算机,与数百英里外的斯坦福大学的另一台计算机进行数据传输试验,结果获得成功。同年底,又成功地将四个结点联网,这就是互联网的起点。

1974 年,美国科学家文顿•瑟夫和罗伯特•卡恩共同开发的互联网核心技术--TCP/IP 协议正式出台。这个协议为每一台运行在互联网的设备制定了访问地址,同时为不同的计算机,甚至不同类型的网络间传送信息包制定了统一的标准。所有连接在网络上的计算机,只要各自遵照这两个协议,都能够进行通讯和交互。他们也同样被誉为“互联网之父”。

1990 年,欧洲核物理实验室的伯纳斯· 李发明了万维网,通过超链接和超文本统一了互联网内容的显示格式。从此让互联网变成一个可以让人类自由遨游的知识海洋。同时万维网的架构分为 Web 客户端和服务器这种结构也常被成为互联网的 B/S 架构,也就是中心型架构。这个架构也是目前互联网最主要的架构,包括谷歌、Facebook、腾讯、阿里巴巴、亚马逊等企业都采用了这个架构,到 21 世纪,这一架构逐步演变成云计算,成为互联网中枢神经系统的核心。

1999 年,腾讯在互联网上推出 QQ。2011 年 1 月 21 日推出为即时通讯服务的微信,到 2018 年,微信和 QQ 的用户量超过 10 亿,2014 年,美国社交网站 Facebook 诞生,2018 年,Facebook 活跃用户超过 20 亿。社交网络后来与物联网结合,形成大社交网络(BIG SNS)的雏形,某种意义承担了互联网大脑模型中的神经元和神经元网络的角色,它的发育对与互联网的发展有着特别重大的意义。

2006 年 3 月,亚马逊(Amazon)推出弹性计算云(Elastic Compute Cloud;EC2)服务。 2006 年 8 月 9 日,Google 首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会首次提出“云计算”(Cloud Computing)的概念。云计算的爆发本质上是互联网中枢神经系统的快速发展。

 2008 年,以苹果智能手机 IPHone,3G 蜂窝技术为代表的通讯技术快速发展,互联网神经纤维的发育进入快车到,此后,包括光纤技术,卫星通讯,4G,5G,以及物联网通讯技术 LoRa、NB-IoT 不断涌现并促进互联网神经纤维的发育。

2009 年,伴随 IBM 智慧地球在世界范围的推广,物联网成为科技领域新的热点。2017 年全球传感器安装数量高达 285 亿个,到 2020 年全球物联网安装设备预估会增加到 500 亿个。总体 2009 年开始迅猛发展的物联网,为互联网的大脑模型感觉神经系统的发育,和为 2018 年世界互联网巨头向类脑智能巨系统进化奠定了坚实的基础。

2012 年,在工业领域,GE(通用电气)于 2012 年创造了“工业互联网”的概念,德国政府于 2013 年推出“工业 4.0”战略,中国政府也在 2015 年实施了制造强国战略第一个十年行动纲领“中国制造 2025“,就此智能驾驶、云机器人、智能制造、3D 打印,无人机迅猛发展,代表着互联网运动神经系统的爆发也开始启动。由于运动神经可以帮助智能体对物理世界进行影响和改造,因此互联网对世界的影响更为强烈和深远,涉及的安全问题也更为严重。

2013 年,伴随着社交网络、物联网、工业互联网、工业 4.0 等互联网神经系统的发育,产生的数量量越来越大,根据监测,2017 年全球互联网数据总量为 21.6ZB , 目前全球数据的增长速度在每年 40% 左右,预计到 2020 年全球的数据总量将达到 40ZB,大数据就是兴起,它是互联网在过去 50 年运转过程中积累下来财富,随着不断交互产生的新数据,互联网的大数据也为人工智能技术的介入奠定了基础,这一年也被产业界成为“大数据元年”

2015 年随着互联网大脑模型各神经系统的发育成熟,特别是大数据的不断增长和涌现。互联网大脑模型以更高智能水平运转的需求就提到议事日程,从 2015 年开始,人工智能逐渐成为科技领域最热门的概念,人工智能与互联网的结合使得沉默近 20 年的人工智能技术终于迎来新的春天。包括与听觉系统结合产生科大讯飞,云知声,与视觉系统结合产生商汤科技,云从科技,与运动系统结合产生智能汽车、智能制造、与传感器终端结合产生边缘计算,驱动各神经系统联合运转形成云反射弧

2018 年,当互联网大脑各神经系统发育成熟后,互联网的巨头公司不断将自己的核心业务与互联网的类脑架构结合,这样就爆发式的产生阿里 ET 大脑,腾讯超级大脑、滴滴交通大脑、360 安全大脑,华为 EI 智能体,包括之前诞生的谷歌大脑、百度大脑、讯飞超脑,几乎所有的互联网巨头公司都推出了“大脑”系统,另一方面互联网大脑模型不断与智慧城市建设,行业产业结合,于是城市大脑、工业大脑、农业大脑、航空大脑因此不断涌现。智慧社会也将在这些“大脑”系统的不断成熟、融合下形成。

4.50 年的轮回与互联网的未来

离 2019 年还有 4 个月的时间,20 年的喧嚣,涌现无数令人眼花缭乱的科技概念和技术,无数次人们提出互联网已死,但当它 50 岁的诞辰来临的时候,人类会发现,那个默默躲藏在后面的不断壮大的巨系统,才是所有前沿技术的母体和归宿。只是与 1969 年诞生相比,它已经从一张”巨网”变成一个”大脑 "。

可以预见,互联网大脑架构的形成将对人类的未来产生重要影响,除了城市大脑、行业大脑、智慧社会的形成于此有关,包括脑科学、进化论、人工智能以及科技哲学都将受到这一架构的影响

相对于人类知天命的岁数,50 岁对于互联网还仅仅是幼年时期,在未来的 100,1000 年里,这个人类智慧的集体结晶将突破国家和行业的壁垒,向着一个与大脑更为吻合的架构进化,也将突破地球和太阳系的边界,将自己的神经系统向宇宙深处蔓延。。。

谨以此文向互联网的 50 年提前致敬!

关于互联网大脑模型的参考文章:

1. 互联网的大脑模型与原子的太阳系模型,科学史上的巨系统对比,http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1118627.html 

2. 互联网大脑模型的提出过程和研究方向,http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1111663.html

3.5 个版本互联网大脑模型的演进与对比,http://blog.sciencenet.cn/blog-39263-1130208.html


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