注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

互联网进化论--刘锋

 
 
 

日志

 
 
关于我

中国科学院研究生院虚拟经济与数据科学研究中心客座研究员,威客理论和互联网进化论创始人,intevl.com负责人

网易考拉推荐

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文  

2010-12-06 23:07:00|  分类: 互联网进化论研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

论文“互联网与神经学的交叉对比研究”。详细阐述了五年来的研究成果,并补充上互联网的神经反射弧,人脑中的搜索引擎,维基百科,IPv4/v6地址编码,路由系统等方面的实验设计。发表在“复杂系统与复杂性科学”2010年9月的网络科学专刊

 

这些思考来源于5年来程序编写和互联网思考经历。我坚信美国人还没有真正涉足这个领域,我也坚信未来的某一天,他们必将来到这个领域的门前。到那时,我们已经可以在门前迎接他们。

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋

互联网与神经学的交叉对比研究


                                               刘锋1  2


1.中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心,北京(100190)
2. 北京交通大学计算机与信息技术学院,北京(100044)


摘要:
随着互联网的发展,越来越多的迹象表明互联网与神经学具有很强的对比性,本文首先就互联网和神经学交叉对比的猜想提出过程进行介绍。然后通过神经学对互联网研究的启发,分别从互联网虚拟神经元,虚拟感觉和运动系统,虚拟自主神经系统,虚拟中枢神经系统,虚拟神经反射弧对互联网虚拟大脑的结构和功能进行阐述。利用互联网对神经学研究的启发,从路由系统,搜索引擎应用,维基百科应用,IP地址应用等方面介绍了人脑中类互联网结构功能的研究方法和实验设计。同时本文也对其他研究者观点以及云计算,物联网,智慧地球等相关概念进行了介绍。

关键词:互联网 大脑 神经学 互联网虚拟大脑 互联网进化


中图分类号:TP393.4 ; Q42         文献标识码:A

 

Crossover comparative study on the Internet and Neurologyn
Liu Feng1  2
1.Research Centre on Fictitious Economy and Data Science, Chinese Academy of Sciences,
Beijing (100190)
2. School of Computer and Information Technology,beijing jiaotong unversity Beijing (100044)

Abstract:
 Following the development of the internet, more and more phenomena show that there are strong relative properties between the Internet and Neurology. The article first makes a review on the developing process of idea on crossover comparation of the Internet and Neurology, then based on the enlightment by Neurology on the internet research, elaborates the structure and functions of Internet virtual brain from aspects of virtual nerve cell, virtual sensory and locomotor system, virtual autonomic nervous system, virtual central nervous system, virtual neural arc, and makes introduction on the research methods and experimental designs of structures and functions similar to Internet in human brains from aspects of router system, search engine, Wikipedia, IP address etc. The article also makes introduction on the views of other relative researchers and related concepts of " cloud computing" ,"the internet of things", "smarter planet" etc .

 

Keyword: Internet,brain,internet virtual brain,neurolog,evolution of Internet

 

0 引言


一般认为互联网诞生与1969的美国,从那时到现在的41年里,互联网取得了迅猛的发展,连接线路从最初的电话线发展到现在的光纤,无线通讯,电缆等多种类型,应用从最初的电子邮件,ftp, BBS发展到现在的博客,视频,搜索引擎,SNS等数千种种类,据中国通信信息研究所“2008-2009年度全球互联网发展研究”报告称“截至2008年底,全球互联网用户数已经达到15.74亿,较2007年增长19.2%,普及率达到23.5%“。各个国家在科技,军事,文化,娱乐,商业等各个领域都受到互联网越来越强大和深入的影响。

 

面对互联网的迅猛发展,有二个问题需要确定和解决,第一,互联网的发展有没有规律;第二,互联网发展的最终结构是什么。从2005年开始,我们对互联网的结构和应用进行了大量观测,发现互联网和大脑的结构和功能具有很强的相似性。因此提出通过互联网与神经学的交叉对比,一方面可以预测互联网未来的发展动向和最终结构,另一方面可以逐步解开神经学中人脑的未知领域。本文将对这一观点的起源,相关研究以及其他研究者的进展进行阐述。

 

1 互联网与神经学交叉对比的猜想


1.1 提出互联网的新定义


无论是1995年10月24日,“联合网络委员会”(FNC)关于“互联网定义”的决议,还是计算机网络的七层结构,一般认为,互联网是由计算机,通讯线路,以及在它们中传输和运行的信息,数据,资料和应用组成。

传统的互联网和网络定义往往忽略了”人“和“人脑中的数据”这两个要素。纵观人类的发展历史和互联网诞生后的进化过程,我们可以看到人类进步就是一部包含了其感觉和运动器官不断延长的历史。棍棒延伸了双臂,石头延伸了拳头,汽车、火车延伸了双腿,望远镜、显微镜延伸了眼睛,传递信号的锣、鼓、电话线延伸了耳朵,大工业革命后出现的公路网、铁路网、飞机航线、海运航线的出现最终使人类四肢实现联网。


与此同时,人类大脑的延伸也一刻没有停止。结绳、算盘、数筹的出现就是早期的例证。1946年,在美国诞生的电子计算机使人类大脑实现质的延伸。1969年互联网诞生后,台式机,笔记本电脑,3G手机的出现无一不是增加人脑与互联网的连接时间。人脑中的信息和知识不断与互联网里的信息和知识进行交互。 人类和互联网的发展史告诉我们,互联网不仅仅是机器的联网,它更是为了加强人脑之间的连接。


综上所述,我们在2007年的论文中提出了新的互联网定义,即互联网是由网络线路、计算机节点、人脑和在它们之间储存,流动和运行的数据等四个部分组成的网络结构[1],这个定义最大的特点是把人脑,和人脑中的数据也作为互联网的一部分。它将是我们进行下列问题探讨的重要基础。

 

1.2 电子公告牌功能分裂现象的发现

 

   1983年Capital PC User Group(CPCUG)通过努力,完成了个人计算机的第1版BBS系统——RBBS-PC,这个系统一般认为是电子公告牌的鼻祖,2005年,我们在编写网站程序时,发现使用一个BBS原程序可以任意变形为类新闻,类电子商务,类维基百科,类SNS和类搜索引擎的应用。通过进一步观测我们提出,电子公告牌在诞生之后,开始逐渐发生分裂现象,其功能一个个的分离出去,形成互联网众多应用。这些应用包括新闻类网站,电子商务类网站。博客类网站。智力互动问答类网站,热点点评(DIGG类网站),维基WIKI类网站,SNS类网站.换客类网站.搜索引擎网站[2](图 1)。
                     互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
                         图1 电子公告牌功能分离现象图


我们将其中的网络互动问答方向与知识管理的知识价值化概念结合,提出威客witkey的概念和商业模式图形。威客模式就是互联网用户通过解答科学,技术,工作,生活中的问题,获得经济报酬[1](图2)。
 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋


                                      图2 威客模式运行模型

 

1.3 互联网类神经元现象的发现


  在研究的过程中, 我们发现从2007年开始,BBS分离出来的博客、互动问答(威客)与电子邮件、远程网络软件又开始融合起来,相关的应用在雅虎,新浪等门户类网站的个人空间系统中已经得到体现。 结合互联网得新定义,我们对这种现象进行思考,我们知道在知识管理领域,知识有这样一种划分,显性知识和隐性知识。对这种划分方法进行了扩充,可以将人脑的功能从知识层面划分成1)共享知识区,例如免费给人指路的信息。2)可交易知识区,例如医生的专业知识必需等病人挂号后才能表达。3)问题区,例如学生不知道答案的数学难题。4)隐私区,例如个人或几个朋友之间的隐私信息。5)运动控制功能区,例如人用筷子夹菜的能力或者用手指打键盘的能力。把这些区域组合起来就形成图3左边的人脑知识功能区。

 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋


                           图3 人脑知识功能区与互联网个人空间的对应关系图


如果我们将人脑知识功能区与互联网个人空间进行对比,可以看到共享知识区对应了博客,可交易知识区和问题区对应了智力互动问答,隐私区对应了电子邮箱,运动控制功能对应了网络软件(图3)。前面我们提到互联网进化的目标是使人类的大脑充分联网,但是目前互联网不可能通过物理手段直接将线路和信号接驳到人的大脑中,通过上述对应关系的描述,我们可以看出人脑的知识功能区通过互联网个人空间被映射到互联网中。

  在互联网中,电子邮件和网络远程软件需要通过光纤,电话线里的数据通道与其他人或设备进行联系。我们把这个数据线路也描绘出来(图4左图),可以看出它与图4右图中真实的神经元十分相似。在神经学中,神经元的胞体是信息处理中心,树突和轴突负责与外界进行信息沟通。因此可以这样类比,互联网个人空间对应了神经元的胞体,电子邮件和网络软件的远程数据线路对应了神经元的树突和轴突。我们将互联网这一结构命名为互联网的映射型神经元[2]。 
 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋


                                 图4 互联网虚拟神经元与人类大脑神经元


 

1.4 互联网类躯体感觉和类运动系统的出现


2007年7月 本文作者参加中国水利部举办的研讨会,了解到中国水利部部门开始在土壤,河流,空气中安放传感器,及时将气温,湿度,风速等数据通过互联网传输到信息处理中心,形成报告供防汛抗旱决策使用。环境部门在自然界安置联网的传感器供环境监测系统使用,这启发我们联想到了大脑中的躯体感觉神经系统。

 
2007年开始,Google推出了“街景“服务,即在城市中安装安装多镜头摄像机,互联网用户可以实时观看丹佛、拉斯维加斯、迈阿密、纽约和旧金山等城市的风貌,这些项目使我们联想到了大脑中的视觉和听觉系统。

 
从20世纪90年代,通过局域网或城域网远程操控打印机,复印机的应用已经出现,到21世纪前十年,医生通过远程网络进行手术的案例已经十分普遍,这些远程操控机器设备的应用启发我们联想到人脑中的运动神经系统[2]。


1.5 互联网与神经学交叉对比猜想的提出

2008年7月我们在论文“从人脑的机理看互联网的进化“提出,互联网正在从一个原始的,不完善,相对分裂的网络进化成一个统一的,与人类大脑结构高度相似的组织结构,它将同样具备自己的虚拟神经元,虚拟感觉、视觉、听觉、运动,中枢,自主和记忆神经系统。我们将互联网这一结构命名为互联网虚拟大脑。互联网虚拟大脑的不断成熟将对神经学产生重大的启发式影响,通过对比成熟的互联网结构和应用功能,我们将可能不断发现人类大脑中未知的领域”,在这篇论文中我们也第一次绘制出互联网虚拟大脑结构图[2](图5)
 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
                         图5 互联网虚拟大脑简要结构图

 

1.6 互联网进化的其他相关研究者情况


   历史上很多人独立的揭示了社会可以看作为带有自己的神经系统的有机体的概念。例如认为国王是头,农夫是脚的观点,至少可以追溯到古希腊人和中世纪。这个类推为19世纪社会学的创始人提供了灵感。赫伯特•斯宾塞(Herbert Spencer)提出他的《社会是一个有机体》)。进化论神学家德日进(Pierre Teilhard De Chardin)关注社会有机体的精神组织,称之为“心智界(noosphere)”。科幻小说作家赫伯特•乔治•威尔斯(H. G. Wells)提出“世界脑”的概念,当作知识的联合系统,所有人可以访问。1983年彼得•罗素(P. Russell)撰写的《地球脑的觉醒——进化的下一次飞跃》从哲学的层面探讨地球存在的本源和意义中,他提出人类社会通过政治,文化,技术等各种联系使地球成为一个类人脑的组织结构,也就是地球脑[3]。


   总体上看这些思考和理论还局限在科幻,社会学,哲学甚至神学的层面。由于受到当时互联网技术发展水平的局限,不能全面的了解互联网的结构和最新应用,无法从科学研究的视角,将互联网的功能结构与神经学做交叉对比研究。他们往往把人作为神经元本身进行探讨,而没有发现人脑功能通过映射,在互联网中出现的类神经元现象,这个重要的区别导致上述这些思考一直无法将研究推进到科学实证研究的方向。事实上,直到2008年,即使是主流科学意见对互联网和神经学的关系依然抱有怀疑的看法。美国计算机期刊ACM对互联网与神经学交叉对比论文"The Discovery and Analysis on the Law of Internet Evolution"的评审意见就十分具有代表性"the brain evolved over millions of years and  the brain evolved under natural selection in which many millions of individual designs were tried and abandoned. The internet is a single entity and is designed by humans.”


2 互联网虚拟大脑提出和研究情况


2.1 互联网虚拟大脑的结构组成


    根据互联网与神经学交叉对比猜想的启发,2009年7月我们在论文“互联网虚拟大脑的结构与功能”中提出了更为详细的互联网虚拟大脑的结构图示(图6)。,将互联网从低端到高端划分为硬件层,软件层,和信息层。其中互联网硬件层包括互联网核心硬件层,互联网远程传感和运动设备。互联网个人终端,互联网网络线路等四个组成部分。互联网软件层包含互联网操作系统和互联网应用软件,其中互联网的应用软件根据其特点又被划分为人脑映射型虚拟神经元,数据整理和挖掘虚拟神经元,感觉和运动虚拟神经元,特异类虚拟神经元,互联网的信息层包含文字,二维图片,文档,视频,声音,三维图像等,分布在互联网的服务器,路由器,交换机,用户终端和互联网虚拟神经系统里。我们将这些分布在互联网中的信息统称为互联网数据海洋[4]。 
         互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋         
                                 图6 互联网虚拟大脑复杂结构图


对于互联网虚拟大脑的研究,我们认为主要包含如下几个问题,存在几种互联网神经元?互联网的感觉,听觉,视觉,运动等虚拟神经系统如何运转?虚拟神经元与互联网中的数据,信息和资料如何交互?互联网虚拟大脑中存在多少种虚拟神经反射弧?


2.2 互联网的虚拟神经元


根据互联网应用程序的特点,我们提出四种互联网的虚拟神经元,它们分别是:


第一,融合博客,威客(智力互动问答),电子邮件的互联网应用,如新浪,雅虎的用户系统,我们将这种与互联网用户交互的应用定义为人脑映射型虚拟神经元。


第二,对互联网的信息,数据和资料进行整理,挖掘和知识发现的互联网应用程序,如谷歌的搜索引擎,ANGOSS软件公司的KnowledgeSTUDIO,Comshare公司的Comshare Decision and Decision Web等,我们将这些软件定义为数据整理和挖掘虚拟神经元。


第三,控制互联网远程传感和运动设备,并且将他们产生的数据传输给互联网信息层的应用软件,我们将它们定义为感觉和运动虚拟神经元。


第四,其他类型的互联网应用软件,如网络游戏,防病毒软件等。我们将它们定义为特异类虚拟神经元

 

2.3 互联网虚拟感觉和运动神经系统

我们提出互联网虚拟感觉和运动神经系统在成熟后,主要有两种运行模式,第一种是互联网用户直接操控模式(图7),流程为(1)互联网用户登陆个人终端 (2)个人终端运行个人空间应用程序(映射型虚拟神经元)(3)个人空间相关应用程序与远方传感器,工作设备的驱动程序进行接驳 (4)互联网用户通过个人空间界面直接操控传感器,视频,音频和办公设备进行活动。
 互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
图7 互联网用户直接操控的虚拟感觉和运动系统机构图


第二种是互联网用户的间接获取模式(图8),流程为(1)传感器,视频,音频采集器,工作设备在本身的程序(或在数据整理和挖掘虚拟神经元)的驱动下,自动运行 (2)传感器,视频,音频采集器,工作设备在运行中得到的相关数据进入到互联网的数据海洋中。(3)互联网用户通过个人终端的个人空间应用程序(映射型虚拟神经元)与数据整理和挖掘虚拟神经元接驳并获取数据。

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
               图8 互联网用户间接获取虚拟感觉和运动系统机构图

2.4 互联网虚拟自主神经系统


互联网软件层包含了一种虚拟神经元---数据整理和挖掘虚拟神经元,这种神经元应用了人工智能,知识发现和数据挖掘领域的算法,针对互联网中的信息,数据和资料进行处理。其处理的结果通过互联网供个人用户和机构用户查阅和研究。因为这一类神经元包含了预先存放的算法和知识,在运行时并不需要人的主动控制。
数据整理和挖掘虚拟神经元与互联网虚拟感觉,视觉,听觉,运动系统的结合。设计者可以将算法和规则放入到数据整理和挖掘虚拟神经元(或直接放入到感觉或运动神经元)中,当从互联网虚拟感觉,视觉,听觉系统获得信号触发,数据整理和挖掘虚拟神经元便开始驱动互联网虚拟运动系统或其他系统完成特定功能(图9)。例如连结到互联网的传感器将气压,湿度,温度等参数发送给互联网的特定应用程序(数据整理和挖掘虚拟神经元),经过运算如果符合下雨的条件设定,程序受到触发,激活互联网虚拟运动神经元,远程控制野外设备如收割机,挖掘机打开防雨设备。上述互联网现象,我们将其归纳为互联网的类自主神经系统。
 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
                图9 互联网虚拟自主神经系统示意图


从图5我们可以看到互联网自主神经系统主要有两种运行模式:1)对互联网的数据海洋数据进行整理和挖掘,并将结果根据需求传递给映射型虚拟神经元2)数据整理和挖掘神经元用内置的算法和规则控制运动虚拟神经元,感觉虚拟神经元,并最终控制机器设备.


2.5 互联网虚拟中枢神经系统


互联网中枢神经系统的硬件基础是互联网的核心服务器以及联结他们的路由器和交换机,在这些硬件设备上统一运行的虚拟感觉神经元,听觉神经元,视觉神经元,运动神经元,数据整理和挖掘神经元,映射型神经元等互联网应用程序将构成互联网中枢神经系统的软件基础,包含文字,音频,视频,文档等信息的数据海洋将组成互联网中枢神经系统的信息基础( 4 )(图10)。
 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
                  图10 互联网虚拟中枢神经系统示意图


    从2007年开始,互联网的核心服务器和应用也开始出现集中化的趋势,2007年9月Google和IBM提出和推广的云计算就代表了这种趋势。通俗的讲,云计算就是将传统上分散在个人计算机上的应用集中在若干个大型服务器中,互联网用户通过终端使用大型服务器提供的互联网服务。从云计算的这些特点看,它具备了互联网虚拟中枢神经系统的雏形。

 

2.6 互联网的虚拟神经反射弧现象


反射弧是实现反射活动的神经结构。由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个部分组成。神经系统的活动是各种各样简单或复杂的反射活动,反射弧的结构也有简有繁,复杂的反射弧有许多中间神经元。在最简单的反射弧中,传入神经元和传出神经元直接在中枢内接触,称为单突触反射[5]。

 

膝跳反射是一种最为简单的反射类型,它仅包含两个神经元感觉神经元(输入)和运动神经元(输出)。 膝跳反射的神经中枢是低级神经中枢,位于脊髓内。但是,在完成膝跳反射的同时,脊髓中通向大脑的神经会将这一神经冲动传往大脑,使人感觉到膝盖被叩击了[5](图11)。

 互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋

                                     图11 膝跳反射示意图


  从图7和图8的互联网虚拟感觉和运动结构图中,我们可以看到互联网也同样存在神经反射现象。例如,当互联网中的传感器通过测量空气中的温度,湿度和风速,经过预制程序的运算,发现达到符合下雨的条件参数,于是传感器向互联网中枢神经系统发出信号,互联网中枢神经系统经过简单运算,向该地区联网的野外机械设备发出指令,打开防雨设备,实现互联网的防雨神经反射弧功能(图12)。互联网除了这种简单的反射现象之外,和人类神经系统一样,也同样存在复杂的神经反射现象,这个问题将在未来的论文中专门进行阐述。

 

互联网与神经学的交叉对比研究--论文全文 - 刘锋 - 互联网进化论--刘锋
图12 互联网神经反射弧示意图


2.7 关于互联网研究的相关概念综述


从2007年开始,互联网出现了云计算,物联网,智慧地球,这些概念与互联网神经系统的观点都有一定关联,分别介绍如下。


云计算由Google提出,2007年10月Google与IBM开始在美国大学校园,包括卡内基美隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等,推广云计算的计划,一般来讲,就是传统我们在个人计算机里安装的办公软件,游戏软件,杀毒软件,财务软件等,都集中放入互联网中的巨型服务器中,无数用户通过更为简单的客户端接受巨型服务器的“服务“[6]。


物联网普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。物联网的英文名称为"The Internet of Things” ,简称:IOT。物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理[7]。

2009年1月28日,IBM首席执行官彭明盛在奥巴马举办的美国工商业领袖 圆桌会议上,提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。IBM的智慧地球主要内容是“物联网和互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成所谓“物联网,通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来[8]。


从本文描述的互联网虚拟大脑结构看,云计算相当于互联网的中枢神经系统,物联网相当于互联网的虚拟感觉神经系统,而智慧地球的概念从结构上与互联网虚拟大脑结构类似,但仍然没有很好的解决云计算,物联网与传统互联网的关系,迄今为止没有形成完整的结构图示。从互联网进化的观点看,云计算,物联网和智慧地球仍然是互联网(虚拟大脑)的组成部分,并不是脱离互联网出现的新独立事物。

 

3 人脑中的互联网应用
   我们曾经在论文“互联网虚拟大脑的结构和功能”  中提出5个人脑中类互联网应用,连同本文新提出的6个新互联网应用,形成11个互联网虚拟大脑与人脑结构的对比应用,(表1)。

 

表1互联网与人脑功能结构对比表

 

互联网的结构                       人脑的结构


SNS                                类SNS应用
电子商务                           类电子商务应用
twitter                            类twitter
威客(witkey)                     类威客(witkey)
博客应用                           类博客应用
维基百科应用                       类维基百科应用
互联网的地址编码系统(ipv4,ipv6)  人脑的地址编码系统
互联网的搜索引擎(google.,百度)  人脑的搜索引擎
互联网网络的路由协议(Tcp,rip,bgp) 人脑的路由协议
互联网的信用体系                   人脑的信用体系
互联网的信息筛选,整理和推荐机制   人脑的信息筛选,整理和推荐机制


对于上述对比象,我们认为应该从神经心理学和神经生理学等层面进行研究,一方面提炼和总结互联网相关应用的运行特征,以此为启发和索引,设计神经心理学和神经生理学实验,在人脑或其他生物大脑中寻找对应结构,本文将从4各方面对人脑中类互联网应用进行阐述。

 

3.1 人脑中类搜索引擎应用


搜索引擎(search engine)是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序搜集互联网上的信息,在对信息进行组织和处理后,并将处理后的信息显示给用户,是为用户提供检索服务的系统。目前互联网使用最为广泛的是Google(英文)和baidu(中文)。主要工作原理有三个环节。第一,每个独立的搜索引擎都有自己的网页抓取程序(spider)。Spider顺着网页中的超链接,连续地抓取网页。由于互联网中超链接的应用很普遍,理论上,从一定范围的网页出发,就能搜集到绝大多数的网页。第二,搜索引擎抓到网页后,还要做大量的预处理工作,才能提供检索服务。其中,最重要的就是提取关键词,建立索引文件。第三,用户输入关键词进行检索,搜索引擎从索引数据库中找到匹配该关键词的网页[9]。

 

根据搜索引擎的工作原理,我们可以设计如下神经心理学层面的实验。第一.准备10张志愿者照片,实验参与者逐次查看照片。第二.实验者处于实验房间内静默思考。第三,分别让在10张照片内的一名志愿者和不在10张照片内的一名志愿者进入实验房间,让实验参与者辨认是否是10张照片出现过的人。实验参与者填写表格如下(表2):

 

表2 人脑类搜索引擎试验记录表

 

照片               是否出现           备注
A志愿者照片  
B志愿者照片  
C志愿者照片  
D志愿者照片  
E志愿者照片  
F志愿者照片  
G志愿者照片  
H志愿者照片  
I志愿者照片  

 

如果试验参与者能够直接辨识或通过重复上述过程辨识志愿者是否为照片中出现的人,则说明该实验者大脑中存在扫描信息,索引信息,检索信息的类搜索引擎功能,当试验者数目不断增加,而完成上述功能的试验者比例超过95%,则可以证明人脑中存在类搜索引擎功能。

 

3.2 人脑中的类维基百科应用

 

维基百科是一个自由、免费、内容开放的互联网百科全书协作计划,参与者来自世界各地。这个站点使用Wiki,任何人都可以编辑维基百科中的任何文章及条目。从技术的角度看维基百科起源于1983年诞生的电子公告牌功能,传统上在BBS中,只有文章的发布者或管理员能够修改文章内容,维基百科对这一功能进行了创新,它允许每一个访问者(或者必须是维基百科的注册用户)可以对一个词条的内容进行修改,无论这个词条的内容是谁创建和发布的。

 

维基百科应用的工作原理和工作流程是这样的,用户A创建词条abc,并撰写abc的解释和说明文字,形成版本1。用户B看到词条abc和它的说明文字,认为解释不完整或者有错误,于是用户B在用户A文字的基础上进行修改,形成版本2。,不断有用户进行修改,abc的版本号不断增加。在修改的过程中,如果一个用户发现最新的版本整体质量不如前面的版本,则他可以将前面的版本置为最新版本。虽然有国界,信仰,情绪,知识范围的不同,会产生修改意见的争执。但总体上看,维基百科的工作流程还是会使各词条的说明质量不断提高。

 

根据维基百科的工作原理,我们可以在神经心理学层面设计如下实验。参与实验者A和志愿者B最初共同处于一个实验房间内,要求参与实验者A观察志愿者B衣服的颜色,然后志愿者B离开房间,实验者A纪录B的衣服颜色,B更换不同颜色服装进入实验室,重复上述过程5次,在五次试验结束后,收回A填写的纪录表,更换同样内容的新表,请A回忆B从第一次到最后一次穿着颜色并按顺序重新纪录(表3)。

 

表3 人脑中类维基百科应用试验记录表

次数           志愿者B衣服的颜色          备注
第一次  
第二次  
第三次  
第四次  
第五次  


如果参与者A能够完成上述过程并正确纪录B不断更新的颜色,则说明A根据一个物体的变化,不断更新该物体属性的说明和纪录,并保留原有属性的纪录,而这恰恰是维基百科的运行原理。通过对大量人员的测试,如果95%(色盲导致的错误除外)的试验者能够完成实验,则说明人脑大脑存在类维基百科的应用是成立的。

 

3.3 人脑中的类ip地址应用

 

目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4),发展至今已经使用了30多年。 IPv4的地址位数为32位,也就是可以为连接到Internet上的设备提供2^32-1个地址。 随着互联网的蓬勃发展,IP位址的需求量愈来愈大,使得IP位址的发放愈趋严格。

 

IPv6是下一版本的互联网协议,也可以说是下一代互联网的协议,它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展,IPv4定义的有限地址空间将被耗尽,地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度,可以为互联网中的设备提供2^128-1个地址[10]。

 

   检验在人脑中是否存在类ipv4/ipv6的应用,这个地址编码系统究竟是存在于神经元层面,或者人脑中的记忆信息层面,这是一个深入涉及神经生理学的实验设计,已经超出了本文作者的知识范围,但是本文作者提供了ipv4/ipv6的设计原理,希望能作为神经生理学家设计相关实验的参考,需要回答的有两个问题第一,在人脑的哪个结构层面会出现类ipv4/ipv6应用。第二,互联网的地址编码系统正在经历从ipv4/向ipv6进化的阶段,那么在生物大脑进化的过程中,是否也出现过类似的地址编码扩充现象。

 

3.4 人脑中的类路由器功能应用

 

工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连,路由器工作包含两个基本的动作:第一,根据维护的路由表确定最佳路径 ,第二,通过网络传输信息路由器。

 

具体工作流程如下 路由器的某一个接口接收到一个数据包时,会查看包中的目标网络地址以判断该包的目的地址在当前的路由表中是否存在。如果发现包的目标地址与本路由器的某个接口所连接的网络地址相同,就将数据转发到相应接口;如果发现包的目标地址不是自己的直连网段,路由器会查看自己的路由表,查找包的目的网络所对应的接口,并从相应的接口转发出去;如果路由表中记录的网络地址与包的目标地址不匹配,则根据路由器配置转发到默认接口,在没有配置默认接口的情况下会给用户返回目标地址不可达的信息[10]。

 

正是因为互联网存在大量的路由器,以及它们维护的路由表,因此互联网出现一个在它诞生之初就有的特性具备的特性,当局部的网络出现故障无法进行通讯时,数据包或信息流可以通过互联网的其他路经绕行,从起点传达给终点。

 

人类大脑中存在与互联网路由高度相似的功能,目前这个方向的研究有了初步的突破,美国一项新研究发现,老鼠大脑一小块区域中的神经系统类似互联网结构。美国南加州大学神经系统科学家拉里•斯旺森和理查德•汤普森隔离起老鼠大脑中与愉悦和奖励相关的伏核区,在同一点同时注入两枚“示踪剂”,分别用于显示信号去向和来源。“示踪剂”跟随信号移动,但不会干扰信号移动,能发光,可在显微镜下观察到。他们发现,信号在一个个圈组成的网络中移动,这个网络“不是一个有上下之分的等级架构”。

 

斯旺森2010年8月11日对英国广播公司(BBC)说,大脑中互联网式结构的存在可以解释大脑能克服局部损伤的现象,“你可以拿掉互联网任何一个单独部分,但网络其他部分照常工作”,神经系统同样,没法说某一部分绝对不可或缺。拉里•斯旺森和理查德•汤普森的研究成果已经发表在2010年8月《国家科学院院刊》(PNAS)[11]。

 


4 总结与展望
 
从2007年我们正式开始互联网进化的研究以来,越来越多的证据表明互联网和神经学具备很强的交叉对比研究的可能性。我们相信随着研究的深入,互联网和神经学的交叉对比将会对两个领域同时带来更多的启发和成果。

正如东南大学科技与社会研究中心主任吕乃基教授评价的那样,这个方向 “关系到互联网的发展、对人脑及思维的认识、人与互联网,从根本上说是人与技术的关系,以及对于进化的理解等一系列重大问题。有必要从IT、网络理论、科学技术哲学、神经心理学,以及认知科学等不同角度加以研究”[12] 。


[参考文献] References
[1]. Feng Liu,Ling ling zhang,Ji fa gu. The Application of Knowledge Management in the Internet--- Witkey Mode in China[J].International Journal of Knowledge and Systems Sciences. 2008,4(4). 12~17
[2].Fengliu gengpeng yingliu. From the Structure of The Human Brain to See the Evolution of the Internet [J]. CHINESE JOURNAL OF ERGONOMICS  ,2009,15(1). 11~14
[3] Peter • Russell. Earth Awakening Brain [M]. Heilongjiang People Publishing House. 2004.2~4
[4] Fengliu gengpeng. The structure and function of internet virtual brai [J]. sciencepaper online. 2009.4
[5]Ben greenstein,Adam greenstein.  Color Atlas of Neuroscience Neuroanatomy and Neurophysiology[M]. Thieme. 2003.56~60
[6]Baidu Encyclopedia. cloud computing [EB]. [2010].  http://baike.baidu.com/view/1316082.htm?fr=ala0_1
[7] Baidu Encyclopedia. The Internet of things [EB]. [2010].
 http://baike.baidu.com/view/1136308.htm?fr=ala0_1_1
[8]IBM. Smarter Planet [EB].[2010].http://www.ibm.com
[9] Baidu Encyclopedia. search engine [EB].2010. http://baike.baidu.com/view/1154.htm
[10]Carl Timm  Wade Edwards. CCNP:building Scalable Cisco Internetworks Study Guide [M]. Sybex. 2002.13~16
[11]BBC. Brain works more like internet than 'top down' company [EB].[2010].
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-10925841
[12].Naijilv. Discussion of the Evolution of the Internet [EBL]]. [2010]
. http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=248826

  评论这张
 
阅读(387)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017