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互联网进化论在科技论文在线发表

(2008-10-05 07:51:01)
标签:

互联网进化论

正式发表

刘锋

彭庚

it

分类: 互联网进化论研究

     2008年9月26日,刘锋,彭庚撰写的《互联网进化规律的发现与分析〉一文在教育部主办的中国科技论文在线正式发表。文章全面介绍了互联网进化规律的发现过程和细节要点。

 

    2008年7月15日,刘锋,彭庚,刘颖撰写的《从人脑的结构机理看互联网的进化〉在国家核心期刊“人类工效学杂志“审稿通过。预计2009年上半年正式发表。

 

  2007年12月刘锋,张玲玲,顾基发在国际英文期刊ISKSS的论文《知识管理在互联网中的应用-威客模式在中国〉 一文中初步阐述了互联网进化的若干规律。

 

《互联网进化规律的发现与分析〉论文原文地址:http://www.paper.edu.cn/paper.php?serial_number=200809-694

 
                        互联网进化规律的发现与分析--论文全文
---2008年9月26日发表与科技论文在线,论文编号200809-694
 
刘锋[1],彭赓[2]
1中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心,北京,100190
2中国科学院研究生院管理学院,北京,100190
Email:zkyliufeng@yahoo.com.cn
 
摘要:从电子公告牌功能分离现象的研究开始,我们发现互联网的发展并不是无序和混乱的,种种迹象表明互联网发展最终目标是为了实现人类大脑的充分联网,这一目标产生了强大的拉动力,不断引导互联网向前发展,在研究的过程中,我们发现互联网与人脑结构有惊人的重合。因此我们预测,互联网最终将进化成一个与人类大脑功能结构高度相似的网络结构。而这一网络结构的形成也将对人类神经学的研究起到推动作用。
关键词:互联网进化;人脑结构;神经学
中图分类号:F062.5;Q983+.5            文献标识码:A
 
The Discovery and Analysis on the Law of Internet Evolution
 
1Liu Feng, 2Peng Geng
 1 Research Centre on Fictitious Economy  and Data Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing,100080, P.R.China.
 
 2 Management School, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100080, P.R China


Abstract:
Through the research on the function separation of BBS, we find the development of internet is not disorderly and unsystematic, phenomena show that the ultimate goal of internet development is to realize the sufficient connection of human brain into a network.. The goal brings a great urge and continuously guides the development of internet. During the research ,we notice that the structures of internet and human brains are amazingly identical ,therefore we predict that internet will evolve to a network highly similar to function structure of human brain, the forming of network structure of internet will also promote the research on human neurology.

Keyword: Internet evolution , structure of human brain,  neurology 
 
1. 互联网两个重要问题的提出
互联网诞生于美国国防部高级研究计划署1969年所组建的计算机网络ARPANET。互联网应用从最初的Ftp、电子邮件、电子公告牌等简单形态发展到目前的电子商务、博客、维基百科、社会化网络、搜索引擎、即时通讯、视频播放等多种形态。在这些繁杂混乱的现象背后,我们提出互联网发展的两个重要问题,第一,互联网的发展有没有规律可循?第二,互联网发展的最终结果将会怎样?从2005年开始,互联网领域陆续涌现出的web2.0、长尾理论、维基经济学、海星组织等概念和理论,从不同方面探讨和描述了互联网的一些发展规律。总体上看,它们是对网络经济的表象和特征的描述,并不能有效地回答这两个问题。我们从2005年7月开始在中国科学院研究生院对上述问题进行了研究,大量分析了互联网领域中的出现的新现象,逐步形成了互联网有规律进化的思路。
 
2. 互联网进化规律的发现过程
2.1 互联网进化不断增加了人类大脑的连接
从人类发展史看,人类进步就是一部包含了若干关键性器官不断延长和连接的历史。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,结绳、算盘、数筹、计算机延伸了大脑,公路网、铁路网、飞机航线、海运航线的出现使人类四肢最终通过工具实现联网。
1837年6月英国人库克获得了电报机专利,该发明在人类的远程通讯史上走出了第一步。1876年, Bell发明了电话,目前仍然有许多互联网网络是基于电话线进行通讯的。1946年,在美国诞生的世界上第一台电子计算机使人类大脑的延伸的实现得到质的飞跃。20世纪50年代产生了计算机之间的通信方式——数据通信[1]
1969年,由美国国防部高级研究计划局所组建的ARPANET网最先实现了计算机之间的互联。这是人类第一次实现人类大脑的初步联网。此后整个互联网就从最初的四台计算机开始膨胀到现在的几百万台服务器,由此产生了种类繁多的互联网应用。
通过对上述事实的研究,我们初步认为互联网的发展不仅仅是计算机的联网,它发展的目标更是为了充分连接人类的大脑。根据这一推论我们进一步观察互联网的发展,可以看到在实现人类大脑充分联网的过程中,科技进步不断延长人脑与互联网接驳的时间和方式。在互联网发展的早期,人们使用台式机登陆互联网,但台式机和固定网络限制了人们连接互联网的方式和时间。简单地说,当人们离开固定网络时,就不得不中断连接。此后,笔记本式电脑的出现增加了连接互联网的机动性,但当人们的周围没有互联网接口时,笔记本电脑就失去了作用。无线通信技术的广泛应用和手机的电脑化进程解决上述问题,人们用通过手持移动设备如手机等可以随时随地与互联网进行接驳(有通讯信号的地方)。这一切表明互联网的进化使人类大脑与互联网的接驳的时间不断延长。
2.2 电子公告牌功能分离现象的发现
我们在研究互联网的过程中,发现互联网的新闻类,博客类,互动问答类(yahoo answer),维基百科等都与电子公告牌(BBS)这一互联网早期应用形式有着密切的关系。通过对电子公告牌的发展历史和技术特点进行分析后,我们认为从20世纪80年代初互联网电子公告牌出现以来,其功能不断分离并逐渐形成了独立的众多互联网应用[2],如图1所示。
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图1 电子公告牌的功能分离
 
新闻类网站,起源于在电子公告牌发布新闻的功能。例如www.cnn.com,www.yahoo.com。
电子商务类网站,起源于在电子公告牌发布商品买卖信息的功能,它后来与互联网在线支付系统,物流系统进行了结合,例如:www.ebay.com,www.amazon.com。
博客类网站,起源于在电子公告牌中发布个人感想和可共享专业知识的功能。电子公告牌以时间为顺序聚合这些信息,博客以用户为单位聚合这些信息。例如:www.blogger.com, http://www.thebloggingtimes.com/。
智力互动问答类网站,起源于在电子公告牌中发布科学,技术,工作,生活,学习中问题的功能,人们通过互联网寻求问题的解决方案或能够解决问题的人。例如:www.innocentive.com,www.answers.yahoo.com,www.witkey.com。
热点点评类网站(DIGG),起源于在电子公告牌中对热点现象进行点评和讨论的功能。例如:www.digg.com,www.douban.com。
维基百科类网站,起源于电子公告牌的信息内容修改功能,通常电子公告牌的信息只有其发布者和网站管理员有修改权,维基类网站放开信息内容的修改权,让每个访问者都可以进行修改。举例:www.wikipedia.org
SNS类网站,起源于电子公告牌用户的注册信息汇聚功能,通过聚合注册用户的个人资料如联系方式,工作性质,工作地点,兴趣爱好等。让有相同爱好者能够通过互联网找到对方。举例:www.facebook.com,www.myspace.com
换客类网站,起源于在电子公告牌中用户相互交换物品和服务的功能,换客类网站的运营不需要第三方支付手段的介入,举例:www.Peerflix.com,www. Swaptree.com
搜索引擎,起源于电子公告牌的数据和信息索引功能,20世纪90年代WEB技术的发明,使能够聚合众多电子公告牌数据和信息的索引技术最终发展为搜索引擎。
 
2.3互联网虚拟神经元的发现
我们注意到电子公告牌功能分离出来的互联网应用又开始逐渐融合起来形成新的互联网应用的现象,如在yahoo.com,myspace.com等网站,博客与智力互动问答,电子邮箱等应用进行结合形成功能强大的个人空间。
虽然,本文在第2.1节中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。互联网进化到这一阶段产生的解决办法是用大脑映射(brain mapping)作为缓冲,即将人脑的功能映射到互联网中[2]。而博客,智力互动问答(如雅虎知识堂),电子邮件等多种应用相结合的个人空间正对应了人类大脑的共享知识区,可交易知识区,问题区和隐私区,如图1所示[2]
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图1  人脑功能在互联网中的映射
 
       我们将电子邮件的通讯功能和博客中的用户访问记录功能也描绘出来,可得到图2左图的形状,而这一图形与人类大脑神经元[3] [7]具有很强的相似性,如图2右图所示。因此我们将图2左图定义为互联网虚拟神经元。
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图2 互联网虚拟神经元与人类大脑神经元
 
         如果这些互联网虚拟神经元相互连接在一起,将形成互联网虚拟神经网状结构,如图3所示。这一结构目前在互联网中已经出现,如www.yahoo.com.cn的站长天下系统,www.witkey.com的威客地图系统,一方面这些系统给用户提供个人空间,具备撰写博客,发布个人智力作品,发送电子邮件的功能。另一方面网站用搜索引擎的方式连接这些个人空间。互联网虚拟神经网状结构的描绘,是否意味着互联网进化的结果与人类大脑结构是否有关系?
 
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图3 互联网虚拟神经网状结构
 
2.4 互联网虚拟大脑的发现
2007年7月我们参加了中国水利部举办的专家研讨会。在此次会议上相关部门提出了在土壤,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。我们认为这正是互联网虚拟躯体感觉神经系统的萌芽。
2007年9月我们对一家风景区景象视频实时采集的互联网项目进行研讨。这个项目是在中国若干著名的风景区内安装摄像头和录音器,将风景区影像和声音传送到互联网服务器中,经过处理,这些信息将呈现在旅游网站,旅馆和交通售票点旁的显示器中供旅游者查看。此后我们还注意到一些互联网视频服务商开始提供监控家庭,办公室,工厂安全的服务。我们认为这些项目代表了互联网虚拟视觉和听觉系统的萌芽。种种互联网的发展迹象提示我们互联网正在向着与人类大脑结构类似的方向进化。
 
3.互联网两个重要问题的解答
根据前面的研究,本文认为,互联网起源和进化的最终目标是为了实现人类大脑的充分联网,这一目标产生了强大的拉动力,不断引导互联网向前发展,这就是互联网发展的规律。互联网进化的最终结果是,第一,实现人类大脑的充分联网。第二,形成一个与人类大脑高度相似的互联网虚拟大脑。
 
4.互联网虚拟大脑的详细剖析
前文提到互联网发展最终结果是形成一个与人类大脑结构非常类似的组织结构。为了证明这一点,本文下面将从互联网虚拟运动神经系统,互联网虚拟视觉神经系统,互联网虚拟躯体感觉神经系统,互联网虚拟听觉神经系统,互联网虚拟记忆系统等五个方面进行阐述。
4.1互联网虚拟感觉系统
从神经生物学角度看,感觉可以按照其发生的感觉通道分为以下五种基本种类,即视觉、听觉、嗅觉、味觉、和躯体感觉,其中躯体感觉又包括触觉、痛觉、温度觉、体位觉、运动觉和震动觉[4]。躯体感觉是从感受器开始的,感受器指的是分布在机体上的用来接收机体外刺激的专门机构[6]。下面我们看一下互联网虚拟躯体感觉系统的发展情况,目前已有机构在河流、土地、空气中安放传感器,通过网络进行汇总,实时监控温度、湿度、风速、气压等等。这是互联网虚拟躯体感觉系统的萌芽。随着互联网的深入发展,我们认为这些被安放在城市、海洋、太空、沙漠、森林等世界每一个角落的传感器,将源源不断的向互联网虚拟大脑传送地球各个方面的感觉信息,供互联网虚拟大脑神经元进行处理,如图4中的虚拟感觉系统部分。
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图4 互联网虚拟大脑
 
4.2互联网虚拟视觉和听觉系统
互联网虚拟视觉系统和虚拟听觉系统起源于安放在家庭、工厂、旅游区、交通路口的监视器和视频录制系统,它们将收集到时视频信号,音频信号通过互联网进行汇聚。这一应用目前已经相当普及和发达,这些视频音频录制系统将发展为互联网虚拟视觉系统和虚拟听觉系统,收集来自城市、海洋、太空、沙漠、森林等世界每一个角落的图像和声波(包括无线电波)。这些信息也会传送给互联网虚拟大脑供互联网虚拟大脑神经元进行处理,参见图4中的虚拟听觉系统和虚拟视觉系统部分。
 
4.3 互联网虚拟运动系统
互联网虚拟运动系统起源于机械设备的远程控制,目前人们已经可以通过局域网和互联网远程控制打印机、小家电、手术刀等。随着互联网的发展,这些远程设备将更加灵敏和强大,互联网用户将可以通过各自的互联网虚拟大脑神经元进而经过互联网的虚拟运动系统远程操控挖掘机、潜水器、收割机、家用电器、工厂生产设备和仪器等,参见图4中的虚拟运动系统部分。
 
4.4 互联网虚拟大脑皮层
从神经生物学角度看,大脑皮层是种系发生学上最新的部分,管理一系列庞大的识别和认知过程,该过程与情感行为、运动功能、躯体感觉的感知、整合以及记忆功能有关[6]。神经生物学按功能将人类大脑皮层分为如下功能区[6],如图5所示。

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图5 人类大脑皮层的功能分区
 
    互联网虚拟神经元将处理虚拟感觉系统、虚拟视觉系统、虚拟听觉系统、虚拟运动系统的信息。根据处理信息的类型和领域的不同,这些虚拟神经元可以进一步划分和聚合成不同的区域。除此之外,互联网用户也会因为不同的兴趣聚合在一起,如新闻社区、学习社区、游戏社区的等等。这些区域同自然界人类大脑皮层的功能性划分是类似的。目前互联网用户以博客为单位正在以兴趣和爱好为动力进行聚合的社区化演变。人们在这些社区内认识朋友,交换个人信息,对共同感兴趣的信息进行讨论。以互联网虚拟大脑神经元为单位的互联网区域就形成了互联网虚拟大脑皮层。随着互联网虚拟大脑神经元(互联网用户)的增多和互联网社区的不断涌现,互联网虚拟大脑皮层将不断发育和增厚,如图6所示。

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图6 互联网虚拟大脑皮层
 
4.5 互联网虚拟记忆系统
有证据表明,人类记忆的巩固需要海马到大脑皮层的输入重复达一到三年之久,大脑皮层的记忆编码在三年后变得相当可靠而无须来自海马输入的进一步强化[5](海马在解剖上被看作是侧脑室颞角的一个内侧凸起[6])。
当互联网虚拟视觉系统,互联网虚拟听觉系统和虚拟躯体感觉系统出现并逐渐完善后,它们收集的数据将首先存放在互联网信息处理中心服务器中进行筛选和整理。这些服务器将担当互联网虚拟大脑的海马区功能。互联网用户通过各自的互联网虚拟大脑神经元从这个中央信息处理中心获得需要的信息,并转移到自己的虚拟神经元以及所在的互联网社区和兴趣小组里,这个过程就实现了记忆信息从互联网虚拟海马区向互联网虚拟大脑皮层的扩散和转移,参见图4中的互联网虚拟海马区与互联网虚拟大脑皮层。
 
5.互联网目前所处的发展阶段
从互联网的进化论中我们可以推断出互联网最终将进化成一个非常类似于人类大脑的组织,那么当前互联网处在一个什么样的发展阶段。
纵观目前世界互联网发展状况。我们注意到互联网虚拟神经元还仅仅进化到可共享知识区(博客)繁荣的阶段,可交易知识区,问题区,即时通讯软件还没有大范围的与博客进行结合。因此互联网虚拟神经元还处在进化的初级阶段。
互联网的虚拟视觉系统和听觉系统随着互联网视频和音频的兴起已经开始发育,人们已经可以把拍摄录制现实世界的景象和声音上传到互联网中,监控器直接把图像和声应传到互联网中供所有互联网用户查看的应用还没有普及,因此互联网的虚拟视觉系统和听觉系统也处在进化的初级阶段。
安放在世界各地的传感器把来自现实世界的温度,湿度,风力等参数传入到互联网中的应用还没有出现,这种现象目前还主要存在于国家相关部门和科技机构的局域网里。因此互联网的虚拟躯体感觉系统也处在萌芽阶段。
目前人们可以通过互联网远程操控打印机,计算机,医疗设备,但大规模的操控工作设备的情况还没有出现,因此互联网的虚拟运动神经系统也没有发育成熟。
目前分散在世界各地的互联网服务器接受和储存大量的数据,应该说互联网虚拟记忆神经系统已经存在,但这个系统十分分散,前文提到互联网虚拟海马区和互联网虚拟大脑皮层还十分分散和不成熟,因此互联网的虚拟记忆神经系统处在进化的萌芽阶段。
总体上看目前互联网还处在进化的初级阶段,离完整的互联网虚拟大脑结构还有相当远的距离。
 
6. 互联网虚拟大脑与人类大脑的对比研究
我们知道人类的大脑结构并不是古已有之,它是从鱼的大脑进化到爬行动物的大脑,再进化到哺乳动物的大脑,最后进化到人类的大脑。如果解剖人脑,我们可以清晰的看到类鱼、类爬行动物、类哺乳动物的结构在人脑中泾渭分明[5]
同时人类从受精卵发育成异常复杂的大脑结构时,存在一种叫做靶细胞的组织,没有人类有意识的干预,数以亿计的脑细胞沿着复杂但又精确的路径,有序的朝着靶细胞发展。通过这种有方向的发育,大脑的各种组织逐渐清晰成熟[3]
通过上文的描述,我们认为,从Ipv4到Ipv6,电话线到光纤,电子公告牌的功能分离,搜索引擎的崛起,云计算的萌发以及互联网网站之间的兼并,从表面上看是人类在经济利益驱动下的成果,但事实是整个互联网正在从一个结构分散的,功能不成熟的组织架构向着与成熟人脑结构非常类似的方向进化,如图7所示。

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图8 互联网虚拟大脑与人脑模型的图示对比
 
 
互联网进化规律所提出的最重要结论就是人脑结构是互联网发展的目标。如果这个结论成立的话,我们认为通过比较互联网的结构和人类大脑的结构,我们进一步揭开他们发展的秘密。对比见下表。
 
表1 互联网虚拟大脑与生物大脑研究对比

 

 
互联网虚拟大脑
大脑
进化时间    
40年左右(1969--2008)
数亿年[5]
进化速度
异常快速
异常缓慢
发育程度 
萌芽和早期
相当完整成熟
观察尺度
非常庞大,观察方便
精密,活体难观察
了解程度
非常熟悉
部分了解,深层次不了解

 

                              
通过这张表我们可以得出这样的结论:互联网虚拟大脑和人类大脑对于科学研究非常互补,我们在未来的几十年里有可能可以同时了解双方的特点,用已经了解的人类大脑结构我们可以预测互联网下一步的发展动向。(注意不是规划),同样随着时间的推移,由于互联网进化速度异常快速,我们可以对比发现越来越多人脑的秘密,我们目前已经可以断言人脑中应存在地址编码系统,搜索引擎系统,希望看到神经学科学家在这方面的进展。
 
参考文献:
[1] Leiner, B.M., Cerf, V.G., Clark, D.D., Kahn, R.E., Kleinrock, L., Lynch, D.C., Postel, J., Roberts, L.G. & Wolff, S. ( 2003) A Brief History of the Internet, Internet Society, Retrieved May 13, 2003, http://www.isoc.org/internet/history/brief.shtml
[2]Feng Liu,Lingling Zhang and Jifa Gu,The Application of Knowledge Management in the Internet--- Witkey Mode in China[J],Japan:International Journal of Knowledge and Systems Sciences,Vol. 4 ,No. 4, 2007:32-41
[3]徐科主编,神经生物学纲要[M],北京:科学出版社,2000:6
[4]尹文刚著,神经心理学[M],北京:科学出版社,2007:92-94
[5]澳大利亚John.C,Eccles著,潘泓译,脑的进化[M],上海:上海世纪出版集团,2007:179-181,194-197
[6] Ben greenstein,Adam greenstein(英)原著,师蔚,王芳茹主译,神经科学彩色图谱[M],西安:世界图书出版公司,,2003:32-33,132,318-332
[7]白丽敏 李亚东 主编,神经解剖学[M],北京:中国中医药出版社,2003:7,86-91,
 

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