互聯網進化論在中國科技論文在線正式發表

2008年9月26日，劉鋒，彭庚撰寫的《互聯網進化規律的發現與分析〉一文在教育部主辦的中國科技論文在線正式發表。文章全面介紹了互聯網進化規律的發現過程和細節要點。

2008年7月15日，劉鋒，彭庚，劉穎撰寫的《從人腦的結構機理看互聯網的進化〉在國家核心期刊「人類工效學雜誌「審稿通過。預計2009年上半年正式發表。

2007年12月劉鋒，張玲玲，顧基發在國際英文期刊ISKSS的論文《知識管理在互聯網中的應用-威客模式在中國〉 一文中初步闡述了互聯網進化的若干規律。

《互聯網進化規律的發現與分析〉論文原文地址：http://www.paper.edu.cn/paper.php?serial_number=200809-694

互聯網進化規律的發現與分析--論文全文---2008年9月26日發表與科技論文在線,論文編號200809-694劉鋒^[1]，彭賡^[2] 1中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心，北京，1001902中國科學院研究生院管理學院，北京，100190Email:zkyliufeng@yahoo.com.cn摘要：從電子公告牌功能分離現象的研究開始，我們發現互聯網的發展並不是無序和混亂的，種種跡象表明互聯網發展最終目標是為了實現人類大腦的充分聯網，這一目標產生了強大的拉動力，不斷引導互聯網向前發展，在研究的過程中，我們發現互聯網與人腦結構有驚人的重合。因此我們預測，互聯網最終將進化成一個與人類大腦功能結構高度相似的網路結構。而這一網路結構的形成也將對人類神經學的研究起到推動作用。關鍵詞：互聯網進化；人腦結構；神經學中圖分類號：F062.5；Q983+.5 文獻標識碼：AThe Discovery and Analysis on the Law of Internet Evolution¹Liu Feng, ²Peng Geng1 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 ChinaAbstract: 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. 互聯網兩個重要問題的提出互聯網誕生於美國國防部高級研究計劃署1969年所組建的計算機網路ARPANET。互聯網應用從最初的Ftp、電子郵件、電子公告牌等簡單形態發展到目前的電子商務、博客、維基百科、社會化網路、搜索引擎、即時通訊、視頻播放等多種形態。在這些繁雜混亂的現象背後，我們提出互聯網發展的兩個重要問題，第一，互聯網的發展有沒有規律可循？第二，互聯網發展的最終結果將會怎樣？從2005年開始，互聯網領域陸續湧現出的web2.0、長尾理論、維基經濟學、海星組織等概念和理論，從不同方面探討和描述了互聯網的一些發展規律。總體上看，它們是對網路經濟的表象和特徵的描述，並不能有效地回答這兩個問題。我們從2005年7月開始在中國科學院研究生院對上述問題進行了研究，大量分析了互聯網領域中的出現的新現象，逐步形成了互聯網有規律進化的思路。2. 互聯網進化規律的發現過程2.1 互聯網進化不斷增加了人類大腦的連接從人類發展史看，人類進步就是一部包含了若干關鍵性器官不斷延長和連接的歷史。棍棒延伸了雙臂，石頭延伸了拳頭，汽車、火車延伸了雙腿，望遠鏡、顯微鏡延伸了眼睛，傳遞信號的鑼、鼓、電話線延伸了耳朵，結繩、算盤、數籌、計算機延伸了大腦，公路網、鐵路網、飛機航線、海運航線的出現使人類四肢最終通過工具實現聯網。1837年6月英國人庫克獲得了電報機專利，該發明在人類的遠程通訊史上走出了第一步。1876年， Bell發明了電話，目前仍然有許多互聯網網路是基於電話線進行通訊的。1946年，在美國誕生的世界上第一台電子計算機使人類大腦的延伸的實現得到質的飛躍。20世紀50年代產生了計算機之間的通信方式——數據通信^[1]。1969年，由美國國防部高級研究計劃局所組建的ARPANET網最先實現了計算機之間的互聯。這是人類第一次實現人類大腦的初步聯網。此後整個互聯網就從最初的四台計算機開始膨脹到現在的幾百萬台伺服器，由此產生了種類繁多的互聯網應用。通過對上述事實的研究，我們初步認為互聯網的發展不僅僅是計算機的聯網，它發展的目標更是為了充分連接人類的大腦。根據這一推論我們進一步觀察互聯網的發展，可以看到在實現人類大腦充分聯網的過程中，科技進步不斷延長人腦與互聯網接駁的時間和方式。在互聯網發展的早期，人們使用台式機登陸互聯網，但台式機和固定網路限制了人們連接互聯網的方式和時間。簡單地說，當人們離開固定網路時，就不得不中斷連接。此後，筆記本式電腦的出現增加了連接互聯網的機動性，但當人們的周圍沒有互聯網介面時，筆記本電腦就失去了作用。無線通信技術的廣泛應用和手機的電腦化進程解決上述問題，人們用通過手持移動設備如手機等可以隨時隨地與互聯網進行接駁（有通訊信號的地方）。這一切表明互聯網的進化使人類大腦與互聯網的接駁的時間不斷延長。2.2 電子公告牌功能分離現象的發現我們在研究互聯網的過程中，發現互聯網的新聞類，博客類，互動問答類（yahoo answer），維基百科等都與電子公告牌（BBS）這一互聯網早期應用形式有著密切的關係。通過對電子公告牌的發展歷史和技術特點進行分析後，我們認為從20世紀80年代初互聯網電子公告牌出現以來，其功能不斷分離並逐漸形成了獨立的眾多互聯網應用^[2]，如圖1所示。

圖1 電子公告牌的功能分離新聞類網站，起源於在電子公告牌發布新聞的功能。例如www.cnn.com，www.yahoo.com。電子商務類網站，起源於在電子公告牌發布商品買賣信息的功能，它後來與互聯網在線支付系統，物流系統進行了結合，例如:www.ebay.com，www.amazon.com。博客類網站，起源於在電子公告牌中發布個人感想和可共享專業知識的功能。電子公告牌以時間為順序聚合這些信息，博客以用戶為單位聚合這些信息。例如：www.blogger.com， http://www.thebloggingtimes.com/。智力互動問答類網站，起源於在電子公告牌中發布科學，技術，工作，生活，學習中問題的功能，人們通過互聯網尋求問題的解決方案或能夠解決問題的人。例如：www.innocentive.com，www.answers.yahoo.com，www.witkey.com。熱點點評類網站（DIGG)，起源於在電子公告牌中對熱點現象進行點評和討論的功能。例如：www.digg.com，www.douban.com。維基百科類網站，起源於電子公告牌的信息內容修改功能，通常電子公告牌的信息只有其發布者和網站管理員有修改權，維基類網站放開信息內容的修改權，讓每個訪問者都可以進行修改。舉例：www.wikipedia.orgSNS類網站，起源於電子公告牌用戶的註冊信息匯聚功能，通過聚合註冊用戶的個人資料如聯繫方式，工作性質，工作地點，興趣愛好等。讓有相同愛好者能夠通過互聯網找到對方。舉例：www.facebook.com，www.myspace.com換客類網站，起源於在電子公告牌中用戶相互交換物品和服務的功能，換客類網站的運營不需要第三方支付手段的介入，舉例：www.Peerflix.com，www. Swaptree.com搜索引擎，起源於電子公告牌的數據和信息索引功能，20世紀90年代WEB技術的發明，使能夠聚合眾多電子公告牌數據和信息的索引技術最終發展為搜索引擎。2.3互聯網虛擬神經元的發現我們注意到電子公告牌功能分離出來的互聯網應用又開始逐漸融合起來形成新的互聯網應用的現象，如在yahoo.com，myspace.com等網站，博客與智力互動問答，電子郵箱等應用進行結合形成功能強大的個人空間。雖然，本文在第2.1節中提到互聯網進化的目標是使人類的大腦充分聯網，但是目前互聯網不可能通過物理手段直接將線路和信號接駁到人的大腦中。互聯網進化到這一階段產生的解決辦法是用大腦映射（brain mapping)作為緩衝，即將人腦的功能映射到互聯網中^[2]。而博客，智力互動問答（如雅虎知識堂），電子郵件等多種應用相結合的個人空間正對應了人類大腦的共享知識區，可交易知識區，問題區和隱私區，如圖1所示^[2]。

圖1 人腦功能在互聯網中的映射 我們將電子郵件的通訊功能和博客中的用戶訪問記錄功能也描繪出來，可得到圖2左圖的形狀，而這一圖形與人類大腦神經元^{[3] [7]}具有很強的相似性，如圖2右圖所示。因此我們將圖2左圖定義為互聯網虛擬神經元。

圖2 互聯網虛擬神經元與人類大腦神經元 如果這些互聯網虛擬神經元相互連接在一起，將形成互聯網虛擬神經網狀結構，如圖3所示。這一結構目前在互聯網中已經出現，如www.yahoo.com.cn的站長天下系統，www.witkey.com的威客地圖系統，一方面這些系統給用戶提供個人空間，具備撰寫博客，發布個人智力作品，發送電子郵件的功能。另一方面網站用搜索引擎的方式連接這些個人空間。互聯網虛擬神經網狀結構的描繪，是否意味著互聯網進化的結果與人類大腦結構是否有關係？

圖3 互聯網虛擬神經網狀結構2.4 互聯網虛擬大腦的發現2007年7月我們參加了中國水利部舉辦的專家研討會。在此次會議上相關部門提出了在土壤，河流，空氣中安放感測器，及時將氣溫，濕度，風速等數據通過互聯網傳輸到信息處理中心，形成報告供防汛抗旱決策使用。我們認為這正是互聯網虛擬軀體感覺神經系統的萌芽。2007年9月我們對一家風景區景象視頻實時採集的互聯網項目進行研討。這個項目是在中國若干著名的風景區內安裝攝像頭和錄音器，將風景區影像和聲音傳送到互聯網伺服器中，經過處理，這些信息將呈現在旅遊網站，旅館和交通售票點旁的顯示器中供旅遊者查看。此後我們還注意到一些互聯網視頻服務商開始提供監控家庭，辦公室，工廠安全的服務。我們認為這些項目代表了互聯網虛擬視覺和聽覺系統的萌芽。種種互聯網的發展跡象提示我們互聯網正在向著與人類大腦結構類似的方向進化。3．互聯網兩個重要問題的解答根據前面的研究，本文認為，互聯網起源和進化的最終目標是為了實現人類大腦的充分聯網，這一目標產生了強大的拉動力，不斷引導互聯網向前發展，這就是互聯網發展的規律。互聯網進化的最終結果是，第一，實現人類大腦的充分聯網。第二，形成一個與人類大腦高度相似的互聯網虛擬大腦。4．互聯網虛擬大腦的詳細剖析前文提到互聯網發展最終結果是形成一個與人類大腦結構非常類似的組織結構。為了證明這一點，本文下面將從互聯網虛擬運動神經系統，互聯網虛擬視覺神經系統，互聯網虛擬軀體感覺神經系統，互聯網虛擬聽覺神經系統，互聯網虛擬記憶系統等五個方面進行闡述。4.1互聯網虛擬感覺系統從神經生物學角度看，感覺可以按照其發生的感覺通道分為以下五種基本種類，即視覺、聽覺、嗅覺、味覺、和軀體感覺，其中軀體感覺又包括觸覺、痛覺、溫度覺、體位覺、運動覺和震動覺^[4]。軀體感覺是從感受器開始的，感受器指的是分布在機體上的用來接收機體外刺激的專門機構^[6]。下面我們看一下互聯網虛擬軀體感覺系統的發展情況，目前已有機構在河流、土地、空氣中安放感測器，通過網路進行匯總，實時監控溫度、濕度、風速、氣壓等等。這是互聯網虛擬軀體感覺系統的萌芽。隨著互聯網的深入發展，我們認為這些被安放在城市、海洋、太空、沙漠、森林等世界每一個角落的感測器，將源源不斷的向互聯網虛擬大腦傳送地球各個方面的感覺信息，供互聯網虛擬大腦神經元進行處理，如圖4中的虛擬感覺系統部分。

圖4 互聯網虛擬大腦4.2互聯網虛擬視覺和聽覺系統互聯網虛擬視覺系統和虛擬聽覺系統起源於安放在家庭、工廠、旅遊區、交通路口的監視器和視頻錄製系統，它們將收集到時視頻信號，音頻信號通過互聯網進行匯聚。這一應用目前已經相當普及和發達，這些視頻音頻錄製系統將發展為互聯網虛擬視覺系統和虛擬聽覺系統，收集來自城市、海洋、太空、沙漠、森林等世界每一個角落的圖像和聲波（包括無線電波）。這些信息也會傳送給互聯網虛擬大腦供互聯網虛擬大腦神經元進行處理，參見圖4中的虛擬聽覺系統和虛擬視覺系統部分。4.3 互聯網虛擬運動系統互聯網虛擬運動系統起源於機械設備的遠程控制，目前人們已經可以通過區域網和互聯網遠程控制印表機、小家電、手術刀等。隨著互聯網的發展，這些遠程設備將更加靈敏和強大，互聯網用戶將可以通過各自的互聯網虛擬大腦神經元進而經過互聯網的虛擬運動系統遠程操控挖掘機、潛水器、收割機、家用電器、工廠生產設備和儀器等，參見圖4中的虛擬運動系統部分。4.4 互聯網虛擬大腦皮層從神經生物學角度看，大腦皮層是種系發生學上最新的部分，管理一系列龐大的識別和認知過程，該過程與情感行為、運動功能、軀體感覺的感知、整合以及記憶功能有關^[6]。神經生物學按功能將人類大腦皮層分為如下功能區^[6]，如圖5所示。

圖5 人類大腦皮層的功能分區 互聯網虛擬神經元將處理虛擬感覺系統、虛擬視覺系統、虛擬聽覺系統、虛擬運動系統的信息。根據處理信息的類型和領域的不同，這些虛擬神經元可以進一步劃分和聚合成不同的區域。除此之外，互聯網用戶也會因為不同的興趣聚合在一起，如新聞社區、學習社區、遊戲社區的等等。這些區域同自然界人類大腦皮層的功能性劃分是類似的。目前互聯網用戶以博客為單位正在以興趣和愛好為動力進行聚合的社區化演變。人們在這些社區內認識朋友，交換個人信息，對共同感興趣的信息進行討論。以互聯網虛擬大腦神經元為單位的互聯網區域就形成了互聯網虛擬大腦皮層。隨著互聯網虛擬大腦神經元（互聯網用戶）的增多和互聯網社區的不斷湧現，互聯網虛擬大腦皮層將不斷發育和增厚，如圖6所示。

圖6 互聯網虛擬大腦皮層4.5 互聯網虛擬記憶系統有證據表明，人類記憶的鞏固需要海馬到大腦皮層的輸入重複達一到三年之久，大腦皮層的記憶編碼在三年後變得相當可靠而無須來自海馬輸入的進一步強化^[5]（海馬在解剖上被看作是側腦室顳角的一個內側凸起^[6]）。當互聯網虛擬視覺系統，互聯網虛擬聽覺系統和虛擬軀體感覺系統出現並逐漸完善後，它們收集的數據將首先存放在互聯網信息處理中心伺服器中進行篩選和整理。這些伺服器將擔當互聯網虛擬大腦的海馬區功能。互聯網用戶通過各自的互聯網虛擬大腦神經元從這個中央信息處理中心獲得需要的信息，並轉移到自己的虛擬神經元以及所在的互聯網社區和興趣小組裡，這個過程就實現了記憶信息從互聯網虛擬海馬區向互聯網虛擬大腦皮層的擴散和轉移，參見圖4中的互聯網虛擬海馬區與互聯網虛擬大腦皮層。5．互聯網目前所處的發展階段從互聯網的進化論中我們可以推斷出互聯網最終將進化成一個非常類似於人類大腦的組織，那麼當前互聯網處在一個什麼樣的發展階段。縱觀目前世界互聯網發展狀況。我們注意到互聯網虛擬神經元還僅僅進化到可共享知識區（博客）繁榮的階段，可交易知識區，問題區，即時通訊軟體還沒有大範圍的與博客進行結合。因此互聯網虛擬神經元還處在進化的初級階段。互聯網的虛擬視覺系統和聽覺系統隨著互聯網視頻和音頻的興起已經開始發育，人們已經可以把拍攝錄製現實世界的景象和聲音上傳到互聯網中，監控器直接把圖像和聲應傳到互聯網中供所有互聯網用戶查看的應用還沒有普及，因此互聯網的虛擬視覺系統和聽覺系統也處在進化的初級階段。安放在世界各地的感測器把來自現實世界的溫度，濕度，風力等參數傳入到互聯網中的應用還沒有出現，這種現象目前還主要存在於國家相關部門和科技機構的區域網里。因此互聯網的虛擬軀體感覺系統也處在萌芽階段。目前人們可以通過互聯網遠程操控印表機，計算機，醫療設備，但大規模的操控工作設備的情況還沒有出現，因此互聯網的虛擬運動神經系統也沒有發育成熟。目前分散在世界各地的互聯網伺服器接受和儲存大量的數據，應該說互聯網虛擬記憶神經系統已經存在，但這個系統十分分散，前文提到互聯網虛擬海馬區和互聯網虛擬大腦皮層還十分分散和不成熟，因此互聯網的虛擬記憶神經系統處在進化的萌芽階段。總體上看目前互聯網還處在進化的初級階段，離完整的互聯網虛擬大腦結構還有相當遠的距離。6． 互聯網虛擬大腦與人類大腦的對比研究我們知道人類的大腦結構並不是古已有之，它是從魚的大腦進化到爬行動物的大腦，再進化到哺乳動物的大腦，最後進化到人類的大腦。如果解剖人腦，我們可以清晰的看到類魚、類爬行動物、類哺乳動物的結構在人腦中涇渭分明^[5]。同時人類從受精卵發育成異常複雜的大腦結構時，存在一種叫做靶細胞的組織，沒有人類有意識的干預，數以億計的腦細胞沿著複雜但又精確的路徑，有序的朝著靶細胞發展。通過這種有方向的發育，大腦的各種組織逐漸清晰成熟^[3]。通過上文的描述，我們認為，從Ipv4到Ipv6，電話線到光纖，電子公告牌的功能分離，搜索引擎的崛起，雲計算的萌發以及互聯網網站之間的兼并，從表面上看是人類在經濟利益驅動下的成果，但事實是整個互聯網正在從一個結構分散的，功能不成熟的組織架構向著與成熟人腦結構非常類似的方向進化，如圖7所示。

圖8 互聯網虛擬大腦與人腦模型的圖示對比互聯網進化規律所提出的最重要結論就是人腦結構是互聯網發展的目標。 如果這個結論成立的話，我們認為通過比較互聯網的結構和人類大腦的結構，我們進一步揭開他們發展的秘密。對比見下表。表1 互聯網虛擬大腦與生物大腦研究對比

通過這張表我們可以得出這樣的結論：互聯網虛擬大腦和人類大腦對於科學研究非常互補，我們在未來的幾十年里有可能可以同時了解雙方的特點，用已經了解的人類大腦結構我們可以預測互聯網下一步的發展動向。（注意不是規劃），同樣隨著時間的推移，由於互聯網進化速度異常快速，我們可以對比發現越來越多人腦的秘密，我們目前已經可以斷言人腦中應存在地址編碼系統，搜索引擎系統，希望看到神經學科學家在這方面的進展。參考文獻：[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]徐科主編，神經生物學綱要[M]，北京：科學出版社，2000：6[4]尹文剛著，神經心理學[M]，北京：科學出版社，2007：92-94[5]澳大利亞John.C,Eccles著，潘泓譯，腦的進化[M]，上海：上海世紀出版集團，2007：179-181，194-197[6] Ben greenstein,Adam greenstein（英）原著，師蔚，王芳茹主譯，神經科學彩色圖譜[M]，西安：世界圖書出版公司，，2003：32-33，132，318-332[7]白麗敏 李亞東 主編，神經解剖學[M]，北京：中國中醫藥出版社，2003：7，86-91，
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