文｜劉鋒

一、世界數(shù)字大腦產(chǎn)生的背景

世界數(shù)字大腦的產(chǎn)生與一項基礎(chǔ)科學(xué)研究有關(guān)，21世紀以來，前沿科技領(lǐng)域涌現(xiàn)大量新技術(shù)、新概念，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云機器人、區(qū)塊鏈、數(shù)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(chǎn)業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)如此多技術(shù)，它們之間的關(guān)系是什么？

2008年以來，種種跡象表明，互聯(lián)網(wǎng)正在從網(wǎng)狀向類腦結(jié)構(gòu)演化，從而形成互聯(lián)網(wǎng)大腦模型，各種前沿科技可以看做是互聯(lián)網(wǎng)大腦中各神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的產(chǎn)物，例如云計算對應(yīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)對應(yīng)感覺神經(jīng)系統(tǒng)；云機器人對應(yīng)運動神經(jīng)系統(tǒng)；邊緣計算對應(yīng)神經(jīng)末梢；大社交網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)類腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)；移動通訊和光纖技術(shù)對應(yīng)神經(jīng)纖維等。

互聯(lián)網(wǎng)大腦模型與各個領(lǐng)域結(jié)合也不斷產(chǎn)生新的成果，與科技企業(yè)結(jié)合產(chǎn)生了谷歌大腦、百度大腦、阿里ET 大腦、360安全大腦；與產(chǎn)業(yè)結(jié)合形成了工業(yè)大腦、農(nóng)業(yè)大腦、航空大腦等。與智慧城市建設(shè)結(jié)合形成了城市大腦；與智慧社會的構(gòu)建結(jié)合就可以形成世界數(shù)字大腦（WDB）或世界數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)（WWNS）。

二、從城市大腦到世界數(shù)字大腦的演化

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

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(shù)字政府和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。中國在國家一級也開始推動一網(wǎng)通辦，數(shù)據(jù)一體化建設(shè)等項目，這說明人類社會與類腦的前沿科技生態(tài)結(jié)合，已經(jīng)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(shù)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(xiàn)了三次重要的全球性技術(shù)構(gòu)建機遇。1974年誕生的TCP/IP 技術(shù)，解決了硬件孤島問題，實現(xiàn)硬件層（計算機和各種硬件設(shè)備）的互聯(lián)互通問題；1989年誕生的萬維網(wǎng)，解決了數(shù)據(jù)孤島問題，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層互聯(lián)互通問題；到2021年，世界在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出現(xiàn)地區(qū)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)、機構(gòu)等不同類型的應(yīng)用孤島，為了解決這個問題，就需要在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層實現(xiàn)世界人、設(shè)備、系統(tǒng)的萬物互聯(lián)與萬物交互?？焖凫`活的應(yīng)對人類社會面臨的各種復(fù)雜場景與需求。這樣一個新的全球化的智能系統(tǒng)如果基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型進行構(gòu)建，就可以稱為世界數(shù)字大腦（WDB）。

三、世界數(shù)字大腦的定義與技術(shù)特征

因此世界數(shù)字大腦（系統(tǒng)）可以看做是互聯(lián)網(wǎng)大腦模型與智慧社會結(jié)合的產(chǎn)物，是在世界范圍的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層形成的一個類腦復(fù)雜智能巨系統(tǒng)。

在人類智慧和機器智能的共同參與下，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算、5G、云機器人和數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的支撐下，數(shù)字神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和云反射弧將是世界數(shù)字大腦建設(shè)的重點。

世界數(shù)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(fù)雜問題，更好地滿足人類社會的不同需求。世界數(shù)字大腦在系統(tǒng)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(shù)字大腦的目標是構(gòu)建人類協(xié)同發(fā)展的全球化智能系統(tǒng)，為人類命運共同體的實現(xiàn)提供技術(shù)支撐，世界數(shù)字大腦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 世界數(shù)字大腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型研究，世界數(shù)字大腦可以形成1+N 模式的技術(shù)特征。

其中1 是建立世界統(tǒng)一的數(shù)字神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，為世界范圍的人、物、系統(tǒng)建立映射的程序單元，使它們可以根據(jù)需求進行連接、組合、交互，從而實現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)、跨地區(qū)的互聯(lián)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(shù)機制，將不同的數(shù)字神經(jīng)元按照腦科學(xué)的反射弧機制形成協(xié)同工作的技術(shù)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(shù)字大腦的每一條云反射弧都包括了感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器等五個部分。

四、世界數(shù)字大腦的技術(shù)實施路徑

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

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

第二個方向是數(shù)字神經(jīng)元的架構(gòu)標準，主要提出數(shù)字神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)可以有信息展示區(qū)、功能模塊區(qū)、智能控制區(qū)、神經(jīng)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(shù)字神經(jīng)元的分類標準，提出按照映射對象將數(shù)字神經(jīng)元分為人類神經(jīng)元、實物神經(jīng)元、程序神經(jīng)元、團體神經(jīng)元四種類型。

第四個方向是數(shù)字神經(jīng)元的空間位置編碼，主要是為在現(xiàn)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(shù)字神經(jīng)元的全球身份編碼，主要作用是為數(shù)字神經(jīng)元提供世界統(tǒng)一的身份編碼標準，為相互識別、互聯(lián)互通做支撐。

第六個方向是數(shù)字神經(jīng)元的權(quán)限關(guān)系，提出數(shù)字神經(jīng)元的權(quán)限關(guān)系包括：人機關(guān)系、人人關(guān)系、機機關(guān)系等；相互的管理關(guān)系包括控制、領(lǐng)導(dǎo)和平等關(guān)系等。

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

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

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

五、建設(shè)世界數(shù)字大腦的流程與步驟探討

世界數(shù)字大腦是一個全球性的類腦智能復(fù)雜系統(tǒng)，涉及到的技術(shù)和建設(shè)機構(gòu)眾多。如何能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化、自動化、耦合化構(gòu)建世界數(shù)字大腦系統(tǒng)，可以提出九個步驟的建設(shè)流程,主要包括:（1)確定參與建設(shè)的主體是誰，建設(shè)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(shè)備、系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字神經(jīng)元有哪些；（4)解決該問題形成的云反射弧機制如何設(shè)計；（5)如何對設(shè)計出的云反射弧進行評估；（6)根據(jù)規(guī)劃和評估合格的云反射弧方案，開始建設(shè)該條云反射弧；（7)對已建立的云反射弧進行質(zhì)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(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點；（9)共享建設(shè)經(jīng)驗和研究成果，云反射弧從管理和技術(shù)角度保持持續(xù)進化。

六、構(gòu)建世界數(shù)字大腦的產(chǎn)業(yè)價值與戰(zhàn)略意義

世界數(shù)字大腦系統(tǒng)可以將企業(yè)、工廠、金融部門、政府機構(gòu)等等要素有機的鏈接并用仿生學(xué)的反射弧機制進行需求驅(qū)動，基于這個系統(tǒng)，一方面各經(jīng)濟、政治、生產(chǎn)、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(gòu)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(chǎn)業(yè)云反射弧組機制。這將對產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式產(chǎn)生顛覆性影響，帶來的經(jīng)濟的效益應(yīng)該超過TCP/IP 和萬維網(wǎng)帶來的巨大影響。

世界數(shù)字大腦的構(gòu)建將具有重要的戰(zhàn)略價值，1974年美國主導(dǎo)了TCP/IP 的實施，在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中獲得戰(zhàn)略優(yōu)勢；1989年，歐洲研究機構(gòu)主導(dǎo)了萬維網(wǎng)的實施，為歐洲贏得了新技術(shù)革命的先機；世界數(shù)字大腦的實施對于搶占萬物互聯(lián)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(gòu)、不同行業(yè)、不同國家間協(xié)同工作奠定標準化基礎(chǔ)。同時通過世界數(shù)字大腦系統(tǒng)的建設(shè)也將對5G、物聯(lián)網(wǎng)、云機器人、區(qū)塊鏈、人工智能、大數(shù)據(jù)等等前沿技術(shù)產(chǎn)生重要的拉動作用。世界數(shù)字大腦的建設(shè)將是TCP/IP、萬維網(wǎng)之后第三次建立世界科技生態(tài)標準和系統(tǒng)的重要機遇。