数字地球系统是一个复杂的、开放的巨系统，由数据采集系统、计算机处理与存贮系统、高速通信息网络子系统、无数个分布式数据库与Web GIS、ComGIS组成的子系统、各种有关设备子系统，以及研究、开发与用户等人员子系统等共同组成一个庞大的、复杂的，无论从拓扑和信息交互方面，都与人的脑神经有相似之处的技术系统。它一旦形成网络系统，就有了“生命”，它就具自组织、自适应和自我调控、自我发展的特征。数据库与WebGIS、ComGIS如同神经元，网络如同神经，共同组成了数字地球的神经系统。数字地球系统中的人是整个的神经中枢，信息或数据是在机体中不停流动着的“血液”，网络的节点和负责网络管理的计算机，除了承担发送程序外，还有起神经元的作用。数字地球技术系统与人的思维过程的相似之处是：人通过数字地球系统的网络与WebGIS／ComGIS，或从远距离、分布式数据库中获得了信息，在WebGIS／ComGIS的综合、分析及辅助决策下，由人最后作出决策，仍是通过WebGIS／ComGIS来反映，这和人脑的功能相似。
（1）数字神经系统
数字神经系统（Digital Nervous system）是由Microsft公司提出来的，是指利用相互联结的计算机网络和集成的软件创造新的协作方式，加快信息流通和保证准确性，以确保能作出快速、正确的决策。
①网络的“生命”现象与数字神经网络
美国科学家Harley Hahn认为：由信息、电脑、联结物和人组成的网络是一个独立的生命体。Internet中的计算机就同神经网络中的神经元，完成刺激／信息的存贮和传递，而网络联结线正如联结神经元的神经，实现刺激／信息在神经元／网络节点之间的传输。人接受来自外部事物的信息，对大脑神经产生刺激信号，人脑神经系统作为一个整体通过一系列思维活动，对其作出相应的反应。人可以利用网络中的计算机输入问题信息，在经过与Internet服务相关的信息处理后，计算机给出问题的答案，这就类似于神经系统中的刺激与反应过程。可见网络系统与人脑神经系统在解决事物问题的过程也有相似之处。
②数字地球的神经系统
数字地球技术系统和人脑的神经系统具有很多的相似之处。不论在信息的传输、信息的处理和分析，还是信息的决策过程都存在许多相似之处，所以数字地球也存在着神经系统的功能，可以从一个全新的角度来考察数字地球，如包括基于动态分布式计算体系的数字地球神经系统的概念模型、应用模式，以及进化机制等。
数字神经系统需要软硬件的组合，单纯的电脑网络无法与之相提并论。它能提供精确、直接和丰富的信息给知识工作者，而这些信息亦增进了知识工作者的洞悉力和彼此的合作。
Bill Gates指出，在“数字时代”（Digital Era）新的数字基础设施即“电脑一网络”（Internet），就像人的神经系统一样，布满全身，传递内部和外部的信息，汇总到神经中枢（大脑），经分析与决策后，再通过神经系统，传达到全身各个部位作出适当的反应。一个公司、工厂和国家都是如此。
数字信息流通是“数字神经系统”的核心：坚持通过电子邮件交换信息；研究online资料，及时获得信息；让知识工人进行高级思维；使用数字工具组织虚拟班子；把所有书面的东西，变为数字的东西；利用数字工具，消除单一工作；建立数字反馈图；利用数字系统，及时将客户的要求传递到有关部门；利用数据通信，重新划分界线；将所有商业流程改造成送货服务（GIS）；利用数字传输来结束中间商业角色；利用数字设备帮助解决自身的问题。数字地球的神经系统，就是利用多媒体高速计算机通信网络GIS—Internet webGIS和集成的软件及地球数据共同组成的新的协作方式，加快地球信息的快速准确的流通和确保各项决策的正确性。
（2）地学智能进化机制
数字地球是极其复杂的进化系统，不仅地球在不断的变化或进化，人们对地球的认识也是不断地在进化。数字地球作为信息系统，其组织结构无疑是复杂的，有自适应、自组织和自相似的系统特征，及自变异、自发展和自进化的特征。优化数字地球技术系统的结构是逐步完成的，属于进化的过程。数字地球由无数高速计算机通信网络相联结的、分布于全球范围Web或ComGIS，具有多样性的特征，构成复杂的数字地球群体。它们之间进行信息的交换、互操作、互运算，不断地进行更新、淘汰和产生新的结构，如同生命群体的进化。
在GIS领域，一个智能体Agent可以接受本机用户，例如“在A与B之间修路”，这样近似自然语言（当然不可能完全达到）的请求，于是开始自动在网上搜索，并通过与其他Agent交互与合作把相关的信息返回给用户；还可以自动探测根据本机数据、网络环境、其他Agent分布等等的变化调整自身的某些行为，例如搜索顺序等。
地学智能体Geo-Agent是指能够利用地学知识进行推理的可进化的智能体。它是智能体的一种特殊类型，具有智能体的一般特征，同时具有更加丰富的内涵。它处于分布式网络计算机（Internet-Web）环境，它感知并作用于这一环境，实现地学数据的智能获取、处理、存取、搜索、表达及决策支持。构架于数字地球对象构件模型之上，具有跨异构系统平台、网络带宽要求低、智能的移动计算等优点，能解决分布式存贮与实现海量数据共享的技术系统。
Agent特征：
①自主性：Agent具有属其自身的计算资源和局部的自身行为的控制机制，能够在没有外界直接操作情况下，根据其自身内部状态和感知到的环境信息，决定和控制自身的行为。
②交互性：Agent能够通过Geo-Script语言与人进行交互，如一个用户可以使用Geo-Script描述一个任务请求Agent完成。可用Agent通信语言与其他Agent进行灵活多样的交互，能够有效地与其他Agent协同工作。
③主动性：Agent能够遵循承诺主动采取行动，表现出面向目标行为。如一个GPS示样监控Agent，在获得新GPS数据之后，能按照约定主动将其提交给需要的用户。(www.xing528.com)
Agent由知识状态和知识处理方法两部分组成；智能Agent的知识状态被割为若干一致的知识单元；知识单元是智能Agent自身可以改变的部分，知识处理方法是其自身不可改变的部分；智能Agent以通信的方式与外界环境建立联系。数字地球是以Geo-Agent（地学智能体）集合为群体的进化系统。从结构来看，数字地球是Geo-Agents适应性计算机网络；从行为看，数字地球是Geo-Agents知识发现系统。Geo-Agent是一个虚拟实体，能满足地球空间数据的存取、分析和表达及进行各种要求的处理，它维护一个虚拟的知识库。Geo-Agent从数据源接受新的知识时复制自己作为后代，参与竞争，遵循适者生存的规则。
地学智能体组成：
①Geo-Script语言，用来向Agent描述任务；
②通用Agent带有Geo-Script语言的解释器，它们可以完成由 Geo-Script 语言描述的任务；
③专用Agent是对通用Agent的扩充，除了通用Agent的基本动能外，专用Agent还实现了特殊功能，如地图数据搜索、地图叠加分析等；
④Facilitator Agent用来管理Agent的注册和搜索；
⑤GIS Server把GIS数据的访问服务引入Geo-Agent系统中来。
Geo-Agent拥有的知识库是虚拟的，只具有访问指定知识库的机制。进化机制或引擎使Geo-Agent具备了自适应环境变化的能力，形成“数字生态系”的突出特征。当Geo-Agent感知环境变化时，可以自行调整运行参量，并复制自身作为新的Geo-Agent，按照优胜劣汰的规划参与竞争，以增加整个系统求解问题的能力。在数字地球技术系统中，Geo-Agent是其中的重要组成部分，其作用可能有几个方面：目标分类与模式识别；空间（地学）信息过滤器；空间（地学）搜索引擎（机制）；决策模型评估、选择与优化；处理与人的对话；掌握人使用系统的习惯等。
Geospatial Metadata是关于地理相关数据和信息资源的描述性信息，为系统中Agent自主性和主动性发挥提供保证。Metadata在系统中起着“数据导航”的作用：为一些具有不完备信息的地学处理操作提供补充信息；动态查询关于地学数据的信息、Metadata的信息，以确定数据是否适合于手头上的应用程序；查询关于地学数据的信息，以确定数据是否存在；定制有关地理数据的各种视图以及文档资料，为不同用户提供背景信息。
（3）数字地球网络行为
计算机与Intemet相接是未来社会的重要的生产和生活工具。不仅可获取住处，还可用来学习、购物、看病、安排旅行，作为人们之间的一种前所未有的联系方式，称为网络生活方式（Web Lifestyle）。网络工作方式是指人们利用电脑——Intemet进行“商务”、“金融”及“管理”等活动，即“电子商务”、“电子金融”、“电子政务”等。“网络生活方式”与“网络工作方式”统称为“数字网络行为”。人类社会的一切行为，包括经济行为，都可通过以Intemet为基础的超媒体高速计算机网络，确保信息正确与快速地传输和正确、快速地作出辅助决策。电子商务、电子政务等需要有空间概念，离不开Web-GIS、Com-GIS。物体不能通过网络来传输，需要靠交通工具来传输，就有了最佳路径的问题，就和数字地球有了关系。
数字地球的网络行为是指人类社会的大多数行为，包括资源、环境、社会、经济的行为，都是通过多媒体高速计算机GIS网络及其软件协同进行，确保信息的正确、快速传输和快速正确作出辅助决策。
数字网络行为和多智能体技术有关。数字地球系统是由多个复杂系统组成的开放的、复杂的巨系统，并具有明显的层次结构，因此可用于层次结构的自主性（自组织）自适应模型，具有形态上的一致性的多重多智能体结构来描述。研究的重点，应包括数字地球神经系统与网络生活方式的概念模式与模型研究；数字地球神经系统的组成与结构研究；数字地球网络通信与网络生活方式的服务模式研究等。
（4）信息空间
信息空间Infosphere是指全球所有的通信网络、数据库和信息（系统）的融合，形成一个巨大的、相互关联的、具有不同民族和种族特点的、相互交流的情景，是一个三维空间的信息网络，简单地说，Infosphere就是指全球信息网络的融合。Infosphere能够将所有知识汇聚在一处，汇聚在一个与现实物质世界不同的“虚拟世界”（Virtual World）之中。将成为“人类生态共同体”，使地球村（Earth Village）形成变为可能。Infosphere将成为一个“新的全球市场”，在不久的将来，大多数的企业将在Infosphere中从事各种活动，包括商业活动，同时它将推动社会结构和思想精神的变化、人类的行为和价值观念的变化，即改变了人类的生产和生活方式，甚至思维方法。实现Infosphere不容易，实现地球村更难，问题在于对Infosphere的管理、政府和企业的作用、税收和法律制度的变革、个人隐私和知识产权的保护、不同价值观与思想文化体系之间的关系、国家主权和国家安全，及信息穷国和富国的差距等方面，有一系列的问题待解决。
国外另有专家提出多维信息空间的概念（Cyberspace），它以计算机技术、现代通信网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础，构造人们进行社会交往和交流新型空间。是一种人工世界、文化、知识和精神交往的虚拟空间。Cyberspace是一种崭新的人类生活和交往空间——电脑化、网络化、虚拟化、适人化的多维信息空间，为人们提供了新型社会交往的场所，导致人类社会、文化发展中的深刻变化。以全球信息共享为前提，特别是多媒体技术和超文本技术为Cyber提供了条件。Cyber文化将引导人们健康、合理的物质、文化消费方式，提高资源利用效率、能源的转化率。它将使人们坐在家里完成工作量成为现实，将减少时空资源的浪费，加快了信息的交流，是可持续发展的新动力。Geo-Cyberspace将成为数字地球发展的一个特定形式。Cyber与GIS结合构成了CyberGIS，从GIS的历史发展来看，它经历了从一般GIS到OpenGIS规范支持下的WebGIS和ComGIS，并将进一步发展到VR-GIS以及CyberGIS 。
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