互联网大脑的崛起与科技未来

在21世纪，世界各国的科学家和政府机构开始把攻克大脑之谜作为科学探索的主攻方向。2005年，瑞士洛桑理工学院的科学家亨利·马卡兰（Henry Makaran）提出蓝脑计划，希望在2015年制造出“人造大脑”，以达到治疗阿尔茨海默病和帕金森病的目的。他的想法是“拆除之后再重建”哺乳动物的大脑，计划分为几个阶段：2008年先用啮齿动物做实验，2011年后将试图组装一个猫的大脑，在2015年正式组装人类大脑之前可能还会先制造猕猴的大脑。^[7]

2013年，欧盟委员会宣布将人脑工程列入未来新兴技术旗舰计划，力图集合多方力量，为基于信息通信技术的新型脑研究模式奠定基础，加速脑科学研究成果的转化。该计划被认为是目前世界最先进的脑科学大型研究计划，由瑞士洛桑理工学院统筹协调，由欧盟130家相关科研机构组成，预算为12亿欧元，预期研究期限为10年，旨在深入研究和理解人类大脑的运作机理，在大量科研数据和知识积累的基础上，开发出新的前沿医学和信息技术。该计划首先利用30个月的时间，建设涉及神经信息学、大脑模拟、高性能计算、医学信息学、神经形态计算和神经机器人的6个大型试验与科研基础设施。这些设施将对全球科技人员开放，邀请世界顶尖科学家参与研究。

2013年4月，美国宣布启动脑计划。2014年6月，美国国立卫生研究院发布脑计划路线图，详细阐述了脑计划的研究目标、重点领域、实施方案、具体成果、时间与经费预算等，提出将重点资助9个大脑研究领域：统计大脑细胞类型，建立大脑结构图，开发大规模神经网络记录技术，开发操作神经回路的工具，了解神经细胞与个体行为之间的联系，整合神经科学实验与理论、模型、统计学等，描述人类大脑成像技术的机制，为科学研究建立收集人类数据的机制，知识传播与培训。^[8]

2005年启动的蓝脑计划，虽然发起人马克莱姆（Markram）教授认为建造仿人脑模型有助于我们更深层地了解大脑是如何工作的，但是其他神经学家有异议，他们认为此模型与更简单、抽象的神经回路模拟相比，没什么更大的用处，要说有什么区别，只不过前者占用了大量宝贵的运算和超算资源。

欧洲人脑计划受到的质疑更大。2014年，200多名神经学领域的科学家宣称将要抵制欧盟的人脑计划，声称这个耗资12亿欧元的大型计划没有得到妥善的管理，因此无法达成其模拟人脑内部运作的宏伟目标。伦敦大学学院计算神经科学部门的主任彼得·达扬（Peter Dayan）认为，构建更大规模的大脑模拟的目标显然是不成熟的。“这是在浪费金钱，它会吸干宝贵的神经科学研究经费，并让资助这项研究的公众失望”。^[9]

互联网与脑科学的结合研究有可能为上述问题找到解决方案，互联网作为难得的参考系，有可能为脑科学提供突破性支撑。在这种情况下，我们并不需要通过组合亿万个硅基神经元模拟人脑，而且仅仅堆积芯片不能得到与人类大脑一样的智能。从科技发展史来看，一个原本异常复杂的难题，在科技发展到足够程度后，也许会出现一个异常简单的解。

“这是因为缺少一个脑科学的统一框架。”美国哥伦比亚大学神经学家拉斐尔·尤斯特（Raphael Yost）说，“科学家现在只能研究其中的个体或小部分，就像是通过一个像素来理解一个电视节目一样。这些连接之间的每一层都有各自的运作法则。但是，关于这些运作法则，我们目前几乎一无所知。”^[10]

没有参照物，我们就无法通过像素了解整个画面，但如果互联网与脑科学的交叉研究为我们另外提供了一个高度类似的模型（虽然它还在变动中），那么我们很容易知道这个像素在图像中的位置和起到的作用。如图8.1所示，假设A图代表人类大脑全景图，B图代表基于客观原因人类能观察到的大脑功能结构，C图代表互联网的结构，那么通过研究和观察C，人类就可以从B推导出A的全貌。

图8.1　用互联网解析人脑功能

每一次人类社会的重大技术变革都会导致新领域的科学革命，大航海使人类看到了生物的多样性和孤立生态系统对生物的影响。无论是达尔文还是华莱士（Wallace），都是跟随远航的船队才发现生物的进化现象的。

大工业革命使人类在力量的使用和观察能力上获得极大的提高，为此后100年开始的物理学大突破，奠定了技术基础。这些突破包括牛顿的万有引力、爱因斯坦的相对论和众多科学家创建的量子力学大厦，这些突破都与力和观测有关。

互联网革命对于人类的影响已经远远超过了大工业革命。与大工业革命增强人类的力量和视野不同，互联网极大地增强了人类的智能，丰富了人类的知识，而智能和知识恰恰与大脑的关系最为密切。

从技术进步导致科学突破的角度看，21世纪互联网带来的科学突破即将发生在脑科学领域。也就是说，破解大脑奥秘的钥匙在互联网上，但从欧美脑计划的制定看，互联网这个因素并没有得到足够的重视。

过去10年的科学研究发现，互联网与脑科学这两个原本距离遥远的领域之间的关系远比想象的要深入和密切，以互联网、人工智能、脑科学为基础，可以形成一个新的学科——互联网神经学，目标是通过脑科学预测互联网和人工智能未来的发展趋势，同时也以互联网作为镜像，为揭开大脑之谜建立一条新的科学路径。

互联网神经学可以这样定义：基于神经学的研究成果，将互联网的硬件结构、软件系统、数据与信息、商业应用有机地整合起来，从而构建互联网完整的架构体系，并预测互联网沿着神经学路径可能产生的新功能和新架构；同时根据互联网不断产生和稳定下来的功能结构，提出研究设想，分析人类大脑产生意识、思想、智能、认知的生物学基础。研究互联网和人类大脑结构如何相互影响、相互塑造、相互结合、相互促进的双巨系统交叉关系的新科学领域就称为互联网神经学。

如果将脑科学和互联网作为横坐标的两端，生理学和心理学作为纵坐标的两端，那么互联网神经学将由四部分组成：互联网神经生理学、互联网神经心理学、大脑互联网生理学、大脑互联网心理学，它们之间的交叉部分将形成第五个组成部分——互联网认知科学，如图8.2所示。

互联网神经生理学重点研究基于神经学的互联网基础功能和架构，包括但不限于互联网大脑的中枢神经系统、互联网大脑的感觉神经系统、互联网大脑的运动神经系统、互联网大脑的自主神经系统、互联网大脑的神经反射弧，基于深度学习的机器学习算法，运用互联网大数据进行图像、声音、视频识别等互联网人工智能处理机制。(www.xing528.com)

互联网神经心理学重点研究互联网在向成熟脑结构进化的过程中，产生的类似神经心理学的互联网现象，包括但不限于互联网群体智能的产生问题，互联网的情绪问题，互联网梦境的产生和特点，互联网的智商问题等。

图8.2　互联网神经学的不同学科组成

大脑互联网生理学重点研究大脑中存在的类似于互联网功能结构的部分，使不断发展的互联网成为破解大脑生物学原理的参照系，包括但不限于大脑中的类搜索引擎机制、类互联网路由机制、类IPv4/IPv6机制、大脑神经元类社交网络的交互机制、人类使用互联网对大脑生理学结构的重塑影响等。

大脑互联网心理学重点研究互联网对人类大脑在心理学层面的影响和重塑，包括但不限于互联网使用者产生的网瘾问题、互联网对使用者智商的影响问题、互联网对使用者情绪和社交关系的影响问题等。

互联网认知科学可看作互联网神经生理学、互联网神经心理学、大脑互联网生理学、大脑互联网心理学的交叉组合，其重点研究互联网和大脑两个巨系统因相互影响、相互塑造、相互结合、互助进化而产生智慧、认知、情绪的原理。

【注释】

[1]新浪科技.诺贝尔奖得主夫妇另一面：不同躯体的一个大脑［EB/OL］.http：//tech.sina.com.cn/d/2014-10-06/19539669074.shtml，2014.

[2]杨雄里.对脑科学发展态势和前景的思考［J］.科学中国人，2014.

[3]王怡达，郭岩，闻有禄.仿生学在飞行器设计上的应用及意义［J］.飞机设计，2016.

[4]佚名.逆仿生学的提出.湖北教育（科学课），1997.

[5]网易新闻.神经元连接如同社交网络［EB/OL］.http：//discovery.163.com/15/0209/12/AI0SEVV9000125LI.html，2015.

[6]赵飞，周涛，张良.维基百科研究综述［J］.电子科技大学学报，2010.

[7]骆清铭.需求导向，基础领先，技术取胜［J］.中国科学：生命科学，2016.

[8]刘润生.美国政府宣布启动人脑计划［J］.科学中国人，2013.

[9]Economist.cautionary tale about promises modem brain science testing methods.http：//www.economist.con/news/science-and-technology/21714978-cautionary-tale-about-promisesmodern-brain-science-testing-methols，2017.

[10]同上。