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物聯網

數字科技與數字經濟的數字大腦模型

2025China.cn   2022年11月18日

數字大腦(Big Brain)不但對數字科技和數字經濟產生重要影響,也將對人類社會科技、經濟、文化、政治、軍事等領域產生深遠影響。

21世紀是數字科技和數字經濟爆發的時代。從2000年開始,社交網絡、web2.0等數字科技不斷涌現,由此誕生的谷歌、亞馬遜、騰訊、阿里巴巴、京東等科技企業構成了日益壯大的數字經濟,使其成為繼農業經濟、工業經濟之后又一個新的經濟形態。2010年以來,世界范圍數字科技和數字經濟領域又出現了大量與腦相關的技術和應用,從谷歌大腦、百度大腦、阿里ET大腦、360安全大腦到城市大腦、工業大腦、經濟大腦、世界數字大腦等。

面對蓬勃發展的數字科技和數字經濟以及新出現的類腦特征,存在兩個值得探討的重要問題:數字科技和數字經濟的發展規律是什么?數字科技和數字經濟領域與腦科學是什么關系?

數字大腦(Big Brain)的提出

從21 世紀科技發展趨勢看,種種跡象表明,經過50年的發展,互聯網正從網狀結構向類腦模型演化,如騰訊、臉書(Facebook)等社交網絡具備的神經網絡特征,谷歌街景系統具備的視覺神經特征以及云計算具備的中樞神經特征等。2008年,互聯網大腦模型建立,將類腦結構與互聯網結合形成了互聯網的未來架構(如下圖所示)。

互聯網大腦模型

在行業產業方向,互聯網大腦架構與工業、農業、航空、交通、建筑、冶金、電力等行業結合,形成了諸如工業大腦、農業大腦、航空大腦、冶金大腦、建筑大腦、電力大腦等。在人類社會的建設方向,互聯網大腦架構與智慧城市建設、國家智能化建設、人類社會的智慧化建設結合,就可以形成城市大腦、國家大腦和世界數字大腦。

在數字經濟方向,為了適應互聯網新出現的類腦結構,世界范圍內的科技巨頭不斷將自己的核心業務與互聯網大腦架構結合。谷歌依托搜索引擎帶來的大數據提出谷歌大腦,科大訊飛依托語音識別技術提出訊飛超腦,360依托安全業務提出360安全大腦,騰訊依托社交網絡應用提出騰訊超級大腦,阿里巴巴依托企業級服務提出阿里ET大腦,華為依托通訊領域的優勢地位提出華為EI智能體。

由此可見,隨著互聯網大腦與數字科技、數字經濟、智能產業、人類社會不同領域結合,到2022年,“大腦”已成為數字科技和數字經濟領域的重要系統和基礎模型。應該指出,這里的“大腦”并不僅僅指類中樞神經,而是結構和覆蓋范圍龐大,能夠適應不同技術環境、經濟場景,跨地域、跨行業的類腦復雜巨系統,由此我們將數字領域的這些類腦數字巨系統稱為“數字大腦”(Big Brain)。

數字大腦(Big Brain)對數字領域的影響

數字大腦的產生不但對數字科技和數字經濟產生重要影響,同時,它的發展也將對人類社會科技、經濟、文化、政治、軍事等領域產生深遠影響。下面將從三個方面進行闡述。

一是數字大腦與數字科技的關系?;诨ヂ摼W大腦模型,可以發現21世紀涌現的數字科技無一不是與數字大腦中的諸多“大腦”系統發育有關。例如,云計算對應中樞神經系統,物聯網對應感覺神經系統,工業4.0、云機器人、智能駕駛、3D打印對應運動神經系統,邊緣計算對應神經末梢,大社交網絡、混合智能、區塊鏈對應類腦神經元網絡,移動通訊和光纖技術對應神經纖維,元宇宙對應數字夢境世界,人工智能和大數據對應互聯網大腦的云反射弧和自動運行機制的驅動??梢哉f,在過去的50年時間里,每一項數字科技的出現都對應了數字大腦的某項神經系統的發育(如下圖所示)。

基于數字大腦模型的的數字科技關系圖

二是數字大腦與數字經濟的關系。數字經濟是指一個經濟系統,在這個系統中,數字科技被廣泛使用并由此帶來整個經濟環境和經濟活動的根本變化。由于數字科技可以看作是數字大腦發育、成長的產物,因此,數字經濟的發展也與數字大腦有著密不可分的關系。

一方面,數字經濟的企業主體伴隨數字科技的發展不斷壯大,并結合數字大腦的成熟不斷產生出谷歌大腦、百度大腦、訊飛超腦、騰訊大腦、阿里ET大腦、聯想大腦、滴滴大腦等一大批企業級類腦巨系統。

另一方面,行業、產業、政府通過新基建、數字政府建設、數字化轉型,在推動數字經濟的發展時也不斷產生出城市大腦、產業大腦、經濟大腦、省級大腦、國家大腦、世界數字大腦等社會級類腦巨系統。這說明數字大腦也日益成為對數字經濟的發展產生重要影響的要素。

三是數字大腦與人類協同發展。2022年,已經有500多個城市開始建設和規劃、數千家企業進入到城市大腦的建設領域。在數字大腦模型中,城市大腦是互聯網大腦與智慧城市建設結合的產物,世界數字大腦是互聯網大腦與人類社會結合的產物。從發展趨勢看,當世界范圍內的城市通過城市大腦連接在一起時,城市大腦將通過省級大腦、國家大腦最終形成世界數字大腦,從而為人類協同發展提供一個類腦的數字巨系統支撐平臺。

在腦科學和數字大腦模型的基礎上,無論是城市大腦還是世界數字大腦都具有統一的“1+2+N”建設模式。其中“1”是世界統一的數字神經元網絡,負責連通人、設備、程序和組織;“2”是人類智能與機器智能共同形成數字大腦運轉的智能驅動力,同時,“人類智能權限要總體高于機器智能”可以作為處理其關系的準則;“N”是N條云反射弧,是基于數字神經元網絡,將不同的數字神經元按照類反射弧機制組織起來聯合工作。

在“1+2+N”建設模式的基礎上,可以進一步形成數字大腦的數字科技建設架構(如下圖所示),它由五個功能層次組成,分別是問題與需求層、云反射弧層、神經元網絡層、管理控制層、技術支撐層。

數字大腦的數字科技建設架構

作為人類協同發展的數字科技平臺,世界數字大腦通過對世界的認知、判斷、決策、反饋和改造,共同應對來自大自然的各種挑戰和風險,滿足人類社會的廣泛需求。在這個過程中,為拉動整個數字科技,數字神經元網絡和云反射弧機制共同為世界數字大腦的運行提供支持,而數字經濟可以看作是世界數字大腦發育、成長和運行過程中的經濟驅動產物。

數字大腦是一個將數字科技和數字經濟領域諸多“大腦”系統抽象統一出來的概念和名稱。作為一個基礎模型,如何尋找數字大腦的共性特征和在不同領域的個性化應用,如何通過與腦科學的對比研究不斷發現數字科技和數字經濟的運行規律并為產業發展、政府決策提供支持,都將是未來數字大腦領域重要的研究課題。

文 | 劉 鋒

中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心研究組成員

中國指揮與控制學會城市大腦專委會副主任

*本文2022年10月發表于中國科學報社《科學新聞》雜志

(騰云)

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