互联网+脑科学，21世纪带给中国重大理论创新机遇

前言：本文是互联网大脑计划启动建议的第四篇，互联网大脑计划是在新世纪新的科技背景下，将互联网、人工智能与脑科学领域进行交叉研究，从而建立具有中国特色的“大脑计划”，其特点可以总结为：““三个支点，两个目标，一个基础“。本章将重点介绍中国和欧美研究者在互联网，脑科学交叉研究的进展和现状，并指出从目前进展看，互联网+脑科学，21世纪留给了中国重大理论创新机会。

1 脑科学与社会关联的历史背景和前人研究

历史上很多人独立揭示了社会可以看作为带有神经系统有机体的概念。例如认为国王是头，农夫是脚的观点，至少可以追溯到古希腊人。这个类推为19世纪社会学的创始人提供了灵感。赫伯特·斯宾塞（Herbert Spencer）提出《社会是一个有机体》；进化论神学家德日进（Pierre Teilhard De Chardin）关注社会是一个有机体的精神组织，称之为“心智界（noosphere）”；科幻小说作家赫伯特·乔治·威尔斯（H. G. Wells）提出“世界脑”的概念[42]；1983年彼得·罗素（P.Russell）撰写的《地球脑的觉醒——进化的下一次飞跃》从哲学的层面探讨地球存在的本源和意义，他提出人类社会通过政治，文化，技术等各种联系使地球成为一个类人脑的组织结构，也就是地球脑。

总体上看这些思考和理论还局限在社会学、哲学的面。由于受到当时互联网技术发展水平的局限，人们还不能全面了解互联网的结构和最新应用，无法从科学研究的视角，将互联网与神经学做交叉对比研究。他们往往把人作为神经元本身进行探讨，而没有发现人脑功能通过映射，在互联网中出现的类神经元现象，这个重要的区别导致上述这些思考一直无法将研究推进到科学实证研究的方向。

2.互联网，大脑和宇宙关系在中国的研究进展

21世纪以来，越来越多的迹象表明，互联网与脑科学与越来越强的关系，如果我们观察近20年来互联网出现的新应用和新功能，可以直观的发现互联网与大脑结构具有越来越多的相似性。这些现象包括：打印机，复印机的远程操控，医生通过远程网络进行手术;中国水利部门在土壤，河流，空气中安放传感器，及时将气温，湿度，风速等数据通过互联网传输到信息处理中心，形成报告供防汛抗旱决策使用; Google推出了“街景“服务，在城市中安装安装多镜头摄像机，互联网用户可以实时观看丹佛、拉斯维加斯、迈阿密、纽约和旧金山等城市的风貌等。这些新互联网现象分别具备了运动神经系统，躯体感觉神经系统，视觉神经系统的萌芽。

从2007年开始，中国的一批研究人员在不同场合，不同方式，如博客，论文，会议发表看法提出互联网与脑科学的关系问题。，

2008年9月《互联网进化规律的发现与分析》发表在中国科技论文在线（2009年3月刊登在期刊“人类功效学”上）。第一次提出“互联网向与人类大脑高度相似的方向进化”，并绘制出世界第一幅互联网未来的发展结构图-“互联网虚拟大脑结构图”。

这篇论文在投稿给Nature杂志时，被拒稿的回信中提到““人脑结构是无数的个体在自然选择的情况下形成的，而互联网的结构只有一个，如何反映互联网和人脑存在一样的进化原理是个问题”（the brain evolved over millions of years and  the brain evolved under natural selection in which many millions of individual designs were tried and abandoned. The internet is a single entity and is designed by humans.）

2009年8月19日，中国研究者在中国科技论文在线发表论文《互联网虚拟大脑的结构与功能》（2010年9月刊登在《复杂系统与复杂性科学》）正式提出除了互联网向人脑进化的路线图，也正式提出人脑中已包含互联网特征的功能和应用的观点，并给出11个对照研究点。

2012年1月，中国研究者在夏威夷WDSI 管理与运筹学会议上发表论文(从生命起源到智慧宇宙)””The Evolution Road Map from the Origin of Life to the Intelligent Universe“ ，第一次在世界上详细阐述了 互联网，大脑和宇宙之间 的进化关系。

这篇论文发表10个月后，美国科学家在nature的“科学报告” 发表论文“Network Cosmology”提出“对于不同的网络，如互联网、大脑神经元或整个宇宙等来说，其自然生长的规律是相似的”

2012年8月，《互联网进化论》由清华大学出版社出版，详细总结了过去5年在中国产生的关于互联网，脑科学，宇宙之间关系的研究成果。

3.欧美西方国家关于互联网，大脑和宇宙关系研究进展

2009年9月16日美国邓白氏集团的董事长兼CEO杰夫-斯蒂贝尔(Jeff Stibel) 出版《Wired for Thought》一书提出互联网与脑科学的关系，到2014年11月，杰夫-斯蒂贝尔(Jeff Stibel) 出版《断点：互联网进化启示录》进一步提出互联网向大脑进化的观点，总体看杰夫-斯蒂贝尔(Jeff Stibel) 还停留在观点阐述的阶段，没有形成互联网进化成类脑结构的结构图，也没有意识到大脑中蕴含类互联网架构的问题。

2010年8月美国南加州大学神经系统科学家拉里•斯旺森和理查德•汤普森在《国家科学院院刊》（PNAS）发表论文用互联网路由机制解释老鼠大脑的信号如何绕过破坏区域到达目标区域。这一研究作为一个实验，证明人脑中的确存在类互联网应用。

2012年11月16日，加州大学圣迭戈分校DmitriKrioukov在2012年11月的《ScientificReport》发表论文提出利用计算机模拟并结合多种其他计算，提出许多复杂网络如互联网、社交网、脑神经网络等有高度的相似性。

4.21世纪留给中国关于互联网和脑科学的理论创新机会

总体看，关于互联网，脑科学和宇宙之间关系的研究，中国总体上领先美国和欧洲1到3年左右。目前在欧美国家，还没有对互联网，脑科学，人工智能展开深入的交叉研究，从欧美大脑计划看，总体还是沿着传统的脑科学路径进行研究，这中间出现的问题，我们在互联网大脑计划系列文章三中进行了详细介绍。

新世纪种种迹象表明，互联网，脑科学，人工智能之间的关系蕴含了创建新的理论机会，通过这个新理论，我们有可能实现对互联网，人工智能未来发展规律的构建，实现对脑科学整体论架构的新发现，为还原论找到重大突破的契机，这个理论如何构建，我们将在第5章进行阐述。

附录：关于互联网大脑计划

2015年11月9日建议启动的“互联网大脑计划”提议从“三个支点，两个目标，一个基础“作为中国大脑计划的方向和基础，走出有中国特色的大脑计划。

三个支点是：以互联网，人工智能，脑科学三个领域作为支点进行跨学科交叉研究，从而形成21世纪中国原创的重要科学成果；

两个目标是：1）通过脑科学预测互联网和人工智能未来发展趋势；

2）利用互联网作为研究大脑的参照系，建立以互联网架构为参考的人脑模型，从而为揭开神经学科学难题建立一条新的科学路径；

一个基础是：以形成中国原创的互联网神经学学科作为未来脑计划的基础。