百科：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)遇到神經(jīng)學(xué)

在2015年的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展高峰論壇上，出現(xiàn)了一個(gè)極其時(shí)髦的詞——互聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)學(xué)。在我們傳統(tǒng)的觀念中，互聯(lián)網(wǎng)和神經(jīng)學(xué)是兩個(gè)十分遙遠(yuǎn)的學(xué)科。然而，最近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)和神經(jīng)學(xué)的關(guān)系十分密切。
　　互聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)學(xué)是一門研究互聯(lián)網(wǎng)和人類大腦結(jié)構(gòu)如何相互影響、相互塑造、相互結(jié)合、相互促進(jìn)的雙系統(tǒng)交叉關(guān)系的學(xué)科。它的主要研究方向有兩個(gè)：一是基于神經(jīng)學(xué)的研究成果，將互聯(lián)網(wǎng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)與信息、商業(yè)應(yīng)用等有機(jī)地整合起來(lái)，從而構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)完整架構(gòu)體系，并預(yù)測(cè)互聯(lián)網(wǎng)沿著神經(jīng)學(xué)路徑可能產(chǎn)生的新功能和新架構(gòu)；二是根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)不斷產(chǎn)生和穩(wěn)定下來(lái)的功能結(jié)構(gòu)，提出研究設(shè)想，分析人類大腦產(chǎn)生意識(shí)、思想、智能和認(rèn)知的生物學(xué)基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)學(xué)是一門具有革命性思維的新興學(xué)科。
　　互聯(lián)網(wǎng)與腦神經(jīng)的對(duì)比
　　近30年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展極為迅猛，它給我們的生活方式帶來(lái)了翻天覆地的變化。如果我們從本質(zhì)上去思考互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)不僅僅是實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的聯(lián)網(wǎng)，它更是實(shí)現(xiàn)了人與人之間的聯(lián)網(wǎng)，也就是加強(qiáng)了人腦之間的連接。因此，我們不妨把互聯(lián)網(wǎng)看成是我們腦神經(jīng)的一種延伸。因?yàn)闊o(wú)論是從物理結(jié)構(gòu)上還是功能層面上，互聯(lián)網(wǎng)和腦神經(jīng)都有極其相似的地方。
　　首先，從物理結(jié)構(gòu)上看，互聯(lián)網(wǎng)要通過(guò)光纖、電話線里的數(shù)據(jù)通道來(lái)建立機(jī)器與機(jī)器之間的聯(lián)系，而這個(gè)數(shù)據(jù)線路和真實(shí)的神經(jīng)元十分相似。在神經(jīng)學(xué)中，神經(jīng)元的胞體是信息處理中心，樹(shù)突和軸突負(fù)責(zé)與外界進(jìn)行信息溝通。因此可以這樣類比，互聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人空間對(duì)應(yīng)了神經(jīng)元的胞體，數(shù)據(jù)線路則對(duì)應(yīng)了神經(jīng)元的樹(shù)突和軸突。
　　其次，從功能層面上看，大腦的各個(gè)知識(shí)功能區(qū)域在互聯(lián)網(wǎng)中均可找到對(duì)應(yīng)功能。比如，共享知識(shí)區(qū)，就是我們無(wú)償提供的信息，如給人指路的信息，它就和互聯(lián)網(wǎng)中的博客相對(duì)應(yīng)；可交易知識(shí)區(qū)，就是我們有償提供的信息，如醫(yī)生看病的信息，它和互聯(lián)網(wǎng)中的智力互動(dòng)問(wèn)答相對(duì)應(yīng)；隱私區(qū)，就是我們個(gè)人或幾個(gè)朋友之間的隱私信息，它和互聯(lián)網(wǎng)中的電子郵箱相對(duì)應(yīng)；最后是運(yùn)動(dòng)控制功能區(qū)，也就是我們進(jìn)行各種行為的能力，它和互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)軟件相對(duì)應(yīng)。通過(guò)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系的描述，我們可以知道人腦的知識(shí)功能區(qū)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)個(gè)人空間被映射到互聯(lián)網(wǎng)中。

　　互聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)系統(tǒng)”
　　我們都知道，互聯(lián)網(wǎng)從低端到高端可劃分為硬件層、軟件層和信息層。
　　互聯(lián)網(wǎng)的硬件層最主要的就是互聯(lián)網(wǎng)的核心服務(wù)器以及連接它們的路由器和交換機(jī)。最近幾年，互聯(lián)網(wǎng)的核心服務(wù)器和應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)了集中化的趨勢(shì)，谷歌和 IBM 提出和推廣的云計(jì)算就代表了這種趨勢(shì)。通俗地講，云計(jì)算就是將傳統(tǒng)上分散在個(gè)人計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用集中在若干個(gè)大型服務(wù)器中，互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)終端使用大型服務(wù)器提供的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。從云計(jì)算的這些特點(diǎn)看，互聯(lián)網(wǎng)形成了一種類似于“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”的雛形。
　　互聯(lián)網(wǎng)軟件層包含互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件，其中互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用軟件根據(jù)其特點(diǎn)又可以被看作4種虛擬神經(jīng)元，它們分別是：（1） 融合博客、威客、電子郵件的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如新浪、雅虎的用戶系統(tǒng)，它們可以看作人腦映射型虛擬神經(jīng)元。（2）對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的信息、數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行整理，挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，如谷歌的搜索引擎，它們可以看作數(shù)據(jù)整理和挖掘虛擬神經(jīng)元。（3）控制互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳感和運(yùn)動(dòng)設(shè)備，并且將它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸給互聯(lián)網(wǎng)信息層的應(yīng)用軟件，可以看作感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)虛擬神經(jīng)元。（4）其他類型的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件，如網(wǎng)絡(luò)游戲、防病毒軟件等，它們可以看作特異類虛擬神經(jīng)元?；谝陨系姆诸?，互聯(lián)網(wǎng)便有了一套“神經(jīng)系統(tǒng)”?；ヂ?lián)網(wǎng)的信息層包含文字、二維圖片、文檔、視頻、聲音、三維圖像等，分布在互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器、路由器、交換機(jī)、用戶終端和互聯(lián)網(wǎng)的虛擬神經(jīng)系統(tǒng)里。
　　互聯(lián)網(wǎng)的“膝跳反射”
　　我們?cè)賮?lái)看一下互聯(lián)網(wǎng)“神經(jīng)系統(tǒng)”運(yùn)行的一個(gè)典型案例。通過(guò)學(xué)習(xí)生理學(xué)知識(shí)我們知道，反射弧是實(shí)現(xiàn)反射活動(dòng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，由感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器5個(gè)部分組成。在最簡(jiǎn)單的反射弧中，傳入神經(jīng)元和傳出神經(jīng)元直接在中樞內(nèi)接觸，稱為單突觸反射。膝跳反射是一種最為簡(jiǎn)單的反射類型，它僅包含兩個(gè)神經(jīng)元，即感覺(jué)神經(jīng)元（輸入）和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（輸出）。膝跳反射的神經(jīng)中樞是低級(jí)神經(jīng)中樞，位于脊髓內(nèi)。但是，在完成膝跳反射的同時(shí)，脊髓中通向大腦的神經(jīng)會(huì)將這一神經(jīng)沖動(dòng)傳往大腦，使人感覺(jué)到膝蓋被叩擊了。
　　互聯(lián)網(wǎng)也同樣存在神經(jīng)反射現(xiàn)象。例如，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)中的傳感器通過(guò)測(cè)量空氣中的溫度、濕度和風(fēng)速，經(jīng)過(guò)預(yù)制程序的運(yùn)算，發(fā)現(xiàn)達(dá)到符合下雨的條件參數(shù)，于是傳感器向“互聯(lián)網(wǎng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)”發(fā)出信號(hào)。互聯(lián)網(wǎng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算，向該地區(qū)聯(lián)網(wǎng)的野外機(jī)械設(shè)備發(fā)出指令，打開(kāi)防雨設(shè)備，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的“防雨神經(jīng)反射弧”功能。
　　人腦也是“搜索引擎”
　　提起“搜索引擎”，大家立刻會(huì)想到谷歌和百度。具體地說(shuō)，搜索引擎是指根據(jù)一定的策略、運(yùn)用特定的計(jì)算機(jī)程序搜集互聯(lián)網(wǎng)上的信息，在對(duì)信息進(jìn)行組織和處理后，并將處理后的信息顯示給用戶，是為用戶提供檢索服務(wù)的系統(tǒng)。它的主要工作原理也很簡(jiǎn)單：首先，搜索引擎用一種網(wǎng)頁(yè)抓取程序順著網(wǎng)頁(yè)中的超鏈接，連續(xù)地抓取網(wǎng)頁(yè)；其次，搜索引擎抓到網(wǎng)頁(yè)后，會(huì)做大量的預(yù)處理工作，如提取關(guān)鍵詞，建立索引文件等。當(dāng)用戶輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索時(shí)，搜索引擎從索引數(shù)據(jù)庫(kù)中找到匹配該關(guān)鍵詞的網(wǎng)頁(yè)。根據(jù)搜索引擎的工作原理，有科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)神經(jīng)心理學(xué)層面的實(shí)驗(yàn)：先準(zhǔn)備 10 張志愿者照片，讓實(shí)驗(yàn)參與者逐次查看照片后在實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)靜默思考，然后分別讓在 10 張照片內(nèi)的一名志愿者和不在 10張照片內(nèi)的一名志愿者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)房間，再讓實(shí)驗(yàn)參與者辨認(rèn)是否是照片中出現(xiàn)過(guò)的人。如果實(shí)驗(yàn)參與者能夠直接辨識(shí)志愿者是否為照片中出現(xiàn)的人，則說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)者大腦中存在掃描信息、索引信息、檢索信息的類搜索引擎功能。科學(xué)家不斷增加實(shí)驗(yàn)者數(shù)目，最終發(fā)現(xiàn)，完成上述功能的實(shí)驗(yàn)者比例超過(guò) 95%，從而可以證明人腦中確實(shí)存在類似“搜索引擎”的功能。
　　人腦中的“維基百科”
　　維基百科是一個(gè)自由、免費(fèi)、內(nèi)容開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)百科全書(shū)協(xié)作計(jì)劃，參與者來(lái)自世界各地。從技術(shù)的角度看，維基百科起源于 1983 年誕生的電子公告牌（BBS）功能。傳統(tǒng)上在 BBS 中，只有文章的發(fā)布者或管理員能夠修改文章內(nèi)容。維基百科對(duì)這一功能進(jìn)行了創(chuàng)新，它允許每一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)詞條的內(nèi)容進(jìn)行修改，無(wú)論這個(gè)詞條的內(nèi)容是誰(shuí)創(chuàng)建和發(fā)布的。維基百科應(yīng)用的工作原理和工作流程如下：用戶 A 創(chuàng)建詞條 abc，并撰寫 abc 的解釋和說(shuō)明文字，形成版本 1；用戶 B 看到詞條 abc 和它的說(shuō)明文字，認(rèn)為解釋不完整或者有錯(cuò)誤，于是用戶 B 在用戶 A 文字的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，形成版本 2；不斷有用戶進(jìn)行修改，abc 的版本號(hào)不斷增加，然而在修改的過(guò)程中，如果一個(gè)用戶發(fā)現(xiàn)最新的版本整體質(zhì)量不如前面的版本，他可以將前面的版本置為最新版本。雖然有國(guó)界、信仰、情緒、知識(shí)范圍的不同，會(huì)產(chǎn)生修改意見(jiàn)的爭(zhēng)執(zhí)。但總體上看，維基百科的工作流程還是會(huì)使各詞條的說(shuō)明質(zhì)量不斷提高。根據(jù)維基百科的工作原理，科學(xué)家們?cè)谏窠?jīng)心理學(xué)層面設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：參與實(shí)驗(yàn)者 A 和志愿者 B 最初共同處于一個(gè)實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)，要求參與實(shí)驗(yàn)者 A 觀察志愿者 B 衣服的顏色，然后志愿者 B 離開(kāi)房間，實(shí)驗(yàn)者 A記錄 B 的衣服顏色，B 更換不同顏色服裝進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。重復(fù)上述過(guò)程5 次，在5 次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，收回 A 填寫的記錄表，更換同樣內(nèi)容的新表，請(qǐng) A 回憶 B 從第一次到最后一次穿著顏色并按順序重新記錄。如果參與者 A 能夠完成上述過(guò)程并正確記錄 B 不斷更新的顏色，則說(shuō)明 A 可以根據(jù)一個(gè)物體的變化，不斷更新該物體屬性的說(shuō)明和記錄，并保留原有屬性的記錄，而這恰恰是維基百科的運(yùn)行原理。通過(guò)對(duì)大量人員的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)95%（色盲導(dǎo)致的錯(cuò)誤除外）的實(shí)驗(yàn)者能夠完成實(shí)驗(yàn)，這說(shuō)明人腦中的確存在“維基百科”的應(yīng)用。
　　我們已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明互聯(lián)網(wǎng)和神經(jīng)學(xué)具備很強(qiáng)的交叉對(duì)比研究的可能性。我們相信，隨著研究的深入，互聯(lián)網(wǎng)和神經(jīng)學(xué)的交叉對(duì)比將會(huì)對(duì)兩個(gè)領(lǐng)域同時(shí)帶來(lái)更多的啟發(fā)和成果。
　　【責(zé)任編輯】張小萌