时间：2009-8-19
本文2009年8月发表在中国科技论文在线 论文编号 200908-329，地址：http://www.paper.edu.cn/paper.php?serial_number=200908-329(网络期刊允许二次发表）
从2005年开始，我们逐步发现互联网的结构与人脑具有很强的相似性和可比性。2008年9月我们在正式发表的论文中提出“互联网正在从一个原始的，不完善，相对分裂的网络进化成统一的，与人类大脑高度相似的组织结构。它将具备自己的虚拟神经元，虚拟神经纤维，虚拟听觉，视觉，感觉，运动神经系统，虚拟中枢神经系统和虚拟自主神经系统等(图1) “。我们将互联网这一可能的类脑结构命名为互联网虚拟大脑。
图1互联网虚拟大脑简略图
虽然我们初步描绘出互联网虚拟大脑的结构图（图1），但是这个图示依然很不完整，例如,存在几种互联网神经元？互联网的感觉，听觉，视觉，运动等虚拟神经系统如何运转？虚拟神经元与互联网中的数据，信息和资料如何交互？本篇将就互联网虚拟大脑的详细结构图，运行流程分进行详细介绍。
一。互联网虚拟大脑的三层结构
图2 互联网虚拟大脑的详细结构图
通过对互联网已有结构和功能的分析，我们将互联网从低端到高端划分为硬件层，软件层，和信息层，并与图一的互联网虚拟大脑简略图进行结合。于是形成新的互联网虚拟大脑结构图（图2），下面我们首先就这三个部分进行介绍
1.互联网硬件层
互联网硬件层是互联网的最底层也是物质基础，根据不同硬件设备在互联网中所起的作用不同，我们又可以将互联网硬件层划分为
1.1互联网核心硬件层
主要由互联网服务器，互联网骨干网路由器，互联网骨干网交换机组成。他们在未来将成为互联网中枢神经系统的硬件基础。
1.2互联网远程传感和运动设备。
主要由视频采集器，音频采集器，传感器，办公设备，家用设备，生产设备等组成，他们通过各种互联网线路与互联网其他硬件层组成部分进行连接。这一部分将形成互联网的听觉，视觉，感觉和运动神经系统
1.3互联网个人终端
主要由台式机，笔记本电脑，手机，上网本以及其他供互联网使用者连接入互联网的设备组成。互联网个人终端一头联接了互联网使用者，另一头通过互联网线路与互联网核心硬件层或互联网远程传感和运动设备连接。人脑的知识功能区将通过它们的应用程序映射到互联网中，并形成映射型虚拟神经元
1.4互联网网络线路
主要由光纤，无线线路，电话线，有线电视网，同轴电缆和其他种类线路组成，正是通过这些线路，互联网的核心硬件层才能与互联网个人终端，互联网远程传感和运动设备联结成一个整体并进行信息通讯。这一部分及其内部的信息通道将共同组成互联网的神经纤维。
2互联网软件层
互联网软件层是互联网的中间层，也是互联网虚拟大脑重要的组成部分，它负责激活和运行互联网的硬件层，提供应用程序与互联网用户进行交互，管理和维护互联网中的信息，数据和资料。互联网软件层可被划分成：
2.1互联网操作系统
主要包括应用于服务器和个人电脑上的windows系统，Unix ，Linux，IBM OS, Mac OS等，应用于移动手持设备的PalmOS、Symbian、Windows CE和Linux等。，驱动视频采集设备，音频采集设备，各类传感器，办公电子设备，家用电子设备，和生产用电子设备运转的软件和程序也可以看作互联网操作系统集的一部分。
2.2 互联网应用软件
主要包含四大部分：
1)融合博客，威客（智力互动问答），电子邮件的互联网应用，如新浪，雅虎的用户系统，我们将这种与互联网用户交互的应用定义为人脑映射型虚拟神经元。
2)对互联网的信息，数据和资料进行整理，挖掘和知识发现的互联网应用程序，如谷歌的搜索引擎，ANGOSS软件公司的KnowledgeSTUDIO，Comshare公司的Comshare Decision and Decision Web等，我们将这些软件定义为数据整理和挖掘虚拟神经元。
3)控制互联网远程传感和运动设备，并且将他们产生的数据传输给互联网信息层的应用软件，我们将它们定义为感觉和运动虚拟神经元。
4)其他类型的互联网应用软件，如网络游戏，防病毒软件等。我们将它们定义为特异类虚拟神经元
3.互联网信息层
从互联网诞生的那一天起，互联网的信息就成爆炸式增长，这些信息的形式包括文字，二维图片，文档，视频，声音，三维图像等，分布在互联网的服务器，路由器，交换机，用户终端和互联网虚拟神经系统里。我们将这些分布在互联网中的信息统称为互联网数据海洋。
互联网数据与互联网软件层不断进行交互。例如映射型虚拟神经元向互联网数据海洋提供互联网用户的照片，博客文章，个人文档等数据信息，感觉和运动虚拟神经元向互联网数据海洋提供来自现实世界实时的声音，视频图像，气压，水温等数据信息，数据整理和挖掘虚拟神经元可以互联网数据海洋中整理和搜索出有价值的信息并传送给互联网用户的个人空间。
二。互联网虚拟大脑的运行模式
我们在本文中提出互联网最终将进化成与人脑高度相似的组织结构，但是目前的互联网仍然处在发展的早期，例如, 传感器把来自现实世界的温度，湿度，风力等参数传入到互联网中的应用已经出现，但目前主要存在于国家相关部门和科技机构的局域网里。目前虽然人们可以通过互联网远程操控打印机，计算机，医疗设备，但远程操控工作设备的情况还没有大规模应用。因此我们通过对比成熟的互联网虚拟大脑结构，对互联网未来的运行模式进行预测。
1。互联网虚拟感觉和运动神经系统的运行模式
从神经生物学角度看，感觉可以按照其发生的感觉通道分为以下五种基本种类，即视觉、听觉、嗅觉、味觉、和躯体感觉，其中躯体感觉又包括触觉、痛觉、温度觉、体位觉、运动觉和震动觉[4]。躯体感觉是从感受器开始的，感受器指的是分布在机体上的用来接收机体外刺激的专门机构[5]。人的视觉，听觉也是感觉神经系统的一种，光和声音引起感受细胞的兴奋，其信号经神经系统加工后便产生视觉和听觉。
脑的运动神经系统有与控制运动密切相关的各种结构组成。脑的运动系统发出指令至肌肉和腺体等外周的运动器官，通过肌肉的收缩以完成运动[6]。
互联网躯体感觉神经系统的感受器主要将由电子传感器组成，它能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），一些部门如水利部门，电力部门将电子传感器安放在土壤，空气，水系，森林，电力设备，铁路或公路设施中，并将气温，水压，电压，车速，风速等信号通过网络线路传输到中央服务器，供测量人员随时监控自然和工作环境的变化。与互联网连接的电子传感器将向更多领域扩展，如机械设备，家庭用具，物流系统，甚至安放在人体内，这些传感器将不断向互联网中枢神经系统发送所在物体的状态和位置信息。
互联网视觉和听觉神经系统的感受器主要由视频采集器和声音采集器构成。常见的设备有摄像机，监视器，数码相机。在很长一段时间这些设备主要被运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。目前也大量应用于互联网用户之间的交谈和沟通，除此之外，互联网虚拟视觉和听觉神经系统还可以应用于旅游，娱乐，学习和科研等领域，例如可以在森林，草原，海洋，沙漠和太空中安放摄像头供世界各地的互联网用户实时观看，旅游者可以坐在家里观看非洲狮捕猎角马的场景，学生在课堂上可以通过互联网实地观察亚马逊森林的生态系统，科研人员可以在实验室里探索来海洋深处，火山内部，太空远处的视频，音频（无线电波）信号。
对于互联网运动神经系统，目前通过互联网或局域网远程控制打印机，传真机，家用电器的应用已经相当普遍，无论是设备驱动程序还是相关网络协议，也已相当成熟。它应用将可以向更多领域扩展。例如工人可以坐在安全的工作环境中远程操控挖掘机，粉碎机，建筑设备完成复杂，艰苦和危险的任务。医生可以远程操控手术刀和内窥镜完成不同地区病人的手术工作。科学家可以远程操控深海探测器，太空飞船进行科研工作。
互联网虚拟感觉和运动神经系统在成熟后，主要有两种运行模式：
第一种是互联网用户直接操控模式（图3），流程为（1）互联网用户登陆个人终端 （2）个人终端运行个人空间应用程序（映射型虚拟神经元）（3）个人空间相关应用程序与远方传感器，工作设备的驱动程序进行接驳 （4）互联网用户通过个人空间界面直接操控传感器，视频，音频和办公设备进行活动
图3 互联网用户直接操控模式运行图
第二种是互联网用户的间接获取模式（图4），流程为（1）传感器，视频，音频采集器，工作设备在本身的程序（或在数据整理和挖掘虚拟神经元）的驱动下，自动运行 （2）传感器，视频，音频采集器，工作设备在运行中得到的相关数据进入到互联网的数据海洋中。（3）互联网用户通过个人终端的个人空间应用程序（映射型虚拟神经元）与数据整理和挖掘虚拟神经元接驳并获取数据。
图4 互联网用户间接获取模式运行图
4.2 互联网自主神经系统的运行模式
人的自主神经系统的作用主要是调节内脏的活动。由于内脏的活动不受意识的直接控制，很难像骨骼肌运动一样，可以“随意”运动，因此称之为自主神经系统[7]。
我们在第二章“互联网虚拟大脑的结构“中提到，互联网软件层包含了一种虚拟神经元---数据整理和挖掘虚拟神经元，这种神经元应用了人工智能，知识发现和数据挖掘领域的算法，针对互联网中的信息，数据和资料进行处理。其处理的结果通过互联网供个人用户和机构用户查阅和研究。因为这一类神经元包含了预先存放的算法和知识，在运行时并不需要人的主动控制，因此他们将构成互联网的自主神经系统。下面我们以网络蜘蛛和Wolfram Alpha作为案例进行介绍。
Google的网络蜘蛛（Web Spider）是通过一个网页的链接地址来寻找其他网页，并将其存入到google数据库的一种自动程序，最终结果实现对互联网数据的整理和归类。
2009年5月名为Wolfram Alpha正式在美国上线，这种新型搜索引擎应用数据挖掘和知识发现的方法。将互联网的信息进行重新整理。当用户查询时，不仅仅返回若干毫无关联的页面。而是围绕问题形成较为系统的知识表达。例如在被问到“珠穆朗玛峰有多高”之类的问题时，WolframAlpha不仅能显示海拔高度，同时还会标出这座世界第一高峰的地理位置、附近有什么城镇，以及一系列图表，上述网络蜘蛛Wolfram Alpha的应用都属于数据整理和挖掘虚拟神经元。
除了上述应用外，我们在上一小节“互联网虚拟感觉和运动神经系统的运行模式“提到的第二种运行模式也是一种自主神经系统的运行模式。即数据整理和挖掘虚拟神经元与互联网虚拟感觉，视觉，听觉，运动系统的结合。设计者可以将算法和规则放入到数据整理和挖掘虚拟神经元（或直接放入到感觉或运动神经元）中，当从互联网虚拟感觉，视觉，听觉系统获得信号触发，数据整理和挖掘虚拟神经元便开始驱动互联网虚拟运动系统或其他系统完成特定功能。
例如连结到互联网的传感器将气压，湿度，温度等参数发送给互联网的特定应用程序（数据整理和挖掘虚拟神经元），经过运算如果符合下雨的条件设定，程序受到触发，激活互联网虚拟运动神经元，远程控制野外设备如收割机，挖掘机打开防雨设备。
图5 互联网自主神经系统运行图
从图5我们可以看到互联网自主神经系统主要有两种运行模式：1）对互联网的数据海洋数据进行整理和挖掘，并将结果根据需求传递给映射型虚拟神经元2）数据整理和挖掘神经元用内置的算法和规则控制运动虚拟神经元，感觉虚拟神经元，并最终控制机器设备。
4.3 人脑映射型虚拟神经元的运行模式
我们在第一章指出用知识管理的方法，互联网个人空间对应了人脑中不同的知识领域。如博客对应了共享知识，智力互动问答对应了可交易知识和问题，电子邮箱对应了非公开信息。事实上雅虎，新浪，搜狐等网站的用户系统已经实现了这些功能的融合。
从本章前四节的讨论中我们可以看到互联网的虚拟感觉神经元，虚拟视觉神经元，虚拟听觉神经元，虚拟运动神经元和数据整理和挖掘神经元都与映射型虚拟神经元发生联系。这个现象提示我们在人脑映射型虚拟神经元中一定将会出现与上述5种神经元联结的接口。
例如互联网用户可以登陆到自己的个人空间中，通过个人空间的虚拟运动神经接口，远程操控家庭吸尘器清扫房间，也可以通过个人空间的虚拟视觉听觉神经系统接口，实时体验森林，沙漠或草原的自然风光。
图6 映射型虚拟神经元结构图
从图6 我们可以看到成熟的人脑映射型虚拟神经元将包含博客，个人智力问答（威客），电子邮箱，即时通讯软件，和数据整理与挖掘神经元联结的接口一，和虚拟听觉神经元联结的接口二，和虚拟听觉神经元联结的接口三，和虚拟躯体感觉系统联结的接口四，和虚拟运动神经元结合的接口五。和其他互联网应用软件联结的接口六等。
4.4 互联网中枢神经系统的运行模式
根据位置和功能，神经系统可分为中枢神经系统和周围神经系统，其中中枢神经系统（central nervous system）包括脑和脊髓, 它是在动物的神经系统集中化的过程中，作为其形态上的中心和在机能上的中枢而被分化出来的部位。中枢神经系统有控制和调节整个机体活动的功能[6]。
从互联网虚拟大脑的角度看，互联网中枢神经系统的硬件基础是互联网的核心服务器以及联结他们的路由器和交换机，在这些硬件设备上统一运行的虚拟感觉神经元，听觉神经元，视觉神经元，运动神经元，数据整理和挖掘神经元，映射型神经元等互联网应用程序将构成互联网中枢神经系统的软件基础，包含文字，音频，视频，文档等信息的数据海洋将组成互联网中枢神经系统的信息基础（图7）。
图7 互联网虚拟中枢神经系统
从2007年开始，互联网的核心服务器和应用也开始出现集中化的趋势，2007年9月Google和IBM提出和推广的云计算就代表了这种趋势。通俗的讲，云计算就是将传统上分散在个人计算机上的应用集中在若干个大型服务器中，互联网用户通过终端使用大型服务器提供的互联网服务，如在线办公软件，在线游戏软件，在线杀毒软件，在线财务软件等等。从云计算的这些特点看，它具备了互联网虚拟中枢神经系统的雏形。
