当互联网遇到神经学

姚丁杨

在2015年的中国互联网未来发展高峰论坛上，出现了一个极其时髦的词——互联网神经学。在我们传统的观念中，互联网和神经学是两个十分遥远的学科。然而，最近几年的研究发现，互联网和神经学的关系十分密切。

互联网神经学是一门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、相互促进的双系统交叉关系的学科。它的主要研究方向有两个：一是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、商业应用等有机地整合起来，从而构建互联网完整架构体系，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；二是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、智能和认知的生物学基础。可以说，互联网神经学是一门具有革命性思维的新兴学科。

互联网与脑神经的对比

近30年来，互联网发展极为迅猛，它给我们的生活方式带来了翻天覆地的变化。如果我们从本质上去思考互联网，互联网其实不仅仅是实现了机器的联网，它更是实现了人与人之间的联网，也就是加强了人脑之间的连接。因此，我们不妨把互联网看成是我们脑神经的一种延伸。因为无论是从物理结构上还是功能层面上，互联网和脑神经都有极其相似的地方。

首先，从物理结构上看，互联网要通过光纤、电话线里的数据通道来建立机器与机器之间的联系，而这个数据线路和真实的神经元十分相似。在神经学中，神经元的胞体是信息处理中心，树突和轴突负责与外界进行信息沟通。因此可以这样类比，互联网的个人空间对应了神经元的胞体，数据线路则对应了神经元的树突和轴突。

其次，从功能层面上看，大脑的各个知识功能区域在互联网中均可找到对应功能。比如，共享知识区，就是我们无偿提供的信息，如给人指路的信息，它就和互联网中的博客相对应；可交易知识区，就是我们有偿提供的信息，如医生看病的信息，它和互联网中的智力互动问答相对应；隐私区，就是我们个人或几个朋友之间的隐私信息，它和互联网中的电子邮箱相对应；最后是运动控制功能区，也就是我们进行各种行为的能力，它和互联网中的网络软件相对应。通过上述对应关系的描述，我们可以知道人脑的知识功能区通过互联网个人空间被映射到互联网中。

互联网的“神经系统”

我们都知道，互联网从低端到高端可划分为硬件层、软件层和信息层。

互联网的硬件层最主要的就是互联网的核心服务器以及连接它们的路由器和交换机。最近几年，互联网的核心服务器和应用开始出现了集中化的趋势，谷歌和 IBM 提出和推广的云计算就代表了这种趋势。通俗地讲，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。从云计算的这些特点看，互联网形成了一种类似于“中枢神经系统”的雏形。

互联网软件层包含互联网操作系统和互联网应用软件，其中互联网的应用软件根据其特点又可以被看作4种虚拟神经元，它们分别是：（1） 融合博客、威客、电子邮件的互联网应用，如新浪、雅虎的用户系统，它们可以看作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，它们可以看作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，并且将它们产生的数据传输给互联网信息层的应用软件，可以看作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，它们可以看作特异类虚拟神经元。基于以上的分类，互联网便有了一套“神经系统”。互联网的信息层包含文字、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、用户终端和互联网的虚拟神经系统里。

互联网的“膝跳反射”

我们再来看一下互联网“神经系统”运行的一个典型案例。通过学习生理学知识我们知道，反射弧是实现反射活动的神经结构，由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器5个部分组成。在最简单的反射弧中，传入神经元和传出神经元直接在中枢内接触，称为单突触反射。膝跳反射是一种最为简单的反射类型，它仅包含两个神经元，即感觉神经元（输入）和运动神经元（输出）。膝跳反射的神经中枢是低级神经中枢，位于脊髓内。但是，在完成膝跳反射的同时，脊髓中通向大脑的神经会将这一神经冲动传往大脑，使人感觉到膝盖被叩击了。

互联网也同样存在神经反射现象。例如，当互联网中的传感器通过测量空气中的温度、湿度和风速，经过预制程序的运算，发现达到符合下雨的条件参数，于是传感器向“互联网中枢神经系统”发出信号。互联网中枢神经系统经过简单运算，向该地区联网的野外机械设备发出指令，打开防雨设备，实现互联网的“防雨神经反射弧”功能。

人脑也是“搜索引擎”

提起“搜索引擎”，大家立刻会想到谷歌和百度。具体地说，搜索引擎是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序搜集互联网上的信息，在对信息进行组织和处理后，并将处理后的信息显示给用户，是为用户提供检索服务的系统。它的主要工作原理也很简单：首先，搜索引擎用一种网页抓取程序顺着网页中的超链接，连续地抓取网页；其次，搜索引擎抓到网页后，会做大量的预处理工作，如提取关键词，建立索引文件等。当用户输入关键词进行检索时，搜索引擎从索引数据库中找到匹配该关键词的网页。根据搜索引擎的工作原理，有科学家设计了一个神经心理学层面的实验：先准备 10 张志愿者照片，让实验参与者逐次查看照片后在实验房间内静默思考，然后分别让在 10 张照片内的一名志愿者和不在 10张照片内的一名志愿者进入实验房间，再让实验参与者辨认是否是照片中出现过的人。如果实验参与者能够直接辨识志愿者是否为照片中出现的人，则说明该实验者大脑中存在扫描信息、索引信息、检索信息的类搜索引擎功能。科学家不断增加实验者数目，最终发现，完成上述功能的实验者比例超过 95%，从而可以证明人脑中确实存在类似“搜索引擎”的功能。

人脑中的“维基百科”

维基百科是一个自由、免费、内容开放的互联网百科全书协作计划，参与者来自世界各地。从技术的角度看，维基百科起源于 1983 年诞生的电子公告牌（BBS）功能。传统上在 BBS 中，只有文章的发布者或管理员能够修改文章内容。维基百科对这一功能进行了创新，它允许每一个访问者对词条的内容进行修改，无论这个词条的内容是谁创建和发布的。维基百科应用的工作原理和工作流程如下：用户 A 创建词条 abc，并撰写 abc 的解释和说明文字，形成版本 1；用户 B 看到词条 abc 和它的说明文字，认为解释不完整或者有错误，于是用户 B 在用户 A 文字的基础上进行修改，形成版本 2；不断有用户进行修改，abc 的版本号不断增加，然而在修改的过程中，如果一个用户发现最新的版本整体质量不如前面的版本，他可以将前面的版本置为最新版本。虽然有国界、信仰、情绪、知识范围的不同，会产生修改意见的争执。但总体上看，维基百科的工作流程还是会使各词条的说明质量不断提高。根据维基百科的工作原理，科学家们在神经心理学层面设计了如下实验：参与实验者 A 和志愿者 B 最初共同处于一个实验房间内，要求参与实验者 A 观察志愿者 B 衣服的颜色，然后志愿者 B 离开房间，实验者 A记录 B 的衣服颜色，B 更换不同颜色服装进入实验室。重复上述过程5 次，在5 次实验结束后，收回 A 填写的记录表，更换同样内容的新表，请 A 回忆 B 从第一次到最后一次穿着颜色并按顺序重新记录。如果参与者 A 能够完成上述过程并正确记录 B 不断更新的颜色，则说明 A 可以根据一个物体的变化，不断更新该物体属性的说明和记录，并保留原有属性的记录，而这恰恰是维基百科的运行原理。通过对大量人员的测试，发现95%（色盲导致的错误除外）的实验者能够完成实验，这说明人脑中的确存在“维基百科”的应用。

我们已经有越来越多的证据表明互联网和神经学具备很强的交叉对比研究的可能性。我们相信，随着研究的深入，互联网和神经学的交叉对比将会对两个领域同时带来更多的启发和成果。

【责任编辑】张小萌