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1 新時(shí)代, 新思想

卡爾,波普爾, 當(dāng)代西方最有影響的科學(xué)哲學(xué)家, 認(rèn)為現(xiàn)實(shí)是由三個(gè)世界組成的:物理、心理和人工世界^[1].卡爾·雅斯貝思, 在中華人民共和國(guó)誕生的1949年寫(xiě)了一本在全世界深具影響的書(shū), 名為《歷史的起源與目標(biāo)》, 提出了“軸心時(shí)代”這一概念, 如圖1所示.我們認(rèn)為, 物理、心理和人工世界, 每個(gè)世界都應(yīng)有自己的“軸心時(shí)代”, 雅斯貝思只是道出了第一物理世界的“軸心時(shí)代”: 公元前800到200年, 以中東、印度、中國(guó)、希臘--羅馬為中心的人性大覺(jué)醒和哲學(xué)大突破時(shí)代.對(duì)于其他兩個(gè)世界, 第二心理世界的“軸心時(shí)代”剛剛結(jié)束, 就是從文藝復(fù)興開(kāi)始到愛(ài)因斯坦為代表的人類理性的大覺(jué)醒和科學(xué)的大突破的時(shí)代; 第三人工世界的“軸心時(shí)代”源自哥德?tīng)柕牟煌陚涠ɡ? 激發(fā)了維納、圖靈和馮··諾依曼等對(duì)智能和計(jì)算的新認(rèn)識(shí), 將是智性的大覺(jué)醒和技術(shù)的大突破, 從而有了今天的人工智能和智能技術(shù).

人類一直在圍繞著三個(gè)世界建立“網(wǎng)” (Grids), 第一張網(wǎng)Grids 1.0, 就是交通網(wǎng); 接著Grids 2.0,能源網(wǎng); Grids 3.0, 信息網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng); Grids 4.0, 物聯(lián)網(wǎng); 現(xiàn)在即將開(kāi)始第五張網(wǎng)的建設(shè): Grids 5.0,智聯(lián)網(wǎng)(Internet of minds, IoM).這五張網(wǎng), 把三個(gè)世界整合在一起, 其中交通、信息、智聯(lián)分別是物理、心理、虛擬三個(gè)世界自己的主網(wǎng), 而能源和物聯(lián)分別是第一和第二、第二和第三世界之間的過(guò)渡, 即人類通過(guò)Grids 2.0從物理世界獲得物質(zhì)和能源, 借助Grids 4.0由人工世界(或稱虛擬世界、智理世界)取得智源和知識(shí).圍繞上述五張網(wǎng), 人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)行了一系列的工業(yè)革命.第一次工業(yè)革命的核心是蒸汽機(jī), 第二次工業(yè)革命的核心是電動(dòng)機(jī), 第三次工業(yè)革命的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù), 第四次工業(yè)革命的核心是網(wǎng)絡(luò), 特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).我們認(rèn)為, 人類已開(kāi)始步入穩(wěn)定的第五次工業(yè)革命, 即工業(yè)5.0之初始階段, 接下來(lái)就是虛實(shí)平行的智能機(jī)所推動(dòng)的智能時(shí)代.

第三軸心時(shí)代正在開(kāi)啟, 我們即將面臨第五次工業(yè)革命, 因此必須開(kāi)拓思路和重新審視并建立我們的智能技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施:智聯(lián)網(wǎng).在智能時(shí)代, 智聯(lián)網(wǎng)必須在卡爾··波普爾的三個(gè)世界中整合Grid 1.0到Grid5.0的特性和功能, 形成一個(gè)合一的網(wǎng).而這樣的網(wǎng)和技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)端倪, 如社會(huì)交通(Uber, MoBike), 社會(huì)能源(從智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)再到社會(huì)能源), 社會(huì)計(jì)算, 社會(huì)制造, 社會(huì)智能.而這些最新出現(xiàn)的智能技術(shù)和系統(tǒng), 必將促生智能生態(tài)系統(tǒng), 共享服務(wù), 共享經(jīng)濟(jì), 最終形成智能社會(huì).

2 智聯(lián)網(wǎng)

2.1 概念與定義

背景: 為什么需要智聯(lián)網(wǎng)？簡(jiǎn)而言之, 新軸心時(shí)代核心科技的必需.在智能時(shí)代新革命中, 最顯著的特征, 就是智能科技作為人類和社會(huì)智能的直接延伸而出現(xiàn).此時(shí), 復(fù)雜系統(tǒng), 特別是社會(huì)復(fù)雜系統(tǒng)的管理與控制需要超過(guò)人腦信息處理帶寬和速度, 導(dǎo)致人們更需要借助知識(shí)自動(dòng)化所衍生出的機(jī)器智能來(lái)彌補(bǔ)其自身智能上的不足, 進(jìn)而才能去完成各種層出不窮的時(shí)變性、不定性、多樣性、復(fù)雜性^[2].而整個(gè)社會(huì)正在涌現(xiàn)海量的、各種層次上的大數(shù)據(jù)和智能體.盡管這些智能體在數(shù)據(jù)和信息的層面上實(shí)現(xiàn)了互相連通,但是由于缺乏智能聯(lián)結(jié)機(jī)制, 它們?cè)谥R(shí)層面上并未做到直接連通.智聯(lián)網(wǎng), 正是實(shí)現(xiàn)借助機(jī)器智能的聯(lián)結(jié)來(lái)協(xié)同人類社會(huì)中各種紛雜智能體的核心科技.而只有在實(shí)現(xiàn)社會(huì)化的智能體知識(shí)互聯(lián)之后, 人工智能技術(shù)才能夠形成真正的社會(huì)化生態(tài)系統(tǒng).

如果說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)“虛連”或“被動(dòng)聯(lián)結(jié)”, 物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是“實(shí)連”或“在線聯(lián)結(jié)”, 則智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是“真聯(lián)”或“主動(dòng)聯(lián)結(jié)”.智聯(lián)網(wǎng)是新智能時(shí)代的核心科技, 毫無(wú)疑問(wèn), 只有在智聯(lián)網(wǎng)建成之后才可以宣告智能時(shí)代的全面來(lái)臨.

智聯(lián)網(wǎng)定義: 在這里為智聯(lián)網(wǎng)的定義做一個(gè)初步簡(jiǎn)要的闡述:智聯(lián)網(wǎng), 以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為前序基礎(chǔ)科技, 在此之上以知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)為核心系統(tǒng), 以知識(shí)計(jì)算為核心技術(shù), 以獲取知識(shí)、表達(dá)知識(shí)、交換知識(shí)、關(guān)聯(lián)知識(shí)為關(guān)鍵任務(wù), 進(jìn)而建立包含人機(jī)物在內(nèi)的智能實(shí)體之間語(yǔ)義層次的聯(lián)結(jié)、實(shí)現(xiàn)各智能體所擁有的知識(shí)之間的互聯(lián)互通; 智聯(lián)網(wǎng)的最終目的是支撐和完成需要大規(guī)模社會(huì)化協(xié)作的、特別是在復(fù)雜系統(tǒng)中需要的知識(shí)功能和知識(shí)服務(wù).

實(shí)質(zhì): 智聯(lián)網(wǎng)并非空中樓閣, 智聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)(數(shù)據(jù)信息互聯(lián))和物聯(lián)網(wǎng)(感知控制互聯(lián))基礎(chǔ)上的, 目標(biāo)是“知識(shí)智能互聯(lián)”的系統(tǒng).智聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是達(dá)成智能體群體之間的“協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化”和“協(xié)同認(rèn)知智能”, 即以某種協(xié)同的方式進(jìn)行從原始經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的主動(dòng)采集、獲取知識(shí)、交換知識(shí)、關(guān)聯(lián)知識(shí),到知識(shí)功能, 如推理、策略、決策、規(guī)劃、管控等的全自動(dòng)化過(guò)程, 因此智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是一種全新的、直接面向智能的復(fù)雜協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng).

協(xié)同認(rèn)知智能: 以人體大腦以及神經(jīng)系統(tǒng)作為比喻, 互聯(lián)網(wǎng)完成的是信息的互聯(lián)互通, 有如遍布人體的神經(jīng)傳導(dǎo)和連接; 物聯(lián)網(wǎng)完成了萬(wàn)物互聯(lián)的信息采集和驅(qū)動(dòng)控制, 有如負(fù)責(zé)反射的脊髓神經(jīng)系統(tǒng)、負(fù)責(zé)處理傳感信息的傳感系統(tǒng)、負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制人體的小腦、腦干、中腦、腦中等系統(tǒng), 其功能即根據(jù)環(huán)境輸入, 協(xié)調(diào)和決定控制輸出, 屬于反應(yīng)智能(動(dòng)物智能).而智聯(lián)網(wǎng)追求的是認(rèn)知智能, 即描述智能、預(yù)測(cè)智能、引導(dǎo)智能的合一體, 完成對(duì)系統(tǒng)在知識(shí)層面的思考, 自動(dòng)、自覺(jué)地完成系統(tǒng)高級(jí)知識(shí)功能, 如長(zhǎng)短期規(guī)劃、重大決策、策略制定、基于環(huán)境動(dòng)態(tài)的適應(yīng)、復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)分析、復(fù)雜系統(tǒng)管控等.智聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)需要將高等(認(rèn)知)、中等(反應(yīng))、低等(反射)智能通過(guò)某種機(jī)制統(tǒng)攝到一起, 類似于人體就是三種智能的統(tǒng)一體一樣, 形成感知、認(rèn)知、思維、行動(dòng)一體化的大智能系統(tǒng).

更進(jìn)一步, 智聯(lián)網(wǎng)智能最大的特征, 是實(shí)現(xiàn)海量智能體在知識(shí)層面的直接連通, 即“協(xié)同智能”; 互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)與信息, 實(shí)現(xiàn)的是信息的協(xié)同, 物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)氖莻鞲泻凸芸氐臄?shù)據(jù), 實(shí)現(xiàn)的是感知和控制的協(xié)同; 而智聯(lián)網(wǎng)的智能互聯(lián), 交換的是知識(shí)本身, 經(jīng)過(guò)充分的交互, 在知識(shí)的交換中完成復(fù)雜知識(shí)系統(tǒng)的建立、配置和優(yōu)化; 同時(shí)海量的智能實(shí)體, 組成由知識(shí)聯(lián)結(jié)的復(fù)雜系統(tǒng), 依據(jù)一定的運(yùn)行規(guī)則和機(jī)制, 如同人類社會(huì)一樣, 形成社會(huì)化的自組織、自運(yùn)行、自優(yōu)化、自適應(yīng)、自協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)組織.我們期待基于智聯(lián)網(wǎng)所實(shí)現(xiàn)的協(xié)同智能能夠創(chuàng)造出新的人工智能科技和應(yīng)用的范式轉(zhuǎn)移, 使人類社會(huì)的智能水平能夠躍升到全新的高度, 同時(shí)我們更期待在這樣一個(gè)由智能體組成的復(fù)雜系統(tǒng)中, 全新的智能現(xiàn)象能夠從復(fù)雜性中涌現(xiàn)并帶來(lái)革命性的突破.

2.2 智聯(lián)網(wǎng)前沿應(yīng)用領(lǐng)域

智聯(lián)網(wǎng)意味向社會(huì)化的知識(shí)連通、智能整合的躍進(jìn); 意味著從相對(duì)獨(dú)立的簡(jiǎn)單知識(shí)系統(tǒng), 向著基于知識(shí)聯(lián)結(jié)的、整合為一的復(fù)雜知識(shí)系統(tǒng)的躍進(jìn); 意味著從以“牛頓定律”為代表的精確物質(zhì)系統(tǒng), 向以“默頓定律”為代表的自由意志系統(tǒng)的躍進(jìn).因此, 可以預(yù)見(jiàn), 智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)標(biāo)志著新智能時(shí)代全面到來(lái), 將是未來(lái)智能技術(shù)的核心之一, 具有極其廣闊的革命性應(yīng)用前景.本節(jié)簡(jiǎn)述其的三個(gè)前沿應(yīng)用領(lǐng)域作為示例.

1) 信息物理社會(huì)系統(tǒng)(Cyber-physical-social systems, CPSS): 隨著信息和物理系統(tǒng)被進(jìn)一步融合貫通,形成了高級(jí)、復(fù)雜的信息物理系統(tǒng)(CPS). CPS理念被廣泛應(yīng)用于交通、能源、國(guó)防、制造、醫(yī)療、電力、農(nóng)業(yè)等方面.顯然, 作為CPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、制造者、管理者和使用者, 人與CPS系統(tǒng)是緊密結(jié)合在一起的,需要人參與其中才能使系統(tǒng)更高效、安全、可靠地運(yùn)行.在這其中, 人與信息物理系統(tǒng)之間的運(yùn)行模式有共融、協(xié)同、主導(dǎo)、輔助、監(jiān)管等, 催生了信息物理社會(huì)系統(tǒng)(CPSS)的誕生和發(fā)展.中國(guó)科學(xué)家團(tuán)體已經(jīng)開(kāi)展富有成果的探索, 但其解決途徑與方法, 我們認(rèn)為只能蘊(yùn)含在物理空間和虛擬空間Cyberspace融合的求解空間之中^[3].而且關(guān)鍵在于引入能提供社會(huì)信號(hào)的智能實(shí)體, 構(gòu)建專業(yè)和社會(huì)性的知識(shí)網(wǎng)絡(luò), 認(rèn)知和感知社會(huì)或企業(yè)等組織, 通過(guò)CPSS, 實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)營(yíng)和管理. CPSS的知識(shí), 蘊(yùn)含和隱匿在海量物理和社會(huì)智能實(shí)體之內(nèi), 對(duì)知識(shí)獲取和運(yùn)用, 需要社會(huì)化的智能協(xié)作, 因此必須借助智能和知識(shí)工程技術(shù), 也就是說(shuō), 知識(shí)自動(dòng)化和智聯(lián)網(wǎng)將在CPSS中發(fā)揮核心的作用^[4-5].

2) 軟件定義的流程與系統(tǒng): 在工程領(lǐng)域, 越來(lái)越多的系統(tǒng)打破常規(guī), 并通過(guò)開(kāi)放的軟件定義的系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的靈活重構(gòu), 使得未來(lái)工程系統(tǒng)成為智能實(shí)體的聯(lián)合體, 極大地改善了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力和靈活性.當(dāng)代軟件定義系統(tǒng)前沿的代表為軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN), 靈捷虛擬企業(yè)(Agile virtual enterprise, AVE)^[6]和社會(huì)制造(眾包)^[7].知識(shí)自動(dòng)化和智聯(lián)網(wǎng), 是軟件定義流程與系統(tǒng)的核心:結(jié)合知識(shí)表示和知識(shí)工程,聯(lián)結(jié)智能實(shí)體, 構(gòu)造和支撐各類針對(duì)特定領(lǐng)域和問(wèn)題的軟件定義的流程(Software-defined processes, SDP)和軟件定義的系統(tǒng)(Software-defined systems, SDS).通過(guò)SDP和SDS, 使常識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、猜測(cè)、假定、希望、創(chuàng)新、想象等形式化和實(shí)質(zhì)化, 并使其組織、過(guò)程、功能等軟件化, 變?yōu)榭刹僮鳌⒖捎?jì)算、可試驗(yàn)的流程和系統(tǒng), 從而能夠進(jìn)一步落實(shí)復(fù)雜知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營(yíng)、管理與控制^[8].

3) 工業(yè)智聯(lián)網(wǎng): 從上世紀(jì)中期開(kāi)始, 網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)控制及其自動(dòng)化經(jīng)過(guò)了20世紀(jì)60~70年代的模擬儀表控制系統(tǒng)、80~90年代的集散控制系統(tǒng)、21世紀(jì)初的占主導(dǎo)地位的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng), 以及當(dāng)前正在普及應(yīng)用中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng).網(wǎng)絡(luò)化工控系統(tǒng)總體趨勢(shì)是從簡(jiǎn)單的本地儀控, 慢慢演化到遠(yuǎn)程智能的復(fù)雜系統(tǒng)管控.當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的注意力主要放在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的精確性、確定性、自適應(yīng)性、安全性等以工業(yè)用通信為中心的研發(fā)和應(yīng)用上.但是隨著智能制造的廣度和深度進(jìn)一步發(fā)展, 即將出現(xiàn)“軟件定義工業(yè)”、“類工業(yè)領(lǐng)域”、“廣義工業(yè)”、“社會(huì)制造”、“社會(huì)工業(yè)”等智能大工業(yè)新形態(tài), 而智聯(lián)網(wǎng)將在該發(fā)展過(guò)程中起決定性的作用.工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的誕生, 將會(huì)以極高的效率整合各種工業(yè)和社會(huì)資源、極大減小工業(yè)過(guò)程中的浪費(fèi)和消耗、極大地解放工業(yè)生產(chǎn)力, 并促進(jìn)智能大工業(yè)的出現(xiàn)和高速發(fā)展.

以上只是對(duì)智聯(lián)網(wǎng)前沿應(yīng)用的舉例, 在社會(huì)的各種行業(yè)和產(chǎn)業(yè)中, 其應(yīng)用還包括農(nóng)業(yè)智聯(lián)網(wǎng)、能源智聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療智聯(lián)網(wǎng)、教育智聯(lián)網(wǎng)和各種社會(huì)管理和服務(wù)智聯(lián)網(wǎng)等等.如上所述, 盡管智聯(lián)網(wǎng)及協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)在新智能時(shí)代具有決定性的地位, 但是作為一門(mén)嶄新的學(xué)科, 缺乏基礎(chǔ)理論支持, 也缺乏實(shí)際應(yīng)用平臺(tái)與實(shí)踐驗(yàn)證.本文的目的, 拋磚引玉, 提出智聯(lián)網(wǎng)的概念和定義, 論證智聯(lián)網(wǎng)的核心問(wèn)題、并探索智聯(lián)網(wǎng)的可行的技術(shù)路徑.

圖3 智聯(lián)網(wǎng)的基本概念和框架

3 智聯(lián)網(wǎng)的核心問(wèn)題

智聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為前序基礎(chǔ)科技, 在其之上建立起來(lái)的全新的面向智能的語(yǔ)義知識(shí)網(wǎng)絡(luò).在建立起這樣的網(wǎng)絡(luò)之前, 我們歸納了其必須解決的核心問(wèn)題, 即知識(shí)的獲取, 知識(shí)的表達(dá), 知識(shí)的傳遞, 知識(shí)的聯(lián)結(jié)和知識(shí)的利用.需要強(qiáng)調(diào)的是, 這五個(gè)核心問(wèn)題并非互相孤立的, 而是在邏輯上緊密相連、互相覆蓋的.知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、傳遞、聯(lián)結(jié)和利用既是古老的哲學(xué)和科學(xué)命題, 也是當(dāng)今智能科學(xué)的前沿研究課題.本文中并無(wú)意圖(也無(wú)可能)對(duì)這些問(wèn)題做出全面的解答, 而將圍繞已有學(xué)術(shù)理論對(duì)前四個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)要地進(jìn)行闡述.

3.1 知識(shí)的獲取

文獻(xiàn)[4]中, 我們提出了一種一般化的知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)和知識(shí)計(jì)算架構(gòu), 工作過(guò)程依次包括: 1)構(gòu)建多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)模型:數(shù)據(jù)模型是感性混雜的數(shù)據(jù)的抽象組織形式, 用于描述和模擬現(xiàn)實(shí)世界的信息結(jié)構(gòu)及其變化^[9]; 2)時(shí)空數(shù)據(jù)子集特征化:特征化的目的是為了讓信息從原始的數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)換到特征空間, 揭示數(shù)據(jù)內(nèi)在特征; 3)知識(shí)對(duì)象的檢測(cè)與提取:旨在從時(shí)空數(shù)據(jù)集的某個(gè)子空間中“分割”出具有知識(shí)價(jià)值的對(duì)象; 4)知識(shí)對(duì)象屬性的提取和概念的形成:人工智能通過(guò)多種知識(shí)表征, 表現(xiàn)領(lǐng)域?qū)嶓w的本質(zhì)及實(shí)體間的關(guān)聯(lián); 5)知識(shí)空間和知識(shí)庫(kù)構(gòu)建:利用從特征化的多尺度時(shí)空數(shù)據(jù)中提取的知識(shí)對(duì)象, 以及知識(shí)對(duì)象的各種屬性, 利用集合論和粒度計(jì)算理論, 即可實(shí)現(xiàn)知識(shí)空間和知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建^[10-15]; 6)知識(shí)動(dòng)力學(xué):為知識(shí)體系和知識(shí)過(guò)程建立一個(gè)可描述的、可計(jì)算的、可數(shù)值求解的理論框架.

這里所述的知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建方法, 實(shí)際上是單個(gè)智能體從復(fù)雜世界的感性混雜數(shù)據(jù)中獲取和積累知識(shí)的過(guò)程.利用這些知識(shí), 以達(dá)到描述、預(yù)測(cè)、控制和評(píng)估目標(biāo)問(wèn)題的目的.為了使智能分析和綜合達(dá)到系統(tǒng)化、一致性、形式化, 我們提出知識(shí)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng), 其中, 問(wèn)題、情形、策略、觀察、目標(biāo)和評(píng)估使用知識(shí)來(lái)表達(dá), 進(jìn)而有效地直接利用知識(shí)來(lái)處理目標(biāo)問(wèn)題的建模、分析和綜合^[16-19].而多個(gè)智能體的協(xié)同, 則依賴下述的知識(shí)協(xié)同表征與傳遞,以及知識(shí)的聯(lián)結(jié)與協(xié)同運(yùn)行.

3.2 知識(shí)的協(xié)同表征與傳遞

我們將知識(shí)的表達(dá)與知識(shí)的傳遞合為一個(gè)主題討論, 這是因?yàn)檫@兩個(gè)核心問(wèn)題在邏輯上關(guān)系極為緊密.對(duì)于單個(gè)的智能體, 在上一小節(jié)中建立的一般性知識(shí)自動(dòng)化過(guò)程即可完成從數(shù)據(jù)到知識(shí)的轉(zhuǎn)化.但在協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化過(guò)程中, 就會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題:單個(gè)智能體的知識(shí)獲取是智能體內(nèi)在的過(guò)程, 而知識(shí)的協(xié)同卻是一個(gè)外在的過(guò)程, 需要一種可以表達(dá)知識(shí)的公共機(jī)制, 從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳遞.該公共機(jī)制, 即是廣義下的“語(yǔ)言”.因此, 知識(shí)的表達(dá)與傳遞的核心問(wèn)題就是為智聯(lián)網(wǎng)定義和建立一套語(yǔ)言系統(tǒng), 使得不同智能實(shí)體之間、不同的智能群體之間擁有公共的知識(shí)表達(dá)機(jī)制和方式, 從而使得知識(shí)的傳遞成為可能.

1) 知識(shí)的表征: 知識(shí)的表征是智能實(shí)體對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)、方式和內(nèi)容的系統(tǒng)性標(biāo)識(shí).知識(shí)表征的方法有多種, 廣泛使用的包括:謂詞邏輯、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、概念圖、產(chǎn)生式系統(tǒng)、框架表示、面向?qū)ο蟊硎尽⒈硐笥?jì)算模型, 以及當(dāng)前被集中研究的連接主義表征等.一種知識(shí)內(nèi)容可以用單種表征形式來(lái)表述, 也可用多種表征形式來(lái)聯(lián)合描述.以上節(jié)描述的一般性知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)為例, 對(duì)該系統(tǒng)知識(shí)表征需要描述數(shù)據(jù)的時(shí)空模型、數(shù)據(jù)特征、對(duì)象、屬性、概念等基本知識(shí)元素, 也需要描述命題、任務(wù)、功能、策略、行為、過(guò)程等高級(jí)知識(shí)過(guò)程.因此既會(huì)用到面向?qū)ο蟊硎尽⒖蚣鼙硎尽⑦B接主義表征等偏重本體的表征來(lái)描述基本知識(shí)元素; 同時(shí), 又會(huì)使用謂詞邏輯、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)生式系統(tǒng)、概念圖等偏重關(guān)系的表征來(lái)描述高級(jí)的知識(shí)過(guò)程.

2) 協(xié)同知識(shí)表征: 如上文中所述, 知識(shí)的表征是單個(gè)智能體內(nèi)部的過(guò)程.詳細(xì)而言, 對(duì)于知識(shí)元素(時(shí)空模型、數(shù)據(jù)特征、對(duì)象、屬性、概念等)和知識(shí)過(guò)程(命題、任務(wù)、功能、策略、行為、過(guò)程等)如何進(jìn)行“指稱”, 對(duì)于一個(gè)智能實(shí)體, 這是它的“內(nèi)部過(guò)程”.然而, 當(dāng)把單個(gè)智能實(shí)體的概念推廣到智能實(shí)體網(wǎng)絡(luò), 即智聯(lián)網(wǎng)時(shí), 對(duì)于同一個(gè)知識(shí)元素或知識(shí)過(guò)程, 所用相關(guān)智能實(shí)體對(duì)其的“指稱”必須統(tǒng)一.舉例而言, 正如在人類語(yǔ)言中, 對(duì)一個(gè)客觀對(duì)象, 所有說(shuō)同一種語(yǔ)言的人, 在某一種特定的語(yǔ)境下,對(duì)該對(duì)象的“指稱”是統(tǒng)一的.智聯(lián)網(wǎng)為其中所有的智能實(shí)體統(tǒng)一是“指稱”過(guò)程, 可以采用不同的手段.在人類社會(huì)中, 統(tǒng)一指稱的過(guò)程大多采用的基于語(yǔ)言的教育和廣播過(guò)程, 即通過(guò)廣播或者教育的手段解釋對(duì)象的概念和屬性, 并給予其一個(gè)公共統(tǒng)一的“指稱”.智聯(lián)網(wǎng)也可以采取相類似的方法, 由網(wǎng)內(nèi)一個(gè)(或一組)智能實(shí)體專門(mén)負(fù)責(zé)統(tǒng)一網(wǎng)內(nèi)知識(shí)元素及過(guò)程等對(duì)象的指稱處理的功能, 包括搜集、合并、定義、賦名、教育、廣播等.在人類社會(huì)中一個(gè)相似的例子是“一體化醫(yī)學(xué)語(yǔ)言系統(tǒng)” (Unified Medical Language System, UMLS), 又稱為統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語(yǔ)言系統(tǒng), 提供了對(duì)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)許多受控詞表的一部綱目式匯編, 是生物醫(yī)學(xué)概念所構(gòu)成的一部廣泛全面的敘詞表和本體.目前, 在很多其他專業(yè)領(lǐng)域也有相似例子,如XBRL, 商務(wù)匯報(bào)語(yǔ)言, eXtensible Business Reporting Language.而智聯(lián)網(wǎng)需要將這個(gè)工作自動(dòng)化和智能化地實(shí)現(xiàn).

3) 智聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)言: 基于協(xié)同知識(shí)表征和統(tǒng)一的對(duì)象指稱, 即可以為智聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)用于在語(yǔ)義層次上交流的人工語(yǔ)言系統(tǒng).人工語(yǔ)言的作用是提供各種智能實(shí)體之間交換知識(shí)的規(guī)范方式, 不同于現(xiàn)在的通信標(biāo)準(zhǔn)(面向數(shù)據(jù)傳遞和信息傳遞), 這是一種以語(yǔ)言形式存在的高級(jí)通信標(biāo)準(zhǔn), 直接面向知識(shí)傳遞.在語(yǔ)言的層面上, 智聯(lián)網(wǎng)人工語(yǔ)言需要遵守如下基本規(guī)則:

·指稱和概念的一致性:上文已經(jīng)簡(jiǎn)要解釋, 不再贅述;

·知識(shí)表征的一致性:相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)(稍后闡述關(guān)聯(lián)的概念), 具有一致的知識(shí)表征形式以利于聯(lián)合知識(shí)計(jì)算, 如果知識(shí)表征形式不一致, 必須考慮如何進(jìn)行表征轉(zhuǎn)換從而統(tǒng)一到可關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一表征;

·文法的一致性:各個(gè)智聯(lián)網(wǎng)中的實(shí)體必須遵守統(tǒng)一的文法, 即統(tǒng)一的語(yǔ)言形式;

·通過(guò)以上各個(gè)一致性原則, 即可以為智聯(lián)網(wǎng)建立一種公共的知識(shí)交換機(jī)制, 也就是某種智聯(lián)網(wǎng)公共語(yǔ)言;

·不同智聯(lián)網(wǎng)公共語(yǔ)言之間如果需要進(jìn)行知識(shí)交換, 則需要實(shí)施一定的“翻譯”機(jī)制.

4) 智聯(lián)網(wǎng)人工語(yǔ)言系統(tǒng): 在智聯(lián)網(wǎng)中存在著對(duì)知識(shí)有不同需求的智能實(shí)體和實(shí)體族群, 有的需要知識(shí)粒度較大但是范圍很廣的知識(shí), 有的需要知識(shí)粒度較小但是范圍較窄的知識(shí).人工語(yǔ)言所表征的知識(shí)的粒度和廣度, 表征了其描述的智能系統(tǒng)的復(fù)雜度.所以對(duì)于不同領(lǐng)域、不同復(fù)雜度的智能實(shí)體, 所需的描述它們的人工語(yǔ)言的子集也不一樣.各種不同的智能實(shí)體和智能實(shí)體族群使用的語(yǔ)言, 構(gòu)成了智聯(lián)網(wǎng)人工語(yǔ)言生態(tài)式系統(tǒng).總體而言, 這個(gè)人工語(yǔ)言系統(tǒng)有以下幾個(gè)維度.第一個(gè)維度, 是在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)智能實(shí)體族群內(nèi)部的語(yǔ)言, 一般來(lái)說(shuō)粒度小、范圍窄、專業(yè)領(lǐng)域指稱多; 第二個(gè)維度, 智能實(shí)體族群間互聯(lián)需要的公共語(yǔ)言, 是族群間共同自主地制定的, 利于族群間知識(shí)交互的語(yǔ)言, 一般來(lái)說(shuō)粒度大、范圍廣、公共指稱多; 上述的具有多維度特征的語(yǔ)言構(gòu)成語(yǔ)言系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)、領(lǐng)域間、層次間知識(shí)描述和傳播.

5) “人在回路中”的智聯(lián)網(wǎng): “人”作為社會(huì)中的智能實(shí)體, 如果存在自然語(yǔ)言和智聯(lián)網(wǎng)的人工語(yǔ)言之間的“翻譯”機(jī)制, 即可成為智聯(lián)網(wǎng)的一員并參與知識(shí)協(xié)同過(guò)程. “人在回路中”、“社會(huì)在回路中”的智聯(lián)網(wǎng)概念因此具有實(shí)現(xiàn)的可能性.

3.3 知識(shí)的聯(lián)結(jié)與協(xié)同運(yùn)行

在知識(shí)可以被協(xié)同表征和傳遞以后, 下一個(gè)智聯(lián)網(wǎng)的核心問(wèn)題就是如何將各智能實(shí)體所具有的知識(shí)聯(lián)結(jié)在一起, 建立聯(lián)合的知識(shí)系統(tǒng)和知識(shí)空間, 在聯(lián)合知識(shí)空間中以一定的形式完成知識(shí)功能, 支撐知識(shí)服務(wù), 最終實(shí)現(xiàn)協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化.

這里我們從知識(shí)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)闡述知識(shí)聯(lián)結(jié)的定義和原理.首先我們利用模糊邏輯簡(jiǎn)單地為知識(shí)動(dòng)力學(xué)提供一個(gè)基本數(shù)學(xué)框架.記U={u¹,u²,…,u^N}U為論域, 映射μ^AU→[0,1]是模糊集合A的隸屬函數(shù).該模糊集合的模糊冪集F(2^U)由U上的所有模糊子集組成, 是一個(gè)模糊超立方體I^N=[0,1]^N.利用F(2^U), 模糊子集可以看作一個(gè)點(diǎn)或向量x={x₁,x₂,…,x_N}∈F(2^U), 其中x_i=μ_A(u_i).然而, 立方體I^N為普通布爾冪集2^U, 它由所有的2^N維非模糊集的格組成.模糊超立方體實(shí)際上可以看成N維歐幾里得空間的一部分, 因此, 可以引入諸如兩個(gè)模糊集合之間的距離和一個(gè)模糊集合的鄰域等概念, 為知識(shí)的定量研究提供新的思路.基于模糊集映射方法, 我們可將模糊集合的模糊超立方體空間映射看作知識(shí)狀態(tài)的表示, 其公式化描述如下.

·狀態(tài)方程:  X_k+1=F(X_k,Φk,k), 其中F: I^N×I^Γ×Z⁺→I^N

·輸出方程:  Y_k=H(X_k,k), 其中H: I^N×Z⁺→I^Δ

·反饋控制:  Φ_k=R(Y_k,V_k,k), 其中R:I^Δ×I^Q×Z⁺→I^Γ

這里，Z⁺={0,1,…,K}，X_k∈I^N是表示系統(tǒng)狀態(tài)的向量，Y_k∈I^Δ是輸出，V_k∈I^Q是輸入，Φ_k∈I^Γ是控制，k是離散時(shí)間，F(xiàn)，H，R是模糊邏輯算子，它們各自定義了知識(shí)動(dòng)力學(xué)中的系統(tǒng)、輸出和控制映射。上面系統(tǒng)中各個(gè)變量的定義域定義為D_X={x₁,x₂,…,x_N}，DY={y₁,y₂,…,y_Δ}，D_Φ={_?1,_?2,_…,_?Γ}，DV={v₁,v₂,…,v_Q}。相應(yīng)的知識(shí)模糊集合定義為狀態(tài)知識(shí)：X=∑x_i∈DX^μX (x_i)/x_i ；輸出知識(shí)：Y=∑y_i∈DYμY(y_i)/y_i ；控制知識(shí)：Φ=Σ?_i∈D_Φμ_Φ(?_i)/?_i；輸入知識(shí)：V=∑v_i∈D_v^μV（v_i)/v_i。

從知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間的視角, 各種知識(shí)對(duì)應(yīng)就是知識(shí)空間中的點(diǎn)、點(diǎn)集、點(diǎn)集所組成的圖、軌跡、軌跡簇等, 而最終的空間的總體知識(shí)體現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的有限知識(shí)狀態(tài)機(jī), 用智聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的形式語(yǔ)言所描述.而這些知識(shí), 以集合論的觀點(diǎn)就是知識(shí)對(duì)象的各種集合.因此, 兩個(gè)知識(shí)空間是否可能存在關(guān)聯(lián), 決定于張成這兩個(gè)知識(shí)空間的知識(shí)對(duì)象是否有交集, 也就是, 構(gòu)成知識(shí)的知識(shí)對(duì)象集合是否有交集.

定義1. 定義U_KDS={D_X,D_Y,D_Φ,D_V}是某知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間KDS中狀態(tài)變量論域、輸入變量論域、輸出變量論域、控制變量論域的集合, 并將UKDS稱為知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間KDS的論域.

定義2. 記U_A和U_B分別是知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間A和B的論域, 如果U_A∩U_B≠?， 則稱知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間A和B存在互相關(guān)聯(lián)的關(guān)系; 或等效的說(shuō), 總可以構(gòu)造或已經(jīng)存在一個(gè)“聯(lián)結(jié)知識(shí)” C, 同時(shí)屬于U_A和U_B, 即C?(U_A∩U_B).

進(jìn)一步解釋定義2, 我們可知, 如果兩個(gè)知識(shí)空間是關(guān)聯(lián)的, 那么它們的知識(shí)動(dòng)力學(xué)空間論域至少有一部分是交織在一起的.可能的情況包括:共有知識(shí)空間狀態(tài)的某一個(gè)子集; 共享輸入、輸出、控制變量; 可從一個(gè)空間觀測(cè)另外一個(gè)空間狀態(tài)、輸入、輸出、控制變量; 一個(gè)空間的輸出變量是另一個(gè)空間輸入變量;一個(gè)空間的輸出變量是另一個(gè)空間的控制變量, 等等.由于在同一個(gè)智聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的、張成空間A和B的對(duì)象已經(jīng)做了語(yǔ)義上的統(tǒng)一, 定義2中所定義的“聯(lián)結(jié)知識(shí)” C也會(huì)有明確的語(yǔ)義, 因此智聯(lián)網(wǎng)智能實(shí)體所對(duì)應(yīng)的知識(shí)空間A和B實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)義上的聯(lián)結(jié).

智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行: 基于知識(shí)的獲取、協(xié)同表征、傳遞和聯(lián)結(jié), 智聯(lián)網(wǎng)的海量知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行成為可能, 并用以支撐知識(shí)服務(wù)、完成知識(shí)功能, 實(shí)現(xiàn)知識(shí)服務(wù)和消費(fèi).為此, 我們必須就知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行方式, 智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)系統(tǒng)的時(shí)變性, 和協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行論述.

知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行方式: 知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行取決于智聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)聯(lián)結(jié)形式.換言之, 就是智聯(lián)網(wǎng)內(nèi)智能實(shí)體之間地位關(guān)系如何, 何種智能實(shí)體提供何種知識(shí)、提供給誰(shuí)、作何用途、知識(shí)的匯總?cè)绾芜M(jìn)行、知識(shí)服務(wù)由誰(shuí)定義和發(fā)起等等.以下舉例說(shuō)明智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)用的幾種模式.

1) 層次型: 該模式將智聯(lián)網(wǎng)總體的知識(shí)空間按樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)依次劃分, 協(xié)同運(yùn)用知識(shí)的時(shí)候, 將較小粒度知識(shí)逐步從葉節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)匯總成較大粒度的知識(shí), 達(dá)成協(xié)同知識(shí)運(yùn)行;

2) 集中型: 該模式的智聯(lián)網(wǎng)包含一個(gè)超級(jí)智能實(shí)體, 其將來(lái)自所有智能實(shí)體的知識(shí)匯總, 并在一個(gè)集中式的超算平臺(tái)上完成知識(shí)的中心化協(xié)同運(yùn)用;

3) 分布型: 該模式的智聯(lián)網(wǎng)并不依賴某個(gè)超級(jí)智能體, 通過(guò)某種事先定義的分布式知識(shí)交換和處理機(jī)制, 完成去中心化的知識(shí)協(xié)同運(yùn)用;

4) 混合型: 在一個(gè)智聯(lián)網(wǎng)內(nèi)同時(shí)兼有層次、集中、分布等幾種協(xié)同方式的模式, 即混合型知識(shí)協(xié)同運(yùn)用.可以預(yù)見(jiàn), 在復(fù)雜智聯(lián)網(wǎng)中, 混合型知識(shí)協(xié)同運(yùn)行將會(huì)是主要形態(tài).

智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的發(fā)展性、時(shí)變性與自適應(yīng)性: 由于智聯(lián)網(wǎng)中各智能實(shí)體不斷地與環(huán)境及其他實(shí)體發(fā)生信息、知識(shí)的交換, 因此其內(nèi)在智能和知識(shí)也不斷發(fā)生變化, 因此, 以某種形式組織而成的智聯(lián)網(wǎng), 必定具有發(fā)展性、時(shí)變性與自適應(yīng)性的特性, 根據(jù)不斷變化的經(jīng)驗(yàn)知識(shí), 其結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能也不斷進(jìn)行自我演化與調(diào)整.

協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化: 智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的獲取過(guò)程、協(xié)同表征、人工語(yǔ)言系統(tǒng)、聯(lián)結(jié)方式、協(xié)同運(yùn)用, 應(yīng)該考慮進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化, 進(jìn)而產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)自動(dòng)化流程, 區(qū)塊鏈技術(shù)及其相關(guān)方法將發(fā)揮關(guān)鍵作用.只有這樣, 才能使大規(guī)模社會(huì)化智能實(shí)體聯(lián)結(jié)和知識(shí)自動(dòng)化生產(chǎn)成為可能.

 圖4 智聯(lián)網(wǎng)支撐平臺(tái)與架構(gòu)示意圖

4 智聯(lián)網(wǎng)的支撐平臺(tái)技術(shù)

與智聯(lián)網(wǎng)核心問(wèn)題同等重要的, 是智聯(lián)網(wǎng)的支撐平臺(tái)技術(shù), 即在何種平臺(tái)上, 智聯(lián)網(wǎng)能夠得以研究、開(kāi)發(fā)、實(shí)施、運(yùn)行、管理與控制.本文中簡(jiǎn)要討論虛實(shí)平行系統(tǒng), 社會(huì)化通信計(jì)算平臺(tái), 及基于區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)的分布式自組織自運(yùn)行實(shí)現(xiàn).

4.1 虛實(shí)平行系統(tǒng)

“知識(shí)”是一個(gè)虛擬的概念, 在物理世界中并無(wú)實(shí)體的存在, 因此, 知識(shí)的產(chǎn)生和運(yùn)行是在虛擬的知識(shí)空間中進(jìn)行的.虛擬的知識(shí)空間是對(duì)物理實(shí)在空間的反映、提取、總結(jié)和升華, 同時(shí), 知識(shí)空間又反過(guò)來(lái)影響、誘導(dǎo)、管控它所對(duì)應(yīng)的物理實(shí)在空間.因此, 知識(shí)虛擬空間和物理實(shí)在空間形成了互相糾纏、互相決定的虛實(shí)一體的合一空間.

針對(duì)這種一體化的虛實(shí)空間問(wèn)題, 平行系統(tǒng)理論給出了一個(gè)完整的理論框架.平行系統(tǒng)理論的特征包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人工系統(tǒng)建模、和基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)分析以及虛實(shí)互動(dòng)的平行執(zhí)行機(jī)制.平行系統(tǒng)方法的核心是建立一個(gè)或者多個(gè)具有某種目的(規(guī)劃、控制、檢測(cè)、管理等)的且與實(shí)際系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的虛擬系統(tǒng), 通過(guò)對(duì)虛擬系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和優(yōu)化, 進(jìn)而和實(shí)際系統(tǒng)交互, 最終實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜實(shí)際系統(tǒng)的控制與管理.由平行系統(tǒng)為基本框架, 衍生出了平行智能、平行學(xué)習(xí)、平行動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法等^[20-23].

虛實(shí)平行系統(tǒng)的構(gòu)建、分析和管控采用基于大數(shù)據(jù)解析的計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)分析方法ACP, 即基于人工系統(tǒng)(Artificial societies, A)的建模方法、計(jì)算實(shí)驗(yàn)(Computational experiments, C)的系統(tǒng)分析和評(píng)估、平行執(zhí)行智能實(shí)體(Parallel execution, P)的系統(tǒng)7控制管理^[24-25], 其具體含義如下:

1) 人工系統(tǒng)(A): 數(shù)據(jù)來(lái)自于智能實(shí)體, 采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和語(yǔ)義建模, 利用默頓定律, 構(gòu)建信息和行為之間的反饋; 通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘, 發(fā)現(xiàn)海量信息的“內(nèi)在意義”, 讓數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)話.在解決了智聯(lián)網(wǎng)核心問(wèn)題, 即知識(shí)獲取、知識(shí)協(xié)同表征與傳遞、知識(shí)聯(lián)結(jié)與協(xié)同運(yùn)行后, 智聯(lián)網(wǎng)的虛擬知識(shí)空間(人工系統(tǒng))即宣告建立.

2) 計(jì)算實(shí)驗(yàn)(C): 在虛擬知識(shí)空間中, 通過(guò)知識(shí)集成深度計(jì)算、知識(shí)群體廣度計(jì)算、知識(shí)歷史計(jì)算等計(jì)算技術(shù), 獲得虛擬人工系統(tǒng)的各種知識(shí)模態(tài)的結(jié)果.借助于知識(shí)計(jì)算, 實(shí)現(xiàn)智聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各智能實(shí)體之間相互深度知識(shí)交互以及融合, 實(shí)現(xiàn)智聯(lián)網(wǎng)智能體的知識(shí)協(xié)作, 最終落實(shí)虛實(shí)系統(tǒng)的知識(shí)協(xié)同.

3) 平行執(zhí)行(P): 虛擬人工系統(tǒng)(知識(shí)系統(tǒng))和物理實(shí)際系統(tǒng)組成一對(duì)平行系統(tǒng), 虛實(shí)互動(dòng)構(gòu)成新型反饋閉環(huán)機(jī)制; 物理過(guò)程與人工知識(shí)計(jì)算過(guò)程的平行交互; 通過(guò)虛實(shí)互動(dòng)進(jìn)行求解和相互管控.

基于ACP方法的平行系統(tǒng)在智聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用有以下兩個(gè)主要任務(wù).

1) 虛實(shí)平行系統(tǒng)的管控: 目標(biāo)就是促使物理實(shí)際系統(tǒng)流程趨向人工知識(shí)流程, 通過(guò)知識(shí)計(jì)算、比較、發(fā)現(xiàn)更優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài), 引導(dǎo)物理實(shí)際系統(tǒng)逼近人工系統(tǒng), 從而借助人工流程減少實(shí)際系統(tǒng)相關(guān)目標(biāo)的不確定性, 化多樣為歸一, 使復(fù)雜變簡(jiǎn)單, 以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的智慧管控.

2) 知識(shí)空間本身的認(rèn)知管控: 我們可以將整個(gè)智聯(lián)網(wǎng)理解成一個(gè)巨型的協(xié)作認(rèn)知系統(tǒng), 知識(shí)獲取、知識(shí)協(xié)同表征與傳遞、知識(shí)聯(lián)結(jié)與協(xié)同運(yùn)作就是這個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)所要完成的認(rèn)知任務(wù)和要達(dá)到的認(rèn)知智能, 對(duì)于這個(gè)復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)的管控, 將是平行系統(tǒng)在平行智能智聯(lián)網(wǎng)中運(yùn)用的另一個(gè)領(lǐng)域.

4.2 智聯(lián)網(wǎng)與社會(huì)化通信計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的映射關(guān)系

如上所述, 互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是智聯(lián)網(wǎng)的前序基礎(chǔ)科技, 因此也是智聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵平臺(tái), 在此不再贅述.在這里需要補(bǔ)充的是, 智聯(lián)網(wǎng)和社會(huì)化通信計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之間的映射關(guān)系.

智聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu), 為建立復(fù)雜而高效的多層次社會(huì)化的通信和計(jì)算系統(tǒng)提供了邏輯結(jié)構(gòu)和建設(shè)藍(lán)圖.當(dāng)前, 社會(huì)化通信計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施正在從單一的遠(yuǎn)程云計(jì)算, 向由云計(jì)算、邊緣計(jì)算、普適計(jì)算相結(jié)合的社會(huì)化基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)演化.而連接各種傳感、驅(qū)動(dòng)、計(jì)算設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò), 也正從傳統(tǒng)的基于交換機(jī)、路由器等設(shè)備的被動(dòng)式“啞”網(wǎng)絡(luò), 向軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和平行網(wǎng)絡(luò)演化^[26-31].計(jì)算的最重要目的, 即是獲取和應(yīng)用知識(shí).因此, 當(dāng)智聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)建立以后, 根據(jù)知識(shí)功能的數(shù)據(jù)需求、實(shí)時(shí)性要求和知識(shí)計(jì)算量, 即可以設(shè)計(jì)和建立相應(yīng)的社會(huì)化通信和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施.

4.3 基于區(qū)塊鏈的智聯(lián)網(wǎng)的DAO實(shí)現(xiàn)

區(qū)塊鏈和平行區(qū)塊技術(shù)是一種全網(wǎng)共識(shí)共同維護(hù)且保有所有歷史交易數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù).其所采用的時(shí)間戳、非對(duì)稱加密、分布式共識(shí)、可靈活編程等技術(shù)使其具備了去中心化、時(shí)間可追溯性、自治性、開(kāi)放性以及信息不可篡改等特性.區(qū)塊鏈技術(shù)的基本構(gòu)架大致可以分為六層, 即涵括所有基層信息數(shù)據(jù)和加密技術(shù)等的數(shù)據(jù)層、連接所有節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳播以及驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)層、涵括各種共識(shí)算法與機(jī)制的共識(shí)層、制定獎(jiǎng)勵(lì)與懲處的激勵(lì)層、封裝算法和智能合約的合約層、以及具體化區(qū)塊鏈應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)用層^[32-33].

區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)可以真正做到在無(wú)外部監(jiān)督的情況下, 以極小的運(yùn)營(yíng)成本支撐大型智能實(shí)體網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行, 即“分布式自治組織” (Distributed autonomous organization, DAO). DAO運(yùn)用智能合約執(zhí)行一系列公開(kāi)、公平、公道的系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則, 在無(wú)人管理和監(jiān)督的情況下實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行和自主進(jìn)化.結(jié)合前文提到的智聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的協(xié)同運(yùn)行方式(層次型、集中型、分布型、混合型), 基于區(qū)塊鏈的DAO為物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)提供了理想的平臺(tái), 從而實(shí)現(xiàn)按照一定組織規(guī)則來(lái)自動(dòng)組織智能體和開(kāi)展協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化.更進(jìn)一步, 通過(guò)出售或收購(gòu)DAO的股權(quán), 提供或者購(gòu)買(mǎi)DAO的知識(shí)服務(wù), 開(kāi)放智聯(lián)網(wǎng)DAO知識(shí)服務(wù)API等種種知識(shí)消費(fèi)商業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新, 智聯(lián)網(wǎng)可以成為一種社會(huì)化的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng).

5 總結(jié)與展望

5.1 總結(jié)

本文旨在討論智聯(lián)網(wǎng)(Internet of minds, IoM)的概念, 核心問(wèn)題和關(guān)鍵平臺(tái)技術(shù).本文的圍繞智聯(lián)網(wǎng)所提出的主要觀點(diǎn)和內(nèi)容歸納如下:

1) 智聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的智能時(shí)代基礎(chǔ)和科學(xué)哲學(xué)思想基礎(chǔ);

2) 智聯(lián)網(wǎng)的背景、概念、定義、實(shí)質(zhì), 以及協(xié)同認(rèn)知智能的目標(biāo);

3) 智聯(lián)網(wǎng)的前沿應(yīng)用領(lǐng)域: CPSS, 軟件定義系統(tǒng)及流程, 工業(yè)智聯(lián)網(wǎng);

4) 智聯(lián)網(wǎng)的核心問(wèn)題: a)知識(shí)的獲取:一般性知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)從感性混雜數(shù)據(jù)中獲取經(jīng)驗(yàn)知識(shí); b)知識(shí)的協(xié)同表征和傳遞:智聯(lián)網(wǎng)協(xié)同知識(shí)表征, 人工語(yǔ)言系統(tǒng)的建立; c)知識(shí)的關(guān)聯(lián)和協(xié)同運(yùn)行: 從知識(shí)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)定義知識(shí)關(guān)聯(lián), 以及基于知識(shí)關(guān)聯(lián)的知識(shí)協(xié)同運(yùn)行方式;

5) 智聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵平臺(tái)技術(shù):虛實(shí)平行系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智聯(lián)網(wǎng)的管控和知識(shí)空間的管控; 基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈和平行網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)化通信計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái), 為分布式、自組織、自運(yùn)行的安全智聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)設(shè)施.

5.2 展望:智聯(lián)網(wǎng)和第五次工業(yè)革命

智聯(lián)網(wǎng)的建成將標(biāo)志著新智能時(shí)代的全面到來(lái)以及第五次工業(yè)革命的全面展開(kāi).回顧人類社會(huì)的工業(yè)化進(jìn)程, 第一次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的機(jī)械化協(xié)同, 第二次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的電氣化協(xié)同, 第三、四次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的信息化和自動(dòng)化協(xié)同.而智聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì), 即是協(xié)同知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng), 智聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)最終將完成的是全社會(huì)的智能化協(xié)同.我們認(rèn)為, 知識(shí)化和智能化協(xié)同, 就是第五次工業(yè)革命追求的終極目標(biāo),達(dá)到此目標(biāo), 就是新智能時(shí)代的全面到來(lái).

每一次工業(yè)革命的完成, 都伴隨著某種核心科技的社會(huì)化協(xié)同的完成, 其結(jié)果都是極大地解放和提升社會(huì)生產(chǎn)力, 并對(duì)社會(huì)形態(tài)帶來(lái)巨大的沖擊.第五次技術(shù)革命剛剛拉開(kāi)帷幕, 單個(gè)和孤立的智能技術(shù)就已經(jīng)取得了令人驚異的成績(jī), 而當(dāng)海量智能實(shí)體完成社會(huì)化知識(shí)協(xié)同的時(shí)候, 其對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的提升和對(duì)社會(huì)形態(tài)的影響, 將是難以想象的.因此, 應(yīng)當(dāng)盡快開(kāi)展智聯(lián)網(wǎng)的研究與開(kāi)發(fā), 在即將到來(lái)的新智能時(shí)代中取得研究和技術(shù)上的先發(fā)優(yōu)勢(shì), 同時(shí)也在即將到來(lái)的第五次工業(yè)革命中爭(zhēng)取主導(dǎo)地位.

致謝: 自2009年起, 王飛躍教授就基于ACP的平行智能、平行網(wǎng)絡(luò)和智能網(wǎng)絡(luò)及CPSS等完成了一系列的技術(shù)報(bào)告和學(xué)術(shù)講座^[34-40].本文是對(duì)這些報(bào)告的總結(jié)和深化, 作者對(duì)王曉博士和袁勇博士等在此過(guò)程中的幫助和研討表示深深的感謝.

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( 楊柳青, 王飛躍, 張艷麗, 韓雙雙, 楊堅(jiān), 趙愷, 程翔. 基于ACP方法的城市平行停車(chē)系統(tǒng). 指揮與控制學(xué)報(bào), 2015, 1(4): 384-390.) 

30 韓雙雙, 王迎春, 要婷婷, 曹東璞, 王飛躍. 平行智能車(chē): 基于CPSS的網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛汽車(chē). 見(jiàn): 2017中國(guó)自動(dòng)化大會(huì)暨中國(guó)國(guó)際智能制造大會(huì). 濟(jì)南, 中國(guó): 中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì), 2017.

31 Wang F Y. Driving into the future with ITS. IEEE Intelligent Systems, 2006, 21(3): 94-95.

32 Yuan Yong, Wang Fei-Yue. Blockchain:the state of the art and future trends. Acta Automatica Sinica, 2016, 42(4): 481-494.

( 袁勇, 王飛躍. 區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望. 自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2016, 42(4): 481-494.) 

33 Yuan Yong, Wang Fei-Yue. Parallel blockchain:concept, methods and issues. Acta Automatica Sinica, 2017, 43(10): 1703-1712.

( 袁勇, 王飛躍. 平行區(qū)塊鏈: 概念、方法與內(nèi)涵解析. 自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2017, 43(10): 1703-1712.) 

34 王飛躍. 智能與時(shí)代: 歷史的使命與未來(lái). 戰(zhàn)略發(fā)展報(bào)告, 2009.

35 王飛躍. 未來(lái)世界與復(fù)雜系統(tǒng). 中國(guó)國(guó)際戰(zhàn)略研究基金會(huì)“面向未來(lái)”復(fù)雜性科學(xué)專題講座, 2009年11月20日.

36 王飛躍. 面向未來(lái)-未來(lái)世界的復(fù)雜性. 科學(xué)發(fā)展與戰(zhàn)略研究/中國(guó)國(guó)際戰(zhàn)略研究基金會(huì)編著: 知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社, 北京, 2012年8月第1版, 137-162.

37 王飛躍. 面向CPSS的指揮與控制: 關(guān)于平行軍事體系的理論、方法及應(yīng)用. 第一屆中國(guó)指揮控制大會(huì), 北京, 2013年8月5日.

38 王飛躍. 基于軟件定義的企業(yè)智能管理與控制: 基于ACP的平行系統(tǒng)方法, “探索?制造業(yè)的未來(lái)”西門(mén)子工業(yè)論壇, 北京, 2014年7月10日.

39 Wang F Y. Grids 5.0 and social energy:from internet of things to the society of minds. In:Proceedings of the 48th North American Power Symposium (NAPS). Denver, USA: September 19, 2016.

40 Wang F Y, ACP-based parallel systems:knowledge automation and smart adaptability for complex adaptive systems.In:Proceedings of the 2016 Complex Adaptive Systems Conference. Los Angeles, CA, USA:November 3, 2016.

智聯(lián)網(wǎng)_概念、問(wèn)題和平臺(tái).pdf

來(lái)源：王飛躍科學(xué)網(wǎng)博客