- 发布时间:2022-06-09
- 作者:光明实验室
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近日,光明实验室于非院士团队同紫金山实验室未来网络研究中心和北京邮电大学未来网络理论与应用实验室同在IEEE Communications Surveys & Tutorials(影响因子: 25.249)上发表了一篇关于“互联智能(Internet of Intelligence)”的论文,互联智联是一种新兴的互联范式,通过互联智能,使智能如同当前互联网中的信息,可被存储、共享和传递。互联智联的提出旨在解决当前信息爆炸、虚假信息、现有人工智能局限性等挑战。该论文阐述了互联智联的提出动机、分层架构、使能技术、应用场景和现有挑战,为有兴趣深入了解互联智联概念和关键技术的研究人员提供系统性的介绍。
互联网已成为当今世界促进经济发展和社会进步的重要信息基础设施。根据Cisco发布的白皮书,到2023年,互联网用户总数将达到53亿,联网设备将超过293亿[1]。通过人和机器之间的信息联网,互联网可以将信息即时传递给千里之外的人们,从而实现全球信息化。尽管互联网在某些方面便利了人们的生活,但后互联网时代也面临着新的挑战:
信息爆炸
过多的信息会导致信息过载问题,从而导致决策困难;
虚假信息
越来越多的虚假信息和其他不良信息通过互联网迅速广泛传播,破坏了互联网的和谐环境,危害了经济社会;
Human-in-the-loop
互联网的爆发式趋势给当前的“human-in-the-loop”网络运营管理在规模、复杂性、动态和成本方面带来了前所未有的挑战;
局限性
互联网在解决现有挑战方面表现出局限性,包括开发可靠、具有成本效益的自主系统(如自动驾驶系统)。
图1. 网络范式的演进
为了应对这些挑战,需要在更大的时间范围内思考联网问题。网络不仅用于获取信息,还用于获取质量和能源。回顾人类社会的发展史,可以发现合作是核心[2]。作为一类社会物种,人类依靠合作实现生存和繁荣。因此,如图1所示,在现代历史上,为了促进社会经济系统中的人类合作,人类发明了使质量(运输网络)、能源(能源网络)和信息(互联网)互联的技术。
运输网络
运输技术对于促进人类合作至关重要。运输将有质量的东西从一个位置移动到另一个位置,也就是质量互联。在运输网络的初始阶段,人类步行运输。后来,使用动物并建造了运输船只。在18世纪和 19世纪,更是发明了许多创新的运输技术,例如自行车、汽车、火车等。
能源网络
能源网络是另一种颠覆性技术,是人类生存的基础,也是人类繁荣的基石。通过能源互联,电能能够从发电厂传输到家庭和企业,从而使人们可以轻易获得能源来为电器、建筑和房屋供电。能量是衡量系统引起电力变化的能力的指标。能量和质量之间有着密切的关系。
信息网络(互联网)
互联网旨在将信息从一个位置移动到另一个位置,以减少信息间的差异。信息网络化的实现将人类合作提升到一个新的水平。1948年,香农提出“信息熵”的概念来衡量信息的状态。
网络需要智能:未来联网范式离不开智能来解决当前信息网络范式中存在的问题。图2显示了数据、信息和智能之间的概念关系,智能是信息的进一步抽象。人工智能(Artificial Intelligence,AI)等智能技术通常用于从各种信息源中提取网络环境中的智能。通过将智能注入网络,可以有效地从海量的互联网信息中提取有用的信息。智能可以被存储、传输和共享,从而减轻网络中的信息冗余。区块链技术的采用还可以有效地增强网络安全和隐私问题,从而促进智能共享、分布式智能、集体学习和决策信任。“Human-on-the-loop”的网络运营管理也有望增强网络的鲁棒性,实现对网络事件的动态快速响应。此外,网络将具备自配置、自组织和自适应的能力,从而有效支持自主驾驶等可靠且具有成本效益的自主系统的开发。
网络需要智能:未来智能的发展也离不开网络。当前大多数AI工作都聚焦单智能体的训练,需要依赖大量预定义的本地环境数据集。随着互联网数据的爆炸性增长,这种中心化的AI架构受限于本地计算能力和存储能力,训练的模型的泛化能力有待提高。此外,实际场景中的许多系统要么过于复杂无法在固定的预定义环境中正确建模,要么动态变化。当前AI仍然与人类学习仍然相去甚远。人类学习需要更少的数据集,并且在适应新环境方面更加灵活。根据大历史项目[3],人类学习的一个决定性特征是集体学习。通过集体学习,人类可以保存智慧,相互分享,并代代相传。这一特性使人类能够在生物圈中发挥主导作用,而在当前的AI系统中很难做到这一点。通过智能联网,可以实现分布式智能、智能存储、智能共享,进一步模糊人工智能与人类智能的界限,显著提高训练效率,更有效地模拟现实世界环境。
智联网(Internet of Intelligence):从网络范式的演进历史可以发现,三大网络范式都可以通过移动“某物”(例如质量、能源或信息)来减少与“某物”之间的差距,从而通过共享“某物”来促进人类合作。此外,还可以得出网络范式的演进模式:新的网络范式建立在现有范式的基础上,但提供了更高层次的抽象。例如,能源衡量质量移动的速度,而信息衡量能源传输的程度。因此,联合团队提出智联网将是一种新兴的网络范式,使智能如质量、能源和信息一般易于获取。提出的智联网分层架构如图3所示,智能不等同于信息,而是信息更高层次的抽象,它描述了通过分析信息集获得的一般模式和关系。与前三种网络范式一样,智联网有望有效帮助解决当前社会经济体系中的挑战,并对人类日常生活产生重大影响。
图3. 智联网系统架构
参考文献
[1] Cisco, “Cisco annual internet report (2018-2023) white paper,” Cisco Systems White Paper, Jan. 2020.
[2] Y. N. Harari, Sapiens: A Brief History of Humankind. London, UK: Random House, 2014.
[3] “The big history project,” [Online]. Available: https://www.bighistoryproject.com.
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论文:
Qinqin Tang, Fei Richard Yu, Renchao Xie, Azzedine Boukerche, Tao Huang, Yunjie Liu. Internet of Intelligence: A Survey on the Enabling Technologies, Applications, and Challenges[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2022.
原文链接:
https://arxiv.org/pdf/2205.08977.pdf