改變世界的那張“網”

崔金泰

計算機網絡即通常所說的互聯網，這張虛擬的空間巨網是20世紀人類創造的最偉大的奇跡之一。互聯網的橫空出世，不僅使信息傳播發生翻天覆地的變化，更使偌大的地球變成了“雞犬相聞”的地球村。互聯網已滲透到日常生活的方方面面，無所不能地影響和改變著人們的生活方式：在互聯網上可以交友、聊天、娛樂、問診、上課、購物、辦公、開會、閱讀、展覽、招聘等，甚至足不出戶就可周游世界。在我國，90%的兒童在生活中接觸互聯網，56%的兒童初次上網的年齡低于5歲。網絡猶如一扇門，為孩子們打開一個嶄新的世界。互聯網初創企業被冠以“獨角獸”這個充滿想象力的名號，充分顯示了對其創新與活力的期待。在這次抗擊新冠病毒的人民戰爭中，互聯網也發揮了無可替代的重要作用。那么，這神奇的網絡是如何產生和創造奇跡的？這興許也是許多人想知道和分享的信息資源。

冷戰“織造”出互聯網

冷戰和互聯網本不搭界，但是，奇跡往往是在人們預料不到的情況下產生的。

20世紀50年代，整個世界籠罩在美國和蘇聯兩個超級大國以軍備競賽為標志的 “冷戰”陰云之中。冷戰初期，蘇聯成功地發射了世界上第一顆人造衛星，令美國望塵莫及。這主要是因為美國的通信網絡先天不足造成的。為了改變這種落后狀態，時任美國國防部長的內爾·麥克羅伊提出并于1958年初正式建立了名為國防高級研究規劃署（英文縮寫ARPA，中文譯音“阿帕”）的機構，其主要任務是從蘇聯奪回外層空間的霸主地位并積極改進美軍的通信網絡系統。被稱為“網絡教父”的利克里德于1962年來到ARPA主持研發。他提出了著名的“人機共生”理論，認為電腦絕不僅僅是人們通常理解中的計算機，它將成為一種最有效的能進行人際溝通的通信工具。他宣布信息技術項目將成為ARPA的重中之重，并把自己領導的機構命名為信息處理技術辦公室（IPTO）。利克里德以IPTO 為核心，將全美最好的電腦科學家和工程師組織成ARPA研發團隊，這些人就是后來研制網絡的中堅力量。

ARPA研發團隊的科學家羅伯特·泰勒提出了一個大膽的聯網項目，由杰出的網絡工程師拉里·羅伯茨擔當這個項目的主持人。羅伯茨在專家們提出的有關網絡結構和信息傳輸等互聯網設計理論的基礎上，最終確定了阿帕網的基本結構：采用分組交換的分布式網絡，由中介電腦組成的中介網絡承擔通信任務。這種分布式網絡猶如巨大的漁網，由眾多的節點連接而成。它的每個節點都有多條通路與其他節點相連。分組交換傳遞信息就好像把一封信的內容分成若干自然段，每個自然段都各裝入一個信封，并在每個信封上寫著收信人的姓名和地址。這些信封分別經過相同或不同路線傳送，若傳送遇到阻礙，哪里好走就走哪里。到達目的地后，再合成一封完整的信，從而完成信息的傳送。

采用分組交換的分布式網絡傳遞信息的優點是防御故障的能力很強，這是因為如果“自然段”遇到電腦發生故障或者部分線路中斷時，它會另找其他的傳輸路線。即使在戰爭中使用，當某個節點被擊毀時，軍方的命令仍可以通過其他節點傳送，使通信依然保持暢通。另外，分組交換的分布式網絡可大大提高信息傳輸效率，與“線路交換”每個人必須占用一整條線路相比，“分組交換”則可一條線路同時供多人使用，效率顯然會大幅度提高。

在網絡中承擔通信任務的中介電腦，實際上就是路由器的雛形。它位于網絡與每臺主機之間，其主要功能是接收遠程網絡傳來的信息并轉換為本地主機使用的格式，而且還負責線路調度工作。這就是說，中介電腦的作用是為本地傳出的信息規定路線（路由），然后傳遞出去，這也就是路由器的本質。由于中介電腦規格相同且“語言”統一，因而很好地解決了操著不同“方言”的不同類型主機相互兼容的難題。

經過緊張而嚴密的研制和試驗，世界最早的互聯網—阿帕網于1969年橫空出世。這一虛擬大網把位于美國加州洛杉磯的加州大學洛杉磯分校、位于加州圣芭芭拉的斯坦福大學和加州大學圣芭芭拉分校，以及位于鹽湖城的猶他州州立大學的計算機主機連接起來形成一個網絡，而位于各節點的大型計算機采用分組交換技術，通過專門的通信交換機（IMP）和專門的通信線路相互連接。到1972年，阿帕網在美國已發展到有40個節點互聯互通，并在第一屆國際電腦通信大會上成功地進行了展示。這次大會上決定成立國際網絡工作組，并計劃以阿帕網為基礎連接全球現有的各種網絡。與此同時，還擬定了傳輸控制協議等網絡規則，而且宣布網絡免費向全世界開放，這標志著國際互聯網的正式誕生。

“軟”“硬”兼備讓網絡“活”起來

互聯網在人們的歡呼聲中誕生了，但這只是將不同地區的眾多計算機硬件連接在一起，使信息傳送和交換更快、更順暢，卻不能在網上對信息進行存取、查詢、編輯和發布等，即它還缺少相應的軟件程序。加之，上網時面對的是一行行只有電腦專業人員才看得懂的程序和代碼，因而在相當長時間里，互聯網只是少數專家、學者使用的高級工具。直到1989年英國科學家伯納斯-李成功地開發出世界首個Web服務器和Web客戶機，進而創建了萬維網（World Wide Web）后，才正式揭開了互聯網的新紀元，使互聯網像生命體一樣“活”起來，并從象牙塔進入尋常百姓家中，使每個普通人都能上網瀏覽沖浪。

伯納斯-李于1980年來到位于瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心從事軟件設計工作。在工作中，他頻繁地與世界各地的科學家們溝通聯系，并和他們交換、分析數不清的報告和數據，經常不得不重復回答一些問題，煩瑣的過程實在令人煩惱。有一天，他端著一杯咖啡走在實驗室的走廊上。當經過盛開的紫丁香花叢時，幽雅的花香伴隨著咖啡的醇香撲鼻而來。一瞬間，伯納斯-李腦海中靈感迸發：既然人腦可以通過互相連貫的神經傳遞信息（比如聞到花香和咖啡香味），那電腦文件為什么不能通過互相鏈接形成“超文本”呢？那樣的話，無論人們身在何處，都能夠通過計算機網絡簡單、快捷地訪問其他人的數據。

于是，他便動手編寫一個軟件程序，用一系列的鏈接（即超文本）將自己計算機上的重要文檔的存儲地址“串起來”，這樣就可以像從一本書的目錄檢索到其中的內容那樣，通過簡單的操作很快就能找到所需要的文檔。這個被他命名為“探詢”的未發布過的程序，就是后來萬維網的雛形。

初戰成功，激發了他的自信和創新熱情。他已不滿足于實現小范圍的計算機聯網共享，而是要在全球范圍建立信息網，以徹底打破信息存儲的壁壘。他終于在1989年開發出全球首個Web服務器和客戶機。盡管這個Web服務器簡陋得只能說是歐洲核子研究中心的電話號碼簿，而且只允許用戶進入主機來查詢研究人員的電話號碼，但它卻是人們從未看到過的非常實用的超文本瀏覽器。伯納斯-李將他的發明定名為萬維網，并以其英文縮寫“WWW”于1991年5月正式登錄互聯網。由于萬維網將互聯網上的文本、圖像、聲音等各種信息鏈接到一起，而且通過瀏覽器人們可向萬維網服務器發送各種請求，并對從服務器發來的超文本信息和各種多媒體數據格式進行解釋、顯示和播放，從而使普通人在網絡上能圖文并茂地發布和交換信息。因此萬維網一問世立即引起轟動，并得到越來越廣泛的應用。

5G開創超級互聯網世界

5G是人們耳熟能詳的一個詞。特別是我國著名的華為技術公司由于其5G技術獨樹一幟、全球領先而遭受到美國及西方一些國家的封殺和堵截，企圖以此遏制我國經濟和高新技術的快速發展，這從側面說明5G技術所具有的重大戰略意義。

5G是第五代移動通信技術的簡稱，也是移動通信技術的最新版，具有反應速度快（下載一個視頻5G只需1秒，而 4G需 10秒）、應答迅速（5G網絡延遲僅為1毫秒）和傳輸量大（每平方千米可連接設備100萬臺以上）等特點。人們正是利用5G的這些優勢將本身不是計算機的物體如機器人、汽車、電視機、電冰箱甚至咖啡機、心臟起搏器、尿布等植入網絡中（實際上是將微芯片鑲嵌到這些物體上），創建一個融入現代生活方方面面的超級互聯網—物聯網。這意味著，5G技術已使人們超越4G所實現的人與人之間的連接，在收集大量數據的同時實現物品和生活設備之間的連接和交互。有了5G，人們不僅能以更快的速度瀏覽網頁，還能同時連接更多的設備。而且，由于5G的延遲大大降低，因而與互聯網或云的交互幾乎是即時的。可以說，現在已進入了家用生活電器和工業設備實時接入互聯網的新時代。這種正在改變人們生活的物聯網涉及面很廣，包括車聯網、智能手機聯網、機器人聯網、家用電器聯網、工業設備聯網等，這些機器和設備可以互相交流而無需人為操控。有了這些物聯網，智能家用電器將能幫助人們完成各種家務勞動；智能工業設備能自動幫助人們完成復雜精密的工業生產操作。這些設備甚至能提前了解人們的需求，無需人們對它發出指令；人們通過可裝在衣袋里的小巧玲瓏的智能手機就能知曉天下大事和最新的科技成果，并能和全球任何有關的人取得聯系；由于5G網絡下傳輸信號延遲為毫秒級，因而機器人控制者可以遠距離操控機器人，實現高危環境下的機器人作業，機器人動作與操控者幾乎同步，精確度很高；當智能汽車的操控人員按下自動駕駛按鈕后，汽車便能以40千米每小時以上的速度自動行駛，遇到前方有車或行人時，能自行避讓或剎車。5G的剎車反應距離僅為0.028米（4G達1.4米），從而有效地保證了行車安全。

2019年初，我國已進入5G商用元年。當年6月中旬四川宜賓發生地震，當地醫院啟用了我國研發的5G城市災難醫學救援系統，以遠程會診等方式對傷員展開救治。這套5G城市災難醫學救援系統可向數百或數千千米外的專家實時傳輸高分辨率醫學圖像，會診專家團隊在詳細詢問傷員受傷情況和查看傷員各項影像學檢查結果后，為200多千米外的震區醫護人員提供了精確的診療指導。廈門大學和華為公司、中國電信共建了一個5G眼科醫院。這所醫院應用5G技術，通過互聯網直播眼外科手術，專家將可以對手術提供遠程指導。作為中國科技中心之一的深圳測試了5G網絡在地鐵系統中的應用，一旦發生突發事件時， 5G車地通信可配合人臉識別及智能行為分析，協助鎖定車廂內的危險人員以及判別危險行為，以加強出行安全。另外，我國西南部的汽車制造基地重慶對由5G移動網絡輔助的無人駕駛公交車進行了測試。全球移動通信系統協會的研究認為，我國將在2025年成為全球最大的5G市場。

從2019年的11月1日起，三大國有運營商在全國范圍內開展了5G網絡服務，推出了服務計劃。北京經濟技術開發區聚集了近百家5G產業鏈上中下游企業，5G+智慧工廠、5G+智慧交通等十大5G應用場景正加速落地，初步形成了完整的5G產業鏈。根據有關創新發展行動方案，北京將于2020年在重點區域完成5G車聯網建設，形成連接車與云平臺的車聯網服務能力。到2022年，北京冬奧會將實現智能網聯汽車的全面應用。我國首個5G智慧高速公路項目已于2019年初落地湖北，并已進行5G基站的選址建設和智能收費測試。

到2020年底，5G所開創的物聯網全球接入設備將達260億臺，這些設備中大多是人們日常生活中的常用電器和車輛。未來幾年內，這些設備將全部實現智能化。它們將彼此自動交流而無需人工操作，從而使人們的生活變得更加輕松愜意。在更高質量的無線網絡基礎設施、體積和成本越來越小的智能芯片以及更先進的智能算法的支持下，人們親自操作和使用鼠標的時間將變得更少。虛擬助手將與人們進行對話，以便按照人們的要求完成日常家務；家中的洗衣機和電冰箱將知道何時開始工作，以及何時該向超市訂購牛奶和蔬菜；家里的照明和溫度將能按照需要自動進行調節；家用智能汽車將能自動把人們送到上班地點或者需要去的地方……

未來物聯網美好的生活圖景，還可從可穿戴智能設備以及智能音箱等產品上展現出來；可穿戴智能設備主要是運動健身和醫療保健設備，其中包括能自動測量心率、血壓、步數、消耗熱量等身體指標的智能手環和智能手表等，這些引領時尚潮流的熱門產品頗受人們喜愛。植入微芯片的智能服裝能告訴洗衣機如何洗滌它們。智能音箱能與家中其他數十個設備的傳感器進行連接，以便相互傳輸數據。智能音箱將向其他智能家電發送指令，從而成為智能管家。

物聯網由于能使轉瞬即逝且不確定的物理世界信息變得具體而可分析，因而給人們帶來更大的方便和實惠：例如建筑物的智能照明可節省能源；智能機械可以預測自身的故障，并安排預防性保養；聯網奶牛可以使奶牛的飲食習慣和生命體征得到實時跟蹤，從而使奶牛產奶量增加，患病時需用的藥品較少。阿里巴巴研發的“ET大腦”接管了杭州128個信號燈路口，通過精確預測急救車輛到達每個路口的時間，提前十多秒控制信號燈變化，清空車道，可以為120急救車縮短一半到達時間。

更為引人注目的是，我國建成了全球最大的北斗衛星車聯網平臺，480萬輛裝有北斗導航系統的運輸車輛上線，使重大事故率和人員傷亡率均下降50%，出行耗時減少1/3。北斗應用覆蓋世界50多個國家和地區，覆蓋人口近30億。

據專家預計，到2030年，5G網絡將完全開發和建立，它將和光纖一道成為信息杜會最重要的基礎設施。

未來人腦將與互聯網連接

事物總是在不斷發展中。就在2019年11月我國全面開展5G網絡服務不久，北京有關部門已啟動了6G網絡的研發。

如果說5G是一種能創建為訪問信息提供便利的綜合感知系統的最先進技術，那么6G將會幫助人們構建融入了人工智能且能做出智能響應的感知神經系統。使用6G后，連接速度將變得更快，網絡延遲也將比使用5G時更低，從而將使實時的數據交換成為可能。因此，6G將把真實世界與虛擬數字世界連接起來，大大提高產品設計、研發和技術實驗的效率并能降低成本。此外，還可利用包括3D打印在內的先進技術在現實世界中開發數字產品。在這種情況下，基于大數據的智能化將成為推動創新的關鍵，而6G網絡不僅將成為數據傳輸的“高速公路”，還將以一種更為流暢的方式集成更多的先進技術，成為通信和計算基礎結構組合的一部分。隨著6G技術得到應用，其許多優勢將不斷展現。

6G技術將成為國家的核心技術以及數字經濟的主要推動力。為了促進6G技術的進一步發展，我國已建立了一個由來自大學、研究中心和技術公司的專家組成的6G研究團隊，以推動這一技術的發展并向政府提供相關決策建議。國外如美國、韓國、日本和一些歐洲國家也都相繼著手制定推動6G技術發展的規劃。6G競賽的前奏即將響起。

隨著科學技術的迅速發展，人們將迎來互聯網發展更為重大的突破，這就是人腦與互聯網的連接，從而使人類只要想到一個問題就會立刻得到解答，而不是用搜索引擎去查詢。這與系列科幻電影《黑客帝國》中接收信息的方式類似。

這種人腦與互聯網連接的實現，既不是科幻，也不會遙遙無期。科學家預計，人類大腦與技術結合的時間可能早于很多人的預期，或許“幾十年內”就能實現。

美國“人腦/云界面系統”科研項目的科學家認為，可以將神經納米機器人植入人體，實現與網絡的實時連接。這些微型機器人可以在人體脈管系統中識別方向，跨越血腦屏障，在腦細胞之間甚至其內部精確地自動定位。然后，它們會把加密信息在人腦和基于云的超級計算機網絡之間無線傳輸，進行實時的大腦監控和數據提取。另外，“人腦/云界面系統”受神經納米機器人技術調節，還可以使個體有能力在云端即刻獲取人類積累的一切知識，從而大幅提高人類的智力和學習能力。

目前，盡管“人腦/云界面系統”研究項目還沒有進入大規模人類試驗的階段，但這項人腦聯網技術已在較小規模上取得了成功。已完成的人類“腦網”系統測試雖然不是很先進， 但卻實現了不同人腦之間通過云端進行意識驅動的信息交換。測試中使用發送者顱骨中記錄的電子信號和接收者顱骨中的磁刺激來完成合作任務。這項測試使三個人實現了僅憑意識就能共享內心想法和進行游戲。

人們期待著人腦與互聯網連接的美好愿望早日實現。