众智网络建模与互联

第1章　众智网络引论 1.1　众智现象 纵观人类社会发展史，人与机器的体能、技能和智能的进化、释放和利用是创造社会财富、推动社会进步的主要动力源泉，只是不同的历史阶段，体能、技能和智能的进化、释放和利用的程度和方式不同而已。 农业文明时代，人类和畜力的体能进化、释放和利用是创造社会财富、推动社会进步的主要动力源泉。社会生产生活追求的主要目标是提升效益，长期的生产实践使人类逐步认识了天文、历法、物候等基本规律，孕育了科学技术的萌芽。工业文明时代，人和机器的技能进化、释放和利用是创造社会财富、推动社会进步的主要动力源泉。社会生产生活追求的主要目标是提升效率，催生了基础科学体系，并逐步形成和发展了各类工程科学技术体系。人类进入信息网络文明时代，互联网、物联网等不断扩大各类智能体之间的互联规模，云计算等技术不断提高各类智能体之间的交互作用能力，大数据、人工智能（artificial intelligence，AI）不断提升人、企业、机构、智能物品等各类智能体的智能水平。人与机器的智能进化、释放和利用成为创造社会财富、推动社会进步的主要动力源泉。社会生产生活追求的主要目标是提升效能，并正在催生智能科学技术体系。 互联网在促进大众获取信息、拓展人际交往、鼓励社会参与、提供实际生活便利等方面发挥的积极作用越来越突出，可以说网络无处不在。互联网大规模发展，并与移动网和传感网等进一步互联互通，大数据时代已经来临，大数据正逐渐对各个领域产生重要影响。互联网和社会网络正在进一步结合，注重大众用户的参与及用户之间的交互作用，通过网络应用促进网络上人与人之间的广泛深度交互与协作，并在大众的持续交互中涌现出一种群体智能（swarm intelligence，SI）。而SI是什么、有什么特征、如何产生及可对人类社会产生怎样的影响等，是人们在进入信息社会，了解SI时关心的基本问题。如何有效研究SI，加深对它的认识和理解，为更好地利用互联网和SI提供借鉴，是摆在人类面前亟须解决的问题。2011年2月，美国哈佛大学公布了当前及未来需要重点解决的十大社会科学问题，“人类如何增加自身SI”、“我们如何才能集合每个人拥有的信息来做出*佳决定”和“怎样理解人类创造和表达知识的能力”这三个问题位列其中[1]。 众智现象普遍存在于人类社会。“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”“众人拾柴火焰高”，这些都是众智在人类社会的原生态表现，具体到经济领域中的企业经营管理过程、产业链协同运作等，社会领域中的各类研讨会、各类社会组织及其集体行为过程等，政府治理领域中的全民选举、社会公共问题全民讨论等，均是通过集众多个体智慧，期望取得更好或*好的效果，如何集“众”的智慧，使社会合理运作、不发生突发性灾难一直是人类追求的目标。但是，同时也有“三个和尚没水喝”的经验教训，如何在经济运行、社会生活、政府治理等领域中避免这些众智现象的负面影响也一直是人类社会不断探索解决的复杂问题。 网络时代的众智现象更加普遍。在现代社会中，传统的外包活动通过网络转型升级为众包、众创、众筹模式，由局部范围内几个、几十个人群之间的经济、设计、金融活动或行为演化为时空无限的几十万、几百万、几千万人群之间的经济、设计、金融活动或行为，如何组织、管理、规范众包、众创、众筹过程，使其更经济、更有效率，也缺乏理论依据和完备的理论支撑。传统的《百科全书》的编撰工作转型升级为维基百科，由专业化的数十人、数百人的编撰活动演化为全社会的编撰活动，其面临的问题与上述类似。未来的头脑风暴会、研讨会等必将是网络化、人数众多、无时空限制的；未来的社会公共事务讨论也必将是网络化、全程在线、全民参与的；未来的政府治理同样必将是网络化、全程在线、全社会共同参与的，这都需要创新理论的指导。上述现象都是社会不断发展而催生的众协作现象，都是众智的体现。 1.2万物互联催生众智网络 众智现象早已普遍存在于自然界和人类社会中，“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”、“众人拾柴火焰高”、现代社会中的选举和研讨会等都属于“众”的智慧，古往今来，分工合作一直是群体中众智的重要表现形式，在社会生产中，细化的社会分工提升了效率，广泛的深度合作提高了生产力，社会随着协作方式的不断变革而迅速发展。然而，传统的协作都具有局限性，一是空间局限性，在20世纪以前，由于交通和通信等方式落后，信息传播和扩散缓慢导致信息沟通不畅，协作方之间对于彼此的供给和需求信息了解有限，难以形成大规模、跨地域的有效协作，因此传统的协作或者合作仅局限于同一地域；二是传统的协作存在时间局限性，由于通信方式落后，往往难以在保证信息时效性的前提下，满足有效的需求，协作方之间的供需信息在时间上不对等，无法形成高效的协作或者合作。 随着信息技术的不断发展，互联网等新一代信息技术促使协作的范围发生革命性变化，打破了协作过程中原有的时空壁垒，突破了协作过程中的时间局限性和空间局限性，使协作方之间对于彼此的了解更加深入、准确。同时，大数据、云计算、机器学习等技术的不断发展，也提升了协作参与者的智能水平，并且使现代经济社会中的协作由传统的人与人协作变成人、机构、企业、智能物品等多主体参与的大规模深度协作，其协作的规模更大、范围更广，协作参与者间的交互更加深入紧密。 万物互联背景下的互联网产生了大量新的应用模式，极大地改变了互联网的秩序形态和大众在网络上的行为方式，促进了大众基于网络交互的信息传播、知识共享和智能提升，网络结构及信息资源分布在大众交互下不断演化。互联网激发了大众的信息服务需求，形成了无处不在的在线搜索、实时交互、即时通信和协作，催生了一系列新的网络文化和行为，典型的应用有维基百科、博客、微博、社交和电子商务等。 用户行为对互联网动力学特性的影响也越来越大，互联网演进的主要驱动力是用户行为，用户不断变化的需求行为促使互联网演进变化，出现了很多不同的网络应用。用户行为对网络服务的影响也越来越显著，造成网络服务质量的差异化，网络服务呈现出不同的智能化水平，且智能化水平不断提高；同时，互联网演进也在影响着用户行为的变化。正是在这种万物互联的作用下，随着用户行为对互联网的影响，众智网络便应运而生。 在网络化众智协作中，协作参与方借助中心化平台实现商家对商家（business to business，B2B）、商家对消费者（business to consumer，B2C）、消费者对商家（consumer to business，C2B）、消费者对消费者（consumer to consumer，C2C）、线上对线下（online to offline，O2O）的交易，扩展了交易范围，并且人类智能和机器智能广泛参与其中，实现了深度与广度协作。当前，虽然还没有建立完备的众智理论体系，然而以众智现象为本质的应用已经延伸到人们生活的方方面面，与人们的生活密切相关，如淘宝、京东、亚马逊等电子商务平台，百度百科、知乎、维基百科等知识共享平台，微信、钉钉等办公协作交流平台，以及阿里众包、任务中国等一些众包平台都已经融入人们的日常生活中。当前，网络化众智型经济社会形态的典型实例相当广泛，如在经济领域，传统的集贸市场通过网络转型升级为电子商务平台，由局部范围内的几百、几千、几万人之间的交易活动演化为时空无限的几十万、几百万、几千万人之间的交易活动。从形式上看，是交易规模和方式的变化，但是，从内涵来分析，交易过程的信息流、物流、资金流由传统的面对面交互、从市场携带货物回家、现场现金支付转变为现在的非接触网上交互、货物配送到家、网上支付，由此催生了新的技术，如网店开发、装修等技术，甚至是颠覆性技术，如刷脸支付技术等。并诞生了新的产业，如围绕电子商务平台的软件服务业、快递业、第三方支付产业等。这些新的产业正在重组、优化或替代相关的传统产业，同时也引发了一系列有悖于传统思想和理论的新的现象和问题，如免费现象、收益递增现象等。在城市建设方面，数字孪生（digital twin）、物联网等技术已经被广泛应用，通过数字孪生等技术建立智慧城市，将城市“复制”到信息空间，实现虚实结合的智慧决策，如阿里云的“城市大脑”等工程，通过数字化建模仿真构建城市的虚拟模型，驱动数字孪生城市的发展和优化，*终为城市市政规划、生态环境治理、交通管控等提供智慧服务，“城市大脑”通过实时处理人类不能理解的超大规模的全量多源数据，基于机器学习洞悉人类没有发现的复杂隐藏规律，能够制定超越人类局部次优决策的全局*优策略，助力智慧城市的建设。 随着网络互联深度、广度的不断扩展，越来越多的传统应用正逐渐朝着众智网络化演变，未来将延伸出与人们生活息息相关的众智网络应用，如医养健康众智网络、智慧政务众智网络、电子商务众智网络等。 医养健康众智网络如图1-1所示，在未来的众智化医养健康场景中，患者、医务人员等自然人，医院、社区门诊、药店及互联网医院、保险公司等企事业单位，医保管理机构、中华人民共和国国家卫生健康委员会（以下简称国家卫生健康委）等卫生健康管理服务机构，智能医疗器械、智能健康设备等智能物品均可借助网络技术实现深度互联和广度互联，上述自然人、企事业单位、机构、智能物品四类智能主体映射到医养健康众智网络中，成为智能数体，通过众协作完成供需匹配，实现居民医疗诊疗、医疗救治、居民健康管理、医保产品规划与定价等众智化的交易撮合，减少社会医养服务的资源消耗，提升医养健康系统的服务水平和智能水平。未来如果出现身体不适， 居民数体可通过智能手环等智能监测设备将健康数据和历史就医数据发送到众智网络中，自动匹配合适的医生、医院或者诊所数体进行诊疗，并通过医院、保险公司数体自动结付医疗费用，同时，医疗保险公司数体也可针对居民的实时与历史健康数据合理调整医保策略。 2020年初，新冠疫情暴发，在全民抗疫过程中，对数字化服务能力与精细化治理能力的需求十分紧迫，其中，数字化政务的需求尤为明显，如通过无接触政务推动人、物、空间的深度数字化，无接触政务绝不是“一网通办”或“不见面审批”的别称，无接触政务的目标是数字孪生政务，即实现数字空间与现实空间在权力、业务、流程、体验等要素的映射与衔接，智慧政务众智网络即可实现该目标。如图1-2所示，在智慧政务众智网络中，业务申请人、工作人员等自然人，办事企业，各级政府的政务办理机构，以及办事过程涉及的智能设备和各类经办材料等智能物品也通过网络技术实现深度互联和广度互联。将上述四类智能主体映射到智慧政务众智网络中，实现数字政府的建设和智慧政务服务，通过智能数体的协作，优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率并建立可信服务体系，达到智慧政务的愿景。未来，政府机构在办理政务时，政府机构数体可以更加清楚地了解其他各类数体的行为数据、过程数据、结果数据，针对主体进行用户画像，基于标签进行精准的个性化服务，通过各类数体的数据资源共享，优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率，让居民和企业少跑腿、少排队，提升用户满意度，提高政府机构工作人员的办事效率，实现业务分流、高效协作、办公简单透明，并且实现政府机构政务全公开、绩效全量化、监督无死角。 众智思想同样能够推动电子商务的发展和变革。在电子商务众智网络中，顾客、店主等自然人，电商卖家、物流公司等企业，国家市场监督管理总局等机构，智能物品等借助网络实现深度互联。在未来的电商场景中，不仅电商卖家具备供给能力，买家也具备一定的供给能力。买家产生需求后，电子商务众智网络中的各类原料供应企业数体、产品生产企业数体、物流公司企业数体将进行自动匹配并协作完成订单的生产、交付与售后服务等工作，极大地降低企业生产成本，提高资源利用率，做到有序管理和监督电商平台，降低全网功耗，使整个电子商务众智网络有序、稳定地运行，避免出现哄抬物价、囤积商品或者虚假信息传播而引起的抢货事件。 除了上述应用实例，未来的社会公共事务讨论、政府治理等经济政治和社会生活都必将是网络化、全程在线、全社