神经网络、通信网络与互联网络有什么本质性的异同？

神经系统对于多路信号的同步相关性认知，实际上也是一个概率问题，例如春天发芽，秋天落叶，冬天下雪，这是季节气候变化形成的常态化现象，因为经常同步发生，所以在人们的认知系统中沉淀为一种常识，然而，这种常识并不总是绝对的。理论上来说，不同事物同步发生的次数越多，它们之间的相关性也越大，但是无论发生多少次，结果都不具有绝对性，因为个体在其有限的生命期内无法穷尽所有的潜在相关情况，更不可能直观的体验两个可能的相关性事件在无穷的时间和无穷的参照系下的实际相关性，如果可以，意味着个体可以直接获知真理，这显然是谬论。既如此，神经系统只能基于有限的规则来获取对不同事物之间相关性的测算，测算精度如果太高，意味着校验条件极其严苛，会极大的消耗能量，并带来低效率，同时由于这种校验位于认知体系的底层，太过精确会导致高层的调节失去存在的价值，甚至走向一种极端化[*]；测算精度如果太低，意味着校验条件较为松散，虽然效率高但准确度低。神经系统在长期的进化中，筛选出了一套符合个体生存需要的一套相关性校验机制，它体现在最底层的神经元之上。神经元激发动作电位存在激活阈值，并且阈值还会因为不同的组合方式、不同的激发程序而发生变化，由此导致个体在认知和行为上的适应性差异。一个谨小慎微的人，触发其行为响应的阈值较高，需要的触发条件更多，一个乐观积极的人，触发其行为响应的阈值相对较低。从感应链路和通信过程的基本机理对比中可以看出，认知源于一种行为调节系统（对应感应链路的响应系统）之上的概率相关，它对应着一种可量化的作用关系，因此其本质就是一种信息。简单的认知过程如此，复杂的认知亦如此。

皮层是神经网络的重要组成部分，每一类皮层对应着一套解码系统，可以完成对不同信号的解码工作。神经网络是一个不断迭代的系统，每一个经感受器所传入的刺激信号对这个系统都会造成影响，并或多或少连带影响着着后续的认知解码过程。造成这一现象的原因在于，感知系统是以相关性校验的方式处理所传入的信号的，每一次的刺激信号传入，都会因为相关或不相关而影响着靶细胞，致使传导通路或兴奋、或抑制，或更容易激活，或更难激活。每一个神经元就是网络当中的一个节点，每一次信号刺激就影响了连接通路的活性，这个过程等同于神经网络对节点线路权重的赋值。神经网络对通路活性的修正不是随意给定的，而是与传入的信息高度相关。每一次赋值，就相当于一个经验的沉淀，为大脑的成熟贡献一份力量。神经网络在进行解码的同时就在积累着经验的印迹，这是它具有环境适应性的基础。丛觉对刺激信号的基于相关性的组合分化校验机制，代表着神经网络的基本底层逻辑，单层网络实现了单一要素特征的特异化校验，多层网络实现了对组合特征的特异化校验，一个有限层数的神经网络就足够容纳一定精度的万物识别能力。

对于通信网络来说，则有很多不同之处。一方面，通信网络中单次的信号传输并不会影响整个网络，在不造成拥塞的情况下，对后续的信息传输并没有什么影响。另一方面，一条传输通路跟另一条传输通路之间也可以互不干扰、同时进行，系统进行校验时不是针对通路与通路之间的关系，而是针对单个通路当中的具体信号。另外，通信网络的终端既做编码器，又做解码器，因此任意一条单一通路均具有意义，但对于神经网络来说，一条单一的链路如果没有激活响应系统，也没有与其它的通路进行关联，那它将失去意义。

通信网络一般是共用链路传输的，为了保障信息的准确性，需要尽力排除各种干扰，并通过地址编码来标记不同来源不同去向的信号，来自不同节点的信号片段可能会聚在一个链路中打包传输，但本质上发送出的信号依然是相互独立的。通信网络对信号的编码，实质上就是对信号进行时间和空间上的分割，虽然总体构成一个网络，但它本质上依然是一个一对一的系统。而神经网络在处理信号时则既没有对时间进行分割，也没有对空间进行分割，相反，神经网络按照同步节奏将不同的信号分批融合在了一起，从通信网络的角度来看，这就是信号之间的相互干扰。神经网络判定的不是信号的完整性和准确性，它判定的是信号的同步相关性。人的认知过程实际上是基于一种有限信号样本下的归纳统计，认知系统赋予统计结果一种映射关联，在这个过程中，原有的细节信息被扔掉了。这也是为什么我们能够非常清晰的辨认出面前的人到底是谁，可是当闭上眼的时候，我们对那张刚刚辨识的脸却只有非常模糊朦胧的认知，因为皮层在处理信号的时候，所做的操作是进行信号相关性融合，虽然在视皮层所采集的原始信号依然存在，但在向联合皮层传递信号并生成关联认知时，仅需特征信息即可，大量的基础信息在后期关联运算中被摒弃了。基于此，可以推导出一个重要结论：

神经网络虽然具有智慧，但它是以牺牲细节信息为代价换来的。通信网络虽然越来越智能化，但却谈不上智慧，它仅相当于一个单层神经网络，相比于通信网络，互联网络又有新的特点。如果从微观角度来看的话，互联网络与通信网络的作用机理是基本一致的，但是从宏观的、发展的角度来看待互联网络的话，它与神经网络又有诸多相似之处。神经网络的每一个节点（即神经元）就是一个微型处理系统，互联网络的每一个节点（即终端或服务器）也是一个处理系统；神经网络的每一次通信都对系统有影响，互联网络的每一次交互过程也会被网络所记录下来，并影响到其它用户的偏好选择，讯息越交互就越多，就越对用户有吸引力；神经网络会校验信号之间的相关性，互联网络会催生出同类讯息的生态平台；神经网络越用越聪明，互联网络越用越智能……互联网络的节点虽然是终端，但它本质上是人的延伸，是由人来驱动，并且它能够比通信网络更为全面的承载人的需求，这也是互联网络为什么与神经网络呈现相似之处的原因。互联网络可以理解为神经网络在宏观世界中的一种降维映射，而物联网，则是基于互联网络的一种升维映射，它不仅融合了虚拟的讯息，还融合了生产链路和物资资源，它可视为神经网络在地球村的映射。

光通信系统与光网络的区别及联系

往期发布的文章中，笔者分享了不少涉及光通信系统和光网络的文章，最近有部分读者（尤其是一些正准备进行相关研究的科研工作者）跟笔者交流：光通信系统与光网络有什么区别？二者有什么联系？

说实话，二者虽然不同但区别不大（内涵差不多，外延区别有点大），为和大家开展有益交流，本期就来阐述一下。

首先，讲一句题外话，物理先辈们曾告诉我们，光有波粒二象性，那么光通信系统和光网络中承载的光子信息体现出来的特性也有二象性（如下图所示），所以光通信系统与光网络都值得我们去搞清楚~

图1. 光的波粒二象性

在谈该问题之前，我们先来了解一下什么是光通信系统，什么是光网络；二者不说明，确实容易混淆。

光通信系统是采用光波高速传输信息的系统；通常由电信号端机（含收发模块），光信号端机（含收发模块），光传输信道（大多数情况下用各类光纤、少数情况下用室内外大气或外层自由空间信道）等组成（实验室中的光通信系统如下图所示）。

图2 实验室中的光通信系统

光网络是采用光波高速处理信息的网络，并采用更多的光电子器件、设备及应用更多的控制方式实现多节点、多系统中高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入（往往采用跟光通信系统同样的光传输信道，常用的电信级光网络如下图所示）。

图3 常用的电信级光网络

依据上文，大家不难看出两者的共性：1、都采用物理光波，具备高速特性；2、都采用必备的光电子器件、线材及设备，广义上具备光、电信号的融合性；3、都采用光传输信道（大多数情况下用各类光纤，如下图所示），具备信道的同质性和复用性。

图4 常见的各类光纤信道

同样依据上面的简述，我们也会产生这样的疑惑：1、从应用范畴上来讲，光网络是否涵盖光通信系统？2、从二者的应用模式来看，光通信系统似乎更聚焦于实现光信息的高速传输，光网络则同时聚焦于实现高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入？3、光网络似乎要解决的技术问题更多？

而上述问题，恰恰体现了二者的区别和联系；笔者逐一跟大家交流。

首先，光通信系统一般涉及两个节点（一个信源+一个信宿）间的光信息传递，在信源和信宿间有调制器（发送机）、信道（各类光纤或自由空间信道）、解调器（接收机）；其研究或应用一般限于物理层（最多至数据链路层）。光网络则涉及用户端机或路由器的节点间（这里的节点包含边缘节点（一般靠近用户端机侧）和网络中的核心节点（含入口、出口和中间路由器））的信息传递，其中边缘节点起到信息收发作用，核心节点起到信息路由交换作用；通常物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层都需要考虑，要解决信道共享、资源分配、路由选择、流量工程、差错控制、QoS等等一系列技术问题。所以，狭义上而言，光网络是涵盖光通信系统的。

其次，光通信系统实现光信息从一个信源到一个信宿的高速传输，也就是说实现的是“单点到单点“的传输，必然导致其研究或应用主要是面向传输机制的（但并不是说不需要交换机制和接入机制，只是说传输机制是主导性机制）；而光网络实现光信息从多个信源到多个信宿的高速传输，也就是说实现的是”多点到多点“的传输，而因为涉及的收发节点多，且接入的业务类型也杂，所以必然导致其研究或应用是兼顾高速信息传输、宽带信息交换和多类信息灵活接入三大主题。

最后要说的是，因为光网络在一般情形下会面向多个节点实现光信息的高速传输、宽带交换和灵活接入，所以要解决的技术问题常常更多；在如下特殊情形下，例如某个光网络的通信容量还不如某个光通信系统的大，或者某个光网络的通信速率还不如某个光通信系统的高，那么光通信系统就要解决更多传输领域的技术问题（此时交换问题和接入问题就显得不那么重要了）。

综上所述，虽然搞清楚光通信系统和光网络的区别和联系有一定意义，但笔者还是建议不要将二者孤立化，还是需要有机统一起来，毕竟无论是光通信系统还是光网络，它们在广义上都是统一的，二者存在之目的都是为了满足人类在广域网、城域网和接入网多类业务的通信需求，二者发展之目标都是为了更高速率的信息传输、更大容量的信息交换和更灵活的宽带接入得以实现。

以上内容供大家比较学习和进行研究工作时参考，本来还有许多要讲的，例如“光通信系统或光网络发展的终极目标是什么“等，留待以后有机会再与大家分享所思所得，读者也完全可以自己查阅文献，兼虑时间有限，谢谢大家理解，今后继续….

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