大数据与人类文明：从物质向数据文明的转变

人类从蒙昧时代逐步进入文明时代的过程中，学会在岩壁、石头、龟甲和兽骨上面刻画图案、文字等符号，利用这些符号来记录和表达所见所闻，并进行交流和传承思想。此后以文字为代表的数据经过印刷和出版进一步加强了其记录世界和传播思想的能力。特别是20世纪末计算机和网络技术的发明和普及应用，数据的产生、存储、传输、处理、表达，以及产生的信息交流、业务管理、研判分析、决策支持等，变得更加容易。数据产生的作用越来越大，人类真正开始进入到以数据为核心要素的新时代。

（一）人类的四种文明

人类从原始社会诞生以来，经历了四种文明。我们大致可以把四种文明分为两部分：物质文明和数据文明。

第一种文明，我们称之为农业文明或第一次物质文明，持续了几千年。其主要特征是人类通过农耕技术、畜牧技术、贸易技术等征服了有生命的物质，解决了基本的衣食问题。

第二种文明，我们称之为工业文明或第二次物质文明，持续了几百年。其主要特征是人类通过制造技术、能源技术、交通技术等手段征服了无生命的物质，提供了规模化、标准化、机械化的生产方式，人类的生产力得到了空前发展。

第三种文明，我们称之为信息文明或第一次非物质文明或第一次数据文明，持续了几十年。其主要特征是，人类通过计算机技术、网络技术、信息技术等，拓展了人们的思维，解决了人与人、人与机器的沟通问题，信息技术的普及成为这个阶段重要的特征。

图4　人类经历的四种文明

第四种文明，我们称之为智能文明或第二次非物质文明或第二次数据文明，即将到来。其主要特征是，数据量呈几何级数增长，产生了真正意义上的“大数据”。通过机器学习、人工智能等技术，人们的智慧和科学决策能力得到空前增长，多样化的精神服务成为新的重点。

这四种文明相互依存、相互影响、相互融合、相互发展。前面的物质文明为后面的数据文明的发展提供坚实的基础。后面的数据文明也支持前面的物质文明，实现其信息化和智能化，从而发挥更好的作用。例如，农业文明受到工业文明、信息文明和智能文明的影响，从传统农业发展出了农业机械化、农业信息化和智慧农业；工业文明受农业文明、信息文明和智能文明的影响，存在着传统工业、工业自动化、工业信息化和工业4.0等业态；信息文明受农业文明、工业文明和智能文明的影响，存在着按农产品生长方式生产的软硬件产品、按工业生产方式开发信息系统的软件工程、按软件定义一切和按数据规律发展的数据工程，以及开始发展基于数据的深度学习人工智能等的信息产业；智能文明又受到农业文明、工业文明和信息文明的影响，存在着脑机结合、广域智能、机器智能以及超级机器智能等不同发展阶段。

从人类文明的演变中我们可以看出，数据起到了至关重要的作用。数据是信息、知识和智慧的基础。数据是所有非物质的基础。数据是人类了解世界的源泉。数据是通信的内容，数据是在服务器、云主机和终端中存储、处理和显示的内容。所有技术、业务、功能和流程都是面向数据和以数据为中心的。

目前，我们正处于物质文明向数据文明的过渡时期。这也是新旧文明交替、影响和变化的时期。在进入数据文明的过程中，我们不可避免地受到传统物质文明的思想、管理体系和方法体系影响。如果我们没有认识到数据对未来的重要性，如果我们没有创新地建立起与数据有关的新的理论体系、方法体系和技术体系，就必然会产生许多冲突。

（二）两个世界

四种文明的融合，将使人类同时生存于两个互为关联、互为融合的世界，这就是一个由物质构成的、物理的真实世界，以及一个由数据构成的、数字的虚拟世界。

真实世界，包括物质世界和人类社会，是由自然世界和人文世界构成。大自然创造的自然世界，我们看到的是太阳、月亮、星系和地球。地球上有山脉、平原、河流和湖泊。它们遵循着宇宙和自然规律，不断地在地球上创造生命，一切都在蓬勃发展。而人类创造的人文世界，是由意识、精神、思想、民族、国家、地区、宗教、政治、经济、社会、公司、家庭、科学、技术、工程、文化、艺术、教育、卫生、交流、合作、制度、法律、金融、服务以及基础设施等组成的。所有的真实世界正逐步被虚拟世界所反映和表达。

人类创造的虚拟世界经历了壁画、甲骨文、印刷等传统技术的发展。直到20世纪，计算机和网络技术的出现和迅速发展，为人类创造虚拟世界奠定了坚实的物质基础。例如，计算机技术提供信息和数据的计算和存储服务器，为人类提供各种终端（PC端、手机端）；有线、无线网络、互联网等形成通信网络；硬件和软件构成各种信息系统等。虚拟世界的内容由各种数据组成，这些数据实时动态地不断变化，进而生动地演绎出一个栩栩如生的虚拟世界。

人类发明并建立了用数据将真实世界与虚拟世界融合的方法，以了解、理解、适应和控制真实世界。这两个世界是共存和相互作用的。生活在真实世界中的人，离不开由数据组成的虚拟世界。

图5　真实世界和虚拟世界

案例4：虚拟世界的应用场景(www.xing528.com)

虚拟社交：德国乌尔姆大学研发出一款名为“FaceDisplay”的VR头显。这款设备实现了穿戴者在虚拟世界中与旁人进行更好的互动。FaceDisplay共有三块触摸屏，屏幕会显示穿戴者所看到的虚拟世界景象，而用户旁边的人则可通过触摸屏幕与穿戴者进行互动。设备两侧的屏幕与中间屏幕呈75度角，以便旁观用户能够在穿戴者移动头部时仍可看到两块屏幕上的画面。任何时候，旁观用户都能通过触摸屏幕影响虚拟世界的环境。

虚拟游戏娱乐：蜗牛数字携旗下首款VR游戏《方舟公园》亮相韩国最大规模国际游戏展“G-STAR 2017”。在世界观表达上，《方舟公园》延续了《方舟：生存进化》原有的一些元素，定位为一个恐龙星球，由各类恐龙生物构成了一个个不同的生态圈。在这个开放的大世界中，会有智能AI机器人导游带你游览体验整个公园。不仅如此，2018年1月1日，全球第一座真正意义上的VR动物园——广州动物园VR动物园正式开放。借助VR-虚拟现实技术，公众不仅可以看到平时难得一见的不可思议的动物画面，而且可以在虚拟世界里与动物进行不可思议的互动。

虚拟医学：医学领域对虚拟现实技术有着巨大的应用需求。由于人体的几何、物理、生理和生化等数据量庞大，各种组织、脏器等具有弹塑性特点，各种交互操作如切割、缝合、摘除等也需要改变人体拓扑结构。因此构造实时、沉浸和交互的医用虚拟现实系统具有一定难度。目前，虚拟现实技术已初步应用于虚拟手术训练、远程会诊、手术规划及导航、远程协作手术等方面。

虚拟汽车赛道：谷歌下属的美国自动驾驶汽车Waymo使用自家建造的虚拟世界“Carcraft”，用作无人驾驶汽车测试场。这个虚拟世界的命名灵感来源于《魔兽世界》。Carcraft虚拟世界包含许多场景，都是无人驾驶汽车在公路上可能会碰到的环境。在这个虚拟世界里面，有25000辆虚拟无人驾驶汽车在模型中行驶；在2016年，这些虚拟无人汽车每天都要行驶25亿英里，而同年谷歌的真实汽车仅行驶了300万英里。在虚拟世界内，谷歌可以摆脱现实条件限制，为每一个场景制作无数变化的场景，然后让虚拟汽车在场景中行驶和测试。

（三）一个未来

人类社会发展的四种文明和两个世界的融合，会将人类带入到一个物质与数据相融合的和谐美好的未来。

由于物质和数据具有不同特点和规律，真实世界与虚拟世界需要不同的生产力和生产关系来支撑，才能分别构成有序的物质社会和有序的数据社会，才有可能实现人类和谐美好的未来。因此，也就有必要认识物质和数据的基本特征和规律。

图6　人类生活在物质与数据融合的未来

知识拓展：数据与物质的对比

1.物质的特征

物质是支撑农业文明和工业文明的基本要素，是真实世界的核心内容。物质具有价值、资产和权属属性，复制和传播不容易，需要成本。许多国家都有物权法来规范物质社会。物质不能同时共享，只能分时共享。物质安全是周界保护、系统监控和放入保险柜。

2.数据的特征

数据是支撑信息文明和智能文明的基本要素，是虚拟世界的核心内容。数据也具有价值、资产和权属属性。数据权属情况相对物质来说就更复杂些，拥有数据并不意味着拥有数据的主权。数据复制和传播非常简单，几乎没有成本。要使数据社会有序发展，就必须有与数据权属有关的数据资产法或数据权利法。

数据可以同时、分时共享。这是数据价值和数据经济（数字经济）、知识经济、分享经济等的根本体现。

数据安全可以指周界保护、系统监控和数据本身加密。但当数据加密时，谁拥有解密密钥谁就对数据具有支配权和控制权。

表4　数据与物质对比