北京大學信息交換與網絡安全實驗室

旨在深入研究現代信息科學與網路安全領域中關鍵問題的共性及根本成因，探索系統化解決多源異構信息交換問題與網路安全問題的新理論，新方法，新技術，新架構和新應用。培養兼具信息科學，網絡科學與認知科學的跨學科人才，服務於安全，可信，智慧的認知互聯網等前沿科學技術的研究和推廣。 ^[1] 

1基礎研究

1.1自身藴含語義結構的新一代編碼語言研究

形式化語言與自動機理論是計算科學的重要基礎理論，支持形式邏輯演算的機械化和自動化，並不關涉形式的語義或內容問題，無法有效支持機器對語義的正確理解。嚴格意義上而言，形式化語言並非完備的語言，因為語言的本質並非語言的形式（如符號），而是語言本身所藴含的被主體能夠無歧義理解的語義結構，而這正是現代形式化語言所缺失的。本研究的重點是研究提出完備的、自身藴含任意複雜度語義結構的、能夠被機器直接理解和處理的新一代通用編碼語言，解決機器思維的載體和工具問題。

1.2神經網絡激活-連接狀態表徵的數學理論研究

神經網絡是人類的主要認知系統，對神經網絡激活-連接狀態數學表徵理論的深入研究將直接有助於在機器與人之間建立同構的認知與交互模式，從而有效解決機器與人在概念層次上雙向交互的問題。

1.3基於語義的算法理論研究

目前，機器的邏輯是基於形式的，而人類的邏輯思維是基於語義的。本研究的內容是研究類人邏輯思維的全新算法理論與設計工具。

1.4思維機理論研究

自動機的處理對象是符號，而思維機的處理對象是符號所表徵的語義結構，自動機是計算機的數學模型，而思維機是思維機器的數學模型，是思維機器的重要理論基礎。自動機的基礎是數據、算法和狀態控制，而思維機的基礎是語義、語義化的數據/算法和模式控制；自動機不關涉符號的語義，而思維機基於對語義的理解調用恰當的算法處理恰當的數據產生機器與人都可取得同樣理解的結果。

2科學技術研究

2.1基於認知的信息交換的基礎理論與核心技術研究

2.1.1信息交換的形式化傳統侷限性分析

現在，信息交換的基礎理論是香農的《信息論》，關心信息的量而非質，這一方面導致目前大量無用信息的重複傳送帶來的網絡帶寬損耗，更重要的是會形成網絡安全問題，確切來講，網絡安全問題是現代數據網絡的系統性問題，從根本上解決上述問題的唯一方法是讓網絡理解其所傳送信息的語義，這就是我們所説的信息交換形式化傳統的認知侷限。

2.1.2信息交換與機器認知的關係研究

從理論上而言，安全、可信、高效的信息交換以機器對信息的認知為重要前提之一，而機器認知也必須建立在信息的有效語義交換的基礎之上，二者是互為因果的關係。

2.1.3基於認知的信息交換理論與技術

基於認知的信息交換的核心在於語義的交換，即重在“意會”而非僅僅是“言傳”，必須建立有效支持語義傳遞的新理論和新技術。

2.2基於認知的網絡安全基礎理論與核心技術研究

2.2.1網絡安全核心問題的共性分析

網絡安全的核心問題是網絡不知道傳遞的是什麼或是否應該傳遞，具體來講是現代網絡不具備必要的認知能力以自動判定和解決網絡安全問題，網絡安全問題的共性是非法使用者對網絡的欺騙行為。目前世界上最先進的計算機所具有的智能相當於人類6-7歲的兒童，網絡安全問題簡單來講就是大人騙小孩的遊戲可以屢試不爽，如果不設法提高網絡的認知能力至相當的水平，是無法從根本上解決網絡安全問題的。

2.2.2解決網絡安全問題的認知方法與技術原理

從根本上解決網絡安全問題的方法是提高網絡對其所傳遞內容的認知能力，採用具有資源認知能力的交換機或路由器來架構高度智能的網絡基礎設施是確保網絡安全的重要基礎。

3應用技術研究：

3.1確保安全共享的創新網絡架構研究

3.1.1動態、分佈式環境下安全共享的認知基礎研究

動態、分佈式環境下異構海量資源的認知不變性研究是建立可用資源認知系統的重要基礎，本研究重點解決的問題是資源的異構性問題，研究解決資源異構性的通用機器認知理論和方法，是認知互聯網的理論基礎。

3.1.2安全可信的認知互聯網體系架構

與現代互聯網基於IP或符號架構互聯網不同，認知互聯網基於資源的語義來架構互聯網，一方面可以有效解決查全率和查準率等具體問題，更重要的是可以從根本上解決網絡帶寬過度浪費、網絡安全、大數據以及多網語義融合問題。 ^[1]