北京大学信息交换与网络安全实验室隶属于北京大学新媒体研究院，旨在深入研究现代信息科学与网路安全领域中关键问题的共性及根本成因，探索系统化解决多源异构信息交换问题与网路安全问题的新理论，新方法，新技术，新架构和新应用。

旨在深入研究现代信息科学与网路安全领域中关键问题的共性及根本成因，探索系统化解决多源异构信息交换问题与网路安全问题的新理论，新方法，新技术，新架构和新应用。培养兼具信息科学，网络科学与认知科学的跨学科人才，服务于安全，可信，智慧的认知互联网等前沿科学技术的研究和推广。

1基础研究

1.1自身蕴含语义结构的新一代编码语言研究

形式化语言与自动机理论是计算科学的重要基础理论，支持形式逻辑演算的机械化和自动化，并不关涉形式的语义或内容问题，无法有效支持机器对语义的正确理解。严格意义上而言，形式化语言并非完备的语言，因为语言的本质并非语言的形式（如符号），而是语言本身所蕴含的被主体能够无歧义理解的语义结构，而这正是现代形式化语言所缺失的。本研究的重点是研究提出完备的、自身蕴含任意复杂度语义结构的、能够被机器直接理解和处理的新一代通用编码语言，解决机器思维的载体和工具问题。

1.2神经网络激活-连接状态表征的数学理论研究

神经网络是人类的主要认知系统，对神经网络激活-连接状态数学表征理论的深入研究将直接有助于在机器与人之间建立同构的认知与交互模式，从而有效解决机器与人在概念层次上双向交互的问题。

1.3基于语义的算法理论研究

机器的逻辑是基于形式的，而人类的逻辑思维是基于语义的。本研究的内容是研究类人逻辑思维的全新算法理论与设计工具。

1.4思维机理论研究

自动机的处理对象是符号，而思维机的处理对象是符号所表征的语义结构，自动机是计算机的数学模型，而思维机是思维机器的数学模型，是思维机器的重要理论基础。自动机的基础是数据、算法和状态控制，而思维机的基础是语义、语义化的数据/算法和模式控制；自动机不关涉符号的语义，而思维机基于对语义的理解调用恰当的算法处理恰当的数据产生机器与人都可取得同样理解的结果。

2科学技术研究

2.1基于认知的信息交换的基础理论与核心技术研究

2.1.1信息交换的形式化传统局限性分析

信息交换的基础理论是香农的《信息论》，关心信息的量而非质，这一方面导致大量无用信息的重复传送带来的网络带宽损耗，更重要的是会形成网络安全问题，确切来讲，网络安全问题是现代数据网络的系统性问题，从根本上解决上述问题的唯一方法是让网络理解其所传送信息的语义，这就是我们所说的信息交换形式化传统的认知局限。

2.1.2信息交换与机器认知的关系研究

从理论上而言，安全、可信、高效的信息交换以机器对信息的认知为重要前提之一，而机器认知也必须建立在信息的有效语义交换的基础之上，二者是互为因果的关系。

2.1.3基于认知的信息交换理论与技术

基于认知的信息交换的核心在于语义的交换，即重在“意会”而非仅仅是“言传”，必须建立有效支持语义传递的新理论和新技术。

2.2基于认知的网络安全基础理论与核心技术研究

2.2.1网络安全核心问题的共性分析

网络安全的核心问题是网络不知道传递的是什么或是否应该传递，具体来讲是现代网络不具备必要的认知能力以自动判定和解决网络安全问题，网络安全问题的共性是非法使用者对网络的欺骗行为。世界上最先进的计算机所具有的智能相当于人类6-7岁的儿童，网络安全问题简单来讲就是大人骗小孩的游戏可以屡试不爽，如果不设法提高网络的认知能力至相当的水平，是无法从根本上解决网络安全问题的。

2.2.2解决网络安全问题的认知方法与技术原理

从根本上解决网络安全问题的方法是提高网络对其所传递内容的认知能力，采用具有资源认知能力的交换机或路由器来架构高度智能的网络基础设施是确保网络安全的重要基础。

3应用技术研究：

3.1确保安全共享的创新网络架构研究

3.1.1动态、分布式环境下安全共享的认知基础研究

动态、分布式环境下异构海量资源的认知不变性研究是建立可用资源认知系统的重要基础，本研究重点解决的问题是资源的异构性问题，研究解决资源异构性的通用机器认知理论和方法，是认知互联网的理论基础。

3.1.2安全可信的认知互联网体系架构

与现代互联网基于IP或符号架构互联网不同，认知互联网基于资源的语义来架构互联网，一方面可以有效解决查全率和查准率等具体问题，更重要的是可以从根本上解决网络带宽过度浪费、网络安全、大数据以及多网语义融合问题。