新科技革命的沖擊

近幾年，關于新科技革命和產業變革的問題引起了國內外的廣泛討論。比如，里夫金提出“第三次工業革命”，世界經濟論壇創始人施瓦布提出“第四次工業革命”，麻省理工學院的兩位教授寫了一本書——《第二次機器革命》，經合組織（OECD）發布了一個報告——《下一輪生產革命》，2016年“G20杭州峰會”提出“新工業革命”……盡管觀點各有不同，但較為一致的看法是新一代信息技術和制造業融合，加上新材料、新能源等技術的重大突破，將引發科技革命，并催生新一輪產業變革。由于科技革命是產業變革的先導，產業變革是科技革命的結果。從這個意義上看，科技革命更加關鍵和根本。因此，本書將重點討論新科技革命及對世界創新秩序帶來的深刻影響。從歷史上看，科技革命從孕育到啟動，從啟動到全面爆發，往往有一個比較長的過程，初期許多人會持懷疑態度。

對于新一輪科技革命是否到來，目前大體有三種看法：一類是“不定論”，認為目前缺乏重大的科學和技術突破，新一輪科技革命是否發生或什么時候發生還不確定。二是“前夜論”，認為我們現在正處于新一輪科技革命的前夜或拂曉，很多專家用“即將來臨”“初露端倪”“蓄勢待發”等不同詞匯來表示，讓人真有一種“溪云初起日沉閣”的感覺。三是“已來論”，認為新一輪科技革命實際上已經到來，我們正處于這一颶風的中心，反而容易感覺不到。這些觀點可謂見仁見智，但隨著時間的推移，變革的大勢確實已經不可阻擋了。正如凱文·凱利所說，“雨滴匯入山谷的具體路徑是不可預測的，但它的大方向是必然的”。科技創新在很大程度上也是如此，它的發展趨勢令人驚奇但又具有某種必然性。這一輪科技革命也經歷了從最初的質疑到現在方向日益清晰，正顯示出與以往科技革命明顯不同的特征。

指數增長而非科技高原

2015年美國經濟學家泰勒·考恩出版了一本暢銷書——《大停滯》，認為美國經濟之所以停滯主要是由于科技的停滯。到20世紀70年代，美國已摘取了“低垂的果實”，如大量土地的開發利用紅利，大幅提升受教育人口比例的紅利。目前支撐經濟的主要科技成果，如電、電話、汽車、火車、飛機、打字機、照相機、藥品器材等的發明，都是在1940年之前完成的。此后，除了信息技術的“一騎絕塵”，其他科技領域都沒有出現劃時代的突破，由此形成了“科技高原”。當然，對于科技創新目前處在“大停滯”的結論，社會各界是有爭議的。

事實上，恩格斯在19世紀中期就提出了科技發展的加速規律。他在《政治經濟學批判大綱》一書中指出：“科學發展與前一代人遺留下來的知識量成正比”；又在《自然辯證法》一書的“導言”中進一步指出：“科學的發展是與從其出發點起的（時間的）距離的平方成正比”。21世紀以來，由于科研設施和科研工具的不斷改進、知識總量和交流頻率迅速飆升以及全球創新競爭加劇，科技創新繼續呈現加速發展態勢（見圖2-1）。研發規模快速增長，2003年全球研發支出只有8360億美元，2015年全球研發支出為1.750萬億美元，增長了一倍多。全球專利申請授權量一直呈上升趨勢，2008年全球國際專利申請總數為16.4萬件，2015年世界各地創新者總計提交了大約290萬件專利申請，增長了15倍。

科技成果轉化速度加快，許多理論創新成果還沒等期刊登載出來就延伸成為新技術，申請專利，轉化成產品或服務進入市場。傳統意義上的基礎研究、應用研究、技術開發與產業化融為一體，比如，功能基因發現后，在較短時間內就注冊為發明專利，或進入市場交易，或繼續進入生物藥物的開發；智能理論突破后，很快就演化成新的器件、軟件或系統。

《奇點臨近》一書的作者雷蒙德·科茲威爾認為，這100年的科技成就，將會是過去1000年成就的總和。人類技術水平上升一倍所需要的時間正在不斷縮短，當抵達一定臨界點之后，技術水平的上升速度開始以指數方式進步，也就是說一些技術產品的速度、成本、效率或者說某種能力隨著時間而指數上升。同時，他也認為技術產品種類也隨時間呈指數增長。原本需要20年才能實現的技術進步現在只需要10年、5年，然后是2.5年、0.75年，如此不斷加速。為了解指數科技的力量，我們可以通過棋盤放米的故事來解釋，也就是在圍棋棋盤的每個格子里放米，每個格子的米粒數量是前一個的兩倍，如果要填滿最后一格，需要1800億兆粒米。如果按照每平方英寸10粒米的產出，地球上陸地和海洋的面積加在一起的兩倍用來種稻谷才能滿足。

近年來，信息網絡、制造、生物、納米、機器人等技術領域大多呈現指數增長態勢。信息技術領域迅速發展，數字通信、計算機技術分別成為全球專利申請增幅最快和申請最多的領域。三大定律仍然在發生作用：一是“摩爾定律”，即當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍；二是“克萊德定律”，即在價格不變的情況下，每隔12個月硬盤的容量就能提升一倍；三是“尼爾森定律”，即每隔21個月通信網絡的速度就會增加一倍。未來10年智能手機處理能力不是增長10倍，而是可能增長10億倍。計算能力呈現指數增長，以TOP 500超級計算機為例。2004年，全球TOP 500計算機總峰值浮點計算能力僅為每秒1000多次；截至2016年底，該數據達到每秒60億次。埃因霍芬理工大學開發了一種納米級的發光二極管，集成了能夠傳輸光信號光學通路，效率是現有最佳同類產品的1000倍。美國密歇根大學研究人員開發出的納米發電機由硅晶片和分層的非污染性物質組合而成，當納米發電機折疊時，其效能會指數級增長。生物技術領域也出現指數增長態勢，以Genbank中的DNA堿基數為例，其增長速度呈指數性增長，大約每14個月就會增長一倍。DNA測序的成本也呈指數下降，十年前，人類基因組測序要舉全球十余個國家之力、耗費十幾億美元才能完成。十多年后，個人基因組測序的成本從2001年的約9500萬美元，下降到目前不足1000美元的水平。

大分化基礎上的大融通

《三國演義》在第一回的開篇就講道，“話說天下大勢，分久必合，合久必分”，這一規律在科技創新中也同樣適用。科技創新的高度裂變與高度融合相伴共生，呈現出螺旋式交替上升的狀態。

近代以來，科學與人文的界線日漸明晰，科學的劃分愈加細化。從15世紀到17世紀是近代科學發展時期，其基本趨勢和特征是科學的大分化。由于先進實驗技術和精密觀察工具的出現，人類對客觀物質世界有了更加深刻的認識，科學研究領域開始裂變，原有的基本學科中細分出一門或幾門相對獨立的學科，以前的600個學科已經發展到6000個，形成了龐大的知識體系。

由于依靠單一知識體系無法揭示研究對象的本質特征，學科間的交叉、滲透和綜合成為一種新的必然趨勢。德魯克認為，許多學科都發生迅速變化：由信奉笛卡爾世界觀下的“整體即部分之和”，轉而遵循新的整體主義哲學的“整體具有特定的配置，并不等于部分之和”。物理學家普朗克早就指出：“科學是內在的整體，它被分解為單獨的整體不是取決于事物的本身，而是取決于人類認識能力的局限性。實際上存在著從物理到化學，從生物學和人類學到社會學的連續的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。”新一輪科技革命正在推動科技發展進入一個大融合時代，所有邊界都被逐漸打破。新的學科和技術在融合中不斷創生。同一科學部類內部的有關學科之間相互交叉滲透，產生了如物理化學、生物統計、射電天文、經濟地理等學科。不同科學部類的有關學科之間相互交叉與滲透，產生了如數理經濟、社會生物、計量歷史等學科。由于科學與技術的緊密結合，使得許多學科實現了工程化，產生了如化學工程、生物工程、知識工程、金融工程等學科。

多層次的技術深度融合成為新趨勢。2001年，美國商務部和美國國家科學基金會共同組織召開了一次關于技術融合的專題討論會，提出了“融合技術”的概念，包括納米科學和納米技術、生物技術和生物醫學、信息技術等。2003年，美國再次舉行技術融合會議，探討技術融合給人類帶來的新機會，包括學習和工作效率、感覺和認知能力、交流、人機界面、生命延長、防御及人類健康等。英國政府科技辦公室發布的《技術與創新的未來2017》報告中指出：技術創新的未來在于融合。

最新的移動電話體現了一系列新技術的融合：傳輸、傳感、數據存儲、電池與能量管理、用戶界面以及其他技術。物聯網技術和人機交互融合，人機交互技術將來會快速推動物聯網技術的發展。生物領域的發展比數字世界相對滯后，但是技術融合的趨勢非常相似，包括海量數據、合成部件的制造、基因編輯、操縱身體的生物電腦等的融合，正在催生抗病農作物、新的醫療手段以及人體組織再生。納米技術與其他技術融合，出現了納米電子技術、納米材料技術、納米生物技術、納米顯微技術等；生物技術與其他高技術融合，出現了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光電、生物傳感器等新技術領域。施瓦布在《第四次工業革命》一書中也提出，“新的工業革命把數字技術、物理技術、生物技術有機融合在一起，將迸發出強大的力量”。

自然科學和人文社會科學相互滲透、加速。啟蒙時期，孔多塞、培根等哲學家、科學家，就曾生發出科學與人文融通的夢想。當今人類面對的問題越來越多，也越來越復雜，如果只重視技術問題，會遇到許多難以想象的問題。早在100多年以前，馬克思就曾預言：“自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面，正如同關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣：它將成為一個科學。”

美國科學家愛德華·威爾遜在《知識大融通：21世紀的科學與人文》一書中指出：在信息爆炸、知識過載的時代，要謹防科學發展失去倫理規范和導向，避免在技術創新大潮中丟棄人類最為寶貴的品質和道德，同樣也要防止拋棄科學，轉而擁抱神秘主義甚至重歸蒙昧。尋求知識的大融通，不僅將重整日漸瓦解的人文學科，重新掀起人們對于非功利性的藝術、人文、道德的熱情，而且也將煥發日漸機械化、技術工具化的科學的意義。比如，人工智能的發展已經不僅僅是技術問題，而是上升為人類生存發展與社會倫理問題。不同人工智能專家推出的人工智能產品背后有不同哲學預設和思路，由兩個不同編程思維的機器預測同一件事就會得出不一樣的結論；同樣，也不能指望通過一臺機器解決所有問題。最近，自動駕駛汽車致人受傷，機器人出現歧視性語言等現象，再次將人工智能牽涉的法律倫理問題推到風口浪尖。事實上，不僅是人工智能需要綜合考慮技術與社會問題，而且環保問題、貧困問題、人口問題以及由此帶來的資源短缺，乃至地緣沖突等問題，都需要自然科學知識與社會科學、人文知識的融通，只有如此才可能找到更有意義和更有價值的綜合性解決方案。

“一體多翼”的技術群落

熊彼特研究發現，技術創新不是孤立事件或者均勻地分布在時間軸上，而是趨于結成集群、魚貫而出。凱文·凱利也認為，科技是個新形態的生命，生物體中存在的群落效應和自組織力量在技術身上同樣存在。群落是一個生物學上的概念，是指一定時間內居住在一定區域或環境內各種生物種群的集合。一個群落中不同種群不是雜亂無章地散布，而是有序協調地生活在一起。群落中既有多樣性的物種，也有規模大、活動性強的優勢物種。

技術群落主要有兩類：第一類是指少量根本性技術的擴散，引致大量漸進創新、二次創新，進而形成一個技術群落；第二類是指一大群不相關的技術因適宜的條件進行同時擴散，在幾條獨立的軌道上形成“趕潮流效應”。前幾次科技革命，包括蒸汽機革命、電力革命，基本上都是一項或少數幾項重大技術孤軍突破，然后向其他領域擴大戰果，基本屬于第一類群落。而這次新科技革命，則是在幾大領域中幾乎同時取得進展，同時各類技術自身也在加速擴散，屬于第一類與第二類群落的疊加。這樣一個群落，總體上呈現出“一體多翼”的特征。其中，新一代信息技術研發和深度應用是主線，生物、新能源、新材料、先進制造、海洋、空間等技術是重要一翼。這些技術彼此還互相促進、互相支撐，共同構成引領新一輪科技和產業變革的高科技群落。

從目前看，未來技術群落的肖像不斷清晰（見圖2-2），許多領域都處于突破的臨界點，可能引發全球產業體系的巨大變革。變革最明顯的是新一代信息技術，這是引發產業變革的核心引擎。一方面，信息領域各個分支技術都在加速縱向升級，人工智能、物聯網、大數據、云計算等技術不斷涌現；另一方面，信息技術橫向滲透、融合到各方面，推動產業代際升級，催生平臺經濟、共享經濟、智能經濟等新經濟形態。

據估計，到2050年信息技術產業總規模將達到130萬億元，占GDP比重將增至50%以上。新能源技術將取得重大突破。斯坦福大學近期發布一份研究報告稱：到2030年，全球139個國家將通過太陽能、風能、水電、地熱能等實現80%的可再生能源供電，到2050年將實現100%的可再生能源供電，全球能源消耗將減少42.5%。生物技術將進入快速產業化階段，由基因工程衍生的基因檢測、基因編輯等技術，使得免疫治療、精準化治療人類疾病和器官再造變得可能，從而大幅延長人類的健康壽命。新材料技術和先進制造技術將取得重大突破，其中最重要的是機器人技術的突破。目前智能工業機器人的價格平均為每臺10萬～15萬美元，預計到2025年將下降50%，并廣泛應用于工業制造、康復醫療、國防軍工等領域。現在國際上最前沿的科學家們正在開發具有邏輯思辨力的智能機器人，未來機器人產業將有很大的發展空間。海洋環境監測、資源勘探開發技術，將使海洋觀測進入立體綜合觀測時代，并向實時化、系統化、信息化、數字化方向發展。超大海洋工程和海洋自主系統將成為未來海洋安全的重要保障。空間科學將極大豐富人類對太空環境和宇宙演化的知識，航天運輸系統和各種應用衛星，不僅將極大改變人類生活，而且將催生大規模的空間經濟。

不同技術群之間相互支撐、相互促進，釋放出更大潛力。例如，下一代基因組技術與納米技術相結合，可制造出新形式的癌癥靶向藥物。電力存儲技術可以更好地將可再生能源并入電網，而儲能技術的發展又可能得益于納米材料技術的進步。同樣，如果沒有云計算的巨大進步，促進移動設備的各種應用，移動互聯網就不可能發揮其巨大的潛力。

從改造世界到改造人類自身

正在進行的這一輪新科技革命規模極大、范圍極廣，引發的不再是某一個領域的變革，而是廣泛的系統性變革。其影響非比尋常，具有巨大的顛覆性。首先是對行業的顛覆。歷史上，科技進步帶來的行業顛覆比比皆是，比如，汽車在美國普及僅用了13年，徹底讓馬車變成了娛樂項目；數碼相機10年就將膠片相機送進博物館；有線電話讓電報迅速成為古董；等等。可這一輪科技革命又帶來許多顛覆性創新，比如：智能手機取代了固定電話；網絡約車改變了傳統出行模式；互聯網金融把傳統銀行業嚇出一身冷汗；微信顛覆了傳統通信業務；等等。隨著更多顛覆性創新的不斷涌現，傳統行業如果再不思進取，必然難逃被淘汰的命運。

與以往歷次科技革命不一樣的是，這一輪科技革命已經如“水銀瀉地”一般，全面滲透到經濟社會生活方方面面，不僅將改變各行各業，改造整個世界，也將改造我們人類自身。《硅谷百年史》的作者皮埃羅·斯加魯菲最近出版了一本書——《人類2.0》，書中認為“新一輪科技革命將可能會重新定義人類，幾千年來亙古不變的‘生、老、病、死’問題，將被納入科技解決的范疇。在漫長的人類發展史上，雖然我們已經制造了各種工具來延伸自我，雖然技術已改變了人類生活的方方面面，但人類生命本身卻一直沒有什么變化。現在，我們有汽車、飛機、高鐵、磁懸浮，坐在火車上還可以玩手機，但生理結構跟古代坐在馬車里的人是一樣的，都遵循一樣的生命規律。然而，未來我們可能開發出改變生命本身的技術”。

科學界和產業界的許多專家都認為，未來30年對人類影響最大的技術將是人工智能。經過60多年的發展，人工智能進入了一個全新的階段。隨著深度學習算法的理論研究和工程化的成熟，以及硬件計算能力的大幅提升和成本的飛速降低，在云計算、大數據和移動互聯網的融合推動下，人工智能在很多方面都有了突破性進展。國際上普遍把人工智能發展分為弱人工智能、強人工智能和超級人工智能三個階段。其中，弱人工智能是擅長于單方面的人工智能，比如有能戰勝象棋世界冠軍的人工智能，但是它只會下象棋，你要問它怎樣更好地在硬盤上儲存數據，它就不知道怎么回答你了。強人工智能是指在各方面都能和人類比肩的人工智能，人類能干的腦力活它都能干。超人工智能在幾乎所有領域都比最聰明的人類大腦都聰明很多。對于超級人工智能對人類的影響，當下有兩種截然不同的極端觀點：一類是毀滅論。有些專家認為，人工智能將毀滅人類，比如霍金曾針對人工智能發表了一系列令人頗感恐慌的警告：“人工智能的全面發展將宣告人類的滅亡。”“對人類而言，強大的人工智能技術的崛起可謂‘不成功，則成仁’。”他說，“但究竟是‘成功’還是‘成仁’，目前還不清楚。”另一類是永生論。他們認為，人工智能技術發展到一定階段，將實現人機融合，人類可能得到永生。庫茲韋爾在《奇點臨近》一書中指出，2045年之后奇點來臨，人工智能完全超越人類智能，人機智能將物質轉化為超級計算機，最終整個宇宙變成一個超級智能。這種智能可以改變目前已知的物理定律，實現不同維度空間的穿越，并實現人類真正的永生。暫且不論人工智能是否令人類永生還是毀滅，但可以預見，人工智能的社會影響將遠遠超過個人電腦、互聯網、移動互聯網等特定的信息技術。

今天的人工智能技術，正在徹底改變人類對機器行為的認識，重建人與機器之間的協作關系，我們將進入人—機—物三元世界，綜合利用物理世界、信息空間、人類社會的資源，通過人機物融合協作完成任務。比如，可以用自動駕駛技術重構我們頭腦中的出行地圖和人類生活圖景。

未來，以人工智能為核心的新一輪科技革命引發的爆炸式創新，將產生巨大顛覆效應，人工智能、基因編組、納米制造、自動駕駛、機器人、可穿戴設備和嵌入式計算等將徹底重新定義人類的下一個時代。這些技術在釋放和改變人類生命本身的潛能之前，首先會悄無聲息地改變我們的教育、工作甚至認知和思維方式，隨之悄然變化的還有法律、道德、倫理乃至宗教等維系我們社會有效運轉的制度和文化基礎。這可能成為人類社會一次全新的大發現、大變革、大融合和大發展的開端。