新科技革命的冲击

近几年，关于新科技革命和产业变革的问题引起了国内外的广泛讨论。比如，里夫金提出“第三次工业革命”，世界经济论坛创始人施瓦布提出“第四次工业革命”，麻省理工学院的两位教授写了一本书——《第二次机器革命》，经合组织（OECD）发布了一个报告——《下一轮生产革命》，2016年“G20杭州峰会”提出“新工业革命”……尽管观点各有不同，但较为一致的看法是新一代信息技术和制造业融合，加上新材料、新能源等技术的重大突破，将引发科技革命，并催生新一轮产业变革。由于科技革命是产业变革的先导，产业变革是科技革命的结果。从这个意义上看，科技革命更加关键和根本。因此，本书将重点讨论新科技革命及对世界创新秩序带来的深刻影响。从历史上看，科技革命从孕育到启动，从启动到全面爆发，往往有一个比较长的过程，初期许多人会持怀疑态度。

对于新一轮科技革命是否到来，目前大体有三种看法：一类是“不定论”，认为目前缺乏重大的科学和技术突破，新一轮科技革命是否发生或什么时候发生还不确定。二是“前夜论”，认为我们现在正处于新一轮科技革命的前夜或拂晓，很多专家用“即将来临”“初露端倪”“蓄势待发”等不同词汇来表示，让人真有一种“溪云初起日沉阁”的感觉。三是“已来论”，认为新一轮科技革命实际上已经到来，我们正处于这一飓风的中心，反而容易感觉不到。这些观点可谓见仁见智，但随着时间的推移，变革的大势确实已经不可阻挡了。正如凯文·凯利所说，“雨滴汇入山谷的具体路径是不可预测的，但它的大方向是必然的”。科技创新在很大程度上也是如此，它的发展趋势令人惊奇但又具有某种必然性。这一轮科技革命也经历了从最初的质疑到现在方向日益清晰，正显示出与以往科技革命明显不同的特征。

指数增长而非科技高原

2015年美国经济学家泰勒·考恩出版了一本畅销书——《大停滞》，认为美国经济之所以停滞主要是由于科技的停滞。到20世纪70年代，美国已摘取了“低垂的果实”，如大量土地的开发利用红利，大幅提升受教育人口比例的红利。目前支撑经济的主要科技成果，如电、电话、汽车、火车、飞机、打字机、照相机、药品器材等的发明，都是在1940年之前完成的。此后，除了信息技术的“一骑绝尘”，其他科技领域都没有出现划时代的突破，由此形成了“科技高原”。当然，对于科技创新目前处在“大停滞”的结论，社会各界是有争议的。

事实上，恩格斯在19世纪中期就提出了科技发展的加速规律。他在《政治经济学批判大纲》一书中指出：“科学发展与前一代人遗留下来的知识量成正比”；又在《自然辩证法》一书的“导言”中进一步指出：“科学的发展是与从其出发点起的（时间的）距离的平方成正比”。21世纪以来，由于科研设施和科研工具的不断改进、知识总量和交流频率迅速飙升以及全球创新竞争加剧，科技创新继续呈现加速发展态势（见图2-1）。研发规模快速增长，2003年全球研发支出只有8360亿美元，2015年全球研发支出为1.750万亿美元，增长了一倍多。全球专利申请授权量一直呈上升趋势，2008年全球国际专利申请总数为16.4万件，2015年世界各地创新者总计提交了大约290万件专利申请，增长了15倍。

科技成果转化速度加快，许多理论创新成果还没等期刊登载出来就延伸成为新技术，申请专利，转化成产品或服务进入市场。传统意义上的基础研究、应用研究、技术开发与产业化融为一体，比如，功能基因发现后，在较短时间内就注册为发明专利，或进入市场交易，或继续进入生物药物的开发；智能理论突破后，很快就演化成新的器件、软件或系统。

《奇点临近》一书的作者雷蒙德·科兹威尔认为，这100年的科技成就，将会是过去1000年成就的总和。人类技术水平上升一倍所需要的时间正在不断缩短，当抵达一定临界点之后，技术水平的上升速度开始以指数方式进步，也就是说一些技术产品的速度、成本、效率或者说某种能力随着时间而指数上升。同时，他也认为技术产品种类也随时间呈指数增长。原本需要20年才能实现的技术进步现在只需要10年、5年，然后是2.5年、0.75年，如此不断加速。为了解指数科技的力量，我们可以通过棋盘放米的故事来解释，也就是在围棋棋盘的每个格子里放米，每个格子的米粒数量是前一个的两倍，如果要填满最后一格，需要1800亿兆粒米。如果按照每平方英寸10粒米的产出，地球上陆地和海洋的面积加在一起的两倍用来种稻谷才能满足。

近年来，信息网络、制造、生物、纳米、机器人等技术领域大多呈现指数增长态势。信息技术领域迅速发展，数字通信、计算机技术分别成为全球专利申请增幅最快和申请最多的领域。三大定律仍然在发生作用：一是“摩尔定律”，即当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍；二是“克莱德定律”，即在价格不变的情况下，每隔12个月硬盘的容量就能提升一倍；三是“尼尔森定律”，即每隔21个月通信网络的速度就会增加一倍。未来10年智能手机处理能力不是增长10倍，而是可能增长10亿倍。计算能力呈现指数增长，以TOP 500超级计算机为例。2004年，全球TOP 500计算机总峰值浮点计算能力仅为每秒1000多次；截至2016年底，该数据达到每秒60亿次。埃因霍芬理工大学开发了一种纳米级的发光二极管，集成了能够传输光信号光学通路，效率是现有最佳同类产品的1000倍。美国密歇根大学研究人员开发出的纳米发电机由硅晶片和分层的非污染性物质组合而成，当纳米发电机折叠时，其效能会指数级增长。生物技术领域也出现指数增长态势，以Genbank中的DNA碱基数为例，其增长速度呈指数性增长，大约每14个月就会增长一倍。DNA测序的成本也呈指数下降，十年前，人类基因组测序要举全球十余个国家之力、耗费十几亿美元才能完成。十多年后，个人基因组测序的成本从2001年的约9500万美元，下降到目前不足1000美元的水平。

大分化基础上的大融通

《三国演义》在第一回的开篇就讲道，“话说天下大势，分久必合，合久必分”，这一规律在科技创新中也同样适用。科技创新的高度裂变与高度融合相伴共生，呈现出螺旋式交替上升的状态。

近代以来，科学与人文的界线日渐明晰，科学的划分愈加细化。从15世纪到17世纪是近代科学发展时期，其基本趋势和特征是科学的大分化。由于先进实验技术和精密观察工具的出现，人类对客观物质世界有了更加深刻的认识，科学研究领域开始裂变，原有的基本学科中细分出一门或几门相对独立的学科，以前的600个学科已经发展到6000个，形成了庞大的知识体系。

由于依靠单一知识体系无法揭示研究对象的本质特征，学科间的交叉、渗透和综合成为一种新的必然趋势。德鲁克认为，许多学科都发生迅速变化：由信奉笛卡尔世界观下的“整体即部分之和”，转而遵循新的整体主义哲学的“整体具有特定的配置，并不等于部分之和”。物理学家普朗克早就指出：“科学是内在的整体，它被分解为单独的整体不是取决于事物的本身，而是取决于人类认识能力的局限性。实际上存在着从物理到化学，从生物学和人类学到社会学的连续的链条，这是任何一处都不能被打断的链条。”新一轮科技革命正在推动科技发展进入一个大融合时代，所有边界都被逐渐打破。新的学科和技术在融合中不断创生。同一科学部类内部的有关学科之间相互交叉渗透，产生了如物理化学、生物统计、射电天文、经济地理等学科。不同科学部类的有关学科之间相互交叉与渗透，产生了如数理经济、社会生物、计量历史等学科。由于科学与技术的紧密结合，使得许多学科实现了工程化，产生了如化学工程、生物工程、知识工程、金融工程等学科。

多层次的技术深度融合成为新趋势。2001年，美国商务部和美国国家科学基金会共同组织召开了一次关于技术融合的专题讨论会，提出了“融合技术”的概念，包括纳米科学和纳米技术、生物技术和生物医学、信息技术等。2003年，美国再次举行技术融合会议，探讨技术融合给人类带来的新机会，包括学习和工作效率、感觉和认知能力、交流、人机界面、生命延长、防御及人类健康等。英国政府科技办公室发布的《技术与创新的未来2017》报告中指出：技术创新的未来在于融合。

最新的移动电话体现了一系列新技术的融合：传输、传感、数据存储、电池与能量管理、用户界面以及其他技术。物联网技术和人机交互融合，人机交互技术将来会快速推动物联网技术的发展。生物领域的发展比数字世界相对滞后，但是技术融合的趋势非常相似，包括海量数据、合成部件的制造、基因编辑、操纵身体的生物电脑等的融合，正在催生抗病农作物、新的医疗手段以及人体组织再生。纳米技术与其他技术融合，出现了纳米电子技术、纳米材料技术、纳米生物技术、纳米显微技术等；生物技术与其他高技术融合，出现了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等新技术领域。施瓦布在《第四次工业革命》一书中也提出，“新的工业革命把数字技术、物理技术、生物技术有机融合在一起，将迸发出强大的力量”。

自然科学和人文社会科学相互渗透、加速。启蒙时期，孔多塞、培根等哲学家、科学家，就曾生发出科学与人文融通的梦想。当今人类面对的问题越来越多，也越来越复杂，如果只重视技术问题，会遇到许多难以想象的问题。早在100多年以前，马克思就曾预言：“自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面，正如同关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样：它将成为一个科学。”

美国科学家爱德华·威尔逊在《知识大融通：21世纪的科学与人文》一书中指出：在信息爆炸、知识过载的时代，要谨防科学发展失去伦理规范和导向，避免在技术创新大潮中丢弃人类最为宝贵的品质和道德，同样也要防止抛弃科学，转而拥抱神秘主义甚至重归蒙昧。寻求知识的大融通，不仅将重整日渐瓦解的人文学科，重新掀起人们对于非功利性的艺术、人文、道德的热情，而且也将焕发日渐机械化、技术工具化的科学的意义。比如，人工智能的发展已经不仅仅是技术问题，而是上升为人类生存发展与社会伦理问题。不同人工智能专家推出的人工智能产品背后有不同哲学预设和思路，由两个不同编程思维的机器预测同一件事就会得出不一样的结论；同样，也不能指望通过一台机器解决所有问题。最近，自动驾驶汽车致人受伤，机器人出现歧视性语言等现象，再次将人工智能牵涉的法律伦理问题推到风口浪尖。事实上，不仅是人工智能需要综合考虑技术与社会问题，而且环保问题、贫困问题、人口问题以及由此带来的资源短缺，乃至地缘冲突等问题，都需要自然科学知识与社会科学、人文知识的融通，只有如此才可能找到更有意义和更有价值的综合性解决方案。

“一体多翼”的技术群落

熊彼特研究发现，技术创新不是孤立事件或者均匀地分布在时间轴上，而是趋于结成集群、鱼贯而出。凯文·凯利也认为，科技是个新形态的生命，生物体中存在的群落效应和自组织力量在技术身上同样存在。群落是一个生物学上的概念，是指一定时间内居住在一定区域或环境内各种生物种群的集合。一个群落中不同种群不是杂乱无章地散布，而是有序协调地生活在一起。群落中既有多样性的物种，也有规模大、活动性强的优势物种。

技术群落主要有两类：第一类是指少量根本性技术的扩散，引致大量渐进创新、二次创新，进而形成一个技术群落；第二类是指一大群不相关的技术因适宜的条件进行同时扩散，在几条独立的轨道上形成“赶潮流效应”。前几次科技革命，包括蒸汽机革命、电力革命，基本上都是一项或少数几项重大技术孤军突破，然后向其他领域扩大战果，基本属于第一类群落。而这次新科技革命，则是在几大领域中几乎同时取得进展，同时各类技术自身也在加速扩散，属于第一类与第二类群落的叠加。这样一个群落，总体上呈现出“一体多翼”的特征。其中，新一代信息技术研发和深度应用是主线，生物、新能源、新材料、先进制造、海洋、空间等技术是重要一翼。这些技术彼此还互相促进、互相支撑，共同构成引领新一轮科技和产业变革的高科技群落。

从目前看，未来技术群落的肖像不断清晰（见图2-2），许多领域都处于突破的临界点，可能引发全球产业体系的巨大变革。变革最明显的是新一代信息技术，这是引发产业变革的核心引擎。一方面，信息领域各个分支技术都在加速纵向升级，人工智能、物联网、大数据、云计算等技术不断涌现；另一方面，信息技术横向渗透、融合到各方面，推动产业代际升级，催生平台经济、共享经济、智能经济等新经济形态。

据估计，到2050年信息技术产业总规模将达到130万亿元，占GDP比重将增至50%以上。新能源技术将取得重大突破。斯坦福大学近期发布一份研究报告称：到2030年，全球139个国家将通过太阳能、风能、水电、地热能等实现80%的可再生能源供电，到2050年将实现100%的可再生能源供电，全球能源消耗将减少42.5%。生物技术将进入快速产业化阶段，由基因工程衍生的基因检测、基因编辑等技术，使得免疫治疗、精准化治疗人类疾病和器官再造变得可能，从而大幅延长人类的健康寿命。新材料技术和先进制造技术将取得重大突破，其中最重要的是机器人技术的突破。目前智能工业机器人的价格平均为每台10万～15万美元，预计到2025年将下降50%，并广泛应用于工业制造、康复医疗、国防军工等领域。现在国际上最前沿的科学家们正在开发具有逻辑思辨力的智能机器人，未来机器人产业将有很大的发展空间。海洋环境监测、资源勘探开发技术，将使海洋观测进入立体综合观测时代，并向实时化、系统化、信息化、数字化方向发展。超大海洋工程和海洋自主系统将成为未来海洋安全的重要保障。空间科学将极大丰富人类对太空环境和宇宙演化的知识，航天运输系统和各种应用卫星，不仅将极大改变人类生活，而且将催生大规模的空间经济。

不同技术群之间相互支撑、相互促进，释放出更大潜力。例如，下一代基因组技术与纳米技术相结合，可制造出新形式的癌症靶向药物。电力存储技术可以更好地将可再生能源并入电网，而储能技术的发展又可能得益于纳米材料技术的进步。同样，如果没有云计算的巨大进步，促进移动设备的各种应用，移动互联网就不可能发挥其巨大的潜力。

从改造世界到改造人类自身

正在进行的这一轮新科技革命规模极大、范围极广，引发的不再是某一个领域的变革，而是广泛的系统性变革。其影响非比寻常，具有巨大的颠覆性。首先是对行业的颠覆。历史上，科技进步带来的行业颠覆比比皆是，比如，汽车在美国普及仅用了13年，彻底让马车变成了娱乐项目；数码相机10年就将胶片相机送进博物馆；有线电话让电报迅速成为古董；等等。可这一轮科技革命又带来许多颠覆性创新，比如：智能手机取代了固定电话；网络约车改变了传统出行模式；互联网金融把传统银行业吓出一身冷汗；微信颠覆了传统通信业务；等等。随着更多颠覆性创新的不断涌现，传统行业如果再不思进取，必然难逃被淘汰的命运。

与以往历次科技革命不一样的是，这一轮科技革命已经如“水银泻地”一般，全面渗透到经济社会生活方方面面，不仅将改变各行各业，改造整个世界，也将改造我们人类自身。《硅谷百年史》的作者皮埃罗·斯加鲁菲最近出版了一本书——《人类2.0》，书中认为“新一轮科技革命将可能会重新定义人类，几千年来亘古不变的‘生、老、病、死’问题，将被纳入科技解决的范畴。在漫长的人类发展史上，虽然我们已经制造了各种工具来延伸自我，虽然技术已改变了人类生活的方方面面，但人类生命本身却一直没有什么变化。现在，我们有汽车、飞机、高铁、磁悬浮，坐在火车上还可以玩手机，但生理结构跟古代坐在马车里的人是一样的，都遵循一样的生命规律。然而，未来我们可能开发出改变生命本身的技术”。

科学界和产业界的许多专家都认为，未来30年对人类影响最大的技术将是人工智能。经过60多年的发展，人工智能进入了一个全新的阶段。随着深度学习算法的理论研究和工程化的成熟，以及硬件计算能力的大幅提升和成本的飞速降低，在云计算、大数据和移动互联网的融合推动下，人工智能在很多方面都有了突破性进展。国际上普遍把人工智能发展分为弱人工智能、强人工智能和超级人工智能三个阶段。其中，弱人工智能是擅长于单方面的人工智能，比如有能战胜象棋世界冠军的人工智能，但是它只会下象棋，你要问它怎样更好地在硬盘上储存数据，它就不知道怎么回答你了。强人工智能是指在各方面都能和人类比肩的人工智能，人类能干的脑力活它都能干。超人工智能在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很多。对于超级人工智能对人类的影响，当下有两种截然不同的极端观点：一类是毁灭论。有些专家认为，人工智能将毁灭人类，比如霍金曾针对人工智能发表了一系列令人颇感恐慌的警告：“人工智能的全面发展将宣告人类的灭亡。”“对人类而言，强大的人工智能技术的崛起可谓‘不成功，则成仁’。”他说，“但究竟是‘成功’还是‘成仁’，目前还不清楚。”另一类是永生论。他们认为，人工智能技术发展到一定阶段，将实现人机融合，人类可能得到永生。库兹韦尔在《奇点临近》一书中指出，2045年之后奇点来临，人工智能完全超越人类智能，人机智能将物质转化为超级计算机，最终整个宇宙变成一个超级智能。这种智能可以改变目前已知的物理定律，实现不同维度空间的穿越，并实现人类真正的永生。暂且不论人工智能是否令人类永生还是毁灭，但可以预见，人工智能的社会影响将远远超过个人电脑、互联网、移动互联网等特定的信息技术。

今天的人工智能技术，正在彻底改变人类对机器行为的认识，重建人与机器之间的协作关系，我们将进入人—机—物三元世界，综合利用物理世界、信息空间、人类社会的资源，通过人机物融合协作完成任务。比如，可以用自动驾驶技术重构我们头脑中的出行地图和人类生活图景。

未来，以人工智能为核心的新一轮科技革命引发的爆炸式创新，将产生巨大颠覆效应，人工智能、基因编组、纳米制造、自动驾驶、机器人、可穿戴设备和嵌入式计算等将彻底重新定义人类的下一个时代。这些技术在释放和改变人类生命本身的潜能之前，首先会悄无声息地改变我们的教育、工作甚至认知和思维方式，随之悄然变化的还有法律、道德、伦理乃至宗教等维系我们社会有效运转的制度和文化基础。这可能成为人类社会一次全新的大发现、大变革、大融合和大发展的开端。