Chapter 1
第1章 科技与未来的关系

Section 01 如何从科技发展预测未来

1.科技与产业的关系

自18世纪至今，人类社会经历了三次技术革命。三次技术革命表现出不同的特点：第一次可以简称为“动力革命”，以蒸汽机的应用催生了“蒸汽时代”，技术革命对交通方式的巨大影响如图1-1所示；第二次技术革命的主要标志是电力的运用，可以概括为“电力革命”，引发了“电气时代”；第三次技术革命最核心的标志是以电子计算机技术为代表的信息技术的广泛应用，即“信息革命”开创了“信息时代”。我们可以看到，全球经济的发展历史无数次证明，技术革命引发了新兴产业的兴衰和时代的更替。受益于科技革新力量的推进，一批又一批的新兴产业总是在战胜重大经济危机的过程中孕育和成长，并以其更高的生产率、更先进的技术方向成为新的经济增长点，并且在危机过后，推动经济进入新一轮繁荣。

2.技术转化时间

在技术变革的过程中，技术演化的方向与速度会遵循类似的“自然轨道”，并表现出一定的累积性。一般来说，新兴产业兴衰的过程总是伴随着技术普及率的提高。每隔50～80年，激进的新科技集群总会出现，这些新兴的新技术进入主流市场时，一般都遵循技术生命周期S曲线（图1-2）所演绎的规律。在S曲线上对应的10%～40%和60%～90%的区间段，是新兴产业发展的黄金时间段。

3.预测也是个技术活

在对技术发展的预测活动中，人们的认识从最初的“技术体系的内在因素决定技术发展轨迹”，逐渐发展到“经济社会与技术共同作用决定技术发展轨迹”，再到“未来技术发展的多种可能性轨迹是可以通过今天的政策加以选择的”。随着人们认识的不断加深，技术预测已经成为“塑造”或“创造”未来的有力工具，预测的方法体系也在不断完善。

国外的技术预测活动中，以美国开展的技术预测范式为基础，以日本在1971年开展的德尔菲法调查为先例而拓展应用。20世纪90年代，英、德、法等发达国家逐渐跟进发展，丰富了技术预测的方法体系。总体而言分为两大类，定性的预测方法与定量的预测方法。

（1）定性预测方法

定性预测方法随着日本将德尔菲法首次应用到技术预测研究后，其他发达国家的应用也逐渐证明德尔菲法的优点，即在一定成本下进行的多次大规模问卷调查，能够较快收集和反馈意见，具有决策民主化和科学性的功能。技术路线图也是该过程中的重要应用，与德尔菲法一起不仅可以预测未来技术的发展，还能起到描绘未来社会发展愿景的作用。技术路线图预测法就是把预测的基本理念、基本假设和原理应用到技术路线图中来，融合专利、产业经济和相关政策信息，使预测的趋势、需求和聚焦的重点可以用图示来表示，因而更加具备科学性、灵活性和可操作性。情景分析法和头脑风暴法也是定性分析方法体系的重要组成部分，一般与德尔菲法同时使用。情景分析法是假定某种现象或趋势持续到未来的前提下，对可能发生的后果做出丰富、复杂的描述，具有复杂及高度不确定性的非技术环境下有效预测的优点，但是存在可能过多想象而偏离预见主题的缺点。头脑风暴法以比较了解问题的专家在会议上直接交换意见的讨论方式，能够在较短的时间内形成比较有成效的预测结果，但是存在专家间相互影响而偏离主题的缺点。

技术预测方法体系中，德尔菲法、情景分析法、头脑风暴法等方法更注重研究中的定性分析，受制于主观意见、专家遴选等缺点，专家学者开始关注技术预测研究中的定量描述，如文献计量、专利计量、科学图谱等方法。

（2）定量预测方法

定量预测方法论文是提供科学技术信息的最佳信息源，而专利又是开展科学技术活动的直接表现形式，对论文及专利的文献信息进行数据挖掘，可以分析出一些科技领域的发展历史、研究前沿、技术竞争态势及判断未来新兴技术等，所以将定量分析方法，如专利地图、聚类分析、科学图谱等应用到技术预测中，可以有效避免德尔菲法中专家意见的局限性。

总之，在技术预测的定量分析方法中，随着日本等国家将定量分析引进到技术预测方法体系中后，逐渐出现了文献计量、专利分析、科学图谱、聚类算法分析、综合指数法等定量方法，以及将其与各种定性分析方法结合使用的研究。其中，将专利分析的定量分析方法引入预测活动中是现在的热点。

4.技术变革对人类生活的影响

过去的近20年，很大程度上由数字技术的发展来定义。而未来将是各种技术的深度融合。有人预测，到2030年，人类将开始掌控物理世界。

科学技术的进步和运用加快了人类社会现代化的发展步伐，使人类生活发生了巨大变化。科学技术的发展提高了劳动生产率，劳动者从繁重的体力劳动中解脱出来，使人们的生活行为越来越少地受到时间和空间方面的限制，从而影响着我们的生活习惯和生活方式。技术变革对人类生活的影响及作用涉及方方面面，不能一言而尽，在此仅列举一二。

（1）进一步的自然人机交互

触摸、语音、体感等依旧是自然人机交互的初级阶段。后续还会有很多惊奇的应用等待着我们，比如，你看屏幕的时候屏幕其实也在看你，了解你的状态，不断优化学习，提供更符合你的服务。而这是科技作为一种生命体必然进化出来的用来削弱与人类“排斥反应”的能力。无所不在的屏幕必将深刻改变人类的文化和商业。屏幕这个介质和交互窗口带来的影响还远未被完全释放出来。

20年前，进入数字时代还只意味着有一个手机号码、一个邮箱地址，或许再加上一个Myspace（聚友网）的个人主页。现在，人们在数字世界中的存在则包括进行数码互动，以及人们在各种线上平台和媒体上留下的痕迹。很多人拥有不止一个数字身份，如国内的微信、QQ、国外的Facebook（脸书）、Twitter（推特）、LinkedIn（领英）以及Instagram等多个账号，通常还不止这些。在互联程度越来越高的世界中，网络上的虚拟生活渐渐变得与现实生活密不可分。未来，越来越多的人在网上具有数字身份。建立并维护好自己的网络形象会如同我们在现实生活中通过打扮、语言及行为来展示自己一样普通平常。在网络世界中，人们能够依靠他们在网络上的虚拟形象，搜索并共享信息，自由发表言论，与他人邂逅，并能在世界的任何地方发展并维护与他人的关系。

（2）分享的大潮

实际上，人们有机会就会愿意分享更多。现在的技术和应用还远远没有给人们提供足够的机会，还有数倍于今天的分享大潮没有被释放出来。

大家对于这一现象的共识通常是指技术的发展使实体（个人或组织）能够共同分享某个实物商品或资产的使用权，或分享/提供某种服务，这在以前是非常低效甚至是完全不可能实现的。这种商品或服务的共享通常可以通过网络市场、手机应用与定位服务或其他技术驱动型平台来实现。这些行为可以减少交易成本和系统摩擦，使所有参与者都获得恰到好处的经济利益。交通领域有很多知名的共享经济实例，如众所周知的Uber、滴滴出行等。

（3）无限释放的劳动力

过去，几乎所有的机器人都被应用于重工业，为保证安全其往往远离人类作业。而现在，无论是在战场还是在工厂，机器人开始与人类并肩作战。预计到2030年，机器人将会在日常生活中发挥更大的作用。新一代机器人将采用纳米材料，重量更轻，也更为坚固；配置性能强大的神经学芯片，运行先进的深度学习算法，能够以自然的方式与人类互动。

机器人技术已经开始影响各行各业，从制造业到农业、零售业及服务业，无所不包，美国已出现首位机器人药剂师。根据国际机器人联合会提供的数据，全球工业机器人达110万台，而汽车制造过程中有80%的工作都是由机器人完成的。机器人正在提高供应链效率，以做出更为高效及可预测的经营业绩。

（4）无人驾驶汽车——2030年大规模应用

无人驾驶技术目前可谓来势汹汹，发展迅速。无人驾驶汽车依靠激光测距仪、视频摄像头、车载雷达、传感器等获得环境感知和识别能力，确保行驶路径遵循预先设定的路线。预计到2030年，无人驾驶汽车有望大规模应用。

（5）新的计算机架构

1965年戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了著名的摩尔定律，预测芯片的处理速度每18个月便会翻番。50多年来，工程师们在不断实践着芯片行业的这条发展定律。然而现在，摩尔定律行将终结，人们还在试图通过3D堆叠以及FPGA芯片技术延续定律的生命周期，但其效果有限。若从根本上延续芯片行业的发展速度，我们需要开发新的计算机架构。

其中之一便是量子计算，使用量子力学中的重叠以及缠结效应，开发出性能百万倍于现在的计算机芯片；其二是开发模仿人脑的神经学芯片，其运行处理速度将比现有的计算机快数十亿倍。这两种新型计算机实现商业化还需要数年时间，但目前已经有相应的工作原型。最早在10年之内，我们就可以看到这些新架构完全改变计算机行业。

目前，科学家们正试图借助量子计算机解密新的技术领域：从分析基因序列到预测股市涨跌；从模拟单个分子之间的交互方式到拓展机器学习的潜能等。除此之外，虽然还无法彻底评估这种计算机处理问题的能力，但相信在不久的将来答案就会揭晓。

一个世纪以来，科学技术以惊人的速度在改变着人类的生产和生活方式。单就近几年来看，信息革命浪潮如一夜春风，让我们走进“地球村”，紧接着3D打印、虚拟技术等都热极一时。高新技术对我们生活的影响是全方位、立体化的，在以下的各章我们会逐一介绍。