三大数字化油门

本章我们提到了技术转型的速度加快，但尚未探究其本质、原因和未来的趋势。21 世纪远见力的主要动力就是技术进步的硬趋势。这波科技海啸其实是由三股强大的硬趋势交织而成的。各自具有改变社会的力量，但三者的合力更是威力无边。若以开车比喻科技进步，我们现在就是狠狠地踩着油门向前冲，甚至是同时踩着三个油门。

我的工作有部分职责就是对高科技进行分类，为了了解这三大加速现象，我从 1982 年开始记录其进展，希望从中找到科学指标，以便能精准预测科技如何转型。晶体管是第一个指标，并不难找，距今也有十几年了。

1965 年 4 月 19 日，《电子学》（Electronics）刊登了一篇文章。一个电子小厂商观察到，在最低的成本条件下，一个电路板上可容纳的晶体管数量，每二十四个月就会增加一倍。这篇文章的作者是摩尔（Gordon Moore）,这家小公司就是英特尔，而他的观察后来成为众所周知的摩尔定律。

油门 1：运算处理能力

所谓摩尔定律，是指电脑运算能力每十八个月就会加倍。但这也并非绝对，例如，70 年代，运算处理能力隔了几年才加倍。但之后速度再次加快，呈稳定趋势。尽管摩尔公开表示过，此种速度无法永远维持。但过去十年来，并无减缓迹象，未来的十多年，该趋势也不会改变。1

举例来说，运算处理速度之所以加快，是因为缩小了处理器的元件大小。但现在许多元件已达到微观的层面了，很难再进一步缩小。难道摩尔定律日后会慢慢失效？绝对不可能。

科学家已经发现 DNA 纳米结构（约头发直径的千分之一）能够作为组装电脑芯片的支架。做法是把一段长链病毒 DNA 与短链合成病毒 DNA 一起放在溶液里。大分子自我组装成各种结构，折叠出正方形、三角形等二维形状，由短链病毒 DNA 担任装订针功能。使用电子束光刻和氧等离子体蚀刻技术，该结构被精确地定位在硅晶片上。之后，碳纳米管、纳米线以及其他微观部件就可以组装在支架上，形成比传统的半导体小得多的复杂电路。这一突破被称为 DNA 折纸术，这也证明了摩尔定律将长久不衰。

还有一个例子：研究人员现在正在研发一种光子电路，而不是电子电路，计算机处理速度将大幅增加，这一转变将远远超过今日所能想象的上限。

每十八个月就翻一番，想一想这意味着什么。

如果将 1 美分每天加倍，一个月以后会有多少本息？明天你有 2 美分，后天有 4 美分，大后天 8 美分。一周后你将有 64 美分。两周后，你的现金储蓄将增长到 81.92 美元，看似不高，但到了第 28 天，也就是两个星期后，你将拥有超过 100 万美元，在第 30 天时会超过 500 万美元。如果那个月有 31 天，金额就超过了 1000 万美元。

这正是摩尔定律的惊人力量，也正因为如此，在 20 世纪七八十年代，大多数人似乎并未觉得有什么大不了。当时就好像刚开始存钱，64 美分并不能令人印象深刻，也很难让人兴奋起来。从 5 兆赫的芯片进步到 500 兆赫的芯片耗时二十年。但从 500 兆赫翻番到 1000 兆赫只花了八个月，这已经是好几年前就完成的事了。今天，我们已经到了第 28 日的关键点。运算处理能力稳健倍增已经达到逃逸速度，如同把几美分变成了几百万美元。

手机具备了电脑的所有功能，汽车也突然有了自我诊断和维修能力，这些都是摩尔定律发挥作用的结果。

1984 年，我预测人类到大约 2000 年能够成功测序人类基因图谱。六年后，即 1990 年，人类基因组计划正式启动。几年后，美国总统克林顿与英国首相布莱尔共同宣布，完整的人类遗传基因图谱绘制成功。当天是 2000 年 6 月 26 日，与我的预测不谋而合。

我如何能测出这项科学壮举？而且早在十六年前就能准确预测？因为我掌握了硬趋势摩尔定律。显然，自 1984 年起，大约需要一段如此长的时间，处理能力才能达到完成该任务所需要的水平。这是硬趋势惊人的力量，它使我们能够掌握已知数。

不过话说回来，这种趋势的独特之处，就是在它的早期阶段很容易被人视而不见。从图中可以看到，第一次翻番，曲线开始了缓慢的增长，2 变成 4，4 成为 8，8 成为 16……起初曲线趋近于水平，几乎察觉不到向上的趋势。但线条一旦取得弧度和动量，它就要突破该图的界限，形成直线上升之势。

垂直上升的力量很惊人，而这只是第一个数字化油门。另外两个倍增的速度甚至更快。

油门 2：带宽

第二个数字化油门是带宽的增加，也就是通过给定信道可以传递的信息量。

在 80 年代中期，我与诺光电信（Norlight Telecommunications Inc.）一起，主持了世界上第一个全光纤的视频会议。该公司位于威斯康星州麦迪逊市。在视频会议通话过程中，我描述的一个原则，当时几乎察觉不到，但将改变整个世界：数字带宽的增长速度比数字处理的增长速度更快。不像摩尔定律一样家喻户晓，这个原则并没有它流行的名字（尽管有些人把它称为伯勒斯带宽定律）。我把它视为第二个油门，即带宽。

与运算处理能力一样，带宽的增加开始时很慢，速度奇慢。20 世纪 80 年代，如果你知道那个年代的调制解调器是怎样的，那就知道我说的是什么了。要使用该设备，你要把话筒放置在一对吸盘上，该设备可以接收声波（模拟）信号。一旦你将电话插入 300 波特的调制解调器和网络，你可以坐在办公桌前下载一个微软 Word 文档，但是要用上电脑（处理能力）和调制解调器（带宽）就得等个大半天，实在是龟速。

今天的带宽快如闪电，不仅是速度加快了，其增加的速度甚至比处理速度快一倍。现在的网站很成熟，因为我们已经有了高品质的图片，加载速度更快，还有了流视频。未来，3D 网络站点将让你在虚拟商店购物，查看新房子或度假地点。（我们将在第 3 章谈论 Web 3.0 是什么样子，以及它将如何改变你的生活和事业。）

怎么确信这一点？由于带宽近乎垂直增长和用户数量的增长曲线一样。人们使用它的频率也有如此涨势，这推动了成本的下降，而且让我们有能力做一些以前无法想象的事情。人们常用“管道”来比喻带宽。管道越宽，每秒流经的信息字节就越多。一页英文文字大概有 16000 比特或 2000 字节。一个早期的拨号调制解调器可以在一秒钟内发送 56 个千字节（57344 字节）。全动态视频需要大约 10 兆字节每秒的传输量，是早期调制解调器的 20 倍。

但是，千万别止步于“管道”，光纤才是主角。带宽能够外包给印度，托马斯·弗里德曼（Thomas L. Friedman）在《世界是平的》（The World is Flat）里描述的向印度外包能够实现，主要归功于光纤技术进步。相比过去龟速的铜线，现在带宽加速增长，传输速度加快，潜力也倍增。增加光纤传输能力不需要铺设新的光纤，只需要在光纤的两端研发出新的转换单位。换句话说，我们可以轻易让现有网络的能力加倍，而不必大笔投资基础设施建设。下文会提到，随着通信与网络走向无线化，带宽很快就会超过光纤的上限。

油门 3：存储容量

运算处理能力与带宽高速成长，相应的存储技术的成长曲线更加戏剧化。我的第一台电脑连硬盘都没有，时至今日，存储容量几乎无上限，便宜到近乎免费，这就是第三个数字化油门的影响，即存储能力每十二个月就要翻番，速度更胜带宽和运算处理能力。

1956 年，IBM 研发出了全球第一个硬盘，称为 RAMAC。到 2006 年正好迎来 50 周年发明纪念，它也是婴儿潮的一员。当时 RAMAC 的存储容量只有 5 兆字节，由 50 个氧化铁覆膜碟片组成，每片大小相当于 24 英寸的披萨，另外还需要空气压缩机，保护两个读写数据的移动磁头。RAMAC 体积相当于两个冰箱，重达一吨，租金换算成现在的金额高达 25 万美元。尽管如此，其容量不过只能储存一首 MP3 歌曲。

但重要的是，这个信息可以想用就用。“随机读取”意味着立刻找到储存信息的地方，并能随时取出。不用倒带或快进，就像磁带和 CD 的差异。

80 年代初期，个人电脑开始有了软硬驱动。存储容量先是千字节（KB）再是兆字节（MB）。到了 90 年代末期，我们有了吉字节（GB），今天是太字节（TB），不久之后将会是拍字节（PB ，1000 太字节），然后是艾字节（EB，1000 拍字节），等等。

1979 年希捷科技推出第一个硬盘。据该公司报告称，到 2008 年，他们已经售出了 10 亿个硬盘驱动器，总计 7900 万太字节，足以存储 1580 亿小时数字视频或 12000 亿小时音乐。虽然他们花了 29 年才累积到 10 亿台出货量，但他们预测，五年内出货量就可以达到第二个 10 亿。1979 年的老式硬盘可以存储 5 兆字节，与 1956 年 RAMAC 设备相同。它重达 5 磅并耗资 1500 美元，相当于 300 美元每兆字节。截至 2008 年 4 月，希捷普通的硬盘能提供 1 太字节的数据，足以存储一个月昼夜连续播放的高清晰度视频。每兆字节费用大约为一美分的五十分之一。

存储空间的增加，似乎也会有到顶的一天。你若真这么想了，那你只看到了我们一直在做的，而忽略我们将要做的。

虽然目前的激光技术通过使用更短的光波不断增加数据量。但激光依然是二维的，存储的信息总会遇到瓶颈。但是通用电气公司的科学家们正采用全息原理寻找新的方法扩大存储容量。他们研制了专业的聚碳酸酯材料，当受到特定类型的激光照射后，它的化学组成会发生改变，数据就“写”到了磁盘上。这种方法使它们能够使用整个记录介质的容量，而不是只改变材料表面的可见部分。这样，同样大小的磁盘就能记录下 200 倍于之前的数据。因为表面积不再是问题，存储媒介的大小和形状也可以更加灵活。采用并行读取的方式，数据检索的速度也大大加快。

可能有一天，你能将收藏的所有电影刻在一个 DVD 上。但你可能不会这么做。因为 DVD 将很快被淘汰。毕竟，这年代还有人买光盘吗？我们直接从 iTunes 下载就好了。我现在的笔记本电脑甚至没有硬盘驱动器。它采用固态存储芯片，无传统硬盘的活动零部件。因为我的资料都存在云端服务器上。现今已如此，那么未来会发生什么事呢？