增长率

当然，个人和社会总是被无数的自然增长的表现所包围，那种对物质财富和领土扩张的追求推动着社会从部落变为帝国、从在亚马孙丛林里袭击邻近村庄到欧亚大陆上集权统治力量对大部分地区的征服。但在古代、中世纪和近代早期（通常以1500—1800年的3个世纪来界定）的大部分时间内，世界各地的大多数人都作为自给自足的农民生存，他们的收成产生了有限且不稳定的剩余财富，仅供（大多数是小型）城市里相对少数的富裕居民（熟练工匠和商人的家庭）以及世俗和宗教统治精英享用。

在那些更简单的前现代和近代早期社会，每年的农作物收成几乎没有任何显著增长的迹象。同样，前现代生活的几乎所有基本变量——无论是人口总数、城镇规模、寿命还是识字率、畜群、家庭财产和常用机器的性能——都以这样缓慢的速度增长，以至于它们的进步只有在很长一段时间内才能显现出来。在一般情况下，它们要么完全停滞不前，要么围绕着令人沮丧的平均值无规律地波动，或不断地经历长期倒退。对于其中的许多现象，有一些遗存文物和幸存描述作为证据，使我们可以通过跨越几个世纪的零碎记录重建其发展轨迹。

例如，在古埃及，1公顷农田可养活的人口数量增加1倍花了将近2,500年（从大金字塔时代到后罗马时代）（Butzer 1976）。作物产量停滞不前是明显的原因，甚至一直持续到中世纪末期：从14世纪开始，英国小麦的平均单产花了400多年才增加了1倍，而且在最初的200年中几乎没有任何增长（Stanhill 1976; Clark 1991）。同样地，许多技术性收益的增长非常缓慢。水车是前工业时期最强大的无生命原动机，但大约经历了17个世纪（从公元时代的第2个世纪到18世纪后期），其典型功率才提高9倍，即从2千瓦增长到20千瓦（Smil 2017a）。作物产量的停滞（或充其量微弱增长）、制造业的缓慢发展以及运输能力的缓慢提高限制了城市的发展：从1300年开始，巴黎的人口用了3个多世纪才翻了一番，达到40万——但在19世纪后期，这座城市的人口在短短30年内（1856—1886年）就翻了一番，达到230万（Atlas Historique de Paris 2016）。

几千年来，许多现实情况都维持不变：骑马的信使（铁路问世之前陆地上最快的长途通信方式）每天行进的最大距离在古波斯居鲁士时期就被优化到极限，他在公元前550年将苏萨地区和萨迪斯地区联系了起来；而在接下来的2,400年中，这一数值基本保持不变（Minetti 2003）。接力骑行的平均速度（13—16千米每小时）和单一坐骑的骑行速度（不超过18—25千米每天）几乎维持恒定。其他许多事物也属于这个停滞不前的类别，从贫困家庭拥有的家庭用品量到农村人口的普遍识字率。同样地，这两个变量直到近代早期的后半段才开始发生重大变化。

一旦如此多的技术和社会变革（铁路网的发展、蒸汽船旅行的流行、钢铁产量的增加、内燃机和电力的发明与部署、快速的城市化、卫生条件的改善、预期寿命的提高）开始以前所未有的速度发生在19世纪，人们便对进一步持续增长产生了巨大期望（Smil 2005）。这些希望并没有落空（尽管两次世界大战、其他冲突和周期性经济衰退带来了挫折），因为无论是单个机器、复杂的工业流程还是整个经济体的能力，都在20世纪持续增长。这种增长转化成了更好的身体素质（更高的身高、更长的预期寿命）、更高的物质安全度和舒适度（通过可支配收入或劳动力辅助设备的拥有量来衡量），以及前所未有的沟通和流动性（Smil 2006b）。

近几十年来，没有什么比硅晶片上集成的晶体管和其他组件的数量的增长更能体现这一现实和希望的了。众所周知，这种增长符合摩尔定律，它使硅晶片上的组件数量大约每2年翻一番：因此，2018年制造的最强大的微芯片包含了超过230亿个组件，比1971年设计的第一款同类产品（英特尔4004，一种具有2,300个组件的4位处理单元）高出7个数量级（更准确地说，约1,020万倍）（Moore 1965、1975; Intel 2018; Graphcore 2018）。与所有指数增长的情况一样（见第1章），当我们将这类增长绘制在线性图上时，它们会呈现为一条急速上升的曲线，而在半对数图上，它们会被转换成一条直线（图0.2）。

这种进展使人们对未来更大的进步产生了无限的期望。最近，各种电子设备（及其使用的应用程序）的快速普及尤其使那些缺乏批判精神的评论家着迷，他们只注意到无处不在的加速增长现象。在此，我仅举最近的一个令人印象深刻的案例。一份由牛津大学马丁学院撰写、花旗银行发布的报告称，要达到5,000万用户，不同的设备或应用所花的时间如下：电话花了75年，广播花了38年，电视花了13年，互联网花了4年，手机游戏《愤怒的小鸟》花了35天（Frey and Osborne 2015）。这些说法来自花旗数字战略团队——但该团队并没有做好功课，他们忽视了常识。

这些数字指的是全球的情况还是美国国内的情况？报告没有说，但对于电话来说，5,000万的总数显然是指美国1953年（1878年+75年）的电话机数量。但电话机的数量不等于其用户总数。考虑到家庭的平均规模和工作场所电话的普遍性，电话用户的数量肯定要比这个数字高得多。对电视广播而言，起始点不止一个，而是好几个：在美国，电视信号的传输和第一批电视机的销售始于1928年，到13年后，即1941年，电视机的保有量仍然很低，电视机的总数（指的同样是设备，而不是用户）要到1963年才达到5,000万。同样的错误也出现在了关于互联网的结论中，数百万用户在自己家中上网之前，已经在大学、中小学校和工作场所访问或使用网络多年了。此外，互联网的“第1年”是哪一年？

图0.2 现代增长的典型标志：摩尔定律，1971—2018年。半对数图显示，每个微芯片上的元器件数量稳定地指数增长，个数从103增长到1010。图表根据斯米尔的著作（Smil 2017a）和国际商业机器公司的资料（IBM 2018b）绘制而成

所有的结论都只基于一些草率的数据收集，无知却又急于给人留下印象。但更重要的一点是，将基于新的和广泛的基础设施的复杂系统与有趣的软件进行比较，是一种不可辩驳的分类错误。19世纪后期的电话是一种开创性系统，实现了个人与个人之间的直接远程通信。要实现电话通信，需要社会的第一次大规模电气化（从燃料中提取热量到发电再到输电。即使在20世纪20年代，美国农村的大部分地区也没有良好的电网）、广泛的有线基础设施，以及销售（最初是独立的）话筒和扬声器。

相比之下，《愤怒的小鸟》或任何其他愚蠢的应用程序可以实现病毒式传播，是因为人们已经花费了一个多世纪的时间来建立一个组成物理系统的连接单元：它的发展始于19世纪80年代的发电和输电，在2000年后随着人们设计和制造的数十亿部手机以及安装的密集蜂窝基站网络而达到顶峰。同时，操作可靠性的提高使这样的快速普及式壮举变得无足轻重。我可以提供任意数量的类比来说明这种比较谬误。例如，把电话换成微波炉，把应用程序换成微波炉量产爆米花：显然，后者最受欢迎的品牌的普及速度将会快于前者。事实上，在美国，1967年推出的台面式微波炉的家庭普及率经过大约30年才达到90%。

事实证明，信息的增长同样令人着迷。它的快速增长并非什么新鲜事。活字印刷术的发明（1450年）开启了图书出版的指数增长，从16世纪的每年约20万种增加到18世纪的每年约100万种，而最近全球范围内每年出版的图书（主要由中国、美国和英国贡献）已超过200万种（UNESCO 2018）。再比如图片信息，其增长首先是通过平版印刷，然后通过凹版印刷，现在则由移动设备上的电子显示器主导。声音录制品始于爱迪生在1878年制造的脆弱的留声机（Smil 2018a；图0.3），而如今数十亿手机用户有大量选择可以轻松访问。但是，所有这些类别的信息流都比不上由间谍卫星、气象卫星和地球观测卫星组成的卫星舰队不间断收集的图像数据。不出意料的是，信息的总体增长轨迹与1960年之前的全球人口增长双曲线轨迹类似。

图0.3 托马斯·爱迪生和他的留声机，由马修·布雷迪于1878年4月拍摄。图片来自美国国会图书馆的布雷迪—汉迪合集（Brady-Handy Collection）

最近，我们或许可以说：世界上现有的90%或更多的信息都是在前两年内产生的。希捷②认为，全球创造的总信息量在2005年为0.1泽字节（ZB，zettabyte，1泽字节等于1021字节），2010年为2泽字节，2016年为16.1泽字节，估计到 2025年，年增量将达到163泽字节（Seagate 2017）。一年后，希捷又提高了预计：到2025年，全球数据将达到175泽字节，且每年的信息总增量将继续加速增长（Reinsel et al. 2018）。但是，我们如果考虑到这一全新的数据洪流的主要组成部分，就会发现那些加速增长并不令人惊讶。新数据流是高度集中的，电子现金和投资在大型银行和投资公司之间不断流动，政府机构对电话和互联网通信数据进行全面监控。

同时，参与社交媒体的数十亿手机用户自愿放弃他们的隐私，因此数据挖掘者可以在不征询任何人的情况下跟踪他们的消息和网络点击数据，分析他们透露出的个人偏好和弱点，与其他人群进行对比，然后将这些数据打包卖给广告商，以便售出更多无用的垃圾，从而维持经济的持续增长。当然，也有大量数据流是由配备GPS的手机不间断地产生的。再加上大量无聊的图像、无数的自拍和猫视频［即使是静态图片也会消耗大量字节信息：智能手机的一张照片通常占用2—3兆字节（MB，megabyte，1兆字节等于106字节），是本书打字稿的2—3倍］。与其说令人赞叹，不如说“信息”的空前增长十分可悲。

信息泛滥最严重的不良后果之一是，2008—2015年，每位成年用户每天花在数字媒体上的时间翻了一番，达到了5.5小时（eMarketer 2017），创造了一种新的生命形式——屏幕僵尸（screen zombies）。但是，电子产品和软件的快速普及终归是一件微不足道的事情，如果我们将其与预期中的终极加速增长现象相比——没有人比雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）更全面地表达过这一现象。他从2012年起担任谷歌公司首席工程师，而在此之前，他早就是电荷耦合式平板扫描仪、第一台商用文本—语音合成器和第一种全字体光学字符识别算法的发明者。

2001年，他提出了加速回报定律：

对技术史的分析表明，技术变革是指数级的，与常识所认为的“直观线性”观点相反。所以我们不会在21世纪只经历100年的进步——它更像是2万年的进步（以今天的速度）。芯片速度和成本效益等方面的“回报”也呈指数增长。指数增长的增长率甚至也呈指数增长。在几十年内，机器智能将超越人类智能，导致“奇点”的出现——它代表人类历史结构的断裂，因为技术变革是如此迅速而深刻。其后的影响包括生物和非生物智能的融合、基于软件的不朽人类，以及在宇宙中以光速向外扩展的超高水平智能。（Kurzweil 2001, 1）

2005年，库兹韦尔出版了《奇点临近》（The Singularity Is Near）一书——确切地说，他认为奇点将在2045年到来。此后，他开始在自己的主页“库兹韦尔的加速智能”（Kurzweil Accelerating Intelligence）上宣扬这些观点（Kurzweil 2005、2017）。毫无疑问，库兹韦尔的宏大宣言中没有一丝犹豫，也毫无谦逊之词。因为在他看来，生物圈的运作是数十亿年的进化的产物，它对我们的未来将不起任何作用，而是要被机器智能的压倒性支配力所塑造。但是，尽管我们的文明与其任何前辈文明相比可能都有所不同，但都在相同的约束下运作：它只不过是生物圈的一个子集——一个相对来说非常薄、具有高弹性的高度脆弱的外壳——碳基生命只可以生存在其中（Vernadsky 1929; Smil 2002）。理所当然地，文明的增长，以及高等生物的认知和行为进步，从根本上受到生物圈物理条件的限制，并且受限于代谢可能性（通过比较其极端情况，似乎还很宽泛）的范围。