首发:2016-06-2213:36


科技进步对于人类的未来至关重要。19世纪英国人口学家马尔萨斯提出的人口论,认为人口是指数增长,即1、2、4、8、16……而科技进步导致的资源增加是按照算术数列^1、2、3、4、5、6……,随着时间的推移,总有一天,人类社会因为人口超出了资源的极限而崩溃。


在上个世纪70年代,一群经济学家和科学家成立了罗马俱乐部,也提出了《增长的极限》的思想,认为地球是一个有限的系统,人口、经济是按照指数方式发展的,属于无限制的系统;而人口、经济所依赖的粮食、资源和环境却是按照算术方式发展的,属于有限制的系统。这样,人口爆炸、经济失控,必然会引发和加剧粮食短缺、资源枯竭和环境污染等问题,这些问题反过来就会进一步限制人口和经济的发展。在书中描绘了一幅黯淡的前景:随着人类社会的发展,粮食和各种资源达到临界点、石油、煤炭、铁、铝等资源枯竭,环境破坏,经济社会将会全面崩溃。


但是这些关于经济发展末日般的预言并没有实现,马尔萨斯的人口论对于古代社会,特别是古代中国的一治一乱循环有着很好的解释力;但是一、二战以来,哪怕是一、二战中,人口也没有出现断崖式下降。全球人口高速增长,人类社会突飞猛进,并没有崩溃的迹象;马尔萨斯的理论似乎失灵了,罗马俱乐部关于21世纪粮食危机和资源枯竭的预言成了笑话,当下的粮食和资源并没有遇到危机,而是出现了过剩。


这其中的缘由是什么?从逻辑上来说,无论是马尔萨斯的人口论还是罗马俱乐部的增长的极限理论都没有错,但是他们忽视了一个重要的变量,就是科技革命浪潮所带来的变量。


例如,最近一轮的石油价格大规模下降,一个最直接的原因就是页岩气的发现。正如欧佩克组织的秘书长所说的那样:石器时代的终结并不是因为石头用完了,而是因为发现了青铜和铁器。


自从工业革命以来,人类的科技进步浪潮一改之前如蜗牛一般慢行的科技进步,开始突飞猛进。人类对火的发现、对石器的使用持续了很长一段时间,文明在在旧石器时代徘徊了20万年左右,而新石器时代则大为缩短到接近万年;青铜时代数千年,铁器时代上千年,近200年来,煤炭时代、火器的发现、蒸汽时代、石油时代、汽车、火车、轮船、飞机的发明、电气时代、互联网时代相续出现,科技革命的浪潮一个接一个,科技进步呈现加速趋势。


以至于有科学家提出了“科技大爆炸”和“科技极点”的概念。意思是指人类的科技发明呈现出指数增长的加速趋势,照这种速度发展下去,人类的科技很快会发展到达一个人类所无法理解的科技极点。


所谓极点,就是超出了界限,传统的规则和限制失效的地方。据说,我们的宇宙就是从一个宇宙极点处暴涨而来的。在极点处我们所知的一切物理规则都是失效的。


科幻作者为科技大爆炸、科技极点写了许多小说,描绘出一个黯淡的未来。最常见的就是人类被人工智能或者高等智慧生命所取代。


机器人统治地球也是一个最常见的科幻小说题材。


只是这一切都建立在科技大爆炸的基础之上。未来的科技真的还会以近200年来的速度迅猛发展吗?


人类喜欢以过去的经验来推断未来,这其实是一个常见的缪误——外推性缪误。过去如此,不见得未来就如此。一个常常用来举例的是感恩节火鸡。人们饲养感恩节火鸡是为了感恩节上吃。这只火鸡被饲养了一年,从过去的经验推断,它的生活将继续,事实上在感恩节将走上终点。同样,一位老人活过了七十岁,我们不能推断,他还能继续活很长的时间。


所以,以过去科技的科技大爆炸来推断未来必将如此,是没有道理的。


科技大爆炸可以持续吗?让我们把眼光放远一点,投向宇宙。我们都知道,宇宙是有一个极点大爆炸发展而来的,有140亿年左右的历史。我们的太阳系是银河系中一个普普通通的星系,银河系是一个由2000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的盘状恒星系统。而在我们已经看到的宇宙中,就有上千亿个类似于银行系的星系。所以,太阳系在宇宙中普通得不能再普通。由于光速的限制,我们可以不暂时不考虑银河系之外的星系(其实光速的限制也是一个最重要的科技天花板),但是哪怕在银行系中,类似于太阳的恒星系就有上百万之多,这些恒星系里面自然存在宜居行星,所以,生命乃至文明在宇宙中并不是偶然和稀少的现象,很有可能是一种普遍的现象。只是这些存在生命和文明的星球距离比较远。例如,离我们最近的星系是4.2光年,光速(每秒30万公里)都要走上4.2年,地球上人类现有的科技水平还到不了火星,是无法到达太阳系外的星系的。


但是,如果科技进步以指数形态飞速发展,科技大爆炸和科技极点的到来,那么要不了上万年,甚至数千年内就能够实现星际移民。


科学家估算,突破行星文明进入宇航时代的文明,并不需要什么科技极点突破光速的限制,只能能够在星系之间达到十分之一倍光速航行,那么,就能像史前人类登陆南太平洋各个岛屿一样,类似于蛙跳战术,登陆一个岛屿,开发之后利用岛屿的资源向下一个岛屿进发,直到最终占领太平洋上所有岛屿。


银河系不过十万光年,一个这样的文明之需要百万年左右就能占有整个银河系。而百万年对于生物的进化来说不过是短短的一瞬。6500万年前,地球上还是恐龙时代,人类的历史也有数百万年。上百万个文明中,只要有一个进化的速度稍稍快于地球文明(从地质学的角度,百万年不过是很短的时间),那么,今天的银河系中应该遍布外星人和外星文明。


但是,到今天,我们并没有发现外星人和外星文明的踪影。好吧,也许有两种可能,一是地球的位置是在太偏僻了,以至于先进的外星文明并没有发现她,就像大航海时代的人们没能发现南美洲原始森林中的小部落一样;二是我们是最先进的文明,其他的文明进化落在后面,还是人猿或者是恐龙时代呢;这两种解释都不太靠谱。第一种可能的概率太小,第二种在上百万个竞争者中我们是第一名,这个比买彩票中500万大奖几率还低。


最有可能性的是科技进步存在天花板,越往上突破天花板的限制达到新的层级就越难。这很好理解,一个班级中,学业成绩是金字塔型的,优等生总是少数。


而人类的文明就处在一个关键的天花板上:从地球向太空突破。科技革命浪潮以来,地球上能够发现的能源和资源基本上都已经发现殆尽,人类的活动已经对生物圈造成了巨大的影响,接触到了环境上限。所以人类的科技革命的浪潮很有可能到了尽头,未来面临着科技树的顶端,来到了科技天花板。


回顾生命进化的历史,我们可以看到,生命的进化呈现出台阶型,在一个长期的积累之后,短期进行突破、变异、新的物种产生,上到一个新的台阶,然后又保持长期的稳定,直到下一次进化,如此循环往复,台阶型进步。而且物理学、天体学中,无论电子还是星系,也都不是连续的,都是有轨道的,类似于一级级的台阶。人类社会中也存在台阶,从一个台阶到另外一个台阶,阶层与阶层之间不存在中间状态。甚至一国的经济发展也是如此,要么就突破进入发达国家,要么就掉入中等收入陷阱,在低水平徘徊。


同时,从成长曲线模型中戈珀兹曲线来判断科技进步的趋势,也很有可能遇到了科技天花板。生物界中的生物个体通常都会经历一个出生、成长、成熟和衰老的发展演变过程。描述这种演变过程的模型通常称作为成长曲线模型。这种现象在社会经济和科学技术的发展领域同样存在。例如一项新产品新技术的创新、发展、成熟和衰退。从宏观上看,人类的科技进步同样存在这样的周期。戈珀兹曲线以美国数学家杰明.戈珀兹命名,是一种指数曲线模型,较好地拟合了事物发展的成长曲线,常常被用来作为产品生命周期、动物族群的生长数量预测。其最常见的形状为类似于“S”型曲线,最初发展缓慢,中间加速发展,达到一定高度或者上限后发展速度减慢,直到最后达到饱和。


人类的科技进步在目前可能处于加速发展的末期,之后将逐渐减速,直到达到科技的天花板。


这些是从宏观方面来论证人类科技发展的大趋势很有可能不是大爆炸和科技极点,而是一段时期内科技书的顶点,一个科技天花板,一个需要努力突破的文明的台阶。


作者:大江宁静日期:2016-06-2213:37


下面,从微观的、具体的细节方面来看,人类科技进步遇到了哪些困境和天花板:


一、从投入产出上来看,科技进步的投入越来越大,而回报却在下降。在工业革命时代,哪怕是一个科学爱好者,只要衣食无忧,小贵族或者是中产之家,就能够做出重要的科技发明,例如瓦特、又如法国科学家拉瓦锡、进化论的发现者达尔文等等。而到了现在,科技发明需要大量的投入和设备,不是大机构的研究员,私人凭借兴趣想做出重大的发现、发明和创新几乎是一件不可能的事情。像欧洲的大型强子对撞机位于地下50-100米深处,总长17英里,需要举国之力、甚至数个国家合作才能建造,没有这些设备,对理论物理的研究就无从谈起。


在经济学上有投入产出曲线,投入产出曲线大体上呈现抛物线状,随着投入的增加,产出快速增加,然后放缓,直到最后达到一个拐点,之后增加投入甚至会造成产出的下降。科技发明也存在这种现象。最初的时候,加大对科技的投入效果是立杆见影的。但是随着容易被发现和发明的科技进步都已经被研究探索过,再想做出新的发明和发现就越来越难,需要的投入越来越大,而效果越来越不明显;


二、科技进步的加速,科技发明和科学大爆炸很大一部分原因是规模效应。在地理大发现之后,科技的进步特别是粮食产出的提高、能源等资源的利用的能够满足全球人类的基本生活需要,大量的人口从农业和谋生中解放出来,有闲暇时间从事科研,同时全球化和通讯技术的进步使得全球的科学家和科研机构形成一个网络,知识得以交流和流通,形成一种规模效应,这种科技网络在近百年内使得科技进步层出不穷。但是规模效应同样也呈现抛物线,随着规模的扩大,同样会出现拐点,出现规模不经济现象,随着规模的扩大而产出降低。网络上的知识大爆炸也可以看出这一点。在没有网络的时代,知识匮乏,网络出现最初确实是促进了科技进步。但是现在的网络上充斥着大量的冗余信息和垃圾知识,信息大爆炸,论文的数量虽然呈现出指数增长,但是真正有意义的和有价值的信息反而寥寥无几,效率下降;反而阻碍了技术的进步;所以,从规模效应方面来看,科技的进步同样到达了一个极限和拐点,即将面临科技天花板;


三、从科技理论上来看,现在的数学理论还是停留在18世纪的数论,并没有新的进展;物理学还是停留上个世纪的相对论和量子力学,而且对其都是知其然而不知其所以然,像宏观物理学和微观的量子力学整合成统一的物理学理论并未做到。在19世纪末,科学家在牛顿力学的基础上认为物理学大厦即将建成,统一的物理学理论即将出现,除了天边的几朵小小的乌云(相对论、量子力学)暂时无法整合外。


结果深入的研究却发现这几个小小的乌云背后是另外一个浩瀚的宇宙,人类至今完全摸不清头绪,在理论上和实践上都是举步维艰。基础理论是科技进步的地基也是其所能达到高度的限制。虽然科技进步相对于理论有滞后性,但是在理论上陷入泥潭,预示了科技进步的天花板即将到来。


四、从新能源上来看,同样存在科技天花板。人类最早对能源的利用是木材,然后是煤炭化石资源,之后是水电,然后是核电。现在可行的核电,其实并没有脱离传统的利用化石资源燃烧转换能源的模式,并不是什么科技革命。一些清洁的能源像风电、太阳能局限过大。至于页岩气革命、电动车,这些都是已有的技术的改进,并非是新的突破。


五、真正的新能源核聚变,研究已经达半个世纪之久,但是突破遥遥无期,研究这一块的专家普遍认为,至少在50-100年内,核聚变难以取得突破。这个不仅仅是技术上的问题,还有材料科学的问题。就像在青铜器时代,你是无法之处一台发电机的。


同时在能源储备电池方面也举步维艰。我们看到美国最新的机械辅助装置,力大无穷,但是其背后却接着一根电缆。智能手机最大的问题在于电池的动力。这一块也很难突破,同样是因为材料问题。像终结者电影中构想的战斗机器人使用的核电池在可以预见的将来都是一种幻想,同样涉及到材料科学的问题。


六、从新材料上来看,也难有突破。可能许多新的材料需要太空无氧、零重力的环境和高温、低温等冶炼、淬火。但是人类现在很难进入太空,需要的资源是一个天文数字。这个困境就像当下的招聘需要应届毕业生有工作经验一样,是一个坎。


七、从人工智能上来看,同样难以突破。虽然阿尔法战胜了李世乭让人们对人工智能的未来欢欣鼓舞。其实人工智能采用的程序深度学习方法这项技术出现已经几十年了,哪怕就是当下,都赶不上小孩子对图形的习别能力,有可能犯一些低级错误。它能够战胜李世乭,是因为谷歌公司为其调用了成千上万个处理器而已。即使是这样,它也仅仅在一个方面胜过人类而已。从占用的资源和效率来说,远远比不上人脑,离科幻小说中的智能机器人相差甚远。人脑是亿万年进化的产物,其中的复杂程度不下于我们的宇宙。其中的原理和工作机理现在都还是一个迷。在拟人化人工智能上,同样很难突破。现在的人工智能依然只是一个工具而已,离智慧生命还很远。


八、从基因科学上来看,人体的基因复杂程度同样大大地超出了科学家们乐观的预计。克林顿当政时期在互联网革命的鼓舞下,曾经提出过下一个科技革命是生物革命、基因技术的革命,美国要大力发展生物科学,引领下一次科技革命。但是最近这种乐观的论调已经销声匿迹。对基因和人类的进化奥秘的破译难度也相当大。人类在攻克癌症、艾滋病和基因控制方面也没有好的办法,采用的依然是传统的尝试手段。一些癌症的靶向药都是试出来的,对其机理和理论并没有完全破译和攻克。


九、最后,从各大科技领先国家的态度来看,对科技革命都不乐观。美国提出的口号是再工业化,德国提出的口号是工业4.0,而不是基因技术革命、新能源革命、新材料革命,人工智能革命,这说明其在这些方面遇到了困境,很难突破,不得不回过头来进行再工业化,工业4.0也不过是对现有的技术进行整合,并不是什么新的科技革命。


所以,综合方方面面的情况判断,很显然未来的趋势不是科技大爆炸、科技极点,而是遇到了一个科技天花板、一个台阶式的科技障碍。


二、科技天花板并不等于技术进步停滞


科技天花板并不等于技术进步停滞。而是不会有颠覆性的革命,(在一个较长的时间内,需要积蓄力量进行突破天花板),高度上不会有新的突破,但是可以横向发展,打牢基础。


例如页岩气技术,只是将旧有的技术改进到经济上可行的地步,就造成了重点的影响。在大数据技术整合、互联网向物联网转换,等方面都大有可为;现在全球还有数亿人口没有用电和清洁用水,更谈不上互联网了,所以科技应用在普及方面还有大量的工作要做。并非是科技天花板到来之后就是技术进步停滞和文明的衰落。


三、科技天花板带来的影响


科技天花板带来的直接影响是雁行经济秩序的破产。在发达国家引领科技革命的情形下,世界经济发展呈现出一种良性的雁行秩序。欧美日本发达国家作为头雁引领技术革命,东南亚韩国台湾等国家和地区作为第二梯队跟随,中国等作为世界工厂,之后是南美非洲等第三世界国家,技术依次在相关国家之间进行转移。


不过在科技天花板下,这种发展模式无法持续。美国提出再工业化就是跟日本中国等第二第三梯队抢夺产业链和饭碗。在科技天花板的情形下,技术先进的国家总会被后进国家追赶上,出现技术趋同——这一点甚至不需要科技天花板,只要没有大的颠覆性的技术革命,领先的发达国家技术进步比后进追赶的国家慢,那么早晚会被后来者赶上,不再有技术优势;各国将争夺工业产业链,进入一种经济上的战国时代,不再有头雁,而是互相竞争。经济上以欧美为主导推动的经济全球化告一段落;


世界将进入区域一体化阶段,区域内的国度结合紧密,政治经济一体化,像欧盟这样,只有经济一体化,而没有政治一体化,二十多国吵吵嚷嚷,难以为继。


各地区将会以区域性大国为中心,在政治经济上紧密结合在一起,然后区域性大国类似于中国春秋战国时期进行竞争,最终合一。出现一个世界政府,举全球之力,挑战科技天花板,突破后就向太空文明发展,如果不能突破,耗尽地球亿万年来积累的化石、石油资源,那么地球文明将会倒退,地球人类跟美洲的印第安人、复活节岛民类似,在其他的文明走向太空时代发现地球后,沦为附庸甚至被灭绝。


全球化将是未来发展的大趋势,不过是彻底的政治经济一体化,文化价值观趋同。目前的情况只有经济一体化,而没有政治一体化的模式是走不下去的。


短期趋势是全球化的终结和美国地区化帝国化,世界进入多事之秋,类似于一战前夕,大英帝国相对衰落,世界不再有一个头雁,进入经济战国时代。


随着科技天花板的到来,未来将是领土、人口等红海竞争、科技革命的蓝海将不再。


四、对创新的反思


在科技天花板的情形之下,创新也许不再那么重要。没有颠覆性的革命,意味着是渐进性的进步,把一个创新的点子落实到实处,有盈利模式,才是最重要的。创新并不是重点,每天都有无数个点子背构思出来,但是能够落实的寥寥无几,甚至是做出实物产品的,不能被市场认可而胎死腹中的比比皆是。


重点是把点子执行下去、跟市场和需求相结合,最难的在这一步。第一个创造出个人电脑的是索尼公司,不过产品长期锁在实验室,因为高层评估没有市场;然后是苹果公司首先把个人电脑市场化销售,但是笑道最后的却是微软公司和IBM公司,成为个人电脑时代的大赢家。中国的腾讯、阿里巴巴淘宝公司都是如此,并不是创新者而是追随者。我们从来都是讲创新的进步意义,其实对于个人和企业来说,创新是风险很高的。


最初创新的公司大都死无全尸,所谓的互联网公司都是第二批踏浪者。创新跟继承之间存在一种平衡。所以跟随创新的脚步,提倡工匠精神,把一件事情做好,做到极致,加强执行力才是最重要的。跟随创新的方向,不要抵抗创新,不要像满清一样闭关锁国、抗拒创新的到来即可。


这篇帖子是把我关于未来是科技天花板的观点来由说明一下,汇总一下支持的论据。