為什麼近 20 年科技發展的特別快,完全是爆炸式的飛躍?
比如手機。
預警:這是一個嚴重偏題的答案,圖多且大,求摺疊。
簡單的答案,只有一句話:因為我們在消化以前的科學發展的成果。
題主和樓上,乃們夠了!難道科技只有手機和電腦么…
以及,經敝人目測,「無進步論」將成為該問題下答案的主導——那只是說明,人們在科技方面取得的進展,已經在您的認知範圍之外了;說通俗點兒,就是人類沒像您(以及幾十年前的我們自己)期望地那樣點科技樹;以及,這些年間,我們在對世界的認知上——而非雄心勃勃卻不靠譜的改造和星際殖民上,花費了很多很多精力。
真正的革新,不是那些令人一驚一乍的噱頭。
相信,認真學過量子力學的人,大都很反感「波粒二象性」這個辭彙,也更加不喜歡用這個辭彙說事兒的做法;認真學過相對論的人,也都很反感「動質量」、「鐘慢尺縮」、「E=mc^2」這種只能用來詐唬人的說法吧。
二
十世紀初的物理學大爆發,並不是革了牛頓的命;相反,人們是認識到了經典力學的局限(宏觀低速弱場),再把原本局限於宏觀低速弱場的理論,通過某些辦法,
拓展到了以前我們沒有涉及過的領域。畢竟,從歷史和邏輯上看,量子力學的真正創立,逃不出「把經典的泊松括弧加了倆帽子」、「原來一切都是有相位的」的概括;相對論,也就是把物理理論的基礎,從伽利略協變性,改成了洛侖茲和龐加萊協變性。
此所謂「周雖舊邦,其命維新」是也。不負責任的科普書中,常常把物理學大爆發,描述為大流血的革命——這真是很不負責任的做法:聯想一下那些整天念著大新聞的「民科」吧。
三十年前,誰知道 DNA 可以通過 PCR 擴增,誰知道我們能用激光操控原子來模擬自然界根本不存在的相互作用,誰知道二維物質在熱力學上不一定不穩定,誰知道拓撲序也是一種可以實作的序參量,誰知道我們能用計算機主動地設計和計算藥品的性能,誰知道宇宙會加速膨脹?
如果人類繼續在點航天系科技樹,那麼,我們現在的生活方式和思維方式,是早已被五十年前的人們所預知了的。
但是,五十年前,誰會知道我們今日是如此地生活、如此地思考問題呢?
所以,我不妨偏個題,告訴大家,這二三十年間,究竟發生了什麼。
好吧,我就先說手機和電腦。
三十年前,模擬飛行長這樣(圖自Flight Simulator History):
二十年前,模擬飛行長這樣(仍自
二十年前,模擬飛行長這樣(仍自Flight Simulator History):
十年前,微軟公司大賣的 Flight Simulator 2004,在當時還不錯的計算機上跑,長這樣(這 A320 是 Project Opensky 的插件;航空迷可以看看裡頭究竟有多少錯):
十年前,微軟公司大賣的 Flight Simulator 2004,在當時還不錯的計算機上跑,長這樣(這 A320 是 Project Opensky 的插件;航空迷可以看看裡頭究竟有多少錯):而那時,畫質飽受詬病的 X-Plane 8,長這樣:
十年之前運行於 Windows CE(也包括後來的 Windows Mobile)的神作,Leo flight simulator,長這樣:
現在,我的手機(只是 iPhone 5s)上,X-Plane 10,長這樣(我知道手機上難以模擬完備的航電,但相對於圖形,航電系統模擬的計算開銷很小):
為了稍稍公平一些(這本就不公平了:我在拿十年前的電腦和現在的手機比較),我只是在對比相對較為簡潔的駕駛艙(比如 A320、Cessna 182、Piper Archer),而沒有展現波音那種細節相對繁複的駕駛艙。作為一個從 FS 2004 玩上來的老玩家,當前天收到 Austin Meyer (此公喜歡以自己的郵箱給所有玩家群發郵件)的郵件、下載了手機版的 X-Plane 10 之後,敝人真是唏噓不已…
換個遊戲。坦克。這是十年前 S60 上的坦克遊戲(可憐的謝爾曼小饅頭——你其實沒有那麼丑):
這是今年七月份上線的 WoT Blitz(坦克世界:閃擊戰),運行於我的 iPad(只是去年的 iPad Air )和 iPhone 上(忙著截圖,丟了個人頭,沒拿到「勇士」,我容易么我……):
誰要說沒進步我跟誰急。
然後,我們從手機和電腦說開去。
三十年前,這貨還是易失性存儲器(不是快閃記憶體,裡頭要塞紐扣電池),容量 16 KB,賣一千多塊錢,一個設計院就幾張:
彼乃 PC-1500 的內存卡(對,是內存,不是外存,我還不至於內存外存不分)——家母就是在家父指導下,用 PC-1500 學的編程(敝人大前年在某寶上買了一台——尚可運行——以為紀念):
二十三年前,100 MB 的硬碟長這樣(圖片盜取自 wikipedia,請看右邊那個):
十二年前,這貨在三線城市賣一千塊人民幣(圖片出處不可考):
剩下的事兒,大家都懂。或者,不妨腦補一下,一張 64 GB 的 SD 卡,需要多大體積的上述 100 MB 硬碟才能做到等效——這還沒算讀寫速率。
沿著計算機的路子,我們繼續往前。
下面,我們只說天體物理(沒辦法,其他東西我不熟悉……)中的一小部分。
二十年前,最好的宇宙學方面的計算機數值模擬,只有 65536 個用來模擬暗物質的粒子,木有氣體介質和星系形成,長這樣(Couchman HMP, Thomas PA, Pearce FR, 1995 ApJ 452:797–813):
去年,最好的宇宙學計算機模擬,有 120 億個暗物質粒子 + 氣體;其中的一個「小」截面(1 Gpc),長這樣(摘自 http://cfa.harvard.edu):
繼續。
二十五年前,人們對微波背景輻射(CMB)的探測結果,長這樣(摘自 http://nasa.gov):現在,人們的結果是這樣(摘自 ESA 官網):
於是人們以前所未有的準確度繪出了這幅圖(同樣自 ESA):
與上面那個並行地,三十年前,人們完成了一次認真的巡天(說難聽點兒,就是拿著大型天文望遠鏡到處瞎瞅),觀測的星係數目是一萬八千個(圖自 http://cfa.harvard.edu,每個點是一個星系):
現在,人們正做著另一次認真的巡天,發布了很多次數據;最近一次數據發布,星係數目是一百八十萬個,其中很多都看了不止一次(圖自
現在,人們正做著另一次認真的巡天,發布了很多次數據;最近一次數據發布,星係數目是一百八十萬個,其中很多都看了不止一次(圖自 http://sdss.org):
有了巡天和 CMB,我們才知道和進一步確認(因為有些是 SN Ia 觀測的功勞)了這些:
宇宙的基本常數(幻燈片自 ESA 官網):
然後便是宇宙的演化歷史(仍自 ESA):
宇宙早期的好玩現象,比如 100 Mpc(三億光年)波長的「聲音」——重子聲波振蕩(摘自 UChicago 的 Wayne Hu 的個人主頁):
宇宙的未來(圖自 http://nasa.gov):
繼續。
繼續。
二十三年前,人們第一次探測到了不屬於太陽系的行星,可惜這貨是繞著一顆中子星(恆星的一種屍體)轉動的。
二十年前,人們第一次直接探測到了(意即,繞著中子星那個不算)不屬於太陽系的行星,質量很大,是木星的 0.5 倍。
這些年,人們找到的不屬於太陽系的行星數量,如下圖:然後人們發現了一個各方面都比較靠譜的「宜居行星」:Kepler 186f。
不僅如此,我們還看到了行星形成的過程(圖自Revolutionary ALMA Image Reveals Planetary Genesis,黑線是氣體/塵埃盤被正在形成中的行星掃出的空隙)好了,停止偏題。
以上的那些稀奇古怪,其實都是從這樣一個時間線上流下來的:
2009 年,Kepler 衛星升空、Planck 衛星升空。
2001 年,WMAP 衛星升空。
1998 年,"宇宙加速膨脹」被 Science 評為年度突破。
1989 年,COBE 衛星升空。
1988 年,巨磁阻效應被發現。
~1980 年,快閃記憶體被發明。
1969 年,CCD 被發明。
1960 年代,甚長基線干涉技術的概念被提出、最早的超級計算機建造完成。
1947 年,三極體被發明。
而那些,僅僅是二十年來我們所獲得的新知和新生活方式的小小一隅。
最後,我們再來補充一點兒。
二十三年前,這貨上線了:二十三年間,每個月被提交到那兒的論文數量增長,如下圖:
五十年以後的我們,再回首科技樹的發展時,大概也會感慨:我們的生活與思維方式,與我們五十年前想像的,真的大不一樣呢。
但五十年後科技樹上異軍突起的分支,其實已經在上面那張論文數量的圖中,深深地植根、慢慢地發芽了。不談別的學科,只談我熟悉的生命科學。要了解最近是不是有「爆炸式」的發展,只要把歷史上重大發現都相繼列出,在和最近幾十年做比較,便可得到答案:
我把生物學上的發現分成了三類
- Material(藍色):物質上作為生命的結構被發現,如細胞的觀測,DNA的提出等都屬於這類
- Concept(紫色):觀念上的進步,指人類對生物現象進行總結並提出其基本運行原理,如演化論等就屬於此類
- Application(黃色):應用類,有的發現或發明在自然界已經廣泛存在,但在人類的應用中起到重要作用,如秦青黴素的發現
上方是時間,下方是時間線。
重大生物學發現視頻(如果覺得不清楚,可以到生物學發展,在右下角的設置把View Type改為Category Bands)
可以看到,重大的生物學發現的確是在時間線上越來越密集。
1676年列文虎克觀察到了細胞結構,但細胞核知道1801年才被描述。過了半個世紀,我們才迎來了幾個歷史上最重要的生物學家:達爾文,巴斯德和孟德爾。達爾文提出了「物競天擇,適者生存」,巴斯德否定了生物的「自然發生說」,而孟德爾揭示了遺傳定律。本世紀末細胞研究更進一步(細胞分裂),人類也開始把生物學知識應用到生活中(發現瘧原蟲,發明D等)。
20世紀上半葉重要發現並不多,我們有了新的概念「基因」,擴展了遺傳定律,還發現了青黴素,第一次大規模戰勝細菌引起的疾病。
20世紀中期,生物學開始加速發展。新的生命結構被發現:DNA被證明為遺傳物質,聚合酶、轉路子、雙螺旋等遺傳結構和過程都分別被解釋。繼青黴素後,鏈黴素也被發現,結核病開始被限制。桑格發明了DNA測序方法,人類第一次看到生物的密碼。60到70年代,生物理論有較大的發展,生物得到了更好的分類,五界系統被提出、改良的間斷平衡演化論更符合地理髮現,古細菌也被確定為另一類特異的生物。80年代,瘋牛病病院脘蛋白被發現,生物多樣性也第一次被提出來。
近二十年生物學更進一步,雖然在理論上沒有大的進步,但是在其它兩個方面有劃時代的建樹。Material方面,1998年RNA干擾被發現,開創了一個認識生命新的方向。2002年人類更是直接「創造」了生命:從無到有合成了病毒全基因組。應用方面,1996年第一個克隆動物多利羊誕生,接著各種動物被相繼克隆出來。2001年人類基因組草圖完成,2012年草圖的詳盡版被ENCODE發布。在此期間,iPS,誘導性多能幹細胞方法建立,意味著人類能讓細胞回到原始狀態,分化成任意細胞。2007年CRISPR/cas9基因修飾方法建立,意味著我們可以對基因進行高精度的修改。
如果從300多年前細胞發現開始作為生物學的開端,的確在最近二三十年,生物學有了爆炸性的發展。
那麼,這是為什麼?
仔細回顧生物學發展的軌跡,最近快速發展離不開以下幾個原因
1. 基礎研究的進展
生物學的發展一直依賴於基礎科學和觀察手段的進步。
這是世界上第一台顯微鏡,由列文虎克發明。雖然簡陋,但顯微技術直接催生了細胞結構和亞結構的發現,例如細胞、細菌、細胞核等等,直到1839年細胞學說的建立,顯微技術都做出了重要貢獻。
生物學歷史上最重要的里程碑之一,DNA結構的發現也是基礎科學發展的成果。正是因為富蘭克林、沃森和克里克利用X光技術對DNA進行觀測(上圖),才得出了雙螺旋結果。這樣的例子還有很多:如PCR技術催化了分子生物學,讓我們從分子層面上了解生命的運行。第一代測序技術催生了分子進化學、生物信息學、基因組學等等,我們開始解碼生命。而第二代的測序技術同第一代測序技術相比,就如同從手槍升級到機槍,我們可以大規模地測出不同生物的基因序列,分子遺傳學、人類基因組領域都快速發展。
近二三十年生物學爆炸式發展主要也藉助了很多物理和化學技術應用在生物觀測上,包括:
- 熒光分子標記
- 基因晶元技術的發展
- 高通量測序技術
- 改進的顯微技術(電子顯微鏡,改進X衍射,超解析度熒光顯微技術等)
- 核磁共振成像技術
- 質譜分析
- 計算機提升
利用這些工具,生物學家在生物信息學,基因組蛋白質組學,細胞生物學,腦科學等等不同學科展開研究,成果顯著,造成最近二三十年生物學成果爆發。
2.
生物學界廣泛、便捷的合作
和所有學科一樣,生物學也是一個需要廣泛合作的學科,實際上很多重要的生物學發現都是生物學家共同的成果。最著名的演化論,大多數人知道達爾文,但是另外一個年輕的學者華萊士的一封闡述相似想法的一封信,是達爾文發表《物種起源》的催化劑。另一位偉大的遺傳學家摩爾根不僅發展了遺傳學定律,在他的指導下還直接影響了許多人的研究:比德爾闡述了「一個基因一個酶」,劉易斯的發育生物學以及穆勒(雖然和摩根關係不好)用X射線誘導基因突變。這些都是生物學家科學家充分合作帶來重大發現的例子。而孟德爾的故事則充分說明了缺少合作的結果:1864年他就已經以論文的形式提出了遺傳學定律,但直到1900年才被重新重視,使得這一發現推遲了接近半個世紀。
現代通信技術的提高和合作意願的加強,也是讓生物學快速發展的原因。
人類基因組計劃便是廣泛合作的典型。1990年美國正式提出人類基因組計劃,隨後有更多的國際科研機構參與,包括英國、日本、法國、德國、中國,世界性的合作讓這個計劃提前完成。之後這個計劃的「升級版」,ENCODE,由5個國家32個研究機構參與,把人類基因組從草圖變成更詳細更立體的圖書。最近的千人基因組計劃(下圖),更是包括了14個國家的人類樣本,期望從基因組角度回答人類起源、疾病基因等重大問題。
生物學家的合作還反映在重大發現被發表後能迅速地被重複、發展。如CRISPR/cas9基因技術被發表後,全世界範圍在短短兩年內已經有數百篇關於在不同生物、不同基因引用的報道(下圖s)。當然,這種廣泛的合作也帶來強大的自檢能力,如果某個成果有問題,也會被快速地證偽,例如近期讓人惋惜的的STAP細胞。
3. 快速的媒體報道和產業轉化
另一個讓我們「認為」生物產業學科發展很快的原因,就是重要成果會被媒體廣泛報道,並且快速轉化。
我記得第一次我聽到「克隆」這個詞的時候,便是從電視上對克隆羊多利的報告。當時各種媒體包括報紙、雜誌、電視等都克隆技術進行了介紹,以至於我很長一段時間都以為「克隆」就是克隆個體,這個概念一直持續到我開始克隆基因。並且現在對生物學技術的產業化越來越快。例如晶元技術和高通量測序,如今已經應用於治療和疾病預防,個人基因組服務如23andme已經為上十萬人進行了個人基因組分析。Google X成立的Calico,目標是延長人的壽命。而之前提到的CRISPR/cas9技術則更為快速,不久前兩位技術的創始Jennifer
Doudna和張峰獲得了4300萬美元的風險投資創立基於這項技術的醫藥公司,致力於把這項技術推向市場。這些創新都被廣泛報道和快速應用,讓普通人能更短的時間內得到學科快速發展的消息,無哦一我們也都認為學科有了「爆炸性」的發展。
總結
雖然根據生物科學的發展提出了三個重要的原因:
- 基礎研究的進展
- 廣泛、便捷的合作
- 快速媒體報道和產業轉化
但我認為在很多學科都是類似的。特別是第三點,快速的產業化讓我們接觸甚至使用上最新科學成果的時間大大縮短,所以讓我們有科技呈「爆炸式」飛躍的感覺。
這事兒上柯茲韋爾說的很清楚了,貼圖只是跑題,反駁更沒用。
簡而言之:人類科技進步的加速度是以指數速度增長的(雙指數增長)。
所以在前幾萬年,增長的速度緩慢到一代人看不到明顯的結果;在最近一百年,一個人一生內至少可以看到一次科技的巨大進步;而從二十一世紀開始,大概每三到五年就會發生與此前人類有史以來科技進步的成果總和類似的變化;而在我們有生之年,科技進步的速度將超出個人的理解能力極限(科技進入魔法階段);他推測2050年前後人類的科學和技術成果將使得永生成為可能,現在看來不是純扯。
當然,也有馬斯克這樣的人物,認為足以毀滅人類的人工智慧現在已經誕生。
人類科技進步的加速度增長非常之快,所以在起步時的加速度近乎於零,而且數萬年(或者數百萬年)來的速度幾乎都沒太大變化;而加速度的加速度積累足夠久之後,現在的加速度使得最近20年、甚至10年來的科技進步速度提升到人可以體會到的程度了。
因為計算機普及
就這麼簡單,以前需要幾百個人干幾百年的事情,現在可以壓縮到幾百個人干幾年
打個比方,一個演算法驗證以前需要幾十個人拿算盤算數個月才能出個錯誤的結果
即使現在最愁人的計算機,也能很快完成他們的工作
人類的大腦被從繁複的重複性機械性的工作中解脫出來,能把更多的精力用在發明創造上
人類以前需要大量時間驗證的東西,現在只要計算機模擬就可以得到結果
而新的理論知識,又可以反哺計算機技術,繼續提高計算的性能
只要不長期出現類似材料技術的瓶頸,人類技術爆炸就會接著持續下去你這個問題提的太深刻了。因為很多人覺得科技發展緩慢了,甚至已經停滯。
首先必須確認的是,近幾十年的確產生了科技爆炸。科技包括科學技術,科學的質(新理論的提出)和科技的量(對人類生活影響的廣度和深度)是同樣重要的。如果只是把原子能理論的提出作為科技爆炸,而不把普通民眾人手一個便宜手機,人人都可以跨著大洋發帖對話視頻,作為科技爆炸,是不公平和偏頗的。我們生活在這個世界裡,類似於溫水煮青蛙的情境。現代科技給我們的刺激太快太多,以至於我們難以感受。除非到了臨界點,否則很難有震撼性的感覺。退一萬步講,即使是理論方面,超弦等理論的提出和發展也是爆炸性的。這種囊括了宏觀和微觀的大統一理論,其實超出了我們這個時代。
放在宇宙演化,生命進化,智能發展,和人類發展的角度上看,就更加明顯了,人類的發展一直在加速!
「中國科學家李四光在他的短文《人類的出現》里寫到:
「 人類文化的發展,經過新人階段的舊石器時代晚期以後,先後進入新石器時代及金屬時代。愈到後來發展愈為迅猛。從新石器時代的開始到現在至多不過一萬年左右,金屬時代的開始到現在不過數千年, 人們開始利用電能到現在不過一百多年,原子能的利用則僅是最近幾十年的事; 而新石器時代以前的發展階段,則動輒以數十萬年到千百萬年計。由此可見,人類的發展不是等速度運動,而是類似一種加速度運動,即愈到後來前進的速度愈是成倍地增加。 」
霍金認為使世界產生不可逆轉的範式轉移發生的頻率越來越高,速度越來越快。作為例子,霍金指出從現代數學的發現到計算機的發明所用的時間遠小於從文字被發明到現代數學被發現所用的時間。
瑞·庫茨維爾對於科技歷史所做出的分析讓他得出了關於科技的增長以幾何級數進行的結論,他把這個結論稱作「加速度回報定律」。這個定律把摩爾定律擴展到了許多集成電路科技以外的科技領域中去。」「(引自維基百科)
科技的發展是螺旋式地上升,量的積累為質的飛躍做準備,質的飛躍又為新層次上的量的積累打基礎,單純地想要質的升高是不現實不科學的。而且用我們每個人短短一生的主觀感受來衡量人類發展的速度也不恰當。因為個體的主觀時間太短,一個人類發展中的小小減速甚至倒退的漣漪就會引起他無限的驚恐,但其實這只是悠悠歷史長河的彈指一揮間。
回到主題。近幾十年的科技爆炸主要因果鏈條是:量子論和信息理論的提出和發展---&>理論技術化---&>大規模工業生產應用----&>其他學科部門應用已成熟的電子信息技術並取得新成果----&>降低成本普及入人類社會的生活。
根據這個鏈條,量子論和信息理論是爆炸的最終根源。舉個例子,所謂的生物技術,新材料技術,空間技術,etc,無不一電信技術(弱人工智慧)的應用為基礎,電信技術的出現使得人類從部分繁重的腦力勞動中解放出來,科研的效率大大地提高了。
第一第二次工業科技革命是使人的體力得到了擴展。第三次工業科技革命則試圖解放人的腦力,弱人工智慧現在已經隨處可見,如果強人工智慧出現,那就不是簡單的科技爆炸的問題,而是人類進化的自智能出現以來又一次飛躍。
我們生活在一個偉大的時代。簡而言之,組合爆炸。
ps. 其實我有點擔心,以現在人類的技術水平,要是管理方面稍微出了點問題……
近20年的科技,主要集中於以下幾個方向:
1,生命科學,生物及醫學相關領域。
這20年里,基因組測序及各種組學的發展,RNAi,幹細胞等等,均可稱得上爆炸性發展。
究其原因,則是之前物理和化學的技術發展,終於使得生物學研究有了技術基礎。如果沒有PCR的發明,沒有各種顯微技術的發展(包括今年諾貝爾獎那個),沒有核磁,質譜等波普學設備的應用,生命科學這二十年不可能出現突飛猛進的發展。
補充:近二十年計算機技術的高速發展使得精確自動控制和大數據處理都成為可能,也助推生命科學發展。例如基因組測序和蛋白質結構分析,都很依賴於計算機的計算能力。
發展的成果,目前能看到的可能還只是橫掃諾貝爾獎(生理醫學獎自不必談,近20年的諾貝爾化學獎,有幾個跟生物沒關?),但接下來數十年間必然會深深的影響人類生活和健康。事實上相比20年前,我們在對抗艾滋病和癌症等絕症上都已經多了很多強有力的藥物武器,而且這個武器庫還在飛速擴展中(當然這些藥物太貴就是另一個問題了)
2,IT相關,尤其是互聯網的高速發展。
3,納米技術和新材料。
這些領域的發展,也許沒有愛因斯坦這樣的絕代大師作為標誌,沒有人類登月這樣的壯舉炫目多彩。但科技發展之快之迅猛,則是毫無疑問的。
=====================補充======================很多人說近20年科技發展「爆炸」感不強,其實是因為冷戰結束了。
冷戰期間,一方面是軍事科技發展的需要,另一方面出於東西對抗宣傳的需要,發展了很多聽起來很高大上的項目,因此感覺炫目,典型代表如阿波羅登月計劃。
而冷戰結束後,軍事對抗壓力和宣傳體制優越性的必要性都小了很多,因此科技發展更多的轉向貼近生活的領域,如醫學和IT,雖然對於生活質量提升極有幫助,媒體宣傳上的眼球效應卻要小很多。但是聽起來不牛,不等於科技發展真的不牛。
很遺憾,這又是一個「跳過是不是直接問為什麼」的問題。對於近20年科技是否爆炸性飛躍,肯定是有爭論的。
題主感覺現在的科技在飛躍,很有可能只是因為很多其實很老的科技成果轉化成了消費品,變成了消費者能買到的東西。其中IT技術,尤其是互聯網技術改變了人們生活方式,但是互聯網在60年代就有了雛形,現在只是更多的人上了網而已。
我從另一個角度提供點信息供大家參考。近幾年,美國的經濟界其實有人在問相反的問題:我們是否處於「大停滯」(The Great Stagnation)?他們所謂的大停滯假說,是指70年代以後,科技由於已經達成了比較簡單的目標(所謂low-hanging fruit),沒有新的突破性進展,造成了美國經濟進入了低成長的新常態。舉幾個他們提到的例子:
1. 都說科學技術是第一生產力。而GDP則是衡量生產力的很好指標。如果科學技術有了爆炸性發展,世界的GDP,或者說世界科技的龍頭美國的GDP,應該有爆發性的增長。可惜並不是這樣。下圖是世界,美國和中國的近幾十年的GDP,注意y軸是對數。美國的GDP,在對數圖裡可以看出在最近十幾年其實是在之前的趨勢線下方。也就是說美國經濟並沒有加速成長的跡象。大家也許會說GDP受資源限制,但這正是問題的要點:我們還沒有發現突破性的新技術來提取更多資源。這張圖片里,你看不到IT技術帶來的影響。為什麼?很多我們經常用的產品,比如SNS之類,也許並不能提高我們的生產性。還有很多IT技術,只是吃了其他產業的午飯,很多體力勞動者和低級的白領工人被淘汰了,IT取而代之,但是總的生產力並沒有明顯提高。再對比工業革命左右。注意這幅圖是對數人均GDP,與上面的GDP總量不同。不過大家也能看出,真正發生技術突破時,GDP的變化應該是什麼樣子的。圖片來源:Wikipedia, Ben Moore, Historic world GDP per capita。
也許現在的科技成果不久的將來可以轉化成世界GDP的井噴,我們拭目以待。
也許現在的科技成果不久的將來可以轉化成世界GDP的井噴,我們拭目以待。
2. 另一個可以量化的指標,人的平均壽命,也沒有在近二十年有突破性的延長。
3. 美國人自己看自己的生活方式,60年代是吹空調,吃冰箱里的食物,開轎車上班。今天還是這樣。Peter Thiel這麼形容他眼中的科技停滯:「We wanted flying cars, instead we got 140 characters」。
4. 很多幾十年前的難題,現在還是沒有解決。比如癌症治療(現在普通人還是放療化療,都是很老的技術。基因療法何時能給一般人帶來實惠還需拭目以待。總之近20年的發展應該沒有發現疫苗和抗菌素時的突破震撼),能源(60年代我們燒煤,石油,天然氣加上核電水電等,現在也是一樣,核聚變發電還是沒有成功),航天(60年代人類就登月了,現在由於經濟條件限制,還沒能重返月球,火星更是遙遙無期),交通(60年代坐飛機,現在還是坐飛機,而且超音速客機也絕跡了),人工智慧(50年代我們就有了Perceptron。現在我們是有了很多進步,不過還遠遠沒到幾十年前人科幻中的2000年代的水平)。
很多其他回答提到未來IT技術可能帶來的突破,強人工智慧(奇點)的出現造成生產力雙指數的增長。這些我不僅不排斥,而且認為是可能的。但是題主所問,過去20年是否有突破性的發展,只能說,在數據里還沒反映出。不是近二十年,差不多是18世紀開始高速發展的
而現在我懷疑發展速度在不斷降低
主要是地理大發現的原因,不同的文明相互接觸,就像不同的溶液倒在一起一樣
最近二十年的科技進步,很大程度上歸功於半導體相關產業的飛速發展,最直觀的體現就是計算能力,存儲空間的成倍地提升。
1994年,IC technology的state-of-art的工藝還處在0.35um的水平,而現在intel和Samsung 14 nm的工藝已經量產,ASML的EUV已經進入10nm時代,硅基的極限正在迫近,量子計算機已經是未來的趨勢。忽略設計因素,僅此一次項,計算能力提升30倍以上。
首先就是lithography光源的不斷發展,越來越純凈和單向的光源被研究和製造出來,使得高精度光刻成為可能。其次,就是光刻工藝本身和互連技術的快速發展。互連工藝里從Al到Cu再到3D互連的跨越堪稱里程碑。而光刻技術裡面雙重曝光(DoublePatterning)的微縮技術和傳統IC工藝的平面向3D技術的轉變是最為重要的突破,高H/W比的刻蝕工藝使得定向加工成為可能。在生活中最直觀的體現就是各種MEMS sensor和現在intel的3D Finfet的出現。
多種多樣的MEMS sensor提供了我們手機里的陀螺儀,重力感應和加速感應。手機的麥克風也早已經全部轉換為MEMS Mic,超聲感測器也從PVDF轉變為CMUT,豐富的感知體驗從此打開。
IC technology也驅動了Imaging sensor的發展,從過去的膠片時代到CCD時代是第一次跨越,而這二十年間CMOS imaging sensor對CCD幾乎全部的取代,則發生在這20年。IC技術發展讓隨時隨地的高質量拍照成為可能,讓衛星遙感預估糧食產量,google earth成為可能。
在傳統IC technology快速發展的時候,它的旁枝也在快速的發展。OLED從無到有,直到現在AMOLED對CIE的完全超越,甚至越來越逼近Adobe RGB的出色顯示。Packing里More than moor的3D封裝,智能封裝也迅速發展,直接受益的就是我們存儲空間不斷擴大,現在1TB SSD已經量產。
RF技術也在這二十年里從2.4G發展到現在的64G,甚至四次諧波的128G,無線生活就此打開。
而這些所有科技的精華,都體現在了我們身邊的這部手機。
這背後是以intel,IBM ,ASML,samsung,sony為代表的公司以數萬億美元的投入獲得的成果。
這20年的產業浪潮讓韓國一躍成為發達國家,IC產業成為台灣經濟的基石。
在IC技術之上,更有Tele公司給出的各種編碼,通信標準和極大程度提高效率的DSP,這些成就造就了愛立信曾經的輝煌和現在作為中國科技創新代表的華為。
當計算能力的價格不斷下降,軟體業,互聯網技術開始蓬勃發展,讓信息交換不斷的去中心化,獲取信息的成本越來越低,越來越便捷,生產效率成倍的增加,這種變化帶來的不僅是生活的便利,更加是社會組織形態的變化。
而這一切如此迅速的發展,都來源於我們計算能力的爆髮式增長,而驅動這的,是電子行業不斷對Moor Law的成功追趕。近兩三百年的指數增長是比較確定的,近幾十年還有爆炸趨勢。
Morris和他的團隊通過大量的工作,將人類社會發展的指數繪製成一系列圖表,這些圖表有助於我們直觀了解東西方社會發展的歷史軌跡。
圖1 東西方社會發展指數 (公元前14000年-公元2000年)來源:Ian Morris 「Social Development (2010)」
從圖1可以看到,一直到公元前3000年左右,東西方的發展幾乎看出不出任何差別,在這之後雖然兩方的發展曲線都發生了一些變化,但仍然非常緩慢。而公元1800年以後,整個圖表發生了根本性的變化。社會發展軌跡像坐了火箭一樣,呈現出飛躍式發展。
一個故事:發明家要求國王在他發明的棋盤上放米粒作為獎勵,每格的數量是前一格的兩倍。國王起初覺得發明家是傻瓜,直到他發現傾盡國庫也放不滿發明家棋盤的下半部分。
我們不知道棋盤什麼時候會進行到下半部分,因為在棋盤的上半部分(1800年之前),大米堆並沒有顯得特別離譜。
而在庫茲韋爾看來,我們已經進入棋盤下半局,奇點臨近。
原因,可以理解為組合增長。互聯網加手機就是智能手機,互聯網加汽車就是智能汽車,互聯網加原本存在的10000種東西就有10000種新東西出來。智能手機出來後,加進原本的10000個領域,就有幾十萬種新東西出來。
以此演化,演化速度超指數級。一段來自劉慈欣的觀點:正如有人所說,目前我們很可能處在一種技術進步的假象中, IT技術的飛速發展掩蓋了其他領域技術進步的緩慢。舉個例子,航天技術進步十分緩慢,處於60年代的水平。對我們生活極其重要的材料技術和能源技術,都沒有突破性的進展。我現在工作的發電廠的火力發電技術和IT技術相比進展緩慢,沒有突破。發電系統早就在設想一種新的發電機,叫等離子發電,它的發電效率很高,上世紀60年代提出的,一直研製到現在,沒有任何突破。其他的能源技術,比如核聚變,從上世紀50年代就開始研究了,到現在投入了巨大的人力、資金,但沒有什麼突破性的進展。據說最長的核聚變持續了幾十秒,投入的能量比產出的能量還多。 唯獨IT行業技術的發展,提前跨入了未來,這就是2013年我們面對的現實。遺憾的是這種現實沒有被很多人認識到。
爆炸真算不上,只能說是以前科技革命的延續,只是量的變化而已,大部分並沒有質的變化
CPU原理不變,只是體積越來越小晶體管數量越來越多
汽車發動機依然是內燃機的原理,只不過效率上限提高,燒的依然是汽油……
平常的家電,空調上個世紀中葉已經走入家庭,電視更早,電影更更早,至於現在正呼呼對著我吹的電扇,得再往前推一個世紀了
衣食住行,最基本的幾項需求,變化真的很大么?
科技以指數化發展的根本原因是:生產力的提升使得越來越多的人而得以脫離生產,從而形成更為完善也更為複雜的科學研究系統。在原始社會中,生產力條件非常低下,每個人都不能夠脫離生產,無論是男人還是女人,領袖或是平民,都必須承擔尋找食物的職責。他們的技術水平很不發達,所以獲得自己一日所需的食物要消耗幾乎整整一天,所以他們就沒有什麼時間來進行科學探究。我們有一條俗語就反映了這個現象:「飽暖思淫慾」,一個人得先吃飽了才能幹別的事,其中就包括科學探究。他們可以尋找更適宜於生火的石頭,或是嘗試著磨尖自己的武器,或是探討哪種果實比較好吃。但是,正因為他們生產力條件是如此低下,所以科學技術的發明更多的像是中獎一般,而不存在真正意義上的探究。所以原始社會的生產力發展是極為緩慢的,也正是如此,他們需要非常長的時間來進入更為先進的奴隸制社會。
奴隸制社會和封建制社會我們放在一起分析。這兩個社會的主要特徵是生產力提升到可以使一部分的人脫離生產,奴隸社會中脫產的人比較少,大致只有奴隸主這個階級可以,但到封建社會,不僅大地主階級可以完全不事生產,小地主和知識分子階級也可以做到很大程度上的脫離生產。「四體不勤,五穀不分」就指這樣的現象。大部分的知識分子階層不需要生產就可以活下去,自然也不能夠分清出農作物的種類了。儘管這個俗語主要是在批評他們,但是,這也反映出一種進步。知識分子可以專心治學,從而提升國民的平均素質,而與他們基本平級的鐵匠、商人、織工等人,就可以真真切切地改造整個國家,提升整個社會的勞動生產率。社會自然要花費更少的時間來進入更先進的資本主義社會,以至於今日的社會。
今日我們的科技發展如此迅速的根本性原因是社會產能的極大豐富,可以脫離生產的人的數量越來越多,他們的平均水平也因為教育的逐漸普及而上升。誰能想像,不過一百年以前的中國(清末),識字率不過4-5%,而此時的發達國家普遍已經基本消滅文盲。擁有知識的工人所能產出的價值將會是簡單的勞動密集型產業所無法實現的。
科學技術的指數化發展的最大制約將會是我們的人口,更精確的說,是「工業化人口」,只有進入工業社會,不在為糧食問題擔憂時,我們的生產力才可以得到最大化的釋放。工業化人口的數量在最近的幾年正在不斷增長,主要是因為我國的改革開放所造成的迅速變革。未來也將會有類似的國家,諸如印度巴西等國,他們都將會是未來社會重要的力量。如果這幾國能夠完成工業化和現代化,那麼我們人類的科學技術發展水平將會有一個巨大的提升。
讓我想起來。。。氫彈剛爆炸的時候,我們說,50年後實現核聚變民用!
上世紀末,我們說,離核聚變民用還要50年!
現在,我們說,預期50年後能看到核聚變民用的有效進展(大意如此)
所以,哪裡大爆炸了?
推薦本書叫《第二次機器革命》,
第三章「摩爾定律和棋盤的另一半」裡面的第一句,「人類最大的缺點是無法理解指數函數」。
國王要賞賜國際象棋發明者,發明者說:「在棋盤的第一個方格里放一粒米,第二個格里放兩粒,第三個格里放四粒,每個方格里的米粒都是前一格的兩倍」,國王欣然答應。
填完32格之後,國王已經賞賜給發明者40億粒米了,這還是比較合理的數量,相當於一大片土地的產量,這時國王才開始注意到數量的龐大。
但這位國王依然神清氣定,而那位發明者的項上人頭也沒落地。但當他們都進入棋盤的另一半是,他們中的一人就肯定會遇到麻煩了。
穩定的指數增長已經把我們帶入棋盤的另一半時代。
摩爾定律的雙倍累積效應,以及雙倍累積的外溢效應仍會紛至沓來。
我覺得前面幾個回答都太樂觀了,現在根本不是什麼科技爆炸的奇點。恰恰相反,我個人認為近20年,只有IT發展稱得「爆炸」。其他很多領域根本稱不飛速發展,更稱不上革命。真正意義上的工業革命只有2次。
比方說建築上,1931年竣工的帝國大廈就已經達到102層,可以說10倍於工業革命之前建築物的高度了,可以謂之「革命」。但是2010年的迪拜塔也只有162層。現在的建築材料仍然和100年前一樣(鋼鐵為主),我們就沒有能力造出比1889年的埃菲爾鐵塔再高10倍的鐵塔,或者比帝國大廈高10倍的大廈,2倍的難度都很大。使用鋼鐵的極限就是200層,再高就塌了。如果沒有新的建築材料問世,50年之後,1000層建築物也仍然僅僅存在於科幻小說。
而當911世貿大廈遇到撞擊,依然會像幾百年前的建築一樣崩塌,那時候我們能做的也只能派2架直升飛機LIVE而已。即使50年後的我們再次遇到這種危機,恐怕能做的也只是不讓救火隊員進去送命罷了,人類的能力還遠沒神奇到脫離引力的地步。
同樣飛行方面,1958年戰鬥機速度就超過2馬赫,即使現在戰鬥機速度也在3馬赫之下,這已經到達噴氣式發動機速度極限了。目前JP-7碳氫燃料超燃衝壓發動機的速度紀錄為9.6馬赫,想要更強的動力只有採用微型聚變核反應動力(推重比更高),然而聚變核反應堆這麼多年今年仍然在實驗階段,而核動力飛機連實驗都是停滯的(安全問題)。這種情況50年內會有很大突破嗎?飛機不會自己搞科研啊。
同時,即使有了可機載的微型核反應堆,材料依然是巨大的考驗。即使現在很多戰鬥機在多次超音速之後仍會解體。現在的材料製造水平,很多超音速飛機在大氣層內不散架都夠嗆。50年內達到1%光速依然是遙不可及的事情。
而民用方面,上世紀60年代的波音747依然廣泛使用於各大航空公司,是不是就是對所謂的科技爆炸一種諷刺呢?這樣的發展進度,50年後弄不好還是7系列。
從更根本上說,現在的飛行理論還是100年前依靠空氣提供升力的思想,並未有突破。這樣對空氣的依賴,使得無論再先進的飛機,仍然會因為雨雪而停飛,或者因為風暴而出事故。而湍流問題也遠比當初想像的困難。在惡劣天氣面前客機頻發的事故,反應出人類飛行技術的幼稚和脆弱。
同樣,科幻電影裡面類似飛行的汽車的個人小型飛機,現在看也是不可能的。就比如現在的直升機起飛方圓20米都是危險區域,不可避免的巨大的氣流和噪音。想要小區門口停一架小型飛機飛著上班仍然是做夢。
說實在的,鋼鐵俠裡面的原型機都是不可能做出來的,引擎功率、散熱、飛行控制,簡直太難了(比如散熱就是個大問題,現在航展上類似鷂式垂直起降,如果表演時間太長,就會因為熱氣不能擴散而燒掉引擎)。至於Stark胸前那個供能裝置,100年之內都夠嗆弄出來(漫畫裡面吸收b粒子的發電機不可能有那麼大功率的)。
同樣,傳統的汽車已經到極限了,剩下的就是自動操控了,但是速度、堵車、停車的問題解決不了。想解決還是個人飛機,又回到上面的問題了。
生命科學方面可能發展很快,但是臨床方面,就比如血液透析伴隨肺部感染或者心衰竭都沒有很好的解決。現代醫學確實提高了人類壽命,但是主要是解決微生物感染方面的問題,同時得益於生活水平和衛生條件的提高,而對於自發疾病研究比如癌症、高血壓,仍然解釋不清。而長生不老主要取決於對後者的研究。前面有人說2050年能解決人類永生問題,不太可信。難道是把人頭砍下來,下面接營養液?原理上是可以,但是一個腎透析都有那麼多併發症,哪有那麼簡單。別說哺乳動物,現在連脊椎動物永生的實驗都沒有聽說有成功的。人類?差太遠了吧。這不是IT靠著大數據、編程就能解決的問題。
至於其他領域,比如氣象預報,地震預報,現在也看不到會有怎麼爆炸性的突破。即使計算機的計算能力再強,對於大氣這種流體的精確計算模擬,我仍然抱有懷疑態度。至少現在天氣預報還是觀察雲圖得到,而非電腦計算。而就地震海嘯方面,現在仍然是毫無頭緒,處於聽天由命的狀態。天有不測風雲,此事古難測,現在仍難測。星際爭霸的神族,為了更改一個星球的氣候,改變了一個行星的轉速。人類現在這樣水平就自稱科技爆炸,是否爆炸太廉價?
總之我認為現在的技術革命僅僅對於IT方面,它對其他領域影響遠被高估。尤其是工程領域,1970年之後不說進入瓶頸,也是放緩的趨勢,所謂的科技奇點,遠沒有發生。基礎學科其實這幾十年沒有突破性進展
技術,尤其是交叉學科等技術突飛猛進在過去二十年里,半導體加工等等精加工業的發展確實能讓大眾看一些科技融入生活的成果,不過跟二十世紀初以來的科學大飛躍(數學物理這些基礎學科)相比,這二十年反而是進步好少。
所謂爆炸式的發展,基本都是在應用方面的發展。當然,這也是科技。然而嚴格來說,這屬於工科。理科方面,貌似並沒有爆炸式發展那麼樂觀。
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