2030技術(shù)改變世界

前言

在本書的創(chuàng)作過程中，我們的世界大事不斷。石油和糧食價(jià)格先是直線飆升，隨后又跌入谷底；海地遭遇了毀滅性的強(qiáng)地震；銀行破產(chǎn)；而一種新的流感病毒則讓全球進(jìn)入了警戒狀態(tài)。所有這些事件在發(fā)生前一年都沒有得到預(yù)測(cè)——至少是沒有出現(xiàn)公開的預(yù)測(cè)。盡管人類已掌握了先進(jìn)的科學(xué)和預(yù)測(cè)技術(shù)，但事實(shí)證明，我們事先依然不能采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。    自史前時(shí)代起，人類就學(xué)會(huì)了使用技術(shù)來滿足自己的物質(zhì)需求。我們學(xué)會(huì)了如何耕種，如何與他人交流，以及如何保持健康?？梢哉f在如今的西方世界，幾乎人人有食可吃，有房可住，有水可喝。各種各樣的基本需求于是都得到了滿足——面對(duì)這種情況，一些觀察家聲稱繼續(xù)探索技術(shù)進(jìn)步的必要性正在逐步減小。而近幾年的事件讓這種觀點(diǎn)不攻自破。人類正日益面臨著前所未有的全球性的危機(jī)：2007年我們經(jīng)歷的糧食短缺在亞洲、非洲和南美洲同時(shí)發(fā)生；2008年的經(jīng)濟(jì)衰退席卷全球；2009年當(dāng)流感大規(guī)模爆發(fā)時(shí)，病毒在幾天功夫內(nèi)就橫掃各大洲。與此同時(shí)，氣候變化和石油枯竭同樣是我們?cè)谖磥韼资昀飳⒁媾R的全球性挑戰(zhàn)。災(zāi)難的全球化本身根源于我們的技術(shù)。一代又一代的工程師已經(jīng)在我們的地球上編織了一個(gè)牢固的國(guó)際工業(yè)、通訊和市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了地球各個(gè)角落之間的相互依賴性。如今，這種全球網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)牢牢地把全世界人的命運(yùn)都綁在了一起?，F(xiàn)在，我們同生死，共存亡。    很多這類問題已嚴(yán)重到了不容忽視的程度，本書的作者深表關(guān)切。我們認(rèn)為，既然技術(shù)是導(dǎo)致這些問題出現(xiàn)的罪魁禍?zhǔn)字唬敲匆矐?yīng)該由技術(shù)來參與解決這些問題，并防止日后類似的問題再次出現(xiàn)。目前我們面臨的挑戰(zhàn)是前所未有的，因而解決方法也應(yīng)不同于以前——即使是面臨那些過去我們認(rèn)為已經(jīng)克服了的問題。比如，可能我們知道如何治療一種病毒感染，但同時(shí)治療幾十億病毒感染者就是一個(gè)極大的難題，這種情況需要的便是新技術(shù)。    我們自己自然不能通曉每一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，于是我們走訪了無數(shù)的科學(xué)技術(shù)專家及夢(mèng)想家，讓他們談?wù)剬?duì)這個(gè)世界20年后的憧憬，以及未來幾年中需要進(jìn)行哪些便于推廣的科學(xué)技術(shù)研究。我們具備影響歷史發(fā)展軌跡的工具嗎？什么樣的突破才能把我們的世界變得更美好？盡管他們的研究領(lǐng)域各異，專家們提出的想法卻有著眾多的相似之處。這種結(jié)果說明，很多的領(lǐng)域都是相互聯(lián)系的，紛繁復(fù)雜的全球網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已交織在一起。這就意味著，倘若因特網(wǎng)遭到一個(gè)小干擾，全球金融系統(tǒng)就有可能陷入混亂?？茖W(xué)和技術(shù)讓重大問題變得越來越錯(cuò)綜復(fù)雜——這給我們認(rèn)識(shí)問題及尋求解決方法帶來了不少的困難。    在與專家們的討論過程中，我們逐漸意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)對(duì)世界復(fù)雜性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎我們的想象，不過這也給我們提供了認(rèn)識(shí)問題和解決問題的新思路。盡管很多科學(xué)分支對(duì)此尚缺乏全面的認(rèn)識(shí)，越來越多的科學(xué)家還是對(duì)我們這里提到的方法產(chǎn)生了興趣。同時(shí)，面對(duì)未來，它也給我們提供了新的工具。誠(chéng)然，未來錯(cuò)綜復(fù)雜，缺乏規(guī)律和可預(yù)見性，因此我們自然不能預(yù)知未來。不過，復(fù)雜性科學(xué)卻能帶給我們很多有關(guān)科學(xué)方面的突破、變革和深刻影響。自19世紀(jì)80年代末起，對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的研究就已成長(zhǎng)為一門新的科學(xué)學(xué)科，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域，并正逐步擴(kuò)展到其他學(xué)科領(lǐng)域。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)背后規(guī)律性的探索，讓我們?cè)趯で髮?shí)現(xiàn)可持續(xù)性、穩(wěn)定性和危機(jī)預(yù)防方法的過程中擁有了全新的視角——這種前瞻性方法可以幫助我們確定2030年人類需要解決的關(guān)鍵問題。    20年的時(shí)間范圍，是我們深思熟慮的結(jié)果。對(duì)很多科學(xué)家來說，2030年并不是那么遙遠(yuǎn)的未來。我們不必去幻想什么可行的解決方案，因?yàn)槟菚r(shí)要用到的技術(shù)不過是當(dāng)前我們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室所見到技術(shù)的升級(jí)。讓科學(xué)家們來想象，20年是一段“可行的”時(shí)間。很多技術(shù)進(jìn)步往往已現(xiàn)雛形，而當(dāng)前的很多想法也需要這么一段時(shí)間才能成為現(xiàn)實(shí)。因此，你不會(huì)在本書中看到任何有關(guān)噴氣背包或機(jī)器人統(tǒng)治世界等在科幻小說中才有的內(nèi)容?；蛟S這些情況在某天終究會(huì)發(fā)生，但在未來20年里，基本不可能。    然而，換個(gè)角度說，20年又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了我們目前的需求。本書描述的不是關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)或下一代微芯片的逐步改良；也不會(huì)對(duì)20年后地球的人口總數(shù)、車輛總數(shù)或所需的病床總數(shù)作出預(yù)測(cè)。我們對(duì)這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字都不感興趣，也沒興趣構(gòu)想地球未來的面貌，我們關(guān)心的是人類社會(huì)屆時(shí)將要面臨的主要發(fā)展瓶頸，這些瓶頸不需要具體的數(shù)字便能說明?；谏鲜龇N種原因，我們邀請(qǐng)專家集中探討2030年人類將面臨的重大問題。    作為技術(shù)專家，我們的天職便是提供問題的解決方案。本書所提到的大多數(shù)問題，其罪魁禍?zhǔn)拙羌夹g(shù)，因此，我們的職責(zé)便是解決這些問題。和很多同事一樣，我們把大量的創(chuàng)造力奉獻(xiàn)給了工業(yè)，這點(diǎn)功不可沒，但卻不足以解決人類當(dāng)前所面臨的問題。要想把我們的世界變得更美好，就必須解決很多迫在眉睫的問題。作為技術(shù)專家，這自然也是我們的愿望。本書將讓我們看到，技術(shù)擁有的強(qiáng)大力量會(huì)帶來多么巨大的改變！要想保障人類的未來，我們需要實(shí)現(xiàn)眾多的技術(shù)突破。同時(shí)，我們需要仔細(xì)發(fā)掘不同學(xué)科之間的聯(lián)系。若本書能給那些正在奮力保護(hù)和挽救地球的工程師們帶來些許靈感，我們創(chuàng)作此書的初衷也就達(dá)到了。    這是一本以對(duì)未來發(fā)展的調(diào)查為基礎(chǔ)的世界性出版物，同時(shí)也是給荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)成立50周年的獻(xiàn)禮。來自荷蘭和其他國(guó)家工程師們的積極響應(yīng)給予了我們莫大的鼓舞，人類面臨的全球性挑戰(zhàn)也促使我們用全球性視角來展開自己的研究。

內(nèi)容概要

未來的20年里人類將面臨什么挑戰(zhàn)？我們需要什么樣的技術(shù)去應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？我們正在遭遇愈來愈多的危機(jī)：全球性的食物短缺、經(jīng)濟(jì)衰退、流感病毒、石油枯竭、災(zāi)難以及氣候變化等，這些問題變得越來越嚴(yán)峻。
《2030技術(shù)改變世界》的作者魯格·凡·森特恩等訪問了20多位全球頂級(jí)科學(xué)家和技術(shù)專家，請(qǐng)他們展望，到2030年，我們需要什么樣的技術(shù)、現(xiàn)在需要做什么樣的準(zhǔn)備來適應(yīng)未來的突變。并對(duì)那些可能發(fā)揮重要作用的技術(shù)研究進(jìn)行相關(guān)討論。盡管專家們從事的領(lǐng)域完全不同，但他們卻一致提醒我們注意：全球技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)的相互聯(lián)系是如比緊密，以至于世界的主要沖突永遠(yuǎn)不會(huì)是孤立的偶然事件；對(duì)這些潛藏在復(fù)雜系統(tǒng)下的規(guī)律的重新認(rèn)識(shí)、對(duì)這些規(guī)律的掌控比以往顯得更加重要。
《2030技術(shù)改變世界》站在我們能夠影響歷史進(jìn)程的高度，用簡(jiǎn)單明了的語言討論了人類未來的普遍利益和發(fā)展趨勢(shì)，用一種全新的前瞻思維，從一個(gè)全新的視角展望人類的可持續(xù)發(fā)展、穩(wěn)定性和危機(jī)防御，為每一個(gè)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)感興趣的人展示即將改變我們生活方式的技術(shù)。

作者簡(jiǎn)介

魯格·凡·森特恩埃因霍溫理工大學(xué)研究院教授、前校長(zhǎng)，荷蘭皇家文理學(xué)院成員及美國(guó)國(guó)家工程學(xué)院外籍院士，計(jì)算催化化學(xué)家，獲得多項(xiàng)著名獎(jiǎng)項(xiàng)。在他擔(dān)任校長(zhǎng)期問，他對(duì)我們現(xiàn)在社會(huì)中的工程學(xué)功能產(chǎn)生了特別的興趣。
賈恩·卡霍 埃因霍溫理工大學(xué)光電通訊學(xué)教授。獲獎(jiǎng)研究者，被評(píng)為電子和電氣工程研究院及美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)議員。 布拉姆·維梅爾
《科學(xué)》雜志自由撰稿人，物理學(xué)專業(yè)畢業(yè)，他為荷蘭報(bào)紙和科學(xué)雜志撰寫了25年的關(guān)于技術(shù)的文章。

書籍目錄

引言
 我們的擔(dān)憂
 我們的方法
第一部分 需求
 第一章 重要的網(wǎng)絡(luò)
 第二章 生命之水
 水的短缺
 改善灌溉系統(tǒng)
 水是諸多環(huán)節(jié)的連通器
 第三章 全民之食
 合成氮肥的廣泛應(yīng)用
 技術(shù)的創(chuàng)新周期
 非洲的富饒
 道路交通
 自給自足
第二部分 地球
 第一章 我們的星球
 第二章 應(yīng)對(duì)我們的氣候
 無可挽回的關(guān)鍵點(diǎn)
 文明的發(fā)祥地
 亟須開展的研究
 氣候變暖的保護(hù)罩
 去除碳元素
 變化的社會(huì)
 第三章 提高能源效率
 石油供應(yīng)和需求的動(dòng)態(tài)
 節(jié)約能源背后的問題
 交通燃油
 電網(wǎng)的僵化
 第四章 尋找新能源
 太陽能
 風(fēng)能
 水電
 地?zé)崮茉?br /> 核能
 新的能源載體
 第五章 可持續(xù)原料
 汽車，畢竟只是輛車
 多元化未必有利
 輕質(zhì)材料意味著車重的增加
 大自然已學(xué)得非常聰明
 盲目模仿
 第六章 清潔工廠
 規(guī)模問題
 滴水成河
 全面剖析
第三部分 工具
 第一章 我們的幫手
 第二章 智能電子
 局限亦明顯
 摩爾抵消定律
 新設(shè)備
 第三章 更為豐富的通訊方式
 利用光的速度
 因特網(wǎng)的演變
 中心樞紐在升溫
 以發(fā)展光學(xué)處理器為目標(biāo)
 光學(xué)存儲(chǔ)器一另一個(gè)需要
 綜合療法
 全球思維
 第四章 惠及全民
 傳統(tǒng)技術(shù)的慣性力量
 接收器說了算
 像鳥一樣飛翔
 連接不同于網(wǎng)絡(luò)
 第五章 密碼學(xué)
 密碼學(xué)的原理
 為什么密碼學(xué)應(yīng)用不理想
 日益復(fù)雜化
 誰來保護(hù)我們
 何必自找麻煩
 第六章 故障管理
 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)
 減少復(fù)雜性
 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
 第七章 強(qiáng)大的物流
 庫存問題
 更多的數(shù)據(jù)
 規(guī)劃的未來前景
 第八章 先進(jìn)的機(jī)器
 類人機(jī)器人
 并非只是另一個(gè)玩具
 手術(shù)室的操作
 私人機(jī)器人
第四部分 人
 第一章 生命的護(hù)理
 第二章 可穿透的人體
 更少的掃描器更多的信息
 計(jì)算機(jī)接管
 從掃描到治療
 第三章 個(gè)體醫(yī)學(xué)
 破解控制機(jī)理
 生命再創(chuàng)造
 第四章 居安思危應(yīng)對(duì)流行傳染病
 新型疫苗
 拯救貧困地區(qū)
 解耦全球化網(wǎng)絡(luò)
 第五章 生活質(zhì)量
 視覺和活動(dòng)能力
 交流溝通
第五部分 社區(qū)群體
 第一章 社區(qū)建造與管理
 第二章 教育必不可少
 模仿的天性
 以電腦為模型
 認(rèn)識(shí)復(fù)雜性
 第三章 保持個(gè)性
 我們是復(fù)雜的
 關(guān)于“沒有人”的設(shè)想
 第四章 城市的前景
 城市是有生命的
 生活節(jié)奏
 城市在加速
 發(fā)展機(jī)制
 特大城市的未來
 朝著可持續(xù)發(fā)展的城市前進(jìn)
 避免崩潰
 第五章 災(zāi)難預(yù)警
 預(yù)計(jì)到災(zāi)難的來臨
 組織惰性
 自我組織和自我決斷
 讓每個(gè)人都了解情況
 第六章 可信的金融
 我們所知的經(jīng)濟(jì)學(xué)末日
 由恐懼與貪婪推動(dòng)的市場(chǎng)
 價(jià)格波動(dòng)問題
 市場(chǎng)透明化
 甩掉不理智
 第七章 和平
 和平網(wǎng)絡(luò)
 改變氣候
 機(jī)會(huì)平等
第六部分 愿景
 第一章 議程
 技術(shù)問題的復(fù)雜性
 工業(yè)界的復(fù)雜性
 社會(huì)的復(fù)雜性
 深入認(rèn)識(shí)復(fù)雜性

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了復(fù)雜科學(xué)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)是用于追蹤多個(gè)同時(shí)進(jìn)行的程序的理想工具，因而可以幫助我們識(shí)別復(fù)雜性的關(guān)鍵特征。不過，計(jì)算機(jī)的預(yù)測(cè)結(jié)果也不總是精確的。復(fù)雜科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了愛德華·洛倫茲預(yù)測(cè)的局限性。盡管如此，計(jì)算機(jī)模型可以幫助我們理解由潛在動(dòng)力、相互作用以及非線性因素共同導(dǎo)致的問題。物理學(xué)家已能計(jì)算一顆小水晶的集體行為，而且每一個(gè)獨(dú)立的原子都包含其中。他們同時(shí)用計(jì)算機(jī)跟蹤幾千個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)原子之間的相互作用是遵循一定規(guī)則的。這就使科學(xué)家們能夠按照時(shí)間一步步來計(jì)算整個(gè)集體的演化結(jié)果。所有這些原子組合起來不過是一顆極小的水晶，但這一過程讓我們清晰地認(rèn)識(shí)到個(gè)體原子的屬性是如何影響宏觀現(xiàn)象的。類似的計(jì)算也可用于免疫細(xì)胞、公民和企業(yè)之間的相互作用。如果應(yīng)用于一座城市的話，其原理大致和流行的電腦游戲“模擬城市”相同。不過，這款游戲是相當(dāng)嚴(yán)肅的。為了發(fā)現(xiàn)城市擴(kuò)張的原動(dòng)力，運(yùn)用了多種規(guī)則，還把結(jié)果與現(xiàn)實(shí)世界的情況相比較，從而找出真正重要的動(dòng)力以及它們之間的相互關(guān)系。 隨著計(jì)算機(jī)力量的日益強(qiáng)大，我們可以進(jìn)行物理學(xué)家所稱的更為現(xiàn)實(shí)的“多主體”或“蒙特卡羅模擬”。盡管仍有很多復(fù)雜系統(tǒng)，即使是用最大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)似乎也無法模擬，但其實(shí)稍微運(yùn)用一些數(shù)學(xué)技巧，就能改變這局面。具體來說，就是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的重要因素進(jìn)行精確計(jì)算，而對(duì)相對(duì)邊緣或變化緩慢的部分則進(jìn)行粗略處理。那么困難就在于要把不同層次的細(xì)節(jié)“凝聚”在一起。過去十年里，這種“多尺度”策略在物理學(xué)和化學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域均得到了很好的應(yīng)用，把原子這種微型元素和固體、液體及氣體的宏觀行為聯(lián)系到了一起。多尺度方法還被越來越多地應(yīng)用到其他復(fù)雜系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就尤為適用，比如對(duì)遠(yuǎn)程鏈接和鄰近鏈接的不同處理方式，就是一種多尺度模型。

媒體關(guān)注與評(píng)論

“鼓勵(lì)遙遠(yuǎn)村莊的人們記錄或者用電子郵件傳遞他們的觀察，傳遞天氣觀測(cè)的農(nóng)民可以收到建議做為回報(bào)，天氣數(shù)據(jù)結(jié)果可以用來具體地掌控灌溉，這是一種解決問題的全新方法？”    ——弗蘭克·里斯柏曼    “一輛汽車中電子設(shè)備的數(shù)量一直在增加。汽車變得越復(fù)雜，就越容易拋錨。一丁點(diǎn)的異常就可能導(dǎo)致這臺(tái)汽車無法運(yùn)轉(zhuǎn)。我們需要一個(gè)完全不同的方法來設(shè)計(jì)軟件。我們需要能夠自我組織成為新的且穩(wěn)定的配置的系統(tǒng)，，就像我的身體一樣。”    ——克勞斯·美因策    “我曾經(jīng)花了9個(gè)月時(shí)間排列人類基因染色體的第一幅草圖，現(xiàn)在只需要幾天的時(shí)間，花不到1萬美元，就可以做到了，在我們能夠更好的理解我們的基因代碼之前，我們需要幾萬個(gè)人類基因染色體?！?   ——克雷格·文特    “能源成本和食物生產(chǎn)之間也有緊密的聯(lián)系。石油價(jià)格在許多方面都會(huì)影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)化肥、機(jī)械和交通的費(fèi)用變得更加高昂的時(shí)候，種子的價(jià)格也會(huì)上漲?！?   ——蒙蒂·瓊斯    “電力系統(tǒng)一直基于供應(yīng)要滿足需求的概念。但是，如果更加多樣的能源，像風(fēng)能和太陽能也包括在內(nèi)的話，讓需求滿足供應(yīng)才有意義。那就意味著只要風(fēng)開始傳遞足夠能量，洗碗機(jī)就開始工作。這促使我們盡可能的開發(fā)可再生能源。”    ——簡(jiǎn)·布洛姆

編輯推薦

《大眾華文思想前沿系列?2030:技術(shù)改變世界》站在影響未來歷史進(jìn)程的高度，展望即將改變我們生活方式的技術(shù)。探究到2030年，我們需要什么技術(shù)、現(xiàn)在應(yīng)該做些什么，才能影響和適應(yīng)未來的突變。這些思維和展望關(guān)系到我們的未來。應(yīng)當(dāng)引起我們的高度關(guān)注。

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