## 《未来比你想的快》2：基础技术的加速

上一讲我们说到未来十年的创新是由技术融合带来的，那都有哪些技术呢？戴曼迪斯和科特勒在书中列举了一系列的基础技术，包括量子计算、人工智能、5G、传感器、机器人、虚拟现实、增强现实、区块链、生物基因工程等等。这一讲我重点说其中两项，一个是 3D 打印，一个是材料科学。

这些基础技术的融合，决定了新的应用。而我们现在恰好处在这些基础技术刚刚成熟的时刻。咱们先看看它们是如何加速发展的。

指数增长的本质是个正反馈过程。你现有的条件越好，你这个技术越先进，你越是站在巨人的肩膀上，你就越能使用更好的知识去生产新的知识，你再做下一步就越容易，所以常规情况下技术进步一定是越来越快。

当然加速是有极限的。比如说现在摩尔定律可能快到头了，芯片做到 5 纳米真的很难再精细了，基础物理学都不允许。但科学家总能想到别的办法、另开一条跑道继续增长。硅开发到极限了，那以后用碳纳米管来做芯片行不行？以前芯片都是二维的，我们能不能把它改成三维的？如果这些不容易做到，那我们从设计上想办法，把通用芯片做成专用芯片，比如专用的 AI 芯片，这不也是个提升性能的办法吗？

现在的情绪是增长是一定能继续增长的。而且现有的增长水平已经可堪一用了。戴曼迪斯和科特勒把基础技术指数增长的规律总结为“6个D”，对应六个阶段 ——

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第一是数字化（Digitalization）。一项技术想要实现指数增长，就必须以某种方式实现数字化，也就是计算机化，得能用上计算的力量，它才能乘上摩尔定律的势，进入快车道。

第二是欺骗性（Deception）。这个技术刚刚露头的时候人们总会对它寄予厚望，产生过高的预期，结果往往发现它离应用还很遥远，大家就失望了，把它当做一个炒作起来的热点（hype）。

第三阶段是扰动（Disruption）。这个技术已经开始对世界产生真正的影响，但是价格很贵，应用很少。

第四是去金钱化（Demonetization）。这时候它的成本变得非常便宜，人们使用这个技术已经不再顾及成本了。

第五是去物质化（Dematerialization）。这个东西会变得非常小，平时你都看不见它。就比如说GPS，以前的定位装置非常笨拙，现在只是手机里的一个小芯片。

第六个阶段是民主化（Democratization），或者说叫大众化。它变得无处不在，人人都在用。

我敢肯定他们这个理论是受到了那个“高德纳技术成熟度曲线” —— 也就是我们专栏讲过的那个 hype 曲线 [1] 的启发。你兴奋过，你失望过，但是好技术终将展现它的实力，所以我们应该保持乐观。

计算机下国际象棋赢了卡斯帕罗夫那一年，人们曾经认为人工智能时代很快就到了。但是十年前的人谈起人工智能都认为它好像只是一个玩具。而今天，至少像人脸识别这样的人工智能应用已经完全成熟了，已经普遍到让你感觉不到它的存在了，你看算不算达到了去金钱化、去物质化和大众化。

再比如传感器。“可穿戴设备”是个热点，号称可以随时测量身体指标，但我总觉得智能手表是个挺麻烦的东西，谁会戴着手表睡觉呢？但是，现在的传感器做得越来越小，有一个叫 Oura Ring 的指环产品 ——

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像戒指一样戴在你的手指上，能测量 10 项身体指标，而且比智能手表更准确。它每秒钟能测 250 次，准确率达到 98%-99%。

这个水平的身体测量，以前得用一屋子的仪器才能做到。而这种水平的传感器很快就会无处不在，成为物联网的一部分，我们将会测量一切能够测量的东西。

这就叫技术进步。下面我们重点看两项技术。

3D 打印技术现在已经成熟了。目前有几百种材料都能用来打印，比如金属、橡胶、塑料、玻璃、水泥、皮革，包括打印人体的一些生物组织都可打，而且精度也越来越高。

戴曼迪斯和科特勒认为 3D 打印对制造业的改变将是革命性的。有了 3D 打印，你只要有图纸，然后准备好各种材料的粉末就行 —— 而粉末是最不占地方的。那么传统意义上的仓库、运输系统、供应链这些东西还有存在的必要吗？你现在完全可以要用什么就现打一个什么。

有个最有戏剧性的例子。往国际空间站运送 1 磅的物资，成本是 1 万美元。但是以前我们不得不往空间站运送很多其实用不上的东西 —— 这是为了做冗余备份。宇航员要在空间站生活很长时间，你不知道会用到什么，只好什么东西都带一些。那么一直有人设想，能不能干脆往空间站送一个 3D 打印机，真需要用啥就打一个，这样你只要带少量通用的材料不就行了吗？

而现在这件事儿已经做成了。有个公司叫 Made in Space，它的 3D 打印机已经在国际空间站用上了。2018 年国际空间站的一个宇航员手指骨折了，需要用夹板，他就直接打印了一个夹板。

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3D 打印还大大简化了生产过程。通用电气公司有一款涡轮螺旋桨发动机，以前生产这个发动机需要 855 个单独加工的零部件，现在使用 3D 打印，只要打印 12 个零部件就可以了。它的总体重量减少了 100 磅，燃料燃烧性能还增加了 20% 。

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3D 打印现在还可以打印电池和电路板。以色列一家公司叫“纳米维度（Nano Dimension）”，创造了世界第一台能直接 3D 打印电路板的 3D 打印机 ——

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当然我猜测这种 3D 打印的电路板性能可能比普通电路板差一点，但是它也很有用。现在你要设计一个什么新的电子产品，就没必要跑到深圳找厂家帮你定做电路板，你直接打印一个就能形成原型机。这样设计流程就会加快。

在医疗领域，打印一个假肢、一段骨头已经是常规操作。最新的是打印器官组织，比如一部分肾脏组织，一段血管……预计 2023 年，3D 打印的完整器官就会达到商业应用。

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3D 打印还有一个特别好的应用是打印房子。我们中国的一些公司已经在用 3D 打印建设水泥房屋、甚至是楼房，可以说是又快又好。

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2019 年，美国一家公司使用 3D 打印技术结合机器人，建造了完全符合美国标准的一栋家庭用别墅房，建造成本只有以前的 1/3 。

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材料科学也很成熟了，而成熟的标志是你现在可以用自动化、虚拟化的方式研发新材料。

一说起材料，你可能就会想起爱迪生当年发明电灯，他需要一种在通电状态下能持续发光的材料。他不知道什么材料满足要求，就只好一种一种地测试，一直测试了几千种不同的材料。那你说这个过程，有没有可能自动化呢？

所谓材料，无非就是把不同物质混合在一起呗？元素周期表里的物质是有限的，如果我们非常理解物理学，非常熟悉每种物质在不同条件下的性能，那你随意挑几种物质混合在一起，我是不是可以直接理论计算这个新材料的分子结构和性能呢？这说白了不就是一个数学问题吗？材料科学能不能干脆用计算机模拟完成呢？

可以。2011 年，美国总统奥巴马宣布了“材料基因组工程（Materials Genome Initiative）”。这是一个开源项目，它把已知的大概一万种材料数据输入到计算机中，搞人工智能学习。你要想组合一个什么新材料，计算机先模拟一下它性能，帮你做个虚拟实验。

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材料基因组已经达到了实用状态。当然不管什么材料肯定要以真实的实验为准，但是有了这个系统，科学家就可以快速排列组合，去扫描各种新材料的可能性，就不用像爱迪生那样盲目地做测试了。你甚至可以穷举各种可能性，找到一种应用材料的最优解！

使用这个方法，科学家已经找到了很多新材料，有用于飞行汽车的碳纤维化合物，用于发动机的高性能合金，用于医疗的人造关节、人造肌肉、人造皮肤等等。

而材料科学的进步也是指数级的。就拿手机来说，它不但在计算性能上比过去强很多，它使用的各种材料也是过去所没有的。如果你要在 1980 年制造现在这种手机，你需要耗资 1.1 亿美元，你做出来的手机将有 14 米高，功率达到 200 千瓦！今天的手机之所以能做得体型小又价格便宜，全靠材料科学多年以来的指数级增长。

新材料提供了新的可能。现在有一种用于太阳能电池的晶体材料叫钙钛晶体（Perovskite），它能够把光电转化效率从过去的 16%（硅材料）提高到 66%，而且制作这种晶体非常便宜。

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与此同时，纳米技术也在成熟之中，纳米技术结合新材料，你想想那是什么样的可能性。现在我们玩 VR 需要戴一个很笨重的眼镜，但已经有人研究使用新的纳米技术，能把 VR 眼镜做到像隐形眼镜一样小巧，直接贴在眼睛上，而它的分辨率会是现在手机分辨率的 6 倍。

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基础技术的加速正在进行之中，今天说的这些功能有的已经实现，有的即将实现，有的必然能在十年之内实现。值得庆幸的是我们中国在其中很多项目上 —— 包括人工智能、5G、机器人、3D 打印、材料科学方面，都是世界范围内比较领先的。我们绝对不能允许中国错过这一波机会！

### 💡 精华要点
- 基础技术指数增长的六个阶段 ：
- 数字化（Digitalization）：能用上计算的力量
- 欺骗性（Deception）：大家对它失望
- 扰动（Disruption）：产生了影响，但价格贵，应用少
- 去金钱化（Demonetization）：成本变便宜了
- 去物质化（Dematerialization）：变小了，平时看不见
- 民主化（Democratization）：大众化，它无处不在，人人在用。

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