即將到來的人工智能時代

曹玲

即將到來的人工智能時代

成熟的人工智能仍屬于遙遠的未來，我們所做的一切就是為了實現(xiàn)希望繼續(xù)努力。

想象一下未來的生活：當(dāng)你睜開眼睛的那一刻，就已經(jīng)生活在一個人工智能充斥的環(huán)境中，你的家本身是一個綜合性超級智能機器人，智能衛(wèi)浴會為你調(diào)節(jié)洗浴水溫，智能廚房會為你烹飪早點，出門上班時，無人駕駛汽車會自動來接你，走進辦公室，智能桌子會立刻為你打開郵箱和一天的工作日程表……

這一切已經(jīng)不再被認為是科幻小說，很可能不久就會成為現(xiàn)實。2015年12月，瑞典愛立信公司對40個國家的10萬名消費者進行了調(diào)查，其中一半的人認為5年內(nèi)智能手機即將成為歷史，替代智能手機的將是人工智能，后者將使人們無需智能手機屏幕即可與物體互動。

在未來，人工智能會開啟并連接一切。智能化技術(shù)讓交通變成了智能交通，醫(yī)療變成了智能醫(yī)療，同時也推動智能農(nóng)業(yè)、智能城市等等出現(xiàn)。安卓的創(chuàng)始人安迪·魯賓曾說，下一個計算大浪潮將出現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域，機器人和自動化技術(shù)將進入人們的生活。

于是，我們看到互聯(lián)網(wǎng)巨擘和資本大鱷紛紛進入這個領(lǐng)域。谷歌、IBM、亞馬遜、百度、騰訊、阿里巴巴都已經(jīng)注資搶占先機，隨后蘋果、特斯拉也來了。2015年10月初，蘋果公司在4天時間里收購了兩家人工智能公司VocaIIQ和Perceptio，前者有助于蘋果改進虛擬語音助手Siri，有望進一步推進蘋果的汽車項目，后者有助于開發(fā)智能手機端的智能圖像分類系統(tǒng)。

2015年12月，SpaceX和特斯拉的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)建了一家名為OpenAI的非營利人工智能初創(chuàng)機構(gòu)，目標是推動數(shù)字智能的發(fā)展，造福整個人類。公司的豪華團隊吸引了業(yè)界的注意，包括著名的創(chuàng)業(yè)公司孵化器Y Combinator總裁山姆·奧特曼（Sam Altman）以及聯(lián)合創(chuàng)始人杰西卡·利文斯頓（Jessica Livingston）、職業(yè)社交網(wǎng)站領(lǐng)英（LinkedIn）聯(lián)合創(chuàng)始人里德·霍夫曼（Reid Hoffman）、著名風(fēng)險投資家彼得·蒂爾（Peter Thiel）以及亞馬遜等科技巨頭的投資部門。這樣一群大佬組團，以至于OpenAI還沒正式開張便已經(jīng)拿到了超過10億美元的投資承諾。

除了互聯(lián)網(wǎng)巨擘，小規(guī)模的創(chuàng)業(yè)團隊甚至計算機領(lǐng)域之外的企業(yè)也開始爭先恐后地制造一系列和人工智能沾邊的產(chǎn)品。根據(jù)臺灣拓墣產(chǎn)業(yè)研究所發(fā)布的報告顯示，2015年以企業(yè)為主的人工智能系統(tǒng)市場價值接近2億美元，到2020年將達20億美元以上，5年之間成長倍數(shù)高達10倍。

從目前人工智能的熱度來看，安迪·魯賓一語中的。在專家眼中，人工智能將成為IT領(lǐng)域一場重要的技術(shù)革命，目前市場關(guān)心的IT和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一些主題和熱點，比如智能硬件、O2O、機器人、無人機、無人車、工業(yè)4.0等等，其發(fā)展突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都是人工智能。人工智能有望成為未來10年乃至更長時間內(nèi)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點。

人工智能是什么？

智能是人類的特征之一，然而對于什么是人類智能，學(xué)界至今沒有給出令人滿意的答案。既然人類智能無法被定義，人工智能也只好眾說紛紜了。

有人認為人工智能是學(xué)會怎樣編制計算機程序完成機智的行為，學(xué)習(xí)人類怎樣做這些機智行為；有人認為人工智能一方面幫助人類思考，另一方面讓計算機更有用。鑒于“人工智能之父”阿蘭·圖靈是用行為來判斷機器是否具有智能的，麻省理工學(xué)院的計算機科學(xué)家帕特里克·亨利·溫斯頓（Patrick Henry Winston）在所著的《人工智能》教科書里所下定義是：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能的工作?！边@種定義說明，人工智能研究的對象仍然是一種電腦系統(tǒng)，這種電腦能夠表現(xiàn)出人類智力活動的特征，從而延伸和放大人類的智能。

溫斯頓的理解依然沒有跳出人工智能成立的初衷。1956年夏天，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家約翰·麥卡錫（John McCarthy）在他當(dāng)時任教的達特茅斯大學(xué)召開了一次會議，希望能夠通過這個盛會將分布在全球各地的計算機智能研究者會聚到一起，讓他們自如地交流研究想法和成果。這個會議在人工智能的歷史上屢次被提及，被認為是人工智能研究的第一縷曙光，大多數(shù)參與者后來都成了這一領(lǐng)域的開創(chuàng)性人物。麥卡錫給這個令人興奮的全新科技領(lǐng)域起了個名字，叫作“人工智能”。

正如伽利略發(fā)明的望遠鏡對于整個天文學(xué)研究的劃時代意義那樣，這些杰出的研究者會聚一堂，碰撞出的思想火花大大促進了人工智能領(lǐng)域中新技術(shù)和應(yīng)用軟件的產(chǎn)生。

麥卡錫在達特茅斯會議中提出的研究目標是“研制一種人工語言，人們可以使用它來編寫計算機程序，去解決那些需要進行合理推測和自我參照的問題……如果真的能夠發(fā)明這樣一種語言，毫無疑問，人們也能夠利用它來制造一臺會玩游戲、會做許多其他事情的智能機器”。

1956年，他們甚至認為只要精挑細選一些科學(xué)家一起工作一個夏天，至少在一個或是更多的問題上就能有顯著的進展。現(xiàn)在看來，這一切并不容易，可這群人為什么會有如此驚人的信心呢？

20世紀上半葉，科學(xué)的發(fā)展速度讓人吃驚：放射性的發(fā)現(xiàn)讓人們了解原子內(nèi)部的構(gòu)造，可控核反應(yīng)堆有了很大進步，出現(xiàn)了核彈和氫彈。迅猛的科學(xué)進步也體現(xiàn)在科幻小說中，科幻巨頭阿西莫夫描繪了和機器人共處的先進文明形態(tài)，這些機器人必須遵循阿西莫夫三定律，以避免傷害人類。達特茅斯會議這一年，阿西莫夫發(fā)表了短片科幻小說《最后的問題》，描繪了超級人工智能不斷自我調(diào)整和改進，幫助人類文明向宇宙擴展，當(dāng)宇宙最后一顆恒星毀滅時候已經(jīng)拋棄肉體、進化成意識的人類把自己加載到人工智能里，一起獲得某種神性，創(chuàng)造新的宇宙。

當(dāng)時的科學(xué)家認為，機器智能就和原子一樣，是有著巨大可能性的前沿事業(yè)。如果說大腦僅僅是“肉質(zhì)機器”，那么沒有任何理由證明它不能被復(fù)制或超越，就像噴氣式飛機飛得比獵鷹快一樣。即便是在達特茅斯會議之前，機器在某些專門領(lǐng)域里已經(jīng)超過了人類，比如“二戰(zhàn)”期間，圖靈發(fā)明的密碼破譯機破解了德軍的密碼系統(tǒng)Enigma。

那時，科學(xué)家指出人工智能系統(tǒng)能夠自己找到解決問題的答案。有一個算法還證明了在羅素的《數(shù)學(xué)原理》中，某個定理機器人寫得比作者還要簡單優(yōu)雅。

即便大家對這些實驗抱有很大期望，創(chuàng)造人工智能的挑戰(zhàn)還是很嚴峻。一些實驗室里不錯的程序在日常生活中幾乎沒有用，比如說簡單撿起一個球需要的計算工作就非常大。

起起伏伏

到了20世紀70年代中期，人工智能領(lǐng)域的很多問題無法解決。在意識到多數(shù)項目無法成功實現(xiàn)最初的設(shè)想之后，人工智能的研究迎來了第一個寒冬：項目被砍、資金縮水、懷疑論甚囂塵上，人工智能備受冷落。

20年后，人工智能又經(jīng)歷了第二個冬天。批評家說：“人工智能研究發(fā)展到今天，呈現(xiàn)出來的狀態(tài)往往是在特定領(lǐng)域取得了極其有限的成功之后，便立刻會在實現(xiàn)更加宏大目標的過程中遭遇挫折，而這種挫折往往都是被早期的成功所揭示的。”私人投資者們開始回避任何與人工智能相關(guān)的風(fēng)險，甚至對于學(xué)術(shù)界人士以及學(xué)術(shù)資助的人來說，“人工智能”一詞都讓人感到厭煩。

達特茅斯會議召開40年之后，麥卡錫坦言：“那次會議中，我提出的許多研究計劃都是非常不切實際的?！?/p>

他曾經(jīng)認為，國際象棋非常復(fù)雜和奇妙，人工智能如果能戰(zhàn)勝人類，是一件了不起的事情，為此一度努力編寫國際象棋程序。1997年，IBM公司制造的著名的“深藍”計算機在一場國際象棋比賽中擊敗了世界國際象棋冠軍蓋瑞·卡斯帕羅夫。當(dāng)時麥卡錫70歲，在人工智能領(lǐng)域耕耘了很多年，得以親眼見證一個領(lǐng)域的發(fā)展過程，體會那些原始設(shè)想成真的瞬間。勝利本該讓他興奮，但是他卻說：“這就好比當(dāng)遺傳學(xué)終于在1910年培育出了可以進行飛行比賽的果蠅，在這之后他們就把研究重點轉(zhuǎn)向怎樣能夠使這些果蠅在比賽中取得勝利一樣。這種現(xiàn)象無疑是非?？尚Φ??！?/p>

他還不無惋惜地說：“這種機器被造出來之后，人們就不稱其為人工智能了?！彼f的沒錯，從某種角度來說，這種勝利毫無意義，因為“深藍”取勝并不是因為比人聰明，而是它的運算速度是人腦的幾百萬倍。而人類象棋大師能夠縱觀棋局，立刻判斷出哪個區(qū)域有利，哪個區(qū)域危險，而電腦對于重要的事情沒有直覺感應(yīng)，它必須嘗試更多的選擇。它就像一臺計算器，能算算術(shù)但毫不理解什么是數(shù)學(xué)。

事實上，人工智能和軟件的分界線并不是特別明顯。很多人工智能事后被認為是一般的軟件應(yīng)用而非特殊的人工智能應(yīng)用。對此，麥卡錫曾說：“如果硬要做出明確區(qū)分，對于人工智能系統(tǒng)而言，不管人們是否叫它人工智能，它的特點就是在有限的范圍或領(lǐng)域內(nèi)具備認知能力，而軟件系統(tǒng)的主要特征則是具備普遍的問題解決能力?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/01/02/slzk201601slzk20160104-1-l.jpg" style="">

在任何情況下，無論多成功的人工智能程序也只善于那些經(jīng)過專門設(shè)計的領(lǐng)域，它們不會歸納總結(jié)，缺乏靈活性，不如一個3歲的小孩。至今為止，很多人想象中的人工智能依然尚未出現(xiàn)，比如機器人秘書、機器人士兵、機器人翻譯、機器人保姆等等。

人工智能領(lǐng)域有一個悖論，叫作莫拉維克悖論。美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)移動機器人實驗室主任漢斯·莫拉維克（Hans Moravec）曾觀察到：“如果讓計算機展示成人水平的智力測驗或者玩跳棋，是一件相對容易的事情；但當(dāng)涉及知覺和機動性時，即使讓計算機完成1歲幼兒的某些技能也是非常困難或者不可能的?！?/p>

這種情形所描繪的就是莫拉維克悖論。對人工智能而言，高層次的推理幾乎不需要計算，但低層次的感覺運動技能則需要大量的計算。這就導(dǎo)致一些對于人類來說非常困難的任務(wù)，例如精密點焊機等，對于機器人來說非常簡單；而很多對于人類來說非常簡單的任務(wù)，例如清理餐桌等，對于機器人來說卻非常困難。主要原因是由于摩擦力學(xué)、碰撞力學(xué)和接觸力學(xué)固有的復(fù)雜性決定的。與推動桌面上的咖啡杯相比，對機器人來說計算彗星的精確軌跡更加容易。

這應(yīng)了圖靈獎得主、計算機科學(xué)家唐納德·克努特（Donald Knuth）的話：“目前，人工智能在所有需要‘思考的領(lǐng)域中成功了，但是卻在人和動物‘不思考的領(lǐng)域中失敗了，‘不思考比‘思考在某種程度上更難?！笨伺剡€說，當(dāng)新一代智能設(shè)備出現(xiàn)的時候，股票分析師、石油工程師和假釋委員會成員的工作機會將最有可能被機器代替；但園藝師、接待員以及廚師在未來的幾十年里，絲毫不用為自己的工作機會操心。

希望和泡沫

最近10年，人工智能又火起來。在計算機和互聯(lián)網(wǎng)巨頭的推動下，進入了新的發(fā)展熱潮，深度學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新名詞進入人們的視野。人工智能和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的新方法意味著，現(xiàn)在可以去創(chuàng)建一個基于計算機視覺和語音識別的新服務(wù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)以及億萬智能手機用戶迅速普及給全球受眾。

如今，諸多互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的背后依靠的是人工智能技術(shù)的應(yīng)用。郵件監(jiān)控軟件審視著全球通信狀況，盡管垃圾郵件不停地升級以避開軟件監(jiān)視，但垃圾郵件過濾器依舊能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)垃圾郵件攔截在外。融合了人工智能的軟件會自動核準或者拒絕信用卡交易，并時時刻刻監(jiān)督賬戶動態(tài)，密切注視可能出現(xiàn)的欺詐交易信號。信息檢索系統(tǒng)也被廣泛地應(yīng)用到機器學(xué)習(xí)中，谷歌搜索引擎就是目前已經(jīng)搭建起來的最宏大的人工智能系統(tǒng)。

隨著“無處不在的計算”時代的到來，我們已經(jīng)進入一個嶄新的智能時代。在未來若干年，人工智能和機器人給世界帶來的影響將遠遠超過個人計算機和互聯(lián)網(wǎng)在過去30年已經(jīng)對世界造成的改變。

該領(lǐng)域的一些專家擔(dān)心未來可能又會形成新的泡沫。2013年10月，F(xiàn)acebook當(dāng)時新成立的人工智能實驗室負責(zé)人燕樂存（Yann LeCun）警告說：“因為炒作，人工智能50年內(nèi)‘死了四次：人們夸下?？冢ㄍǔＪ菫榱舜騽訚撛诘耐顿Y者或者投資機構(gòu)），卻無法拿出成果。”同樣，紐約大學(xué)認知科學(xué)家加里·馬庫斯（Gary Marcus）稱，深度學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最近的突破，以及IBM超級計算機沃森的部分能力，已經(jīng)明顯被過度炒作。

盡管如此，人工智能研究的步伐在新一輪熱潮中勢不可擋，特別是像谷歌、Facebook、亞馬遜等企業(yè)的崛起帶來了巨大的進步。以前從未有如此財大氣粗的企業(yè)將人工智能放在業(yè)務(wù)模式的絕對核心地位，也從未有過人工智能研究在如此強大的企業(yè)之間幾乎定位成了競爭的焦點。類似的競爭也在國家之間展開，人工智能在軍隊、情報機構(gòu)和安全機構(gòu)中也變得不可或缺。

或許，人工智能仍會經(jīng)歷一個長達十幾年甚至幾十年的寒冬。如今的科學(xué)家對人工智能的發(fā)展前景也莫衷一是，對于人工智能未來發(fā)展前景的預(yù)期，唯一能確定的就是未來的不確定性。

人工智能會對人類產(chǎn)生威脅嗎？

人工智能領(lǐng)域目前最熱門的話題之一就是人工智能威脅論。

《機器人時代》一書的作者馬丁·福特（Martin Ford）提到，在2009年，還沒有多少人公開談?wù)撊斯ぶ悄芗夹g(shù)對各種職業(yè)造成的威脅，提到它就得冒著被稱為“盧德分子”的風(fēng)險。所謂盧德分子，指的是1811～1812年，以盧德為首的英國工人破壞紡織機械，抗議紡織行業(yè)機器化，后來泛指反對新技術(shù)的人。而如今，美國和歐洲的媒體已經(jīng)充斥著機器人威脅論，埃隆·馬斯克、斯蒂芬·霍金、比爾·蓋茨以及蘋果聯(lián)合創(chuàng)始人史蒂夫·沃茲尼亞克等業(yè)界大咖都發(fā)表過關(guān)于人工智能威脅的言論，無數(shù)文章援引了他們的擔(dān)憂。2015年底，一家位于華盛頓的智庫機構(gòu)“信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會”提名馬斯克為年度“盧德獎”候選人，霍金、比爾·蓋茨等人也“光榮”上榜。

馬丁·福特寫道：“一場由人工智能全面支持的軍備競賽很可能在不久的將來醞釀。真正的問題不在于人工智能領(lǐng)域會否面臨寒冬的危險，而在于進步是局限于弱人工智能領(lǐng)域，還是最終擴展到強人工智能領(lǐng)域。”

在這個領(lǐng)域內(nèi)，人類水平的人工智能被稱為強人工智能，我們目前能看到的人工智能被稱為弱人工智能，主流科研集中在弱人工智能上。如果人工智能研究者最終設(shè)法跨越實現(xiàn)了強人工智能，那結(jié)果應(yīng)該不是一臺僅能匹敵人類智力水平的計算機。強人工智能最終會被用來引導(dǎo)自己的智力發(fā)展，它會專注于提高自己的設(shè)計，重新改寫自身軟件，使用進化技術(shù)來創(chuàng)建、測試和優(yōu)化改進其設(shè)計，這將帶來迭代過程，每次修改后系統(tǒng)都將變得更聰明能干。隨著循環(huán)不斷加快，最終的結(jié)果將產(chǎn)生智能爆炸，很可能最終產(chǎn)生一臺比任何人類都聰明十萬甚至上百萬倍的機器。像霍金等人說的，這將是人類歷史上最大的事件。

用未來學(xué)家和發(fā)明家雷·庫茲韋爾的話說，它會“撕裂歷史的結(jié)構(gòu)”，迎來一個被稱為“奇點”的事件或者時代。奇點說在硅谷大行其道了若干年，有很多擁護者，也有很多反對者。持不同意見的人認為，超級智能的發(fā)明是不可能實現(xiàn)的，或者只能在非常遙遠的未來才有可能。美國麻省理工學(xué)院研究認知科學(xué)60多年的艾弗拉姆·喬姆斯基（Avram Chomsky）說，我們離建立人類水平的機器智能還“遙不可及”，奇點是“科幻小說”。哈佛大學(xué)心理學(xué)家史蒂芬·平克（Steven Pinker）對此表示贊同，他說：“沒有絲毫的理由相信奇點會在未來實現(xiàn)。你可以想象出一個未來，并不能證明它就有可能發(fā)生?！?/p>

《我們最后的發(fā)明》一書的作者詹姆斯·巴拉特（James Barrat）曾對200名研究員做了一次非正式調(diào)查。他讓計算機科學(xué)家在強人工智能何時能實現(xiàn)的四個預(yù)測時間中做出選擇，結(jié)果42%的人認為能思考的機器人將在2030年前創(chuàng)造出來，25%的人選擇在2050年前，20%的人認為是在2100年之前會發(fā)生，只有2%的人認為永遠不會發(fā)生。值得注意的是，一些受訪者在對他們的調(diào)查寫評論時表示，巴拉特應(yīng)該加進一個更早的選項——或許是2020年。

牛津大學(xué)人類未來研究院院長尼克·博斯特羅姆（Nick Bostrom）在分析了各種數(shù)據(jù)后認為，與人類智能水平并駕齊驅(qū)的機器智能有相當(dāng)大的可能會在21世紀中葉出現(xiàn)，可能會更早，也可能會更晚；但是只要這種機器智能出現(xiàn)，就會很快出現(xiàn)超越人類智能水平的超級智能；這會對人類生存產(chǎn)生極其重大的影響，或是產(chǎn)生極好的影響，或是造成人類滅絕。不管怎樣，都說明人類需要認真研究人工智能這個課題。于是，他寫了《超級智能》這本書，分析了當(dāng)機器智能超越了人類智能時會發(fā)生什么，會拯救人類還是毀滅人類。

他在書里寫道，預(yù)言家喜歡用20年這個時間跨度來預(yù)測強人工智能會否出現(xiàn)。這個跨度既抓眼球，又足夠長，長到可以讓一個目前看起來還是模糊現(xiàn)象的突破成為現(xiàn)實。為什么不是更短的時間跨度呢？“因為大多數(shù)未來5～10年可能對世界產(chǎn)生重大影響的技術(shù)目前已經(jīng)在小范圍內(nèi)被應(yīng)用了，而全新的技術(shù)在不到15年內(nèi)就能讓世界煥然一新。另外，還有可能是因為一個預(yù)言家的職業(yè)生命大概就是這么長，這樣一來他在做出大膽假設(shè)時也不用承擔(dān)名聲受損的風(fēng)險?！?/p>

《智能簡史》一書的作者雨果·德·加里斯（Hugo de Garis）甚至預(yù)測，人類將分裂為兩大主要政治集團，并且會隨著人工智能機器逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實而使得他們之間的爭斗更加激烈。支持制造人工智能機器的集團被稱為“宇宙主義者”（Cosmist），基于“宇宙”（cosmos）一詞。

也有不少科學(xué)家認為這是個偽命題，不值得浪費時間，因為目前人類要達到這個水平還遠得很。人工智能還需要跨越一個幾年甚至幾十年的寒冬。百度首席科學(xué)家、斯坦福大學(xué)教授吳恩達做了個比喻，擔(dān)心人工智能的威脅就像擔(dān)心火星上人滿為患一樣。

2015年12月人工智能界最重要的盛會“神經(jīng)信息處理系統(tǒng)會議”在加拿大蒙特利爾召開，大多數(shù)與會者并不擔(dān)心人工智能的安全性問題，不過他們都承認，提前考慮這些問題確實沒有壞處，最大的分歧在于該何時展開人工智能安全性研究。

對人工智能一直心存芥蒂的馬斯克坦言，特斯拉從人工智能的發(fā)展中汲取了很多養(yǎng)料，正在研究的無人駕駛汽車亦是如此。他一直在想，有沒有某種方式能夠確保，或者是增加人工智能往有利的方向發(fā)展的可能性？反復(fù)探討之后OpenAI誕生了，所做的一切是為了防止恐懼成真，嘗試開發(fā)一種“仁慈”的人工智能，并且讓全世界都能免費擁有這些技術(shù)。

在人工智能和機器人技術(shù)之間，未來既可能是烏托邦，也可能是地獄，還有可能是介于兩者之間的某種世界。如果能消除人工智能對人類的威脅，那就最好不過了，沒有人想看到《終結(jié)者》的故事在現(xiàn)實中上演。

“無聊”的無人車

一些美國記者體驗了無人車后，最大的感受是無聊。《紐約時報》記者約翰·馬爾科夫（John Markoff）乘坐谷歌無人車之后感嘆：“坐在上面太無聊了。”

《連線》雜志的記者亞歷克斯·戴維斯（Alex Davies）在體驗了谷歌無人車之后吐槽更多，比如無人車像個掃地機器人，聲音也像，20公里的時速像是在爬行，整個旅程十分無聊……

《連線》還有一位記者體驗了奧迪無人車之后寫文章說，整個駕駛過程近乎無聊，行程中最大的亮點是路上一位乘坐SUV的女孩微笑著朝他揮手致意，他也揮舞起兩只手，把那女孩嚇壞了，讓他趕快把手放下。

事實上，記者們的體驗讓谷歌和奧迪公司高興得要死。無聊就說明什么事情都沒有發(fā)生，車的安全性能很好。從2009年到現(xiàn)在，谷歌汽車共歷經(jīng)16起碰撞事故，大多數(shù)是無人車被追尾，部分是在高速公路上，部分在紅綠燈處。谷歌公司稱，這些事故的責(zé)任都不在無人車，公司承認對撞車事故負責(zé)的例子只有一次。那是2011年8月，一輛無人車撞上了一輛正在行駛的汽車，當(dāng)時的汽車正被一位員工控制，也就是說是那位員工的錯。

谷歌無人車的最高時速只有40公里/小時，續(xù)航約120公里，備有可拆卸方向盤、油門踏板和制動踏板，以備需要時由人工接管。無人車的數(shù)據(jù)來自谷歌街景，并用汽車裝備的相機、激光雷達以及雷達來確定其在地圖上的位置。谷歌街景繪制了無人車將要走過的每條道路的地圖，它不是老式地圖，也不是內(nèi)容豐富的消費者版谷歌地圖。它刻畫了超精密數(shù)字化物理世界，精確到一些很小的細節(jié)，比如交通信號燈到地面的高度、每個路牙的高度和寬度等等。在谷歌創(chuàng)造的虛擬世界中，每條街道都是工程師行駛過的，無人汽車出發(fā)之前，他們就已經(jīng)把路線數(shù)據(jù)載入汽車的存儲器，汽車開動后，軟件會知道下一步怎么走。

在無人駕駛這個領(lǐng)域，谷歌的眼光可謂敏銳。

21世紀初，美國軍方開始設(shè)計自動駕駛汽車，沒有取得什么進展。后來，美國國防部先進研究項目局（DARPA）決定展開一場高調(diào)的較量，旨在說服黑客、大學(xué)教授以及那些希望以此一戰(zhàn)成名的企業(yè)加入此領(lǐng)域的研究。為此，2004年他們舉辦了第一屆DARPA無人車挑戰(zhàn)賽，結(jié)果無一輛車到達終點。

到了2007年第三屆挑戰(zhàn)賽時，無人車已經(jīng)從沙漠開到城市。美國卡耐基·梅隆大學(xué)的Tartan Racing車隊以4小時10分鐘的成績走完全程，功臣是一輛名叫“Boss”的藍色雪佛蘭Tahoe。

2008年，谷歌啟動了自己的自動駕駛汽車項目，會聚了一批DARPA賽事中的優(yōu)秀工程師。經(jīng)過兩年的努力，制造出一款改良的豐田普銳斯，配置了精良的設(shè)備，包括攝像機、10個獨立的雷達系統(tǒng)以及一個價值8萬美元的激光測距儀。

約翰·馬爾科夫曾寫道：“DARPA大賽是兩個世界的分界線，在一個世界中，機器人被視作玩具或研究人員的玩物。而在另一個世界中，人們開始接受機器人能夠在世界上自由移動的事實。”

在谷歌的設(shè)想里，未來的無人車不是個人的座駕，很可能成為共享資源。在未來任何需要用車的時候，你只需簡單地用智能手機或者其他設(shè)備聯(lián)絡(luò)一輛無人車，它就會來到你的面前，其中一扇門的燈亮起，上車就帶你去你想要的地方。

在這場谷歌掀起的浪潮里，汽車制造商很快意識到自己面臨危險。沒有人愿意看到發(fā)生在個人電腦硬件制造商身上的教訓(xùn)再度重演，當(dāng)微軟Windows系統(tǒng)逐漸成為行業(yè)標準的時候，硬件廠商發(fā)現(xiàn)他們的產(chǎn)品變成了低利潤商品，越來越多的資金流向微軟。于是汽車行業(yè)緊跟其上，紛紛推出了自己的無人車業(yè)務(wù)。奧迪、日產(chǎn)、沃爾沃、奔馳、豐田等汽車巨頭均表示預(yù)計2020年推出一款自動駕駛汽車。

但事實上，很多熱愛駕駛的人都不希望無人車真的是全自動的。對很多人，尤其是男性而言，汽車就是一個大玩具，不能親自把玩就被剝奪了大半樂趣，不親自掌控汽車就會產(chǎn)生嚴重的無力感。很多司機有“路怒癥”的一部分原因就在于，個人無法控制路況，從而激發(fā)了憤怒情緒。為此，大多數(shù)企業(yè)研發(fā)的無人技術(shù)可以讓司機選擇何時自己駕駛、何時讓汽車接管，還可以選擇自己駕駛時哪部分任務(wù)交給汽車。比如，你可以選擇長途駕駛中手握方向盤，卻不必再操作油門和剎車，給人類司機更多的駕駛權(quán)。

此領(lǐng)域中最激進的要屬特斯拉公司。特斯拉的創(chuàng)始人兼CEO馬斯克日前表示，特斯拉兩年內(nèi)將推全自動的無人駕駛汽車，研發(fā)無人駕駛汽車的大部分必需元素都已經(jīng)具備，但公司需要根據(jù)多種環(huán)境進行調(diào)試，因此可能將只需要兩年時間就可以生產(chǎn)無人駕駛汽車。馬斯克承認，由于更多法律層面的問題，解除監(jiān)管的步伐緩慢，無人駕駛汽車可能還需要1～5年的時間才能真正上路。

在這場汽車革命中，中國也不甘落后。百度公司的無人駕駛汽車在2015年12月10日路測成功，并于16日參加了烏鎮(zhèn)舉辦的第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會，吸引了習(xí)近平主席駐足參觀。百度給出無人車時間表是3年投入商用，5年實現(xiàn)量產(chǎn)。

人工智能專家、中國工程院院士李德毅表示，“自動駕駛已經(jīng)成為全球一流汽車業(yè)新的技術(shù)標桿，希望中國汽車行業(yè)不再錯失機遇”，“以無人駕駛車為代表的輪式機器人，將成為中國智能制造2025年的首張名片”。

無人車目前還存在很多問題，除了大家都知道的安全問題和法律問題之外，還面臨如何融入人類社會的問題。人類的交通規(guī)則繁多，變通也多，有時讓無人車手足無措。2009年的一次試駕中，一輛谷歌無人車怎么也通不過一個十字路口，因為傳感器要等到其他人類司機完全停穩(wěn)后才會過路口，而人類司機則一直想要鉆空子，一點點地往前挪。再比如，無人車會自動保持車距在一個安全范圍內(nèi)，但很有可能給別的車提供了加塞的可乘之機，人類可是不會放過這種機會的。谷歌的安全駕駛員評價，無人車對法律遵守太嚴格，它讓坐進車里的人類司機不禁感嘆：“這車到底是在干什么呢？”

記者們也體會過谷歌無人車“過于謹慎”的性格。一次馬路測試中，無人車正接近紅燈，車速平穩(wěn)，正在這時，車頂?shù)募す庀到y(tǒng)感應(yīng)到從另一個方向飛馳來一輛汽車，速度遠超安全速度的范圍。為了避免碰撞，無人車立刻緊急剎車。最后發(fā)現(xiàn)，迎面而來的汽車只是做著人類司機經(jīng)常做的事情：雖然沒有闖紅燈，但接近紅燈時并沒有慢慢減速。

對此，無人車研究人員表示，這些車需要變得適當(dāng)激進些，而到底應(yīng)該多激進為好，則取決于當(dāng)?shù)氐奈幕?/p>

制造機器人為什么那么難？

我們熟悉的機器人幾乎都是從電影和小說中得來的。它們是外形像人的機器人，有的可愛有的邪惡，它們與人類交流感情、思想、討論問題，在科幻小說中扮演不可或缺的角色。上百年來，科幻小說讓人們相信，機器人或者類人機器人是我們未來生活不可避免的一部分，我們?nèi)f分期待它們的出現(xiàn)。

機器人并不都是有形的。電影《2001：太空漫游》中的機器人哈爾就沒有軀體，但也非常像人，它被設(shè)計成人類漫長太空旅途中的同伴，同時還是由程序控制的副駕駛員?！端肥侨斯ぶ悄茴I(lǐng)域研究者非常喜歡的一部電影，他們在眾多場合提到它，或者用它來做幻燈片，片中操作系統(tǒng)薩曼莎也沒有肉體，同樣虜獲了男主角的心。

既然機器人有很多種，那么什么是機器人？是什么使它們成為機器人？即便對于世界級的機器人專家來說，想要得出一個關(guān)于機器人的完整定義實際上也很困難。機器人的組合要素、職能和用途都存在著明顯的不同。

現(xiàn)實中有哪些機器人呢？你能在商場和超市買到的似乎只有兒童玩具和掃地機器人（也不過是一個升級版的自動吸塵器），而不是可以換尿布、做發(fā)型或者烹飪的全能型幫手。再想一想，在你與之互動的事情中，有多少過去是由人類做的，現(xiàn)在是由機器人完成的？這樣想來，就能明白機器人已經(jīng)存在于很多地方。除了掃地機器人之外，ATM機、機械臂、無人車、自動深海探測器、火星探測器等等都可以被算作是機器人。

正是因為我們對機器人長什么樣有了先入為主的想法，致使我們對周圍已經(jīng)發(fā)生的事情熟視無睹。10年前，當(dāng)iRobot機器人公司的掃地機器人Romba剛推出時，執(zhí)行總裁柯林·恩格爾問大家：“這是機器人嗎？”得到的回答一邊倒：“不是?！彼貞洰?dāng)時的情況說：“那時有個很強的觀念，機器人必須看起來像人。除了外包裝上公司的名字iRobot以外，Romba沒有使用‘機器人這個詞，是媒體把它稱為機器人?！?/p>

事實上，人形機器人想要取得進展難度很大，多年來一直扮演著真正機器人角色的是工業(yè)機器人。幾乎每一個制造業(yè)部門，從汽車到半導(dǎo)體它們都變得不可或缺。特斯拉公司在加利福尼亞州弗里蒙特有個新計劃，要使用160個具有高度靈活度的工業(yè)機器人每星期組裝約400輛汽車。每當(dāng)一個新的汽車底盤到了流水線的下一個位置，會有多個機器人圍上來協(xié)同操作。

今天，有超過130萬個工業(yè)機器人在包括汽車、電子、橡膠、塑料、化妝品、制藥、食品和飲料在內(nèi)的各行各業(yè)發(fā)揮作用，市值達到95億美元。據(jù)國際機器人聯(lián)合會最新預(yù)測，2014到2018年之間，全球工業(yè)機器人銷售數(shù)量將幾乎增加一倍至40萬；到2018年，全球銷售額年均增幅將達15%。

隨著技術(shù)的進步，服務(wù)機器人也登上了舞臺，比如醫(yī)療機器人。現(xiàn)在大多數(shù)大醫(yī)院都已配備大型多臂設(shè)備，幫助醫(yī)生實施更精確的微創(chuàng)手術(shù)。醫(yī)療機器人協(xié)助大型手術(shù)的好處毋庸置疑，它能代替人進行簡單的重復(fù)勞動，代替人在危險的環(huán)境下進行勞動強度極大的工作，它們能看清人眼看不清的、人手到達不了的地方。比如前列腺癌手術(shù)，即使是最熟練的醫(yī)生，在對尿道前列腺處進行縫合時也會束手無策，需要縫合的地方實在是太小、太敏感。而對機器人來說，這沒什么難的，手術(shù)過程也很安全，病人術(shù)后恢復(fù)好，代價是要支付更高的醫(yī)療費。計算機輔助疾病診斷也是一項飛速發(fā)展的技術(shù)，新技術(shù)將顛覆病理學(xué)家及放射科醫(yī)師對許多疾病的篩查方式，目前已經(jīng)用于檢測結(jié)腸、胸部、冠狀動脈影像的異常，還可能會協(xié)助醫(yī)生分析前列腺和乳腺活檢結(jié)果。最著名的診斷機器人當(dāng)屬2007年IBM研發(fā)的機器人沃森，沃森可以運用大量的臨床病例，在短時間內(nèi)分析出可能的結(jié)果，并協(xié)助醫(yī)生做出治療建議，大大減少醫(yī)生出錯的機會。目前，沃森已經(jīng)在癌癥、老年癡呆癥、慢性病領(lǐng)域取得了進展，并延伸到孕婦營養(yǎng)咨詢領(lǐng)域。

另外值得一提的是中國的大疆無人機，也屬于機器人領(lǐng)域的明星產(chǎn)品。無人機的核心競爭力在于飛控技術(shù)，目前大疆旗下的航拍無人機已經(jīng)占據(jù)了全球70%的市場份額，年銷售額約30億元。

除此之外，電影中可見的酷炫機器人也見雛形。機器人公司中的耀眼明星美國波士頓公司動力研制的“大狗”機器人震撼了無數(shù)觀眾，“大狗”不僅可以在各種路面健步如飛，即便被重重踹上一腳也不會摔倒。這種機器可謂現(xiàn)代的“木牛流馬”，將在物流運輸、戰(zhàn)地救援等方面大顯身手。2015年8月波士頓動力公司發(fā)布了一段視頻，視頻中新開發(fā)的人形機器人阿特拉斯（Atlas，希臘神話中的大力神）在馬薩諸塞州的一處森林內(nèi)行走，看起來像科幻片里的機械士兵。但是它屈膝行動，步態(tài)怪異，貌似僵尸，遠未達到機械士兵靈活自如的程度。

為什么制造機器人這么難呢？紐約大學(xué)認知科學(xué)家加里·馬庫斯（Gary Marcus）曾在《紐約客》雜志撰文解釋這個問題。他認為，制造用于一般用途的機器人面臨兩大挑戰(zhàn)：硬件與軟件。任何一個挑戰(zhàn)都難以解決，每一個挑戰(zhàn)的困難程度都超過人們想象。在硬件方面，目前有很多機器人都可以做到很酷的事。比如，一個機器人跑得比人類最高速度還快，另一個可以跳《江南Style》，一個名為PR2的機器人可以疊衣服以及供應(yīng)啤酒。但目前，每一個機器人都是為了證明概念而做的。那些速度快、物理構(gòu)造強大的四足機器大狗、不可思議的機器人戰(zhàn)士阿特拉斯，仍然依賴由強大的泵和汽油發(fā)動機供能的液壓促動器。它們在實驗室檢測環(huán)境下工作得很好，但你不能指望它們在家里出入自如。比如，讓PR2給你拿啤酒這件事就可能需要5分鐘。

另一方面，計算機處理器變得越來越快，根據(jù)摩爾定律預(yù)測，幾乎每18個月就提高一倍，記憶存儲器也變得越來越便宜。但用于使機器人移動的馬達和促動器并沒有以此速度改進，電池科技變化速度也趕不上摩爾速度。所以，目前驅(qū)動機器人四肢的電子馬達太大、太重、太慢，最先進的類人機器人依然由笨重的金屬部件組成，應(yīng)用在人的周圍并不安全。

無論機器人長得像什么，它的聰明程度只取決于其里面的軟件。而人工智能大部分依然無法反映人類意識的全部靈活性，將人類的常識賦予機器人則更是難上加難。一個機器人可以輕松地學(xué)會怎樣分辨人和籃球，但是對于學(xué)習(xí)人在傳球時路徑的意義就困難得多了。讓機器人在空房間里疊衣服是一回事，讓它在擁擠的公寓里，面對諸多無法分析的干擾成功疊衣服又是另一回事。

能源與空間：

新游戲，新進展

對化石能源終將枯竭的經(jīng)久恐懼，以及環(huán)境和氣候問題的日益凸顯，驅(qū)動著各國競相開發(fā)具備可再生性、利用率也更高的新能源。而能源領(lǐng)域的新進展，將直接決定太空飛行器的動力方案。

文 劉怡

2011年，發(fā)生在地球兩端的兩個看似不相干的事件從根本上改變了人們對能源市場前景的期待。日本東北部沿岸的9.0級地震造成福島第一核電站嚴重損毀，3座反應(yīng)堆堆芯熔毀、大量放射性物質(zhì)彌散，成為自1986年切爾諾貝利事件以來全球最嚴重的核事故。而在遙遠的北非和中東，政爭與內(nèi)戰(zhàn)在突尼斯、埃及、利比亞、敘利亞等多個國家接續(xù)爆發(fā)，不僅使全球油價在短期內(nèi)迅速飆升，還令維持近30年的中東地理政治平衡被徹底打破。坎布里奇能源研究協(xié)會創(chuàng)始人耶金（Daniel Yergin）不禁感慨：“能源的重要性從來沒有變得如此突出！”

福島的案例顯示：一度被視為清潔能源的核能在安全性以及對環(huán)境的影響方面具有極大的不可控性，因之并不適于作為未來能源的一般模式加以推廣。而中東亂局以及隨后的烏克蘭危機對能源價格的影響則再度凸顯了化石燃料尤其是石油市場的穩(wěn)定性對政治和安全因素的依賴，并令全世界對化石能源終將走向枯竭的恐慌再度飆升。三個問題遂成為舉世矚目的焦點：能否獲得一種與環(huán)保主義（尤其是氣候變化問題）相適應(yīng)的能源解決方案？新能源在技術(shù)難度、成本和效率方面是否適于推廣？現(xiàn)有的基于化石燃料的生產(chǎn)和消費體系如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)型？

從那時起至今，層出不窮的變化開始在全球各個角落發(fā)生：一方面，美國的“頁巖革命”在短期內(nèi)改善了全球石油和天然氣市場的供給狀況，使油價被帶回到低位，從而為轉(zhuǎn)型提供了寶貴的緩沖和冗余空間。另一方面，以德國為代表的激進環(huán)保主義國家加速了“非核化”能源轉(zhuǎn)型，初步建立起以太陽能和風(fēng)能為基干的新型電網(wǎng)，并驗證了其經(jīng)濟性和受認可度。以之為基礎(chǔ)的綠色建筑和智能電網(wǎng)也在進一步實用化的過程中。而在微觀領(lǐng)域，新能源汽車正在成為各大廠商覬覦不已的市場，電力、氫燃料和天然氣驅(qū)動的汽車皆有原型車問世，由鋰電池驅(qū)動的高端汽車品牌“特斯拉”（Tesla）更是成為流行文化符號，在短時間內(nèi)獲得了極高的關(guān)注度。

另一方面，核能在特定領(lǐng)域和市場仍有其用武之地。對日本和美國這樣在轉(zhuǎn)型問題上相對保守的國家來說，改用效率更高、安全隱患較小的小型核電廠，而不是一刀切地“廢核”，顯然是更具吸引力的選項。而核能的另一項意義在于，現(xiàn)階段它幾乎是驅(qū)動遠程太空飛行器的最可行方案——在人類能制造出面積足夠大的太陽帆并為其提供光源之前，星際飛船的動力設(shè)置幾乎只可能選擇核脈沖或核聚變。著名科幻影視劇《星際旅行》中的聯(lián)邦星艦“企業(yè)號”便是采用聚變反應(yīng)堆作為動力。而未來的星際旅行模式，同樣將取決于新能源革命的進展。

“哈伯特頂點”的誤區(qū)

早在1885年，即美國石油工業(yè)起步后的第36年，賓夕法尼亞州地質(zhì)協(xié)會就做出了一項悲觀的預(yù)言：“石油工業(yè)的勃興只是一種短期的、前途愈發(fā)黯淡的局面，今天的年輕人在有生之年必將看到它的終結(jié)。”從那時起至今，形形色色的“石油枯竭論”曾在世界各個地區(qū)流行。它們的基本設(shè)定相當(dāng)一致：鑒于可供開采的化石燃料特別是原油的總量是一個定值，而隨著人口增長，全球能源消耗量將以幾何級數(shù)不斷遞增，終有一天石油將會消耗殆盡。到了1956年，關(guān)于枯竭周期的數(shù)學(xué)模型終于成形，那便是金·哈伯特（King Hubbert）的“頂點論”。

作為一名杰出的地質(zhì)學(xué)家和數(shù)學(xué)家，哈伯特并不完全贊同19世紀以降那種機械的“枯竭論”；在他看來，隨著新型機械和開采技術(shù)的出現(xiàn)，在一定時期內(nèi)，全球石油產(chǎn)量的增長速度依然會超過消費量。但隨著已經(jīng)探明并投入生產(chǎn)的油田進入成熟期，開發(fā)新油田的成本和風(fēng)險將會顯著增加，屆時人們將傾向于保守觀望，而石油產(chǎn)量也將在此時達到峰值。在那以后，舊有油田的產(chǎn)量和利潤將漸趨滑落，最終低于開采、運輸和加工的總成本，屆時廠商將停止開發(fā)，油田的壽命也宣告終結(jié)。據(jù)他估計，美國自身的石油產(chǎn)量將在1970年前后達到日均820萬桶的峰值，隨后逐漸滑落，到2020年前后萎縮至頂點的1/6。到2050年，美國將不得不完全依賴進口來供給國內(nèi)市場的原油消費。而全球石油產(chǎn)量同樣會在2005年前后達到頂點，隨后快速滑落，最終在2020年完全枯竭。

整整60年里，“枯竭論”的擁躉都以“哈伯特頂點”作為支撐自己觀點的最有力論據(jù)，1973年爆發(fā)的中東石油危機似乎也印證了哈伯特的擔(dān)憂。但到了2015年，當(dāng)人們重新審視美國乃至世界石油產(chǎn)量的變化曲線時，卻發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的結(jié)果：隨著水力壓裂技術(shù)被應(yīng)用到頁巖油開發(fā)當(dāng)中——諷刺的是，這項技術(shù)的奠基者恰恰是哈伯特本人——美國本土的石油產(chǎn)量自2008年起重新進入了年均增長率超過10%的井噴期，后勁十足。據(jù)美國能源信息署（EIA）估計，2016年美國原油產(chǎn)量有望遞增至日均960萬桶的峰值，這個數(shù)字比哈伯特預(yù)估的“頂點”還要高15.8%。此外，隨著開采過程的演進，油田的實際儲量往往被證明與預(yù)估儲量之間存在誤差。1956年之后，美國新探明的石油儲量中有86%是在后期開發(fā)階段新增的，這更進一步延緩了理論上的“頂點”到來的時間。

最重要的是，哈伯特的模型完全建立在各國自給自足的假設(shè)基礎(chǔ)之上，也甚少考慮價格因素的影響，而市場的靈活性和調(diào)整能力被證明大大超過他的預(yù)期。20世紀80年代以降，蘇聯(lián)（1992年之后為俄羅斯）原油開始大規(guī)模輸入世界市場，至2012年出口量已經(jīng)與此前的頭號產(chǎn)油國沙特不相上下：能源市場的擴大和流通的進一步自由化，顛覆了自給自足的初始假設(shè)。而隨著開發(fā)規(guī)模的遞增，全球探明的新增石油儲量同樣出現(xiàn)了與美國一致的顯著增加趨勢。例如從2009年初到2011年底，兩年內(nèi)新探明的石油儲量就已經(jīng)和2009年全年的開采量相當(dāng)。據(jù)坎布里奇能源協(xié)會估計，從2010到2020年，全球總的石油產(chǎn)能將遞增25%，達到日均1.14億桶的規(guī)模。

不僅如此，自20世紀60年代以來，海底油田、油砂礦、頁巖油礦等常規(guī)上被認定開采成本過高的區(qū)塊，其成本鴻溝已經(jīng)為技術(shù)手段的完備所逾越。到2030年，這些“非常規(guī)”油田的產(chǎn)量將超過全球石油總產(chǎn)能的1/3。2015年12月18日，美國總統(tǒng)奧巴馬已經(jīng)批準恢復(fù)原油出口，這意味著美國有望成為繼歐佩克（OPEC）成員國和俄羅斯之后的全球第三大能源輸出基地。在全球原油供應(yīng)本已嚴重過剩的情況下，此舉暗示了單一出口來源波動造成全球性石油短缺的風(fēng)險將進一步降低，從而和哈伯特嚴峻的判斷再度形成了反差。

更重要的是，在“哈伯特頂點”出爐的1956年，另一種傳統(tǒng)化石燃料天然氣尚未獲得充分的開發(fā)利用。彼時美國尚有55%的發(fā)電量來自以煤炭為能源的火電廠，而到2012年，全美已經(jīng)有29%的發(fā)電量來自天然氣，另有21%來自核電，歐洲和日本則分別有23%和28%的發(fā)電量來自天然氣。過去30年間，全球天然氣消費量凈增了3倍以上，年均數(shù)字已經(jīng)達到石油消費量的七成左右；而在未來20年，預(yù)計全球天然氣消費還將增加50%。這種相對低碳和靈活，開發(fā)潛力也遠未耗盡的第二代化石燃料，將進一步稀釋“石油枯竭論”的負面效應(yīng)。而全球天然氣產(chǎn)地的分布狀況，更遠較石油產(chǎn)地來得分散，這就給了市場調(diào)節(jié)和國際合作以更大的空間。

換言之，與20世紀50年代憂心于“石油枯竭”隨時可能到來的情形不同，今天的科技界人士和政治家在開發(fā)與利用新能源之際，能夠獲得一個相當(dāng)長時段的緩沖期。在化石燃料的產(chǎn)能出現(xiàn)明顯的下滑趨勢之前，人們依然有巨大空間去開發(fā)更環(huán)保的可再生性能源，并以低油價為憑靠，逐步形成規(guī)模效應(yīng)。事實也的確證明，自2005年起，風(fēng)險資本開始大規(guī)模進入新能源行業(yè)，開啟了其“創(chuàng)造性破壞”（Creative Destruction）之路。

Energiewende（能源轉(zhuǎn)型）

1979年6月20日，美國總統(tǒng)吉米·卡特偕妻子登上白宮屋頂，慶?？偨y(tǒng)官邸的第一臺太陽能熱水器安裝成功。在這位總統(tǒng)看來，“全球能源形勢將在20世紀剩下的時間里不斷惡化”，“我們必須做好準備以迎接這一變化，要發(fā)展像太陽能這樣的永久性可再生能源”。在他的任期內(nèi)，美國政府出臺了太陽能產(chǎn)業(yè)稅收優(yōu)惠、政府補助、研發(fā)資金支持等措施，還在科羅拉多州成立了第一個國家太陽能研究所。世界性的新能源浪潮，由此而起。

所謂“新能源”，亦稱可再生能源，系指陽光、風(fēng)力、水力、潮汐、地?zé)帷⑸锶剂夏酥劣纱搜苌龅男滦碗姵兀氁躁柟饣蝻L(fēng)力作為能量來源）等能源。它們的儲量近乎無限，分布極為廣泛，理論上也不會增加碳排放，因此被視為輔助甚至取代化石燃料的最可取來源。而太陽能由于技術(shù)條件的相對成熟和卡特政府的倡導(dǎo)，一度被視為最具潛力的新能源。1978年，美國國會通過《公共事業(yè)管理政策法案》，要求電力公司從政府登記在案的正規(guī)電廠購電。這些電廠多數(shù)為熱電聯(lián)產(chǎn)廠家或水電、風(fēng)電之類的小型可再生能源廠，政府以法律保障相對較高的電價，以期推動產(chǎn)業(yè)崛起。到1980年，美國登記在案的太陽能周邊企業(yè)已超過1000家，波音、通用電氣、埃克森石油等大企業(yè)也開始投身新能源行業(yè)，一片欣欣向榮的氣象。

短短一年之后，這種景氣局面就被新上臺的里根政府所打破。后者決心以放開價格管制的舉措重整能源市場，這對低迷的石油行業(yè)無疑是一種刺激，卻給方興未艾的太陽能產(chǎn)業(yè)帶來了滅頂之災(zāi)。乘卡特政府的東風(fēng)組建的諸多中小企業(yè)原指望在高電價的保護下徐漸成長，卻迅速被絕對主義的新政策所沖垮。1986年，白宮屋頂?shù)奶柲軣崴鞅徊鸪?，標志著短暫春天的結(jié)束。從那時起的25年里，美國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展甚至落后于世界平均水平。2009年，可再生能源在美國全部能源供應(yīng)中所占的比例還不到1.5%，僅與1980年時的規(guī)模相當(dāng)。

事實證明，至少在最初階段，新能源的推廣必須以政府的政策扶持作為憑靠，這一點在日本和德國表現(xiàn)得最為突出。1975年，日本通商產(chǎn)業(yè)省官員池口小太郎（后曾三度出任經(jīng)濟企畫廳長官）以“堺屋太一”為筆名發(fā)表了小說《油斷！》，強調(diào)新能源對日本這個缺乏石油的島國的意義。三年后，他從政府辭職，組建了日本太陽光發(fā)電協(xié)會（JPEC），利用過去的政府關(guān)系以及日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長經(jīng)驗投入新能源開發(fā)。在政府支持下，日本太陽能設(shè)備的制造成本出現(xiàn)了直線下降，規(guī)?；?yīng)和競爭力都獲得了提升。日本政府還對購買太陽能電池板的消費者給予大量財政補貼，這使太陽能產(chǎn)業(yè)在有著全球最高電價的日本出現(xiàn)了反常的騰飛。在JPEC、政府以及夏普、京瓷、三洋等大公司的共同努力下，到21世紀初，日本在太陽能設(shè)備制造方面已經(jīng)占據(jù)了世界領(lǐng)先地位。

德國的案例則更具典型性。20世紀70年代，為抵制經(jīng)濟增長造成的環(huán)境退化，聯(lián)邦德國出現(xiàn)了以推進環(huán)保建設(shè)和新能源產(chǎn)業(yè)、鼓吹新左翼思想為宗旨的激進環(huán)保主義團體，并在1980年整合成為綠黨（Die Grünen）。1986年切爾諾貝利事件之后，主張廢棄核電站的綠黨獲得民眾的高度信任，在1990年贏得了聯(lián)邦議院的8個席位。在老資格中左派政黨社會民主黨（SPD）的支持下，自80年代后期起，聯(lián)邦德國就開始試點可再生能源電力入網(wǎng)制度，用高電價補貼太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電商。兩德統(tǒng)一之后，綠黨以東西德電力系統(tǒng)的一體化和對原民主德國高污染褐煤電廠的升級改造為契機，通過了《可再生能源并網(wǎng)發(fā)電法案》，要求電力公司以較高的價格從新能源發(fā)電商那里購電，再把成本分攤到總體電價中。這樣，在正常情況下缺乏競爭力的新能源就實現(xiàn)了入網(wǎng)發(fā)電，從而有助于整個產(chǎn)業(yè)的成長。從1993年起，德國的風(fēng)力發(fā)電機數(shù)量開始以每天1個的速度持續(xù)增加，其中超過90%的新裝機容量實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，以期逐步取代占電力供應(yīng)比例超過1/4的核電站。Energiewende（能源轉(zhuǎn)型）被當(dāng)作一項硬性指標寫入了執(zhí)政綱領(lǐng)，并影響到了西班牙、法國等周邊國家的政策。

2000年，社民黨—綠黨聯(lián)合政府推出了更加激進的《可再生能源法案》，宣布將在20年時間內(nèi)以7倍電價大力扶植推廣光伏發(fā)電技術(shù)，并宣布將在2010年之前最終停止境內(nèi)17座核反應(yīng)堆的運轉(zhuǎn)。盡管這項政策隨后被出身基民盟（CDU）的默克爾總理所推翻，并將“廢核”的最終期限推遲到了2022年，但默克爾依然贊成將新能源發(fā)電在電力供應(yīng)中的比例由2010年時的17%提高到2020年時的25%。美國隨后也效仿了這一政策，在全國37個州推進“可再生能源發(fā)展配比標準”，要求發(fā)電總量中須有一定比例來自新能源。伊利諾伊州、俄勒岡州和明尼蘇達州計劃在2025年前將風(fēng)力發(fā)電占發(fā)電總量的比例提高到25%，加利福尼亞州更是設(shè)定了33%的高指標。2007年以來，美國能源行業(yè)的總投資中有將近一半的比例進入了新能源行業(yè)，這無疑是政策扶持的結(jié)果。

汽車燃料競賽

2009年，美國總統(tǒng)奧巴馬任命諾貝爾物理學(xué)獎得主朱棣文為能源部長，重點推進能源創(chuàng)新。政府隨后宣布了優(yōu)先發(fā)展的九大技術(shù)，包括新型動力汽車、太陽能、生物燃料、碳捕捉和封存以及并網(wǎng)儲電等。聯(lián)邦政府每年撥款50億美元，責(zé)成50個前沿能源研發(fā)中心進行不同形式的新技術(shù)應(yīng)用嘗試。在那之前6年，電動汽車研發(fā)專家阿蘭·科科尼（Alan Cocconi）與兩位投資人埃隆·馬斯克（Elon Musk）和馬丁·埃伯哈德（Martin Eberhard）相識，并獲得15萬美元的投資以進行汽車用鋰電池的開發(fā)，最終的產(chǎn)品便是聲名在外的“特斯拉”汽車。

作為一款外形漂亮的時尚車系，“特斯拉”可以在不到4秒的時間內(nèi)加速到96公里/小時，使用220伏電源插座可以在4.5小時內(nèi)充滿電。但高昂的制造成本限制了它的市場前景：即使是在美國本土，7.2萬美元（Model S型）以上的單價也限制了其向大眾的推廣。2015年全年“特斯拉”全系總出貨量不過5萬輛左右，凈虧損上升至2.3億美元（三季度數(shù)字）。盡管馬斯克已宣布將在2017年上市3.5萬美元的廉價車型Model 3，但市場反響尚難預(yù)料。不過“特斯拉”引發(fā)的關(guān)注已經(jīng)證明：鋰電池汽車確有其發(fā)展空間。因此在2009年，馬斯克就從美國政府那里贏得了4.65億美元的貸款擔(dān)保，隨后又引入了戴姆勒和豐田兩大巨頭作為合作伙伴。其他許多企業(yè)家也從中看到了機會：以色列企業(yè)家夏伊·阿加西（Shai Agassi）的“更佳之地”公司便是受“特斯拉”的啟發(fā)而創(chuàng)建，該公司并不生產(chǎn)電動機車，而是出租標準化車用電池并建造覆蓋以色列和丹麥的電池更換站點網(wǎng)。盡管該計劃最終以失敗告終，但做出了有益的嘗試——假以時日，電池站或許會和今天的加油站一樣得到普及。

一些在傳統(tǒng)汽車業(yè)務(wù)中陷入困境的老牌企業(yè)，也試圖借助混合動力乃至純電動汽車的興起來擺脫困境。1999年上任的日產(chǎn)汽車會長兼社長卡洛斯·戈恩（Carlos Ghosn）就認定：本社在鋰電池研發(fā)方面的經(jīng)驗對扭虧為盈至關(guān)重要。他宣稱：“我們接下來要生產(chǎn)的是零排量汽車，這種車不會產(chǎn)生任何尾氣，不燒一滴汽油，更不是僅僅在車展上露面的概念車：它的性能和價格都要為大眾所接受。”2010年底，日產(chǎn)的第一款純電動轎車“聆風(fēng)”（Leaf）宣告上市，車身99%的部件采用可回收材料制作，由600塊鋰電子電池提供動力，最大時速150公里，一次充電后可行駛160公里?！榜鲲L(fēng)”至今已售出近20萬輛，戈恩計劃到2020年前將電動汽車銷售額占公司總收入的比例提高至10%。在他看來，零排量汽車在一個不長的時段內(nèi)就將成為全行業(yè)的普遍共識。比亞迪等中國廠商同樣看好這一機會，其混合動力汽車“秦”在2014年取得了1.47萬輛的銷量，位居中國新能源汽車榜首。

當(dāng)然，純電動方案只是零排量汽車的諸多動力選擇之一。從理論角度看，燃料電池尤其是氫燃料電池也具備很大吸引力：氫和氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)只會產(chǎn)生電和水，不僅無污染，能量密度也足以和汽油展開競爭。在動作電影明星施瓦辛格擔(dān)任美國加州州長期間，即倡導(dǎo)推廣氫燃料電池汽車，本田、豐田、通用汽車等企業(yè)也從事了相關(guān)方向的研究。但燃料電池本身價格不菲，其成本至少需要下降20%才能轉(zhuǎn)化為成熟的商業(yè)產(chǎn)品；從天然氣中制備和儲存氫同樣需要復(fù)雜的過程和高昂的成本。到施瓦辛格離任為止，加州境內(nèi)的加氫站只有14家。

相比之下，直接以天然氣作為動力似乎是一種更經(jīng)濟也更可取的選擇。在中國、意大利和南美，天然氣汽車在公共交通工具中占據(jù)了相當(dāng)比例；但對私家車用戶來說，依然以觀望者居多。推廣天然氣或油氣混動車型需要以建設(shè)加氣站網(wǎng)絡(luò)為前提，且天然氣的能量密度低于汽油，充入相同體積的燃料后持續(xù)行駛里程不如汽油車；若要達到與汽油車相等的續(xù)航力，就必須舍棄一部分車內(nèi)空間來安置更大的燃料箱，這對注重舒適性的私家車和注重載重量的運輸車都會是大問題。但在一個由傳統(tǒng)動力車、混合動力車、電動汽車、生物燃料車乃至燃料電池車組成的更多元化的市場中，天然氣動力車也會有其一席之地，并顛覆石油作為單一燃料的壟斷地位。

星際旅行的動力

盡管對可再生能源的開發(fā)與關(guān)注已經(jīng)成為世界潮流，但核能在可見的數(shù)十年內(nèi)依舊不會消亡。法國政府在能源問題上便是堅定的“擁核派”：58座核電站提供了該國發(fā)電量的3/4以上，不僅合于巴黎堅持能源自主的一貫政策，還能將過剩電力輸出到周邊國家賺取利潤。日本同樣是核能的支持者，54座核電站在其電力板塊中提供了近30%的輸出額度，東京計劃在2030年以前將這一比例提高到50%。盡管福島核事故造成的輻射污染至今仍未徹底消除，但日本政府并未像德國一樣明確打出“廢核”旗號。從全球?qū)用婵?，核電占歐盟、美國、日本和俄羅斯發(fā)電量的比例分別高達46%、19.5%、24%以及18.6%，在南美洲和加拿大同樣高達38.4%和16.8%，占到全球發(fā)電量總規(guī)模的15%以上，這絕不是一個可以在20年之內(nèi)迅速加以替代的份額。

從成本和安全性上綜合考慮，發(fā)展核電的未來趨勢是引入中小型反應(yīng)堆，并通過改進管理來提升運行效率。裝機容量300兆瓦以下的中小型反應(yīng)堆選址將更為容易，設(shè)計也更簡單，因之在建設(shè)成本和建造時間方面會有更大優(yōu)勢。相對于大型核反應(yīng)堆，中小型反應(yīng)堆在發(fā)展和建設(shè)過程中所面臨的財務(wù)風(fēng)險和安全隱患也會相應(yīng)降低。而從美國的經(jīng)驗看，通過改善管理和雇用更有經(jīng)驗的技術(shù)人員，核電站的運行效率（實際發(fā)電量與裝機容量之比）可以由55%提高到90%以上，反應(yīng)堆的壽命也可以由過去的40年合理延長到60年左右。因此從奧巴馬政府的第二任期起，美國已開始重新批準新的核電廠建設(shè)計劃，而中、俄、印、韓四國也在積極上馬新的核電項目。

尤其值得一提的是，核能幾乎是目前實現(xiàn)超遠程空間飛行的僅有動力選擇。以化學(xué)燃料為動力的火箭理論上可以將飛行器投送至260億公里外的太陽系邊緣，但因為能量密度和燃料體積上限，永遠不可能飛到最近的恒星（比鄰星，距太陽4.22光年）。換言之，即使是目前最先進的運載火箭，也沒有能力實現(xiàn)科幻小說中的“星際旅行”。美國航空航天局（NASA）考慮過利用理論上無限的太陽能作為動力：2010年，他們將一張面積為9平方米的聚酯薄膜光帆射入近地軌道，以測試其能量效率；著名天文研究團體行星學(xué)會也計劃在2016年發(fā)射一具更大的“太陽帆1號”，來驗證其有效飛行速度。按照NASA的計算，要到達太陽系邊緣，需要制造一張直徑為450米的碟形光帆，如此可在飛行兩年后達到15萬公里的最大時速。而抵達比鄰星的旅程要遠整整1500倍！

換言之，如果以光帆作為星際穿越的動力，首先需要制作一張尺寸約26萬平方公里的聚酯薄膜，相當(dāng)于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市的面積。而僅僅依靠日光提供能量尚不能使其迅速進入最快速度，為此，必須將一臺巨大的激光發(fā)射器置入太陽同步軌道，將相當(dāng)于全球發(fā)電量之和的巨大能量投向光帆，并用宇宙透鏡聚攏，以防能量損失，才能驅(qū)動光帆在數(shù)十年時間內(nèi)抵達比鄰星。而這樣一張光帆，只能搭載一枚體積不超過書桌大小的人造衛(wèi)星。

相比之下，核動力明顯是一種更可取的選擇，也更具備實際經(jīng)驗。上世紀60年代末，與“阿波羅”登月行動幾乎同一時期，NASA還設(shè)想過用載人飛船將12名宇航員送上火星和土星六號衛(wèi)星。他們選用的動力方案是3臺18噸重的NERVA（火箭飛行器核能發(fā)動機）：用核反應(yīng)堆對液氫進行加熱，隨后經(jīng)噴管向后噴出。NERVA需要的推進劑燃料僅為常規(guī)火箭的一半，但由于后續(xù)的載人太空計劃未能獲得撥款，整個項目在1973年被放棄。

核脈沖是此際NASA設(shè)想的另一種方案。它的原理是從火箭尾部每隔一定時間釋放一枚核彈，利用核彈爆炸的脈沖作為動力，最終在數(shù)百年時間內(nèi)將“獵戶座”型飛船送達比鄰星。即使排除大規(guī)模核輻射的危害，其最大速度也不夠快；而航天器的有效機械壽命通常只有20年左右，顯然無法滿足條件。即便如此，核動力方案的潛力依然大過傳統(tǒng)類型：1976年發(fā)射的“太陽神2號”探測器是迄今為止人類飛行速度最快的航天器，其最高速度達到了25.28萬公里/小時，飛行至比鄰星需用1.7萬年。相比之下，數(shù)百年似乎還是一個相對可接受的數(shù)字。

前NASA科學(xué)家安德烈亞斯·齊奧拉斯（Andreas Tziolas）領(lǐng)導(dǎo)的研究團體“伊卡洛斯星際”則提出了核聚變方案：在2100年之前開發(fā)出一臺足夠小的可控核聚變反應(yīng)堆，每秒向反應(yīng)室內(nèi)注入250次氘核，以高溫使之發(fā)生聚變。聚變產(chǎn)生的能量從飛船尾部射出，理論上可以使其飛行速度達到光速的20%，如此便可在數(shù)十年內(nèi)抵達比鄰星。但氘的制備極為困難，可控核聚變迄今也尚未實用化，因此該方案的實現(xiàn)也非數(shù)年之功。

或許，依然是由那位充滿奇思妙想的埃隆·馬斯克推動的商業(yè)航天計劃才是離我們最近的太空旅行方案。2015年12月22日，由他創(chuàng)建的太空探索科技公司（Space X）研制的“獵鷹9號”運載火箭成功完成了發(fā)射和一級火箭的回收，創(chuàng)造了歷史。此舉意味著馬斯克朝他的火星探索之夢又近了一步：將“獵鷹”系列火箭的載重量提升到航天飛機的兩倍，同時成本降低到后者的1/5，以逐步實現(xiàn)在20年內(nèi)把宇航員送上火星的計劃。此后數(shù)百萬噸的設(shè)備以及越來越多的宇航員都將被送往那個行星，以建立永久定居點，成為向星際邊緣前進的一個基地。人類文明，也只有在首先擴張到整個太陽系之后，才能踏上星際旅行的航程。

（參考資料：The Quest：Energy，Security，and the Remaking of the Modern World，Daniel Yergin；Crazy Far，Tim Folger；Fresh Hope for Combating Climate Change，Robert Kunzig等）

上圖：未來生活中，智能機器人或許可以幫助人類烹制美食

下圖：2013年，美國弗吉尼亞州某牙醫(yī)診所安裝了Xbox體感游戲，方便患者等待就診時娛樂1997年2月，國際象棋特級大師卡斯帕羅夫被IBM“深藍”計算機擊敗后投入訓(xùn)練，為當(dāng)年5月的第二次比賽做準備

國際象棋非常復(fù)雜和奇妙，人工智能如果能戰(zhàn)勝人類，那將是一件了不起的事情。

左圖：2015年10月14日，特斯拉公司的工作人員在美國加州測試特斯拉Model S的自動駕駛功能

右圖：美國加州山景城Google總部門口停靠著Google無人駕駛汽車無人車的數(shù)據(jù)來自谷歌街景，并用汽車裝備的相機、激光雷達以及雷達來確定其在地圖上的位置。

電影《機械公敵》劇照

1.迪拜阿勒馬克圖姆太陽能產(chǎn)業(yè)園

2.英格蘭東部海岸的海上風(fēng)力發(fā)電站

3.2013年8月16日，美國舊金山費利蒙市的一對父子在為自己的特斯拉電動汽車充電

4.2015年9月22日，俄羅斯聯(lián)邦原子能機構(gòu)公司在莫斯科Manege中央展覽館舉辦“70年的原子能工業(yè)，成功的連鎖反應(yīng)”展。圖為用于火箭的BUK型空間核反應(yīng)堆電源

石油工業(yè)的勃興只是一種短期的、前途愈發(fā)黯淡的局面，今天的年輕人在有生之年必將看到它的終結(jié)。

1979年6月25日，時任美國總統(tǒng)卡特為總統(tǒng)官邸第一臺太陽能熱水器安裝成功發(fā)表講話

燃料電池本身價格不菲，其成本至少需要下降20%才能轉(zhuǎn)化為成熟的商業(yè)產(chǎn)品

2015年2月8日，在美國佛羅里達州卡納維拉爾角發(fā)射場等待點火升空的“獵鷹9號”運載火箭