张杰:中国曾错过了引领三次科技革命机会,这次不能放过
2019-06-10 12:12:04
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在新科技革命时代,国家竞争的焦点将从资本、土地、人口、资源逐步转向数据空间,全球竞争版图将分为数据强国与数据弱国两大阵营。中国已经具备成为数据强国的优势条件。

【编者按】近日,上海交通大学原校长张杰院士作客中国金融信息中心举行的第十期“国资大讲坛”。他在题为“未来已来 唯变不变——对新科技革命的思考”的主旨演讲中指出,在人类温饱、安全、社会、健康需求基本满足以后,人类社会产生了巨大的变化,正在从物质经济时代进入知识经济时代,这一点是我们思考新科技革命的出发点。如今,数据正在成为知识型社会最宝贵的战略资源。在大数据支撑的以非因果论思维为基础、以算法推演为核心的新的科技革命时代,新的产业革命和大数据科学的进展正在紧密交融。

历次科技革命极大地加速了人类文明的演化进程,过去两百年我们见证了人类文明发展一波又一波的辉煌。在不知不觉中,新一轮科技革命又来到了我们身边,新科技革命正在进一步加速人类文明的演化进程,并正在推动人类生活方式、生产方式和思维方式的根本性变革。

什么是科技革命的根本驱动力?

科技革命的根本驱动力,来自人类自身不断升级的发展需求。

从马斯洛需求层次理论的角度看,人类的需求从低到高按层次依次分为生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我实现需求五个层级。正是人类不断升级的发展需求,催生了第一次产业革命、第一次科技革命,大幅加速了人类文明发展的进程,同时使第一次产业革命与科技革命的策源地英国成为十七世纪到十八世纪的世界科技强国。从十八世纪开始一直到十九世纪,人类在追求进一步发展的激励下,开始了第二次科技革命与产业革命,同时成就了策源地德国、法国、英国等成为当时的世界科技强国。二十世纪,量子论和相对论也是在人类进一步发展的需求下,由普朗克、爱因斯坦、波尔等科学家创立,并为第三次产业革命奠定了关键基础。借第三次科技革命与产业革命的机会,美国成为世界科技强国。

在人类温饱、安全、社会、健康等基本需求满足以后,人类社会产生了巨大的变化,正在从物质经济时代进入知识经济时代,这一点是我们思考新科技革命的出发点。以前毫无价值的东西,正在变成推动目前我们这个社会发展的生产资料,比如沙子变成了半导体,有害的大肠杆菌变成了效率最高的合成化合物工厂,阳光变成了能量,特别重要的是,社会发展中产生的杂乱无章的大数据变成了我们这个社会快速发展的重要驱动力。在知识经济时代,科技创新成为经济社会发展的主要驱动力,对知识的追求正在成为人类进一步发展的主要需求。知识转化为财富的速度空前加快,正成为知识经济时代的重要特征。

人类今天的需求,正在向自我实现和自我超越方向变化。新的科技革命,已然来到我们身边,万物互联、人工智能、基因编辑、大数据、云计算正成为这个时代的主题词。新科技革命加速了人类文明的演化进程,并推动了人类生活方式、生产方式和思维方式的根本性变革。

对历次科技革命进行分析,可以得出以下三个启示:

一是科技革命作为产业革命先导的趋势日益显著。从本质上说,科学的核心追求是发现自然规律,而技术的核心追求则是对改造世界有用的发明。由于核心追求的不同,十九世纪之前的科学和技术是各行其道的,从十九世纪起,科学开始引领技术发展。二十世纪以来,技术和科学相互依存,并且互相促进。二十一世纪开始以来虽然还不到二十年,但移动互联网、大数据、人工智能已经主导了世界,科学和技术互相缠绕,在新科技革命时代,已经很难再分清科学与技术的区别,同时,科技成果产业化的速度空前加快了。由于这个原因,这一次科技革命的内涵已经延展到产业革命。

二是前一次科技革命为后一次科技革命奠定了基础。第一次科技革命是以蒸汽机驱动的大规模、机械化运作为主要内容。当机械化发展到高级阶段,带来了电的发明,进而带来了大规模的电力应用所带来的劳动分工和规模化生产。在电力工业革命充分发展以后,就会上升到更加方便的电子信息技术的应用和自动化生产,而电子信息技术的应用和自动化生产会产生大量的数据,所以新的科技革命,最重要的基础一定与大数据相关。数字技术的应用、人工智能、基因编辑、云计算、人机一体化等是这次科技革命最重要的内容。每一次科技革命都在过去的基础上,在更大规模、更深层次、更高水平上拓展和满足人类发展的新需求。

三是世界科学中心大约每80到120年就会发生一次转移。特别值得指出的是,每一次科技革命之前都有一次思想准备,第一次科技革命之前的思想准备是文艺复兴,第二次科技革命的思想准备是启蒙运动,而第三次思想准备是资本全球化。而这一次,习近平总书记提出的“人类命运共同体”的理念,很有可能就是支撑这次新科技革命的重要思想基础。

四是历次科技革命的发生地均成为了世界强国。由于历史的原因,我们错过了引领过去三次科技革命的机会,这一次科技革命,我们拥有前所未有的基础,这个机会我们一定不能放过。

新科技革命的基础是新思维范式出现

新科技革命基础以及思维范式究竟是什么?

首先回顾两个共识:第一,人类的需求驱动了科技革命,人类需求的新变化会驱动新的科技革命;第二,新科技革命的基础是新思维范式的出现,思维范式一旦变化,就有可能引导新的科技革命。假如思维范式没有变化,那么科技革命只能是过去的延续。下面,我围绕这两个共识,具体谈一些看法。

认识一:人类需求的新变化会驱动新的科技革命。

马斯洛的需求理论中,只有在低层次的需求满足之后,更高层次的需求才会出现。过去,人类的需求主要集中在前四个层次,越低层次的需求越容易量化,共性越大,相应市场规模越大,而规模是分工协作的前提,这就是旧工业范式的基础。越高层次的需求越不容易量化,个性化越强。因此,追求个性化、多样化,实现自我、超越自我是未来人类文明发展的方向,也是物联网与人工智能所代表的新工业范式的基础。

过去几千年时间,人类的主要需求是生存,因此战胜饥荒、瘟疫、战争这三大挑战,就是过去数千年来人类文明发展的主旋律。目前,人类需求正在变成以自我实现和超越自我为核心的以下三方面,第一是掌控幸福,第二是掌控生命,第三是超越自我。

说到幸福,其实并不那么简单。比如今天韩国人均GDP是1985年人均GDP的十多倍,但今天韩国的自杀率却比1985年的自杀率高很多。由此可以看出,幸福并不简单地与物质的丰富程度成正比。从科学的角度来看,幸福其实是人体长期的进化的主观心理预期的满足。如果人的主观预期增长速度快于物质增长的速度,人就不会感到幸福。从根本上说,幸福是一种人体生物化学反应,因此,要想掌控幸福,其实是要掌控人体的生化系统。

人工智能时代给人类提供了崭新的生活体验。自拍、网红、视频上传这些都是人类追求的自我表达。同样KEEP、悦跑、马甲线等反映了人类量化自我的需求。QQ、微信、广场舞是新的社交方式;密室逃脱、王者荣耀、魔兽世界等电子游戏是大数据支撑的新游戏方式。网络支付、网络商城、共享经济等是便捷高效的新生活方式。在网络支付方面最发达的是中国。西方发达国家因为早已全面进入信用卡时代,所以让他们放弃信用卡进入网络支付是很难的,而中国跳跃过信用卡阶段,直接进入到了网络支付时代,进入了新的层次。AR和VR技术,可以使人类体验到三维、四维甚至更高维度的刺激和快乐。

物理学家对于生命的定位为:生命是可以保持其复杂性和复制性的过程,是可以自我复制的信息处理系统;生命可以有不同的形式,如果用计算机科技界的语言来说,就是生命1.0、2.0、3.0版本。低等生物为生命1.0系统,软件和硬件都无法改变的系统,所有的信息都要靠遗传来进行传递;人类生命为2.0系统,通过学习,可以改变软件系统,但硬件系统仍然不能升级;未来的生命3.0系统,也许软件可以重装,硬件也可以升级,未来生命的存在形式更高级、能力更强。

干细胞和再生医学给人类更换硬件带来了希望。以往做器官移植是一件很难的事情,但现在干细胞技术已经可以制造人类最复杂的器官了。日前有新闻报道说,人工心脏已经可以通过3D打印出来,用人类的干细胞材料打印,心脏中里面有血管,会跳动,下一步这个人工心脏准备装到兔子身上进行实验。基因编辑技术是几年前的最新科技,从2017年11月开始走向临床;建立在知识库、云平台、大数据之上的精准医学,现在也已经走到了人类身边。基因工程可以通过减少或者逆转细胞的老化来延长人类的预期寿命,最早到2050年,人类的寿命或将突破物质身体的限制。(当然延长寿命或者永生,对整个人类的进化来说未必是一件好事)。

如果虚拟现实世界制造出来,即使人的肉体停止了运转,思想还是可以被上传到计算机上。脑机接口可以将大脑与机器连接,实现超能、超强人类和半机械人,意识上传实现人类永生,这些话题会成为人类共同要面对的问题。仿脑、脑控、控脑等人工智能技术发展非常快速。机器延伸了人类的体力,互联网延伸了信息的交流能力,人机交互的出现将会使人类的能力得到进一步的极大提升,超越自我正在成为现实。

所有这一切带动了众多的产业——以大数据、云计算、万物互联为基础,以场景模拟、人工智能、系统集成为中间层,以增材制造、自动化机器与系统、人机结合为顶层,人工智能、移动互联、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术正在带动众多产业的变革和创新。

认识二:新科技革命的基础是思维范式的转变。

世界是由数据流组成的,任何现象和实体对未来世界的价值,就是对数据处理的贡献。假如生活体验不去上传的话,就对未来的世界没有作出贡献。以往的思维范式是基于物理学定律的一一对应严格的因果律,我们平时判断一件事情正确与否,其实是做因果律的判断,但是现在,在很多情况下,仅靠因果律来判断已经不够了,因为大数据时代的世界比过去复杂得多,有些事情,比如复杂的金融、经济乃至社会问题,需要在深入理解万物之间相互关联关系的基础上,作出判断。

数据正在成为知识型社会最宝贵的战略资源。二十一世纪新的思维范式已经出现了,过去的思维范式,包括实验科学、理论科学、仿真模拟,本质上就是经典的因果律式的思维范式。而在大数据时代,人们一方面需要掌握量子论下的概率因果律式的思维范式,另一方面,大数据时代强调的万物相关性的关联关系的思维范式,也需要掌握。谁掌握了新的思维范式,谁就掌握了未来的科技革命先机。

在传统的思维范式下产生知识的速度相对比较慢,因此,我们上大学时,课本上的知识大多是一两百年前的。但在新的科技革命时代,采用新的思维范式,从数据到知识产生的速度比以前快得多,知识老化的速度也变快了。大数据时代的思维特点是海量、多维、完备。这就是为什么所有的大数据公司都在尽力搜集数据,其实是为了拥有完备的数据集合。另外,数据本身有交易价值——有初次和再次利用的价值、衍生和原生价值。初次和再利用的价值是数据独有的价值。在物质经济时代,任何一个产品,只要用过一次,价值就会大幅度的下降;而在新科技革命时代,数据使用过一次后进行了分类,数据就增值了,再使用一次,数据完成了编号,价值就更高了,所以说数据有再次利用的价值。

人工智能发展分成三个阶段:弱人工智能、强人工智能和超人工智能。我们现在还处在弱人工智能的阶段,虽然计算机的记忆能力和计算能力已经远超人类,但在情感和创造性方面还有很大的差距。不过,我们也不要觉得计算机在情感和创造性方面离我们人类还有很远,其实在这些方面,它的进步速度也比我们想象的速度、比人类自身学习进步的速度都要快得多。

深度学习正在改变我们的生活,从视觉和图像处理、语音识别、自然语言处理到自动驾驶的应用,延伸到生活的各个角落。人工智能还提供了社会科学的方法论,实现了基于数据的决策,并且支持管理科学与实践的革命。大数据、物联网、互联网、云计算和人工智能结合在一起,正在改变我们的世界。物联网和互联网,是大数据的主要来源,云计算为大数据的运算提供了核心的硬件和软件支撑,人工智能将大数据的价值深度挖掘和利用,大数据为人工智能的模型和算法提供学习和训练样本。在大数据支撑的以非因果论思维为基础、以算法推演为核心的新的科技革命时代,新的产业革命和大数据科学的进展正在紧密交融。

新科技革命主导权的全球竞争取决于四个维度

关于这次新科技革命带来的机遇和挑战,以及对新科技革命主导权的全球竞争,我个人认为,应该主要从以下四个维度来考虑。第一个维度是谁拥有最好的大数据基础设施;第二个维度是谁能产生和占有最多最全的数据;第三个维度是谁能够有最高、最快、最好的数据分析能力;第四个维度是谁能够最有效地开发利用数据。谁拥有最强的这四个维度的能力,谁就能成为新一轮科技革命的策源地。

第一个维度,大数据的基础设施,包括摄像头、传感器、5G网络、IPv6和数据中心。目前,在摄像头、传感器和5G网络建设等方面,中国已经领先,但欧美一流国家在数据中心的基础设施建设方面领先于我们。

第二个维度,数据的产生与占有的量。在新科技革命时代,国家竞争的焦点将从资本、土地、人口、资源逐步转向数据空间,全球竞争版图将分为数据强国与数据弱国两大阵营。最新研究报告显示,2018年中国智能手机用户数量达到13亿,几乎人手一台。14亿中国人的移动生活产生数据的速度和占有数据的量在全世界是遥遥领先的。这些数据是驱动我国进一步发展的生产资料,包括定位、处理数据以及路径规划等结构化与非架构化的显性与隐性的海量数据等。中国已经具备成为数据强国的优势条件。

第三个维度,在大数据处理能力方面的比较,我们的超算能力和欧美一流国家不相上下,但云计算的服务能力远远落后。

第四个维度,在数据的应用能力方面,不同国家各有千秋,但在应用数据方面,中国和世界一流国家还差距巨大。美国在数据应用算法的原始创新、工程实现以及系统平台等领域都有大批世界一流公司,比如说谷歌、雅虎、脸书、甲骨文、IBM、微软。而我国虽然在大数据的商业应用方面发展不错,但是总体来说,还有比较大的差距。

面向未来,物联网和精细化生产将主导未来的发展,而自动驾驶则可能是下一轮竞争的焦点。手机作为移动终端的普及,为中国经济增长带来了很大的贡献,并促使经济社会发展水平快速提升。但是,在新的时代,工业自动化的内涵已经变成了根据需求的变化来调节生产、流通和分配方式的知识自动化,手机已经无法承担此项功能,所以,下一波增长会是物联网和精细化生产。物联网也不再是一个终端的设备,而是一套可以自主学习、自主决策的机器体系,这个体系的智能终端和领军产品就是自动驾驶。自动驾驶是一个庞大的自主系统,可以把物联网和每个人的生活紧密关联在一起,并且会大大缓解堵车、污染、停车以及酒驾的问题。因此,自动驾驶有可能成为未来产业竞争的焦点。

总之,未来世界的竞争,核心在于对新科技革命主导权的竞争。未来已来,唯变不变,新科技革命将会极大地改变我们的未来,对实现中华民族伟大复兴的历史进程也至关重要。

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