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科普文章

弯道超车与创新跨越——《第三次工业革命》带来的启示

  • 发表日期:2014-04-08 【 【打印】【关闭】
  •   未来的社会生活及经济模式究竟会是什么样子?杰里米·里夫金(Jeremy Rifkin)的《第三次工业革命:新经济模式如何改变世界》为我们描绘了一个诱人的场景:第一次和第二次工业革命时期传统的、集中式的经营活动将逐渐被第三次工业革命的分散经营方式取代;传统的、等级化的经济和政治权力将让位于以结点组织的扁平化权力。人们将在自己家里、办公室里、工厂里源源不断地生产出绿色能源,并在“能源互联网”上与大家分享。能源民主化将从根本上重塑社会关系,它标志着以协同合作、社会网络和行业专家、技术劳动力为特征的新时代的开始。 

      又一个弯道出现——国际科技创新的新形势 

      历史告诉我们,经济最困难之时,往往是技术和产业革命酝酿的关键之际,如1857年世界经济危机后的电气革命,以及1929年世界经济危机后的以电子、航空航天和核能为代表的计算机革命;而科学发现和技术创新,又会为经济发展开辟出新的领域,推动社会发生革命性的变化。 

      而我们现在所处的,正是一个创新空前密集的时代。也许,新一轮的产业革命正在蓄势待发。其原因包括以下三个方面。 

      首先,国际科技创新的步伐明显加快。自上一次工业革命以来,计算机、生物、材料等科技领域的知识体系不断演化与完善,产生了很多新的或交叉的科学技术领域,或已经取得了长足进步,或正处于加速发展过程中。就像婴儿某一天突然学会走路一样,过去若干年间人们在量子信息调控与传输、生命基因的遗传变异、脑与认知、地球系统演化等前沿科学领域,以及能源、资源、信息、先进材料、现代农业、人口健康等战略领域诞生的群体性关键科学技术成果,极有可能在未来某个时期孕育出一个综合性的重大突破。科技创新步伐加快的另一个证据是,技术产业化的周期也明显缩短。以信息领域为例,惠普公司从成立到拥有10亿美元资产用了47年,微软用了15年,雅虎用了2年,谷歌只用了9个月。 

      第二,科技全球化的趋势已经形成。随着经济全球化的进程,科技资源,特别是人才资源在不同国家间的流动也日益加快。仅中科院系统,2011年全年就有11800余人次出访,以及17500余人次来访,举办多边和双边国际学术会议350多个。在生命科学、核聚变等领域已有一些成功的国际合作典范,如人类基因组计划(human genome project, HGP)及国际热核聚变实验堆计划(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)等,更多的合作计划也正在启动。此外,能否吸引外国研究人员长期工作,也成为研究机构是否属于世界一流的评价标准之一。 

      第三,科技创新活动的组织和表现形式更趋复杂化。一方面,科技创新活动的组织模式不断创新,在公平、公开的基础上更加强调企业、用户的全方位参与与受益,产业联盟、专利池等“竞争性合作”的发展模式得到越来越多的认可,一种基于Web2.0的自发性群体智慧创新组织模式也在风起云涌;另一方面,传统的大企业基于市场需求与众多中小企业联合构建起紧密的利益共同体,如淘宝和苹果的appstore,也使这些大企业形成了更为领先的核心竞争力。在表现形式方面,发达国家和跨国企业对于专利权、非专利技术、商标权、著作权、特许权等无形资产的投资大幅增长,使得全球范围内的知识产权交易活动更加频繁,企业不论大小都提高了对知识产权的重视程度,即便如此仍会不时传出一些关于知识产权大战的重磅级新闻。 

      正因为此,各国政府高度重视科技创新在经济发展中的作用。尤其是金融危机以来,“创新”更是成为各国科技政策的主旋律,大家都希望能够化危机为机遇,通过新技术引领经济走向繁荣。但正如杰里米·里夫金所说:“实现第二次工业革命到第三次工业革命的转变,最艰难的部分在于观念而非技术的发展。” 

      不断超越极限——回顾前两次工业革命的启示 

      工业革命一般指由科学技术重大突破带动的国民经济和产业结构的重大变化。《第三次工业革命》一书对历史上的两次工业革命做了如下回顾。 

      第一次工业革命发生在18世纪60年代的英国,最早从纺织业开始,蒸汽机的发明和煤炭的使用使工业革命进一步深入,遍及化学、采掘、冶金、机器制造等部门。工业革命促进了资本主义生产力的迅速发展,提高了生产社会化的程度,也加快了信息流通速度,大量廉价的印刷报纸提高了民众的受教育比例,同时也传播了以蒸汽、煤炭为动力的能源革命。 

      19世纪中后期,伴随着炼钢技术的改进以及化石能源在工业中的广泛应用,重工业部门有了进一步发展,电力、电器、化学、石油、汽车和飞机制造等一系列新型工业部门发展起来。工业的进步和资本主义经济体系向全世界的扩展,促进了交通运输和国际贸易的发展,电子计算机、控制和自动化技术的出现取代了部分人脑的工作,大大增强了生产的自动化程度,提高了整个社会的劳动生产率。集中式的中央电力系统以及电话、广播和电视等通讯产业的迅速发展,反过来也使得化石能源变得越来越昂贵,经济增长只能看着石油价格的脸色行事。 

      200年的工业化进程中,人类美化了地球,也伤害了地球。化石能源大量、广泛的使用,在创造了工业文明的同时,也带来了日益严重的副产品,如环境污染、气候变暖、生态恶化,最终将可能对人类的生存与发展带来威胁。人类不能再沿袭传统的攫取和依赖不可再生资源的经济增长方式,而需要寻求更加集约、更可持续、更符合自然和社会伦理的生产和生活方式,以煤炭和石油为标志的化石能源时代终将过去。已是世界第三大经济体的中国,更不该缺席这场充满机遇的第三次工业革命。 

      新工业革命的机遇同样在于新通信技术和新能源体系的结合,即通过新通信系统管理流动性能源的机制。互联网技术相对于第一代电子通信技术(电话、广播与电视等)有着根本的不同,更适合管理分散式能源(可再生能源)以及与新能源相伴而来的扁平化商业活动:每个建筑都是小型的发电厂,人人都是绿色能源的自助生产者,任何一个能源生产者都能够将所生产的能源通过一种网格式的智能电力系统与他人分享。新技术、新业态、新机制、新模式、新商业领袖,这就是第三次工业革命为我们描绘的蓝图。 

      如果说第一次工业革命中,蒸汽机使人类超越了体力的极限,第二次工业革命中,信息技术使人类超越了智力的极限,那么第三次工业革命中,绿色能源、通信技术等基础设施的发展还将使人类超越地理的限制。 

      挑战中寻找机会——第三次工业革命的五大支柱 

      如杰里米·里夫金所说,我们正处在信息技术与能源体系相融合的年代,互联网信息技术与可再生能源的出现让我们迎来了第三次工业革命,同时开创出一种具有活力的新型经济体系。在这一体系中,通信技术充当中枢神经系统,对经济有机体进行监管、协调和处理;能源则好比是血液,为将自然的馈赠转化为商品和服务这一过程提供养料,从而维持经济的持续运行和繁荣。因此,基础设施就像是一种生命系统,把越来越多的人纳入更为复杂的经济社会中。新体系中的机会,或者说新工业革命的支柱包括以下几个方面。 

      低成本可再生能源:由于传统的化石燃料以及铀燃料不可再生,且储量不断降低,导致其价格在国际市场上持续攀升。与此同时,受新技术突破及规模经济等因素的影响,新型绿色能源的价格正在持续下降。据预测,光伏发电的成本有望以每年8%的速度下降,其成本每8年即可降低一半。一涨一落的巨大反差,将在未来某个时刻引起全球经济的巨变,催生出21世纪的新型经济范式。如今,太阳能和风能发电设备的数量增长已和20年前个人电脑以及互联网用户增长的轨迹基本相同,可以想象其在未来的发展空间。 

      分散式生产:与那些只能在世界某些地区发现的化石能源和核能等稀缺能源不同,可再生能源分布没有明显的地域区别,关键在于如何收集这些分布式、间歇式的能源。因此必须摒弃集中收集-生产-传输能源的传统思维,及时做出转变,用分散式思维利用起每一座建筑的屋顶、墙面和窗户,将其变为一个微型发电厂,就地收集绿色能源,并为整栋楼房供电。这种理念在欧洲已经深入人心,经历了从Low energy building(低能耗建筑)到Passive house stardard(被动式建筑)到Zero energy building(零能耗建筑)再到Plus energy building(增能式建筑)的发展路线。在分散式生产绿色能源的同时,制造业也正在逐步扁平化。过去,工业生产是垂直的,集中化的生产之后再进行集中化的宣传、集中化的运输和销售。第三次工业革命将使这种生产方式发生改变,人们可以在自己家中或企业中以更廉价、更快捷的方式生产一批或一件产品,而生产出来的产品可以与世界上最先进工厂的产品媲美。 

      间歇式能源存储技术:虽然可再生能源总量多且清洁,属于可持续发展的能源,但太阳不会一直照耀,风也会时大时小,因此可再生能源多半是间歇式供应的,仅仅依靠当时产生的可再生资源来供电,整个电网的负载就会出现极端的不平衡。为了保障电力的正常供应,必须提前储存部分电力,以备不时之需。可能的解决方案是将氢和其他可储存能源集成在绿色建筑中,作为间歇性可再生能源的“缓存”,以保证持久可依赖的环保能源供应。 

      智能电网:将互联网技术与可再生能源相结合所建立起来的神经网络,可将成千上万栋建筑生产绿色能源输送到电网中去,通过能源互联网实现与他人的资源共享。根据国际能源大会的定义,智能电网(smart power grids)也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。200812月以来德国政府已投资1.4亿欧元实施“E-Energy”计划,在6个试点地区开发和测试智能电网的核心设施,还准备投入10亿欧元补贴扶持电动汽车,特别是电池技术的研发;200912月,英国政府发布《智能电网:机遇》报告,首次提出要大力推进智能电网的建设,2010年初又出台了“2050年智能电网线路图”,制定了详细的智能电网建设计划;美国于2004年发布了《国家输电技术路线图》,20097月又发布了《智能电网系统报告》(Smart Grid System Report),预计每安装200万只智能电表将为美国的消费者每年节约数十亿美元,美国商务部下属的国家标准技术研究院(NIST) 还公布了新一代输电网“智能电网”的标准化框架,明确了智能电网的互操作性与网络安全等75个标准规格、标准和指导方针;我国“十二五”期间在电网智能化建设方面的投资也将达到2860亿元,仅2012年就已建设了17个智能电网综合示范工程和1329座智能变电站,推广应用了3700万只智能电表。 

      插电式以及燃料电池动力车:第三次工业革命也将改变由汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输模式,使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。可以自主生产绿色能源的建筑物和强大的智能电网基础设施可以为插电式电动机、氢燃料电池车提供动力。同时,在良好的能源审计机制下,电动车所需要的电能可以通过智能电网平台进行买卖,每座建筑都是一个加油站。 

      杰里米·里夫金认为,以上五部分之间的协同作用将实现“1+1>2”的整合效应,它可以改变整个世界,也能改变我们,从而树立起一个新经济的范例。 

      面对全球范围资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,绿色发展以成为必然方向,可再生能源将逐渐在能源系统中扮演主导角色,推进人类的生存与自然环境的和谐。新型网络、通讯技术会改变常识的知识界定和表达,加速数据共享、知识共享和服务共享,甚至改变信息安全的根本格局。云计算与互联网相互渗透,网上社区、网上社会将成为新的社会形式。在新的工业革命时代,数字化、智能化技术渗透于制造业,改变了传统生产模式和生产方式,规模制造与个体化设计相结合,产品多元化、升级换代速度加快。在通过网络链接的新能源体系和个性化制造结构之下,社会经济对时间、空间重新定位,“分布式”格局将与“全球化”互动相辅相成,每个局域系统相对独立或“基本自给”,连接各单元的网络体系发挥调节作用,因而避免了传统的垄断而造成的脆弱性,形成更加安全、稳定的社会形式,并成为国际竞争力的重要标志。 

      新一轮工业革命正在全球范围内兴起,中国正处于关键的转型期和发展机遇期。不可否认,第三次工业革命会催生新的制造系统和装备产业的发展,新科技、新材料和高端自动化机械及机器人正在第三次工业革命中体现出越来越高的重要性,这也是我们在战略性新兴产业培育方向上很好的机遇,也是弯道超车和创新跨越的机会;另一方面,先进制造技术终归是在工厂和制造环节的应用,我国庞大的制造基础将为先进制造技术和相关产业发展提供巨大的潜在市场和应用场所。弯道超车需要胆识与魄力,借用英国《经济学家》杂志编辑、《第三次工业革命》系列报道撰稿人保罗·麦基里(Paul Markillie)的话来做总结:“大量非凡的技术正聚合在一起,智能软件、新的材料、灵敏的机器人、新的制造方法以及一系列基于网络的商业服务。(第三次工业革命)的车轮已经完全转了起来,它来自‘大规模生产’,却向‘个性化生产’的方向驶去,它将简化生产流程并推动人们学会利用互联网来分享创意。对中国来说,现在应该为迎接第三次工业革命做好准备!” 

                                                                                      (刘禹 中国科学院自动化研究所 副研究员)