数字文明的前世今生

工业文明是数字文明的基石

从托夫勒的预言到乔布斯的实践，我们看到，世界已经开启了新的纪元，一个复杂、灿烂、精彩和不可知的数字时代正式开启。

如何理解我们身处的这个时代？

如今，“地球是圆的”已经是一个人尽皆知的常识了，然而，当我们站在高楼上眺望远处的地平线时，会发现地球更像是平的。之所以会产生这样的错觉，是因为与地球相比，人类实在是太渺小了，而且，我们就站在地球上，正所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。而宇航员们在空间站看地球，一眼就能看出地球是圆的。其实，无论在自然界中，还是在日常生活中，这样的错觉都常常存在。因为我们置身其中，因为我们作为个体太过渺小，所以，我们无法准确判断所处环境的真面目。尤其当这个外在环境还处于不断发展变化之中时，我们更容易误判。

当我们看不清时代真面目的时候，我们可以拉开与时代的距离，从历史的视角，追根溯源，去重新认识我们正在经历的这种文明。

每一次浪潮的涌起甚至文明的跃迁都不是一蹴而就的，而是由量变积累而引起的质变与飞跃。每一个时代的发展也都会为下一个时代构筑坚固的底层基础，为文明跃迁提供思想准备、技术准备和现实条件。要探究数字文明的发展脉络，我们必须追溯到工业文明时代。

历史上文明的更迭，往往与科学技术的发展有着密不可分的关系。从某种程度上来说，人类社会的发展史实际上是一部技术发展史。每一次重大的技术发明，不仅解放了当时的生产力，而且会使人类文明发生重大的改变。

人类经历了漫长的采集、渔猎文明，约1万年前，进入农业文明，又在农业文明中缓慢地发展了几千年，随后进入工业文明，开始加速发展。18世纪发轫于英国的技术革命是技术发展史上的一次重要革命，它开创了以机器代替手工工具的时代。这场革命是以工作机的诞生为开端的。1733年，约翰·凯伊发明了“飞梭”，织布的速度因此得到了大幅提高，棉纱这种原材料因此变得供不应求。18世纪60年代，纺织工人哈格里夫斯发明了“珍妮纺纱机”，这个新发明使棉纺织业迎来了腾飞，并引发了一系列发明机器、进行技术革新的连锁反应，揭开了工业革命的序幕。一系列新发明开始涌现，比如，在棉纺织业中出现了水力织布机等先进机器，在采煤、冶金等许多工业部门也陆续有了机器生产。随着机器生产在各行各业的日益普及，畜力、水力和风力等动力已经不能满足工业生产的需要。

18世纪60年代，瓦特对蒸汽机进行了改良，改良后新型蒸汽机的使用为工业生产提供了更加便利的动力，因此得到迅速推广，进一步推动了机器生产的普及和发展。第一次工业革命由此爆发。

这不只是一次技术革新，更引发了一场根本性的社会变革。随着工业生产中机器生产逐渐取代手工操作，为了更好地进行生产管理，提高效率，资本家开始建造厂房，引进机器，并雇用越来越多的工人进行集中生产，于是，一种前所未有的生产组织形式——工厂诞生了。作为工业化生产最主要的组织形式，工厂发挥着日益重要的作用。第一次工业革命为人类社会带来了颠覆性的变革，对推动人类的现代化进程起到了不可替代的作用，把人类推向了崭新的蒸汽时代，也使人类社会完成了从传统农业社会向现代工业社会的重要转变。

19世纪，随着资本主义经济的发展，自然科学研究也获得了长足进步，各种新技术、新发明层出不穷。1866年，德国人维尔纳·冯·西门子发明了自励式直流发电机，将机械能转化为电能。后来经过持续的改进，到19世纪70年代，实际可用的发电机问世。1879年，西门子又制造了电动机，将电能再转变为机械能，实现了科技与技术的紧密结合。同年10月21日，美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生经过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的白炽灯。三年后，爱迪生在美国建立了世界上第一座发电厂，这座发电厂利用蒸汽机驱动直流发电机，使电力第一次真正在人类生活中得到使用。从那之后，通过变电站和输电线路，廉价的电力被源源不断地输送至工厂和千家万户。

随着第二次工业革命的蓬勃兴起，人类从蒸汽时代进入了电气时代。第二次工业革命进一步增强了人们的生产能力，改变了人们的生活方式，扩大了人们的活动范围，加强了人与人之间的交流。

工业文明是一种极富活力和创造性的文明，工业时代虽然只有短短的两三百年，却奇迹般地改变了世界，为人类社会带来了经济的增长、制度的完善、生活方式的改善，以及科学技术的进步。这种改变对整个人类文明的发展影响深远。

工业文明创造的新成就、新文明为人类迈入数字文明奠定了坚实的物质基础、技术基础。如果没有工业时代的积累，人类社会向数字文明的跃迁也就无从谈起。从这个角度来说，工业文明正是数字文明的基石。回顾工业文明的发展历程，我们对数字文明的理解会更加深刻。

一颗种子，要经历生根发芽、生长枝叶、开花受粉，最终才能结出果实，人类文明的进程也是如此。工业文明对数字文明的另一个重要贡献在于，对数字文明产生了深远影响的第四次信息技术革命正是发轫于工业时代。

回望历史的长河，人类社会曾经历过五次信息技术革命，如图1-2所示。

图1-2　人类历史上的五次信息技术革命

第一次信息技术革命是语言的产生和使用带来的，是人类历史上最初的、最伟大的信息技术革命，也是人类进化和文明发展的一个至关重要的里程碑。语言的出现促进了人类思维能力的提高，并为人们相互交流思想、传递信息提供了有效的工具。

第二次信息技术革命以文字的创造为标志。大约在公元前3500年，文字开始出现，被人类作为信息的载体。这种新的信息形式的出现，使知识、经验得以长期保存，信息交流也不再受时间、空间的限制，长距离及隔代传递信息成为现实。

第三次信息技术革命以印刷术的发明为标志。印刷术极大地促进了信息的共享，使人类文化的传播更加深刻、久远。我国四大发明中的造纸术与印刷术都为此做出了巨大的贡献。

第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明和应用。1844年5月24日，美国人莫尔斯通过实验线路发出了人类有史以来的第一封电报。虽然这封电报的传输距离只有40英里[1]，但它标志着第四次信息技术革命开始了。此后，电信事业得到了飞速发展。电话、广播、电视等信息传播手段的广泛普及，使人类的经济和文化生活发生了革命性的变化。

第五次信息技术革命是从20世纪四五十年代开始的，其标志是计算机的普及和应用。1946年，世界上第一台通用计算机ENIAC问世，它的出现使得通过存储器记载虚拟的信息成为可能，信息的普遍数字化成为趋势，人类从此进入了“0”和“1”的世界。

此时的计算机是以电子管为基本电子元器件的，ENIAC用了约1.8万个电子管。电子管的脆弱、低效让业界迫切期望能有可靠、小型且便宜的替代品出现。1947年圣诞节前夕，贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿通过一个名为“晶体管”的小元器件放大了微弱的电子信号，实现了科技史上一次壮丽的跨越。晶体管的发明，是人类在电子方面的一大飞跃，这个后来被誉为“20世纪最伟大的发明”的小东西为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生创造了可能。

1955年，被称为“半导体教父”的肖克利离开贝尔实验室，并于1956年创立了肖克利半导体实验室。由于研究进展不佳，加上实验室管理不善，肖克利和他的职员发生了冲突，使得八位工程师在1957年离开了他的实验室。这八位工程师后来被称为“八叛逆”，他们离开肖克利实验室后创办了仙童半导体公司（Fairchild Semiconductor）。要了解计算机的发展史，仙童半导体公司是一个绕不开的名字。我们现在所熟知的集成电路技术、摩尔定律都来源于仙童半导体公司。

到1967年，已经在商业上取得巨大成功的仙童半导体公司受制于母公司不断将利润转移到东海岸以支持其摄影器材业务，开始不断经历创始人出走。其中斯波克、雷蒙德等人在1967年创办了国民半导体公司（National Semiconductor），桑德斯在1968年创办了AMD公司。到1968年，“八叛逆”中的最后两位罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔也创办了他们自己的公司英特尔，并由此开启了一段激荡至今的伟大征程。

1969年，英特尔推出其第一批产品——64KB的双极静态随机存储器，由于这个产品性价比很高，到20世纪70年代，英特尔一度占有存储器市场90%的份额。然而同一时期，日本的企业通过动态随机存储器（DRAM）获得了更高的产品可靠性，进而发动了大规模的价格战，所有订单定价都比英特尔低10%，使得英特尔的市场占有率很快跌落到20%以下。到20世纪80年代末，全球最大的十家半导体公司中有六家来自日本。

面对激烈的竞争，英特尔不得不放弃最初为公司带来成功的存储器产品，转而进军全新的微处理器市场。这不仅将美国的芯片公司重新推向产业制高点，推动了新业态的形成，而且为芯片代工产业的兴起和繁荣创造了有利的条件。

在这场美国和日本科技公司“神仙打架”的科技战中，1983年，祖籍宁波的张忠谋辞去美国半导体巨头德州仪器资深副总裁职务回到中国台湾，于1987年成立了台湾积体电路制造股份有限公司，也就是今天的台积电，它首创了晶圆代工商业模式。1988年，台积电拿到了英特尔资质认证和产品代工订单，不仅得到了世界级的认证，也通过为英特尔代工建立起符合国际化标准的生产能力。

从1947年晶体管的诞生，到半导体的发明，到大规模集成电路的应用，再到模拟电路向数字电路的升级，人类在微电子领域的每一次进步，都隐约指向云原生和数字原生。在前数字时代，这是一个朦胧而辉煌的未来。

英特尔使计算机走向了集成化、高性能、小型化，计算机的发展由此进入了大型机和小型机时代。此时，被称为“蓝色巨人”的IBM无论在技术上还是在市场上都是计算机世界的霸主，它开启了商业计算机的时代。不过，在20世纪六七十年代，计算机仍然是笨重、庞大且昂贵的，而且IBM的计算机售价都在每台百万美元以上，不可能进入寻常百姓家。

1976年，乔布斯率领苹果电脑公司开发出了AppleⅠ，这台被认为是世界上第一台通用的和可商业化的个人计算机的问世，把计算机这种过去只有科研机构和大型企业才能用得起的巨型设备送到了普通人的桌面上。

苹果电脑的出现对IBM和微软的产品开发起到了重要的催化作用。20世纪80年代，IBM组织独立的开发团队采用英特尔芯片和第三方软件开发出IBM PC 5150，微软为其配套开发的DOS操作系统也开始崭露头角，个人计算机时代真正开启。随着微软的Windows操作系统和英特尔80286、80386、80486等芯片的问世，个人计算机市场逐渐成熟，并从台式计算机向笔记本计算机演变，由微软和英特尔组成的Wintel[2]帝国成为个人计算机特别是笔记本计算机时代的新霸主。到了20世纪90年代末期，全球个人计算机普及率已经达到7.06%，是1990年普及率的近3倍，其中发达国家和地区的普及率更是高达20%～45%。

数字经济发展的起步是以信息的数字化为主要标志的，存储器计算的二进制语言使信息的数字化成为现实。这种指令化语言具备可复制、格式化、跨越空间和时间等特点，更便于对数据和信息进行加工和处理，更利于信息的快速传播和准确处理，并且将人类从一部分重复计算的脑力劳动中解放出来，使其得以进一步加强对知识和创新的关注。由此，人类进入了数字时代的前夜。