通往明日世界之旅

克雷格·文特尔65岁，他中等身材，戴着一副厚厚的眼镜，络腮胡子，总是咧着嘴大笑。

他的穿着也许很普通，可他的眼睛却很不一般。他的双眼湛蓝、眼窝深陷，再配上两条非常特殊的眉毛——他的右眉中心有一道灰线斜飞而过，左眉的中心则弯成了一个柔和的拱形，活脱脱地变成了一位现代巫师。这一点与甘道夫有异曲同工之妙。甘道夫的股票组合固然非常可靠，但若没有那一双“惊艳”的人字拖，他的形象就可能没有那么引人注目了。

今天，文特尔上身穿一件鲜艳的夏威夷衬衫，下身配一条褪了色的牛仔裤，如果不是他那双人字拖，看起来倒像是一个体育运动员。这是他的导游装，因为，他将带我参观与他同名的一个机构：J.克雷格·文特尔研究所（简称JCVI）。我们今天要参观的是J.克雷格·文特尔研究所的西海岸分部，它位于圣地亚哥的“生物小巷”里，规模并不太大，总共只有一幢两层的楼房，供60名科学家与一只迷你型贵宾犬居住和生活。这只贵宾犬的名字叫达尔文，它一直走在我们前面几步之遥的地方，现在已经冲到了研究所的正厅里了。它在楼梯下面停了下来，旁边是一个4层建筑的结构模型。模型旁边的一块小匾上写着“第一个碳中性的绿色实验室”，这就是第二代J.克雷格·文特尔研究所，是克雷格对他自己未来研究机构的一个设想。

“如果我能得到资助，”文特尔说，“这正是我想建立的实验室。”

要建立这个梦想中的实验室需要花费4 000多万美元，但是他很快就会得到所需的资金。文特尔是生物学怪杰，他在生物学界的地位与史蒂夫·乔布斯在计算机行业的地位相仿。文特尔这个天才此前已经多次取得了旁人无法想象的成功。

1990年，美国能源部和美国国家卫生研究院共同启动了人类基因组计划，这是一个为期15年的计划，目的是测出人类基因组DNA的30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因。有些人觉得这个计划是不可能实现的；而另外一些人则预测，要完成这个项目得花费半个世纪的时间。但是，所有人都有一个一致的看法，那就是这个项目肯定十分昂贵。一个总额高达100亿美元的预算已经准备就绪，但是许多人认为这个数字还不够。因此这个项目迟迟没有取得实质性进展，直到2000年，文特尔决定凭一己之力与整个人类基因组计划项目展开一场竞赛。

当然，这是一场力量对比极其悬殊的竞赛，不过胜出者却是文特尔。虽然人类基因组计划在这之前早已开始测序工作了，但是，文特尔和他的公司——塞莱拉公司，在不到一年的时间并且只花费了不到1亿美元的情况下，就完成了对人类基因的全部测序工作（而政府却用了10年时间，花了15亿美元才完成）。为了纪念这一时刻，比尔·克林顿总统说，“今天我们正在学习上帝创造生命的语言”。

不久之后，文特尔就带着第二个令人震惊的成果“卷土重来”。2010年5月，文特尔宣布：他已经创造出了一个人造生命原型。根据他自己的描述，这个人造生命原型“是世界上第一个能够自我复制的物种，而它的父、母亲则是一台计算机”。这样一来，在不到10年的时间里，文特尔不仅解开了人类基因组的密码，而且还创造了世界上第一个人造生命原型。因此，天才的成功总是接踵而来的。

为了完成这第二个创举，文特尔把100多万个碱基对全都串联了起来，创造了迄今为止最大的一个人造基因密码。在破译了这个基因密码之后，他把它送到了蓝鹭生物技术公司（Blue Heron Biotechnology），这是一家专业合成DNA的公司。（这是真的，你自己就可以给蓝鹭生物技术公司发一封电子邮件，附上一个很长的由字母“A”、“T”、“C”、“G”组成的字符串——“A”、“T”、“C”、“G”是4个遗传密码符号，分别代表腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤这4个碱基。他们收到邮件后会寄给你一个小瓶子，里面装的就是你指定的DNA链。）文特尔把蓝鹭生物技术公司寄回来的DNA链嵌入到了一个宿主细菌细胞里，接下来，这个宿主细胞就“启动”了合成程序，按照新DNA的指令生成蛋白质。复制出来的每一个新细胞都只携带合成指令。这个事实是可验证的，因为文特尔在DNA链中嵌入了一个水印。这个水印用一段由“A”、“T”、“C”、“G”组成的序列来编码，它包含了把DNA代码翻译为英语（包括标点符号）的指令以及一条配套的编码信息。这条信息如果翻译出来将包括以下内容：参加这个项目的64位科研人员的名字；小说家詹姆斯·乔伊斯（James Joyce）、物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）和罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）说过的一些话；一个网站的URL，任何破译了这段代码的人都可以向它发邮件。

但是，文特尔的真正目标既不在于传递什么秘密信息，也不在于这个合成生命。这个项目只不过是他实现自己目标的第一个步骤而已。文特尔的真正目的是创造一个非常特定的新型的人造生命，那种能够生产出超低成本燃料的生命形式。如果有了这种人造生命，人类就可以告别打钻井采油的旧能源生产模式了。文特尔正在研究一种新型的藻类，它的“分子机器”能够吸收二氧化碳与水，制造出石油和任何其他燃料。如果你对纯辛烷感兴趣，那么为什么不想办法用“分子机器”制造出来呢？航空汽油呢？柴油呢？所有这些都没问题。你只要给这个神奇的藻类生物下一个适当的DNA指令就够了，剩下的就让这个藻类生物去完成吧。

为了实现自己的梦想，在过去的5年时间里，文特尔驾驶着他那艘已经被改装成实验室的“魔法师二号”游艇进行环球航行，沿途收集藻类。然后把这些藻类放到DNA测序仪中进行测序。利用这种技术，文特尔已经建立了一个拥有4 000多万个不同基因的基因库，现在他可以借此来设计他的未来生物燃料了。

当然，制造出这种生物燃料只不过是文特尔其中的一个目标而已。他想利用同样的方法在24小时内就能够设计出各种人体疫苗，而不是像现在这样至少需要两到三个月的时间。他还正在考虑把基因工程用于粮食作物的生产，从而使粮食作物的产量比现在提高50倍以上。低成本燃料、高性能疫苗与超高产的农作物对实现全球富足至关重要，但是这些也只不过是众多指数型增长的生物工程中的3个而已。在接下来的几章里，我们将对这些技术进行更深入的探讨，但是现在，让我们按原定计划先回过头简略介绍下一类技术吧。

网络与传感器

2009年秋，谷歌的首席互联网顾问文特·瑟夫（Vint Cerf）来到奇点大学，与我们讨论网络与传感器的未来。在硅谷，一般人的穿着都是T恤衫与牛仔裤，这已经成为那里的工作服了。不过，瑟夫的着装却非常与众不同，他总是穿着双排扣外套，系着领带。但是，令他傲立群雄的并不是他的穿着打扮，也不是因为他曾经荣获过美国国家技术奖、图灵奖、美国总统自由奖等一系列大奖。瑟夫为业界尊崇的真正原因是：他是对互联网的发展贡献最大的少数几个人之一，互联网的设计、创造、进步和壮大都与他有着密切的关系。

在就读研究生期间，瑟夫曾经在一个网络小组工作过，正是这个网络小组把美国高级研究计划局网络（Advanced Research Projects Agency Network，又称阿帕网络，Arpanet）的两个结点连接起来的。接下来，他又成了美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARPA）的项目经理，资助各种团体开发TCP/IP技术。在20世纪80年代末，当互联网行业蕴藏着的巨大商机开始展现出来的时候，瑟夫跳槽去了美国微波通信公司（MCI）。在那儿，他负责设计出了全球第一个商业性的电子邮件服务系统。随后他又加入了互联网名称与数字地址分配公司（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，简称ICANN），他在这个美国重要的网络治理组织做了10多年的主席。综上所述，即使把瑟夫与其他少数几个人并称为“互联网之父”，他也是当之无愧的。

近来，瑟夫这位互联网之父对他的“作品”网络与传感器的未来前景感到十分兴奋。网络就是把信号和信息连接起来的东西，其中因特网就是一个最重要的网络。传感器则是一种检测信息（例如，关于温度、振动、辐射等信息）的装置，如果把传感器连接到网络上，那么就可以直接把这些信息传输出去了。总之，将网络与传感器完美地结合起来，就会出现一个“物联网”。在人们的想象中，通常把物联网看成一个利用传感器把所有东西都联系起来的自配置的无线网络。

在关于这个话题的最近一次讨论中，IBM公司战略沟通部副总裁迈克·温（Mike Wing）是这样描述物联网的：“我们已经看到了，在过去的一个世纪里，涌现出了一个全球性的新领域——数据处理行业。不过，这个领域的快速发展却只不过是过去20年的事情。地球这个星球——包括各种自然系统、人为系统以及一切物体，一直都在不断地生成海量的数据。只是我们未必有能力听见、看见、捕捉这些数据而已。不过现在，我们已经能够做到这一点了，因为所有这些我们都能够用某种装置把它们连接起来。由于它们是相互连接的，现在我们就能够在真正意义上利用它们生成的数据了。所以，实际上，整个地球就是一个中枢神经系统。”

这个神经系统就是物联网的主干网。现在，让我们来想象一下物联网的未来吧：数以万亿计的设备——温度计、汽车、电灯开关，以及任何诸如此类的东西——都能通过一个庞大的传感器网络把它们连接起来。每个东西都有它自己的IP地址，每个东西都可以通过互联网去访问。突然之间，谷歌可以帮助你找到汽车钥匙了。东西被盗这种事情也已经成为过去时了。当你家的卫生纸、清洁用品或浓缩咖啡用完时，它能够自动地帮你预订。如果富裕真的就是意味着节省时间，那么，物联网就是一大罐黄金。

鉴于它即将发挥出来的强大威力，物联网对于人类个人生活的影响较之它的商业潜力来说倒真是“相形见绌”了。有了物联网，很快，各大公司就能够使自己的原材料订单与产品需求实现完美匹配，于是它们可以通过精简供应链，把浪费减少到最低限度，而效率却突飞猛进。一些重要的家用电器只在最需要的时候才会被激活（比如说电灯，只有在有人非常接近建筑物时才会亮起来），单就节能这一项而言，物联网就能够改变整个世界。想想看，如果整个世界都来节省能源，那会造成怎样一种变化呀！物联网离我们已经不远了，就在几年前，思科公司与美国国家航空航天局联手，在全球放置了许多传感器，以提供天气变化的实时信息。

不过，为了使物联网扩展到我们预计中的规模，以全球拥有90亿人口，每个人平均拥有1 000~5 000件物品计算，我们需要45万亿（45×10¹²）个不重复的IP地址。不幸的是，今天我们所使用的由瑟夫与他的同事在1977年发明的“互联网地址簿”——IP版本4（IPv4），却只能提供大约40亿个IP地址（它可能到2014年就会彻底用完）。“现在，我唯一的辩解是，”瑟夫说，“当初做出这个决策的时候，我还不确定这个互联网到底能不能运行。”后来他又补充说：“在那时，甚至一个128位的地址空间都觉得过多了。”

幸运的是，瑟夫正在领导开发下一代的互联网协议（它被别出心裁地称为IPv6），它有足够的空间能够放下3.4×10³⁸（340万亿亿亿亿）个不重复的IP地址——大约每个人平均可以分到5万亿亿亿个IP地址。“IPv6有使物联网变成现实的潜力，”瑟夫说，“而物联网反过来也可能重塑几乎一切行业。我们如何生产，如何控制环境，如何分配与循环利用资源，所有这些方面都将受到物联网的影响。当周围的整个世界全部都被纳入了这个物联网之后，当每件东西都能够有效地自我运转的时候，这个世界将会变得前所未有的高效。这就向富足迈进了一大步。”

人工智能

2010年7月的某个星期六，佐尼（Junior）载着我在斯坦福大学周围转悠。“他”驾车很平稳，一直靠边行驶，转弯时动作也很优雅。不仅遵守交通规则，从来不闯红灯，而且遇到行人、狗与骑自行车的人时，也总能及时避让。对你来说，这听上去可能并没有什么，可是这个佐尼并不是我们通常所说的司机。这正是我特别要说明的，“他”并不是一个人。“他”是一个人工智能机器，说得更准确一点，“他”是一辆2006年产的大众帕萨特人工智能汽车。但是，如果真的要完全准确地把“他”描述清楚，那可能会有点麻烦。

当然，佐尼拥有任何一辆典型的德国汽车的标准配置。不过，除此之外，我们还在“他”的车顶上安装了一个高清晰度激光雷达测距系统（Velodyne HD LIDAR）——单单这个装置就值8万美元，它每秒钟能生成130万个3D信息数据点；“他”还装了一个全向高清晰的摄像系统（配备了6个摄像头）；还装了6个雷达探测器（用来检测远距离的物体）；佐尼还装有一个世界上技术水平最高、最先进的全球定位系统（价值15万美元）。

此外，在佐尼的后座还配备了两个22英寸的显示器和6核的英特尔Xeons处理器，这使它拥有了一台小型超级计算机的处理能力。佐尼需要所有上述这些设备，因为它是一辆无人驾驶汽车，用行话来说，佐尼是一辆“机器人汽车”。

佐尼是2007年在斯坦福大学由斯坦福大学车队改装的。它是这个车队所改装的第二辆无人驾驶汽车。第一辆无人驾驶汽车也是利用大众公司的汽车改装的，它的名字是斯坦利（Stanley）。在2005年，斯坦利赢得了美国国防部高级研究计划局主办的无人驾驶汽车挑战赛冠军，它在全程200多千米的越野赛中以最快的速度完成了比赛，从而赢得了200万美元的奖金。这个比赛是2001年美军进驻阿富汗之后开始举办的，目的是帮助军方设计机器人汽车。佐尼是第二代无人驾驶汽车，是专门为参加美国国防部高级研究计划局举办的2007年城市挑战赛而设计的，这次比赛要求参赛汽车在城市中完成大约97千米的赛程。佐尼获得了第二名。

无人驾驶汽车挑战赛获得了巨大的成功，同时，美国国防部为比赛中胜出的无人驾驶智能汽车提供的资金又是如此充裕，因此现在几乎所有主要汽车公司都设置了自动汽车部门。军事应用只不过是无人驾驶智能汽车大显身手的其中一个方面而已。2011年6月，内华达州州长批准了一项法案，该法案要求该州尽快制定有关法规，允许无人驾驶汽车上路行驶。如果专家们想找出一个合适的时机让无人驾驶汽车驶上公路的话，可能会在2020年。塞巴斯蒂安·斯伦（Sebastian Thrun）是斯坦福人工智能实验室（Stanford Artificial Intelligence Laboratory）的前主任，现为谷歌自动化汽车研发中心的负责人，他认为无人驾驶汽车潜藏着巨大的商业利益。他说：“现在，全世界每年都要发生将近5 000万起汽车交通事故，导致120多万人死于非命。像自动刹车或车道指导这种人工智能应用程序可以保护司机，使他们不至于因为在行驶过程中不慎睡着而受伤。每一天，人工智能都能帮助我们拯救许多生命。”

机器人汽车的积极“布道者”布拉德·邓普顿（Brad Templeton）则强调，拯救人类的生命仅仅只是一个开始而已。他指出：“机器人汽车可以帮我们节省大量的时间，每一年，汽车交通事故都要使我们浪费掉500亿小时的宝贵时间、2 300亿美元的巨额金钱。或者说，汽车交通事故的成本往往要占到国内生产总值的2%~3%。这全是因为错误驾驶。还有，这些无人驾驶汽车很容易采用替代燃料。如果你睡着了，你的汽车自己会去加油，那么谁又会关心最近的氢气汽车加油站在40千米之外呢？”2011年秋，为了推进无人驾驶汽车的研发进程，X大奖基金会宣布，它有意设计一个年度“人类与机器汽车大赛”。这个大赛将采用移动障碍物赛制，目的是看看到什么时候无人驾驶汽车可以胜过世界上最好的赛车手。

无人驾驶汽车只不过是人工智能的冰山一角。诊断病患、教育孩子、作为新能源系统的核心组件等，都是人工智能大显身手的领域。在未来的岁月里，人工智能必将重塑我们的生活，而且这种趋势还会一直持续下去。顺便说一下，人工智能实际上已经在重塑人类的生活了，这是证明它潜力的最好证据。无论是反应快如闪电的谷歌搜索引擎，还是直接利用语音识别技术完成的目录信息服务，总之，人类早就已经与人工智能共生共存了。然而，这些或许还只能算“弱人工智能”。有些人可能对这些“弱人工智能”视而不见，他们等待的是像阿瑟·克拉克的《2001：太空漫游》（2001: A Space Odyssey）当中的超级计算机“哈尔9000”那样的“强人工智能”。但是，无论如何，你都不能说人类没有取得进步。“想想国际象棋大师加里·卡斯帕罗夫（Garry Kasparov）与IBM的超级电脑‘深蓝’之间的那场人机大战吧，”库兹韦尔说，“1992年，当让计算机与国际象棋世界冠军对弈这个想法第一次被提出来的时候，遭到了断然反对。但是，超级计算机‘深蓝’的计算能力每年都在增长，它不断地翻倍，短短5年之后它就战胜了卡斯帕罗夫。到了今天，你只要花不到10美元，就能为你的苹果手机买到冠军级水平的人工智能象棋程序了。”

那么，人类什么时候才能拥有像超级计算机“哈尔9000”那样的强人工智能呢？这很难说。但是，IBM公司最近公布了两种全新的芯片技术，朝这个方向迈出了一大步。第一种芯片技术是：在同一块芯片上集成电子与光学设备。这些芯片能接收光信号，电子信号需要电子，而电子会产生热量，这就限制了芯片的工作能力，所以需要费很大心思去降低芯片的温度。光则不会受到这方面的限制。如果IBM的估计是正确的，那么在接下来的8年中，这种新的芯片技术可以使超级计算机的性能提高1 000倍，即从目前的每秒2.6千万亿次提高到每秒100亿亿次（也就是说每秒10¹⁸次），这个速度已经或者比人脑快了100倍。

第二种芯片技术是“突触”芯片技术（SyNAPSE），这是“大深蓝”采用的用来模仿人脑的硅芯片。每个芯片上并行排列着256条导线，它们代表树突；还有一组与它们垂直的导线，用来代表轴突。而这些导线相交的交点就代表突触，因此，一块芯片上有262 144个突触。在IBM进行的初步测试中，这些芯片会打乒乓球比赛，能够操纵一辆在跑道上奔驰的虚拟汽车，还能认出绘制在屏幕上的某些图像。当然，在相当长一段时间之前，计算机就已经有能力完成这些任务了。但是重要的是，采用这些全新的“突触”芯片后，就不需要为每个任务设计一个专门的程序了。相反地，它们不仅能对现实世界的各种不同情况做出反应，而且还会从自己的经验教训中学习。

当然，谁也无法保证，有了这些新的芯片技术，就足以创造出一个“哈尔9000”了，因为强人工智能需要的或许不仅仅是强大的解决问题的能力。但是，毫无疑问，这些技术能够把人类进一步推向富足金字塔的顶端。试想一下，它们潜在的诊断能力能够推进医疗服务的个性化；它们潜在的教育潜力能够推动教育服务的个性化，这对人类来说将意味着什么呢？（如果你实在想象不出来也没有关系，请你再等等，再过几章，我会对此做一个详细的描述。）然而，还有更有趣的。单凭人工智能，就能给人类带来这么多好处了，但是如果把它与我们将要介绍的另一种指数型增长的技术——机器人技术，结合起来，这些好处就显得微不足道了。

机器人技术

斯科特·哈桑（Scott Hassan）30多岁，中等身材，一袭头发如墨玉般漆黑发亮，大大的双眼犹如杏仁。哈桑是一个系统程序员，而且被公认为是程序员这一行内最杰出的高手之一。但是，他真正热衷的事情是制造机器人。当然，我得提醒你一下，他想制造的并不是用来生产汽车或其他什么产品的工业机器人，也不是会帮你打扫房间的小巧玲珑的机器人吸尘器。他想制造的是真正意义上的“机器”人，是你在电影《我，机器人》（I, Robot）中看到过的那种房里房外随时都可以帮助你的机器人。

当然，很多年以来，人类一直都在努力，想制造出这种机器人。沿着这个思路，我们已经学到了很多东西：首先，制造这种机器人比原先所想象的要困难得多；其次，制造它们的成本也要比我们原先所想象的昂贵得多。但是，在这两个方面，哈桑都有优势。

1996年，哈桑还是斯坦福大学计算机科学专业的一名学生，也就是在那时，他结识了拉里·佩奇和谢尔盖·布林（Sergey Brin）。这两位那时正致力于开发一个小型项目：搜索引擎——谷歌的前身。哈桑帮助他们完成了编程工作，作为回报，这两位谷歌创始人则分给他数量相当可观的谷歌股票。哈桑还创办了自己的公司eGroups（一个电子邮件列表管理网站），eGroups后来以4.12亿美元的价格被雅虎收购。因此，关键是，哈桑并不像其他那些急于想制造出机器人的狂热爱好者那样，他们虽然有热情，但是资金和耐心都不足。哈桑有足够的资金，可以在这个领域耐心细致地进行研究。

此外，哈桑还利用手中的资金为他的公司柳树车库（Willow Garage）广纳贤才。柳树车库这个名字源自于一个地名——门罗公园的柳树街。哈桑的柳树车库公司已经成功地研制出了一个个人机器人，这个机器人的名字颇有一些外星人的情调——PR2（Personal Robot 2）。个人机器人PR2装配了头盔式立体摄像机和激光雷达，它有两条巨大的手臂，两个宽广的肩膀；它还有一副方方正正的宽大身躯，一个有4个轮子的基座。PR2整个外形看起来有几分像人，又有几分像打了激素后膨胀起来的R2D2（电影《星球大战》中的宇航技工机器人）。当然了，这听起来好像也没什么了不起的。但是你很快就会知道，哈桑发明的是一种完全新型的机器人。

几十年来，机器人技术进展缓慢，因为研究者们缺乏一个稳定的实验平台。早期的电脑黑客们一般都用Commodore 64个人计算机，因此所有人都能共享创新，但是在机器人技术领域却并非如此。PR2的出现改变了这种情况，使机器人技术共享成为现实。柳树车库的机器人并不是专门为消费者设计的，它是一个研究与开发平台，是为那些机器人迷们创建的，现在他们可以上这个平台共享创新技术了。这些机器人迷们已经在这个平台上冲浪了。你可以快速地浏览一下YouTube，那里有很多有关PR2的视频，正在开门的、叠衣服的、拿啤酒的、打台球的、打扫房间的，等等。

一个更大的突破则体现在使PR2运行起来的程序代码上。哈桑公开了PR2的源代码，他根本不打算把自己的程序代码变成一个专有系统。“专有系统会导致机器人技术研究进展缓慢，”哈桑说，“我想让全世界最优秀的人才都来为解决这个问题出谋划策。我们的目标并不是控制或拥有这项技术，而是希望能够加快这项技术的研究进程，猛踩油门加速前进，让这项技术尽快地发挥作用。”

那么，接下来会发生什么呢？这与实现全球富足又有什么关系呢？哈桑的PR2机器人能够应用在许多地方，包括能够照顾老人的机器人护士、能够随时为病人提供医疗保健服务的费用低廉的机器人医生，等等，这些都能造福人类。但是最吸引人的还是它能够带来的巨大的经济利益。“在1950年，全世界的总产值大约为4万亿美元左右，”哈桑说，“而在58年后的2008年，全球的总产值已经达到了61万亿美元左右了，足足增长了15倍。这高达15倍的增长是怎样发生的呢？这是由于工厂在配备了自动化设备之后，生产率得到了大幅提高。大约在10年前，我去日本访问，参观了日本丰田汽车公司的汽车制造厂，这个制造厂只有400名工人，却能够每天生产出500辆汽车，这全得归功于自动化。我当时就心想：‘想想看，如果能把这个工厂的自动化高效生产方式运用于日常生活的每个方面，那么将会产生什么样的影响呢？’我相信，这将会使全球经济总量在几十年后提高几个数量级。”

2011年6月，奥巴马总统宣布了一项国家机器人计划（National Robotics Initiative，简称NRI）。这个项目耗资7 000万美元，由多个部门共同参与，目的是“推进美国机器人技术的开发和普及应用，让机器人与人类一起工作”。哈桑的柳树车库公司试图为全世界热爱机器人技术的“伙伴们”创建一个稳定的研发平台，与此类似，这个国家机器人计划也是围绕着一些“能够发挥推动作用的关键因素”而展开的，它所瞄准的是那些能够给制造商提供标准化流程和产品的技术，以便缩短开发时间，提高性能。正如机器人技术联盟（Robotics Technology Consortium）主席海伦·格雷纳（Helen Greiner）在接受《个人电脑世界》杂志（PCWorld）采访时所指出的：“把钱投资于机器人技术不仅仅是为了纯粹的研究和开发，它的最终目标是改变美国人的生活、振兴美国的经济。实际上，人类现在正处于一个关键的转折点，机器人技术已经走出了实验室，并形成了全新的产业，它创造了许多就业机会，使我们更有能力应对所面临的重大挑战。”

数字化制造与无限的计算能力

卡尔·巴斯（Carl Bass）在过去的35年里一直在制造各种各样的产品，这些产品包括建筑物、轮船、机器、雕塑、软件，等等。这是由他的身份所决定的，现在，巴斯是欧特克公司（Autodesk）的首席执行官。欧特克公司的软件应用很广，设计师、工程师、艺术家……各行各业的人都在使用这个公司的软件。巴斯带我参观了他们公司位于旧金山市中心的展示长廊。我们首先看到的是由欧特克公司开发的先进的建筑成像系统；接着，我们又看到了屏幕上放映着电影《阿凡达》中的场景，这些场景是用他们的软件生成的；最后，我们还看到了一辆摩托车与一架航空发动机，它们都是用3D打印机打印出来的。对了，你猜对了，3D打印机用的是欧特克公司的软件。

3D打印机是通往《星际迷航》中神话般的复制仪的第一步。今天的3D打印机虽然没有双锂晶体技术的支持，但是，它们可以精确地制造出极其复杂的三维物体，而且比以往任何时候都要更加快速、更加便宜。3D打印是最新式的数字化制造技术，而这个技术领域其实已经存在几十年了。传统的数字化制造商是利用受计算机控制的路由器、激光与其他切削工具来对一块金属、木头或塑料进行精确加工，它们通过刨片、切削等处理方式来进行塑形，直到这些物体变成人们理想中的形状为止。今天3D打印机的处理方式恰好与此相反，它们采用的是不断添加材料的制造技术，一个三维物体是通过连续铺设一层层的材料而制造出来的。

以前的打印机很简单，打印速度也很慢，但是，今天的打印机既快又灵敏，而且可打印的材料种类非常多，塑料、玻璃、钢铁都可以，甚至钛合金都没问题。工业设计师们可以使用3D打印机制造一切东西，从灯罩、眼镜到为人量身定制的假肢。一些3D打印爱好者正在利用3D打印机制造能够完成一定功能的机器人，他们还想让3D打印机打印出真的会飞的飞机来呢。生物技术公司正在试验利用3D打印机打印人体器官。南加州大学工程学教授、发明家比洛克·霍什内维斯（Behrokh Khoshnevis）已经研制出了一台大型3D打印机，这台打印机能够喷出混凝土，为发展中国家建造超低成本的多房间房子。这个技术可能会随时飞出我们的地球。奇点大学的一个附属机构太空制造公司（Made in Space）已经证实，3D打印机能够在零重力的条件下打印东西，因此，在国际空间站工作的宇航员可以在太空中随时随地打印他们需要的零部件了。

“让我最激动的是这样一个想法，”巴斯说，“即让每个人都有机会使用3D打印机，就像使用今天的喷墨打印机一样。一旦这个想法成真，它将会改变一切。如果你在亚马逊网站上看到你喜欢的东西怎么办呢？你再也不必先下个订单，然后呆呆地等着24小时之后才会送上门来的联邦快递公司的包裹了，你只需要按下打印机，几分钟后你就能拥有它了。”

3D打印机允许人们随时随地按照数字化图纸制造物理产品。当前，我们的重点放在了如何设计新颖的几何图形上。但是，不久之后，我们就能够改变材料本身的基本性质了。“忘记传统的生产方式所造成的那些传统的局限性吧！在传统的产品中，每一部分都只能由一种材料制成，”康奈尔大学副教授霍德·利普森（Hod Lipson）在为《新科学家》杂志（New Scientist）所写的一篇文章中这样解释道，“我们是在一些材料的内部制造另外一些材料，并使多种材料相互嵌套，将它们整合为各种各样的复杂样式。我们可以把各种硬的或软的材料根据不同样式打印出来，从而使它们拥有种种奇妙绝伦的、前所未有的特性。”

3D打印机能够让商品的制造成本急剧下降，因为它开创了一种全新的产品成型工艺。在以前，产品工艺创新是线性的：当你的脑海中闪现了某种产品的创作灵感时，你必须在现实世界中把它制造出来，看看它有什么作用，看看它有什么失败的地方，然后在下一个周期又重新开始研究制造。这种创新方式很费时间，创新范围也受到了很大限制，而且成本高昂。3D打印技术改变了所有这一切，它能够使产品“快速成型”，因此，发明家们可以对某个设计一次性地直接打印数十个不同的样式，这样做不需要增加太多的成本，而且只需要花很短的时间就可以制造出一个实物原型来。

当3D打印技术与卡尔·巴斯所称的“无限的计算能力”结合在一起之后，它的力量将会得到急剧放大。“在我生命的大部分时间里，”巴斯解释道，“计算能力都被当作是一种稀缺资源。虽然如今它早已不再是了，但是我们仍然继续这么认为。我的家用电脑，包括它所耗费的能源在内，运行一个小时的成本不到0.2便士。计算能力不仅便宜，而且它还在变得越来越便宜。很容易就可以推断出如下这种趋势：终有一天，计算能力将会完全免费。实际上，在今天所能知道的所有资源当中，它应该是最不昂贵的一种了。”

“另外一个巨大的进步是云计算。云计算是一种通过互联网提供动态可伸缩的虚拟化资源的计算模式。无论问题是大是小，我都可以动用数百台，甚至数千台电脑来帮助解决这个问题。目前，虽然向亚马逊租用一个CPU内核每小时所需的费用不如利用家里的电脑进行计算来得便宜，但是确实已经下降到不足5美分了。”

令人印象最深刻的或许是，有了无限的计算能力，人类就能找到解决一些极其复杂、极其深奥的问题的最佳方法，如果放在过去，这些问题要么根本无从回答，要么由于解决成本过于高昂而根本不会被考虑。例如，虽然仍然很不容易，但是我们现在已经能够回答这样一些问题了：“你怎样设计一个能够抵抗里氏10级地震的核电站呢？”或者：“你怎样才能监测全世界的流行病，总结它们的流行模式，并且在最关键的初始阶段就能预测到它们将会大规模流行呢？”不过，最激动人心的技术突破将出现在无限计算能力与3D打印技术完美融合到一起的时候。这种融合具有革命性的意义，它将使设计与制造变得彻底大众化。突然之间，在同一天时间里，出现在中国的某一个发明，就能在印度得到完善，并在巴西被打印出来投入使用。这样就给了发展中国家一个完全不同于以往的抗击贫困的机制。

医学

2008年，世界卫生组织宣布：到2015年，由于缺乏训练有素的医师，整个非洲大陆的未来都将会受到威胁。无独有偶，在2006年的时候，美国医学院协会也警告说，美国婴儿潮时期出生的那些人都已经进入了老年，到2015年，老龄化将导致医生严重短缺（缺口将高达62 900人）；而到2020年，这个缺口还将进一步扩大到91 500人。护士的短缺情况可能会更加严重。事实上，这些只不过是为什么我们强调，要想在医疗保健领域实现富足梦想，就不能只依靠传统的专业人士的部分原因而已。

我们要怎样做才能填补这一缺口呢？首先，得指望芯片实验室技术。对此，这个新兴领域的领军人物、哈佛大学教授乔治·怀特塞兹（George M. Whitesides）是这样解释的：“对于各种各样的疾病，从肺结核到疟疾，甚至艾滋病，现在都已经有了对症的药物。因此，最迫切需要的是，专为发展中国家60%生活在远离城市医院、缺乏基础医疗设施的人设计的准确、低成本、易于使用的即时诊断技术。芯片实验室技术能够提供的恰恰正是这些。”

因为芯片实验室技术可以集成到具有无线网络功能的设备上，所有为诊断目的而收集起来的数据能够上传到网络进行云计算和更深层次的分析。由麻省理工学院教授安妮塔·戈埃尔博士（Dr. Anita Goel）组建的纳米生物系统公司（Nanobiosym）正努力使芯片实验室技术商业化。安妮塔·戈埃尔博士说：“第一次，我们有能力提供实时的、全球性的疾病信息，能够把这些信息上传至网络进行云计算，用于检测与防治处于早期的流行病。”

现在让我们来想象一下吧！如果有了人工智能，再加上这个芯片实验室技术，又会发生什么呢？听起来会不会像是一个神话故事呢？2009年的时候，梅奥诊所（Mayo Clinic）利用一个“人工神经网络”来帮助医生对病人进行诊断，排除了介入性治疗的需要，这些病人曾被认为患上了一种危险性很高的心脏病——心内膜炎。这种辅助诊断的准确率高达99%。类似的技术被用于几乎所有方面，包括利用CT扫描（计算机断层扫描）来排查儿童心脏杂音。但是，如果把人工智能、云计算、芯片实验室技术全都结合在一起，那就能为人类带来最大的益处。现在，与你的手机一般大小的一个设备不仅能够对血液和唾液进行分析，还能与你“讨论”你的病症，它能提供比以往任何时候都要准确的诊断结果，这极大地弥补了因医生和护士短缺给我们带来的不便。由于病人可以在自己的家里使用这种技术，一般的病人就不需要再赶往早已人满为患的急诊室了。这样一来就为急诊室的医生节省了大量时间，同时也缓解了急诊室紧缺的状况。同时，流行病学家将会获得海量数据，据此医生们将能够做出十分可靠的预测。但是归根结底，最大的好处将表现在：原先回应性的、一般化的医疗体制，将摇身一变，变为预防性、个性化的。

纳米材料与纳米技术

大部分历史学家认为纳米技术（纳米技术指在原子层面上操作物质的技术）出现的日期始于物理学家理查德·费曼在1959年发表的著名演讲《在底部还有很大空间》（There’s Plenty of Room at the Bottom）。但是，真正让纳米技术这个术语被公众熟知的则是K.埃里克·德雷克斯勒（K. Eric Drexler）写于1986年的著作《创造的发动机》（Engines of Creation）。纳米技术的基本概念非常简单：一次只用一个原子去制造东西。那么，制造出来的是一些什么样的东西呢？首先是“装配工”：一种能够制造出其他纳米机械（或能够进行自我复制）的小型纳米机械。这些“复制者”是可编程的，当一个纳米机械自我复制出了10亿个纳米机械后，你就能直接利用这10亿个纳米机械制造出任何你能想到的东西了。更有甚者，因为纳米技术是直接用原子来制造产品的，这些纳米机器人，正如它们的名字一样，能够把你手头上的任何材料，包括土壤、水、空气等的原子分离出来，然后利用这些原子进行建构，制造出任何你想要的东西。

乍一看，这似乎有点像科幻小说里的东西，但是事实上，我们“要求” 纳米机器人做的这些事情，正是最简单的那些生命形式最擅长的。真的能进行10亿次的自我复制吗？当然没问题，你肠道内的那些细菌，在10个小时内就能够完成这项任务了。我们能从空气中提取出碳与氧，然后把它变成糖吗？任何一个池塘表面的浮萍都能这样做，而且它们已经这样做了10多亿年了。只要库兹韦尔指数型增长曲线图是准确的，那么在不久的将来，人类的技术就能超越肠道内的细菌了。

不过，也有许多专家认为，一旦纳米技术真的发展到了这种程度，那么人类很可能会失去控制它的能力。德雷克斯勒本人就描述了由一种“灰蛊”（gray goo）带来的世界末日般的场景：在那里，能够自我复制的纳米机器人获得了自由，它们吞噬了挡在它们面前的所有东西。这并非完全是杞人忧天。纳米技术是众多指数型增长的技术领域（同类技术还包括生物技术、人工智能和机器人技术等）中的一个，这些技术可能会给人类造成严重的危害。虽然这些危害并不是本书要讨论的主题，但是，如果不提及它的危害，那将是本书的一个重大疏漏。所以在本书的参考资料部分，你会发现一个讨论所有这些问题的很长的附录。请你把它当做进一步阅读的跳板吧。

即使纳米机器人和“灰蛊”真的如同某些人所担忧的那样会危害人类，但那也肯定是几十年之后的事情了（因此，也就超出了本书涉及的时间范围）。我们相信，在那之前，纳米科技已经给人类带来了丰厚的回报。毫无疑问，纳米复合材料要比钢铁坚韧许多，但是它的制造成本却比钢铁低多了。单壁碳纳米管具有非常高的电子迁移率，它已经被用来提高太阳能电池的能量转换效率。富勒烯（碳60）或巴基球是由60个碳原子组成的外表像英式足球的分子，它的用途非常广泛，适用于从超导体材料到药物传输系统的各个领域。总之，正如美国国家科学基金会（National Science Foundation）在最近的一份报告中指出的：“纳米技术能够极大地增进人类的福祉。它可以保证材料、水、能源和食物等方面的可持续发展；它能帮助人类防范未知的细菌和病毒；它甚至能够给人类带来和平（因为它能够创造普遍的富足，从而削弱破坏和平的各种因素）。”

你正在改变世界吗

尽管这些突破性的技术非常令人振奋，但是全世界却没有一个供人们综合地学习这些技术的地方。这就是为什么我要在2008年9月在美国国家航空航天局的艾姆斯研究中心举行一个大会，并创办奇点大学的原因。参加这次会议的有来自美国国家航空航天局的代表；有来自斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校以及其他机构的学者；有来自谷歌、欧特克、微软、思科和英特尔等公司的行业领袖。我记得最清楚的一件事情是，在第一天会议将要结束的时候，谷歌联合创始人拉里·佩奇发表了一个即兴演讲。佩奇站在100多位与会者面前，演讲时激情昂扬，他说新成立的这个大学必须致力于解决这个世界最大的难题。“现在我所用的是一个非常简单的衡量标准，即你正在工作的事情能够改变世界吗？99.99999%的人都会说：‘不能。’我想我们需要训练人们如何去改变世界。很明显，技术能够做到这一点。在过去我们已经看到了，促使一切发生改变的就是技术。”

这就是我们要创办的大学的宗旨。这次成立大会为这个独一无二的机构铺平了道路。在奇点大学里，我们开设了研究生课程和高级管理课程。到现在，奇点大学已经有1 000多名毕业生了。佩奇强调的敢于挑战全世界最大难题的精神已经深入奇点大学每一位毕业生的骨髓里了。每年，奇点大学的毕业生们都在挑战自我，他们开办新公司、开发新产品、创建新机构。在未来的10年里，他们的努力将会对数以10亿计的民众的生活产生积极影响。我把这些新机构称为10⁹⁺公司。尽管在这些新创办的公司当中，目前还没有任何一家完全实现了自己的预期目标（毕竟，奇点大学诞生至今才3年），但是毫无疑问，我们已经取得了巨大的进展。

由于这些技术都是以指数型速度增长的，所以这种进展与人类过去所经历的任何东西都不一样。总而言之，上面叙述的这一切都意味着：如果我们陷入的这个坑甚至不能算是一个真正的坑，贫富之间的差距也并没有想象中的那么难以克服，而且当前技术进步的速度之快足以应对所面临的挑战，那么反对富足的最常见的这三大批评都将不再是困扰我们的问题了。