人工智能时代：破解人机共存密码（套装共10册）

有关在第三次数字革命中，社会体系如何有效地与高速发展的技术共同进化的内容由乔尔·卡彻-格申斐尔德和艾伦·格申斐尔德执笔。乔尔是布兰迪斯大学社会政策与管理（海勒）学院的教授，劳资关系协会的前任主席。他曾研究并促进了汽车行业、航空业、卫生保健业、生物制药业以及非营利部门的大规模系统变革。乔尔是一位宏观社会学家，在发展谈判与高效能工作体系的理论和实践方面颇有建树。他目前正在开创将多方涉众在多个层级内部进行整合的新模式：涉及工作场所、企业、社会、行业、国家和国际层面。

艾伦是电子线媒体公司的总裁和联合创始人。这是一家“双底线”（既致力于积极的财务回报，又注重有益的社会影响）公司，利用数字媒体和游戏的力量帮助人们理解并改造世界。他在电子线媒体工作期间，以及之前在美国动视（Activision）工作室担任负责人和在变化游戏公司（Games for Change）担任董事长期间，曾与美国国家科学基金会（NSF）、美国国防部高级研究计划署（DARPA）、美国国际开发署（USAID）、白宫科技政策办公室、美国国立博物馆、美国公共广播电视公司（PBS）、盖茨基金会、麦克阿瑟基金会等多个机构合作开展社会影响媒体项目，吸引并帮助了全球数百万人口。

乔尔和艾伦早在首个“数制”工坊成立之初就与尼尔全力推动智造运动了，乔尔与其长子担任志愿者多年，乔尔还在伊利诺伊州的香槟-厄巴纳协助建造了一个“数制”工坊，并且主导在智造网络中应用新的涉众整合方法。艾伦研究了“数制”工坊的可持续发展商业模式，电子线媒体也与智造基金会、比特和原子中心合作，开发了一款由美国国防部高级研究计划署资助的视频游戏，探索数字制造的未来。为筹备本书，乔尔和艾伦参观了全球的“数制”工坊，采访了几十位智造先行者，调研了几百名参与者。

尼尔研究技术路线图并提供工具和技术应用的技巧，乔尔和艾伦研究社会路线图并提供社会体系与技术体系共同进化的方法与思路。在第2章中，乔尔和艾伦以观察当前“数制”工坊的全球网络来开篇。

但与尼尔不同的是，他们不只豪情满怀、着眼赋能，还强调了贯穿智造网络的矛盾与挑战。尽管个人制造前景动人，个人制造消费品的能力日渐提高，但对多数人来说，数字制造要成为现实还任重道远。在智造资源的获取、智造素养以及营造生态体系以确保技术民主化等方面，挑战依然严峻。要应对挑战，必须仔细分析挑战。研究智造生态系统中的断点，为透视根植其中的潜在假设与价值观冲突提供了一个视窗。今天，制造流程比制造的成果更能体现“数制”工坊的价值，这是因为目前掌握工作流程的难度很大。随着时间的推移，如果数字制造的影响不仅仅局限于发展新技能和制造消费品的配置，那么我们就需要调整工作重心。

与尼尔一样，乔尔和艾伦随后就追溯既往。在第4章中，他们强调摩尔定律不仅是一个技术构想，更是一个社会概念。摩尔定律绝非物理定律，而是一项被企业奉为核心经营策略的发现，它是一个行业基准，一个使数字技术更优化、更快捷、更廉价的振奋人心的框架概念。这一章揭示了社会和技术变革的相互交织是有史可鉴的，从现代社会科学，也就是对人类社会与关系的研究中，我们可以看到，这种联系是如何因工业革命的兴起而出现的。然而，由于社会科学是因技术而催生的、主导社科领域的实践，相对于技术的共同创造而言，更应当是对技术趋势的观察。要采取更主动的姿态来观察趋势，首先要理解个人、组织与机构变革的速率，这在技术高速发展的时代具有新的意义。承担调控速率这一关键作用的有两个因素，一个是积极的社会变革，而另一个则是前两次数字革命借助数字化平台在形成技术和社会体系有效共生的自发生态系统的过程中获得的经验教训。

乔尔和艾伦在第6章中以塑造数字制造未来的具体指导为结语。他们与五个大洲的智造先驱合作描述了8个期望的场景。在这些场景中，社会体系与技术体系以变革的方式共同进化。塑造未来的思维导图，不应只是描绘可能的未来，还要刻画期望的未来。为了助力将这些期望的未来变为现实，乔尔和艾伦提出了一个框架，形成新的思路，采取有效方式使人人都能在第三次数字革命中找到意义、目标和尊严。

《设计现实》通过格申斐尔德家族三兄弟的合作，从科学、技术、社会科学、人性的角度透视第三次数字革命。三兄弟不仅是革命的观察者，还是助力引导革命方向的积极参与者。三兄弟中的每个人都为本书带来不同的视角。如同透镜功能各不相同一样，他们每个人都澄清了一些事实，也带来了一些模糊的问题。既然携手撰写本书，百花齐放就比众口一词更有价值。对于迥然不同的部门与领域为了共同目标，针对复杂而快速发展的技术进行协作来说（比如第三次数字革命所需要的协作），亦是如此。

这是一个极不平凡的历史时刻：我们可以预测技术的运行轨迹，在它以令人追悔莫及的方式改造我们之前对它进行改造，现在依然来得及。不过风险也不容忽视。如果我们的设定正确，第三次数字革命带来的深刻影响将至少不低于前两次数字革命的影响。我们很快就会面临新机遇与新挑战这股洪流将直击人类生存方式的核心。亚利桑那大学素养专家詹姆斯·保罗·吉在其论文《论素养：从写作到智造》（Literac_y: From Wr itin_g to Fabbin_g）中是这样总结机遇与挑战的：

智造有可能会深化当今的不平等，成为只有少数人才能掌握的炼金术，把思想转化为比特再转化为原子或者再反向转化。大多数人将生活在一个人生万物的世界中，包括物品、细胞和材料在内的整个世界只由少数人拥有并掌控。智造是一种新的素养，我们对它将如何发展尚不得而知。但是它是一种特殊的素养，从某种意义上来讲，很可能是终极素养……

我们当中将会有多少人会成为人类智造者？人类已经确定为终极工具制造者了。不久，制造世界的工具将足以廉价到人人都能获取，我们是否想要这样呢？作为一个物种，当我们中的一部分人或者全体成为神一样的造物者，能够化腐朽为神奇时，我们会把世界变得更好还是更坏？智造之于素养，如同火之于人类发展一样：要么照亮前程，要么付之一炬。

那么我们是要照亮前程，还是要付之一炬呢？无论是通过个人努力还是集体协作，我们都有能力去打破这个平衡。随着数字制造日益民主化，我们将拥有利用比特控制原子的能力以提升我们的生活水平。我们将能够设计现实，这是个比喻，也将成为事实。

（序言由尼尔、艾伦、乔尔撰写）

[1] 1加仑≈3.79升。——编者注

[2] 1英亩≈4 046.86平方米。——编者注

[3] 制造民主化，是指使普通人具有智造资源与素养的同等获取权利，而非由个别大企业与研究机构垄断智造技术与资源。——译者注

第1章

智造万物

第一次数字革命是通信的革命。在此之前，模拟电话信号是随着距离的增加而衰减的。而今天，在遍布全球的互联网上，相距再远的人交流起来也仿佛近在咫尺。

第二次数字革命是计算的革命。曾经，模拟计算机由充栋的齿轮、滑轮或真空管组成，运行时间越长，积累的错误越多。而今天，人们口袋里的便携电脑，其功能已堪比当年国家实验室的超级计算机。

我们正迎来第三次数字革命，这是制造的革命。前两次革命使通信与计算日新月异，而这一次，任何人都能智造（几乎）万物。这次革命可能会比前两次的意义更重大，因为它正利用比特王国的可编程性来塑造原子世界。

数字计算机的标志性应用是个人电脑，尽管一度被忽视，但个人电脑最终还是颠覆了整个计算机行业。同样，数字制造的标志性应用是个人制造，它能使消费者摇身一变成为创造者，就地满足个性化需求，而无须远程购买规模生产的产品。

数字制造这一概念已经有几十年的历史了，最初是指利用数控机床进行制造。事实上，它的内涵更加深刻，如同我们将在后面几章看到的，它既是全新的思想，也可以追溯到远古的概念：数字化不单是指对一个物品的描述，还包括对其进行实际构建。这与前两次数字革命有异曲同工之妙。我们认识或使用一项技术，无须等到它完全成熟。从数字制造的技术扩散及其正在产生的影响（本章的主题）来看，从三次数字革命的历史沿革来看（第3章），从未来的研究路线图来看（第5章），第三次数字革命都有迹可循。这些章节综述了理解第三次数字革命所需的科技知识，以及形成这次革命的背景。

三次数字革命的指数级发展洪流都始于最初的一缕涓流，今天，第三次数字革命正方兴未艾（如果你关注它的话）。本章讨论的是当前的形势，介绍雪莉·拉斯特的初创发现（我们称之为“拉斯定律”），即“数制”工坊的数量每一年半翻一番。本章还将解释何为“数制”工坊、如何使用它、它的应用和含义，以及它是如何组建的。

环视当下对展望未来至关重要，因为拉斯定律这一意义非凡的概念持续发酵，如同摩尔定律一样，不仅改变了技术的内容，还将改变技术的操作者。我们将在这一章中读到先行者们利用“数制”工坊完成一系列优秀作品、塑造物品物理形态、编程物品功能的故事。今天，完成这些任务需要“数制”工坊的工具，以及支撑工坊运转的供应链。假以时日，将有更多人能够用上同样的设施，而随着技术进步，工坊运营成本将会降低，数字制造的功效将会提升。这些内容会在后面几章中做介绍。

制造_：可编程的原子世界

Fab lab^[1]是“数制”工坊的简称（也可以是神奇实验室的简称），是麻省理工学院比特和原子中心（CBA）的一个外延项目，我是这个中心的主任。成立比特和原子中心的目的是研究计算机科学与物理学之间的边界，这是个令我百思莫解的问题。计算的目的和用途是表达物理。比特和原子中心的研究人员参与了一些项目，比如首次使用计算机创建微观量子系统，利用其奇特的手段解决重大问题，其速度快于计算机的传统方式。另一个比特和原子中心小组致力于用计算机设计、初创一些生物有机体。这些工作没有硬件和软件之分，它们是紧密集成在一起的。该研究得出的最重要的结论，是认识到数字通信和计算与制造之间存在一个基本交汇点，这一概念将在后面几章中展开。

创建比特和原子中心的最初资金来自美国国家科学基金会（NSF），旨在支持我们的宏伟计划，集成一套设施用以构建并测量小到分子、大到建筑的东西。比特和原子中心的设施包括价值百万美元的研究仪器，如电子显微镜和X射线扫描仪。中心内部设有一个工作室，配置有价值数十万美元的制造工具，就像用来开发实验装置的加工中心。工作室内还配有价值上万美元的快速原型工具，比如激光切割机，用来制造项目的零部件。再就是那些用于执行工序的1 000美元左右的工具，比如模塑组件。理解“数制”工坊的关键是它处于这些嵌套的层级的中间位置，已经具备制造几乎任何东西的核心能力。

最初，“数制”工坊是一项试验，目的是看看如果广泛向外部提供比特和原子中心的内部工具会产生什么样的结果。它们的出现，实话实说，更像是为了完成一个官僚主义的指令，而非基于推动变革的愿景。2001年比特和原子中心成立之时，美国政府刚刚实施一项名为《政府绩效与结果法案》的规章，要求机构根据绩效目标来衡量工作进展，并将其在更广范围的影响记录下来。美国国家科学基金会积极响应，要求比特和原子中心等被资助机构展示其工作的广泛影响。我和我的同事当时对此毫无头绪，却碰巧遇上了印度农村的一个意外事件。

2002年我去印度出差，遇到了卡尔波，他当时在印度联合利华从事研究工作。那时他已经到了印度传统上即将退休的年纪，然而，作为一名科学家，他却选择开设一所学校（“科学学堂”，VigyanAshram）来教授辍学儿童科学技能。他有意把学校设在最贫苦、最干旱的地方——帕巴村，它位于马哈拉施特拉邦西部。我见到他时，他列出一个长长的清单，清单中列的都是他以前接触过、当地需要但是在帕巴村十分短缺的工具。于是，我们放弃了投资专用实验室昂贵设备的打算，与他合作装备实验室，以满足农业测量等目的。这可以称之为“数制”工坊的雏形，蛋生的第一只鸡（或者鸡生的第一颗蛋）。波士顿的第一所全装备“数制”工坊就是受其启发设立起来的，它本身也于2005年发展成一所装备齐全的“数制”工坊。尽管卡尔波在2003年去世了，但这个实验室在其继任者约各什·库尔卡尼的带领下仍继续发扬光大，教授课程，进行创业孵化，回馈社区。

为了响应美国国家科学基金会关于体现广泛影响的要求，我们计划在帕巴村的实验基础上实施一个外延项目。干劲十足的项目经理们一致同意，“数制”工坊的概念就这么诞生了。其内容基于麻省理工学院比特和原子中心管理思路下的市场研究，包含最实用的核心工具套件。这个套件重约2吨，可以填满一个房间，目前其价值已经增加到了10万美元左右。一个“数制”工坊包括一台3D打印机，这种设备现在已在媒体上有广泛报道了，但它只是实验室数控设备的一种。在第5章，我们会接触其他设备，包括速度远快于3D打印机的激光切割机，一台可用来制造家具的大型铣床，一台可用于制造电子集成电路板和零部件铸模的小型精密铣床，组装和编程电子元器件的工具，用于物品数字化的扫描仪，用于设计与造型的计算机。

20世纪50年代，微波炉问世，它是那个时代厨房自动化的标志。当然，人们在用微波炉的同时，也可以使用炉子、烤箱或者面包机。所有这些工具都可用于加热食品，但每一种工具都有一系列不同的烹饪方法。今天“数制”工坊的工作，类似于厨房烹调。想象一下，3D打印机就如同“数制”工坊里的微波炉。你可以只用微波炉，但也会因此错过其他设备的功能。就像烹饪中有一套基本流程一样，数字制造也有一套基本流程。

可以把“数制”工坊形象地想象成一台机器：输入数据，输出物品；输入物品，输出数据。随着时间的推移，能够改变的不是我们能做什么，而是我们需要做什么。今天，“数制”工坊使用可在当地采购的大宗商品（比如木料或纸板），以及一系列小型高科技消费品（比如精密轴承和计算机芯片），就可以开始新的创造。尽管有的高技术材料目前尚不能在“数制”工坊中进行生产，但在未来也能实现。随着越来越多的供应链被越来越少的输入所代替，“数制”工坊的能力会持续提升。

我们计划设立第一批“数制”工坊时，时任麻省理工学院建筑系主任、深谋远虑的比尔·米歇尔，建议我与波士顿的梅尔·金先谈一谈。梅尔是一位社区活动家，通过摸索帮助波士顿闯出了一条城市综合开发的路子。他领导了一个名为“城市帐篷营地”的运动，迫使开发商在一个计划建造的停车场项目中增加了廉价房和社区空间。梅尔在该项目中的一个综合体上建造了南端技术中心（SETC），一时之间成为电子媒体的宠儿，而当时主流媒体鲜有关于城市内部的报道。之后，为了应对成为互联网信息孤岛的危险，南端技术中心对计算机网络接入模式进行了创新。因此，沿着数字通信、计算再到制造这一自然路径，2003年波士顿开设了“数制”工坊。诚如梅尔所言，“除非火车自身发生戏剧性变化，否则火车后轮是永远追不上前轮的”，意思是上面提及的每一次干预都是一个颠覆性事件，改变了技术在社会中所扮演的角色。