人工智能时代：破解人机共存密码（套装共10册）

另一方面，如果我们积极利用数字制造技术来提升个人与社区的自给自足能力，那么其益处就会惠及社会各个方面，这可能会颠覆我们对工作和日常生活其他方面的基本定义。要实现智造获取全覆盖的目标，就需要那些开创技术与社会体系以驱动第三次数字革命的人们聚精会神、持之以恒、齐心协力地共同努力。

虽然智造的获取对全社会都是不可或缺的，但是对那些在前两次数字革命中落伍的人来说尤为重要。在我们的采访中，最感人的故事来自市中心平民区和乡村的“数制”工坊，过去，在那里，年轻人能获取的个人权益与自给自足的工具十分有限。

梅尔·金是波士顿的资深社区活动家，与尼尔共同创建了南端技术中心“数制”工坊。在谈到“数制”工坊对城市青年的影响时，梅尔强调：“我们为有前科的人和药物滥用者开设了一堂课。几年来我们一直在与各种机构合作，把这些人送进‘数制’工坊，为他们找回生活的意义。看到他们在创制物品时是那么含情脉脉，我们意识到我们走对了路子……我发现他们的生活已经发生了翻天覆地的变化。”

另一个例子是印度农村的“科学学堂”。在那里，人们初次创设“数制”工坊。工坊管理员约各什·库尔卡尼是这样描述工坊如何提高当地青年的能力的：“我们与14至20岁的年轻人一起工作，其中许多人是辍学者。在‘数制’工坊，他们通过解决问题和学习设计流程，培养各种各样的技能。我们鼓励学生们回到村庄，设计水压灌溉系统，然后在工坊里把这些系统制造出来。一些学生购买了诸如激光切割机之类的设备，并在当地创立了服务公司。还有人筹集资金开设了‘数制’工坊。

从“数制”工坊中受益的不仅仅是年轻人和失过足的人。如果制造的民主化能使全球收入和财富日益扩大的差距得到缓解或重新平衡，那么每个人都将获益。在《公平之怒》 （The Spirit Level）一书中，公共卫生研究人员凯特·皮克特和理查德·威尔金森记录了最健康和最幸福的社会是如何缩小贫富差距的。数字制造技术可以成为缩小这些差距的重要解决方案，但前提是必须以系统和全面的方式处理智造获取问题。我们会在第6章进一步拓展思路，以应对智造获取及其他基本挑战。

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图2–3 获取硬件、软件以及硬件和软件的集成的重要性和难度。WayMarkAnalytics公司绘

数字化公民

第二个基本挑战，是如何确保个人在获取智造技术后，学会应用这些技术。经历了前两次数字革命，教育工作者、雇主、家长和政策制定者都意识到，数字素养对于数字时代的生存和繁荣至关重要。要跨越数字鸿沟，素养问题与获取问题一样重要。虽然数字素养有很多种定义，但从广义上来讲，它需要人们获取知识、培养技能并形成思路，从而理解和使用数字技术，实现个人和专业目标，成为负责任的数字化公民。数字素养含义广泛，包括发掘并运用数字媒体，利用数字技术进行创造和交流，等等。

能获取数字接入的人大多数都知道如何访问数字内容并使用“色拉布”等简单工具。大多数人对塑造其日常生活的数字平台和技术理解有限。青少年平均每天有8小时沉浸在数字媒体中，但他们并不一定具备数字素养。想想世界上大量青少年失业的状况吧，即使在移动设备普及率很高的地区，许多技术性工作岗位也没有得到填补。这种数字制造的鸿沟与素养息息相关，当我们进行从比特到原子的创造时，这一问题极易恶化。

数字制造纷繁复杂。它引入了一套新的技能，包括对不断更新的计算机辅助设计软件和计算机辅助制造软件的导航、增材制造与减材制造、嵌入式计算，以及对用于制造的材料的生物学性质和化学性质的理解。它还需要设计思维、创造力、协同性、问题解决和灵活性。这些都需要跨越不同学科和领域的知识、技能和思路，因此目前还未被很好地整合。我们将智造素养定义为：利用数字制造技术实现个人和专业的有效目标所必需的社会和技术能力，以及以负责任的态度使用技术的承诺。没有智造素养的普及，我们就无法建立一个更加自给自足、互联互通和可持续发展的社会。

数子制垣设留与数子制造软件的集成（重安性和难度之间的差此为0.32)

纳迪娅·皮克是来自比特和原子中心的个人制造的先驱，她认为：“数制”工坊的数量可能会呈指数级增长，但被机器赋能的人的数量却并非同步增长。她将这种差距归咎于数字制造各个方面的复杂性，“软件既古奥又难学，人们可以学习打印塑料制品，但这并不意味着他们充分掌握了生产方式。”换句话说，智造的获取需要素养。

数字制造本质上是一种新的语言。正如素养学者詹姆斯·保罗·吉指出的那样：“识字离不开语法。语法造就了交流，但同时也限制了人的选择。”吉注意到语法之于语言就像规则之于运动一样。除非所有参与者都遵守规则，否则篮球或足球比赛几乎没有举办的可能。他还认为，学习一门语言需要潜移默化。语言兼具可供性（使某些思维方式和行动成为可能）和局限性。价值和假设都是在语法中建立起来的。

尼尔的“如何智造（几乎）万物”课程，实际上引入了一种用于数字制造的语言。他创立了一套语法，即一套规则，甚至很大程度上是一种文化。智造学院和各种不同的新的拓展课程［比如如何种植（几乎）万物］都可以被视为这种基础语言的方言。甚至像智造宪章这样的社会概念，作为管理、运作和发展“数制”工坊运动的共同基础，也是这种语言的一部分。一种语言要生存下去，需要一种基本语法，但也必须具有适应性和可扩展性。

创客运动、骇客空间、技术工坊和其他创造方式都提供了各种语言，其语法、规则和文化各不相同（而且相互重叠），这些语言的核心都是如何制作东西。每种方式都兼具优缺点，吸引了不同的人群。要形成智造素养，我们必须认识到智造社区正在开发新的语言，包括基础语法、规则和文化。在各种实用语言层面上形成素养，是使进入数字制造世界的新人融入社会的关键，也是促进不同“数制”工坊、创客空间、骇客空间和其他社区之间对话与协同增效的关键。

数字制造不但涉及一种新的素养，而且是建立在传统素养的基础上的。正如吉警告的那样：“数字制造中的素养取决于多种其他素养，如阅读、写作和各种数字素养。这些传统素养可能会在数字制造的背景下得以重建，但人们依然离不开它们。”根据美国教育部2013年的一项研究，我们意识到要正确看待传统阅读能力的重要性，美国有3 200万成年人不能阅读，近1/4（21%）人口的阅读能力还未达到五年级水平。

关于智造素养的另一个挑战是工具的易用性。智造生态系统中的许多人都提到了对计算机辅助设计/计算机辅助制造工作流程的渴求，这些流程更直观，更易理解。但与此相对应的还有一种深切的担忧，即工具可能不易掌握，以至它们变成“黑匣子”，人们可以通过它们智造（几乎）万物，却无法得知智造（几乎）万物的工作原理。“黑匣子”实际上是与智造理念背道而驰的。如果伯爵红茶不再温热，那么皮卡德船长很可能无法修复《星际迷航》（Star Trek）中的复制器。

挪威奥斯陆“数制”工坊的创始人延斯·戴维克描述了易用性和“黑匣子”之间的矛盾：“尼尔关于修复星际迷航复制器的引喻有点儿令人担忧。它鼓励过度消费，而不是赋能创造……这是一个可怕的未来。你家里有台复制器，又能怎样？你应有尽有，就会开心吗？轻而易举地制造出大量的东西也可能适得其反。这是很少有人考虑到的挑战。”当技术变得复杂时，存在这样一种风险，即只有少数神父（创造者）才能掌控一切，而广大信徒（消费者）只能对技术背后的知识望洋兴叹。现在，智造的生态系统确实有一个高级神父阶层，他们讲着一口流利纯正的数字制造语言。

让我们来看看尼尔的“如何智造（几乎）万物”课程中的一些设置：

1.数字制造的原则与实践：1周

2.计算机辅助设计、计算机辅助制造及建模：1周

3.数控切割：1周

4.电子产品设计和生产：2周

5.数控加工：1周

6.嵌入式编程：1周

7.3D造型和铸造：1周

8.协作技术开发和项目管理：1周

9.3D扫描和打印：1周

10.传感器、执行机构和显示器：2周

11.接口和应用程序设计：1周

12.嵌入式网络和通信：1周

13.机械设计：2周

14.数字制造应用及其影响：1周

15.发明、知识产权和商业模式：1周

16.数字制造项目开发：2周

智造素养的提高，取决于智造获取程度的提高。与其他形式的素养一样，智造素养的形成也需要足够的时间，使人从一知半解进步到得心应手，从而用掌握的知识和能力教育他人。与智造获取一样，如果我们不积极为智造素养的普及奠定基础，现有鸿沟同样会扩大，而其他素养（无论是阅读素养、写作素养还是数字素养）的差距都加深了这种鸿沟。然而，如果能持续以创新的方式来提高智造素养，从特殊劳动力的发展到个人能力的提高，我们可以从中获益良多。

斯科特·西门森是明尼苏达州白熊湖世纪学院（一所帮助人们就业的两年制学院）的工程“数制”工坊兼增材与数字制造项目的负责人。斯科特指出：“工业正在融入数字化进程。我们要未雨绸缪，为新兴工作岗位培养人才。”他分享了这么一个例子：5名学生组成一个团队，应邀会见了威尔伯特塑料服务公司的代表，这家公司是为汽车工业和其他行业生产零部件的热成型制造企业。该公司的代表觉得3D打印技术可以将喷射造型设备模具生产的时间缩短2\~4周，由于他们不具备专业技术知识，希望聘请几位学生作顾问。斯科特报告说：“通过三四次系列会议，学生们与公司高管确定了装配线上的夹具，然后就能制作原型了。在项目初年，学生们就已经能在这个领域的前沿胜任咨询工作了。 9

素养的提高不仅体现在人才准备工作中，还体现在个人能力的提高上。斯科特借鉴尼尔的“如何智造（几乎）万物”课程，开设了一个为期两年的新课程，其中一部分内容就是增材与数字制造。他的初衷是所有学生最终都能制造自己的3D打印机。而事实上，有4名学生在课堂上就已经把打印机制造了出来。他风趣地说，现在得想出一个更具挑战性的顶级项目了。不过，此事更深远的意义在于，这些学生不仅在使用设备方面提高了素养，还深化了对基础技术的理解，提高了创新的能力。

赋能的生态系统

智造获取与素养的普及是更加自给自足、互联互通和可持续发展的社会的基石。智造获取和智造素养并不是空中楼阁，环境也很重要。目前，数字制造的环境包括一系列相互作用、相互独立和相互抵触的元素。一个基本挑战是如何将环境塑造成赋能的生态系统，在个人和社区层面实现更大程度的自给自足。

我们将重点放在赋能生态系统的5个要素上，这5个要素包括：培育更有效的协作方式和知识共享模式；确保广泛分布的指导和领导；建立开放、健康的智造产品服务市场；吸引各种公共机构、私人机构和慈善机构的融资；设计契合新兴智造社区价值观的有效管理模式。一般来说，更宏观的环境常被视为稳定的外界因素，要想让数字制造以指数级速度增长并终将改善生活、造福社会，生态系统的这些方面就必须发展。

协作与知识共享

数字制造赋能生态系统的一个关键要素是，任何人在任何地方都可以相互协作，分享知识、建议和经验。由于数字制造需要广泛的专业知识，而且技术正在迅速发展，人员和项目的网络共享既是必不可少的，又是挑战重重的。在有效协作与知识共享机制下，人们就可以协同完成难以独立完成的工作：网络效应助梦想成真。根据尼尔在第1章中提出的梅特卡夫定律，协作产生了更多的协作，知识共享创造了新的知识，这样，数字制造就能更快地发展，并赋予更多人能力。

要获得网络效应，数字制造生态系统需要社会层面和技术层面的交互。设计“数制”工坊的架构时，我们至少在技术层面考虑到了这个目标。“数制”工坊试图为数字制造硬件和软件建立一个共同的规范，以促进“数制”工坊内部和全球“数制”工坊网络的协作和知识共享。虽然在大多数“数制”工坊中都有一个硬件占用空间，但是在这个过程中仍然存在大量的不协调。数字制造充斥着开源的、专有的计算机辅助设计软件和计算机辅助制造软件的“大杂烩”，当涉及跨工坊协作时，这些软件的多样性和可变性导致了大量的分歧与摩擦。

如果要跨越创客空间、骇客空间、技术工坊及其他类创客场所和社区的各种配置与文化，情况就更加复杂。

在大型智造和创客生态系统中，互操作性和可扩展性的挑战背后隐藏着一个关键的矛盾：对标准化的渴望和对分层决策的抵制。当然，制订符合既相互依存又相互独立的涉众利益的标准并非新鲜事物。从消费类电子产品到交通运输再到互联网，每一种事物都需要进行一定程度的标准化。这方面的历史教训很深刻。正如密歇根大学信息学院前院长约翰·莱斯利·金总结的那样：“在早期没什么人关心标准的情况下，建立标准相对容易，但当标准的重要性已经凸显时再建立，难度就很大了。每个人都想建立一套标准，但只想让其他人都采用自己的标准。”