挑战现状的12项破坏性技术

更多技术变革正在更快速到来。“下一个大发明”的清单每天都在变长。这些技术变革也被大量的噪音和质疑包围，从乌托邦式的空想到可能导致灾难性后果的各种诉讼和反诉讼层出不穷。我们过滤噪音，从各种纷乱中理清头绪，重点关注未来数年真正会对现状构成挑战的12项技术。既有我们熟悉的技术，也有令人倍感意外的技术。我们预计，如果对这些技术进行选择性应用，到2025年，它们每年将为我们带来14万亿～33万亿美元的潜在经济价值。我们对经济价值的测量采取了比较宽泛的方法，包括了收入、通过提高效率所节约的资金以及消费者盈余等指标。这些破坏性技术可以被划分为以下四个大类。

基础材料的变革

2003年，一个由来自全球各地的科学家组成的团队，历时13年，投入30亿美元，才使得人类基因测序获得首次成功。技术的飞速发展使得基因测序的速度超越了摩尔定律。仅仅10年后的2014年1月，世界领先的基因测序机销售商亿明达公司推出了HiSeq X超级计算机，它每年可以完成20 000条基因测序，而单位成本不过1 000美元。快速下降的基因测序成本正在促进有关基因如何决定性状或变异导致疾病的研究。日益下降的基因测序价格门槛与大数据分析结合在一起，将使我们能够对医疗情况做出迅速诊断，准确给出针对性的治疗方法，甚至还可运用到农业、食品和药品领域，通过合成生物学方法定制生物体。材料科学是又一项破坏性创新。在分子层面操作材料的工艺使纳米材料变为了现实。这些突破赋予了碳和黏土等普通材料一些令人称奇的新特性：更好的反应性、不同寻常的电学特性以及更高强度。药品、防晒霜和自行车架等产品也用到了纳米材料。如今，新型材料还在不断被创造出来，例如具有超高强度和弹性的材料，具有自我修复和自动清洁等强大功能的材料等。在航空、制药和电子等领域，智能材料和记忆金属（可恢复到最初形状）也找到了用武之地。

重新认识能源时代

在北美，将水平钻孔与水力压裂结合起来的压裂技术促发了大多数人始料不及的页岩能源行业的繁荣。在不到10年时间里，美国天然气的单位价格从12美元降至4～5美元。同时，供过于求的局面还导致汽油价格维持在低位。在北达科他州巴肯页岩矿区，石油生产商正在转向采用水力压裂技术开采石油，也正在开发煤层气和可燃冰等非常规能源。

与此同时，在非常规矿物燃料革命开始起步之时，可再生能源发电技术的成本也在持续迅速下降。

自1990年以来，太阳能电池发电成本从每瓦特发电量8美元一路下跌，现在的成本只有当时的10%。包括中国和印度等大型新兴经济体在内，全球各国都在制订野心勃勃的计划，以提高风力和太阳能发电装置的采用率和数量。到2025年，太阳能和风力发电量占全球发电量的比重将从目前的2%，可能上升到15%～16%，每年减少二氧化碳排放量12亿吨。

最后，储能技术可能会成为又一种颠覆性力量。锂电池和燃料电池等技术已经开始为汽车和便携消费电子产品提供能量。到2025年，用于为汽车提供动力的锂电池组的价格将从现在的500美元／兆瓦小时下降到160美元／兆瓦小时，而锂电池组的寿命周期也延长了。储能技术的进步使得电动汽车的价格更具竞争力。将储能技术用于提高电网可靠性，减少电力中断次数和实现分布式发电可以大大提升公用电网的效率，将电力输送到全球各地的偏远地区或缺电地区。

让机器人为人类服务

工业自动化已经进行了几十年，如今，工厂车间里的机器人还在发生着飞速变化。前几代机器人与人类还相差很大距离，有时候它们被固定在地上，甚至关在笼子里。它们的研发成本高达几十万美元，不仅如此，工程师还要用几天时间才能将程序指令输入到机器人的存储器中。今天，新一代机器人的功能越来越强大，这得益于机器视觉与通讯、传感器以及人工智能技术的进步，提升了机器人的感知度和灵敏度，智力也在不断开发中。举一个例子，巴克斯特（Baxter）是一台价值22 000美元的通用机器人，它可以与人类一起工作。只需引导它的手臂做出完成任务所需动作，它就能够学会新的例行程序。巴克斯特甚至可以通过“点头”，表示“听懂”指令。它的“脸上”还有一双眼睛，可以做出不同表情。随着机器人的性能不断改善，过去被认为成本太高或太精细而无法通过自动化完成的任务，现在都可以交给机器人。机器人的应用范围已经从工业延伸到服务业、机器人手术甚至增进人类机能等领域。

自动驾驶汽车是又一项破坏性技术，这项技术在过去的10年内取得了突飞猛进的发展。2004年，美国国防高级研究计划局在莫哈维沙漠举行“大挑战”（Grand Challenge）比赛，拿出100万美元奖励首台成功跑完全程约241公里的无人驾驶汽车。但是没有一台汽车获得这笔奖金，成绩最好的汽车来自卡内基-梅隆大学，它也不过行驶了7公里多一点。10年过后，谷歌公司的无人驾驶汽车至今已在城市街道累计行驶了约112.65万公里。这期间只发生过一起事故，还是因某个人手动驾驶其中一台丰田普锐斯汽车造成的。如今，新车型在制动、停泊和防撞等驾驶员辅助系统方面都取得了新进展。2025年，地面车辆和航空器的无人驾驶革命即将来临，特别是在监管机制也能同步改革的情况下。

最后，增材制造技术（Additives Manufacturing，3D打印领域的专业术语）将成为另一股制造业的颠覆性力量。虽然3D打印并不是一项新技术，但随着技术和性能的提升、新材料的出现以及价格的不断下降，3D打印机会变得越来越普及。它在简单消费品和原型设计方面的作用广为人知。现在，3D打印机被用来制造助听器、牙套和假肢等医疗和牙科产品，并正在尝试将该技术用于其他复杂度更高、产量更小的制造领域，如航空零部件和涡轮机。新的应用领域还在迅速激增。2014年9月，由创业公司Local Motors打造的全球第一辆3D打印汽车Strati在芝加哥组装完毕，并开始行驶。采用3D打印技术还能生产人体器官：用糖基水凝胶作为制造肾脏或其他人体器官细胞组织构架，然后用类似喷墨打印的方式将其喷到患者自身组织的干细胞上。随着消费者和企业开始打印自己的产品，制造过程将变得“民主化”。

IT和我们如何应用

我们对移动互联网技术并不陌生，目前已有超过10亿人在使用智能手机或平板电脑，这项技术正在极大地改变我们感知这个世界并与其互动的方式。想想看，物联网的迅猛发展——嵌入式传感器、机器执行器以及其他实体物件被用于制造业、基础设施建设以及医疗保健等各个行业采集数据、远程监控、决策和过程优化等环节。石灰窑内的传感器可以告诉操作人员如何优化温度设置，日用消费品的传感器可以将产品被使用的方式告知制造商，桥梁上的传感器可以向城市管理人员发出维护警报。目前，99%以上的实物并未采用物联网连通，因此这里蕴藏着巨大机会。

图2.2　12个破坏性领域

价格更低，性能更好，连通性更强的移动计算机设备正在促进劳动创新和提高工人的劳动生产率，并在此过程中创造了大量的消费者盈余。未来10年，智能手机让发展中国家的20亿～30亿人接入全球互联网，这一趋势的力量还会继续增强。云技术也在为这一信息化趋势提供支持。云技术正在让数字世界变得更加简单、快捷、强大和高效，它正在改变公司管理信息技术的方式。在未来几年里，云技术还将持续促进具有轻资产、灵活性、高度移动性和可扩展性等特征的新商业模式的增长。伴随着机器学习、人工智能和人机互动等方面的不断进步，这些技术的应用范围还将继续扩大。技术变革使得计算机能够执行过去被认为只有人类才能执行的任务。从IBM公司在电视益智节目“Jeopardy！”中打败人类冠军的超级计算机Watson到法律领域的自动发现过程，甚至是可以自动撰写体育报道的软件，知识性工作的自动化进程正在以我们几年前无法想象的规模推进着。