创新带来的活力

（文 / 邢海洋）

( 2012年9月25日，美国加州州长布朗（左）乘坐谷歌无人驾驶汽车拜访谷歌总部，并会见谷歌联合创始人谢尔盖·布林（右） )

“大炮打蚊子”

去年夏天，蚊子成了一件最让人烦心的事，望着盘旋在房檐下成团飞舞的蚊子，我使出各种办法，灭蚊灯、电子蝇拍还有各式蚊香，都有些效果，却总有漏网之“蚊”，而一只蚊子就可能毁掉你整夜的睡眠。当然，蚊子年年出现，每年都叮得人奇痒难忍，可去年夏天，我看到了谷歌自动汽车获得上路许可的消息，对嗡嗡作响地盘旋在头顶的蚊子就愈发地忍无可忍了。之所以情绪变得那样激烈，是因为我知道，那些蚊子早晚会像田野里的杂草，去留完全由我们人类的意志掌控，随时可以消失。

自动驾驶技术的研发，在20世纪就有数十年的历史，21世纪更是突破不断。那些吸引大学生参加的机器人汽车比赛年年都在打破速度或里程或驾驶性能的纪录，给人以实用化的希望。谷歌2009年投入到研发中，之所以在2012年给笔者以震惊和希冀，就是因为谷歌自动驾驶汽车于2012年5月获得了美国首个自动驾驶车辆许可证。不过现在谷歌汽车上路，还是得在人类驾驶员的监督下行驶。

谷歌预计自动驾驶汽车将在5年内进入市场销售，对于这个消息，很多技术迷已经迫不及待，猜测谷歌汽车之所以不能马上上市出售，是因为全系统加起来价格不菲，甚至赶上一辆法拉利了。谷歌推迟其上市，既有完善系统可靠性的考虑，同时也需等待“摩尔定律”或量子计算的“罗斯定律”能使谷歌驾驶系统的成本降下来。

自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。其实，电子工程师早在高铁、客机、远洋轮船等交通工具上部分实现了自动驾驶，军事应用里的“无人机”更是在最近的反恐战争中频频发威。但驾驶汽车面临的环境最为复杂，需要的是更迅捷的反应和判断，所以，人工智能若不达到很高的程度，都很难运用到处处凶险的公路环境。自然，驾驶所需要的脑力活动在一个人的智慧范畴内也并非处在最高层次，所谓“运动神经发达”即可。如同铺天盖地地飞行的蝗虫，每一只都是靠以极快的频率不停地与周边的昆虫测量距离，从而避免在密密麻麻的队伍中相撞。

( 3D打印公司MakerBot创始人布瑞·佩蒂斯在展示一台名为“复制者”的3D打印机 )

谷歌的原理和蝗虫的飞行颇为相近，自动驾驶汽车的车顶安装了旋转激光设备，每秒向230英尺的范围内投射150万束光。安装在前格栅上自适应巡航控制系统雷达可以感知汽车周围650英尺的环境。摄像头安在挡风玻璃上，可以查看路况、信号、交通路标。所有设备收集的数据用算法处理，以确定汽车周边发生了什么。信息里还包括数据反馈，可以告诉汽车加油站在哪里、哪里的道路封锁等诸如此类的信息。汽车还依赖GPS、谷歌地图。

既然连无人驾驶汽车都获准在美国内华达州和加州上路，那么，为什么我家屋檐前的蚊子就没有一个最终的解决方案呢？这个逻辑乍听起来似乎太过无厘头，但且听我仔细讲述头脑中的一个理科生的逻辑：

( 分布防御组织创始人、得州大学学生科迪·威尔森和他利用3D打印技术制造的手枪——“解放者” )

机器人汽车之所以此前不能上路，绝非它不能自动行驶，而是有“马路杀手”的隐患，如同普通人要驾车上路，首先得考取驾照。在美国的很多州，法律并不强制考驾照的居民一定要上驾校学习，只要先考过交规，就能领到一本实习驾照，然后就可以在一个拥有驾驶资格的人的陪伴下实习驾驶了。谷歌汽车的上路许可，前提条件是有人类监控，说明了它拥有了和人类基本相当的驾驶潜质，也就是说“运动神经”方面是达标了，剩下的无非是经过一段实习，把驾驶本领练习得娴熟而已。

既然机器的运动神经能达到和人相同的程度，打蚊子这样的工作是否可以不再靠杀虫剂等同于给人类带来伤害的化学药物，而是假手于机器呢？有了个灭蚊机器人的陪护，夏天我们就可以安枕入眠了吧。

( 2012年6月22日，美国加州特斯拉公司生产的首辆电动跑车“Model S”正式交付 )

事实上，消灭几只蚊子远比驾着车在拥挤错杂的好莱坞大道上兜风简单得多。机器人无需顾虑到超速的蚊子、急刹车的蚊子，更不用担心撞伤了它们要支付的高昂赔偿金。战争武器是所有机械中最早被发明并投入使用的，就是因为它们更简单粗暴。的确，甚至比谷歌投入无人车研发还早两三年，“无人机打蚊子”的技术就已经很成熟了，为了对付每年伤害上百万生命的疟疾，从事慈善事业的比尔·盖茨推动了这方面的研究，其结果就是2010年《时代》周刊“50个最佳发明”之一的“激光灭蚊器”，一种被戏谑为“激光炮打蚊子”的秘密武器。

激光打蚊子的原理本身就来自著名的“星球大战”系统。该研究组的发明人之一、天体物理学家洛厄尔·伍德20世纪80年曾协助设计过“冷战”时期星球大战的激光罩，灭蚊激光器概念的部分灵感来自于此。与反导系统不同的是，这个装置仅仅靠蚊子翅膀振动的声音就能定位了，定位后激光会照射蚊子的翅膀，直至烧糊蚊子的翅膀。激光每秒可击毙50～100只蚊子。除了速度快之外，该激光器还很精准，它能区别蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子。只有翅膀低频拍打的雌蚊子才会叮咬人。

在西雅图的一间实验室里组装的激光灭蚊器虽不像我们的家用电器一样有个简单的外表，但结构相对简单明了，五只小电筒、一个35毫米的镜头、控制激光发射的一个小黑匣子和各种各样的小透镜和反射镜，外加一台控制机器的电脑。相信如果商用化，所有这些零件都可以装在一个盒子里，打开开关，你的卧室就会处于灭蚊器严密的监视之下了。或者，为了不留死角，6台激光发射器布控在房间的角落或中央，形成了一个让蚊子无处可逃的火力网。

这样的高科技手段加上精细的安排，似乎真是“高射炮打蚊子”，小题大做了。其实不然，30年前里根总统提出星球大战计划的时候，普通居民很难消费得起激光发射器或声波探测仪器，现在，按激光灭蚊器的发明者麦沃尔德的说法，研究组在eBay网上找到了所有部件，包括打印机、放映机和数码相机的变焦透镜。他估计，这种新型蚊子激光器的制造成本最低只有50美元。那还是两年前的价格，近两年随着手持设备的迅速普及，各种电子零件的价格更加便宜了。

一个灭蚊器以主动的方式消灭蚊虫，一晚上就能杀死几十亿只蚊子，相信放在露天用不了几架机器就能把整个村庄里的蚊子消灭干净。此前有人做过实验，用电子灭蚊等吸引蚊子触电，最多一天能吸引上千只昆虫，电死的虫子中蚊子不过5%，还有大量的益虫成了牺牲品。有了主动型武器，人类曾经的诸如涂抹药水、燃烧蚊香等所有的驱蚊方式都变得小儿科了。就如治疗疾病，过去的人用了各种偏方验方甚至迷信，可特效药一出现，此前的实践都显得没有了价值。

可惜的是，两年后市场上仍未见如此神奇的激光灭蚊器出售。我四处打探这种神奇武器的信息，除了2010年的《时代》报道，就没有了下文。有很多同胞对此跃跃欲试，打算自己动手做一个，却没有一个报告成功的。

激光灭蚊器的发明团队似乎也没有把它商用的努力，因为市面上没有任何出售的信息。可能的解释是，能够燃烧蚊虫翅膀的激光强度，也可能对人的视网膜造成损害；虽探测器能分辨蚊子雌雄，或有其他种类昆虫未能分辨。或者，在一个稳定的生态系统中引入这样一种大规模杀伤性武器，我们本来应该慎之又慎，以免被引来我们现在无法预测到的生态灾难，或者干脆是各种驱虫剂的生产商从中作梗，买下专利予以雪藏也未可知。

无论如何，从自动驾驶汽车和激光灭蚊器这两样发明，不难看出人类在很多应用领域已经准备好足够的技术，大规模应用指日可待了。

3D打印机

5月30日瑞士洛桑商学院发布的2013年世界竞争力排行榜的榜首是美国，前年排位第五，去年排位第二的美国重回第一位。美国夺冠，报告认为主要是因为金融部门反弹，形成大量技术创新和成功的企业。

今年最引人关注的科技应用应该算是3D打印了。3D打印算不上是一个全新的技术，

这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。有人把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。可第一台3D打印机出现20多年后，3D概念真的开花结果了。在网络上随便一浏览，就可以发现3D打印似乎无所不能，研发者尝遍各种3D打印的鲜。打印那些质地均一的装饰品、建筑材料不在话下，简单的人体器官如骨骼也制作成功，就连复杂的胚胎干细胞也打印出来了。

传统制造业的制作过程，先铸造出一个模具，再把融化了的材料注入以成型，或者是在一个更大的物体上切削雕刻，做出希望的形状。3D打印反其道而行之，在很多方面或许如自然界里的事物的自然生长，比如石钟乳的成长，就是含有钙质的水滴一次次滴落，其中钙质层层凝固的结果，珍珠的长大，也是由内向外扩生的。3D打印目前的主流方式还远达不到自然生长的神奇，而是像做CT那样，把目标产品先分解成一个个平面分层记录，打印的时候再如同平面打印机一样一层层地喷绘好，打一层便和底下的层面黏合起来。这很像传统的方法盖房子，从基础盖起。另外，3D打印的一些技术发展的确已经超越了层层堆叠的打印方式，而是类似生物组织的生长。

美国康奈尔大学和威尔·康奈尔医学院的研究人员合作，利用3D打印技术和含有牛耳活细胞的凝胶造出一种新型人工耳，无论在外观还是功能上，均可与真耳相媲美。为造出这种生物工程耳，研究人员先用快速旋转3D相机拍摄数名儿童耳朵信息，输入计算机形成3D图像，然后按照图像用3D打印机打出一个固体模子，并在其中注入一种高密度胶原蛋白凝胶，其中含有能生成软骨的牛耳细胞。此后数周内，软骨逐渐增多并取代凝胶，3个月后软骨会形成柔韧的外耳，替代最初用于塑形的胶原蛋白支架。不过从这个过程中也能看出，3D打印并非神奇地“复制”了一只儿童的耳朵，而是做出来一个支架，再用原有的生物科学技术“生长”出耳朵的细胞组织。

计算机辅助绘图（AutoCAD）应用成为工业设计基础应用的今天，计算机的计算和图形处理能力对3D打印早不构成障碍，相反，突破主要发生在原材料和使原材料结合在一起的技术上。3D打印使用的“墨水”是实实在在的原材料，这个材料可以是相对柔软且塑形能力强的塑料，也可能是坚硬的钢铁。

过去，钢铁的零部件都是靠高炉中的铁水注入模具，冷却凝固而成，3D打印则借助了电子束或者激光束的加热将直接热熔，再喷射到所需要的部位。炼钢车间的规模化且复杂的工艺流程在这里变成了一种简单的个性化定制。3D打印既降低了制造费用，缩短了加工周期，又制造出复杂产品，并实现设计制造一体化。凭着这些优点，3D打印技术无疑将颠覆流水线式的工业生产，带给未来生产灵活多样且小众消费的特性。美国《时代》周刊将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，英国《经济学人》杂志则认为它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。

美国引领着这场工业革命。20世纪80年代中期，选择性激光烧结（SLS）技术被在美国得州大学奥斯汀分校的卡尔·迪卡德博士开发出来并获得专利。1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的研究者修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

2013年5月，世界第一把3D打印手枪又把全球目光聚焦到美国。分布防御组织（Defense Distributed）创始人、25岁的得州大学学生科迪·威尔森（Cody Wilson）决定开发全球首款利用3D打印技术制造的手枪。他把这把手枪命名为解放者，并把手枪的设计图和制造用的电子文件放在网站上，很快，10万人下载了相关文档，并有人真的利用它打印了一把枪。

“解放者”几乎完全由塑料制成，其16个部件中有15个是通过一台8000美元的Dimension SST 3D打印机打印出来的，由Stratasys公司推出的这种机器可以把溶化后的塑料打印成固态物体。手枪唯一的非打印部件是作为撞针的钉子，这种钉子在五金店里很常见。当然，这也称不上是一把划时代意义的手枪，和钢制武器的性能无法比，充其量是一把玩具枪，但其对传统社会秩序的颠覆意义却是不言而喻的，在那些限枪的国家，普通人也可能躲在自家的车库里制作一件武器。

Stratasys公司成长史见证了3D打印在美国的发展，这家公司的创始人斯科特·克伦普最初只是想给女儿一个不一样的玩家，他买来一台计算机制图设备，再潜心研究出熔融沉积技术，现在这家公司的股价高达90余美元，市盈率230倍。在华尔街，这被认为是继互联网之后的又一个泡沫。当然，你完全可以这样认为，3D打印技术酝酿如此之久，很多国家几乎是齐头并进地开发着自己独特的领域，美国企业并不具有绝对的优势。近年来，中国以先进战机为代表的各种尖端武器密集亮相。为此有人传言称，中国航空工业迅速发展的“秘密武器”就是得益于领先世界的3D打印技术。中国是目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家。

美国总统奥巴马看重3D打印，宣称这将是美国制造重新崛起的秘密武器。的确，美国人工成本高，劳动密集型的流水线产品不适合美国生产，但科技附加值高、小批量的高端产品却可借3D打印在美国迅速投产。

特斯拉汽车

美国制造业竞争力的强大不仅表现在创新活力上，还和美国企业超强的市场定位和整合能力有关。今年美国资本市场上和3D打印一样耀眼的明星是一家把公司驻扎在硅谷，而非底特律的电动车生产商特斯拉，在电动车技术难有大尺度突破，所有汽车厂家都还依赖政府补贴开发车型的时候，特斯拉公司生产的Model S电动车成为美国市场的销量冠军。一季度，Model S电动车销量超预期达到4900辆，企业利润首次转正，该公司股价也在过去两个月里从40美元飙升到100美元之上。

特斯拉之所以受青睐，不仅在销量超出此前被普遍看好的日产Leaf或雪佛兰Volt，更在于这只是一家成立不过10年，在电动车技术上并不独特之处的企业。当传统车企都纠结于电池性能，而特斯拉改进的是电池管理系统，让业界看到，即便是现有的电池组件，只要掌握独特的电池管理系统和动力控制系统就可以获得400公里以上的续航里程和极高的安全保障。有了这两点，电动汽车离和汽油发动机抗衡也就不远了。

特斯拉的成功还在于精准的市场定位，它只卖处于市场高端的跑车，而非普通车型。电动车之所以难以大规模普及，就是因为价格高昂，而一个产品的成长周期决定了处于起步阶段的只能是高成本高定价，这就需要找到有支付能力且用于尝鲜的客户群。定位于大众车型的电动车销量都很不理想，特斯拉的小众化就如同苹果公司一步步把商品局限于发烧友一样，帮助它维持了起步初期不可或缺高价位。事实上，很多评论者都把特斯拉和苹果做类比：两家企业都是“搅局者”，并不传统生产汽车或手机，但作为外行他们有可能跳出传统行业的固有思维模式，带给消费者以全新的应用体验。事实上，正是有苹果在掌上移动领域的莽撞介入，才打开了移动互联网近年来爆炸式发展的局面。

无论什么时候，美国企业似乎都能够扮演领跑者的角色。其独特的创新文化和资本市场环境鼓励大胆的思维。而我们这里，很多企业还满足于“多想一步是创新，多想两步是风险”的状态。也的确，苹果拥有上千亿美元的现金储备，自然可以信马由缰地去幻想；谷歌手中的现金也将近500亿美元。资本市场对创新的期待更是企业创新的背后推力，当苹果提不出更迷人的前景时，谷歌凭着眼镜和汽车两个项目迅速取代了苹果，成了资本市场的宠儿。

上文提到的激光灭蚊器的研发机制，就是一家“知识风险公司”完成的。这家公司做的生意就是创新，以及随之而来的专利。麦尔沃德，这位天资聪颖的数理物理学家，以资深科学家的身份在微软工作了14年，而且还是微软的首位首席技术官。2000年他与微软的另一位著名科学家爱德华·荣格创建了“知识风险公司”。互联网泡沫破裂后，这家公司以低廉的价格收购了大量专利。

还是回到《经济学家》所提到的第三次工业革命，《经济学家》杂志认为，头两次工业革命分别是18世纪后半叶以英国纺织机械化为标志的第一次工业革命和以20世纪初福特汽车公司大规模生产流水线诞生为标志的第二次工业革命，而第三次工业革命则是指以数字化制造及新型材料应用为代表。去年9月，未来学家杰里米·里夫金出版了《第三次工业革命》一书，预言一种建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济即将到来。《经济学家》的着眼点是生产范式的改变，里夫金则强调能源于生产生活方式的决定作用。无论哪种划分，继上世纪中期原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的大规模发明和应用为一个周期，人类对技术的运用似乎又进入了一个创新的前夜。

类似的周期还可以用经济学家熊彼特的“资本主义的创造性破坏”来证明。按照这个理论，当景气循环到谷底的同时，也是某些企业家不得不考虑退出市场或是另一些企业家必须要“创新”以求生存的时候。只要将多余的竞争者筛除或是有一些成功的“创新”产生，便会使景气提升、生产效率提高，但是当某一产业又重新是有利可图的时候，它又会吸引新的竞争者投入，然后又是一次利润递减的过程，回到之前的状态。所以说每一次的萧条都包括着一次技术革新的可能。

自本世纪初期的互联网泡沫破裂，创新型企业已经蛰伏了十余年的时间，而只是在最近资本市场开始突破了盘整了十余年的状态。而全球资本市场最活跃的地区刚好在美国，从另一个侧面佐证了投资者对美国经济复苏的信心。 创新谷歌带来活力科技新闻激光灭蚊器