从机械化时代、电气化时代，到信息化时代，现在我们开始向智能化时代飞跃，

这个时期也是一个“奇点”时期，也就是说，这个时期的思想、理念、计算都会有大的变化。

【编者按】8月15日，2018世界机器人大会开幕式在北京举行。中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤在开幕式讲话中指出，机器人是当前科技变革的最重要领域之一，将对人类社会的生产模式和生活方式产生深刻影响。毫无疑问，人类已步入智能化时代。这个时代具有怎样的特征？它给我们的生活和城市发展带来哪些影响？日前，在“东方讲坛·思想点亮未来”（第三季）系列讲座中，中国科学院院士褚君浩就此发表了演讲。

        波及全球的以信息化及其与新能源技术、智能化体系构建技术和先进制造技术等深度融合为特征的新工业革命，正在悄悄向我们走来。它代表着人类对于即将发生的生产方式变革和生活方式变化的期许。今天我主要围绕“科技革命与人工智能发展”跟大家做个交流。

        第四次工业革命与前三次有何不同？

        现在我们开始进入智能化时代，智能化是第四次工业革命的特征。那么在此之前还有哪三次工业革命呢？它们各自有什么特征？

        第一次工业革命产生于18世纪，当时的工业化以机械化为特征。第一次工业革命的标志是瓦特改良蒸汽机。一系列技术革命引起了从手工劳动向动力机器生产转变的重大飞跃，人类社会由此进入“蒸汽时代”。英国是最早开始工业革命的国家。

        第二次工业革命产生于19世纪，以电气化为特征。从发现电磁感应规律，到电动机、发电机的出现，动力工业被彻底改革。通讯联络也因无线电的发明而得到改造。

        第三次工业革命产生于20世纪后半期，以信息化为特征。对于这一次工业革命产生的影响，我们每个人都能切身感受到。

        工业革命并不是一个在短时间内骤然发生的事件，而是由若干可能深度影响人类社会经济发展的科学技术生长点，在人类需求和对未来期望的驱动下、在当代科学技术基础和社会经济环境条件下，逐渐由点及面，由量变到质变，推动新兴产业浪潮，提升人类的生产方式、改变人们的生活方式。

        当前我们处在信息化的后期，并开始步入智能化时代。智能化的特点就是智慧融入到物理实体里面，比如说AlphaGo、AlphaZero，它们就是人工智能发展的产物。AlphaZero超越AlphaGo的地方在于，它每一步都要计算，这个和人的智慧已经比较接近了。

        从机械化时代、电气化时代，到信息化时代，现在我们开始向智能化时代飞跃，这个时期也是一个“奇点”时期，也就是说，这个时期的思想、理念、计算都会有大的变化。

        我举一个例子。未来将有一种分拣快递机器人，进行货物分拣后，它还可以派送，到了某个地方，它会发个微信叫你来拿。在这个机器人身上，其实包含了三个重要技术功能：第一个是动态感知，第二个是智慧识别，第三个是自动反应。要动态感知就需要传感器，要智慧识别就要有大数据、物理模型，要自动反应就要有好多控制的方法，把动态感知、智慧识别、自动反应集中在某一个系统里面，这就是一个智能化系统。由此举一反三，比如你想象一下，一个智能化的老师上课，他一定要符合什么？仅仅把上课录音录下来去放一遍，那个是智能化的老师吗？当然不是。智能化的老师应该是，你提出了问题，我马上可以识别你提出了什么问题，并经过分析，随需应变地回答你这个问题。

        智能化新潮流推动人类走向智能时代，它基于信息时代又超越信息时代。信息时代是以计算机和互联网为基础，达成了人与人之间的沟通、通讯、信息共享的目标，把全世界联成了“地球村”。而智能时代则是在信息时代的基础上，把人类的智慧融入没有知觉、没有反应的实体物质，从而达到人与物、物与物之间的联系沟通，这将把“地球村”建成一个智慧的世界：机器有了智慧，实现智能机器人；能源有了智慧，实现智能化分布式能源系统；建筑物有了智慧，实现安全智能化报警；城市有了智慧，实现城市状况实时显示与分析判断；地球有了智慧，实现全地球感知。这是整个“地球村”的伟大历史转折。

        传感器正在改变我们的生活

        在智能化时代，一个重要的应用就是物联网。物联网是把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，然后对物品进行智能化识别和管理，也就是说，把“物”的信息通过传感器接收，形成“物”信息的网络，并与互联网结合。这样就构成一个以互联网为基础的虚拟大脑：由音频传感器构成虚拟听觉系统，由视频采集器构成虚拟视觉系统，由分子传感器、气体传感器、液体传感器等构成虚拟味觉系统，由空气传感器、水系传感器、土壤传感器等构成虚拟感觉系统，由各种家用设备、办公设备以及生产设备构成虚拟运动系统，等等。这些系统构成了虚拟大脑的神经系统，并形成了物联网信息网络。

        传感器和信息检测技术是物联网的核心技术之一。传感器采集的信息流进入信息处理中心后，利用各类模型，虚拟大脑可以对这些信息进行智能化处理与判断，并把结果融入互联网，最终形成计算机、手机、人以及各类不同规格反应系统乃至海陆空一体化大系统的结合互动。根据各类社会行为，就形成智慧的交通、智慧的医疗、智慧的物流、智慧的水系统、智慧的电网、智慧的能源、智慧的销售、智慧的食品、智慧的金融、智慧的城市……，最终形成智慧的地球。

        传感器是什么东西？传感器就是一个能够传递信息的器件，它能替代你的眼睛、替代你的耳朵、替代你的鼻子、替代你的舌头、替代你的皮肤，是人体五官的延长和功能扩展。其实，在古代已有类似传感器的装置。比如，过去为了防小偷，会在线上挂一个铃铛。小偷进来碰到线，铃铛就会响。现在传感器已经走进我们的生活，在国防科技、工农业生产、日常生活中随处可见它的身影。比如，现在大家在一些场所的卫生间洗手，手放到龙头下动一动，水就出来了，手拿掉后，水自动就停了。这就是一个传感器。

        各类传感器在物联网技术中具有举足轻重的地位。安置在桥墩里的压力传感器可以感知桥墩的应力，安置在地下岩石中的传感器可以感知岩石内应力情况，安置在身上的传感器可以实时感知身体器官的状况，安置在煤矿里的传感器可以感知矿井中有害气体的浓度。没有各类传感器就不能实现信息的获取，也就不能进一步整合信息，应用信息。传感器是物联网产生信息的源头，有了先进传感器，才能对环境、水、空气、土壤和植物等进行实时监控，才能建立无线传感应急监控设备，应用于地铁、商场、车站、园区等人类活动的各类场所。

        传感器有光、热、电、磁、压力等多种。其中，光电传感器的主要功能是获得目标物的“形像”、“热像”和“谱像”，是物联网的一种重要元器件，包括可见光传感器，紫外、红外波段以及THz波段的光电传感材料及其焦平面列阵探测器。

        传感器一般说来有三大功能，第一个是图像，第二个是热像，第三个是光谱像。

        图像比较简单。我们现在看得见的都是可见光，你看得见我，我也看得见你，什么原因呢？因为照在我身上的阳光或灯光的可见光反射到你的眼睛里，让你看到了我；同样可见光照到你身上，反射到我的眼睛里，我就看见了你。那如果把窗帘都拉上，太阳光照不进来，大家还看得见吗？看不见了。但是实际上，还是有办法可以看到。因为除了可见光，人有体温，只要是热的东西就有能量放出来，就有热辐射放出来，这就是热像。但是这个能量放出来是红外的，所以要用一个红外传感器才能看出来。现在还有近红外成像，光源发出近红外光，到你脑子里面去兜一圈，探测器接收后，就能直接“读取”你脑子里的信息。当然，这个目前还处在试验阶段，但从理论上说是可行的。如果试验成功，今后宇航员上太空，我们就能知道在失重环境下大脑思维活动会有什么不一样。

        人类进入智能时代的城市发展新模式

        物联网是智慧城市的基础，传感器又是物联网的基础。人的互联可以借助文字、声音，但物的互联就一定要有传感器。通过传感器，物的相关信息才能传递到信息处理中心，才能通过模型和大数据的分析作出判断。实时信息获取技术、信息传输技术、信息的分析判断和决策技术是物联网的重要基础。所以，完整的物联网科学技术和材料技术、传感技术、通信技术、大数据分析技术、物理过程的模型技术、控制技术密切相关。

        刚才我讲的传感器主要是光电传感器，其实传感器有各种类型，如压力、振动、声响、电磁、化学等。如果城市被物联网覆盖，那么，类似1995年发生在东京地铁的沙林毒气事件、2004年发生在马德里火车站的炸药爆炸事件，2014年宁波发生的整幢楼宇坍塌事件等那样的灾难或许就不会发生。因为在智慧城市的模式里，公共场所通过安装许多灵敏的传感器，可以实时获得信息，以无线传输信号的方式把信息传输到信息分析处理中心。它相当于人的大脑，信息在这里根据对不同的物理的、化学的、生物的过程模型或大数据分析，作出判断，及时采取措施。这样就能进行预警，最大可能减少类似事件的发生。

        智慧城市是一种新型的城市发展模式，它改变以往依赖资源投入带动城市发展的粗放模式，而是通过对新技术的应用，促进多方参与，优化资源配置，提升生产效率，用更少的资源创造更多的价值。智慧城市建设本身也是一个发展过程，它是城市基于现有信息化基础，不断建立智能化复杂系统，智能化的程度不断加深，复杂系统的区域不断扩大，不断推陈出新、不断发展完善、内涵不断丰富的过程。

        城市网络信息空间是不同于人类现实空间的一个崭新维度，是人类的第二空间、虚拟空间。在硬件资源和运行规则之上，网络空间的核心组成要素是ID、数据、连接，而现实空间的核心要素是人、物、事，两个空间的各个要素间能够交叉相互作用。现实向网络进行映射，能够产生海量的数据；而对网络中的数据进行挖掘和运用，又能够反作用于现实空间，使得城市有了“智慧”。这两个空间的交互就成为智慧城市建设的技术基础。智慧城市利用新一代信息技术来促进城市中信息空间、物理空间（各种建筑、硬的东西）、社会空间（人所构成的社会网）的深度融合，并通过丰富的应用系统，加速经济发展与转型，提高政府和公共服务效率，方便市民的工作和生活，有效保护和利用环境，实现经济社会环境的和谐发展。

        智慧城市是现代信息科技和物质科学技术发展下，人类进入智能时代的城市发展新模式，对于我国目前的城市化进程有重大的现实意义。我们需要根据社会可持续发展的要求，进一步认识智慧城市的内涵和总体构架，准确判断发展方向，结合信息科技的发展、知识经济社会下创新2.0社会形态的演变，研究新工业革命对社会经济形态的影响，进行智慧城市的建设。

        我们所建设的智慧城市将具有四大特征。

        ►以人为本：以人的需求作为根本出发点，以个体推动社会进步，以人的发展为本，实现面向未来的数字包容，让城市中的人类生活更美好。

        ►全面感知：通过感知技术，将人、物的相关信息进行全面的感知与互联，形成城市智慧的泛在信息源。

        ►内生发展：城市形成具有持续创新发展的内生驱动力量，围绕这种内生发展动力，城市各构成要素之间实现自我适应调节、自我优化和完善。

        ►智能协同：实现泛在信息之间的无缝连接，协同联动，是城市实现智慧的重要途径。

        因此，智慧城市是一种发展目标，它是信息时代的现代城市对于未来的想象，更加宜居和宜业，更加富有活力，更加具有吸引力和竞争力。

        谁掌握了规律，谁发明了技术，谁就获得了主导权

        新工业革命的另一个特征是科学与技术交叉推动，科学技术的发展呈现百花齐放的局面。基础研究在各个研究领域都在开花，不像过去蒸汽机就是化学能变成热能再转化为机械能，电动机就是电磁感应定律，现在的基础研究如材料科学、生命科学、物理科学、化学科学都在发展，是多点在开花。而且，现在科学上的发现、技术上的发明，呈现出交互发展的特征。特别是，基础研究对掌握各种核心技术、对产业发展的推动作用越来越明显。从发现规律，到掌握核心技术，再来推动产业发展、推动经济发展，这是一个链条。

        在这里举一个例子。现在我们每个人都有手机，手机集成了很多信息技术，如果往前追溯，手机之前有固定电话通信技术、计算机技术，那再往前找，老祖宗是什么呢？就是量子力学，因为没有量子力学我们就没有固体能带理论，就没有半导体科学技术，就没有晶体管和大规模集成电路，就没有计算机。所以，没有量子力学，就没有计算机，进而就不可能有手机。由此可见，作为前端的量子力学和电动力学是非常重要的，它们为后来的发展奠定了基础。

        人类总是先在观察或实践中发现规律，在此基础上又发明技术，进而推动应用发展。人们发现了质能关系，发明了核技术；发现了受激辐射规律，发明了激光技术；发现了巨磁阻规律，发明了磁存储技术；发现了光纤中光传输规律，发明了光通信技术；发现了半导体光跃迁规律，发明了半导体照明技术，等等。没有昨天的基础研究，就没有今天的技术应用。从这个意义上说，谁掌握了规律，谁发明了技术，谁就获得了主导权。

        人工智能将会是人类的助手而不是对手

        最后，我想简单谈谈人工智能。人工智能现在很火，其应用已慢慢渗透于我们的生活。于是有人担心，人工智能会对人类文明造成威胁。

        就我个人而言，并不这样认为。我觉得，人工智能将会是人类的助手而不是对手。为什么这么说？因为人工智能是人类开发出来的，它拥有强大的学习能力，但不是开“无轨电车”，它需要按照人制定的规则走。所以，如果能够做到这一点，人工智能在技术层面得到实现的同时，对人类带来的将更多是助益而不是威胁。

        所有事物都有一个发展过程。现在机器人发展还处于刚刚开始，有些功能还有待实现，对于可能出现的问题需要未雨绸缪，但不必杞人忧天。人类完全有能力对人工智能的发展有所规制，对于这一点，我有信心。

        改革开放40年有两个基本特征，一是国际化，二是信息化。现在我们进入了新时代，目标是到2050年把我们国家建设成为富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国。社会主义现代化强国首先应该是科技强国，如果科技不强，那么就不可能真正强起来。其中，人是关键因素。

        我认为，我们现在特别要注意培育飞翔的潜能。什么是飞翔的潜能？简单说，就是健康的体魄、健康的心灵，尤其是要善于汲取外界的养料，修炼内在的素质，凝聚驱动的力量。善于汲取外界的养料，就是要能够吸取周围的知识和别人的优点，抓住社会提供的各种方面的培养机会。修炼内在的素质，就是要很勤奋，要有好奇心，既要树立远大志向，也要懂得循序渐进，不能好高骛远，总想着一步登天。凝聚驱动的力量，就是要培养兴趣，要做一行爱一行，要有责任担当。我家里有一幅对联，上面写着：千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。这首诗什么意思？淘金，要千淘万漉把黄沙吹掉，最后留下来的才是金子，也就是说，你要得到一点金子，一定要千淘万漉，一定是要吹尽黄沙，才能得到你想要的结果。习近平总书记说，幸福是奋斗出来的，也是这个意思。你要得到幸福，就要付出努力，不付出努力，就得不到好的结果，这个是真理。

        1980年，美国未来学家阿尔文•托夫勒在他所著的《第三次浪潮》一书中，预言了即将来临的信息社会。30多年过去了，不仅托夫勒的预言已大多成为了现实，而且还出现了一系列超出托夫勒预言的新生事物：3D打印、工业4.0、物联网、云计算、大数据、智能机器人、智能交通、智能医疗、智能教育、智慧城市、低碳地球等。这些新生事物显然已超越了“第三次浪潮”的信息时代，开始进入另一个更为先进的新时代。这将是一个信息世界与物理世界大融合的新时代——智能时代。未来已来，我们需要更加奋发有为，积极融入时代潮流，为人类和平与发展贡献自己的力量。

主讲人：褚君浩

讲座现场

（来源：上观新闻  时间：2018年8月19日）

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