第一篇 必然到来的物联网时代

第一章 5000年发现、200年创造的必然结果

18世纪60年代前，人类社会处于发现自然力量、直接利用自然力量、粗浅改造自然力量的阶段；之后，人类社会进入“人造力量”主宰世界的阶段。但是，人造力量的出现是人类利用自然力量改造世界的结果。事实上，纵观人类发展史，我们取得某些发展的原因总是另一些发展的结果；我们解决某一个问题的结果，也总能成为解决另一个问题的动力。今天我们进入物联网时代，也是过去数千年，我们对自然力量，以及人造力量深度应用后，带来的必然结果。

根据《世界文明史》的记载，人类文明最早出现在公元前4000年左右，在尼罗河第一瀑布至三角洲地区，距今约有6000多年的历史了。作为所有古文明中唯一完整延续至今的原生文明——中华文明，根据较新的考古发现，距今也有5000年左右的历史了。但是，如果不算中国古代四大发明——指南针、火药、印刷术和造纸术，直到1764年第一台真正近代意义上的机器——珍妮机发明前的5000年，人类都处于发现并直接利用自然力量的阶段。然而，正是因为这个阶段的发现及经验的积累与记载，推动了此后200多年的机器文明，以及即将到来的数字文明。

发现并利用自然力量的5000年

人类文明开始于文字的发明，但是人类历史远不止于此。比如中国考古发现的元谋人约出现于170万年以前，从此一直到有文字记载的炎黄时期，被称为石器时代，是指人类以石器为主要（不是唯一）劳动工具的时代。在中华文明史上记载的人类创世始祖们的故事，都是以利用自然力量开始的。有巢氏构木为巢，以避禽兽。燧人氏钻木取火。伏羲氏结绳为网以渔。神农氏（炎帝）制耒耜，种五谷；治麻为布，民着衣裳；削木为弓，以威天下；制作陶器，改善生活；尝遍百草，用药治病，创立医学。

在这些故事中，人类的始祖们直接使用自然之物的特性，来满足人类生活之需。比如有巢氏用树枝、树叶在树上建造出简陋的篷盖，是为了躲避野兽和洪水。燧人氏发明了钻木取火，使得人类不再依赖天然之火，就可以烧烤食物、取暖等。伏羲氏模仿自然界中的蜘蛛结网而制成网，用于捕鱼打猎，使人类可以自己掌控食物供给。神农氏发明的农具耒耜由木头、石头或动物的骨头制成，完全取材于大自然，神农氏还发现了可以大量种植的稻、黍、稷、麦、菽五谷，教人耕种，结束了人类完全靠天吃饭的时代。医药的概念也是在人类探索驯化植物为农作物的过程中形成的。原始人本无衣裳，仅以树叶、兽皮遮身，神农教民麻桑制为布帛后，人们才有了衣裳。

也就是说，这些技术和发明，都是为了满足人类的当时所需。但是它们造成的结果是，人类从蛮荒时代进入了农耕时代。人类进入农耕时代后，还在不断发展，因为不断有新的需求出现。比如为了解决蒸煮、储存食物的问题，神农氏发明了陶器。“仓廪实而知礼节，衣食足而知荣辱”，当人们解决了温饱问题之后，就开始注重礼节、文娱等，比如伏羲氏制定了中国最早的嫁娶制度，实行男女对偶制，用兽皮作为聘礼。并以所养动物为姓，或以植物、居所、官职为姓，以防止乱婚和近亲结婚，中华姓氏便起源于此；还创造文字，用于记事，取代了以往结绳记事的形式。发明陶埙、琴瑟等乐器，创作乐曲歌谣，将音乐带入人们的生活。神农氏制五弦琴，以乐百姓。物质丰盈，人民安居乐业以后，就开始解决物质不平衡的问题，所以神农氏“日中为市，致天下之民，聚天下之货，交易而退，各得其所”，贸易就开始了。

这一切，都为中华民族接下来5000年的发展奠定了基础。比如到了黄帝时代（公元前2500年左右），政治、政权、君臣、战争的概念就出现了，发生了中华文明历史上一场有名的战争“涿鹿之战”。同时也为私有制的发展埋下了根源。从黄帝到禹时期，大部分发现和“发明”都偏娱乐和制度。比如黄帝时期的舟车、井、鼎、铜镜、鼓等；颛顼时期出现了玛瑙饰品；帝喾时期出现了鼙鼓、笭、管、埙、帘等新乐器，订立了节气；尧帝时期测定出了春分、夏至、秋分、冬至，发明了造酒技术，并创造围棋等；舜帝时就开始挖沟开渠，以利灌溉，疏通河道，治理洪水。说明在舜这一时期，虽然经历了一场大洪水，但是人们的生活还是比较安乐稳定的，所以才会在禹治国时期，因“剩余财富”而出现私有制，产生贵族阶级，各部落为了争夺财富，开始不断战争，战俘被充当为奴隶，奴隶制社会开始萌芽，氏族社会濒临崩溃。

进入奴隶制社会后，奴隶们得以集中劳动，生产力得到了提高。同时随着农业生产的发展和需求，手工业和畜牧业都独立了出来，比如在夏朝（约公元前2070年—公元前1600年）烧制陶器，琢磨石器，制作骨器、蚌器，冶铸青铜器和制作木器等，各种手工业都成为一个独立行业，出现了专门从事畜牧业的奴隶和部落。在商朝（公元前1600年—公元前1046年），农业和工业有了进一步的发展，比如开始人工养淡水鱼、发明了瓷器、掌握了多种纺织技术等，并出现了职业商贩。同时，商朝还是中国第一个有直接的同时期文字记载的王朝。西周时期（公元前1046年—公元前771年），冶铁技术得到发展，出现了金属农具（古希腊也在公元前1130年左右开始使用铁器）；出现了贝壳、铜制货币；出现了土地转让；出现了学校。那时候，虽然围绕人们生产生活的物质资料没有那么丰富和先进，但是当今社会大部分物质、服务形态的雏形已经形成了。

不过，从上古时期，一直到第一次工业革命之前，人类都处于“发现自然现象——将当时可用于解决人们生活与生产所需的自然物品、工具或现象，加以直接利用，或者通过简单的手工劳动将其进行加工后利用”的阶段。

比如东周时期（公元前770年—公元前256年），为了征收田赋，发明了度量衡器具；影响世界的中国四大发明之一——指南针便出现于该时期的战国时代。秦代（公元前221年—公元前206年），由于常年征战，兵器得到了长足的发展，而且秦统一了文字、货币。汉朝时期（公元前206年—公元220年，西罗马帝国刚刚建立），由于商业贸易的发达，出现了丝绸之路；同时出现了中国四大发明之一——造纸术；东汉张衡制成了世界上第一台能够预报地震的候风地动仪。隋朝时期（581年—618年），开建运河，建成了著名的隋唐大运河，成为此后数百年中国各地主要的经济纽带。唐朝时期（618年—907年），农业工具取得了更大发展，比如出现曲辕犁、新的灌溉工具水车和筒车；水路交通的发达推动了造船业的发展。到了宋代（960年—1279年），由于火药的发明，霹雳炮、震天雷、引火毬、铁火炮、火箭、火毬、火枪、火炮等武器登上历史舞台；在农业方面不仅出现了踏犁、秧马等工具，还出现了世界上第一本讲述制糖术的专著《糖霜谱》；由于纺织业的高度发达，印染业也发展起来；北宋时期，毕昇发明了活字印刷术；因交通以水路为主，造船技术已经高度发达，比如宋神宗时期就造出了600吨的“神舟”，发明了隔水仓技术，一两个船舱漏水，不会影响整条船，后来这项技术还经马可·波罗传入欧洲；沈括撰写的《梦溪笔谈》详细总结了宋朝时期自然科学的发展状况，并提出了诸多领先世界的理论，比如地理上的流水侵蚀作用、物理上的磁偏角现象等。元朝时期（1206年—1368年），为了适应大规模商品交换的需求，建立起了第一个完整的纸币流通制度。明代（1368年—1644年），由于生产力的提高，农业出现了专业化、商业化的趋势；民间手工业高度发达，官营企业开始萎缩；石油钻井技术、采矿技术、化学药物的提取和制备技术等均已出现并应用。清代（1636年—1912年），欧洲崛起，并把工业革命的成果推向全世界。

“人造力量”开始主导世界的200年

说“人造力量”，并非人类凭空创造的技术和工具，而是对自然力量，以及被改造过的自然力量的进一步认识并深度应用。比如作为第一次工业革命标志的珍妮机（1764年）的发明，源于发明者詹姆斯·哈格里夫斯撞倒了他妻子正在使用的纺纱机，当他准备去扶正纺纱机时，发现纺纱机还在转，只是原先横着的纱锭变成直立的了。这启发他制造出第一台“用一个纺轮带动八个竖直纱锭的新纺纱机”，功效一下子提高了八倍。到了1784年，“珍妮机”经过不断改进，增加到八十个纱锭。

同时期，作为第一次工业革命源动力的蒸汽机，雏形为公元1世纪由古罗马数学家希罗发明的汽转球：将一个空心的球和一个装有水的密闭锅，用两个空心管子连接在一起，在锅底加热，使水沸腾后产生的水蒸气由管子进入球中，最后水蒸气从球体的两旁喷出使得球体转动。这是已知最早的将蒸汽转变成动力的应用，但当时只是单纯将其当作一种新奇的玩物，并未予以任何实际应用。直到约1679年，法国物理学家丹尼斯·巴本在观察到蒸汽逃离高压锅的现象后，制造了第一台蒸汽机模型。托马斯·塞维利（1698年）和托马斯·纽科门（1712年）制造了早期的工业蒸汽机。1765年—1790年，瓦特的一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑的活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等，对原有的蒸汽机进行了改进，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的三倍多，最终使蒸汽机得以大规模用于工业生产。

再比如“电”的发展基础“磁”，从磁石、电磁现象被发现，到被加以利用，经历了4000年左右的历程。据《吕氏春秋》记载，公元前1000年左右，中国开始有了指南针的应用，这是已知最早的对“磁技术”的应用。公元前600年左右，一位叫泰勒斯的哲学家对摩擦琥珀吸引羽毛、磁矿石吸引铁片的现象进行了一番思考后，给出的结论是“万物皆有灵，磁吸铁，故磁有灵”。直到1600年，英国人吉尔伯特出了一本名为《论磁学》的书，才提出了摩擦起电的概念。在古代，人们还不能科学地解释打雷现象，直到1708年，英国人沃尔才提出雷是静电产生的。1748年，富兰克林基于同样的认识设计了避雷针。1746年，莱顿大学教授米森布鲁克发明了一种存贮静电的瓶子——莱顿瓶。1786年，意大利物理学家伽伐尼发现了用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫作“动物电”。1799年，意大利物理学家伏打沿着“动物电”的思路往下研究，进行了著名的伏打电堆实验，发现了能控制流动的电，并列出了世界上第一个电气元素表，使人们对电的认识跃出了静电的领域，开启了电的应用，这才有了第二次工业革命的到来。

实际上，电的应用并非第二次工业革命的唯一驱动力，内燃机的发明和应用也起到了极其重要的作用。而电力最具价值的应用，是后来的第三次工业革命，以及目前正在发生的第四次工业革命。

比如通信技术，作为第三次工业革命的核心推动力信息技术的发展基础之一，向前倒推可以到电报的发明。而电报的发明始于1820年，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特发表的一篇发现电磁感应现象的论文。在该论文中，他描述道：在与伏打电池连接了的导线旁边放一个磁针，磁针马上就发生偏转。俄罗斯的西林格读了这篇论文，他把线圈和磁针组合在一起，于1831年发明了电磁式电报机。1835年，美国画家莫尔斯，成功地用电流的“通断”和“长短”来代替人类的文字进行传送，这就是鼎鼎大名的莫尔斯电码，第一台真正意义上的电报机问世。同年，莫尔斯和他的合作伙伴成立了电磁电报公司（Magnetic TelegraphCompany）来经营纽约和费城之间的电报线路，电信时代开启。到1846年，该公司已经建成了总长为23000英里（1英里约为1.61千米）的电报线，可以连接美国主要大城市。此外，正是由于电的发明，1821年，德国物理学家赛贝发明了把温度变成电信号的传感器，这使传感技术得以快速发展。1883年，爱迪生发现从电灯泡的热丝上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑了，这种现象被称为爱迪生效应。1904年，弗莱明从爱迪生效应得到启发，造出电子二极管（真空二极管）。此后又不断演进出三极管、四极管、五极管及晶体管。1946年，世界上第一台真正意义上的计算机出现，而真空电子管便是其核心硬件之一。1958年，美国德州仪器公司的基尔比，把晶体管、电阻和电容等集成在微小的平板上，以热焊方式把元件用极细的导线互连，在不超过4平方毫米的面积上，大约集成了20余个元件，集成电路正式问世。1964年，IBM发明了通用型集成电路计算机，信息科技时代正式开启。

此外，作为第四次工业革命核心的物联网时代能够到来，更是由于电力以及相关的电子信息技术的进一步发展。

纵观人类发展史，我们取得某些发展的原因总是另一些发展的结果；我们解决某一个问题的结果，也总能成为解决另一个问题的动力。比如当人类解决了温饱的问题后，就开始考虑礼节的问题、制度的问题等。礼节和制度被制定出来之后，就需要传播，文字和教育得以发展。为了争夺资源，就会发生战争，武器就被创造出来；为了制造武器，军工业就得到发展。为了提高纺织业的生产力，纺织机器被创造出来，为了生产纺织机器，建立了机器制造工厂。人类社会就在这样的过程中，从一个必然结果走向另一个必然结果。今天人类社会开始进入物联网时代，也是过去数千年发展的积累，尤其是近代信息科技快速发展带来的必然结果。我们希望通过一些电子信息技术手段能够解决当下的一些问题或需求。比如，政府希望借此提高科技力量、提高整体生产力；企业希望通过新型的手段降低成本或增加收益；老百姓希望能够因此而获得更多便利。物联网就此诞生。当然，在我们通过新的技术手段和运营模式解决当下问题的同时，它已经悄然成为下一个时代开始的基础和触因。