1.1　文明是什么：从手工制造到自组装

按照组织经济的技术方式，人类文明史可以划分为采集社会、农业社会、工业社会和信息社会。

按照利用科技知识制造物品的进程，人类文明史也可以划分为四个阶段：手工制造阶段、机器制造阶段、系统制造阶段、自组装阶段。

在手工制造阶段，人类通过经验和感观选择材料，手工制造各种器皿、食品、工具和武器。所依据的知识源于感官观察和使用体验，人们通过归纳摸索，代代相传。由于缺乏测量工具和原理指引，加工水平的优劣依赖于操作者的个人经验及感官掌控的能力，所以生产效率低下，制造精度因人而异且整体粗糙。例如，制作石斧或青铜器技术严重依赖于产地原料的优劣及制作工匠的认知，由此创造了地域性的产品传奇，如景德镇瓷器、吴钩剑，等等。由此产生了文化中的自然崇拜，使得原产地和特殊工匠成为价值的标识。

随着测量的系统使用，人类进入机器制造阶段。在科学上，通过引入感官增强观察工具（如显微镜）和测量工具（如计时钟表）等，人们构建理想实验环境，使用测量工具，记录测量结果并计算实验的效果等，用数学逻辑建立观测对象之间的因果关系。随着人类感官的差异能够被测量，制造和加工水平就不再依赖制造者的认知或使用者的经验反馈，而是依赖材料和物品本身的测量属性，例如，钟表零件的精确度、刀剑的硬度、碳合金中碳的比例、化学反应前后的物质变化量等。近代科学开始诞生，物理学、化学在测量的驱动下成为独立学科，牛顿力学、热力学、元素周期表、化学反应式等都是精确观察、测量和计算的结果。力学方程式、能量转化定律和化学反应方程式等为机器效率的提升提供了直接的知识。在这些知识的指导下，精确化了的零部件提升了机器的性能，普及了机器的使用，机器驱动的生产率提升导致工业的诞生。

在测量的驱动下，机器的零部件得以精确化、标准化，并按照被交换的意图进行设计加工，制造物品的方式进入了系统制造阶段，也称为自动化制造。多种机器因系统测量而关联起来，形成一个高效的整体。整体不是部分，也不等于部分之和。在系统运行的过程中，操作者人为干涉的成分越来越少。从早期的沃尔瑟姆系统到福特流水线，再到现代公司全面引进嵌入化和信息化后的自动化系统，它们都体现了系统测量的逻辑集合。在系统运行的过程中，不再有操作者的主观意志和无意识的干涉影响。系统按照其自身逻辑从原材料开始，自动化地制造出最终产品。这使得系统的生产效率更加优化，规模化生产成为常态，操作者的数量不再重要，劳动力被迫大规模地向服务业迁徙。

在系统制造阶段，系统搭建和优化的知识源于物理学和化学。近代化学开启了材料合成征程，揭开了人工制造物质时代的序幕。接着，量子力学发现了原子与分子的奥秘，重建了化学。通过技术合成的方式，人类将自然界中存在的数千种物质合成为数千万种，跨入技术合成资源和人工物的时代。人类使用材料的方式逐步从加工材料演变为人工合成材料，再将合成材料组装成元器件、机器和设备。利用同样的机制，人类合成了大量的信息，这些信息是机器的产物，将人类社会推至信息化时代。信息化推动了自动化，丰富了物质品种，提高了物质、物品制造的效率。在系统制造阶段，制造生产各种物质、物品和信息的方式被称为“自上而下”模式，而物理科技对于制造的价值通过摩尔定律直观地展现了出来，聚焦了国家和企业技术创新的方向与资源。

当今，正如纳米技术和人工智能浪潮所显示的，人们正努力将物质与物品合成自动化，该阶段被称之为物质和思维的自组装阶段。通过纳米科技研究，人们利用粒子和物质之间在不同空间尺寸下的显著作用力，通过引导让它们自动结合起来，形成各种各样的基元，如量子点、纳米线、纳米管，等等。再将这些基元继续组装成元器件和机器。通过人工智能，机器变成了智能实体，这些智能实体可以自动制造、自动服务并独立发现知识，包括自动合成各种材料、机器、药物、食品，也可以自动推演各种数学公式，诊断和治疗各种疾病，操控各种机器如汽车、飞机、家电、生产设备，自动进行其他各种操作，如语音服务、文学创作、音乐绘画、虚拟社会，等等。显然，人类文明又一次走在分叉路口，新的社会组织形态即将展开。

“自组装”制造的方式被称为“自下而上”模式，这样的模式意味着物质与物品制造是近乎无摩擦地进行的，能量转化的效率将获得巨大提升，物质制造的进步曲线将可能超越摩尔定律。由于有确定的科学知识和方法论支持，进行自动化合成和组装是可行的，并在近些年结出了初步商业化的硕果。在这个过程中，物理的基础力量越来越显著，理论、测量、计算和制造紧密地结合在一起，而应用驱动着基础研究和制造同时进步，导致工程化和基础研究之间的距离越来越近，对前沿科技的研究和掌握意味着领先的生产力和主动权。

实际上，在自然界中，“自下而上”构造的过程一直在进行着，宇宙自诞生以来就在实施着各种自组装，地球上的生命将这个过程进行了几亿年，其构造效率也远远高于目前人类的制造水平。人类的目的是通过“自由意志”来自如地操控这一切，克服自然进化所需要的漫长时间和极端能量环境，满足人类自身的现实需求和好奇心。

未来是一个“心想事成”的时代。当万物的制造实现智能化之后，用人类的意识就能够实现心中所想。用意念控制机器的探索已经在麻省理工学院等机构进行了很多年，并有了显著的成果。一旦物质的合成进入自动化后，“自上而下”和“自下而上”两种模式的结合一定会产生惊人的成果。