描述
开 本: 32开纸 张: 纯质纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787508658964
科技预言大师雷•库兹韦尔之作
史蒂夫•乔布斯用设计改变世界，雷•库兹韦尔用思想和技术改变世界
《机器之心》：这是一个可怕的“疯子”撰写的一本疯狂的、扭曲的、不可思议的、奇思妙想的，但又能极其让人信服的，也许会让你三观尽毁、脑洞大开的书。
微软创始人比尔•盖茨曾经称雷•库兹韦尔是“我知道在预测人工智能上厉害的人”。过去30年他对未来预测的准确率超过了86%。在这本书中，雷•库兹韦尔阐述了极其令人信服的大胆预测：
未来的世界，人类和机器将难分彼此，人类将不再是万物之灵。电脑将比人脑有高一万倍的智能。量子计算将引爆技术未来。机器不仅拥有智能，而且拥有心灵，将具有人类的意识、情绪和欲望。人类身体中植入了用生物工程和纳米材料制成的电脑芯片、人造器官，将比现代人类更长寿（甚至长生不老），有更强的学习能力，更灵敏的视觉和听觉。虚拟现实有可能使人机发生“恋爱”……你会认为这不可能？当人类不再继续生活在树上，并且吃烤熟了的东西的时候，有某个猴子也是和你一样看待人类进化的。
目录
前言 当机器超越人类并拥有了心灵
部分
机器之心
章 技术的进化：指数级增长
混沌初开，宇宙大爆炸，时间如白驹过隙。时间的本质在于它总是呈现指数级推进——要么以几何级数加速，要么像宇宙史一样以几何级数减速。爱因斯坦说，时间对体验它的一切实体来说都是相对的。指数级增长的本质就是宇宙中的事物在极其漫长的时间里发展得极为缓慢，但是一旦达到时间拐点，那么就会呈现喷跃式发展。进化是一个过程，不是封闭的系统，它是智能的缘起。宇宙演进、生命进化和技术进步都是呈指数级推进的，它们推进的共同主线是什么？摩尔定律何时失效，在其失效之后，计算能力如何才能持续加速？
第二章 机器智能：超越人类智能的那一天正在临近
一种智能体是否能创造出另一种其自身更智能的智能体？根据我的研究和判断，人类必会完胜进化，并在几千年内完成进化几亿年才完成的创造。人类智慧虽为进化的产物，其智能却青出于蓝而胜于蓝。也就是说，我们创造的智能产物终有一天也会赶超人类。
第三章 图灵的预言：机器会有意识吗
人类有意识这是正常不过的事情了，那么动物有意识吗？未来的机器会有意识吗？那种认为动物“只不过是机器”的观点十分普遍，这对动物和机器来说都是一种蔑视，机器智能将在未来的几十年内具备同人类一样的复杂性和精确性。那么，同人类一样复杂的机器能自己做决定还是只会遵循程序？图灵的预言是否在一步步临近？
第四章 人工智能的公式：也许很快就能找到
智能究竟是什么？为什么我们在生活中察觉不到机器的智能？复杂无比、神秘莫测的智能进程有没有可以遵循的一个简单的公式或算法？事实证明，只要将充足大量的计算与正确恰当的公式准确结合起来，几乎没有解决不了的难题。但构成智能的统一公式是什么样的？进化用了几十亿年才给出了这个问题的答案，我们在短短几千年中为寻找正确答案开了个好头，可能再用几十年，我们就能解答这一问题。
第五章 超级智能既是天才，又是白痴？
为什么计算机能战胜国际象棋大师，却不知道避雨，也不知道下雨打伞？它在某一方面简直是天才，却在很多方面是白痴。因为它无法适应更复杂的环境，当然也就无法驾驭日常对话中的各种连接。而且，虽然简单算法的功能强大、极具诱惑，但仍缺乏一种叫“知识”的东西。如何让机器自行投资、阅读和学习？或者也会像人类一样，在问题超出自己的专业范围时进行杜撰，冒充行家里手？
第二部分
奇点临近
第六章 茶杯中的宇宙：量子计算引爆技术未来
到现在为止，我们讨论的还仅仅是数字计算，事实上还有一种更强大的方法，叫做量子计算，它可以解决连大规模并行处理数字计算机都无法解决的难题。可以说，量子计算将会是下一个改变世界的技术领域……（雷•库兹韦尔的预言再次成真：2015年12月9日，多家美国媒体报道，美国航空航天局与谷歌公司本周早些时候宣布，他们制造出了台真正利用量子机制运算的电脑，并称这台代号D-WAVE 2X的计算机运算速度可以达到普通计算机的一亿倍。10日，俄罗斯卫星新闻网发表新闻称，中国科技大学的一个研究小组利用一块金刚石制造出了世界上首台量子计算机，可以在不到一秒时间内破解普通计算机需要几年甚至十年才能破解的密码。阿里巴巴宣布研发量子计算机。）
第七章 虚拟现实：再造一个“客观世界”
未来，我们并不总是需要真实的身体。如果我们处在虚拟环境中，那么虚拟身体就能满足我们的需求。在未来的几十年中，虚拟现实将成为网络的主体，虚拟环境将摆脱额外硬件的束缚，转而依托专门的网站，你只需要通过大脑思维访问该网站就能进入虚拟现实世界。我们可以在历史社会网站上与本杰明•富兰克林就战争问题上的权力展开辩论；在瑞士商会网站上去阿尔卑斯山滑雪，感受寒冷的雪花飘落到脸上；在好莱坞网站上与你爱的影星拥抱。虚拟现实真的就要到来了！
第八章 写诗、谱曲、绘画：一台机器的创造天赋
机器人如何写诗？先分析原创作者的风格，再生成算法来创造自己的语言风格、节奏模式，终创作出全新的原创诗歌——完全可以避免自己抄袭。……1895年，开尔文勋爵曾预言，“不可能有比空气重的飞行机器。”1912年，福煦元帅预言，“飞机毫无军用价值。”1949年，《大众机械》杂志预言，“未来计算机的重量不会超过1.5吨。”为什么雷•库兹韦尔对科技的预言绝大部分都可以如约来到？
第九章 改变无处不在，现实就在眼前
30年前，雷•库兹韦尔做出了惊人预测：磁盘存储器会遭到淘汰，但在存储大量信息的服务器中仍会保留使用。大多电脑用户在家中和办公室都有计算机服务器，用来存储大量的软件、数据库、文件、音乐、电影等数字化“物体”。连接电缆也在消失，打印机、话筒、显示屏等各部件的信号传输都可以通过无线技术实现。每台电脑都配有无线技术以连入遍布全球的互联网，可以进行即时可靠的超宽带通信。传统书籍、杂志和报纸都可以在显示屏上阅读，且尺寸更小……30年后，他的预言一一变成现实，我们整个科技社会的发展脉络几乎完全复制了他的预言。
第三部分
未来之光
第十章 2019年：即将到来的技术变革
2019年，通过无处不在的通信网络，我们可以观看3D动态影像、进行3D可视通话、进入虚拟环境。家用机器人进入普通家庭，可以做清洁工作或者其他家务。公共场所和私人空间一般都有机器智能监控，以防出现人类之间的暴力。计算机化的健康检测器广泛使用，它内置在手表、首饰及衣服中，可以诊断急性和慢性健康状况。
第十一章 2029年：人类与机器之间鸿沟不在
2029年，人类和机器之间的鸿沟不复存在。人类的认知能力也正在向机器输送，所以许多机器已经具备了由人类智力逆向工程发展而来的性格、能力和知识。以机器智能为基础的神经植入器也正反过来为人类提供认知和感知功能。机器能力的迅速提高也引发了争议，但无有效的应对措施。人类也意识到使人类—机器文明完全摆脱机器智能是无法实现的。
第十二章 2099年：人类的定义被彻底颠覆
2099年，人类思维开始融入自己创造的机器智能领域。人类的定义也已被彻底颠覆。虽然基于机器的智能体的基本权利已得到解决，人类、机器智能体以及其各种结合体也具有各自不同的权利和力量，而这也成了政治和哲学的根本问题。
后记 重回宇宙：人类并不孤单
我们的星球很有可能不是存在智能体的地方。智能终将会成为一股无比强大的力量，即使对于强大的星体力量也是如此（所以我们要小心了！）。物理定律并不会马上被智能体废除，但它们会逐渐退出人们的视野。
附录一 大事年表
附录二 如何打造一台智能机器
目录
前言 当机器超越人类并拥有了心灵
部分
机器之心
章 技术的进化：指数级增长
混沌初开，宇宙大爆炸，时间如白驹过隙。时间的本质在于它总是呈现指数级推进——要么以几何级数加速，要么像宇宙史一样以几何级数减速。爱因斯坦说，时间对体验它的一切实体来说都是相对的。指数级增长的本质就是宇宙中的事物在极其漫长的时间里发展得极为缓慢，但是一旦达到时间拐点，那么就会呈现喷跃式发展。进化是一个过程，不是封闭的系统，它是智能的缘起。宇宙演进、生命进化和技术进步都是呈指数级推进的，它们推进的共同主线是什么？摩尔定律何时失效，在其失效之后，计算能力如何才能持续加速？
第二章 机器智能：超越人类智能的那一天正在临近
一种智能体是否能创造出另一种其自身更智能的智能体？根据我的研究和判断，人类必会完胜进化，并在几千年内完成进化几亿年才完成的创造。人类智慧虽为进化的产物，其智能却青出于蓝而胜于蓝。也就是说，我们创造的智能产物终有一天也会赶超人类。
第三章 图灵的预言：机器会有意识吗
人类有意识这是正常不过的事情了，那么动物有意识吗？未来的机器会有意识吗？那种认为动物“只不过是机器”的观点十分普遍，这对动物和机器来说都是一种蔑视，机器智能将在未来的几十年内具备同人类一样的复杂性和精确性。那么，同人类一样复杂的机器能自己做决定还是只会遵循程序？图灵的预言是否在一步步临近？
第四章 人工智能的公式：也许很快就能找到
智能究竟是什么？为什么我们在生活中察觉不到机器的智能？复杂无比、神秘莫测的智能进程有没有可以遵循的一个简单的公式或算法？事实证明，只要将充足大量的计算与正确恰当的公式准确结合起来，几乎没有解决不了的难题。但构成智能的统一公式是什么样的？进化用了几十亿年才给出了这个问题的答案，我们在短短几千年中为寻找正确答案开了个好头，可能再用几十年，我们就能解答这一问题。
第五章 超级智能既是天才，又是白痴？
为什么计算机能战胜国际象棋大师，却不知道避雨，也不知道下雨打伞？它在某一方面简直是天才，却在很多方面是白痴。因为它无法适应更复杂的环境，当然也就无法驾驭日常对话中的各种连接。而且，虽然简单算法的功能强大、极具诱惑，但仍缺乏一种叫“知识”的东西。如何让机器自行投资、阅读和学习？或者也会像人类一样，在问题超出自己的专业范围时进行杜撰，冒充行家里手？
第二部分
奇点临近
第六章 茶杯中的宇宙：量子计算引爆技术未来
到现在为止，我们讨论的还仅仅是数字计算，事实上还有一种更强大的方法，叫做量子计算，它可以解决连大规模并行处理数字计算机都无法解决的难题。可以说，量子计算将会是下一个改变世界的技术领域……（雷•库兹韦尔的预言再次成真：2015年12月9日，多家美国媒体报道，美国航空航天局与谷歌公司本周早些时候宣布，他们制造出了台真正利用量子机制运算的电脑，并称这台代号D-WAVE 2X的计算机运算速度可以达到普通计算机的一亿倍。10日，俄罗斯卫星新闻网发表新闻称，中国科技大学的一个研究小组利用一块金刚石制造出了世界上首台量子计算机，可以在不到一秒时间内破解普通计算机需要几年甚至十年才能破解的密码。阿里巴巴宣布研发量子计算机。）
第七章 虚拟现实：再造一个“客观世界”
未来，我们并不总是需要真实的身体。如果我们处在虚拟环境中，那么虚拟身体就能满足我们的需求。在未来的几十年中，虚拟现实将成为网络的主体，虚拟环境将摆脱额外硬件的束缚，转而依托专门的网站，你只需要通过大脑思维访问该网站就能进入虚拟现实世界。我们可以在历史社会网站上与本杰明•富兰克林就战争问题上的权力展开辩论；在瑞士商会网站上去阿尔卑斯山滑雪，感受寒冷的雪花飘落到脸上；在好莱坞网站上与你爱的影星拥抱。虚拟现实真的就要到来了！
第八章 写诗、谱曲、绘画：一台机器的创造天赋
机器人如何写诗？先分析原创作者的风格，再生成算法来创造自己的语言风格、节奏模式，终创作出全新的原创诗歌——完全可以避免自己抄袭。……1895年，开尔文勋爵曾预言，“不可能有比空气重的飞行机器。”1912年，福煦元帅预言，“飞机毫无军用价值。”1949年，《大众机械》杂志预言，“未来计算机的重量不会超过1.5吨。”为什么雷•库兹韦尔对科技的预言绝大部分都可以如约来到？
第九章 改变无处不在，现实就在眼前
30年前，雷•库兹韦尔做出了惊人预测：磁盘存储器会遭到淘汰，但在存储大量信息的服务器中仍会保留使用。大多电脑用户在家中和办公室都有计算机服务器，用来存储大量的软件、数据库、文件、音乐、电影等数字化“物体”。连接电缆也在消失，打印机、话筒、显示屏等各部件的信号传输都可以通过无线技术实现。每台电脑都配有无线技术以连入遍布全球的互联网，可以进行即时可靠的超宽带通信。传统书籍、杂志和报纸都可以在显示屏上阅读，且尺寸更小……30年后，他的预言一一变成现实，我们整个科技社会的发展脉络几乎完全复制了他的预言。
第三部分
未来之光
第十章 2019年：即将到来的技术变革
2019年，通过无处不在的通信网络，我们可以观看3D动态影像、进行3D可视通话、进入虚拟环境。家用机器人进入普通家庭，可以做清洁工作或者其他家务。公共场所和私人空间一般都有机器智能监控，以防出现人类之间的暴力。计算机化的健康检测器广泛使用，它内置在手表、首饰及衣服中，可以诊断急性和慢性健康状况。
第十一章 2029年：人类与机器之间鸿沟不在
2029年，人类和机器之间的鸿沟不复存在。人类的认知能力也正在向机器输送，所以许多机器已经具备了由人类智力逆向工程发展而来的性格、能力和知识。以机器智能为基础的神经植入器也正反过来为人类提供认知和感知功能。机器能力的迅速提高也引发了争议，但无有效的应对措施。人类也意识到使人类—机器文明完全摆脱机器智能是无法实现的。
第十二章 2099年：人类的定义被彻底颠覆
2099年，人类思维开始融入自己创造的机器智能领域。人类的定义也已被彻底颠覆。虽然基于机器的智能体的基本权利已得到解决，人类、机器智能体以及其各种结合体也具有各自不同的权利和力量，而这也成了政治和哲学的根本问题。
后记 重回宇宙：人类并不孤单
我们的星球很有可能不是存在智能体的地方。智能终将会成为一股无比强大的力量，即使对于强大的星体力量也是如此（所以我们要小心了！）。物理定律并不会马上被智能体废除，但它们会逐渐退出人们的视野。
附录一 大事年表
附录二 如何打造一台智能机器
当机器超越人类并拥有了心灵
这个赌徒怎么也没想到自己会上天堂，但回想起来，他觉得自己活着的时候也算做过一些善事。这里比他想象的更好，到处都是炫目的水晶吊灯、精美的手工地毯、奢华的美味佳肴。当然，还有美丽的女人，她们似乎对这个新来的男宾很感兴趣。他把手放在轮盘上想碰碰运气，令人惊奇的是，每一次中奖的都是他的号码。他又试了试赌桌，好运仍然眷顾着他：他赢了一把又一把。他的好手气引起了一阵骚动，让殷勤的侍者和漂亮姑娘们兴奋不已。
一天接一天，一星期接一星期地过去了，这个赌徒赢了一场又一场，累积的钱财也越来越多。每件事都顺着他的心意发展，他只负责赢。又是一星期接一星期，一月接一月过去了，这位赌徒的好运简直势不可当。
没过多久，游戏就变得有点无聊了。赌徒也不耐烦起来，赢得赌局也越来越没意义。但一切照旧，他照赢不误。直到有一天，痛苦不堪的赌徒向掌管赌局的天使求救，坦言自己再也无法忍受这一切了。毕竟，他这种人根本不属于天堂，他早就清楚自己本该属于“地狱”，而那里才是他一心想去的地方。
“但这儿就是‘地狱’。”天使回答道。
这是我儿时看过的电视剧《阴阳魔界》（The Twilight Zone）1中的一集。现在我已然想不起那一集的剧名，不过我倒乐意将它命名为
“当心自己的愿望”（Be Careful What You Wish For）。这部剧也走了同类电视剧常走的套路，解释了人类本性当中的一个悖论：我们喜欢解决问题，但又不想一下子都解决了，反正不要解决得太快。相对于解决方案来说，我们更关注问题本身。
就拿死亡来说吧。人们愿意为避免死亡付出巨大努力，竭尽所能延长生命，将“大限已到”视为无比悲惨的事。但同时我们又发现，倘若没有死亡，活着仿佛也很艰难。死亡赋予生命特殊的意义，让我们懂得珍惜光阴。倘若时间太过充裕，那光阴也会失去意义。假如确实能够将死亡延后，那么人类的灵魂就会像《阴阳魔界》中的赌徒一般沉闷无趣。
我们还未面对过这样的窘境，现在的我们既无须担心死亡，也无须顾虑人类面临的麻烦。极少有人承认20世纪给我们留下诸多好处。信息技术的进步必然促进社会的繁荣发展，但人类今天仍然面临着一些问题和困难，自从这些问题和困难有历史记录以来，人类就一直在努力解决，却始终未果。
21世纪将与以往有所不同，人类将携手其创造的计算机技术共同解决由来已久的需求问题（只要不是性欲就好说），并且能改变后生物时代未来的死亡率。我们是否拥有足够的心理准备去迎接等待我们的所有美好事物呢？也许还没有，但或许我们很快就会有了。
在21世纪结束之前，人类将不再是地球上有智慧和能力的物种。好吧，让我暂且收回这句话。上面这句话正确与否取决于我们如何定义“人类”。我们要认清两个世纪之间关键的差异所在：下个世纪的政治问题和哲学问题将主要研究到底如何定义“人类”。2
不过我考虑得太远了。20世纪已经见证了太多技术变革以及随之出现的社会动荡，就在19世纪的后一年——1899年时，还几乎没有人能预见到这一点。变革的步伐正在加快，从“发明”这一概念诞生的那一刻起就在不断加速（本书章会提到，这种加速度正是技术的固有特征）。21世纪头20年的转变会比整个20世纪的转变更大。然而，如果要领略21世纪将带领我们走向何方，还得回过头来从1999年开始看起。
向21世纪过渡
现如今，计算机在很多方面的智能都超越了人类智能，但这种优势仅限于个别领域，比如下棋、诊断某些身体状况、购买并销售股票、为巡航导弹导向等。整体来看，人类智能更为灵活。计算机仍然无法描述厨房餐桌上的各种物件，不能撰写电影总结，不会系鞋带，无法辨别猫和狗的差异（不过我相信，有了当代神经网络——计算机模仿人类神经元建立的模型，电脑将很快具备这一技能）3，无法领会幽默，也无法完成人类擅长的精工细活。
存在这种能力差异的原因之一是的计算机也比人类大脑简单——就复杂性而言，目前后者是前者的约100万倍（若采用的假设不同，可以增减一两个数量级）。但到21世纪初，这种能力差异将越来越小。20世纪伊始，计算机的速度每三年就增加一倍，到了20世纪五六十年代，每两年就增加一倍，现在每一年就增加一倍。这种趋势将一直延续到2020年，届时，计算机的存储容量和计算速度便可与人脑一较高低。
但是，即便计算机的复杂性和容量与人脑相当，也仍然无法与人类智能的灵活性相媲美。这些资源的组织和内含——智能的软件同样重要。模仿大脑软件的方法之一是使用逆向工程法——扫描人类的大脑（这项技术在21世纪将成为现实）并在一种内存充足的神经计算机（这种经过特殊设计的计算机可以模拟数量庞大的人类神经元）当中复制大脑的神经电路。
机器极有潜力达到人类的智能水平，我们可以结合大量并行神经网络和其他计算模式对系统进行训练和演化，使其能理解语言和模型，包括阅读理解文字文件的能力。虽然如今的计算机从自然语言文件中汲取并学习知识的能力十分有限，但它们在这一领域的能力正迅速提升。到21世纪20年代时，计算机将能够自主阅读，能理解并模仿听见的话语。届时我们便可让电脑博览世界文学作品，包括书籍、杂志、科技期刊及其他各种可阅读的材料。后，机器将大胆挺进物质世界，从各类媒体及资讯服务业中获取信息，并同其他计算机共享这些信息（机器要比制造它们的人类更容易做到这一点），从而自主收集获取知识。
一旦计算机的智能与人类相当，它就势必会有超过人类智慧的一天。从诞生之日起，计算机在存储和处理信息方面的能力就超越了人类大脑的敏捷度。计算机可以精确地存储数十亿甚至数万亿条信息，但人类却连准确地记住电话号码都难做到。计算机可以在不到一秒钟的时间里从数十亿条记录当中检索一个数据库并随时共享知识库。如果把一台智能水平与人类智能相当的机器与电脑在速度、精确性以及存储共享能力方面的优越性能结合起来，那么这台机器一定所向披靡。
哺乳动物拥有令人惊叹的神经元，但人类的神经元构造与它们并不完全一样。哺乳动物神经元的复杂性的主要作用体现在支持主体生命过程方面，其对处理信息的能力则作用甚微。此外，神经元速度极慢，电子电路的速度至少比它快100万倍。如果计算机在理解抽象概念、识别图形与其他属性方面与人类智力水平相当，那它就可以把这种能力运用到所有人类习得的以及机器习得的知识库当中。
然而人们对于计算机将同人类智能一决高下这一假设置若罔闻，因为人们对它们目前的能力持怀疑态度。毕竟，我自己用电脑时也发现，如果它真有什么智能的话，那这种智能似乎也是非常有限且不可靠的。很难想象某人的电脑有幽默感、有主见或者表现出其他人类思想具有的那种讨人喜欢的品质。
但计算机技术目前的发展水平并非停滞不前。一二十年前，很难想象计算机会有今天的能力。比如，今天的计算机可以精确地转录语音内容，能够理解并回应自然语言，能够识别医疗进程中的模式信息（如心电图及血液检查，其精确性可以同人类医生相匹敌），当然，还可以同世界冠军级别的选手对弈。在下一个10年中，我们将看到翻译电话，实现一种语言到另一种语言的实时翻译，计算机化的智能个人助手可以迅速搜索并理解全球知识库中的内容，我们还会见识许多其他具备更多智能的机器。
到21世纪20年代，判断人类智能和机器智能究竟谁更胜一筹会越来越难。一方面，计算机智能在速度、精确性及容量大小等方面的优势不言而喻；另一方面，人类智能的优势到底体现在何处也变得越来越难说清了。
计算机软件技术的优势已经远远超出很多人的想象。我常常有这种体会，向人们展示计算机在语音和文字识别领域的研究进展时，大家纷纷对其当前发展的水平讶异不已。举例来说，一位典型的计算机用户近一次使用语音识别技术时的体验可能是这样的：这种语音识别技术是很多年前的一个捆绑软件，可免费使用但极其低端，能够识别的词汇有限，还需要在字与字之间有所停顿，而且常常出错。那么，这些用户体验了现代语音识别系统之后一定会大吃一惊，该系统可以完整识别出60 000字不间断的语音讲话，其精确性可以同人类打字员相媲美。
还要记住一点，计算机智能正悄悄赶超人类智能。举个简单的例子，1990年国际象棋大师加里•卡斯帕罗夫信心满满地宣称计算机永远不会击败他，连想都别想。毕竟，他曾与的计算机对弈，而那些计算机下象棋的能力根本无法与他相提并论。但计算机下棋的技术正在稳步提升，每年可以收获45个小数分。1997年，计算机击败了卡斯帕罗夫，至少在下棋这一方面战胜了他。一直以来，很多评论认为除了下棋之外，人类活动还有许多值得计算机模仿学习。确实如此，在很多领域——比如利用计算机创作一本书，计算机的能力仍然很逊色。但是计算机的这种能力正持续以指数级的速度增长，我们将在其他领域体验到卡斯帕罗夫当年的感受。在接下来的几十年里，机器的能力将匹敌并终将赶超任何一种人类技能，包括人类了不起的能力——在错综复杂的环境中思考的能力。
一直以来，人们都习惯把进化视为一出有着10亿年历史的戏剧，剧情发展的后结局和形式就是人类智能。21世纪初地球上出现的新型智能将会与人类智能相抗衡，终会大大超过人类智能，并将成为塑造人类历史的所有事件中意义重大的一件，其重要性绝不亚于人类智能的产生，也会对人类活动的各个方面产生深远影响，比如工作性质、人类学习、政府、战争、艺术以及人类的自我认知等方面。
目前这样的功能还没有实现。但随着计算机的出现——其复杂性的确可以与人脑媲美，甚至胜出一筹，机器一定会具备相应的能力来理解那些抽象和微妙的含义并对此做出回应。人类看上去很复杂，部分原因是因为相互竞争的内在目标。价值观和情感代表了经常相互冲突的目标，也是我们作为人类处理抽象层面的事物时不可避免的副产品。因为计算机的复杂性可以与人类智能相媲美甚至超越人类，而且它们是从人类智能的模型当中衍生出来的，所以，它们必然也可以运用价值观和情感等手段实现各种目标，只是其价值观和情感未必和人类的相同罢了。
与此同时，很多哲学问题也随之出现。计算机究竟是在思考还是只是在做计算而已？反过来看，人类到底是在思考还是在做计算？人脑遵循的大概是各项物理法则，因此肯定也是台机器，不过是比较复杂的机器而已。人类思考和机器思考之间是否有本质上的差异？或者可以换个问法，一旦计算机和人脑一样复杂，可以像人脑一样捕捉到微妙复杂的想法，是否可以认为它们有意识？这样的问题能提出来已难能可贵，有些哲学家认为这个问题没有意义，而另外一些人则认为这是哲学当中有意义的问题。事实上，该问题可以追溯到柏拉图时期，但由于机器的出现（它们似乎确实具有意志和情感），这个问题似乎变得更引人注目了。
比如说，如果一个21世纪的人采用无创扫描技术（例如先进的磁共振成像技术）做了一次大脑扫描，然后把思维下载到他的个人电脑里，那么出现在他电脑里的“人”是否和接受扫描的人具有相同的意识？电脑里的“人”也许会颇具说服力地向你讲述“他”在布鲁克林长大，在马萨诸塞州上大学，在这里走进了扫描仪，然后在这台电脑里苏醒过来。那么刚才接受扫描的那个人就会承认电脑里的这个“人”确实同他一样，他们有着同样的过去、知识、记忆和性格，但这个“人”只是个冒充他的“赝品”，并不是他本人。
即使我们限定讨论范围，只探讨并非从某个特定人脑中衍生出来的计算机（的表现），它们也会日益拥有自己的性格，证明它们也有我们称之为情感的反应，它们还会表达自己的目标和意图。这些计算机似乎还会拥有自由的意志，它们会提出心灵体验的要求，而那些仍然使用碳基神经元或其他神经元的人将对它们信任有加。
我们经常读到有关未来几十年预言的书籍，这些预言探讨了各种人口趋势、经济走向和政治潮流，却忽略了那些有自我观点和议事日程的机器将带来的革命性影响。我们还是需要仔细思考能够全方位同人类思想相匹敌的力量出现，它们的出现是缓慢的，却势不可当，这样，我们才能全面理解未来世界。
雷•库兹韦尔展现的是冷静的分析……抓人眼球的预测和对未来美好的预测。他的叙述方式轻松诙谐，书中也未出现冗长繁重的术语。
——《连线》杂志
《机器之心》一书广泛探讨了诸多有趣的话题，例如熵、混沌理论、大爆炸、量子理论、DNA计算机……神经网络、遗传算法、纳米工程、图灵测试、脑扫描术……国际象棋程序、互联网等——涵盖了信息技术界的过去、现在及未来。
——《纽约时报》
库兹韦尔的书着实撩人眼球，他预言不久的将来，人类将是半人半机的构造。
——
《福布斯》
《机器之心》将引爆你的眼球。若非出自库兹韦尔这位成功创业者之手，他的这些构想看上去就如天方夜谭。
——《旧金山纪事报》
库兹韦尔描绘出的景象十分诱人，又略显吓人——人类与机器之间的界线模糊了。
——《波士顿环球报》书评
计算机智能赶超人类时会是什么样？库兹韦尔，这位当下诸多*机器的发明者，提出了他的构想——书中包含了对未来几十年间发展的乐观预测。
——
《科柯斯》书评
部分
机器之心
章
技术的进化：指数级增长
时间简史：时间正日益变慢
构成宇宙的是故事，而非原子。
——穆里尔•鲁凯泽
宇宙究竟是一种伟大的机制，一种复杂的计算，一种精美的对称形式，一个巨大的意外，还是一种伟大的思想？
——约翰•D•巴罗
正如本书开始所述，我们会注意到时间本质的不寻常属性，这种属性对于我们向21世纪过渡起着关键作用。人类的故事也许起源于150亿年前，那时还不存在有意识的生命可以领略宇宙诞生的意义，但现在我们却可以回过头去仔细研究它的诞生过程。（从量子力学的角度来看，回顾过去可以这么说，如果宇宙未能进化出有意识的生命去理解它的存在，那么这种宇宙从一开始其实就没有存在过。）
宇宙诞生的10–43秒之后，周边的环境冷却下来（大概有1034度），于是，一种独特的力量——重力逐步形成。1
接下来的10–34秒（这也是一秒钟当中极其微小的一部分，不过其长度却超出10–43秒10亿倍）中并没有发生什么事，此刻的宇宙温度又低了一些（现在只有1029度），在这种环境下，物质以电子和夸克的形式存在。为了让一切保持平衡，反物质也应运而生了。这是一个“多事之秋”，新生力量迅速进化，当时已有三种力量：重力、强作用力2以及电弱力3。
又过了10–10秒之后，电弱力分裂成电磁力和其他几种现代人耳熟能详的弱作用力。4
10–5秒之后，情况变得复杂起来。温度已经下降到相对温和的一万亿度，夸克聚集起来构成了质子和中子。同样，反夸克构成了反质子。
后来，这些物质微粒渐渐达到了平衡，但这一切究竟是如何发生的仍不得而知。至此，一切似乎都很顺利。但要是一切事物都处于平衡状态，那宇宙一定相当无趣。这样的话，生命就不会进化，我们也就可以得出这个结论——宇宙从一开始就没有存在过。
在宇宙中，每100亿个反质子对应着100亿零一个质子。质子和反质子相互碰撞，从而产生了另外一种现象：光（光子）。因此，所有的反物质都被摧毁了，只留下物质统治着整个宇宙。（这也表明，让竞争对手占有哪怕一丁点优势都是危险的。）
当然，如果当时反物质获胜的话，那么它们的子孙后代将把它们称为物质，而把物质称为反物质，因此，我们又得回到一切开始的地方（也许这才是当时的真实情况）。
一秒钟之后（跟宇宙历史上的前期过程相比，一秒钟实在是很长的一段时间，因此，要注意时间框架正在呈指数型扩大），电子和正电子（也叫阳电子）追随着质子和反质子的步伐，同它们一样互相残杀，后电子大获全胜。
又过了一分钟，中子和质子结合成了氦、锂、重氢等质量更大的原子核。此时温度只有10亿度。
大约30万年之后（此时的事物演变速度正极速放慢），平均温度只有3 000度，原子核规整了核外电子排布之后，批原子便诞生了。
10亿年过后，这些原子构成了大片的云，渐渐盘旋上升，组成了各种星系。
20亿年之后，这些星系里面的物质进一步合并组成了恒星，很多恒星都有自己的星系。
30亿年后，一个普通星系中有一颗再普通不过的恒星，一颗围绕着这颗恒星运转的极其平凡的行星诞生了——我们称之为“地球”。
在继续深入探讨之前，我们一起来看看时间进程中的一个显著特点。在宇宙诞生之初，万事万物瞬息万变。在初的10亿分之一秒内就发生了三次进化模式的变化。而后来宇宙进化的重大事件则花费了几十亿年的时间。时间的本质在于它总是呈指数型推进——要么呈几何级数加速，要么像宇宙史一样呈几何级数减速。在这段极长的时期当中，发生的大事情不多，时间看上去就像是线性推进的。因此在大部分时间里，时间主要以线性方式流逝。但这并非时间的本质。
这一点的意义何在呢？在风平浪静的漫长时期，这一点的重要性还体现不出来，但如果我们发现自己身处“时间曲线拐点”，就会明白其重大意义，在这些时期中，时间曲线的指数性质要么会向内激增，要么向外激增，就好像跌入了黑洞一般（在这种情况下，一个人跌入黑洞之后，时间会以指数级速度加速）。
时间的速度
但是稍等一下，我们凭什么说时间正在改变自身的“速度”呢？我们可以以每秒钟的进程来计算时间的速率，但是否可以说时间正在改变自身的速率呢？时间是否可以在一秒钟内完成两秒的进程呢？
爱因斯坦对这一点做出解释——时间对体验它的一切实体来说都是相对的。5一个男人的一秒钟对一个女人来说也许是40年。爱因斯坦曾举过这样一个例子，假设一个男人以接近光速的速度走向一颗星球——假设这颗星球距离地球20光年。从地球的角度来看，这段旅程往返一趟所花费的时间差不多是40年。所以当这位男士归来的时候，他妻子已经老了40岁。但是对他来说，这却是一段非常短暂的旅程。如果他以接近光速的速度向前走，也许花费的时间还不到一秒钟（从实际角度来看，我们还要考虑一些限制条件，比如时间在不摧毁他身体的情况下加速或减速）。那么这两位究竟谁的时间框架是正确的呢？爱因斯坦认为两种框架都对，且这种正确性只能相对存在。
有些鸟类的寿命只有几年时间。如果你仔细观察它们的快速运动，就会发现它们正在以另一个标准来体验时间。人类也有同样的经历。儿童的变化速率以及他所经历的时间和成年人是不一样的。值得一提的是，我们会发现进化进程中时间的加速度与宇宙诞生时时间的加速度是迥然不同的。
指数级增长的本质就是宇宙中的事物在极其漫长的时间里发展得极为缓慢，但是一旦到达时间拐点，那么事物的增长就会呈现喷跃式发展。进入21世纪以后，我们对此会有更深刻的体验。
进化：时间在加速
太初有道……道成为血肉之躯。
——《约翰福音1:1,14》
宇宙中的很多事物根本无须任何解释说明。拿大象来说，如果分子学会竞相按照自己的形象创造其他分子，那么就可以看见大象以及其他类似大象的东西遍布各地。
——英国化学家彼得•阿特金斯
回顾过去时看得越远，展望未来时也能看得更远。
——英国前首相温斯顿•丘吉尔
本书后文会再次谈到时间曲线拐点的问题，但现在我们还是深入研究一下时间的指数性质吧。19世纪时，人们普遍接受了一套名为“热力学定律”的统一准则。6顾名思义，这些定律主要论述了热的动态特性，也是继一个世纪之前英国物理学家牛顿完善了经典力学之后该领域的首次重大细化。但当初牛顿描述的是一个完美而有序的世界，在这个世界里，大小不一的粒子和物体都极其有序地排列着，所有运动形式都是可预见的，而热力学定律描述的却是一个混乱不堪的世界。的确，这就是热的本质。热就是一种构成世界的各种粒子混乱而不可预期的运动的原因。热力学第二定律有一个推论，即在一个封闭的系统当中（其内部实体和力量的相互作用不受外部影响，比如宇宙），无序性（也叫作“熵”）会不断增加。因此，一切都取决于这个系统自身的性质。以我们生活的这个世界为例，这个系统的运转也每况愈下，越来越混乱。很多人认为混乱简直就是自己生活的真实写照。但在19世纪，人们认为热力学定律是一个恼人的发现。19世纪初，人们似乎认为统治世界的基本原则是简单易懂且整齐有序的，虽然还有一些细节问题等待发掘探讨，但人们已经掌握了统治世界的基本原理。热力学定律的出现挑战了这种自满心理，但这还不是终结论。
热力学第二定律有时也被称为熵增定律。熵意味着智能的自然出现似乎是不可能的。智能行为与随机行为是截然相反的，任何一个能对自身环境做出智能反应的系统都必须是极其有序的。生命的化学构造非常复杂，智能生命的化学构造尤其如此。在日益混乱的粒子和能量之中，这个世界还是出现了一些构造非凡的生物。我们如何才能协调好智能生命的出现与熵增定律二者之间的关系呢？
这个问题有两种答案。种，熵增定律与进化过程似乎是矛盾的，因为进化是一个越来越有序的过程。但从本质上来说，这两种现象并不矛盾。生命的秩序是于巨大的混乱之中形成的，在生命进化这一更大的系统当中，多种生命形式的存在也并未明显影响该系统的熵测度。有机体并非一个封闭的系统，而是一个更大系统当中的一部分，我们将这个更大的系统称为环境，它的熵（无序性）很高。换言之，由于多种生命形式存在而表现出的有序性在衡量环境的总熵时根本微不足道。
因此，尽管宇宙中的无序性在增加，但进化过程却可能让复杂度和有序度同时存在并增加。7进化是一个过程，不是封闭的系统。它受外部影响，同时又可以对其包含的无序性善加利用。所以，熵增定律与生命和智能的出现并不冲突。
对于第二种答案，我们需要进一步探讨进化问题，因为进化是智能的缘起。
进化正呈指数级增长
正如前文所述，在宇宙诞生几十亿年以后，那颗极其普通的星球终于也形成了，它就是地球。在太阳能量的作用下，地球上的许多元素形成了越来越复杂的分子。于是，化学开始由物理学脱胎而来。
20亿年后，生命诞生了。也就是说，可以使物质和能量自身延续下来并永世不灭的模式成功地实现了永久化。然而，如此显而易见的生命重复模式直到几个世纪前才被人们发现，而且是如此非凡的发现。
随着时间的流逝，这些模式变得越发复杂，比分子链还要复杂。功能不同的分子结构组成了不同的分子群，于是，化学又衍生出了生物学。
于是，大约34亿年前，地球上批有机体——厌氧（不需要氧气）原核生物（单细胞生物）诞生了，它们有使自身长期生存的基本方法。接下来形成的早期新型生命形式包括简单的遗传体系，它们能够游泳，可以进行光合作用，这些都为更高级的耗氧有机物出现打下了基础。在接下来20亿年中，重要的发展成果就是以DNA脱氧核糖核酸为基础的遗传学了，从此以后，人类就可以凭借这个学科来指导并记录进化的发展了。
进化过程的关键要求之一就是将进化结果以“书面”的方式记录下来，否则这一过程将注定一直在为已经解决的问题反复寻找答案。对早的有机物来说，这些记录写在（嵌在）他们自己的身体中，即直接编码记录在其原始细胞结构的化学属性中。而以DNA为基础的遗传学创立之后，生物进化就好像设计了一台数字计算机，记录自己的劳动成果。同时这种设计也催生了其他更复杂的实验。7亿年前，分子集合——也叫作细胞，自身组织形成细胞群落，由此诞生了批多细胞动植物。在接下来的1.3亿年间，现代动物身体的基本构架进化完成，包括以脊髓为基础的骨架，这种构造使得早期的鱼类具备了高速游泳的能力。
因此，虽然生物进化历经几十亿年的时间才创造出批原始细胞，但随后的几亿年间，许多重大事件相继发生，进化速度骤然加快。86 500万年前，恐龙在大劫难中灭绝以后，哺乳动物开始统治地球（不过昆虫们恐怕对此持有异议吧）9。灵长类动物出现后，进化的过程就开始以几千万年作为单位来计算。10大约1 500万年前出现了类人动物，其主要特征是靠后腿直立行走，此时的进化速度开始以百万年为单位来计算。11
大约50万年前，我们这个物种——智人诞生了，智人的大脑更大，负责理性思维的那一部分极其盘曲的大脑皮层尤其大。从遗传学的角度来看，智人同其他高级灵长类动物并没有什么差别。他们与非洲的低地大猩猩DNA相似度为98.6%，与加里曼丹岛和苏门答腊岛的红毛猩猩的DNA相似度为97.8%。12自此之后，进化的故事将主要集中在由人类负责的各种进化变体（即技术）上。
技术：别样的进化
如果一个科学家说某件事情是可能的，那他基本上不会出错；但如果他说，某件事情是不可能的，那他就极有可能出错。
探索可能性极限的方法就是再冒险一点，朝不可能的方向再迈进一小步。
所有先进的技术都与魔法无异。
——英国科幻小说家亚瑟•克拉克的“克拉克三定律”
机器和小提琴奏鸣曲或者欧几里得的定理一样，独特、辉煌而又意味深远。
——古典历史学者格雷戈里•弗拉斯托斯
技术的发展刚好赶上进化的指数级增长，虽然智人不是使用工具的动物，但创造技术的能力却是它们独有的。13技术不仅仅包括精工细作以及工具使用，还包括工具制作过程的记录以及工具复杂性的进步。技术要求发明创造，其自身就是另一种进化形式。技术进化过程中的“基因密码”就是由会制作工具的物种所做的记录。早期生命形式的基因密码仅由有机物自身的化学成分构成，同样，有关早期工具的书面记录也是那些工具自身的构造。后来，技术进化的“基因”又演变成书面语言记录，如今，它们通常被储存在计算机数据库中。技术本身终总会创造新技术，而我们也正在超越我们自己。
现在我们的故事要以万年为单位来度量了。那时的地球上有许多智人的亚种。大约10万年前，欧洲及中东地区出现了尼安德特人， 3.5万~4万年前，这种智人又神秘地消失了。尽管尼安德特人外形粗犷，但他们却是比较文明的物种，其文化当中包括精心准备的葬礼仪式——死者下葬时有饰品随殓，比如鲜花。现在我们还不清楚自己的智人表亲们身上究竟发生了什么，但显然他们与我们的直系智人祖先不太一样，后者大约出现在9万年前。类人动物的一些种类和亚种也开始创造技术，但只有聪明、上进的亚种动物才能幸存下来。这就在人类历史上建立了一种会不断自我重复的形式，即技术越发达的物种群体越能占据统治地位。也许这一趋势也不是什么好消息，因为在21世纪，智能机器将会在智能及技术复杂程度方面超越人类。
因此，大约4万年前，在所有的类人动物当中，我们的智人亚种被超越并淘汰出局了。
我们的祖先已经从早期的原始人类和人类亚种那里遗传继承了一些创新本领，比如在洞穴墙壁上记录事件、绘画、创作音乐、舞蹈、信仰宗教、发明先进的语言、生火以及制造武器等。人类花了几万年时间学会通过削尖石头的一侧来制造工具，接下来又用了几万年时间才琢磨明白把石头的两侧都削尖，锋利的边缘能让石头成为更有用的工具。然而，有一点很重要，那就是这些创新不但出现了，而且还传承了下来。在这颗星球上所有使用工具的动物中，唯有人类展示出工具运用方面的创新能力并将这种能力保持下来。
还有一点很重要，那就是技术。与孕育技术的生命形式的进化过程一样，技术本质上也是一个不断加速的过程。技术创造的地基——例如将石头的一侧磨出锋利的边缘，要花费很长时间才能得到完善，不过对于人类创造的技术来说，很长时间不过意味着几千年，不像众多生命形式的进化那样，仅是缘起过程就要几十亿年之久。
与生命形式的进化一样，随着时间的流逝，技术的发展步伐加速很快。14举例来说，19世纪的技术发展速度远远超越了前几个世纪，运河和庞大船只的建造、铺面道路的诞生、铁路的普及、电报的发展、摄影技术、自行车、缝纫机、打字机、电话、留声机、电影、汽车等新生事物的不断涌现，当然还有爱迪生的电灯泡。21世纪头20年，技术的发展持续呈指数级增长，这一增长速度相当于整个19世纪的增速。如今，短短几年时间里就会发生很多重大转变。有很多事例可以表明这一点，其中有代表性的一个例子就是20世纪90年代通信领域的革命——万维网，这是前所未有的。
什么是技术
技术是进化另辟蹊径的延续，因此其发展速度也在以指数级的速度推进。“技术”一词的英文Technology由希腊语当中的tekhnē和logia两个词衍生而来，前者意为“手工艺”或“艺术”，后者意为“……的研究”。因此，“技术”一词有一个义项便是“手工艺方面的研究”，其中“手工艺”指的是“为了某一实际目的而塑造资源”。这里我选用了“资源”而非“材料”一词，其原因在于，技术还包含对非材料资源的塑造，比如信息。
技术通常被定义为人类为获得控制环境的能力而发掘的创造工具的技艺。然而，这一定义并不充分。使用工具乃至创造工具的技艺并不是人类独有的。苏门答腊岛上斯瓦克杨桃园沼泽中的红毛猩猩用长棍作为工具撬开白蚁的巢穴；乌鸦懂得使用木棍和树叶制作工具；切叶蚁把干树叶和自己的唾液混合在一起制造糨糊；鳄鱼也会用树根来固定死去的
猎物。15
人类的独特之处在于运用知识——记录下来的知识，来制造工具。知识库代表了不断发展的技术的遗传密码。由于技术已经得到发展，该知识库的记录方法也从古生物的口头记录传统转变为19世纪的手艺人运用文字做的记录，再发展到20世纪90年代用电脑协助设计的数据库，记录的手段也在不断发展。
技术还意味着对其构成材料的一种超越。如果某项发明的各种元素以正确的方式集合在一起，就能产生一种奇妙的效果，而构成它的单个元素是达不到这个效果的。1875年，美国发明家亚历山大•格雷厄姆•贝尔无意中用电线把两个移动的鼓和螺线管（用电线缠绕而成的金属芯）连接在一起
，得到的这个“装置”效果竟然远远超越了原来用的材料。人类的声音有史以来次被神奇地传送到远处。其实大部分元素都是随机聚集在一起的。但是当许多材料（在现代技术当中便是指信息）以正确的方式集合在一起，就会产生超越性的效果。物体集合在一起产生的力量要远远大于各部分力量之和。
在艺术领域同样也存在超越现象，将这种超越视为人类技术的另一种形式也许更合适。把木头涂上漆，再把它和细线用正确的方式集合在一起，得到的装置简直令人惊异：小提琴、钢琴。如果以正确的方式使用这些器具，那又会产生另一种魔法般的效果：音乐。音乐远远超越了声音。音乐能唤起回应——认知的、情感的，也许还有心灵的，对听音乐的人来说，这又是另一种形式的超越。所有艺术形式都有一个共同目标：让艺术家与听众交流。这种交流并不是简单朴素的数据沟通，而是现象学花园当中一种更为重要的形式：感觉、想法、经历、向往。在希腊语当中，tekhnēlogia的意思也包括艺术，是技术的一种重要体现。
语言是人类创造的另一种技术形式。技术的基本应用领域之一就是交流，而语言为人类交流提供了基础。交流是一种重要的生存技能，有了它，人类家庭和部落就能群策群力共同战胜艰难险阻。其他动物也懂得如何交流，猴子和猿使用复杂的手势和咕哝声来交流各类信息；蜜蜂找到了隐藏的花蜜后，也会通过舞动“8”字形图案来传递信息；马来西亚的雌性树蛙会跳踢踏舞来吸引雄性；螃蟹用朝一个方向挥动钳子来警示同伴存在危险，但会用另一种节奏挥动钳子来求偶。16不过这些方法似乎并没有进化，只是通过以DNA为基础的常规方式在演变而已。这些物种无法记录其交流方式，因此这些交流方式只能原封不动地代代相传。相比之下，人类的语言一直在进化，各种形式的技术也一直在进步。结合不同时期的不同语言形式，技术为人类提供了与时俱进的方法来记录和传播其语言。
智人对我眼中那些技术形式的运用与培养也是独一无二的，比如艺术、语言、机器等等，这些都表明进化在以不同的方式进行。20世纪60~90年代期间，据说一些认知能力较强的灵长类动物已经掌握了语言技能，它们的水平至少和孩童相当。黑猩猩拉娜和坎齐能按顺序按压带有标记的按钮，据说大猩猩华秀和可可会使用美式手语。许多语言学家对此提出质疑，他们指出很多灵长类动物的“句子”其实只是一些含混不清的发音，比如“Nim eat，Nim eat，drink eat me Nim，me gum me gum，tickle me，Nim play，you me banana me banana you”，即便我们怀着非常宽容的态度来看待这种现象，这也只能证明它是上述论证的一个例外。人们认为这些灵长类动物正在使用语言，但它们并没有推动这些语言的进化，似乎也没有自发地发展这些技能，对这些技能的运用也十分有限。17它们多也就是为一项人类独有的发明尽其绵力而已，这项发明就是运用递归的（自我参考的）、象征性的、不断演变的交流方式，我们称之为语言。
技术的必然性
一旦一颗星球上有了生命，我们就可以认为这颗星球上必然会诞生技术。通过技术来扩大一个人的生理能力——更不用说智力了，对生存来说显然非常奏效。技术使得我们这些生命亚种具备支配自己所处生态环境的能力。技术要求其创造者具备两个属性：智能以及操控环境的体能。我们将在第四章中对智能的本质做更多探讨。智能明确呈现了对有限资源（包括时间）进行运用的能力，从本质上来说，这种能力有益于生存，因此备受推崇。这种控制环境的能力非常实用，否则有机物只能任由环境来安排自己的安全、食物，全凭环境来满足自己其他方面的需求。因此，作为一种有机物，迟早要具备上述两种属性。
计算能力的必然性
将人类描述为制作工具的动物其实还算准确。支持人类早期尚未开化的生活的，正是那些简单的工具及其粗糙的构造，在机械设备替代人类方面取得的成就不仅替代了人类双手的技能，更减轻了人类脑力的负担，这些成就都可以通过使用更高层次的工具来实现。
——查尔斯•巴贝奇
我们仔细回顾的那些基本过程——宇宙的演进、生命形式的进化以及后来的技术进步都是呈指数的，有些逐渐减速，有些逐渐加速。那么它们推进的共同主线是什么呢？为什么进化在加速时宇宙却在以指数级减速呢？答案会令诸位大吃一惊，但这些答案却是了解21世纪的基本条件。
在我试着回答这些问题之前，我们先研究另一个加速度的相关案例：计算的指数级增长。
在生命形式进化的早期，某些特化器官逐渐拥有了一种既能维持体内状态稳定又能对体外刺激做出不同反应的能力。从那以后，这种能力逐渐演变为更加复杂也更有能力的神经系统，能够储存大量记忆，能够通过视觉、听觉和触觉的刺激进行模式识别，还能够参与更加复杂的推理活动。记忆能力以及问题解决能力（即计算能力）已是多细胞生物进化过程中具备的能力。
在人类创造的技术的发展过程中，计算能力也具有同样的价值。如果某个产品既能维持内部状态稳定又能对外部的不同情境做出不同反应，那么这种产品将更加有用。在帮助强化人类的力量之后，机器开始积攒记忆的能力以及进行逻辑操纵的能力。中世纪时期的简易凸轮、齿轮以及杠杆装置的组合使用为欧洲的文艺复兴贡献了力量。17世纪出现的机械计算器也比以往更加复杂，在1890年美国次自动化人口普查中发挥了重要作用。第二次世界大战期间，计算机至少在一个战场中扮演着至关重要的角色，而且从那以后发展得越来越快。
技术的生命周期
技术为自身的生存和发展而战，并且有着独特的生命周期。我们可以将其划分为7个不同阶段。在“先驱”阶段，技术的先决条件已经存在，梦想家们可能会考虑把这些元素放在一起。然而，即便这些梦想此时已经记录在案，人们也不会将其视为发明创造。达•芬奇曾绘制过很多有说服力的飞机和汽车图画，但人们并不认为他这是在发明创造。
第二个阶段是在人类文化当中相当有名的阶段：“发明”阶段。这个阶段比较短，从某些方面来看，这就像怀胎数月终分娩的过程一样。只是在这个阶段当中，发明家们把科学技术、好奇心、决心结合起来，通常再加上一定的表演技巧，将各种方法以一种新的方式结合在一起，给生活带来一种全新的技术。
第三个阶段是“发展”，在这一阶段，新发明会得到那些溺爱的监护者（也许还包括初的发明者）的保护和支持。通常这一阶段比发明阶段还要重要，可能还包括额外的创造，而这些额外的创造要比那个独创性发明更重要。当年，许多工匠已经手工制作了不少非常精美的老式汽车，但却是美国企业家亨利•福特推出的大批量生产的创新做法使得汽车产业得以生根发芽，枝繁叶茂。
第四个阶段是“成熟期”。技术在不断进步，现在已有了自己的生命，也终于成为社会当中独立稳定的部分，也许已经深入人类生活的方方面面，因此许多观察家认为，技术将永存于世。在下一个阶段（我称之为“挑战者”时期）到来前，这种状态会发生有趣的变化。技术界的“新贵”威胁着要排挤那些老技术，其追随者过早地宣布了胜利的消息。尽管新技术能带来一些独特的益处，但仔细思考之后你会发现，其功能和质量方面存在着关键元素缺失的问题。当人们发现这些新技术确实无法改变已有的秩序之后，技术的保守派便以此为证据，证明以前的技术方法确实可以永存。
这对逐渐老化的技术来说通常只是一个短暂的胜利。另一种新技术很快就会出现，它总能成功地将原有的技术逼到过时的舞台上。在生命周期的这个部分，技术在逐渐衰败的状态当中度过了晚年，它的初目的和功能现在都被一个更活泼的竞争对手比下去了。这一阶段约占技术整个生命周期的5%~10%，技术终成为“老古董”（例如：马和轻便马车、拨弦键琴、人工打字机、机电式计算器）。
我以留声机为案例解释一下吧。19世纪中叶有几种先驱机器，包括法国发明家斯科特•德•马丁维尔发明的声波记振仪，这种设备可以把声音的振动用印刷物的形式记录下来。不过，1877年，爱迪生把这些元素集合在一起，发明了世界上台可以记录并复制声音的机器。若想让留声机在商业领域也大获成功，就要对它做一些必要的改良工作。1948年，美国哥伦比亚公司推出了每分钟转数为33的密纹唱片，美国无线电公司推出了每分钟转数为45的小型唱盘，至此，这项技术才算羽翼丰满。这些唱片的挑战者是20世纪60年代推出的盒式磁带，在70年代大受欢迎。早期的追随者曾经预言，磁带凭借其娇小的体型及可录制信息的能力，可以轻松地将体型相对庞大又容易划伤的记录机淘汰出局。
尽管具有这些显而易见的优点，磁带还有一些缺陷，比如不能随机读取（按照你想要的顺序播放歌曲的能力）、容易变形，也缺乏保真度。20世纪80年代末及90年代初，数字激光唱片问世后确实给留声机来了致命一击。激发唱片既可以随机读取，又可以提供接近人类听觉系统极限水平的高质量声音，留声机在20世纪90年代初开始进入衰退期，虽然还有小批量生产，但爱迪生在一个多世纪前发明的技术也要变成老古董了。
另一个案例是纸质书，如今这已经是一项非常成熟的技术，当下正面临着多位“挑战者”的威胁，以软件为基础的“虚拟”书就是挑战者之一。由于虚拟书清晰度低、对比率低、不断闪烁，还有很多其他视觉方面的质量问题，因此一代的虚拟书还没有能力取代纸质书。不过纸质书的胜利也将非常短暂，未来不断更新换代的电脑设备一定会提供令人满意的纸张替代品。
摩尔定律的诞生
美国科学家戈登•摩尔是集成电路的发明者，也是英特尔公司的前总裁。1965年，摩尔发现单个晶体管所占表面积（即该晶体管被印刻在集成电路上时占据的面积）大约每12个月就会减少50%。1975年，媒体广泛报道他将这一周期延长为18个月，不过摩尔本人声称他已经将这一周期延长至24个月，这个说法似乎与数据更
吻合。
年份
型英特尔电脑芯片中
晶体管的个数
1972年 3 500
1974年 6 000
1975年 29 000
1982年 134 000
1985年 275 000
1989年 1 200 000
1993年 3 100 000
1995年 5 500 000
1997年 7 500 000
电子消费品制造商协会提供数据
图1–1奏效的摩尔定律
结果显示，一块集成电路板上的晶体管数量每两年就可以翻一番，这使得芯片的零部件数量也加了一倍，速度也提升至原来的两倍。由于集成电路的成本相当稳定，这表明，每隔一年你都能获得两倍于之前电路运行速度的新集成电路，而价格却不变。对于许多应用程序来说，这是使价值翻番的有效途径。而上述发现在任何一种集成电路中都成立，不管是存储芯片中的电路还是计算机处理器中的，都适用。
这一富有洞察力的发现后来被称作“摩尔定律”，这项意义非凡的定律在过去40年中一直推动着计算的加速发展。但这一定律究竟能走多远呢？各大芯片公司曾信心满满地表示，如果运用持续提高光刻（一种类似于影印的电子处理法）图形分辨率的做法来缩小晶体管和其他主要零部件的形体尺寸——现在应该用百万分之一米来测量，那么摩尔定律至少还能撑15~20年。18之后（大概60年后），这一模式便会瓦解，晶体管绝缘层厚度只相当于几个原子，无法再使用常规做法来缩小它们的尺寸。
那接下来怎么办？
首先，我们要注意到计算的指数级增长并不是从摩尔定律才开始的。在图1–2中，19我在一张指数型图表上标绘了横跨20世纪的49台著名计算机器，其中纵轴代表单位成本中电脑速度的10的次方（用1 000美元可以购买的“每秒计算速度”的数量来衡量），图中的每一点都代表一台机器，前5台机器使用的是机械技术，后面3台是机电（继电器式的）计算机，接着是11台真空电子管机器，然后是12台使用分离式晶体管的机器，只有后18台计算机使用了集成电路。
我在把这些点拟合成曲线时采用了四阶多项式，这样曲线中多可出现四个弯曲点。换言之，我起初并没有尝试用一条直线拟合这些点，而是用了与点的分布接近的四阶曲线，但结果却接近一条直线。在一幅指数图中，直线表明指数级增长趋势。仔细观察图中走势会发现，该曲线实际上有些向上弯曲，这表明在指数级增长的大趋势下还有一小段增速更快。这也许是两种不同指数型趋势相互作用的结果，本书第六章会就这一话题展开讨论。或许确实存在两种水平上的指数级增长，但即便采纳保守的观点认为只存在一种加速，我们也能看见计算的指数级增长并不是因为有了摩尔定律才出现的，具体日期还要追溯到20世纪初电子计算机诞生的时候。
机械型计算设备
1. 1900年 Analytical Engine
2. 1908年 Hollerith Tabulator
3. 1911年 Monroe Calculator
4. 1919年 IBM Tabulator
5. 1928年 National Ellis 3000
机电（继电器式）计算机
6. 1939年 Zuse 2
7. 1940年 Bell Calculator
Model 1
8. 1941年 Zuse 3
真空电子管计算机
9. 1943年 Colossus
10. 1946年 ENlAC
11. 1948年 IBM SSEC
12. 1949年 BINAC
13. 1949年 EDSAC
14. 1951年 Univac I
15. 1953年 Univac 1103
16. 1953年 IBM 701
17. 1954年 EDVAC
18. 1955年 Whirlwind
19. 1955年 IBM 704
分立式晶体管计算机
20. 1958年 Datamatic 1000
21. 1958年 Univac II
22. 1959年 Mobidic
23. 1959年 IBM 7090
24. 1960年 IBM 1620
25. 1960年 DEC PDP–l
26. 1961年 DEC PDP–4
27. 1962年 Univac III
28. 1964年 CDC 6600
29. 1965年 IBM 1130
30. 1965年 DEC PDP–8
31. 1966年 IBM 360 Model 75
集成电路计算机
32. 1968年 DEC PDP–10
33. 1973年 Intellec–8
34. 1973年 Data General Nova
35. 1975年 Altair 8800
36. 1976年 DEC PDP–ll Model 70
37. 1977年 Cray 1
38. 1977年 Apple II
39. 1979年 DEC VAX 11 Model
780
40. 1980年 Sun–1
41. 1982年 IBM PC
42. 1982年 Compaq Portable
43. 1983年 IBM AT–80286
44. 1984年 Apple Macintosh
45. 1986年 Compaq Deskpro 386
46. 1987年 Apple Mac II
47. 1993年 Pentium PC
48. 1996年 Pentium PC
49. 1998年 Pentium II PC
20世纪80年代，很多观察家——其中包括卡内基–梅隆大学移动机器人实验室主任汉斯•莫拉韦克、日本电气股份有限公司的计算机学家戴维•华尔兹以及我本人都注意到，电脑的能力已经开始呈指数级增长，早在1958年发明集成电路甚至1947年发明晶体管之前，这种趋势就已经初见端倪。20计算机化的速度和密度从20世纪初的每三年翻一番，到20世纪末每一年就翻一番，而这种属性与用户所使用的硬件类型无关。值得注意的是，这种“计算能力指数型定律”的正确性毋庸置疑，至少已经持续了一个世纪，从1890年美国人口普查时使用的以穿孔卡片为基础的机械型电子计算技术，到破解纳粹“英格玛”密码使用的继电器式计算机、20世纪50年代以真空电子管为基础的计算机、20世纪60年代以晶体管为基础的计算机，再到后来40年当中所有使用集成电路的计算机，这一定律都成立。相同单位成本的计算机功能要比半个世纪之前的强大一亿倍。如果在过去的50年当中，汽车行业也能取得同样的进展，那么现在的汽车成本应该只有区区一美分，速度却能超越光速。
与所有指数级增长现象一样，计算机化的进程起初也非常缓慢，慢到几乎无法察觉。1890年人口普查时使用了台电子计算设备，此后几十年尽管该技术一直在进步，可直到20世纪60年代中期，人们才又一次注意到计算机的发展（艾伦•图灵1950年时已经暗示过这一点）。即便在当时，也只有一小部分计算机工程师和科学家注意到这一点。如今，我们只有在当地报纸上浏览个人电脑广告（或者玩具广告）的时候才能注意到，计算机化的价格波动异常明显，已经达到每月一变的地步。
所以，“摩尔定律”并不是首个进化模式，而是推动计算机长达一世纪之久的指数级增长中的第五个进化模式。每一种新的进化模式都会在社会需要的时候产生。这表明指数级增长并不会随着“摩尔定律”失效而停止。不过，计算机化指数级增长究竟会持续多久对我们了解21世纪至关重要。因此，为了进一步了解这一趋势的真实本质，我们需要回到之前探讨的时间的指数级增长问题上。
时间与混沌定律
时间的流逝究竟是真实的，还是只是我们感受到的一种幻觉，或许所谓的真实不过是无数个瞬间汇聚在一起罢了。
——李•施莫林
时间是不让所有事情同时发生的自然之道。
——格拉菲多
如今，许多事物都比从前更接近它们原本的模样。
——德怀特•艾森豪威尔
看看这些迥然相异的指数型趋势吧：
宇宙的指数型减速趋势：起初的10亿分之一秒时经历了三个纪元，后来的一些重大事件却花费了几十亿年。
有机物形成经历的指数型减速：在孕育成胎的个月里，我们长出了身体、脑袋甚至还有尾巴，在随后的两个月里长出了大脑。脱离了母体限制以后，我们的生理和心理都迅速成熟起来。出生后年，我们学会了基本的移动和交流技巧，每个月都能学会一项新技能。但此后要学会新技能的周期越来越长，要花费几年甚至几十年。
地球上生命形式的进化呈指数型加速。
人类创造的各种技术呈指数型加速，与生命形式的进化齐头并进。
计算能力的增长呈指数型加速：要注意，随着时间推移出现的指数级增长只是指数型加速的另一种体现。比如，曾经花90年时间才能用1 000美元买到的个MIP（每秒百万条指令，计算机运算速度的度量单位），现在每天每1 000美元都可以增加一个额外的MIP。显然，整体创新的速度也在加速。
“摩尔定律”：如前所述，该定律是计算能力实现指数级增长的第五个进化模式。
我又想到了很多问题：
在这些迥然不同的指数型趋势中，究竟有没有共同之处？
为什么有的过程逐渐加速，而有的逐渐减速？
如果摩尔定律失效了，我们又如何解读计算能力指数级增长的延续性？
是否正如IBM（国际商用机器公司）基础科学领头人兰迪•艾萨克主张的那样，摩尔定律只是一系列行业预期和目标？或者，它是一种更深奥现象的某一部分，远远超越了集成电路的影印技术？
多年以来，仔细思考过这些明显呈多样化的趋势之间的关系之后，我终于搞清了它们惊人的共同之处。
究竟是什么决定了时间加速或减速？这个答案是始终如一的，那就是时间的推移同混沌的程度相关。我们可以将“时间与混沌的定律”陈述如下：
时间与混沌定律：在一段过程当中，重大事件（即能够改变过程性质的事件，或能够对过程的未来产生重大影响的事件）的间隔会随着混沌的程度加长或缩短。
如果某段过程当中混沌程度很大，那么需要间隔很长时间才会发生重大事件。反过来看，如果有序性增加，那么发生重大事件的时间间隔就会缩短。
在对混沌下定义的时候应小心谨慎。混沌指的是在某一过程的相关事件中无序（即随机）事件的数量。如果我们考察的是气体或液体中原子和分子的随机运动，那么热就是其衡量标准。如果我们研究的是生命形式的进化过程，混沌就代表了有机物有可能遭遇的不明事件和遗传密码中出现的基因突变。
现在来看看如何用时间与混沌定律解释我们的案例。如果混沌增加，时间与混沌定律就有以下次定律的含义：
混沌增加定律：如果混沌呈指数级增长，时间的流逝将呈指数型放缓（也就是说，随着时间的流逝，发生重大事件的时间间隔会变长）。
这一定律在宇宙的演变中非常适用。当整个宇宙还只是一个“裸”奇点——时空当中一个非常有序的点时，那时还不存在混沌，那些显著事件也几乎不会耗费任何时间。随着宇宙不断增大，混沌开始以指数级速度增长，很多划时代变革的时间跨度也开始以指数级速度增长。现在，宇宙广袤的空间当中有数十亿星系在离地球数万亿光年之外的空间里蔓延扩张，宇宙当中满是混沌，在这种情况下，确实需要数十亿年才能使一切井然有序，为进化模式的转换铺平道路。
有机物的生命进程中也存在类似的现象。人类由初的一个受精细胞发展为拥有数十亿个细胞的生物，其状态也从初极其有限的混沌演变为后来极度扩张的混沌。终在生命结束时，我们的身体构造开始恶化，由此引发了更多的混沌无序。因此，随着年纪的增长，发生重大生物事件的周期也变长了，这就是我们实实在在的经历。
但与“时间与混沌定律”中螺旋上升的趋势相反的情况才重要，也与我们的目的休戚相关。看看下面这条相反的次定律吧，我称之为“加速回报定律”：
加速回报定律：秩序以指数级速度增加，时间也随之以指数级速度加速（也就是说，随着时间的流逝，发生重大事件的时间间隔也越来越短）。
“加速回报定律”（这样叫是为了将该定律与一个回报减少的著名定律区分开来）可以专门用于进化的过程。在进化过程中，持续增强的是有序（混沌的对立面）。并且，正如我们已经了解的那样，时间会加速。
无序的对立面
前文已经指出，“时间与混沌定律”中的混沌是一个比较难理解的概念。只有混沌还远远不够，我们研究的无序要具备随机性，这种随机性同我们参与的过程相关。在前文中提到的“加速回报定律”中，我称无序的对立面为“有序”，这比混沌的概念还要难理解。
先从我们对“无序”的定义看起。如果无序代表了一系列事件的随机序列，那么无序的反义就应该意味着“不随机”。如果随机意为“不可预测的”，那我们就可以认为秩序是可预测的。但这种看法可能并不正确。
借用信息理论21中的内容来看，就是要考虑信息与噪声之间的区别。信息是在某一过程当中有意义的有序数据，比如有机体当中的DNA密码，或是电脑程序中度量数据的小单位比特。但是，噪声却是一个随机序列，是不可预测的，同时，信息也无法预测。具体来说，噪声本质上就是无法预测的，无法提供任何信息。而信息也是不可预测的，因为如果我们能从已有的数据预测出未来的数据，那么那部分未来数据就不叫信息了。举例来说，我们观察一组只在0和1之间来回切换（010101……）的序列，显然这样的序列是有序的，也是可以预测的。正是因为太容易预测了，我们反倒认为除了初的几个字符之外，这个序列并没有承载什么有用的信息。
因此，井然有序并不足以构成有序，因为有序还需要信息。所以，也许我该用“信息”一词来代替“有序”。然而，只有信息并不足以达成我们的研究目的。想想电话簿你就明白了。电话簿为我们呈现了很多信息，也体现了一定的秩序。然而，如果将其大小扩至两倍，我们增加的只是数据的量，有序的等级并未提高。
如此看来，有序就是与某个目的相匹配的信息。衡量秩序的等级，就是衡量信息与目的的匹配程度。对生命形式的进化来说，目的就是存活下来；在股票市场投资中使用进化算法（一种可以模拟进化解决问题的电脑程序），目的是赚钱。仅仅拥有更多信息不见得能更充分地达成目的，解决问题的高级方案很可能只包含少量数据。
近些年来，人们常用“复杂性”这个概念来描述进化过程创造的信息的本质。复杂性与我所说的秩序的概念接近。毕竟，地球上生命形式进化产生的构造随着时间的推移似乎变得愈加复杂起来。然而复杂性和有序并不完全适合有序的衡量。有时更深层次的有序——与目的更匹配，是通过简单化而不是增加复杂性得到的。正如爱因斯坦所说，“凡事都应该尽可能简单，而不是比较简单”。比如说，一种新的理论可以把明显毫不相关的几个概念融入一个更宽泛、更有条理的理论中，这样就降低了复杂性，但也许同时增强了我所说的“为达成目的而设定的有序性”。进化过程已经表明，朝向更高级有序性的一般趋势通常并不会产生更高级的复杂性。22
因此，改善某个问题的解决方案（也许会提高或降低复杂性）就会增强有序性。现在暂且不考虑如何界定这个问题，以后我们会明白，正确定义一个问题通常是找到解决方案的关键所在。
熵增定律与有序性的增强
另一个值得考虑的问题是“时间与混沌定律”与热力学第二定律有何关联。热力学第二定律涉及的是封闭系统，而“时间与混沌定律”与过程有关。宇宙是一个封闭的系统（不受外部影响，因为宇宙的外部空空如也），因此，根据热力学第二定律来看，随着混沌的增加，时间的流逝会减速。相反，进化恰恰不是封闭的系统。它诞生于大混沌之中，依赖周边的无序性存在，并从中汲取保持自身多样性所需的元素。进化过程通过这些选择丢弃了很多其他选项，以此创造了更高级的有序性。就连看似会引发新一轮重大混沌的危机也极有可能加强（或加深）由进化过程创造的有序性。6 500万年前使恐龙等大型有机体灭绝的小行星便是一例。小行星冲撞地球之后使得混沌骤增（灰尘也骤增）。但这似乎也加速了生态环境中哺乳动物的崛起（这些环境以前都是大型爬行动物的地盘），终催生了能够创造技术的物种。当一切尘埃落定之后（实实在在地落定），这颗小行星带来的危机反倒增强了秩序性。
我在前文曾经提到，宇宙当中只有一小部分星球，或者只有地球这样承载着生命和技术的星球，才能被视为进化的发明之一。因此，进化与熵增定律并不冲突。事实上，后者需要向前者提供永无止境的选择，生命才能得以延续。
前文指出，只要有生命出现，创造技术的物种就会出现，技术也必将出现。技术是通过其他方式实现持续进化的，其自身就是一个进化过程。因此，技术也在加速。
无论是生命形式的加速进化还是技术的加速发展，其首要原因在于进化是建立在自身不断增强的有序性之上的。由进化带来的创新极大地鼓励并促进了其自身的加速发展。生命形式的进化中，其中引人注意的案例要属DNA了，它提供了一组记录在案且被保护周全的人类构造转录信息，通过这些转录信息可以进一步推进更多实验。
就技术进步的层面来看，改良的人类记录信息的方法已经带来了技术的发展和进步。批电脑是在纸上设计完成，并通过手工组装起来的。如今，人们都在计算机工作站中设计电脑，由电脑自己设计下一代新型产品应该具有哪些细节特征，然后再交给由人类指导但基本不会直接干预的自动化工厂进行生产组装。
技术的改进过程也在寻求以指数级速度提高能力的方式。创新者们总想成倍改善事物。创新是乘法，不是加法。技术与所有进化过程一样，也以自身为基础。当它完全掌控了自身发展的时候，这种加速趋势就会持续下去。
因此，我们可以就生命形式和技术的进步得出以下结论：
进化过程中运用的“加速回报定律”：
进化过程不是一个封闭的系统，因此，进化可以利用更大型的系统当中的混沌，并为自身的多样性汲取力量。
进化建立在自身不断增强的有序性之上。
因此：
在进化过程中，有序性呈指数型增加。
因此：
时间流逝呈指数型加速。
因此：
回报（即该过程中产生的有价值的产品）加速。
时间流逝加速和减速的现象是同时发生的。从宇宙论的角度讲，宇宙的演化一直在减速，而进化却在持续加速，目前明显的体现就是人类创造的技术。“时间与混沌定律”包含两个方面——两股相互交错的螺旋。
我们感兴趣的螺旋——加速回报定律赋予我们技术领域更高层次的有序性，也必将促成计算能力的出现与繁荣。计算能力是有序性的精华所在，它为技术提供了一种能力，使技术能以多变而适当的方式来回应自身环境以完成使命。因此，计算技术也是一种进化过程，也是建立在自身过程之上的。随着时间推移，完成一项固定目标的时间也以指数级缩短了（比如当初花1 000美元购买个MIP用了90年时间，如今一天就可以购买一个额外的MIP）。计算能力也随着时间流逝以指数级增长，这再次表明了同样的道理。
摩尔定律何去何从？
好吧，摩尔定律将在2020年失效。1958年，摩尔定律诞生，截至2018年，摩尔定律已经“服役”60年之久，对于如今的进化模式来说，这个周期的确不短了。但加速回报定律和摩尔定律不同，它没有那么短命，它是时间与混沌本质的基本属性，是时间与混沌定律的次定律，描述了许许多多迥然相异的现象和趋势。根据加速回报定律，摩尔定律失效时必会出现另一种计算技术，中途不会有衔接断点。
大部分指数级趋势都是处处碰壁……但这个不会
对未来的预测饱受诟病，其中一种批评是，这些预言是以预言者对当前趋势的愚蠢推断为基础做出的，根本没有考虑可能终止或改变这一趋势的力量，这一点在以指数型趋势发展的案例中体现得尤为明显。其中一个经典的案例是，某一物种碰巧移居到一个热情好客的新栖息地，也许是人类介入将其迁移至那里（比如澳大利亚的兔子）。起初，该物种数量会以指数级速度增加，但如果这些数量暴增的新居民不巧碰到了新的捕食者或者新环境承载力有限，那么这一物种的数量就会停止增长。同样，呈几何级数的人口增长趋势一直令人类焦虑不安，但近年来不断变化的社会经济元素（包括日益增长的财富）已经显著遏制了人口增速，即便在发展中国家也是如此。
学习曲线：鼻涕虫与人类
“学习曲线”描述的是在一段时间内掌握的技能的能力。某种实体生物——鼻涕虫或人类学习新技能时，这种新掌握的能力是建立在自身基础之上的。因此，其学习曲线的走向起初与我们在加速回报定律中看到的指数级增长一样。技能是有限的，因此一旦掌握了新技能，减速回报定律就会发生作用，学习速度就会变慢。所以，学习曲线就是我们所说的“S”形曲线，因为其指数级增长会趋向平稳，其走向就像稍微右倾的S一样。
学习曲线极具普适性：大多数多细胞生物的学习过程都与之吻合。比如鼻涕虫，在学习如何爬上一棵新树寻找树叶的时候，就符合学习曲线的走向。当然，总是在不停学习新鲜事物的人类同样如此。
但人类和鼻涕虫之间有一个显著差异。人类能够发明创新，这是对新技术和新知识的创造和保留。创新是加速回报定律的驱动力，能消除S形曲线上趋于平缓的部分，将S形曲线转化为无限的指数型扩张。
克服S形曲线的特性是证明人类是独一无二的物种的另一种表达方式。还没有任何其他物种表现出这种能力。既然其他灵长类动物在基因上与人类极为相似，那人类又缘何能做到独一无二呢？
原因在于，克服S形曲线的能力定义了一个新的生态环境。正如我之前提到的，确实有其他类人物种和亚种具备创新能力，但当时的生态环境似乎只允许一种物种存活下来。但是到了21世纪，机器将会在这个排他性十足的环境中与人类同行，长久相伴。
基于这一点，有些观察者很快便预测到计算能力以指数级速度增长的时代将结束。
指数级增长的局限性可谓饱受诟病，但加速回报定律预测出的增长则是其中的例外。就连灾难（比如降临在白垩纪晚期恐龙等爬行动物身上的）都会躲过进化的过程，于是进化一路轻松选择，高歌猛进（除非整个进化过程遭到彻底摧毁）。进化过程之所以一直加速，是因为该过程也是建立在过去的成就之上的，其中就包括为进一步进化改善的进化方式。在生命形式的进化中，除了以DNA为基础的遗传密码以外，有性繁殖的出现为同类种群环境的改良提供了特征多样化的实验手段。5.7亿年前，“寒武纪大爆发”确立了现代动物肢体的基本构造，使得进化可以致力于体现更高级别的特征，比如扩大大脑功能。一个时代的诸多发明会为下一阶段的发明提供某种方法，这种方法通常是智力。
加速回报定律同样适用于计算能力的进化过程，因为计算能力本身便呈指数级增长且没有极限。它所需要的两种来源（不断进步的技术自身有序性的逐渐增强，以及为进化过程进一步多样化提供选择的混沌）是没有限制的。毕竟使机器结构更牢靠更精良所需的创新终还是要以这些机器本身为基础推进。
摩尔定律失效后，计算的能力如何才能继续加速呢？我们才刚刚开始探索第三维度的芯片设计。如今大部分芯片都是平的，然而我们的大脑却是以三维形式组织在一起的。我们生活在一个三维的世界里，为什么不对第三维度加以利用呢？半导体材料的改进（包括不会产生热量的超导电路）让我们能够开发具有数千层电路的立方体芯片，能够把所有更小的元件聚集在一起，能够将计算能力提高数百万倍。此外，还有很多其他计算技术正严阵以待——纳米管、光学技术、晶体技术、DNA以及量子论（我们将在第六章中展开讨论），来保证加速回报定律在计算的世界里能够长兴不衰。
一个行星事件
地球上的物种万万千千，在这颗星球上引进技术可不仅仅是其中某一物种的私事，而是地球历史上的重大事件。进化伟大的创造——人类智能正在为下一阶段的进化提供方法，也就是技术。加速回报定律预言了技术的出现。在人类祖先出现仅仅几万年后，现代人就出现了。根据加速回报定律，进化的下一个阶段应该只以几千年为单位衡量重大事件的发生，对以DNA为基础的进化来说太快了。进化的下一个阶段必定是由人类智能创造的，这也再次印证了进化的指数引擎会运用自身某一时期（人类）的创新来创造下一时期（智能机器）的创新这一说法。
进化的过程利用了大混沌——时间与混沌定律另一方面规定的熵不断增加状态来创新。时间与混沌定律有两条主线：（热力学第二定律预测的）随着混沌的增加，时间流逝呈指数型减速；随着进化创造的有序性提高，时间流逝呈指数型加速。这两条主线毫无限制地同存并进。尤其要注意的是，进化的资源、有序性及混沌都是没有限制的。我之所以强调这一点，是因为这对于理解计算机技术的进化（乃至革命）本质而言至关重要。
技术的出现是地球上智能进化的一座里程碑，因为它代表了一种有构思记录的新型进化方式。下一座里程碑将会是，技术在没有人类干预的情况下创造出自己的下一代产品。两大里程碑之间仅仅相隔数万年时间，这是进化呈指数级加速的又一个例证。
象棋的发明者与中国皇帝
为了理解这种（或任何一种）几何趋势的含义，我们有必要回顾一下象棋的发明者与其赞助人——一位中国皇帝之间的传奇故事。这位皇帝非常喜爱这款新游戏，于是允诺其发明者可以从自己的国土上任选一样心仪的东西。
“陛下，只要在棋盘的格放1粒米即可。”
“只要1粒米？”
“是的，陛下，只需在棋盘的格放1粒米，在第二格放2粒米。”
“那么，一共是3粒米？”
“是的，不过要在第三格放4粒米，第四个格放16粒，以此类推。”
皇帝爽快地答应了这位发明家看似谦卑的要求。这个故事后续有很多版本，其中一个是，这个皇帝破产了，因为在每个格子都加倍放大米意味着终要放1 800万兆（264）粒米。如果每平方英寸可以放10粒米，那这些米铺开的面积相当于地球表面积的两倍，海洋的面积也包括在内。
故事的另一个版本是发明者因此而送命。不知道哪个版本是正确的。
但有一点需要注意：那位发明者和那位皇帝在看前半边棋盘的时候还相安无事。但第32格之后，皇帝就要给发明者40亿粒米。这个数量还算公道——差不多是一大片稻田的收成，皇帝这才开始重视这个问题。
但此时皇帝仍然可以端着皇帝的架子，而那个发明者也还没有掉脑袋。直到他们商量到棋盘的另一边时，其中一位当事人才意识到有麻烦了。
现在的情形如何呢？自20世纪40年代台可操作的计算机诞生起，计算机的速度和容量发展到20世纪末已经翻了32番，所处的位置也就相当于刚刚走完棋盘的前半部分。而人们也确实开始重视这个问题了。
现在，我们正迈向新世纪，相当于迈进了棋盘的后半部分。此时，事情开始变得有趣起来。
评论
还没有评论。