1.3 第三次工业革命

在两次世界大战以及它们之间短暂的和平时期里，两次工业革命积累的工业能力持续释放，军工制造的产能不断扩充，到“二战”结束时达到顶峰。由国家资助和组织的工业研究大幅缩短了从科学理论到工程创新，再到量产制胜武器的进程。生化武器、核武器等大规模杀伤性武器的出现，使人类第一次掌握了短时间内毁灭自身文明的能力，而信息通信技术、自动化技术、航空技术的进步，似乎又预示着全人类大规模协作的到来。二战后涌现了一大批以高新技术为基础的研发密集型产业，主要包括航空航天、计算机、半导体、互联网、移动电话、燃气轮机与航空发动机、生物医药、新材料等；装备制造业也充分吸收和利用各领域的最新成果，通过持续不断的工程创新推动了工业技术的进步。关于当前的工业革命，有人说第三次工业革命正在发生，也有人说第四次工业革命已经到来。

第三次工业革命是由自动化技术的发展拉开帷幕的。自动化技术是减少流程中人工干预的技术，通过预先设定决策准则、子流程关系及相关操作，并在机器中体现这些预先设定来实现。现代工厂、制导武器与航天器、飞机与船舶、机器人等复杂系统的自动化，是通过机械、液压、气动、电气、电子装置及计算机等多种技术手段的组合应用实现的。自动化技术不仅能带来经济方面的好处，更重要的是还能带来质量、准确度和精确度等方面的提升，以及能在不适合人类介入的场景中应用。

自动化是机械化的延伸，可以继续提高机器的能力，扩大机器的应用范围和深度。用机器取代人类劳动，扩展了人类在空间、力量、速度、耐力、视觉范围、敏锐度、听觉频率、精确度、电磁感应和环境影响等方面的能力。还可以用机器代替人类进入深海、深空、辐射、核污染等危险环境。

工业自动化是工厂电气化的延伸。由于控制器的广泛使用，福特公司在1947年设立了“自动化部门”。从1958年开始，陆续出现了各种基于固态数字逻辑模块的硬连线编程逻辑控制器系统，这些是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的前身，它们取代了由机电继电器实现的逻辑控制，广泛用于过程控制技术和自动化。1959年，德士古的亚瑟港精炼厂成为第一家使用数字控制技术的化工厂。随着计算机硬件价格的下降，工厂自动化系统在20世纪70年代迅速转向数字控制。基于模拟信号的仪器被更精确、更灵活的数字仪器所取代，这为更复杂的配置、参数化和操作提供了更大的空间。随之而来的是现场总线技术的变革，实现了控制系统和现场仪器之间基于总线及网络的通信，消除了“硬接线”。通用汽车（General Motors）公司在1982年实施“无人值守制造”，“用自动化和机器人取代平庸的官僚主义”后，“无人工厂”在世界范围内受到经久不衰的关注。工业自动化的另一个方向是提高大规模制造系统的灵活性，使产线能够根据不同产品的生产要求快速重构。

自动化技术也在迅速改变人们的工作工具，这种改变已经远远超出了工业的范畴。机器的自动化带来了机器操作的简化。美国霍尼韦尔公司在20世纪90年代推出了“数字座舱”系统，极大简化了飞行员的复杂操作。各种“计算机辅助技术（Computer Aided X，CAX）”极大改进了各类产品的分析、设计和制造过程。人机交互界面（Human Machine Interface，HMI）、可编程逻辑控制器（PLC）以及工业现场通信技术的配套极大简化了现代工厂的运营。

当自动化技术发展为各种形式的计算机控制以及数字控制后，自动化技术的变革便融入了数字革命的潮流。正是由于自动化技术的托底，数字技术才能从使能技术深化为工业技术。从自动化的视角看，机器与技术系统可分为“人在控制回路”和“自主”两类，各类软件也相应地分为“人机交互”软件和“嵌入式”软件，人类的专业分工，也进一步划分为“由机器保障的专业分工”和“由组织保障的专业分工”。

“数字革命”的技术基础可以追溯到19世纪晚期的“巴贝奇分析机”和电报技术。贝尔实验室的香农用其开创性的《通信的数学理论》一文奠定了数字化的理论基础。在数字通信中，首先将模拟信号转换为数字信号，再使用中继硬件放大并传递数字信号，这个过程不仅不会丢失信号中的信息，还可以实现信息的接收、还原和复制。同样重要的还有能够轻松地在媒介之间移动数字信息，并远程访问或分发这些信息。1947年，第一个工作晶体管——锗基点接触晶体管诞生，这导致了更先进的数字计算机的出现。从20世纪40年代末开始，大学、军队和企业相继开发了各种计算机系统，以复现和自动化之前由手工执行的数学计算。1959年，单片集成电路问世，贝尔实验室成功开发了第一个金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS），并于1963年开发了互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工艺。MOS是历史上制造量最大的工业产品，是所有微处理器、存储芯片、通信电路的基础构件，正是对MOS小型化的持续努力，促成了摩尔定律的诞生。1969年，通过阿帕网发送的第一条信息，使公众首次接触到了互联网的概念，这也推动了互联网协议的发展。20世纪70年代，个人计算机问世，在发达国家，计算机进入学校、家庭、商业和工业领域，数以百万计的个人计算机造就了惠普、苹果、微软等至今仍然活跃的科技巨头。1983年，摩托罗拉发明了第一部移动电话——摩托罗拉DynaTAC，到了90年代，随着2G网络的铺设，移动电话开始逐渐成为大众商品。第一台数码相机于1988年在日本问世，很快数字媒体内容就开始风靡全球。蒂姆·伯纳斯·李在1989年发明了万维网，并于1991年开始向政府和大学以外的公众开放。1993年，Mosaic正式推出，这是第一个能够显示内嵌图像的网络浏览器，也奠定了后来的浏览器如Netscape Navigator和Internet Explorer的基础。1994年10月出现了第一家向其所有成员提供网上银行服务的金融机构。随着美国“国家信息高速公路”的建设，互联网迅速发展，到1996年已成为大众文化的一部分，许多企业建立了网站并将网址作为广告的一部分，1999年世界上许多国家都接入了互联网服务。截至2020年，有67%的世界人口在日常生活中频繁使用互联网服务。据西方研究者统计，从1986年到2007年的三十年间，世界通过单向广播网络接收信息的技术能力以7%的复合年增长率持续增长；全球存储信息的技术能力以25%的复合年增长率持续增长；全球通过双向电信网络交换信息的有效能力以30%的复合年增长率持续增长；在操作系统的帮助下，人类操作计算机处理信息的技术能力以61%的复合年增长率持续增长。

数字革命对经济产生了广泛的影响，直接推动了全球化生产制造和离岸外包，也从根本上改变了个人和公司的互动方式。小公司通过电子商务平台获得了进入更大市场的机会。随需应变的软件服务、制造服务以及迅速降低的技术成本使得各方面的创新变得日益频繁。数字技术显著提高了企业的生产率和绩效，在数字化转型的旗帜下，企业不断调整业务模式，使之能够充分挖掘新型数字基础设施带来的潜在可能性。技术的进步，对劳动者的工作技能也提出了新的要求。随着IT技术和工业技术深入融合的推进，“数字经济”已经成为现实，对新经济的增长发挥着越来越重要的作用，也引发了人们对“第四次工业革命”的广泛关注。