未来十年9个飞速发展的指数型技术，每项都需要数学作为支撑(一)

指数型技术融合的背后是掌握指数型思维这一认知逻辑。当下人和组织的增长逻辑都在发生改变，线性增长正在被指数型增长取代。每一个人和组织，只有掌握指数型思维，利用大趋势的确定性来抵抗自己小波动的不确定性，才能应对呼啸而来的未来！

量子计算

在经典计算中，“位”是二进制信息的一小块，要么是 1，要么是 0。“ 量子位”（qubit）则是这个概念的更新版本，其全名为“quantum bit”。与非此即彼的二进制位不同，量子位所实现的是“叠加”，这使它们可以同时处于多种状态。读者不妨想一想抛硬币的两种结果：正面或反面。再考虑一个急速旋转中的硬币，正反两种状态瞬间就会闪过。对于量子来说，这就是叠加，只是需要超级低的温度才能实现。

叠加意味着力量，极大的力量。经典计算机需要数千步才能解决的难题，量子计算机只需两三步就能解决。我们可以这样理解，IBM 公司制造的、在国际象棋比赛中击败了国际象棋大师加里·卡斯帕罗夫（Gary Kasparov）的“深蓝”（Deep Blue），每秒可以计算 2 亿步，而量子机器可以提升到一万亿步甚至更多。

我们在这里将讨论 9 个指数型技术，而且它们都开始趋同了。所有这些技术都构成了对摩尔定律的挑战，尽管它反映了一个长达 60 年计算能力不断提高的浪潮。

2002 年，最早的量子计算公司之一 D-Wave 创始人乔迪·罗斯（Geordie Rose）提出了摩尔定律的量子版本，这个定律现在被称为罗斯定律。基本思想与摩尔定律相似：量子计算机中的量子位数量每年都会翻一番。然而，罗斯定律也经常被称为“超强版摩尔定律”（Moore’s Law on steroids），因为叠加态中的量子位的“能力”要比晶体管中的二进制位大得多。这样说吧。一台有 50 个量子位的计算机拥有 16 PB 的内存。这是一个非常大的内存，如果它是一台 iPod，那么将可以容纳 5000 万首歌曲。而且，只需在此基础上再增加 30 个量子位，就会得到完全不同的结果。假设宇宙中的每一个原子都能够存储一个比特的信息，那么一台 80 个量子位的计算机所拥有的信息存储量将比宇宙中所有的原子还要大。

正因为如此，我们实在无法预料，一旦量子计算真正开始走向成熟， 会带来怎样的创新。我们知道这前景极其诱人。

人工智能

1997 年，IBM 的深蓝击败了当时的世界冠军加里·卡斯帕罗夫。通常认为，国际象棋的博弈树复杂度为 10^40，也就是说，即便地球上全部的人都来配对下棋，他们也要花费数万亿年的时间，才能穷尽每一个变化。

然而，在 2017 年，谷歌的 AlphaGo 打败了世界围棋冠军李世石。围棋的博弈树的复杂度达到了 10^360，那简直是超级英雄下的围棋。或者换一种说法，人类是已知的唯一拥有下围棋所需认知能力的物种。大自然花了几十万年的时间才进化出了这种能力。相比之下，人工智能在不到 20 年的时间里就实现了这一目标。

当然，人工智能“技不止此”。在 AlphaGo 获胜几个月后，谷歌升级了 AlphaGo 的训练风格，将其更新为 AlphaGo Zero。AlphaGo 是通过机器学习来学习的，要把人类之前下过的成千上万局棋的棋谱“喂”给它， 并告诉它每一个可能位置的正确走法和错误走法分别是什么。与此不同的是，AlphaGo Zero 只需要“零数据”，因为它依赖的是“强化学习”，也就是说，它通过与自己下棋进行学习。

从几条简单的规则开始，AlphaGo Zero 只花了三天时间就打败了它的“父亲”AlphaGo。几周之后，它就横扫了全世界最好的 60 名围棋选手。只花了 40 天时间，AlphaGoZero 就成了地球上无可争议的最佳“围棋选手”。如果这还不够令人啧啧称奇的话，再来看这个例子：2017 年 5 月，谷歌使用同样的强化学习系统，让一个人工智能制造出了另一个人工智能。在实时图像识别任务中，这台机器制造的机器的表现，远远超过了人类制造的机器。

而云中的人工智能为类似于《钢铁侠》中贾维斯的功能提供了必要的支持。如果能将微软机器人小冰的友好对话与 AlphaGo Zero 的精确决策融合在一起，就能够前进一大步，再加上蓬勃发展的深度学习，你就能得到一个能够独立思考的系统。那就达到了贾维斯的水平吗？还没有。

但它将会是一个“贾维斯精简版”。各种精简版的涌现，也是技术加速过程再加速的另一个原因。

网络

在过去的 50 年里，网络已经从彼此隔离的分裂阶段进入了几乎无处不在的阶段。我们现在已经几乎在地球的每个角落都连接上了网络：光纤电缆、无线网络、骨干网、空间站、卫星网站等。互联网是世界上最大的网络。2010 年，地球上大约 1/4 的人口，即 18 亿人，都连上了互联网。到 2017 年，手机已经普及到了 38 亿人，约占全球总人口的一半。但是在未来的 5 年里，这些联系将扩展到我们所有人，所有今天尚未连线的普罗大众都将上线，使全体人类都连成一个网络。以千兆比特的速度和极低的成本，所有人都将加入全球对话。这就是网络未来的走向。

▌5G、气球和卫星

在研究人员谈论网络进化的时候，“G”是一个常用的词语，代表“一代”。1940 年，当第一个电话网络开始铺开时，我们处于第 0 代（0G）。那时网络还处在欺骗性阶段中。我们花了差不多 40 年的时间才慢慢达到了 1G，即 20 世纪 80 年代第一部手机出现的那一刻，它也标志着从欺骗性阶段到颠覆性阶段的转变。

到 20 个世纪 90 年代，也就是互联网刚刚出现的时候，2G 出现了。但是这段旅程并没有持续多久。10 年后，3G 出现，开启了一个加速的新时代，带宽成本开始大幅下降，而且速度极为惊人（每年下降 35%）。到2010 年，智能手机、移动银行和电子商务催生了 4G 网络。从 2019 年开始，5G 又将开始加速整个交易，能够以接近于零的价格提供比 4G 快 100 倍的速度。

在下一个十年的中期之前，任何想要上网的人都可以连接上网。有史以来第一次，20 世纪 60 年代的那句老话“同一个星球，同一个人”将最终变成现实，尽管是以网络的形式。随着上网人数的翻倍，我们将有很大的机会亲眼见证迄今为止最具历史意义的技术创新和全球经济进步的加速过程。

▌传感器

2015 年，在智能手机技术进步的推动下，小而强劲的电池与小而强大的传感器开始融合到一起。

芬兰传染病实验室卫生研究员佩特里·拉特拉（Petteri Lahtela）所发明智能手表的升级版，名为“乌拉戒指”（Ouraring）。这款戒指的主体是一条光滑的黑色钛带，装有 3 个传感器，可以跟踪和计算 10 个不同的身体信号，因此它是市场上最精确的睡眠追踪器。穿戴位置和采样率是它的秘密武器。由于手指上的动脉比手腕上的动脉离皮肤表层更近，乌拉戒指能够更好地了解心脏的情况。此外，苹果手表和 Garamond 每秒只能测量两次血流量，健身腕带最多可以测 12 次，而乌拉戒指则每秒可以测 250 次。在独立实验室进行的研究中，更好的成像质量和更高的采样率相结合，使乌拉戒指与医学级别的心率跟踪器相比准确率达到了 99%，心率变异性的准确率则达到了 98%。

20 年前，如此精确的传感器要花费数百万美元，而且必须安置在一个相当大的房间中。而乌拉戒指的价格约为 300 美元，并可以直接戴在手指上，这就是指数型增长对传感器的影响。传感器发展最重要的结果是通常所称的“物联网”（Internet of Things，IoT），即将遍布全球的智能设备互连网络。

并且我们正从微观世界向纳米世界迈进。这种进步已经导致智能服装、智能珠宝和智能眼镜等浪潮的涌起，上面讲到过的乌拉戒指就是其中一个很好的例子。很快，这些传感器就会进入人的身体。以“智能微尘”（smart dust）为例，这是一个只有灰尘微粒大小的系统，可以感知、存储和传输数据。如今，一粒“智能微尘”的大小像一粒苹果种子那么大。未来，纳米级的智能微粒将会漂浮在我们的血液中， 收集数据，探索人体内部—那是科学最后的未知领域之一。

在 10 年之内，我们将会生活在一个几乎所有可以测量的东西都会被持续测量的世界里。那将是一个极端透明的世界。从太空的边缘到海洋的底部，再到你身体的内部，我们的电子皮肤正在形成一个无限可用信息的感觉中枢。不管你喜不喜欢，我们已经生活在了一个“超意识”的星球上。

▌机器人

日本进入新千年的时候，已经经历了长达几十年的预期寿命上升和出生率下降。现在，日本的大部分人口都即将退休，但却没有人能取代他们。日本极度缺乏发展经济所需的劳动力，人们越来越担心以后谁来照顾老人以及如何为此买单。2015 年，为了同时解决这两个问题，日本呼吁发动一场“机器人革命”。呼吁可谓生逢其时，因为一系列相关技术正在走向融合。而且这种融合是在全球范围内同时发生的。

现在，机器人几乎进入了我们生活的所有方面。而且，今天的机器人都是人工智能增强版本的，它们能够自己学习、独立操作和团体协作。这些机器人会用两条腿走路，用两个轮子维持平衡，会驾驶汽车、游泳、飞行，甚至还会后空翻。今天，机器人已经承担了许多枯燥、肮脏或危险的工作。明天，它们将在任何需要准确性和经验的地方大展拳脚。在手术室里，从常规的疝修补手术到复杂的心脏旁路手术，机器人提供了各种各样的帮助。在农场里，机器人收割工能够从地里收割庄稼，机器人采摘者会从树上摘下水果。在建造工程中，2019 年出现了第一个商用机器人泥瓦匠，它每小时可以砌砖 1000 块。

当然，我们可以继续举出更多的例子：老人照顾、临终关怀、婴儿看护、宠物护理、私人助理、身外化身、自动驾驶汽车、飞行汽车……重要的事情说三遍！机器人来了！机器人来了！机器人来了！但是，在这些树木之间还有一片森林，要来的不仅仅是机器人。

这是机器人与其他指数型技术的融合，是由传感器构成的电子皮肤与在神经网络驱动下的人工智能在云中碰撞，同时人工智能又与越来越多且越来越灵巧、越来越智能化的机器人碰撞。但这个故事中还有更加奇异的一部分。

正如我们将在下一章看到的，这只是故事的一半。（未完待续）

本文节选自湛庐文化《未来呼啸而来》，[遇见]已获湛庐授权发布。

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