重读《诚如所思》：科学的作用究竟是什么？

在信息爆炸与人工智能高速发展的今天，重读经典科学思想，往往能带来超越具体技术层面的启发。1945年7月，范内瓦·布什（Vannevar Bush）在《大西洋月刊》发表著名文章《诚如所思》（As We May Think），系统反思了战时科研动员的经验，并对战后科学活动的组织方式提出了一系列前瞻性设想。

在第二次世界大战期间，布什以美国科学研究与开发办公室（OSRD）主任的身份，统筹协调雷达、火控系统、近炸引信等关键科研项目，并深度参与曼哈顿计划的启动与早期组织管理。同月，在第二次世界大战接近尾声之际，他又提交了《科学，无尽的前沿》（Science, The Endless Frontier）报告，为战后美国科学政策以及国家科学基金会的建立奠定了思想基础。

这一从战时科研组织到战后制度建构的连续实践，使布什逐渐意识到：科学的力量并不只源于单项技术突破，而更取决于知识生产是否能够获得长期支持、被有效组织，并持续积累为可再利用的公共资源。《诚如所思》正是在这一背景下，对未来科学知识基础设施和科研工作方式所作出的前瞻性思考。

正因如此，布什关注的并非武器技术本身，而是科学知识如何被保存、检索、共享与利用——亦即科学作为一种集体事业，如何实现长期、可持续的运作模式。今天重读《诚如所思》，并不仅是回顾一则技术设想，更是在技术条件发生深刻变化之后，重新审视一个根本问题：科学在现代社会中究竟应当扮演怎样的角色。

为什么值得今天重读？

在学术史与技术史的叙述中，《诚如所思》常被视为一篇关于未来信息技术的预言性文本，其中提出的memex也被反复解读为超链接、搜索引擎乃至互联网的思想先驱。然而，如果仅从技术预测的角度理解这篇文章，反而容易遮蔽其真正试图回应的问题。

布什在战争时期主持跨机构、跨学科的科研协作，从中深刻体会到：科学的效能并不取决于个别天才或单项发明，而取决于科研活动能否被系统性组织、有效协作，并在时间尺度上持续积累。正是在这种经验背景下，他开始反思一个当时尚未被充分讨论的问题：当科学知识以前所未有的速度增长，人类应当如何保存、组织并使用这些知识，使科学能够继续作为一种集体事业而运转。

与同年发表的《科学，无尽的前沿》形成互补关系，后者回答的是“国家为何以及如何支持科学”，而《诚如所思》则进一步追问：在知识规模急剧扩张的条件下，科学究竟应当如何被“做出来”。二者共同构成了关于现代科学制度的完整思考框架——既包括宏观层面的政策与资助安排，也包括微观层面的科研实践方式与认知支持机制。

因此，今天重读《诚如所思》，并非为了检验布什的技术预测是否准确，而是为了反思：在技术能力显著增强之后，科学实践中那些更为根本的组织与认知问题，是否已经得到真正解决。

技术预测在解决什么问题：来自memex的早期回答

《诚如所思》中最引人注目的，并非布什对某种具体未来技术的精准预测，而是他借助一系列设想，对科研工作应当如何被组织、支持与延续所作的整体性思考。在这些设想中，最具集中性、也最具象征意义的，是他提出的假想装置——memex。

在文章中，memex被描述为一种“个人化的机械化工作台”，能够以高度压缩的方式存储个人所接触的全部书籍、记录与通信内容，并支持使用者按照接近人类思维方式的路径进行检索与联想。乍看之下，这一描述容易被理解为对未来信息技术形态的预言，但布什真正关心的，并不在于装置本身的物理实现，而在于科研活动在知识爆炸条件下是否还能保持连续性与可追溯性。

与当时主流依赖分类与层级索引的文献体系不同，memex的核心并非预先设定的知识结构，而是联想式路径的建立、保存与重用。研究者可以将不同文献、笔记与图像通过“联想链”连接起来，并在此基础上不断延伸、修改和共享自己的思考轨迹。这里被保存的，不只是信息本身，更是研究过程中形成判断与理解的路径。

正是在这一意义上，memex并非被设想为一台替代人类思考的机器，而是一种服务于科研实践的认知工具。在布什的构想中，机器负责承担存储、检索与路径维护等可形式化的工作，而研究者始终处于联想、选择与判断的中心位置。通过memex这一具体设想，《诚如所思》将“在知识急剧增长的条件下，科研工作应当如何继续被有效地进行”这一根本问题，转化为一个关于科研实践组织方式的思想原型。

当技术成为现实：科研实践的问题是否因此消失

从整体上看，布什在《诚如所思》中关于信息处理与科研支持的诸多设想，已经在当代信息技术体系中得到高度兑现。然而，需要特别强调的是，技术能力的实现，并不等同于科研实践中关键问题的解决。恰恰相反，正是在技术不断成熟之后，那些原本被技术匮乏所掩盖的组织与认知问题，才变得更加清晰。下表将布什在1945年提出的主要设想，与当代信息技术的发展路径进行对照。

表：范内瓦·布什（1945）的设想与当代技术实现的对照

布什的设想（1945）

对应技术形态

技术成熟时间（约）

布什设想的作用

知识的极度压缩与长期保存

数字存储、云存储

20世纪90年代—21世纪初

防止知识遗失，支持长期积累

高速、即时的资料检索

搜索引擎、语义检索

20世纪90年代末—21世纪初

降低重复研究成本

联想式知识路径

超链接、推荐系统、RAG

20世纪90年代以后

模拟人类联想，促进发现

重复性思维的机械化处理

统计软件、自动化分析

20世纪80年代起

释放人的判断能力

思想的无障碍记录

语音识别、自动记录

21世纪10年代

不打断思考过程

知识整理与初步生成

大模型、生成式AI

21世纪20年代

承担整理、归纳与初步表达

判断路径的保存与可追溯

判断日志、证据链系统、可解释AI

尚未成熟

防止判断失忆，强化责任与反思能力

从表中可以看到，布什设想中的大多数功能——存储、检索、联想、记录、自动化处理乃至初步生成——都已经在不同阶段成为现实。从技术层面看，人类社会已经具备支撑大规模科研活动的信息基础设施。

然而，表格的最后一行同时揭示了一个关键缺口：判断路径的保存与可追溯，至今仍未形成成熟、制度化的解决方案。现实中的科研实践往往更重视保存“结果”和“结论”，而较少系统性记录判断如何形成、证据如何被筛选、推理路径如何展开。这种对判断过程的忽视，正是布什在《诚如所思》中试图提前预防的问题。

因此，这张对照表并非用来证明布什“技术预言的成功”，而是用来显示：即便在技术条件高度成熟之后，科研实践中那些更为根本的组织与认知问题，仍然没有自然消失。

反思科学的作用

从memex的思想原型到当代信息技术的广泛应用，科学工作的组织、记录与联想方式已发生深刻变化。科研人员可以更高效地访问、整理与生成知识，重复性任务不断被机器分担，联想式路径的构建也不再受制于传统索引体系。

然而，《诚如所思》的真正价值，并不在于它预见了哪些技术，而在于它始终提醒我们：科学不仅是知识与技术的积累过程，更是一种为人类判断与创造性思考保留空间的制度安排。技术手段再强大，也无法替代人的判断与责任；memex以及当代大模型所提供的，是对科学工作的增强，而非对科学本身的完成。

从这个意义上看，科学的作用不只是“做科研”，而是通过技术、组织与制度的协同，保证知识能够长期积累，科研活动能够系统运作，并在知识爆炸的条件下维持思考的连续性与可追溯性。

因此，重读《诚如所思》的意义，不仅在于回顾布什的技术预言，更在于重新思考一个始终未被技术解决的问题：在机器日益智能的时代，科学究竟应当把什么保留给人来思考？科研工作又如何在技术与制度的辅助下，始终保持人类判断的中心地位？

附：原文翻译

诚如所思

范内瓦·布什，1945年7月发表于《大西洋月刊》

“设想一种未来的装置……在其中，个人可以存储自己所有的书籍、记录与通信内容，并且这一装置实现了机械化运作，使其能够以极高的速度与灵活性被查阅。它将成为人类记忆的一个扩展而亲密的补充。”

// 编者按

作为科学研究与发展办公室（Office of Scientific Research and Development）主任，范内瓦·布什博士协调了约六千名美国顶尖科学家，将科学应用于战争之中。在这篇重要文章里，他在战事结束之际为科学家们提出了一种新的激励方向。他呼吁科学界转向一项宏大的任务——让人类庞杂而令人困惑的知识储备变得更加易于获取。多年来，各类发明主要扩展的是人的体力，而非心智能力：增强拳力的冲击锤、锐化视觉的显微镜，以及用于毁灭与探测的各种装置，都是现代科学的新成果，却并非最终成果。如今，布什博士指出，相关工具已经出现——如果得到恰当的发展，将使人类能够获取并掌控历代积累的知识。当科学家们从战争工作中走出来时，完善这些和平用途的工具，应当成为他们的首要目标。正如爱默生1837年著名的《美国学者》演讲一样，布什博士的这篇文章呼吁在人类思考者与知识总和之间建立一种新的关系。

这并非一场只属于科学家的战争，它是一场所有人都参与其中的战争。科学家们在共同事业的需求面前埋葬了旧有的职业竞争，彼此密切合作，收获颇丰、学习良多。曾几何时，在这种高效协作中工作令人振奋。而如今，对许多人来说，这段经历似乎正走向终结。接下来，科学家们将何去何从？

对于生物学家，尤其是医学科学家而言，几乎不存在犹豫的问题，因为这场战争并未真正迫使他们偏离原有道路。事实上，许多人得以在熟悉的和平时期实验室中继续从事战时的研究，他们的目标基本保持不变。

真正被剧烈打乱节奏的是物理学家。他们离开了学术研究，转而研究各种陌生而具有破坏性的装置，不得不为从未从事过的任务设计新方法。他们为那些使敌人得以被击退的设备作出了贡献，并与盟国的物理学家展开协同工作。他们在内心深处感受到成就的激荡，成为一支伟大团队的一部分。如今，随着和平临近，人们不禁要问，他们将在哪里找到配得上自身才华的新目标？

01

人类对科学以及科研所催生的新工具的运用，究竟带来了哪些持久的益处？首先，它们增强了人类对物质环境的控制能力，改善了我们的食物、衣物与居所，提高了安全性，并在一定程度上使人类摆脱了仅为生存而挣扎的束缚。它们还加深了我们对自身生物过程的认识，使人类逐步摆脱疾病的困扰，延长了寿命。同时，这些进步正在揭示生理功能与心理功能之间的相互作用，为改善心理健康带来了希望。

科学为个体之间提供了最快捷的沟通方式；它保存了思想的记录，并使人类能够对这些记录加以操作与摘取，从而使知识的演进与延续不再局限于个人一生，而是贯穿一个族群的生命。

研究成果正堆积成一座不断增长的高山。然而，随着专业化的不断深化，越来越多的证据表明，我们正陷入泥沼。研究者被成千上万同行的发现与结论所震撼——这些结论层出不穷，他既没有时间充分理解，更难以记住。然而，专业化对进步而言又愈发不可或缺，而跨学科沟通的努力则因此变得相应肤浅。

在专业层面，我们传播与评估研究成果的方法已经用了好多代人的时间，如今已完全无法满足需要。若能评估学术写作与阅读所花费的总时间，两者之间的比例或许会令人震惊。即便是在狭窄领域内，那些认真试图通过持续而深入阅读来跟进最新思想的人，也可能不愿面对这样一种考核——它会显示出上个月付出的努力究竟有多少能够随时被调取出来。孟德尔关于遗传规律的概念曾被世界遗忘了一代人，仅仅因为他的论文未能传达到那少数有能力理解并进一步发展的学者手中；而类似的悲剧无疑正在我们周围不断重演，真正重要的成果在大量无关紧要的信息洪流中被湮没。

问题似乎在于，我们并不是因为人们巨大和多样的兴趣而过度地印书；而在于，出版的规模已经远远超出了我们目前有效利用这些记录的能力。人类经验的总和正以惊人的速度扩张，而我们在这片迷宫般的记录中寻找当下重要信息的手段，却仍然停留在横帆帆船时代的水平。

然而，随着新的强大工具逐渐投入使用，变化的迹象已经显现。能够在物理意义上“看见”事物的光电管；能够记录所见，甚至记录不可见之物的先进摄影技术；在极微小能量控制下便可驾驭强大力量的热电子管；能够将极其短暂的事件可视化的阴极射线管——与之相比，微秒都显得漫长；还有能够以比人类操作更可靠、快上千倍的方式执行复杂动作序列的继电器组合——这些机械辅助工具为科学记录的变革提供了丰富手段。

两个世纪前，莱布尼茨发明了一种计算机器，几乎具备近代键盘计算装置的大多数关键特征，但在当时却无法投入使用。经济条件对它极为不利：在大规模生产出现之前，制造它所需的劳动成本超过了使用它所能节省的劳动量，因为它所能完成的工作完全可以通过足够多的纸笔运算来替代。此外，它还会频繁故障，因而难以依赖；在那个时代以及很长一段时间之后，复杂性几乎等同于不可靠。

即便在当时获得了异常慷慨的资助，巴贝奇仍未能制造出他那台伟大的算术机器。他的构想本身足够合理，但当时的建造与维护成本过于高昂。假如一位法老获得了一辆汽车的详细设计图，并且完全理解了这些设计，要为一辆车打造成千上万个零部件也会耗尽整个王国的资源，而这辆车在第一次驶向吉萨时就会抛锚。

如今，带有可互换零部件的机器可以以极低的劳动成本制造出来。尽管结构复杂，却依然可靠运行。打字机、电影摄影机或汽车便是明证。电触点在被充分理解之后已不再容易失灵。看看自动电话交换系统——其中包含数十万个触点，却依然稳定可靠。再看那封装在薄玻璃容器中的金属蛛网、被加热至炽亮的细丝，简而言之，这就是收音机中的热电子管。人们制造了数以亿计的这种管子，被随意装入包装、插入插座中——而且确实能够工作！这些纤细如丝的部件，其精确的位置与排列，在过去足以让行会中的工匠大师耗费数月时间；而如今，它们只需三十美分便可制成。世界已经进入一个廉价而高度复杂、却又极为可靠的装置时代，而某种事物就要从中诞生了。

02

一份记录若要对科学真正有用，就必须不断扩展、妥善存储，而最重要的是能够被查阅。如今，我们主要通过书写与摄影来制作记录，并随后进行印刷；同时，我们也在胶片、蜡盘以及磁性金属丝上进行记录。即便全新的记录方式不再出现，现有这些方法也显然正处在不断改进与延伸之中。

可以肯定的是，摄影技术的进步不会停止。更高速的感光材料与镜头、更自动化的相机、更细颗粒的感光化合物以推动微型相机理念的进一步发展，都已近在眼前。让我们将这一趋势推演至一个合乎逻辑——即便未必不可避免——的结果：未来的摄影爱好者在额头上佩戴着一个略大于核桃的装置。它能拍摄边长3毫米的微型照片，之后再进行投影或放大——这实际上只比现有技术多一个十倍的放大系数。由于镜头焦距极短，它具备从无限远到肉眼可视近距离的通用对焦能力。这个“核桃”上内置了类似当前某些相机所采用的光电管，可在极宽的光照范围内自动调节曝光。其内部装有可拍摄一百张照片的胶片，而用于驱动快门与换片的弹簧在装入胶片夹时一次性上紧。它还能拍摄全彩影像。它甚至可能具备立体成像功能，通过两只间隔开的“玻璃眼睛”进行记录——立体摄影技术的显著改进已近在眼前。

触发快门的拉线可以沿着人的衣袖垂下，触手可及。轻轻一捏，照片便拍成了。在一副普通眼镜的一侧镜片上方，有一个由细线构成的小方框，位于不妨碍正常视野的位置。当某个物体出现在这个方框内时，就已对准取景。未来的科学家在实验室或野外行走时，每当看到值得记录的事物，便会触发快门，将其收入记录之中，甚至不会发出任何可听见的声响。这一切是否显得过于幻想？唯一真正幻想的地方，或许只是由此产生的照片数量之多。

是否会出现“干式摄影”？事实上，它已经以两种形式存在。当布雷迪拍摄南北战争照片时，感光板必须在曝光时保持湿润；而如今，则是在显影时才需要湿润。未来或许根本不必再湿润。早已有浸渍了重氮染料的胶片，能够在无需显影的情况下直接形成影像——相机一操作，图像便已存在。随后只需暴露在氨气中，未曝光的染料便会被破坏，影像即可取出在光下查看。目前这一过程仍然缓慢，但有人或许会将其加速，而且它不存在当下困扰摄影研究者的颗粒问题。在许多场合，能够按下快门后立刻看到照片将带来诸多好处。

另一种目前使用中的方法同样缓慢且相对笨拙。五十年来，人们一直使用一种浸碘纸：当电触点接触到纸面时，其中所含的碘化合物会发生化学变化，使接触点变黑。这类纸张被用于制作记录，例如移动的指针在其上划过时会留下轨迹；若指针上的电势随移动而变化，所绘制的线条便会相应变深或变浅。

这一原理如今已用于传真传输。指针一行接一行地在纸面上绘制紧密排列的线条；在移动过程中，其电势会根据从远端通过导线接收到的变化电流而变化。而在远端，这些变化则由光电管扫描一幅图像所产生。在任一时刻，正在绘制的线条的深浅程度都会与光电管所观测图像对应点的亮暗一致。于是，当整幅图像被覆盖完成后，接收端便出现了一幅复制品。

通过这种逐行扫描方式，光电管既可以“浏览”一张照片，也同样可以直接扫描现实场景。整套装置本身就构成了一台相机，只是附带一个可有可无的功能——在远距离生成图像。它速度缓慢，细节表现也较差，但确实提供了一种干式摄影的途径，使图像在拍摄完成的同时即告完成。

若有人断言这种方法将永远笨重、缓慢且细节欠佳，那他可真算是勇敢了。如今的电视设备每秒可传输十六幅相当清晰的画面，而它与上述过程之间仅有两个本质差异。其一，记录是由电子束而非机械指针完成，因为电子束能够极其迅速地扫过画面；其二，仅仅是使用了一种在电子击中时短暂发光的屏幕，而非发生永久化学变化的纸张或胶片。电视需要如此高速，是因为其目标是动态图像而非静态照片。

若以经过化学处理的胶片取代发光屏幕，并让装置只传输单幅图像而非连续画面，便可得到一种高速的干式摄影相机。所需胶片的反应速度必须远快于现有产品，但这很可能是可以实现的。更严重的障碍在于，这种方案需要将胶片置于真空腔内，因为电子束只有在稀薄环境中才能正常工作。不过，这一问题可以通过让电子束作用于隔板的一侧，而将胶片压在另一侧来解决——前提是隔板能够允许电子垂直穿透，同时防止其横向扩散。这类隔板即便在粗糙形式下也完全可以制造出来，显然不会阻碍整体发展。

与干式摄影一样，微缩摄影仍有很长的路要走。其基本思路——缩小记录尺寸，并通过投影而非直接观看来查阅——所蕴含的潜力不容忽视。光学投影与摄影缩微的结合已经在学术用途的微缩胶片中取得了一些成果，其前景极具启发性。如今，微缩胶片可实现线性缩小20倍，而在重新放大后仍保持完全清晰。其极限取决于胶片的颗粒度、光学系统的优良程度以及所用光源的效率，而这些因素都在迅速改进。

设想未来可实现线性缩小100倍。再假设胶片厚度与纸张相同——尽管更薄的胶片无疑可以使用。即便如此，普通书籍记录与其微缩胶片副本之间的体积比也将达到1万倍。《大英百科全书》可以缩小到一个火柴盒的体积。一座拥有一百万册藏书的图书馆可以压缩到一张书桌的一端。若自活字印刷术发明以来，人类以杂志、报纸、书籍、小册子、广告传单与通信等形式所产生的全部记录，相当于十亿本书的体量，那么将其汇集并压缩后，甚至可以装进一辆搬家卡车。

当然，仅有压缩还远远不够；人们不仅需要制作与存储记录，更需要能够查阅它们，这一问题将在后文讨论。即便是现代大型图书馆，也并未被普遍充分利用——它们往往只是被少数人零星取用。然而，在成本方面，压缩却极为重要。制作一套微缩胶片版《大英百科全书》的材料成本仅需五美分，邮寄到任何地方只要一美分。若要印刷一百万套实体书籍，又将花费多少？在大批量印刷时，一张报纸的印刷成本不过是几分之一美分。而《大英百科全书》的全部内容若以缩微胶片形式呈现，只需铺在一张8.5英寸乘11英寸的纸张上。一旦这种形式可得，借助未来的摄影复制技术，大规模复制品的成本或许只需在材料费之外每份一美分。至于原始母本的制作成本？这便引出了本议题的下一个方面。

03

为了制作记录，我们如今要么推动铅笔，要么敲击打字机。随后还要经过消化、校正的过程，再进入排版、印刷与发行这一套繁复流程。若只考虑这一程序的第一阶段，未来的作者是否会不再用手写或打字机，而是直接对着机器讲述呢？事实上，他已经在以间接方式这样做了——通过对速记员口述，或对着唱片灌制机讲话；只要愿意利用现有的机制并稍微改变语言方式，他的讲话完全可以直接生成一份打字记录。

在最近一次世界博览会上，曾展示过一台名为“Voder”的机器。一名女孩轻抚其按键，机器便发出可以辨认的语音。在整个过程中，没有任何人类声带参与；这些按键只是将若干电产生的振动组合起来，并通过扬声器播放出来。在贝尔实验室，还有一台与之相反的机器，名为“Vocoder”。它将扬声器换成了麦克风，用来接收声音。对它说话，相应的按键就会自动动作。这或许正是设想中系统的一个组成部分。

另一个组成部分则来自速记机（stenotype）——这种装置通常出现在公开会议上，多少让人感到不安。一名女孩懒散地敲击着按键，目光在会场中游移，偶尔以令人不安的眼神看向发言者。从机器中吐出一条打字纸带，用一种经过语音简化的符号语言记录下发言者“应该说过的话”。随后，这条纸带还要被重新誊写成普通语言，因为在最初形态下，只有受过专门训练的人才能读懂。若将这两种装置结合起来，让Vocoder驱动速记打字机，结果便是一台“对它说话就能自动打字”的机器。

诚然，我们现有的语言并不特别适合这种机械化处理。令人惊讶的是，那些试图发明世界通用语言的人，并未抓住这样一个思路：创造一种更适合语音传输与记录技术的语言。机械化也许终将迫使这一问题得到解决，尤其是在科学领域；而那样一来，科学术语对外行人而言恐怕会变得更加难以理解。

人们现在可以想象这样一位未来的研究者，在实验室中工作。他双手自由，不受拘束；在四处走动、观察的同时，他一边拍照，一边口述评论。时间会被自动记录下来，以便将两类记录对应起来。若他进入野外，还可以通过无线电与记录装置相连。夜晚整理笔记时，他再次将自己的评论口述进记录之中。他的打字记录与照片都可以是微缩形式，通过投影来加以查阅。

然而，在数据与观察的收集、从既有记录中提取相关材料、以及将新材料最终纳入共同记录体系之间，还需要经历大量过程。成熟的思考并不存在机械替代品。但创造性思维与本质上重复性的思维却截然不同；对于后者，已经存在、也还可能出现强有力的机械辅助。

对一列数字求和就是一种重复性的思维过程，早在很久以前便已理所当然地交由机器完成。诚然，机器有时仍由键盘控制，在读取数字并按下相应按键时，仍需某种程度的思考；但即便如此，这一步也可以被消除。人们已经制造出能够通过光电管读取打字数字、并自动按下对应按键的机器；它们结合了扫描文字的光电管、对信号变化进行分类的电路，以及将结果转化为电磁铁动作、以压下按键的继电器电路。

之所以需要如此复杂的装置，是因为我们记录数字的方式本身过于笨拙。若能以位置方式记录数字——仅通过卡片上一组点的排列来表示——自动读取机制就会变得相对简单。事实上，如果这些点是孔，那么我们早就拥有了由霍列瑞斯（Hollerith）为人口普查而发明的穿孔卡片机器，如今已在整个商业领域广泛应用。某些复杂任务几乎离开这些机器就无法运转。

加法只是其中一种运算。算术计算还包括减法、乘法和除法，并且还需要某种方式来暂存结果、再从存储中取出以供进一步处理，并通过打印来记录最终结果。用于这些目的的机器目前主要有两类：一类是会计等用途的键盘机器，由人工输入数据，而操作顺序通常是自动控制的；另一类是穿孔卡片机器，各个运算往往分配给一系列不同的机器完成，卡片再在机器之间整体转移。这两种形式都非常有用，但就复杂计算而言，仍处在初级阶段。

在物理学家发现有必要对宇宙射线进行计数之后不久，快速电计数技术便出现了。为满足自身需要，物理学家迅速构建了基于热电子管的设备，能够以每秒十万次的速度计数电脉冲。未来的高级算术机器将以电为基础，其运行速度将达到现有设备的一百倍，甚至更高。

此外，它们还将比现有商用机器灵活得多，能够方便地适应各种不同的操作需求。它们将由控制卡或胶片进行控制，能够自行选择数据，并按照输入的指令对其进行处理；它们将以极高的速度完成复杂的算术运算，并以便于分发或后续进一步处理的形式记录结果。这类机器将拥有惊人的“胃口”：一台机器就能从一整屋手持简单键盘冲孔器的女孩那里接收指令与数据，并且每隔几分钟便输出成页的计算结果。在数以百万计的人从事各种复杂活动的具体事务中，永远不缺需要计算的事情。

04

然而，重复性的思维过程并不仅限于算术与统计领域。事实上，每当人们依照既定的逻辑过程对事实进行组合与记录时，思维中的创造性部分只体现在对数据的选择以及所采用过程的取舍上；而随后的操作本质上是重复性的，因此完全适合交由机器来完成。除算术之外，这方面的发展远未达到可能的程度，主要原因在于经济条件的限制。商业领域的需求以及显而易见、规模庞大的潜在市场，促成了算术机器在生产技术足够成熟后迅速实现大规模制造。

而在高级分析机器方面，却并不存在这样的环境，因为过去和现在都没有广阔的市场；使用高级数据处理方法的人只占人口中极小的一部分。尽管如此，仍然已经出现了一些用于求解微分方程的机器——实际上也包括求解函数方程与积分方程的设备。还有许多专用机器，例如用于预测潮汐的谐波合成器。未来还会出现更多这类设备，而且无疑会首先掌握在科学家手中，数量也将十分有限。

如果科学推理仅仅局限于算术的逻辑过程，我们在理解物理世界方面将走不了多远。这就如同试图完全依靠概率数学来掌握扑克牌游戏一样。算盘——那种将算珠串在平行金属丝上的工具——曾在数百年前引导阿拉伯人率先发展出位值记数法与“零”的概念，而世界其他地区则远远落后；它是一种极其有用的工具——以至于至今仍在使用。

从算盘到现代键盘会计机，是一次巨大的跨越；而迈向未来的算术机器，将是同样幅度的一步。然而，即便是这种新机器，也仍无法将科学家带到他们真正需要抵达的地方。若要让从事高等数学的研究者将大脑解放出来，用于更高层次的思考，而非依照既定规则进行重复而细碎的变换操作，就必须同样在高等数学的繁琐计算中获得解放。数学家并不是那种能够轻松操纵数字的人——事实上，他们往往并不擅长这一点；他们甚至也未必善于通过微积分来迅速完成方程变换。数学家首先是一种在高层次上运用符号逻辑的专家，更重要的是，他们在选择所采用的运算过程时，依赖的是直觉性的判断能力。

除此之外的一切工作，他都应当能够放心地交由机器完成，就如同他毫不犹豫地将汽车的驱动工作交给引擎罩下那套复杂机制一样。只有在那时，数学才能在实际应用中真正有效地将日益增长的原子层面知识转化为解决化学、冶金学与生物学高级问题的有用工具。正因如此，还将出现更多为科学家处理高等数学问题的机器。其中有些装置的形态将足够奇特，甚至能满足当代文明器物鉴赏家最挑剔的品味。

05

然而，运用逻辑过程来处理数据、审视周遭世界的人，并不只有科学家一类——尽管他们有时会通过把一切变得合乎逻辑的人吸收进圈子，来维持这种表象，这种做法颇像英国工会领袖因功受封爵士。凡是运用逻辑思维过程之处——也就是说，当思考在一段时间内沿着既定轨道运行时——机器便有用武之地。形式逻辑曾是教师用来考验学生心智的锋利工具。而如今，只需巧妙地运用继电器电路，就完全可以制造出一台依照形式逻辑来操作前提条件的机器。将一组前提输入这样的装置，转动曲柄，它便会不断输出一个又一个结论，全都严格符合逻辑法则，其出错率不会高于一台键盘加法机。

逻辑运算可能变得极其复杂，因此在其应用上获得更高的可靠性无疑大有裨益。用于高级分析的机器通常是方程求解器。如今已经开始出现关于“方程变换器”的设想——这种装置将依照严格且相当高级的逻辑，对方程所表达的关系进行重排与变换。进展之所以缓慢，在于数学家表达关系的方式过于粗糙。他们所使用的符号体系如野草般自然生长，几乎没有一致性——这在这样一个以逻辑著称的领域中实属奇特。

显然，在将数学变换简化为机器过程之前，必须先出现一种新的符号体系，或许是一种位置式的表达方法。再进一步，超越数学家的严格逻辑，还有逻辑在日常事务中的应用。也许有一天，我们可以像如今在收银机上输入销售额那样，自信地在机器上敲出论证过程。但逻辑机器的外形绝不会像收银机——即便是流线型的那种。

关于思想的操作及其纳入记录体系的问题就谈到这里。到目前为止，我们似乎比以前处境更糟——因为我们能够极大地扩展记录的规模，而即便在当前体量下，我们也几乎无法有效查阅它。这远不只是为了科学研究而提取数据的问题；它涉及人类利用其积累知识遗产的整个过程。使用的首要环节是“选择”，而正是在这一点上，我们显得尤为迟缓。或许存在数以百万计的精妙思想，以及支撑这些思想的经验记载，全都被封存在结构优美的石墙之内；但如果学者即使费尽心力也只能每周找到其中一条，他的综合成果便很难跟上现实的发展。

从广义上看，选择就像家具匠手中的一把石斧。然而，在狭义意义及某些领域中，选择已经在一定程度上实现了机械化。一家工厂的人事主管将几千张员工卡片放入筛选机器，按照既定规则设定编码，短时间内便可得到一份居住在特伦顿且懂西班牙语的员工名单。然而，即便这种装置，在面对例如从五百万枚指纹中匹配某一枚这样的任务时，仍显得过于缓慢。这类选择设备很快就会从目前每分钟仅能检查几百条数据的速度提升上来。借助光电管与微缩胶片，它们将以每秒一千条的速度扫描项目，并打印出被选中的副本。

不过，这种过程仍属于简单选择：它依次检查大量项目中的每一个，并挑出具备某些特定特征的项目。还有另一种选择方式，最典型的例子便是自动电话交换系统。你拨一个号码，机器便在上百万个可能的线路中选出并连接到唯一正确的一条；它并不会逐一检查所有线路，而是先依据第一个数字关注一个类别，再依据第二个数字锁定该类别下的一个子类，如此逐步推进，迅速而几乎不会出错地找到目标线路。整个选择过程只需几秒钟；若在经济上值得，还可进一步加速。若以热电子管开关取代机械开关，便可在百分之一秒内完成全部选择。当然，没有人愿意为电话系统的这种升级支付所需成本，但这一原理完全可以应用于其他领域。

以一家大型百货公司的日常问题为例。每发生一笔赊账销售，就有多项工作要完成：库存需要更新，销售员需要获得业绩记录，总账需要记账，而最重要的是，客户需要被记入账单。如今已开发出一种中央记录装置，可以方便地完成其中的大部分工作。销售员将客户身份卡、自己的卡片以及商品卡——全部是穿孔卡——放在一个支架上，拉动手柄后，电接点便通过卡片上的孔闭合，中央设备完成所需计算与记录，并打印出相应收据交给客户。

然而，商店可能有一万名赊账客户，在完整操作完成之前，仍需有人在中央办公室选出正确的客户卡并插入设备。如今，快速选择装置可以在一两秒内将正确卡片滑入位置，并在之后归还。但随之出现另一问题：必须有人读取卡片上的总额，以便机器将新计算的金额加上去。理论上，这些卡片可以采用前述的干式摄影形式，这样现有总额便可由光电管读取，新总额则由电子束写入。

卡片可以是微缩形式，从而占用极小空间；它们需要快速移动，但无需远距离传输，只需移至光电管与记录装置能够操作的位置即可。数据可用位置点来表示。月底时，机器便可轻松读取这些数据并打印出普通账单。若采用无机械部件的电子管开关进行选择，整个操作将几乎不需耗时——一秒钟便足以完成。如有需要，卡片上的全部记录也可以不是光学可见的点，而是钢片上的磁性点，沿用波尔森早年将语音记录在磁性金属丝上的原理。这种方法的优点在于结构简单且易于擦除。而若采用摄影方式，则可以像电视设备常用的方法那样，将记录放大并在远处投影显示。

这种形式的快速选择与远距离投影还可用于其他用途。能够在一两秒内将一百万张卡片中的任意一张调取到操作者面前，并随后在其上添加注释，在许多方面都极具启发意义。它甚至可能对图书馆有所帮助——但那是另一回事了。无论如何，如今已经出现了一些颇为有趣的组合方式。例如，可以像前文所述语音控制打字机那样，对着麦克风说话来完成选择操作。这无疑会胜过传统的档案管理员。

06

然而，选择问题的真正核心，比图书馆在采用机械化设备上的滞后，或缺乏相应装置的发展，还要更为深层。我们在获取记录方面的笨拙，很大程度上源于索引体系的人造性。当任何形式的数据被存储起来时，通常都是按字母顺序或数字顺序归档；而人们在查找信息时（若能找到的话），只能从一个子类追溯到另一个子类。每一条记录只能存在于一个位置，除非制作副本；人们必须事先规定哪一条路径能够找到它，而这些规则既繁琐又僵硬。而且，即便找到了一项内容，也还得退出系统，再沿另一条路径重新进入，才能寻找下一项。

人类的大脑并不是这样运作的。它依靠联想进行工作。当抓住一个概念时，思维会立刻跳转到由联想所提示的下一个概念，沿着大脑细胞所承载的复杂轨迹网络前进。当然，大脑还有其他特性：不常使用的轨迹会逐渐消退，记忆并非永久存在，而是具有暂时性。然而，其反应速度、轨迹的复杂程度以及心像的细致程度，几乎在自然界中无可比拟，令人惊叹。

人类不可能指望在人工系统中完全复制这种心理过程，但完全可以从中汲取经验。在某些方面，人类甚至能够加以改进，因为记录具有相对持久性。首先应当从这一类比中得出的思想，是关于“选择”的方式。以联想为基础的选择，而非依赖索引，或许终将实现机械化。虽然无法指望在速度与灵活性上与人脑的联想路径相媲美，但在从存储中调取项目的持久性与清晰度方面，却完全有可能显著胜过人脑。

设想一种供个人使用的未来装置，它类似于一种机械化的私人档案与图书馆。它需要一个名字，随意起一个，“memex”便可。memex是一种设备，个人可在其中存储自己所有的书籍、记录与通信内容，并通过机械化手段实现极高速度与灵活性的查阅。它是人类记忆的一种扩展而亲密的补充。

它由一张书桌构成；虽然原则上可以远程操作，但主要还是作为使用者工作的家具。桌面上方设有倾斜的半透明屏幕，材料可投射其上，便于阅读。还有一个键盘，以及成组的按钮和控制杆。除此之外，它看起来与普通书桌并无二致。

在书桌的一端存放着记录内容。体积问题通过改进的微缩胶片技术得到了很好解决。memex内部只有一小部分用于存储，其余则用于机械装置。即便使用者每天塞进去五千页资料，也需要数百年才能填满存储空间，因此他可以毫无顾忌地大量填进去内容。

memex中的大部分内容以现成微缩胶片形式购买并直接插入。各种书籍、图片、当期期刊与报纸都可如此获取并归入系统。商务通信也采用同样方式。此外，还设有直接录入功能。memex顶部有一块透明压板，可将手写笔记、照片、备忘录以及各种材料放置其上；当材料就位后，按下一根控制杆，便会采用干式摄影技术，将其拍摄到memex胶片某一区域的下一个空白位置。

当然，系统仍提供通过常规索引方式查阅记录的功能。若使用者想查阅某本书，只需在键盘上输入其编码，该书的扉页便会立刻投射到其中一个显示位置上。常用编码多具备助记性，因此他很少需要查阅编码表；若需要，只需按下一个键，编码表便会被投射出来供其使用。此外，还配有辅助控制杆。向右拨动其中一根，便可快速浏览当前书籍，各页依次投射出来，速度刚好足以让人一瞥识别；再向右拨动得更远，则可每次跳过10页；再远则每次跳过100页。向左拨动则可按同样方式向后翻阅。

还有一个专用按钮，可立即跳转至索引首页。由此，任何一本书都能比从书架上取下来更方便地被调出与查阅。由于设有多个投影位置，使用者可以在保留一项内容显示的同时调出另一项。他还可以在页面边缘添加批注与评论，利用某种干式摄影方式；甚至可以设计成使用类似现今铁路候车室中“电报传真机（telautograph ）”一样，使用触笔（stylus）系统，就仿佛真正面对纸质页面一般进行书写。

07

除了将现有机制与装置向前推演之外，上述一切都仍属传统方式。然而，它们却为“联想式索引”迈出了直接一步。联想式索引的基本思想在于：提供一种机制，使任意一项内容都可以随意地、立即且自动地调取另一项内容。这正是memex的核心特征。而将两项内容“连接”起来的过程，才是关键所在。

当使用者要构建一条“路径”（trail）时，他先为其命名，将名称记入编码簿，并在键盘上敲出该名称。在他面前，待连接的两项内容被投射到相邻的显示位置上。每一项内容底部都有若干空白编码区，指针分别指向每项内容上的其中一个空位。使用者按下一个键，这两项内容便被永久连接起来。在各自的编码区中都会出现对应的编码词。而在视野之外、同样位于编码区内，还会插入一组供光电管读取的点阵；在每一项内容上，这些点的位置标示着另一项内容的索引编号。

此后，只要其中一项内容出现在屏幕上，另一项便可通过按下相应编码区下方的按钮立即调出。此外，当许多内容以这种方式连接成一条路径后，便可像翻书一样，通过拨动控制杆按快或慢的速度依次浏览。仿佛原本分散在各处的实体资料被集中起来装订成了一本新书。甚至不止于此——任何一项内容都可以同时属于多条路径。

假设memex的主人对弓箭的起源与性能感兴趣，尤其在研究为何在十字军东征时期的小型土耳其弓似乎优于英格兰长弓。他的memex中存有数十本可能相关的书籍与文章。首先，他翻阅百科全书，找到一篇有趣但较为简略的条目，并将其保留在屏幕上。接着，他在一本历史书中找到另一条相关内容，将二者连接起来。如此继续，逐步构建起一条由多项资料组成的路径。期间，他偶尔插入自己的评论，要么直接并入主路径，要么通过支线路径连接到某一特定内容上。当逐渐意识到可获得材料的弹性特性在弓的性能中起了重要作用时，他又分出一条支线路径，带他查阅有关弹性理论的教材以及物理常数表。他还加入了一页自己手写的分析。就这样，他在可获得的大量资料迷宫中构建起一条反映自身兴趣的路径。

而这些路径不会消失。数年之后，他与一位朋友谈到人们抵制创新——即便是关系重大之事——的奇特方式。他举出一个例子：尽管土耳其弓明显优越，愤慨的欧洲人却仍未加以采用。事实上，他正好有一条相关路径。轻触一下，编码簿便被调出；再敲几下键，路径的起点便投射到屏幕上。拨动控制杆即可随意浏览，停留在有趣的条目上，或转入支线路径深入查看。这是一条与讨论高度相关的路径。于是，他启动复制装置，将整条路径拍摄下来，并交给朋友插入其自己的memex中，再将其连接到更为宏大的总体路径之中。

08

全新的百科全书形式将会出现——它们预先编织好一张联想路径网络，可直接置入memex，并在其中进一步扩展。律师只需轻触按钮，便能调出自己全部经验以及同事与权威人士经验中相互关联的意见与判决。专利律师可随时调用已授权的数百万项专利，并沿着熟悉的路径追踪到客户关心的每一个要点。医生在面对某位患者的异常反应时，可立即调出此前研究过的类似病例路径，迅速浏览相似病史，并通过支线路径查阅经典著作中相关的解剖学与组织学内容。化学家在为合成某种有机化合物而苦恼时，可在实验室中调取全部化学文献，通过路径追踪化合物之间的类比关系，并沿支线路径了解它们的物理与化学性质。

历史学家面对某一民族浩繁的编年史，可与一条仅停留在关键节点的“跳跃路径”并行使用；同时还可随时追踪当时文明各领域的并行路径，从而全景式把握某一时代。由此将诞生一种新的职业——“路径开拓者”，他们乐于在庞大的公共记录体系中建立有用的联想路径。大师留给后人的遗产，不仅是其对世界记录本身的新增内容，更包括为弟子们搭建起这一成果的完整结构框架。

由此，科学将改造人类生产、存储与查阅人类记录的方式。若要描绘未来的工具装置，完全可以采取更具戏剧性的方式，而不必像本文这样紧贴当下已知且正在迅速发展的方法与要素。当然，这里忽略了各种技术难题，同时也忽略了那些尚未知晓、却可能随时出现并如热电子管之诞生那样猛烈推动技术进步的手段。为了避免因拘泥于当代模式而使图景显得过于平凡，不妨提及一种可能性——并非预言，仅作提示：基于已知的延伸所作的预测尚有依据，而建立在未知之上的预言则只是更为复杂的猜测。

我们在创造或吸收记录材料时的一切步骤，都是通过感官完成的：触觉用于按键操作，听觉用于说话与聆听，视觉用于阅读。是否有可能有一天，这一路径能够更加直接地建立起来？

我们知道，当眼睛看到事物时，所有信息都是以电振动的形式，经由视神经传送到大脑。这与电视系统中的电振动完全类似：它们将图像从“看到”它的光电管传送到无线电发射器，再由后者播出。我们还知道，只要用适当的仪器接近那根电缆，甚至无需接触，就能通过电感应拾取这些振动，从而还原正在传输的画面，正如电话线路可以被窃听一样。

打字员手臂神经中流动的脉冲，将她眼睛或耳朵接收到的信息转译后传递给手指，使手指敲击正确的按键。这些电流是否也可以被截取——无论是在信息最初传向大脑的形式，还是在经大脑奇妙转化后再流向手部的形式？

通过骨传导技术，我们已经能够将声音引入聋人的神经通道，使他们得以听见声音。那么，我们是否有可能学会一种方法，省去当前这种繁琐的转换过程——即先将电振动转化为机械振动，而人体机制又会迅速将其转换回电信号形式——直接将声音传入神经系统呢？如今，只需在头骨上放置几个电极，脑电图仪就能产生笔墨描记的波形，这些波形与大脑内部发生的电活动存在某种关联。诚然，这些记录目前还难以解读，除了能够指出大脑机制的某些严重功能障碍之外；但是，谁又能断言这项技术的发展将止步于何处呢？

在外部世界中，无论是声音还是图像，所有信息形式都已被转化为电路中变化的电流以便传输；而在人类体内，同样的过程也在发生。难道我们一定要通过机械运动，才能在两种电现象之间转换吗？这是一个耐人寻味的设想，但若据此作出预测，恐怕会偏离现实与迫切需求。

若人类能够更好地回顾自身朦胧的过去，并更全面、客观地分析当下问题，其精神境界理应得到提升。他所建立的文明已如此复杂，若要将这一实验推向逻辑终点，而不是因记忆负荷过重而半途陷入泥沼，就必须更彻底地机械化自己的记录系统。若他能重新获得“遗忘”的权利——将无需随时掌握的无数事务放心放下，同时确信在其变得重要时仍能重新找到——他的探索也将更加愉快。

科学的应用为人类建造了一座物资充裕的居所，并教会他如何在其中健康地生活。科学使人类能够以残酷的武器驱使大批人群相互厮杀。但科学也许终将使人类真正掌握那浩瀚的知识宝库，并从人类世代积累的经验中汲取智慧、不断成长。人类或许会在学会运用这些记录为自身谋求真正福祉之前，便已在冲突中走向毁灭。然而，就科学应用于人类需求与愿望的进程而言，倘若在此阶段便宣告终结，或对未来的结局失去希望，那似乎是一个极为不幸的时刻。

徐宏宇，上海图书馆（上海科学技术情报研究所）研究员，《竞争情报》执行主编。任晓波，上海图书馆（上海科学技术情报研究所）咨询研究中心战略咨询部副主任、副研究员。文章观点不代表主办机构立场。

◆ ◆ ◆

编辑邮箱：sciencepie@126.com