第十章 工业生态学

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10.1 全天候、全方位的接入

西班牙的巴塞罗那是一个充满铁杆乐观者的城市。这里的市民不仅欢迎贸易与工业,艺术与歌剧,也拥抱未来。在1888年和1929年,巴塞罗那举办了两次万国博览会。这在当时就相当于如今的世界博览会。巴塞罗那热切地承办这类与未来亲密接触的盛会,其原因正如某位西班牙作家所言,这个城市“……的存在毫无道理可言……于是(它)不断制造宏大的远景来再塑自己”。1992年巴塞罗那自制的宏大远景即是奥林匹克。年轻的运动员、大众文化、新技术和大把的钱——对于这个充满合理的设计和诚信的商业精神的古板城市来说,是非常吸引人的景象。

在这样一个风气务实的地方,传奇人物安东尼·高迪[1]却建造了几十幢地球上最奇怪的建筑。他的建筑物实在是太前卫太离奇了,直到前不久,巴塞罗那人和整个世界才理解了它们的真正含义。他最出名的作品就是尚未完工的圣家族大教堂[2]。该教堂始建于1884年,高迪在世时建成的部分充满了激动人心的有机力量:岩石滴水、圆拱和花朵的立面把它装点得如植物般花团锦簇。四个拔地而起的尖塔宛如许多空洞攒成的蜂巢,展现出嶙峋风骨的同时,它们还担负着支架的作用。建筑后部往上三分之一处,耸立着第二组高塔,巨大的髀骨状支柱自地面而起,斜斜撑起教堂,并保持它的稳定。从远处看,这些支柱看起来好像是死去很久的生物所留下的惨白的大腿骨。

高迪所有的作品都涌动着生命的波涛。通风管道从他巴塞罗那的公寓屋顶上冒出,一大堆仿佛来自外星的生命形式在那里麇集。窗檐和屋顶排水沟呈曲线,自然流畅,不循机械的直角。高迪捕捉了这独特的活性反应,让它跨越校园方正的草坪,勾画出一条弧线优美的捷径。他的建筑似乎不是造出来的,而是长出来的。

想象一下,如果整个城市都是高迪的建筑,这将是一座植入式住宅和有机教堂的人造森林。想象一下,如果高迪不必止步于做石板面的静止图像,而是能够随着时间推移赋予他的建筑有机行为的能力,那么他的建筑就会将迎风面加厚,或者随着住户改变用途而调整内部结构。想象一下,高迪的城市不但依照有机设计建设,而且像生物一样有适应性、灵活性及进化的能力,形成一个建筑生态群。这一未来愿景甚至连乐观的巴塞罗那都还没有准备好接受。但,这是未来,它正带着自适应技术、分布式网络和合成进化向我们走来。

浏览20世纪60年代初期以来的《大众科学》旧杂志,你就会明白关于“活”房屋的设想至少有数十年了,这还没算上更早之前出现的精彩的科幻故事。动画中的杰森一家[3]就住在这样的房屋里,和这样的房子说话,就像它是动物或人一样。我认为这个比喻接近事实,但还不太正确。未来的自适应房屋会更像一个有机生态园而不是单个生物,更像一片丛林而不像一条狗。

生态房屋的构件在普通的现代住宅里就能看到。我已经能设定家里的恒温器,使它能操纵炉子,在工作日和周末使家里保持不同的温度。在这里,火和一座钟联了网。我们的录像机会报时,还会与电视机对话。随着电脑的尺寸越变越小,直至缩成一个小点,并可以置入所有的电子用品,那么就可以期待我们的洗衣机、音响以及烟气报警器等形成一个“家域网”,并在其中进行通话。不久的一天,当客人按响门铃,门铃就会关上吸尘器让我们听到铃声。洗衣机把衣服洗好了,就会发送一条信息到电视上,通知我们把它放进烘干机中。甚至家具也会成为生命树林的一部分。躺椅里的一个微型芯片感应到有人坐在上面时就会给房间加温。

这个家域网——如同目前一些实验室中工程师们所设想的那样,是一个通用接口,遍布于每个家庭的每个房间。每一样东西都被接入进来:电话、电脑、门铃、暖炉,吸尘器,都接入这个网络,从中获取电力和信息。这些聪明的接口将110伏的“营养果汁”[4]分配给“合格的”装置,并且是按需分配。当你把一个智能物品插入家域网,它的芯片会自报身份(“我是烤面包机”)、状态(“我开着”),以及它的需要(“给我10瓦110伏的”)。而小孩子用的叉子或断掉的线绳是得不到供电的。

接口无时无刻不在交换信息,并在需要的时候为电器供电。至关重要的是,这些互联的接口将许多线路都汇聚到一个总接口,这样它就可以从任何一点获取信息、能量乃至智慧。你将门铃按钮接入前门附近的某个插座,然后就可以将门铃喇叭接入任何房间里的任何插座中。在一个房间接入了音响,就可以在其他房间里享受音乐。钟表也一样。用不了多久,全球通用的时间讯号就会加载在所有的电线和电话线上[5]。在任何地方接入某个电器,它至少会知道日期和时间,并在英国格林威治天文台或美国海军天文台的主控钟表指令下自动校准夏令时。所有接入家域网的信息都将被共享。暖炉的恒温器可以将室温提供给所有对此感兴趣的装置,如火灾报警器或吊扇之类。所有能被量度的信息——光亮度、屋子里人的活动、噪音级别等,都能在家域网内通过广播的方式进行共享。

遍布智能线路的房屋将为残疾人和老年人雪中送炭。床头的开关使他们能够控制灯光、电视以及房屋其他各处的安全小物件。生态建筑也将更节能。记者伊恩·艾勒比一直致力于报道渐露端倪的智能房屋[6]产业。他说道:“你不会为了节省一毛五分钱而在早上两点爬起来开洗碗机[7],但假如你能够预先设置设备的开启时间,那岂不是太好了!”对于电力公司来说,这种分散式的功率消费颇有吸引力,其收益要比建一个新的发电厂大得多。

迄今为止,还没有谁能住在智能房屋里[8]。1984年,电气公司、建筑行业协会和电话公司聚集在智能房屋伙伴计划的大旗下,开发有关智能房屋的协议和硬件。到1992年年底左右,他们建成了十多个示范家居来吸引记者和募集投资。他们最终放弃了1984年设定的万能标准,因为这个目标在初期阶段显得太过激进了。作为过渡技术,智能房屋使用三种线缆,并在接线盒上提供三种插口(直流电、交流电和通讯线路)以区分不同的功能。这就保障了“反向兼容性”——给蠢笨的开关式电器接入的机会,而无需统统用智能设备来取代它们。美国、日本和欧洲的竞争对手们则在尝试其他的想法和标准,譬如,采用无线红外网络来接入小插件。这就为用电池作动力的便携式设备和非电气装置提供了接入网络的可能性。门上可以安装半智能的芯片,通过空中看不见的信号“接入”网络,使家居生态系统了解房门是否关闭,或者是否有客人莅临客厅。

10.2 看不见的智能

我在1994年的预言:智能办公室的实现要早于智能住宅。商业具有信息度密集的天然本质——它依赖于机器,并且要不断地适应变化,因此对于家居生活来说是鸡肋的“魔法”却能在办公室中带来显著的经济效益。居家时光通常被当作是休闲时间,所以通过网络智能节约的那么一点点时间远不如上班时将点滴时间汇聚起来那般宝贵。如今办公室里联网的电脑和电话属于必备设备;下一步就是联网的照明和家具了。

加州帕罗奥多市的施乐公司实验室[9]发明了用于第一批用户友好的苹果机上的个性元素,但遗憾的是并未加以充分利用[10]。吃一堑,长一智,帕罗奥多研究中心现在打算全力拓展实验室里酝酿着的另一项超前并且很有可能会盈利的概念。中心的负责人马克·威瑟[11]年轻开朗。他率先倡议把办公室看作超有机体——一个由许多互联部件构成的网络生物。

帕罗奥多研究中心的玻璃墙办公室坐落在湾区的一座山丘上,从那儿可以俯瞰硅谷。我去访问威瑟的时候,他身穿一件亮黄色的衬衫,配着鲜红色背带裤。他总是在笑,好像创造未来是一件非常好笑的事情,而我也被感染并沉浸于其中。我坐在沙发上。沙发是黑客巢穴里必不可少的家俬,即使在施乐这样时髦的黑客巢穴里也少不了它们。威瑟很好动,简直坐不住;他站在一面从地面直到天花板的大白板前,双手舞动着,一只手里还拿了枝标记笔。他舞动着的手好像是在说,你很快就会看到,这非常复杂。威瑟在白板上画的就像古罗马军队的图解。图的下方是百来个小单元。再上面是十来个中等单元。顶部位置是一个大单元。威瑟画的队列图是一个“房屋有机体”的场域。

威瑟告诉我,他真正想要的是一大群微型智能体。布满办公室的一百个小物品对彼此、对它们自己、对我都有一个大概而模糊的意识。我的房间就变成了一个半智能芯片的超大群落。他说道,你需要的就是在每本书里都嵌入一枚芯片,以追踪这本书放在房间里什么地方,上次打开是什么时候,翻开的是哪一页。芯片甚至会有一个章节目录的动态拷贝,当你第一次把书带进房间时,它会自行与电脑的数据库连接。书于是就具有了社会属性。所有存放在书架上的信息载体,比如说书、录像带之类都被嵌入一枚便宜的芯片,可以彼此交流,告诉你它们的位置以及它们的内容。

在布满这类物品的生态办公室里,房间会知道我在哪里。如果我不在房间里,显然它(它们?)就应该把灯关掉。威瑟说道:“大家都携带自己的电灯开关,而不是在各个房间里安装电灯开关。想开灯时,口袋里的智能开关就会将你所在房间的灯打开,或者调到需要的亮度。房间里不必装调光器,你手里就有一个,个性化的灯光控制。音量调节也是一样。礼堂里每个人都有自己的音量控制器。音量往往要么过大,要么过小;大家都像投票似地使用自己口袋里的控制器。声音最终定格在一个平均值上。”

在威瑟眼中的智能办公室里,无处不在的智能物构成了层级架构。层级的底部是一支微生物大军,构成了房间的背景感知网络。它们将位置和用途等信息向其直接上级汇报。这些一线士兵是些廉价、可抛弃的小芯片,附着在写字簿、小册子以及可以自己作笔记的聪明贴上。你成打购买,就像购买写字簿或内存一样。他们在集结成群后的功效最大。

接下来是十个左右中等尺寸的显示屏(比面包盒稍稍大一点),安装在家具和电器上,与办公室的主人进行更频繁、更直接的互动。在接入智能房屋这个超级有机体后,我的椅子在我坐下的时候就能认出我,而不会错认成别人。清晨,当我一屁股坐下来的时侯,它会记得我上午一般要做什么。接下来它就会协助我的日常工作,唤醒需要预热的电器,准备当天的计划。

每个房间也至少有一个电子显示屏,一米宽窄或更大——像一扇窗户、一幅画或一个电脑/电视屏幕。在威瑟的环境计算世界里,每个房间里的大屏幕都是最聪明的非人类。你和它说话,在上面指指点点,写字,它都能懂。大屏幕可以显示视频、文本、图形,或是其他类型的信息。它和房间里的其他物体都是互联的,确切地知道它们要干什么,并能忠实地在屏幕上显示出来。这样,我就有两种方式与书进行互动:翻看实体书,或是在屏幕上翻看书的图像。

每个房间都成为一个计算的环境。电脑的自适应特质融入到背景中,直至几乎看不见,却又无所不在。“最深刻的技术是那些看不见的技术,”威瑟说,“它们将自己编织进日常生活的细枝末节之中,直到成为生活的一部分。”书写的技术走下精英阶层,不断放低身段,从我们的注意力中淡出。现在,我们几乎不会注意到水果上的标签、电影字幕等无处不在的文字。马达刚开始出现的时候就像一只巨大且高傲的野兽;但自那以后,它们逐渐缩小成为微事物,融入(并被遗忘于)大多数机械装置中。乔治·吉尔德在其《微宇宙》(Microcosm)一书中写道:“电脑的发展可以视为一个坍塌过程。那些曾经高高悬浮在微宇宙层面之上的部件,一个接一个地进入无形的层面,消失在肉眼的视线外。”电脑给我们带来的自适应技术刚出场时也显得庞大、醒目且集中。但当芯片、马达、传感器都坍塌进无形王国时,它们的灵活性则留存下来,形成了一个分布环境。实体消失了,留下的是它们的集体行为。我们与这种集体行为——这个超有机体或者说这个生态系统——来进行互动,于是整个房间就化作为一个自适应的茧。

吉尔德又说:“电脑最终会变身成针头般大小,并能回应人类的要求。人类的智能便以这种形式传递到任何的工具或装置上,传递到周围的每一个角落。这样说来,电脑的胜利不但不会使世界非人化,反而会使环境更臣服于人类的愿望。我们创造的不是机器,而是将我们所学所能融会贯通于其中的机械化环境。我们在将自己的生命延伸到周边环境中去。”

“你知道虚拟现实的出发点是将自己置身于电脑世界,”马克·威瑟说,“而我想要做的恰恰相反。我想要把电脑世界安置在你身周、身外。将来,你将被电脑的智慧所包围。”这种思维上的跳变妙极了。为了体验电脑生成的世界,我们不得不披挂上目镜和紧身衣;而要想无时无刻不被计算包围并沉浸在其魔力中的话,所要做的只是推开一扇门而已。

一旦你进入了由网络支配的房间,所有的智能房间就互相通知。墙上的大画面就成为进入我和他人房间的门户。譬如,我听说有本书值得一看。我在我的屋内进行数据搜索,我的屏幕说拉尔夫的办公室有一本,就在他桌子后面的书架上,那里摆的都是公司购买的书,上星期刚被人读过。爱丽丝的小隔间里也有一本,就在电脑手册旁边,这本书是她自己花钱买的,还没有人读过。我选择了爱丽丝,在网上给她发一个借阅的请求。她说行。我亲自到爱丽丝的房间取回书后,它就根据我的嗜好改变了其外观,以便和我房间里的其他书相配衬。(我喜欢让那些我折过页脚的内容先显示出来。)书的内置记录还会记下书的新位置,并知会所有人的数据库。这本书不大可能像以往绝大多数的借书那样一去不复返。

在智能房间里,假如开着音响,电话铃声就会稍稍调高;而当你接听电话的时候,音响也会自动调低音量。办公室里的电话答录机知道你的汽车不在停车场,它就会告诉打电话的人你还没到。当你拿起一本书,它就会点亮你常坐的阅读椅头顶的灯。电视会通知你,读过的某本小说在本星期有了电影版。样样东西都相互联结。钟表会监听天气;冰箱会查看时间,并在牛奶告罄之前进行订购;书会记得自己在哪里。

威瑟写道,在施乐的实验性办公室中,“房门只对佩带着正确徽章的人打开;房间跟人们打招呼时会叫出他们的名字;打进来的电话会自动转接到接听者可能呆着的地方;前台知道每个人的确切位置;电脑终端能了解坐在其面前的人的喜好;预约记录会自行登记。”但假如我不想让部门里的每一个人都知道我在哪个房间时怎么办?最初参加施乐帕罗奥多研究中心普适计算[12]实验的工作人员们时常离开办公室以逃避没完没了的电话。他们觉得总能被人找到像是坐牢。缺少了隐私技术的网络文化是无法兴旺的。个人加密技术或防伪数字签名等隐私技术迅速发展起来(请参看后续章节)。而乱众的匿名特质也将使隐私得到保障。

10.3 咬人的房间与不咬人的房间

威瑟的建筑群是一个机器的共同进化生态系统。每个设备都是一个有机体,都可以对刺激做出反应并与其他设备沟通。合作会得到回报。单干的话,绝多数电子器件都会变成一盘散沙,因无所事事而消亡。而聚在一起,它们就会构成一个群落,周到而强壮。每个微小装置在深度上的不足都会由共有的网络来补上。共有网络的集体影响力遍布整幢大楼,其触角甚至达及人类。

嵌入式智能和生态流动性将不单单为房屋以及厅堂所有,街道、卖场以及城镇也都将拥有之。威瑟用字词作例子。他说,书写就是一种无处不嵌入我们环境当中的技术。文字遍布城乡,无处不在。它们被动地等待人们阅读。想象一下,威瑟说道,当计算与联结在环境中的嵌入度和书写一样时,街头标识会与车载导航系统或你手中的地图沟通(当街名改变的时候,所有地图都相应地改变);停车场的街灯会在你进入车场之前亮起;查看广告牌时,它会向你传送更多的产品信息,同时让广告客户了解街道的哪个地段招来的查询量最大。环境变得生动活泼,反应灵敏,适应性也增强了。它不但回应你,也回应接入的其他所有单元。

共同进化生态的定义之一,即是一个充当其自身环境的有机体集合。在兰花丛、蚁群和海藻床这些缤纷世界中,处处洋溢着丰饶和神秘。在这部戏中,每个生物既在别人的戏中充当跑龙套的和临时演员,却也在同一个舞台上演的自己的戏中充当主角。每个布景都和演员一样,活生生、水灵灵。因此,蜉蝣的命运要取决于附近的青蛙、鳟鱼、赤杨、水蜘蛛和溪流里其余生物的卖力演出。每一种生物都充当着其他生物的环境。机器也是如此,将在共同进化的舞台上进行表演。

今天市场上能买到的电冰箱是一个自命不凡的家伙。你把它带到家里,它还自以为是家里唯一的电器。它既不能从其他机器那里学习什么,也没有什么可以告诉它们的。墙上的挂钟会向你报时,但对它的同类们却没有只字片语。每种装置的眼里只有它的买主,却从未考虑过,若是能与周边的其他装置合作,就可以更好地为人们服务。

而另一方面,对愚钝的机器来说,机器生态将提升他们有限的能力。嵌入在书和椅子里的芯片只具备蚂蚁的智能。这些芯片不是超级电脑;现在也能造出来。但凭借来自分布式的能力,当细如蝼蚁的单元聚集成群且彼此互联时,它们便升格为一种群体智力。量变引起质变。

然而集体效率是有代价的。生态智力会对新入圈者不利,就像冻土带生态会对新进入北极的任何新来者不利一样。生态系统要求你具备本地知识。只有土生土长的本地人才知道树林里哪能找到大片的蘑菇。要想在澳洲内陆追捕沙袋鼠,你就得找一个出没于灌木丛中的老油条来作向导。

哪里有生态系统,哪里就有精通本地事务的人。异乡人可以在某种程度上应付不熟悉的野外,但要想进一步发展或从危机中幸存,他一定需要了解当地的专门知识。园丁们常常使学院派专家吃惊不小,因为他们引种了本不能在该地区生长的作物,作为本地专家,他们调和了附近的土壤和气候。

与自然环境打交道是掌握本地知识必不可少的工作。满屋子机械有机体之间的相互改进也需要类似的本地知识。傲慢的老冰箱倒是有一个优点,就是对所有的人都一视同仁,不论是主人还是客人。而在一间活跃着智能群落的房间里,客人与主人相比要处于劣势。每一个房间都不同,甚至每一部电话都是不同的。新式的电话机只是一个更大的有机体的一个节点——这个有机体将暖炉、汽车、电视、电脑、椅子,乃至整幢大楼都联结在一起,其行为举止取决于房间里所发生的一切的全盘汇总。而每件物品的行为则取决于用它次数最多的人拿它来干什么。对于客人说来,这个让人捉摸不定的房间怪兽似乎失控了。

可适应的技术是指技术能适应局部环境。网络逻辑促成了区域性和地方性。或换一种说法,整体行为必然包含局部的多样性。我们已经看到了这种转变。试着用用别人的“智能”电话吧:它要么太聪明,要么不够聪明。你是按“9”呼外线吗?你能随便按一个键就能接通一条线吗?你怎样(晕!)做电话转接呢?只有物主才知道。而要想使用一台录像机的全部功能,其所需的局部知识就更了不得了。你能预先设定你自己的录像机来录制重播的《囚犯》[13],但这绝不意味着你可以同样操作你朋友的录像机。

房间和建筑物的电子生态会各不相同;房间中的电器也是一样,它们都将由更小的分布式零部件集合而成。谁也不会像我一样清楚我办公室的技术特性;我也不能将他人的技术应用得像我自己的这般得心应手。电脑变成了助手,而烤面包机则变成了宠物。

设计得当的话,咖啡机能在急性子客人使用时,“感受”到他的迫切,从而默认使用“新手模式”。这位“咖啡机先生”会只提供5种基本的通用功能,即使是小学生也懂得如何操作。

但是我发现,这种新兴的生态学在其初期阶段就已经让不了解的人们感到害怕了。电脑是所有装置的出发点和归宿,所有陌生的复杂机器都将通过电脑呈现给我们。你对某种特定牌子的电脑再了解都不管用。你借用别人的电脑时,就好像你在用他们的牙刷。在你打开朋友的电脑的那一瞬间,你会发现:熟悉的部件,陌生的排列(他们干嘛这样?);你自以为了解这个地方,却完全找不到北。似曾熟悉,却又有它自己的秩序。随之而来的是恐怖——你在……窥视别人的思想!

这种侵入是双向的。个人电脑生态的“窄域”智慧是如此私密,如此微妙,如此精确,任何扰动都会令其警醒——无论是拿走一块鹅卵石,折弯一片草叶,还是移动一份文件。“有人闯进了我的计算空间!我知道!”

有不咬人的房间也有咬人的房间。咬人的房间会咬入侵者。不咬人的房间会把来访者带到安全的地方,远离能造成真正伤害的地带。不咬人的房间会款待客人。人们会因为自己的电脑多么训练有素、自己的计算机生态布局有多么巧妙而博得尊敬。而另一些人则因为他们的机器多么地桀骜不羁而获得恶名。将来,大公司里一定会有某些地方是被遗忘的,没有人乐意去那里工作或去转转,只因那儿的计算设施得不到关照,变得粗鲁、偏执、难相处(尽管有灵性)、睚眦必报,但却没有人有空去驯化或重新教育它。

当然,有一股强大的反作用力在维持环境的统一。正如丹尼·希利斯向我指出的:“我们之所以创造仿生环境来取代自然环境,是因为我们希望环境保持恒常,可以被预测。我们曾经用过一种电脑编辑器,可以让每个人有不同的界面。于是大家都设置了各自的界面。然后我们发现这个主意很糟糕,因为我们无法使用别人的终端。于是我们又走回老路:一个共享的界面,一个共同的文化。这也正是使我们聚集在一起成为人类的因素之一。”

机器永远不能完全靠自己而发展,但它们会变得更能意识到其他机器的存在。要想在达尔文主义的市场里生存,它们的设计者必须认识到这些机器要栖息在其他机器构成的环境中。它们一起构成一段历史。而在未来的人造生态系统里,它们必须分享自己所知道的东西。

10.4 规划一个共同体

在美国,每家汽车配件店的柜台上总摆放着一大排产品目录。这些产品目录一字排开的话,有一辆卸货卡车那么宽。书脊向下,页边朝外翻卷着。即使柜台的另一侧望去,你也可以从这上万页纸里轻易地看出哪些是技工们最常用的那十几页——那些页边都沾有大量油腻的手指留下的黑油印。那些磨损的标记成了技工们找东西的帮手——每一个顽固的污渍都锁定了他们要经常查阅的章节。廉价的平装书上也能看到同样磨损的标识。把书放在床头柜上,书脊的结合部会在你上次阅读处微微张开。第二天晚上你可以凭借这自然产生的书签继续跟进你的故事。磨损保藏的是有用的信息。黄树林里有两条岔路,踩踏更多的那一条就给你提供了信息。

磨损的标记是涌现出来的。它们是大量个体活动的产物。如同大多数涌现出来的现象一样,磨损有自我巩固的倾向。自然界里的一条沟壑多半会促成更多的沟壑。同样,与大多数涌现的属性相仿,磨损能够传递信息。现实生活中“磨损是直接刻在物体上的纹身,它在哪里显现,就表明那里有值得注意的不同”,威尔·希尔说道。他是贝尔通信研究所[14]的研究员。

希尔想要做的是将物理磨损所传递的环境意识嫁接到办公室的机器生态中去。比方说,希尔认为使用者与电子文档间的互动记录能大大丰富电子文档的信息。“在使用电子表格对预算进行调整的时候,每个格子修订的次数都可以映射到一个灰度区间,从而以视觉形式表现出哪些格子里的数字被改动得最多或最少。”这样一来就指出了哪里可能有混淆、争议或错误。另一个例子是,在使用效率工具的企业中,人们能够追踪到文件在被各个部门踢来踢去的过程中哪些部分被改动得最多。程序员们把这类走马灯式变来变去的热点称作“折腾”(churns)。他们发现,在一群人编写的成百万行代码中,如果能找出“折腾”所藏身的区域会是非常有用的。软件商和设备商们会很乐意掏钱购买有关他们产品的综合信息——哪部分用得多,哪部分用得少。这类详尽的反馈有助于他们改进产品。

在希尔工作的地方,所有从他实验室流过的文件都保有其他人或机器与之互动的记录。当你选读一篇文件时,显示器上会出现一窄条画面,上面有一些小小的刻度尺,标示出其他人花在各个部分上的累计时间。你一眼就可以看到有哪几处是其他读者流连的地方:或许是某个关键的段落,或许是某个让人眼睛一亮但又有点含混不清的段落。大众的使用率也可以通过字号的逐渐加大来显示。这有些像杂志中加大字体的“醒目引文”,不过,这些被突出的“常用”段落是从不受控的集体鉴赏中涌现出来的。

磨损可以看作是共同体的一个妙喻。单个的磨损痕迹是无用的。但是汇聚起来并与他人共享,其存在就有了价值。它们分布得越广,其价值就越高。人类渴求隐私,但事实上,我们的社会性胜过独立性。如果机器也像我们这样互相了解(甚至是一些很私密的事情),那么机器生态就是不可征服的。

10.5 闭环制造

在机械群落里,或者说机械生态系统里,某些机器好像更愿意和另一些机器联合在一起,就像红翅膀的黑鸟喜欢在有香蒲的湿地筑巢一样。泵与管相配;暖炉与空调相配;开关和导线相配。

机器组合成食物网。从抽象意义上说,一部机器“捕食”另一部机器:一部机器的输入是另一部机器的输出。钢厂吞吃铁矿采掘机的流涎。而由它挤压成型的钢则被制造汽车的机器吃掉,然后变形为小汽车。当车子死亡后,就被废品堆放场的压碎机消化。压碎机反刍的铁渣后来被回收工厂吞食,而排泄出来以后,说不定就成了盖房顶的电镀铁板。

假如你追踪一个铁粒子由地底挖出到送入工业食物链的过程,就能看到它循行的是一个纵横交错的回路。第一轮,这个粒子可能用在一辆雪弗兰上;第二轮,它可能登陆某个中国台湾产的船壳;第三轮它或许又定型于某段铁轨;第四轮可能又上了一条船。每一种原料都在这样一个网络内徜徉。糖,硫磺酸,钻石,油料,各循不同的回路,在各循各的网络途中接触各种各样的机器,甚至可能再度还原为其作为元素的基本形式。

生产原料从机器到机器的、缠绕在一起的流动可以看作是一个联网的群落——一个工业生态。像所有生命系统那样,这个交织在一起的人造生态系统会扩张,会绕过阻碍物,会适应逆境。从一种合适的角度来看的话,一个强壮的工业生态系统是生物圈自然生态系的延伸。木纤维碎片从树变成木片再变成报纸,然后从纸张变成树的肥料,纤维轻易地在自然和工业生态圈间溜进溜出,而这两个生态圈又同属于一个更大的、全球性的元系统。材料从生物圈流转到人工圈,然后再回归到自然和人造的大仿生生态中。

然而,人造工业所带有的杂草特性威胁到了支持着它的自然界,在倡导自然和鼓吹人工的人群间形成了对峙,双方都相信只有一方能够获胜。但是,在过去的几年里,一个有几分浪漫的观点——“机器的未来是生物”——渗入了科学,并将诗意转化为某种实用的东西。这个新观点断言:自然和工业都能取得胜利。借助有机机器系统这个比喻,工业家们以及(有些不情愿的)环保主义者们就可以勾勒出制造业怎样才能像生物系统那样自己收拾自己的烂摊子。例如,自然界没有垃圾问题,因为物尽其用。效法诸如此类的生物准则,工业就能与其周边的有机界更加兼容。

直到不久前,对那些孤立、僵化的机器说,“像大自然一样从事”还是一条不可能执行的指令。但随着我们赋予机器、工厂和材料以自适应的能力、共同进化的动力以及全球性的联接,我们能够将制造环境转向工业生态,从而扭转工业征服自然的局面,形成工业与自然的合作。

哈丁·提布斯[15],一位英国工业设计师,在为如NASA空间站等大型工程项目提供咨询的过程中领悟到,机器是整体系统。制造外太空站或任何其他大型系统时,为确保其可靠性,需要始终关注各个机械子系统间相互作用、甚至是时有冲突的各种需求。在机器之间“求同存异”,使得工程师提布斯逐渐具有了全局观念。作为一名热心的环保人士,提布斯想一探究竟:这种全局机械观——即强调系统效率最大化的取向——能不能在工业界中得以普遍应用,以解决工业自身排放的污染。提布斯表示,这个想法,就是“将自然环境的模式作为解决环境问题的模板”。他和他的工程师伙伴们称之为“工业生态”。

1989年,罗伯特·福罗什[16]发表在《科学美国人》上的一篇文章使得“工业生态”这个概念又“复活”了。福罗什掌管着通用汽车的研究实验室,并曾担任过NASA的负责人,他给这个新鲜的概念定义道:“在工业生态系统中,能源、材料得到最充分有效的利用,废物产出量降到最低,而一道工序的排出物……成为下一道工序的原料。工业生态系统的运作恰恰类似于一个生物生态系统。”

“工业生态”这个术语自20世纪70年代开始就已使用,当时这个术语被用来考量工作场所的健康和环境问题,“诸如工厂的粉尘里是否生有小虫子之类的话题,”提布斯说。福罗什和提布斯将工业生态的概念扩大,涵盖了机器网络以及由它形成的环境。在提布斯看来,其目标是“仿造自然系统的整体设计理念来塑造工业整体化设计”,以使“我们不仅能改进工业的效率,还能找到更令人满意的与自然接轨的途径”。于是工程师们大胆地劫持了这个将机器当作有机体的古老比喻,并将诗意带入到实践中。

“为分解而设计”是制造业的有机观念中最早孕育出来的理念之一。数十年来,易组装性成了制造业至高无上的考量因素。一个产品越容易装配,它的制造成本就越低。易维修、易处理这些因素却几乎完全被忽视。从生态学角度看,为分解而设计的产品既可以做到高效的处理或维修,也可以实现高效的组装。设计得最好的汽车,不仅仅开着顺心,造价低廉,而且一旦报废也应该很容易地分解开来成为通用的部件。技术人员们正致力于发明比胶或单向粘合剂更有效且可逆的粘合装置,以及像凯夫拉纤维[17]或模压聚碳酸酯[18]那样坚韧但更易再循环利用的材料。

通过要求制造商而非消费者担起处理废物的责任,刺激了发明这些东西的动机,将废物的担子推给了上游的厂家。德国最近通过一项法案,强制汽车厂商设计的汽车能够容易地分解成分门别类的零件。你可以买到一把新的电茶壶,它的特点是能够轻易分解成可回收的部件。铝罐都已设计成能回收的了。如果所有东西都能回收会怎样?在制造一部收音机、一双跑鞋或一张沙发的时候,你不得不考虑它尸体的归宿。你得与你的生态伙伴们合作——那些专吃你的机器排出物的家伙们,以确保有人负责处理你产品的尸体。每一种产品都要考虑到它自己制造的垃圾。

“我想,你尽可以将所有能想到的废物都看作是潜在的原材料。”提布斯说:“任何在当下没有用的材料,都可以通过设计从源头将它消除,这样就不会生产出那种材料了。我们已经大体上知道如何建成零污染的加工工序。之所以还没有这么做,是因为我们还没下定决心。这与其说是技术问题,倒不如说是决心问题。”

所有证据都显示,生态技术即使带不来令人震惊的利润,也会带来一定的成本收益。1975年以来,跨国公司3M在每单位产品污染降低50%的情况下节约了5亿美元。通过产品改型、生产工序改进(比如少用溶剂)或仅仅是捕获“污染物”等手段,3M公司便借助其内部工业生态系统中所应用的技术创新而赚到了钱。

提布斯给我讲了另外一个自我受益的内部生态系统例子:“马萨诸塞州有一家金属抛光厂多年来不断向当地的水道排放重金属溶剂。环保人士每年都在提高水纯净度门槛,直到不能再提高。这家工厂要么停工并将电镀生产迁走,要么建造一座非常昂贵的顶尖的全方位水处理厂。然而抛光厂方采取了更彻底的措施——他们发明了一个完全闭环的系统。这个系统在电镀业是前所未有的。”

在一个闭环系统中,同样的材料被一次又一次地循环利用,就像在生物圈二号或太空舱里那样。在实际中,多多少少会有些物质渗入或漏出工业系统,但总体说来,大多数物质都在一个“闭合回路”里面循环。马萨诸塞州那家电镀公司的创新是将加工工序所需的大量水和有害溶剂回收,并且全部在厂墙范围内循环使用。经过革新的系统其污染输出降至为零,并在两年内见到了收益。提布斯说:“如果由水处理厂来处理污水的话,要花50万美金,而他们新颖的闭环系统只花费了约25万美金。另外,因为不再需要每星期50万加仑的耗水量,他们还省下了水费。对金属的回收使得化学品的用量也降低了。与此同时,他们的产品质量也得到改进,因为他们的水过滤系统非常之好,再生的水比以前外购的本地水还要干净。”

闭环制造是活体植物细胞内自然闭环生产的映射——细胞内的大量物质在非生长期间进行内循环。电镀工厂中的零污染闭环设计原则可以应用于一个工业园或整个工业区,从全球化的观念去看,甚至可以覆盖整个人类活动网络。在这个大循环里任何东西都不会丢弃,因为根本没有“丢弃”一说。最终,所有的机器、工厂以及人类的种种机构都成为一个更大的全球范围的仿生系统的成员。

提布斯可以举出一个已在进行中的原型。哥本哈根往西80英里,当地的丹麦企业已经孕育了一个工业生态系统的雏形。十多家企业以开环形式合作处理邻近厂家的“废料”,在他们相互学习如何再利用彼此的排出物的同时,这个开环逐步“收口”。一个燃煤发电厂向一个炼油厂提供蒸汽轮机产生的废热(以前此废热排放至一个附近的峡湾)。炼油厂从其精炼工序中所释放的气体中去除污染成份硫,并将气体提供给发电厂作燃料,发电厂每年可以省煤3万吨。清除出来的硫卖给附近一家硫酸厂。发电厂也将煤烟中的污染物提取出来,形成硫酸钙供石棉水泥板公司作为石膏的替代品。煤烟中清出的粉尘则送往水泥厂。发电厂其他多余的蒸汽用来给一家生物制药厂还有3500个家庭以及一个海水鳟鱼养殖场提供暖气。来自渔场的营养丰富的淤泥和来自药厂的发酵料用来给本地农场作肥料。或许在不久的将来,园艺温室也会由发电厂的废热来保温。

实事求是地说,无论制造业的闭环如何高明,总有一星半点儿的能量或没用的物质作为废料进入生物圈。这无可避免的扩散所带来的影响能够被生物界吸收,前提是制造出这些扩散的机械系统必须运行在自然系统所能承受的节奏和范围内。活体生物如水浮莲,能够将稀释在水里的杂质浓缩成为具有经济价值的浓缩物。套用20世纪90年代的话,如果工业与自然完美衔接的话,生物有机体足以能承载工业生态系统所产生的极少量的废物。

这种情景发展到极致的话,在我们的世界中就会充斥着高度变化的物质流,以及分散的、稀释的可回收物质。自然界擅长于处理分散和稀释的东西,而人工却不行。一座价值数百万美元的再生纸厂需要持续不断的、质量稳定的旧报纸供应。假如某天因为人们不再捆绑他们的旧报纸而造成纸厂停产,这样的损失是无法承受的。那种为回收资源建造庞大储藏中心的惯用方案使得原本就不丰厚的利润消耗殆尽。工业生态必须发展为网络化的及时生产系统[19],动态地平衡物质流量,使本地多余或短缺的物质得以穿梭配送,进而最小化应变库存。越来越多由网络驱动的“灵活工厂”能够采用可适应的机制,生产更多品种的产品(但每种产品的数量却较少),从而来处理质量变化幅度更大的资源。

10.6 适应的技术

适应的技术,如分布式智能、弹性时间计算、生态位经济,以及教导式进化等,都唤起了机器中的有机性。在联结成为一个巨形回路之后,人造世界便稳固地滑向天生的世界。

提布斯对如何在制造业中模仿“天生世界”的研究使得他深信,随着工业活动变得越来越有机化,它将会变得——用一句现代的词儿来说,就是更“可持续发展”。想象一下,提布斯说道,我们正在推动肮脏的日常工业生产方式向具有生物特性的加工方式转化。绝大多数需要高温、高压环境的工厂,将会被运营在生物值范畴内的工厂所取代。“生物代谢主要以太阳能为燃料,在常温常压下运作,”提布斯在他1991年划时代的专题论文《工业生态学》中写道。“如果工业代谢也是如此的话,工厂作业安全方面就可能有巨大的收获。”热代表着快、猛和高效。冷代表着慢、稳和灵活。生命是冷的。制药公司正在进行一场革命,以生物工程酵母取代具有毒性和强力溶解性的化学品来制造药品。在制药厂保留高科技设备的同时,注入活性酵母汤剂中的基因则接手成为(生物制药的)引擎。利用细菌从废弃的尾矿中提取有用矿物是又一个生物过程取代机械过程的明证。这项工作在过去采取的方法既粗暴又破坏环境。

虽然生命构建在碳元素之上,它却不以碳为驱动力。碳驱动了工业的发展,同时伴以对大气的巨大影响。经燃烧释放入空气的二氧化碳和其他污染物与燃料中的复合碳氢化合物成正比。含碳量越高就越糟糕。其实从燃料中获得的真正能量并不是来自碳氢化合物中的碳,而是它的氢。

古时候最好的燃料是木头。若论氢和碳的比例,木柴中碳约占91%。工业革命的高峰期,煤是主要的燃料,其中碳占50%。现代工厂使用的燃油其含碳量为33%,而正在兴起的清洁燃料天然气,其含碳比例是20%。提布斯解释道:“随着工业系统的进化,[燃料]里的氢元素含量变得更高。从理论上说,纯氢会是最理想的‘清洁燃料’。”

将来的“氢能经济”会采用日光将水分解成氢和氧,然后将氢像天然气那样输送到各处,在需要能量的地方燃烧。这样一种对环境无害的无碳能源系统可以与植物细胞中以光为基础的能量体系相比拟。

通过推动工业生产流程向有机模式发展,仿生工程师们创建了一系列生态系统形式。其中一个极端是纯粹的自然生态系统,如高山草甸或是红树林沼泽。这些系统可以被看作是自顾自地生产生物量、氧气、粮食,还有成千上万稀奇古怪的有机化合物,其中一部分会被人类收获。另一个极端是纯粹的工业系统,合成那些自然界没有的或是存在量不多的复合物。在两个极端之间是一条混合生态系统带,比如湿地污水处理厂(利用微生物消化垃圾)或酿酒厂(利用活性酵母来酿造葡萄酒),而很快,生物工程工序就会利用基因工程来生产丝绸、维生素或胶黏剂。

基因工程和工业生态都预示着第三类仿生系统——部分是生物、部分是机器的系统。对各种各样能够生产我们所需的生物技术系统的想象才刚刚展开。

工业将无可避免地采用生物方式,这是因为:

◎它能用更少的材料造出更好的东西。如今,制造汽车、飞机、房屋、电脑等东西所消耗的材料都比20年前要少,而产品的性能更高。未来为我们创造财富的大多数生产方式,都将会缩小至生物学的尺度和解析度,哪怕用这些方法生产出的是和红杉树一样的庞然大物。厂商们将体会到自然生物流程所具备的竞争力和创造力,进而驱使制造流程朝生物模式的方向发展。

◎今天,创造事物的复杂性已经达到了生物级别。自然是掌控复杂性的大师,在处理杂乱、反直观的网络方面给我们以无价的引导。未来的人造复杂系统为了能够运转,必然会有意识地注入有机原则。

◎大自然是不为所动的,所以必须去适应她。自然——她比我们还有我们的奇巧装置都大得多,为工业进展定下了基本的节奏。从长远来看,人造必须顺应自然。

◎自然界本身——基因和各种生命形式——与工业系统一样能够被工程化(或模式化)。这使得自然领域和人造/工业生态系统之间的鸿沟缩小了,工业能够更容易地投入和实现生物的模式。

任何人都可以看到,我们的世界正不断地用人造的小玩意儿来覆盖自己。但我们的社会在快速迈向人造世界的过程中,也同样快速地迈向生物世界。当电子小玩意多到令人眼花缭乱的时候,它们存在的主要目的是孕育一次真正的革命……生物学的革命。下个世纪中引领风骚的并非大家所鼓吹的硅,而是生物:老鼠,病毒,基因,生态学,进化,生命。

也不尽然准确。下个世纪真正的风流人物是超生物学:合成老鼠,电脑病毒,工程基因,工业生态,教导式进化,以及人工生命。(它们都是同一回事。)硅研究正一窝蜂地转向生物学。团队们热火朝天地竞相设计新型的计算机——它们不但能促进对自然的研究,且其自身也是自然的。

看看最近这些技术会和研讨会所透露出来的影影绰绰的信息吧:“自适应算法国际会议”(圣达菲,1992年4月),研究在电脑程序中融入有机体的灵活性;“生物计算”(蒙特利,1992年6月),声称“自然进化是一个适应不断变化的环境的计算进程”;“源于自然的并行解题”(布鲁塞尔,1992年9月),把自然当作一部超级电脑;“第五届基因算法国际会议”(圣地亚哥,1992年),模仿脱氧核糖核酸(DNA)的进化能力;还有数不清的关于神经网络的会议,致力于将脑神经元的独特构造作为学习模式来复现。

在未来十年间,那些出现在你的卧室、办公室以及车库里最令人吃惊的产品都会从这些开创性会议的思想中产生。

这里来讲讲世界的通俗史:非洲的稀树大草原孕育出人类的狩猎和采集者——从而诞生了最原始的生物学;狩猎采集者们发展出自然的农业和畜牧业;农民们孵化出机器时代;而工业家们则孵化出正在兴起的后工业物品。它到底是什么,我们还在试图弄清楚。不过,我把它称为天生和人造的联姻。

确切地说,下个纪元的特色是新生物学而不是仿生学,因为在任何有机体和机器的混成物中,尽管开端可能是势均力敌的,但生物学却总是能最终胜出。

生物学之所以总是胜出,是因为有机并不意味神圣。它并非生命体通过某种神秘方式传承下来的神圣状态。生物学是一个必然——近于数学的必然,所有复杂性归向的必然。它是一个欧米茄点[20]。在天生和人造缓慢的混合过程中,有机是一种显性性状,而机械是隐性性状。最终,获胜的总是生物逻辑。

[1] 安东尼·高迪(Antonio Gaudi,1852.06.25~1926.06.10):西班牙建筑师,塑性建筑流派的代表人物,属于现代主义建筑风格。

[2] 圣家族大教堂(the Sagrada Familia):又译作“神圣家族教堂”,简称“圣家堂”。

[3] 《杰森一家》(The Jetsons):美国动画片,初始创作于1962年到1963年间,风靡美国多年。杰森一家生活在2062年,是一个科技乌托邦的时代,里面有许多古怪的机器和异想天开的发明。

[4] 1 10伏的“营养果汁”:这里指电力。美国的民用电压是1 10伏特。

[5] 时间讯号加载在电线和电话线上:作者这里提到的是电力线上网技术(PLC – Power Line Communication or Power Line Carrier),指将数字信号加载在普通的电力线上,从而实现电力线和网线合一。这项技术目前仍处于推广期。

[6] 智能房屋(smart house,也作smart building或smart home):指借助中央电脑来对环境、设备和电器进行程序控制的建筑。

[7] 美国一些地方的居民用电实行分时电价,高峰期的电价贵。通过提高峰谷价比率,有效地把高峰负荷移到低谷。

[8] 比尔·盖茨的住宅是典型的智能房屋,于1990年动工,耗时7年,花费6000万美元,在作者写作该书时尚未完工。

[9] 帕罗奥多研究中心(PARC,Palo Alto Research Center,Inc.):原施乐帕罗奥多研究中心(Xerox Palo Alto Research Center),曾是施乐公司最重要的研究机构,成立于1970年。在这里诞生了许多现代计算机技术,包括:个人电脑、激光打印机、鼠标、以太网、图形用户界面、Smalltalk、页面描述语言Interpress(PostScript的先驱)、图標和下拉菜单、所见即所得文本编辑器、语音压缩技术,等等。帕罗奥多研究中心在2002年1月4日起成为独立公司。

[10] 未加以充分利用的技术:这里应该是指图形用户界面(GUI – Graphical User Interface)。苹果计算机是第一款商业上成功的GUI产品,它在很大程度上得益于施乐研究中心的成果。施乐曾获许购买苹果公司上市前的股票,作为交换条件,施乐允许苹果的工程师访问其研究中心,并理解苹果可能开发其GUI产品。后来,在苹果起诉微软侵犯其GUI“观感”的著作权官司中,施乐也起诉苹果侵权。但后来由于施乐提起诉讼过晚,超过了有效期,因而案件被裁撤。

[11] 马克·威瑟(Mark Weiser,1952.07.23~1999.04.27):施乐公司帕洛阿尔托研究中心的首席科学家,被公认为是普适计算之父,1999年死于胃癌。

[12] 普适计算(Ubiquitous Computing,也作Pervasive Computing):由已故施乐帕罗奥多研究中心计算机科学实验室主任马克·威瑟及其研究小组于20世纪80年代末(另一说是1990年代初)提出,90年代末得到广泛关注。一般认为,现在流行的“云计算”(Cloud Computing)概念是普适计算下的一个子概念,是一个具体应用。

[13] 《囚徒》(The Prisoner):首播于1967年的英国电视系列片。2009年1 1月在美国AMC频道开始播放重拍的电视迷你剧。

[14] 贝尔通信研究(Bellcore – Bell Communication Research):贝尔通信研究起始于1984年,当时美国电话电报公司(AT&T)分裂成7家区域性贝尔自营公司。贝尔通信研究的财政收入来源于各区域性的贝尔自营公司,它为这些区域性的自营公司提供标准协调。

[15] 哈丁·提布斯(Hardin Tibbs):活跃于澳、欧、美三大陆的管理顾问,期货研究员。他是一位内行的策略分析师,具有产品研发及可视通讯设计方面的背景。

[16] 罗伯特·福罗什(Robert Frosch,1928.05.22~):美国科学家,哥伦比亚大学理论物理硕士,出生于纽约。1977年至1981年间在卡特总统任内担任NASA第5任行政官。担任过联合国环境规划署执行主席。

[17] 凯夫拉纤维:是美国杜邦公司与20世纪60年代研制出来的一种新型复合材料,具有密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型的特点,常被用在防弹衣和坦克的防护装甲上。

[18] 聚碳酸酯:是日常常见的一种材料,由于其抗冲击性好,且无色透明,常被用来生产光碟、眼镜片、防弹玻璃等。

[19] 及时生产系统(Just-In-Time System或JIT System):是日本丰田汽车厂提出的一种生产体系模式,属于拉动式系统(Pull System)。在传统的推动式系统(Push System)中,根据市场预测制定生产计划,采购原料,安排生产,产品送入库存,再由库存来推动销售。而在拉动式系统中,由客户订单拉动生产,再拉动原料和配件采购,从而实现零库存。

[20] 欧米茄点(Omega Point):基督教中用来描述宇宙进化的终点,在这个点上,复杂性和意识觉悟都达到最大化。