■每一次科技革命之前都有一次可称之为“思想准备”的大事件。例如，第一次科技革命之前有文艺复兴，第二次科技革命伴随启蒙运动，第三次科技革命的时代背景是资本全球化。这一次，习近平总书记提出的“人类命运共同体”的理念，很有可能是支撑新科技革命的重要思想基础

■战胜饥荒、瘟疫、战争三大挑战，是过去数千年来人类文明发展的主旋律。进入新世纪以来，人类的需求正在发生积极变化：一是掌控幸福，二是掌控生命，三是超越自我。追求个性化、多样化与实现自我、实现超越，成为未来人类文明发展的方向，也是新工业范式的基础

历次科技革命极大地加速了人类文明演化进程。在不知不觉中，新一轮科技革命又来到世人面前，并进一步加速人类文明演化进程，推动人类生活方式、生产方式和思维方式的变革。

科技革命的根本驱动力，来自于人类自身不断升级的发展需求。从马斯洛需求层次理论的角度来看，人类需求从低到高依次分为生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我实现需求五个层级。正是人类不断升级的发展需求，催生了第一次产业革命、第一次科技革命，同时使英国成为17世纪、18世纪的世界科技强国；18世纪到19世纪，掀起了第二次科技革命与产业革命，成就了德国、法国、英国等成为世界科技强国；20世纪，量子论和相对论为第三次产业革命奠定关键基础，美国成为世界科技强国。

当前，人类社会发生巨大变化，正在从物质经济时代进入知识经济时代，这是我们思考新科技革命的出发点。以前看上去没有什么价值的东西，正在成为推动社会变革与发展的生产资料。比如，沙子成了半导体，有害的大肠杆菌成了效率最高的合成化合物工厂，阳光成了能量。

特别重要的是，以往杂乱无序的大数据经过加工处理后，成了社会快速发展的重要驱动力，万物互联、人工智能、基因编辑、大数据、云计算正在成为时代的主题词。由此，人类不断朝着自我实现、自我超越的方向发展进化。

倘若思维范式没有变化，就只能是过去的延续

对历次科技革命进行分析，可以得出几个重要启示：

一是科技革命作为产业革命先导的趋势日益显著。

从本质上说，科学的核心追求是发现自然规律，技术的核心追求则是对改造世界有用的发明。由于核心追求的不同，19世纪之前的科学和技术大体是各行其道的。但从19世纪开始，科学开始引领技术发展。20世纪以来，技术和科学相互依存、互相促进。

21世纪开始以来，虽然还不到20年，但移动互联网、大数据、人工智能正在逐步主导世界，科学和技术互相缠绕。同时，科技成果产业化的速度空前加快。由于这个原因，新科技革命的内涵已进一步延展至产业革命、社会变革等广阔领域。

二是前一次科技革命为后一次科技革命奠定坚实基础。

第一次科技革命以蒸汽机驱动大规模、机械化运作为主要内容。当机械化发展到高级阶段，带来了电的发明，进而带来大规模电力应用所催生的劳动分工和规模化生产。

电力工业革命充分发展以后，就会上升到更加方便的电子信息技术应用与自动化生产。电子信息技术的应用与自动化生产会产生大量的数据。随着经济社会的发展，数字技术的应用、人工智能、基因编辑、云计算、人机一体化等成为新科技革命的重要内容。

三是世界科学中心大约每80年至120年就会发生一次转移。

其中，每一次科技革命之前都有一次可称之为“思想准备”的大事件。例如，第一次科技革命之前有文艺复兴，第二次科技革命伴随启蒙运动，第三次科技革命的时代背景是资本全球化。这一次，习近平总书记提出的“人类命运共同体”的理念，很有可能是支撑新科技革命的重要思想基础。

四是历次科技革命发生地均成为世界强国。

由于历史的原因，我们错过了引领前三次科技革命的机会。这一次科技革命，我们拥有前所未有的基础，一定不能放过这个历史大机遇。

那么，新科技革命的基础及思维范式究竟是什么？这里，需牢牢把握两个共识：第一，人类的需求驱动了科技革命，人类需求的新变化驱动新的科技革命。第二，新科技革命的基础是新思维范式的出现。思维范式一旦变化，就有可能引导新的科技革命。假如思维范式没有变化，那么科技革命就只能是简单的再版、过去的延续。

人的肉体停止运转，但思想可以上传至“云端”

下面，围绕这两个共识，具体谈一些看法。

此前人类的主要需求是生存。因此，战胜饥荒、瘟疫、战争三大挑战，是过去数千年来人类文明发展的主旋律。进入新世纪以来，人类的需求正在发生积极变化：一是掌控幸福，二是掌控生命，三是超越自我。

说到幸福，其实并不简单。从科学的角度来看，幸福其实是人体长期进化的主观心理预期的满足。如果人的主观预期增长速度快于物质增长的速度，就不会感到幸福。所以说，幸福本质上是一种人体生物化学反应。要想掌控幸福，需要更好地了解人体生化系统。

在人工智能时代，人类有望拥有崭新的生活体验。自拍秀、视频直播等成为受追捧的自我表达方式，QQ、微信、广场舞成为新的重要社交途径，密室逃脱、王者荣耀、魔兽世界等成为群体狂欢的载体，网络支付、共享经济等更是成为深入人心的新生活方式。面对这些变化，何以掌控幸福依然是一个常谈常新的话题。

再来看生命，物理学家认为生命可以有不同的形式。如果用科技的语言来说，就是生命1.0版、2.0版、3.0版。其中，低等生物是1.0版，软件和硬件都无法改变系统，所有的信息都要靠遗传来进行传递；人类生命为2.0版，通过学习可以改变软件系统，但硬件系统仍然不能升级；未来的3.0版，也许软件可以重装、硬件可以升级，存在形式将更高级、能力将更强。

干细胞和再生医学给人类更换硬件带来了希望。以往做器官移植是一件很难的事情，但现在干细胞技术已经可以制造最复杂的人类器官了。有报道甚至说，人工心脏已经可以通过三维立体打印出来。借助人类的干细胞材料，打印出来的心脏中里有血管、会跳动。下一步，这个人工心脏准备装到兔子身上进行实验。

基因编辑技术是另一个新科技，2017年11月开始走向临床。与之相伴，建立在知识库、云平台、大数据之上的精准医学，正逐渐走到人类身边。科学家预测，基因工程可以通过减少或逆转细胞老化来延长人类的预期寿命。最早到2050年，人类的寿命或将突破物质身体的限制。

如果虚拟现实世界制造出来，即使人的肉体停止了运转，思想还是可以上传到“云端”。伴随仿脑、脑控、控脑等人工智能技术的发展，人机交互的出现将使人类的自我超越逐渐成为现实。

数据产生速度快了很多，知识老化也相应加剧

过去200年，我们见证了人类文明发展一波又一波的辉煌。新科技革命将进一步带动产业的变革与创新。它以大数据、云计算、万物互联为基础，以场景模拟、人工智能、系统集成为中间层，以增材制造、自动化机器与系统、人机结合为顶层。

我们知道，当今世界主要由数据流组成。任何现象和实体的价值，越来越多地体现为对数据处理的贡献。以往的思维范式是基于物理学定律的，对应着严格的因果律。但现在和未来，很多情况下仅靠因果律来判断是不够的。大数据时代的世界比过去复杂得多，诸如复杂的金融、经济乃至社会问题需要在深入理解万物相互关联的基础上，才能给出分析和判断。

一个值得关注的现象是，传统思维范式下，知识产生的速度相对较慢。我们上大学时，课本上的知识大多是一两百年前的。在新科技革命时代，知识、数据产生的速度快了很多，知识老化的速度也相应变快。大数据时代的思维特点是海量、多维、完备。这就是很多科技公司都在尽力搜集数据的原因所在。

数据本身有交易价值，有初次和再次利用的价值、衍生和原生价值。初次和再利用的价值是数据独有的价值。在传统时代，一个产品只要用过一次，价值就会大幅度缩减。而在新科技时代，数据使用一次后进行分类，数据价值反倒会增加；再使用一次完成编号，价值就更高了。

与此相呼应，人工智能发展可分为三个阶段：弱人工智能、强人工智能和超人工智能。我们现在还处于弱人工智能的阶段，虽然计算机的记忆能力和计算能力已远超人类，但在情感和创造性方面还有很大的差距。

不过，也不要觉得计算机在情感和创造性方面离我们有很远的距离。它们的进步速度可能比我们想象的速度、比人类自身学习进步的速度都要快得多。特别是，借助于深度学习，从视觉和图像处理、语音识别、自然语言处理到自动驾驶的应用，人工智能有望延伸到社会生活的各个角落。

从宏观的视野来看，物联网和互联网是大数据的主要来源，云计算为大数据运算提供核心硬件与软件支撑，人工智能将进一步挖掘大数据的价值，而大数据反过来又能为人工智能的模型和算法提供学习和训练样本。

物联网和精细化生产，有望成为下一波增长点

关于新科技革命带来的机遇、挑战以及对新科技革命主导权的全球竞争，应该从以下四个维度来考虑：

第一个维度，大数据的基础设施，包括摄像头、传感器、5G网络、IPv6和数据中心。目前，在摄像头、传感器和5G网络建设等方面，中国已经不同程度实现了超越，但欧美一流国家在数据基础设施建设方面依然是领先的。

第二个维度，数据的产生与占有的量。在新科技革命时代，国家竞争的焦点将从资本、土地、人口、资源逐步转向数据空间，全球竞争版图将分为数据强国与数据弱国两大阵营。

研究报告显示，2018年中国智能手机用户数量达到13亿，几乎人手一台。与此同时，中国人移动生活产生数据的速度和占有数据的量，在全世界是遥遥领先的。这是驱动中国创新发展的重要生产资料。基于定位、处理数据及路径规划等显性、隐性的海量数据等，中国具备成为数据强国的优势条件。

第三个维度，大数据处理能力比较。中国的超算能力和欧美一流国家不相上下，但云计算的服务能力落后。

第四个维度，在大数据的应用能力上，不同国家各有千秋，但在应用数据方面，中国和世界一流国家还有较大差距。美国在数据应用算法的原始创新、工程实现及系统平台等领域，拥有大批世界一流公司，如谷歌、雅虎、脸书、甲骨文、IBM、微软。

未来已来，唯变不变。面向未来，物联网和精细化生产有望成为下一波增长点。其中，物联网不再是一个简单的终端设备，而是一套可以自主学习、自主决策的机器体系。这个体系的智能终端和领军产品就是自动驾驶。

总之，正如习近平总书记所指出的，我们迎来了世界新一轮科技革命和产业变革同我国转变发展方式的历史性交汇期，既面临着千载难逢的历史机遇，又面临着差距拉大的严峻挑战。我们必须清醒地认识到，有的历史性交汇期可能产生同频共振，有的历史性交汇期也可能擦肩而过。在实现中华民族伟大复兴的征程中，必须牢牢把握世界科技发展大势、敏锐抓住科技革命方向、瞄准世界科技前沿、大力推动科技跨越发展，实现新一轮科技革命与产业革命的“同频共振”。

（张杰 中国科学院院士、德国科学院院士、发展中国家科学院院士、英国皇家工程院外籍院士、美国国家科学院外籍院士。中共十七届、十八届中央候补委员，十三届全国政协常委。曾任上海交通大学校长、中国科学院副院长、中国科学院大学党委书记等。）