+ 刀子、小宇宙

不安與希望
——《<麻省理工科技評論>2017年10大全球突破性技術深度剖析》書評

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2017年中，《麻省理工科技評論》評出的年度十大突破性技術，以一本黑色封面圖書的形式出現(xiàn)在中國前沿人士的面前。麻省理工的權威性與影響力，讓這十大技術在業(yè)界引發(fā)了廣泛的重視和思考。在5月29日舉行的書評會上，諸多從事前沿科學、科學分析和風險投資的知名人士濟濟一堂，交換著自己對這份榜單的見解。

我們?yōu)槭裁磿械讲话?/h2>

為了能在這樣的書評會上抓住節(jié)奏，我們事先仔細拜讀了這本讓手腕酸痛的書——它用了高端的銅版紙，頗有些分量。然而隨著書頁逐漸翻過，作為一個投身航天多年的人，心中的不安卻越來越強烈。在這十大技術中，竟沒有一項是和航天直接相關的。

航天技術在這本書中也不是完全沒有存在感。書中提及了衛(wèi)星太陽能電池和“墨子”號量子通信試驗衛(wèi)星。

不過作為一本32萬8千字的書，只有兩處提到航天并且真的是一筆帶過，這不得不讓人深思。航天界歷來以科技前沿自居。事實上，航天技術也確實一次次顛覆了人們對世界和科學的認知，在戰(zhàn)后社會和經濟形態(tài)的歷次革命中，航天功不可沒。然而，在2017年的這個時刻，在航天界普遍憧憬著更宏大的太空探索、商業(yè)航天聲勢日漸浩大的時候，《麻省理工科技評論》為什么會把航天排除在突破性技術之外？

書評會的主辦方還為我們提供了另外一本書，收錄了從2012年到2016年《麻省理工科技評論》選出的50大突破性技術。我們終于從其中找到了航天的痕跡。大家也許猜到了，對，入選的是伊隆·馬斯克的火箭回收技術。

航天計劃的實施周期往往以十年、二十年來計算，今天裝進航天器準備起飛的技術，往往在十多年前就已經準備好了。這樣漫長的周期給了人們充足的時間去做好思想準備。而NASA的行為習慣導致人們難以對航天技術有驚喜之感——為了爭取經費，NASA會在某些關鍵技術尚在襁褓之中時，就大舉宣傳，等到該型號發(fā)射的時候，多數(shù)人已經審美疲勞了。

聽起來，這樣的年度評選方式對航天有點不公平。然而，這才是真正讓人不安的地方——我們的創(chuàng)新太慢了！這份榜單并不是急功近利的，僅僅太陽能發(fā)電這一個項目，就在2012、2013和2017年分別上榜三次。與人工智能相關的內容更是反復上榜。那么，航天的突破和創(chuàng)新為什么很難上榜？

航天活動包括四種主要的方式：進入空間、經過空間、在空間、從空間。進入空間可以理解為發(fā)射服務；經過空間可以理解為從地球起飛回到地球或者前往其他天體的飛行過程；在空間可以理解為衛(wèi)星或者空間站的長期在軌運行；從空間可以理解為從衛(wèi)星或者空間站向地面投送信息和質量。更加具體地說，這四種方式的典型代表分別是火箭、太空旅游或衛(wèi)星通信、載人空間站和導航衛(wèi)星。如果討論航天產業(yè)，還應該加上第五種方式：航天技術二次應用。

很顯然，在這5種方式的任何一種當中，近年都沒有發(fā)生過太多突破?；鸺夹g依然在沿著馮·布勞恩開創(chuàng)的道路前進；太空旅游遠遠沒有達到影響全人類生活方式的程度；衛(wèi)星通信廣播已經是傳統(tǒng)產業(yè)，哪怕高通量衛(wèi)星也只是影響了一小部分人；載人航天至今沒有擺脫科學研究和政府任務的局限，還談不上會形成什么樣的產業(yè)；衛(wèi)星導航雖然前途光明，但技術突破是在上世紀實現(xiàn)的，無法被列入2013年之后的榜單；航天技術二次應用，也沒能重現(xiàn)后阿波羅時代的輝煌：羽絨服、凍干食品、美容行業(yè)、電動工具、血液透析……

所以，近年來航天領域能稱得上突破性技術的，確實只有馬斯克的火箭重復使用。事實上，獵鷹九號第一級重復使用是在2016年上榜。但直到2017年，回收的第一級才實現(xiàn)了再次發(fā)射。因此，這份榜單是具有前瞻性的。

這應該不僅僅使我們感到不安。

太陽能技術為什么不是航天界在突破？

在2017年上榜的十大技術中，與航天界關系最密切的，應當是太陽能熱光伏電池技術。在2012年、2013年的榜單中，光伏電池也因為不同技術方案被列入榜單。

簡單來說，2012年的上榜理由，是人們在陸基太陽能發(fā)電中采用了砷化鎵來代替硅；2013年的上榜理由，是有人發(fā)明一種方法，把不同的光伏電池材料集成到一塊電路板上，因此而能夠利用不同頻段的太陽光；2017年的理由則更進一步，有人設法先把太陽光的熱能吸收起來，然后轉換到某個適合具體光伏材料的頻段上再次發(fā)射，以此來大大提高效率。在2017年的文字中，還提及了光伏電池對于航天的重要意義——它是多數(shù)航天器的電力來源。

如何提高太陽能電池的效率，同樣是宇航界多年來孜孜以求的方向。上文中提到的砷化鎵器件，也是航天界率先采用的。光伏產業(yè)能夠達到今天的規(guī)模，航天所奠定的技術基礎功不可沒。所以，麻省理工的榜單或許給了我們一些提示——航天，可不可以做得再多一些？

榜單中也指出了光伏發(fā)電產業(yè)所面臨的一些問題，例如能量儲存比較困難——人類無法把陽光攢到夜間和陰天再用。雖然人們?yōu)榇四贸隽撕芏喾桨?，但尚且沒有哪一種令人滿意。作為幾乎完全依靠太陽能，并以此建立了星上電源管理學科的航天器工程來說，能不能拿出一個能服務于民生的方案呢？

或者我們更進一步，不再沉浸于無休止的爭論和空想，真正啟動一個天基太陽能電站工程，哪怕是啟動一個演示驗證工程也好。真正解決陸基光伏電站所面臨的種種問題，讓黑夜、陰雨和季節(jié)變化不再成為人們直接利用太陽能的障礙，讓人們不再如同現(xiàn)在這樣，高度依賴煤炭和石油之類的化石燃料。這樣的工程，不但能登上麻省理工的榜單，也有希望奪取更高層次的獎項。

從遙感視角看AI

在書評會上，參與者們的話題幾乎沒有涉及人工智能（AI）之外的事務。實際上，2017年上榜的多數(shù)技術都和AI有著或多或少的聯(lián)系，只有太陽能熱光伏電池例外。毫無疑問，AI必將成為今后幾年內的研發(fā)和投資重點。

AI與航天技術很早就結下了淵源，特別是在航天器控制和空間機械臂方面，工程師們很早就在探索AI技術的應用。不過我們卻想到了另外一件事情。

不久前，本刊的新媒體轉載了這樣一條消息《衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析公司Orbital Insight獲5000萬美元融資》。這件事情所反映出的趨勢，是遙感應用真正從政府向商業(yè)、民間不斷擴散。這樣的趨勢也是從美國開始的。在商業(yè)高分辨率遙感衛(wèi)星產業(yè)發(fā)展早期，美國國防部采購了大部分衛(wèi)星圖像，用于支持在伊拉克和阿富汗的戰(zhàn)爭。隨著戰(zhàn)局平息和米軍撤出，這方面的需求在逐步下降。遙感企業(yè)們不得不向商業(yè)市場尋找新的活計。商業(yè)用戶和消費用戶很少、或者說不可能建立自己的遙感圖像分析能力，他們只需要有人告訴自己，衛(wèi)星看到了什么與自己有關的事情。這就給遙感企業(yè)帶來了巨大的壓力：雇傭多少分析師才能把每天的每張衛(wèi)星照片都看一遍呢？實際上，遙感衛(wèi)星拍攝的多數(shù)照片，從來都沒有人看過。人類為此錯失了多少重要信息，恐怕是個很嚇人的數(shù)字。而且，遙感行業(yè)缺少稱職的分析師，是個長期存在的現(xiàn)實。

解決這個問題的唯一辦法，是借助人工智能，從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)對用戶有意義的數(shù)據(jù)。氣候和地貌變化、農作物長勢、煤堆和油管的變化、街道的延伸和車流的漲落、商船隊排出的硫化物在大氣層中留下的痕跡……計算機可以不知疲倦地運行，強化學習可以不斷提高計算機的效能，量子計算可以百億倍地提高計算速度……這一切都可以讓遙感行業(yè)著力于為個人消費者服務，也是這個行業(yè)真正的未來。忙著發(fā)射“商業(yè)遙感星座”的人們，是不是應該把目光更多地轉向AI？

早日AI，早日上榜。這也許是我們對遙感行業(yè)的希望。

航天有引領顛覆和突破的責任

航天對人類的意義是什么？同樣是麻省理工學院，曾經在幾年之前推出了一份關于載人航天活動的報告《載人航天的未來》。通過分析和推理，這份報告指出，探索是載人航天的首要目標，因此值得讓人類去冒生命危險。

而探索的目標是什么呢？是為了給人類本身尋找突破，發(fā)現(xiàn)新的領域、發(fā)現(xiàn)新的潛力、實現(xiàn)新的手段。因此，航天的責任就是引領突破和顛覆。無論是發(fā)現(xiàn)顛覆性的事實，還是開發(fā)突破性的技術，都在航天的責任之中。

從這個角度來說，斯普特尼克一號衛(wèi)星、東方號飛船、阿波羅計劃、“辛康”通信衛(wèi)星、GPS、國際空間站，都完美體現(xiàn)了航天活動對人類的意義。東方紅一號、神舟五號、嫦娥一號、北斗系統(tǒng)也體現(xiàn)了中國航天活動對中國社會的意義。

然而這還遠遠不夠，人類面臨的社會和經濟問題依然沉重而龐雜，迫切地呼喚著不同的解決方案。一個行業(yè)、一種產業(yè)如果不能及時響應人類的需求，不能及時帶來突破，就會逐漸邊緣化乃至消亡，哪怕用行政力量加以強制也無濟于事。

就在書評會之后不久，2017年度的全球航天探索大會在北京舉行。本次會議的重要話題，就是空間活動與人類生活的關系。曾經不食人間煙火的探索界，也在深刻反思自己存在的價值和意義，這是一個好的跡象。

是時候重新審視自己對人類經濟和社會發(fā)展的態(tài)度了，這是《麻省理工科技評論》2017年榜單給航天人帶來的啟示。

最后給出這本書的題名，《科技之巔 2》。

我們航天，能始終屹立在科技之巔嗎？