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搞发明是件很辛苦的事,这正如发明天才爱迪生说过的那句话:“天才就是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水”。但很多发明是为了想“偷懒”而产生的,发明使人们变成“懒汉”,懒汉却搞不了发明。有没有一种“懒汉式发明”呢?让发明家也可以“偷懒”,减少为发明付出的辛苦。
历史上有这样的例子。第一个是集成电路。组成这个发明的无非是以下几大要素:晶体管等有源元件,电容器、电阻器等无源元件,锗或硅等半导体材料制造加工工艺(包括薄膜制备工艺、图形转移工艺和掺杂工艺等),再加上将分立元器件集中在一块半导体晶片上形成完整电路的设计思想。晶体管是美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿发明的;最早的电容器可追溯到18世纪的“莱顿瓶”,最早的电阻器也是在19世纪由英国人布雷德利发明的;锗是德国化学家温克勒尔发现的,硅是瑞典化学家贝采尼乌斯发现的;半导体材料制造加工工艺的发明者也各有其人,如关键性的半导体扩散工艺是美国材料科学家富勒和赖斯发明的,平面加工工艺是美国科学家霍尔尼发明的;而将分立元器件集中在一块半导体晶片上形成完整电路的设计思想出自英国莫尔文皇家雷达站的工程师达默。集成电路的两位发明者——美国德州仪器公司的杰克·基尔比和仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯看起来很“懒”,在这中间几乎没有任何属于他们自己的新东西,都是将别人现成的东西拿过来黏合在一起,就完成了一个开创微电子技术新天地、改变了整个世界的伟大的懒汉式发明。
第二个同样伟大甚至更伟大的懒汉式发明就是互联网。组成这个发明的要素看起来甚至更少:无非是电脑、联结电脑的电线光缆以及相应的通讯技术。最早的互联网是美国国防部高级研究计划署的“阿帕网”,电脑显然不是美国国防部高级研究计划署的科学家们发明的,电线光缆以及相应的通讯技术更不是,但这些科学家们为了避免在分开的两台计算机之间来回跑,就用电线把加州大学洛杉矶分校和斯坦福研究所的两台计算机连接起来进行通讯。这在中间也几乎没有任何属于互联网发明者们自己的新东西,只不过是将别人现成的东西拿过来连在一起。
像这样偷懒的发明还有很多。夏威夷土著很可能在600多年前就发明了冲浪板,而船帆和轮子也都是古人的发明。美国人纽曼提出把船帆和冲浪板加在一起,然后由一个叫修万斯的工程师发明了帆板。帆板运动就这样在美国加利福尼亚州发源然后在全世界流行起来。同样在阳光明媚的南加州海滩,不知名的发明者把冲浪板和轮子加在一起,发明了滑板,现在滑板运动的流行程度可能已经超过了帆板。
还有两个例子是日本人安藤百福发明的方便面和井上大佑发明的“卡拉ok”,方便面不过就是将油炸熟的面条与调料、塑料叉、铝箔纸碗等合在一起。中国早在清代就有油炸的“伊府面”,调料、塑料叉、铝箔纸碗等都可以借用现成的;制作卡拉OK机的放像机、麦克风、磁带、投币箱等也都是市场上已有的。但安藤百福和井上大佑将这些由别人发明出来的东西“拼凑”在一起,却开发了一个巨大的快餐市场和改变了全世界人们的夜生活。
有了这些成功的先例,似乎让人相信很多发明都可以由已有的发明简单“相加”而来,事实并非如此。尽管已有的发明提供了懒汉式发明的全部组成要素,但懒汉式发明一旦完成,就是作为一个有全新用途的整体,符合著名的“亚里士多德命题’一整体大于部分之和。它的整体功能大于组成它的各个发明功能之和。它不是各个组成部分简单的相加,很可能是复杂的“相乘”,甚至还是自乘、阶乘和无穷的积分。
既然整体大于部分之和,那么整体减去部分之和就有一个“差值”。只着眼于物质,这个差值就是能量;只着眼于物质和能量,这个差值就是信息。懒汉式发明就是找到组成它的各个不同发明之间的契合点和“共振场”。
仅仅获得这种信息,不过只是“懒汉式发现”,还得亲自动手把它付诸实施,才是懒汉式发明。在集成电路的例子中,晶体管和电容器电阻器等都可以用相同的材料制造,同一块材料既起到晶体管又起到电容器和电阻器的作用,这个信息已经不新鲜了。达默知道了这个信息没有动手做,基尔比和诺伊斯也知道了这个信息,他们动手做了。
帆板、滑板、方便面和卡拉0K的发明也都类似这样。现在的生活中还有没有现成的东西可以组成新发明呢?集成电路和互联网,它们恰好就可以组成一个新的懒汉式发明。
互联网使两台计算机可以当一台计算机用,或者一台计算机可以当两台计算机用,简而言之网络就是计算机。这意味着通过上网,我们的计算机可以调用和处理远在天边的另一台计算机甚至联网的所有计算机内的信息,但目前这仅限于是软件,而非硬件。假如我们的计算机在调用和处理软件的同时也能调用和处理对方的硬件,那就更加方便,不知道能让我们“偷到多少懒”了。
硬件的核心主体就是集成电路,前面我们已经说过:晶体管和电容器电阻器等都可以用相同的材料制造,同一块材料既起到晶体管又起到电容器和电阻器的作用,这样做成的集成电路可以越来越小,但再小也有一个极限,从集成电路到大规模集成电路再到超大规模集成电路,集成电路的微型化似乎已经到尽头了。想继续这样小下去,就只有另辟蹊径,比如利用自旋电子技术制造的集成电路来取代半导体集成电路。
但是,也可以再来一次逆向思维,反过来用越来越大的网络化代替越来越小的微型化,把所有集成电路都像电脑联网一样直接连接起来,两块集成电路可以当一块集成电路用,一块集成电路可以当两块集成电路用,整个集成电路网络就是一块集成度没有极限的超级集成电路。我们计算机里某一块集成电路坏了,不用更换它,只要还能联网,我们就通过联网直接使用另一台计算机里的集成电路来代替它,就像现在我们已经可以完全不用自己硬盘,而把硬盘里的信息全部存储到网络上,这样我们硬盘损坏了信息也不会丢失。但集成电路联网并不只是为了互相代替,是为了组成一个大于各部分集成电路功能之和的整体集成电路,这将是一种全新的“网络型集成电路”。这里我们反过来追求的是集成电路的越来越大,并不需要它越来越小。它的功能与它的大小成正比,它的价值也将像电脑网络一样遵循麦特卡夫定律。
当然,只有集成电路和互联网这两样现成发明还是不能组成网络型集成电路,它还需要其他辅助技术手段。比如可能会用到无线联网全光通讯等,还有像美国《时代》杂志评出的2009年50项最佳发明中的诸如“智能恒温器”那样的技术。如果所有这些必需的技术都已发明出来,那么网络型集成电路的设想就如同达默的懒汉式发现,所要等待的就是像基尔比和诺伊斯那样的懒汉式发明人了。
历史上有这样的例子。第一个是集成电路。组成这个发明的无非是以下几大要素:晶体管等有源元件,电容器、电阻器等无源元件,锗或硅等半导体材料制造加工工艺(包括薄膜制备工艺、图形转移工艺和掺杂工艺等),再加上将分立元器件集中在一块半导体晶片上形成完整电路的设计思想。晶体管是美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿发明的;最早的电容器可追溯到18世纪的“莱顿瓶”,最早的电阻器也是在19世纪由英国人布雷德利发明的;锗是德国化学家温克勒尔发现的,硅是瑞典化学家贝采尼乌斯发现的;半导体材料制造加工工艺的发明者也各有其人,如关键性的半导体扩散工艺是美国材料科学家富勒和赖斯发明的,平面加工工艺是美国科学家霍尔尼发明的;而将分立元器件集中在一块半导体晶片上形成完整电路的设计思想出自英国莫尔文皇家雷达站的工程师达默。集成电路的两位发明者——美国德州仪器公司的杰克·基尔比和仙童半导体公司的罗伯特·诺伊斯看起来很“懒”,在这中间几乎没有任何属于他们自己的新东西,都是将别人现成的东西拿过来黏合在一起,就完成了一个开创微电子技术新天地、改变了整个世界的伟大的懒汉式发明。
第二个同样伟大甚至更伟大的懒汉式发明就是互联网。组成这个发明的要素看起来甚至更少:无非是电脑、联结电脑的电线光缆以及相应的通讯技术。最早的互联网是美国国防部高级研究计划署的“阿帕网”,电脑显然不是美国国防部高级研究计划署的科学家们发明的,电线光缆以及相应的通讯技术更不是,但这些科学家们为了避免在分开的两台计算机之间来回跑,就用电线把加州大学洛杉矶分校和斯坦福研究所的两台计算机连接起来进行通讯。这在中间也几乎没有任何属于互联网发明者们自己的新东西,只不过是将别人现成的东西拿过来连在一起。
像这样偷懒的发明还有很多。夏威夷土著很可能在600多年前就发明了冲浪板,而船帆和轮子也都是古人的发明。美国人纽曼提出把船帆和冲浪板加在一起,然后由一个叫修万斯的工程师发明了帆板。帆板运动就这样在美国加利福尼亚州发源然后在全世界流行起来。同样在阳光明媚的南加州海滩,不知名的发明者把冲浪板和轮子加在一起,发明了滑板,现在滑板运动的流行程度可能已经超过了帆板。
还有两个例子是日本人安藤百福发明的方便面和井上大佑发明的“卡拉ok”,方便面不过就是将油炸熟的面条与调料、塑料叉、铝箔纸碗等合在一起。中国早在清代就有油炸的“伊府面”,调料、塑料叉、铝箔纸碗等都可以借用现成的;制作卡拉OK机的放像机、麦克风、磁带、投币箱等也都是市场上已有的。但安藤百福和井上大佑将这些由别人发明出来的东西“拼凑”在一起,却开发了一个巨大的快餐市场和改变了全世界人们的夜生活。
有了这些成功的先例,似乎让人相信很多发明都可以由已有的发明简单“相加”而来,事实并非如此。尽管已有的发明提供了懒汉式发明的全部组成要素,但懒汉式发明一旦完成,就是作为一个有全新用途的整体,符合著名的“亚里士多德命题’一整体大于部分之和。它的整体功能大于组成它的各个发明功能之和。它不是各个组成部分简单的相加,很可能是复杂的“相乘”,甚至还是自乘、阶乘和无穷的积分。
既然整体大于部分之和,那么整体减去部分之和就有一个“差值”。只着眼于物质,这个差值就是能量;只着眼于物质和能量,这个差值就是信息。懒汉式发明就是找到组成它的各个不同发明之间的契合点和“共振场”。
仅仅获得这种信息,不过只是“懒汉式发现”,还得亲自动手把它付诸实施,才是懒汉式发明。在集成电路的例子中,晶体管和电容器电阻器等都可以用相同的材料制造,同一块材料既起到晶体管又起到电容器和电阻器的作用,这个信息已经不新鲜了。达默知道了这个信息没有动手做,基尔比和诺伊斯也知道了这个信息,他们动手做了。
帆板、滑板、方便面和卡拉0K的发明也都类似这样。现在的生活中还有没有现成的东西可以组成新发明呢?集成电路和互联网,它们恰好就可以组成一个新的懒汉式发明。
互联网使两台计算机可以当一台计算机用,或者一台计算机可以当两台计算机用,简而言之网络就是计算机。这意味着通过上网,我们的计算机可以调用和处理远在天边的另一台计算机甚至联网的所有计算机内的信息,但目前这仅限于是软件,而非硬件。假如我们的计算机在调用和处理软件的同时也能调用和处理对方的硬件,那就更加方便,不知道能让我们“偷到多少懒”了。
硬件的核心主体就是集成电路,前面我们已经说过:晶体管和电容器电阻器等都可以用相同的材料制造,同一块材料既起到晶体管又起到电容器和电阻器的作用,这样做成的集成电路可以越来越小,但再小也有一个极限,从集成电路到大规模集成电路再到超大规模集成电路,集成电路的微型化似乎已经到尽头了。想继续这样小下去,就只有另辟蹊径,比如利用自旋电子技术制造的集成电路来取代半导体集成电路。
但是,也可以再来一次逆向思维,反过来用越来越大的网络化代替越来越小的微型化,把所有集成电路都像电脑联网一样直接连接起来,两块集成电路可以当一块集成电路用,一块集成电路可以当两块集成电路用,整个集成电路网络就是一块集成度没有极限的超级集成电路。我们计算机里某一块集成电路坏了,不用更换它,只要还能联网,我们就通过联网直接使用另一台计算机里的集成电路来代替它,就像现在我们已经可以完全不用自己硬盘,而把硬盘里的信息全部存储到网络上,这样我们硬盘损坏了信息也不会丢失。但集成电路联网并不只是为了互相代替,是为了组成一个大于各部分集成电路功能之和的整体集成电路,这将是一种全新的“网络型集成电路”。这里我们反过来追求的是集成电路的越来越大,并不需要它越来越小。它的功能与它的大小成正比,它的价值也将像电脑网络一样遵循麦特卡夫定律。
当然,只有集成电路和互联网这两样现成发明还是不能组成网络型集成电路,它还需要其他辅助技术手段。比如可能会用到无线联网全光通讯等,还有像美国《时代》杂志评出的2009年50项最佳发明中的诸如“智能恒温器”那样的技术。如果所有这些必需的技术都已发明出来,那么网络型集成电路的设想就如同达默的懒汉式发现,所要等待的就是像基尔比和诺伊斯那样的懒汉式发明人了。