當前，我國正處於近代以來最好的發展階段。儘管在過去的三次工業革命中，我們或未能及時參與，或僅趕上了尾聲，但現在形勢已有所不同。習近平總書記強調：「科技自立自強是國家強盛之基、安全之要。」我們必須掌握科技發展的自主權，將其命脈牢牢握在自己手中。
第一次工業革命以蒸汽機的發明和使用為標誌，使西方進入了工業時代。第二次工業革命以電力和內燃機的發明為標誌，引領歐美進入了現代工業。第三次工業革命則以原子能、電子計算機、空間技術等為標誌，推動了人類社會的經濟、政治和文化領域的變革。第四次工業革命，實質上是一場以科技突破為核心的變革。這一革命主要由人工智慧、生命科學、物聯網、機器人技術、新能源和智能製造等前沿領域引領。當前，雖然基礎科學的發明可能相對較少，但技術突破卻日益頻繁。在第四次工業革命中，科學技術的深度融合不僅推動了現有領域的深化發展，也催生了新興產業和變革性的生產方式，從而對社會經濟結構和生活方式產生深遠影響。
回顧歷史，第一次工業革命實現了機械化，第二次工業革命帶來了電氣化（如電燈、電話），而第三次工業革命則推動了信息化進程。目前，我們在信息化道路上取得了顯著進展，從「跟跑者」轉變為「並跑者」，甚至在某些領域成為「領跑者」，特別是在移動網際網路應用和網絡平台方面表現出色。外國遊客在中國體驗到強大的手機功能，如打車、訂餐、購買火車票等，無不體現出我們對移動網際網路應用的極致利用。
因此，面對第四次工業革命，我們需要繼續強化信息化優勢，同時積極探索和應對新興技術如人工智慧、生命科學、物聯網、機器人、新能源和智能製造等帶來的挑戰與機遇，以確保在新的工業革命浪潮中保持領先地位。
一、前瞻第四次工業革命重點
當前，第四次工業革命已在悄然進行中，我國已積極參與並步入這一變革的浪潮。與前幾次工業革命相比，我國不再處於完全落後或跟跑的狀態。在第四次工業革命中，我們有望實現從並跑到領跑的轉變，特別是在智能化、網絡化、數字化等領域。能否成功引領這些領域的發展，成為戰略層面的重要問題。
第四次工業革命主要體現在三個大方向：
第一，智能化。這是以人工智慧（AI）為核心的方向，包括機器學習、深度學習、自然語言處理等技術的發展。智能化的目標是實現設備、系統和流程的自主決策和優化，從而提高效率，減少人力依賴，並開啟新的商業模式和創新領域。
第二，綠色化。這個方向強調可持續發展和環保，推動產業走向低碳、節能、環保的道路，包括清潔能源技術、節能減排工藝、循環經濟模式等，旨在實現經濟發展與環境保護的和諧共生。
第三，融合化。第四次工業革命的特點是各種技術的深度融合，包括網際網路、物聯網、大數據、雲計算等與傳統行業的結合，形成全新的產業生態和價值網絡。融合化促進了產業邊界模糊，催生出跨界合作和創新。
習近平總書記提出了「推進產業智能化、綠色化、融合化」的任務，旨在建設一個完整、先進、安全的現代化產業體系。然而，這個任務的實施才剛剛開始，需要各學科交叉合作，培養復合型人才來共同推進。
（一）人工智慧
在這些方向中，人工智慧尤為關鍵。當前，我們已經進入AGI（Artificial General Intelligence）時代，即通用人工智慧或超強人工智慧時代。這要求我們不僅要理解基礎的人工智慧概念，更要深入理解並掌握AGI，即能夠處理各種複雜任務和環境的通用智能系統。隨著技術的不斷進步，對AGI的研究和應用將成為第四次工業革命的重要推動力。
1.什麼是人工智慧
人工智慧最初是指人類製造的能夠模仿人的思想和行為，展現智能反應的機器。然而，隨著AGI的發展，其具備深度學習能力，超越了單純的模仿，能處理人無法完成的任務和自主決策。
人工智慧研究涵蓋多個領域，如計算機視覺、語言處理、複雜數據分析、適應性學習、群體智能、自主駕駛、智能晶片和腦機接口等。這些領域可分為基礎層、技術層和應用層三個層次。基礎層包括晶片、大數據、算法、硬體和數據採集等，我們日常使用的手機就包含了基礎的人工智慧功能，如語音翻譯、圖像識別和導航等。技術層主要涉及圖像識別、語音語義識別、機器學習和知識圖譜等技術的開發。應用層則廣泛應用於AI醫療、AI教育、AI金融、AI安防、智能駕駛以及物聯網等領域。
人工智慧的基本要素包括四個部分：數據、算法、算力和場景。數據是人工智慧的基礎，我們的日常活動產生大量數據。算法是處理數據的方法。算力是執行算法的能力，例如OpenAI的ChatGPT就依賴強大的算力，這通常來自超算和高性能晶片，如A100和H100。但由於國際限制，我們需要發展自己的算力技術。場景則是人工智慧應用的具體環境，我們在生活中處處都能找到應用場景。
算法是一種解決問題的詳細步驟或程序，它包含了總體思想、數據、計算、指令、存儲和操作等基本要素。簡單來說，算法就是為解決特定問題而制定的一整套方法。
以烏鴉吃核桃的例子來解釋算法，烏鴉想要藉助行駛的汽車壓碎核桃，以便吃到其中的核桃仁，這就是它的總體思想。烏鴉觀察汽車走的間距和時間，這些信息就是數據。烏鴉能計算這個間距是否足夠安全，這體現了它的計算能力（算力）。根據計算結果，烏鴉下達指令給自己，如飛下去扔核桃、在汽車壓碎核桃後叼起核桃仁等。完成這些動作後，烏鴉會形成記憶並存儲這種經驗，以便未來推廣和優化這種方法。
這個例子展示了算法的基本要素，但更複雜的任務，如機器人做手術或設計製造跨海橋樑，需要大量的數據和複雜的算法集成。這些高級任務的算法不僅包括基本的數據處理、計算和指令執行，還可能涉及高級的機器學習、模式識別、優化算法等技術，以及對各種複雜情況的預測和應對策略。因此，對於複雜的人工智慧應用，算法的複雜性和集成度都將大大提高。
人工智慧的基礎元素是機器學習，它模擬人腦中的神經元。人腦擁有千億級別的神經元，通過輸入（樹突）和輸出（軸突）進行信息處理，計算機利用這種二進位原理構建神經網絡。神經網絡通過大量輸入、激活函數和非線性轉換產生輸出，例如在圖像識別中，不同神經元識別不同的特徵，組合起來就能識別整個圖像。
人工智慧不僅模仿神經網絡，還提升了學習和工作能力。它廣泛應用於圖像識別、自然語言處理等領域，並通過記憶功能增強性能。它還能深度學習，如阿爾法Go，能夠自我對弈和提升，超越了傳統的棋譜學習。深度學習使機器能夠處理文字、圖像、聲音和數據，具備分析和學習能力。目前，人工智慧已應用於圖像處理、文字處理、語音識別、人臉識別（如手機銀行刷臉）、語言翻譯（替代同聲傳譯）、AI醫療、AI教育、工業製造、家庭生活、物流等多個領域。然而，這仍處於人工智慧的初始階段，尚未達到通用或超強人工智慧水平。儘管如此，人工智慧已經在各個領域展現出強大的應用潛力和變革力量。
我國在人工智慧應用上處於並跑與領跑的過渡階段，特別是在醫療領域。研究機構大力提升智能醫療技術，如診斷中利用機器分析大量影像數據（如CT、腸鏡和胃鏡），降低了誤診率。我國擁有豐富的醫療數據資源，使得人工智慧的診斷精度甚至超越了醫生。
此外，人工智慧已初步應用於精細手術領域，能夠代替人進行手術並實現遠程操作。多地專家如北京、上海、深圳的名醫可以共同進行手術。然而，這種發展也帶來了一些新的倫理和安全問題。例如，遠程手術中如果出現失誤，責任應由誰承擔？患者在面臨醫患矛盾時應向誰尋求解決？這些問題都是人工智慧發展中需要關注和解決的倫理與安全隱患。
2.通用人工智慧
通用人工智慧（AGI）是人工智慧的新發展方向，得到了國家領導人的重視和工信部的規劃支持。過去我們認為的傳統人工智慧，即模仿人類思考和行動的弱人工智慧，現在已被超越。強人工智慧則具備自我意識和情感，如ChatGPT已展現出初步的自我意識和情感。
超強人工智慧更為強大，它能夠像人一樣創造並複製下一代，每一代都將比前一代更聰明、更強大。目前，機器在計算能力和算法上已經超越人類，能夠在危險環境中執行人類無法完成的任務。如果人工智慧通過腦機接口實現自主思維、創造、情感和意識，那麼人類可能難以駕馭，這引發了倫理問題。
目前，通用人工智慧還在研究階段，目標是尋找一個統一的理論框架來解釋各種智能現象，這包括機器的自主感知、認知、決策、學習以及社會協作等能力。目前，感知、認知和學習已經實現，而決策和社會協作是新的挑戰。這種人工智慧能夠自我決策，根據用戶的習慣和思路進行操作，如自動駕駛、預測工作需求等，被稱為虛擬助手。這種虛擬助手可能是一個小型中央指令機，通過接收你的命令，指揮一群機器人甚至全球的機器人來完成任務。它能根據你的習慣和初始指令管理你的日程、回答問題，並指揮家裡的各種機器人。未來的智能家居將不再需要人工逐一命令，只需一句話，如按上周菜譜做，機器人就會自動完成取材、烹飪、保溫等一系列任務。
隨著這種技術的發展，我們的生活和生產模式都將發生重大變化，許多工作任務將被機器人接管。而且，它們還能創造出性能更優越的下一代機器人。面對這種形勢，我們需要從社會科學的角度制定戰略，思考如何在這樣的未來中找到我們的位置和價值。這就是我們當前需要研究和行動的方向。未來已來，我們必須準備好應對這一挑戰。
目前，人工智慧還處於模擬人類智能的階段，如ChatGPT通過處理和生成自然語言來完成任務。儘管ChatGPT在某些方面表現出色，但它並非人工智慧的核心領域。預計未來人工智慧將走向統一，從弱人工智慧（模仿人類思考和行動）向通用人工智慧（具有人類般的思維、邏輯推理、自我意識和決策執行能力）轉變。
此外，人工智慧的發展也將從依賴大數據處理小任務的專用人工智慧，轉向基於小數據處理大任務的通用人工智慧時代。當前的人工智慧需要大量數據來完成較小的任務，而未來的通用人工智慧可能在較少或無數據的情況下處理更大規模的問題。因此，我們需要關注人工智慧的戰略發展，研究如何適應和引導這一轉變，以實現真正意義上的通用人工智慧時代。
隨著第四次工業革命的發展，我們進入了人機共生的智能時代，這是一個真正的新時代。然而，這也帶來了一些重大風險。雖然有些人可能會失去工作，但新的工作崗位也會出現，安全漏洞和誤診等問題也可以逐步解決。
3.未來的人工智慧帶來的風險與挑戰
未來的人工智慧有兩個較為麻煩的風險：第一，人工智慧主宰的網絡意識可能導致人類過度依賴機器，從而導致人類認知能力的減退和被動地位。例如，隨著科技的發展，人們越來越依賴導航等工具，而自身的能力卻在退化。如果這種趨勢持續下去，人類可能會變得只能執行簡單的標記任務，實質上是在為機器打工。
因此，我們需要在推進人工智慧發展的同時，高度重視這些問題，尋求保持和提升人類認知能力的方法，以實現人機共生而不是人類被機器取代。這需要社會科學工作者、科技人員以及社會各界共同努力，尋找合適的平衡點。
第二，如果人工智慧失控，其複雜性和能力可能超出人類的理解和管理範圍。未來的人工智慧可能對人類產生災難性後果，甚至有人認為這可能會帶來人類滅絕級別的風險。如果人工智慧達到能夠自我複製和主宰的地步，人類可能只能淪為為其工作的角色，甚至可能連這樣的資格都不夠。
在這樣的背景下，我們希望能找到一個合適的平衡點，使得人類和人工智慧可以共生，而不是一方完全取代另一方。我們需要尋找一種方式，不讓這種轉變變成無法逆轉的基點，而是引導它走向共生的道路。同時，我們也需要對科技發展保持警惕，對不符合科技倫理的研究進行限制和阻止，確保人類不會因自身的發展而走向自我毀滅。這是一個複雜而重大的戰略問題，其重要性遠超過一些局部的地緣政治衝突。
（二）量子科技
量子科技是未來發展的重要領域，包括量子計算、量子通信和量子精密測量。由於其在算力等方面的潛力，量子科技對傳統技術體系將產生重大衝擊和顛覆式創新。
量子是按照量子運動規律在微觀世界中運動的粒子，其運動規律與宏觀世界不同，具有不確定性，即測不準原理。量子可以處於疊加態，表現為同時存在多種可能性，直到被觀測才會坍縮為確定的狀態。量子測量的坍縮現象挑戰了宏觀世界的唯物主義觀念。在微觀世界中，物質的狀態並非完全客觀決定，而是受到觀測者的影響。
量子科技利用了量子的疊加態和糾纏現象進行信息處理和通信。在測量之前，量子可以處於多種狀態的疊加，而一旦被測量，就會坍縮為一個確定的狀態。量子糾纏是一種奇特的現象，兩個糾纏的量子無論相隔多遠，都會瞬間相互影響。
量子通信利用了量子疊加態和糾纏的特性，通過量子密鑰分發實現絕對安全的保密通信。例如，中國的墨子號衛星就成功實現了量子密鑰的分發，使得接收方能夠解碼並獲取信息。
量子計算機則利用量子比特的疊加態和糾纏進行並行計算，其處理能力理論上比傳統計算機強大得多。例如，量子計算機可以在幾分鐘內解決傳統計算機需要數年才能處理的問題。中國已經研製出76個光子的量子計算機原型機——九章，其計算速度比傳統超級計算機快約100萬億倍。
然而，量子計算機並不能完全取代經典計算機。它們主要用於解決經典計算機難以處理的大規模問題，如結構動力學、大分子藥物設計和運輸路線優化等戰略問題。由於成本高和技術複雜性，量子計算機不會用於處理一般的小問題，因此經典計算機仍將繼續發展和進步。同時，量子科技的發展也將對人工智慧等領域產生深遠影響。
二、展望未來產業
未來產業是指由前沿技術驅動，旨在滿足經濟社會不斷升級需求的新興產業。這些產業將在未來逐漸成熟並實現產業化，對國民經濟產生重要支撐和巨大帶動作用。目前，國家已經部署了數字通信、生物、空天、低碳、材料等領域的顛覆性技術研究。
例如，雖然我們在光刻機技術上仍有較大差距，但如果納米壓印技術取得突破，就可能實現換道超車，顛覆現有技術。同樣，新能源汽車也在對傳統汽車產業進行小幅度顛覆。
未來產業可能包括數字產業、生物產業、空天產業、低碳產業、新材料產業等。有人認為人工智慧的發展將導致人們無事可做，但事實上，新產業的出現將帶來更多的工作機會和挑戰。
未來產業中涉及眾多新技術，如類腦智能、量子信息、區塊鏈、元宇宙、氫能、儲能、碳存儲等。技術的顛覆性變革將會越來越頻繁，特別是在我國當前的上升階段。指出正確的發展方向與實際研發技術同樣重要。只要我們遵循科技倫理和科技道德，致力於人類美好生活的提升和未知世界的探索，未來產業的發展潛力將是巨大的。
生命科學是未來產業的重要領域，預計到2050年，通過人工智慧、生物技術和細胞治療等技術的發展，人類壽命有望延長至100歲。人工智慧在醫療領域的應用能夠實現及時的診斷和治療，通過持續監測心率、血壓、血糖等生理指標，在疾病形成前就進行干預和控制。
生物技術，特別是基因編輯和修復，有可能改善人類基因，增強免疫力，預防遺傳病，增強自我修復能力，從而延長壽命。雖然基因編輯由於涉及科技倫理問題已被限制，但基因修復作為改善健康的方法仍有很大潛力。
細胞治療，尤其是幹細胞技術，是一種細胞修復和再生的技術。目前已有用於修復身體部位和治療某些疾病的實踐，如老年痴呆症。中國科學院的周琪院士表示，他們正在研究使用幹細胞修復治療阿爾茨海默症，並有望在五年內推出相關藥物。儘管這種治療的費用高昂，但其帶來的可能性令人振奮，預示著壽命延長不再是夢想。
未來產業的發展趨勢主要集中在智能、健康和綠色三大主導技術群以及戰略空間領域。如果這些領域全面突破，將對社會整體系統帶來顛覆性變化。在第四次工業革命中，如果我們能領先並實現民族復興，不僅對中國，也將對全世界和人類作出更大的貢獻。
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作者：申建軍 北京市政協科技委員會原主任