论值兴技术群的形成发展与转移规律

谷兴荣

2002 年 3 月第 31卷 第 2期湖南师范大学社会科学学报

摘 要: 根据历史资料统计概括出各行业技术成果数占当时成果总数的比例, 占比例最大的行业技术群就是值兴技术群。值兴技术群不是固定不变的,它有自己的形成与转移规律。分析值兴技术群的形成与转移规律及有关因素,能为技术论研究、 技术预测、 技术管理提供一些全新的见解。

关键词: 值兴技术群;转移规律; 未来预测

在竞争性发展中, 总是有某些领域的技术相对快速地发展,其成果数占成果总数的比例较大,这些技术领域就会形成值兴技术群。这里必须明确几个相关概念: 尖端技术: 是指世界或某国最先进的技术;新技术, 是最新发明的技术, 可以是先进技术也可以不是先进技术, 即在较低层次上发明的技术; 核心技术是在某一个领域起关键作用的技术。如 20世纪40 年代产生的计算机技术,已被广泛地运用于工业、 农业、 商业、 医药业等,产生了众多的新技术,计算机成为核心技术。值兴技术群是在一个时代发明推广应用某类新技术的成果数占技术成果总数的比例最大的技术群类, 它一般是以某核心技术为基础的,可以是尖端技术、 新技术、 先进技术,也可以不是这类技术。

一、 值兴技术群的发展规律

值兴技术群不是固定不变的, 而是随科学技术研究的不断深入,社会经济的不断发展而不断转移的。原有值兴技术不断衰落, 代之以新的技术类。在世界古代史上,轻工建筑技术的发展在公元前 20世纪左右最为快速,其成果占当时科技成果总量的30%~ 40% ,成为当时的值兴技术群。农业和医学技术随后发展, 在公元 10 世纪左右达到峰值, 占所有科技成果量的比例也达到了40%~ 50%的水平。到了近现代,能源技术、 机械轻工技术、 重工和化工技术、 医农和生物技术以及信息技术,在从 18 世纪到20 世纪以来的历史上先后成为当时的值兴技术群。研究表明,值兴技术的发展转化是有规律的,总的趋势是,技术设施内在结构不断由简单到复杂;功能上由单项到多项, 由独立运动到内在各部分功能各有分工,相互协调,形成系统; 作用跨度上是从一个行业移植到另一个行业, 共同提高技术水平。

1. 在发展中,技术设施的内在结构的复杂程度是按指数规律增长的

技术发展主要在于技术设施结构的复杂化。一项技术工具在从简单到复杂的发展过程中,每发生一次质的飞跃, 大都有内部结构的复杂发展。技术在从一个时代到另一个时代,从一个里程碑到另一个里程碑的发展过程中, 最显著的特点是内部结构变复杂, 主要标志是技术设施内在结构的零部件数不断增长。原始社会捡来的天然工具,如石器, 是有形状无结构意义的技术工具;古代社会把物体当部件,依一定的思路拼凑成一个物体, 如研制成人力、畜力、 水力工具,就可达到省力高效的目的。从简单的单车、 犁耙发展到复杂的火箭、 人造卫星、 宇宙飞船等,其结构越来越复杂(见表1)。61 表 1 技术设施零部件数的递增[ 1] ( P45)年 代 新技术产品代表 零部件数1945 化 肥 1011950 缝纫机 1021955 电视机 1031960 汽 车 1041965 喷汽发动机 1051970 火 箭 1061975 宇航太空站 107 从表中可见,技术设施越高级越先进,内部结构越复杂。

2.技术发明涉及的科学原理从一个到几个不断增加

技术发明涉及的科学原理是从一个到多个不断增加的发展过程。从最简单的原理出发, 以后在这个基础上不断增加新原理。虽然最初的科学原理的利用都是不自觉的, 但这种不自觉是越来越深入, 越来越融进新原理,而不是代替。

首先是不自觉地对不同物质运动之间的机械力学关系的利用,产生了石凿、 石斧、 铁刀、 铁锤等等;接着利用物体的比重、 压力、 压强、 固体的弹性等, 发明了各种劳动工具和人力畜力带动的工业、 农业、 交通工具,牛顿三定律也是在一定的科学发现和实际经验基础上概括出来的。

其次,在能量转换与守恒定律发现之前, 人们就不自觉地利用了这一原理。客观物质的凝聚态、 分子、 原子、 原子核等不同结构层次都表现为一定的力,不同层次的力相互转换即能量转换。如蒸汽机、内燃机,作为动力代替过去使用人力、 畜力、 水力等,装于相应机械,带动了轮船、 火车、 纺织机等等。在能量转换与守恒定律发现以后, 这一原理得到了更科学更充分的利用。但动力机械的设计离不开力学原理,是在力学原理上融进了新的原理。

其三,人们在实践中进一步发现,任何语义问题都可归结为基本的算术与逻辑规则,这种规则在计算机中可以通过电源的开与关作为信号体现出来。这种信号如同在人脑中一样, 会千百次地发生符合实际的正确转化。电子计算机的试制成功, 使信息转化原理得到充分的利用, 发挥了无与伦比的社会作用, 但计算机的设计同样离不开力学原理和能量转换原理,它是在原有基础上的延伸和质的飞跃( 见表2) 。表 2 技术发明原理的融进过程技术产品 原理数 零部件数人力板车 1 102涡轮垫动机 2 103汽 车 3 104电脑网络中心 4 106注:原理数 1 指机械力学原理; 2 是 机械力学 加热学原理; 3 指机械、 热学和能量转换原理; 4 为在 3 基础上加信息能量转换原理.从表中可以看出, 技术设施融进的原理越多,它的零部件就越多, 结构也越复杂,从而可能具有的功能越大。

3. 技术设施的功能随结构的渐进性量变发展到质变(运动形式的改变)

科技进步史表明, 技术发展的结构复杂化( 零部件数增多)的过程也就是技术发展的功能强化过程。结构的复杂化可以带来功能的飞跃。恩格斯在!自然辩证法∀一书中关于量变到质变的例子,都反映了结构与功能的关系,如烃类的小分子状态是气体,大到一定程度为液体, 再大到一定程度为固体等等。往往是结构的变化决定功能的变化, 功能的变化大于结构的变化。比如原技术设施为10 个零部件,改造发明的新技术设施为 12 个零部件, 零部件增长20%,但它的功能要么大于 20% , 要么发生了不可比的新的运动形式。

4. 观察自然的技术手段不断发展, 从宏观到微观,从外表到内部结构,从逻辑推测到仪器观察表 3 科学仪器观察尺度的进展[ 2] ( P687)年 代 观察手段 观察尺度直径: 米1910 红外光线分析法 10- 61920 云雾室照相技术 10- 71930 原子磁矩测量法 10- 81940 核磁矩精测仪 10- 121950 原子转级结构测量法 10- 101960 加速器分析基本粒子 10- 14 我们从肉眼观察物体的表面状态到用仪器观察物体的内部结构, 这种进展在医学上表现得十分典型(见表4)。62 表 4 科学仪器观察从外表到内部的进展#年 代 观察手段 观察对象古 代 肉眼直观 外表形态1900 X 射线投视 内在骨骼状况1930 超声波图象 腹内脏器状况1960 CT 扫描 颅、 腹骨内状况1990 分层扫描核磁共振 内在细微状况 从表3 和表 4 可知, 观察手段是一方面越来越从粗到细, 另一方面是越来越从间接推测到直接观察。其结果是对事物的观察越来越清晰。

5. 技术不断发展的结果是其自身体系日臻完善,日趋独立,人们的操作控制日趋间接

随着技术向高精尖发展, 技术体系越来越完善。因此, 最初的技术是作为一种简单的工具及工具的使用技巧, 完全掌握在劳动者之手。随着技术设施的完善,技术越来越自成体系,这使人的劳动方式发生了很大变化, 从四肢直接作用于劳动对象, 到操作机械作用于劳动对象, 最后遥控机器人作用于劳动对象,同时提高了劳动效率与劳动质量(见表5)。表 5 劳动方式的变化过程年 代 工 具 劳动方式远 古 手 足 赤手操作近 古 刀、 斧 直接操作1900 汽 车 间接操作1940 检测用计数器 半自动1950 智能机器人 全自动1960 太空站 遥 控 技术自身发展的过程构成了一幅清晰的图景,它们是从一个阶段到另一个阶段的不断引用、 综合、创新的过程。

二、 值兴技术群社会功能的提升规律

技术发展的总目标是追求人类幸福,包括物质享受和精神享受,其作用和影响是从五个方面不断发展的。1.不断减轻体力与脑力负担轻松获益是人的本能追求,在不减少收入的前提下,当然是越轻松越好。科学技术能给人以希望。20 世纪,依靠科技在不减少收入的前提下, 减轻体力与脑力负担的现象十分明显,这里有几个指标:

一是随着生产的科学化发展, 白领工人越来越多,蓝领工人越来越少,它表明有越来越多的人干上了轻松活。现在, 有些工厂的白领工人已占到 50%以上,但一些产业工人队伍中白领工人相对少一些。在中国产业工人中的白领工人所占比例也是逐步上升的(见表6)。表 6 白领工人所占比例的变化[ 3] ( P100)年 代 白领工人的比例(%)1975 111980 121990 151995 192000 22

二是蓝领工人的劳动强度也有所减轻,一些特别危险、 繁重和恶劣环境下的劳动都交机器人去干,因此,调查蓝领工人的日吨公里值,人们发现它是随科学发展而逐步降低的过程。2. 不断提高工作效率随着科学技术的发展,劳动者的单位劳动时间的社会收益越来越高。在工业上, 依工业水平的不同,每个劳动日的价值是越来越高(见表7)。表 7 中国工人每年劳动产值[ 3] ( P220)年 代 每人每年产 值1975 1 2001980 1 8001985 2 2001990 3 2001995 9 0002000 11 000 0 农业上, 不同机械化水平所带来的劳动效率是不一样的,现以生产50 公斤粮食所需的劳动工日为例(表8)。表 8 生产 50 公斤稻谷所需劳动工日[ 4] ( P36)劳动方式 每 50 公斤粮食所需劳动工日刀耕火种 10. 2 000水稻传统耕作 4. 5 00化肥农药新品种 1. 4 00半机械化 0. 6 00全机械化 0. 15 0全自动化 0. 0053. 协调人与自然的关系人与自然的关系随技术水平由低向高发展,经63# 根据赵红州!大科学年表(技术卷)∀的条目统计制作而成.历了否定之否定的三个发展阶段: ( 1)首先屈服于自然,从古人类到封建时代的农业手工业社会, 人们都是听从自然的摆布, 对自然界的各种现象顶礼膜拜,逆来顺受,是大自然的奴隶。( 2)进入资本主义工业社会以后,人类开始征服自然,劈山建路,堵江建坝,用田地建工厂等,虽然满足了人们的意愿,但却严重破坏了生态平衡。( 3)进入信息化时代以后, 人们越来越反思自己的行为,开始理解自然, 治理污染, 扶植培育生态平衡。这三个阶段反映了一个问题, 大自然有自己的运行体系, 人们不能过于破坏它,解决社会发展与生态平衡的矛盾还是靠新技术。人类应当开发不过于依赖自然资源, 不污染环境,能废物利用的新技术新产品,大力发展治理环境污染的新技术,使人类社会与大自然和谐相处。

4.生产生活的兴趣增强随着技术进步,生产劳动逐步从一种负担变为一种乐趣。原始劳动主要是沉重的体力负担, 如打猎、 扛物、 刀耕火种; 机械化劳动主要是呆板进行, 人成为机器的奴隶;信息化社会有相对的轻松自由。表 9 技术进步与劳动量及自由度劳作方式 体力负重( kg)工作中自由支配时间输送带扛物码堆 100 5 秒钟推车扛物码堆 60~ 70 5 分钟电动车取物码堆 40 30 分钟自动机取物码堆 20 1 小时机器人扛物码堆 10 3 小时 此外, 还有相当部分的技术成果生产制造娱乐欣赏物。早在奴隶社会, 生产技术十分低下时,就出现了刺绣、 首饰、 奇石金银等欣赏品,他们推动了工艺的发展;到封建社会, 有了不少民间娱乐道具等;现代技术产生了收音机、 电视机、 光碟、 音响等。技术的发展不断丰富和提高着人们的娱乐水平和精神享受。

5.开辟新的生产门路,提高生活水平研究新技术,发明新技术,采用新技术的重要目的是开辟新的生产门路, 提高生活水平。早在 19 世纪李嘉图就提出由于人口增长,资源有限,从而出现边际报酬递减率。可是, 一百多年的实际证明人平经济不但未减少,反而上升了,这当然是科学技术的作用。科学与科技管理研究者从多方面计算了技术对经济发展的贡献额,所得结果如下:表 10 美国技术对经济增长的贡献[ 5] ( P62)年 代 贡献额( %)1930 221940 361950 471960 481970 381980 461990 512000 65 由此可见, 没有技术的发展,就没有经济生活水平的提高,更谈不上高档次的生活享受了。

三、 值兴技术的形成与转移规律

值兴技术群的形成与转移不是偶然的, 而是科学技术发展的逻辑必然性在特定阶段的必然表现。只是该技术的最初诞生的具体时间地点, 在众多探索者中由何人发明成功有一定的偶然性。在众多技术成果中何种成果能成为核心技术, 形成值兴技术群,似乎也有机遇性。偶然现象的背后是历史发展的铁的必然性,值兴技术的形成与转移至少有如下一些原因。

1. 材料、 能源、 信息三大领域的任一技术革命是值兴技术形成与转移的基础任何科技高潮的形成都必须建立在一定的技术革命的基础上。新的技术革命( 重大技术发明) 成功必须建立在原有实验设备和实验手段基础上。材料、 能源、 信息,任一技术领域的划时代革命都将成为核心技术,渗透到各个技术领域,产生大量技术成果,成为值兴技术群。在技术发展史上, 任何发明从方案设计到初试成功,要经过长时间的反复试验修改阶段。特别是从初试成功到技术成熟,并在社会上普及开来, 需要更长的时间, 其中的原由在很大程度上决定于材料质量和配套技术方面。如蒸汽机技术革命,从公元一世纪发明其雏形,到18世纪作为核心技术渗透到纺织机、 机械机床、 运输车船等领域, 在社会上普及开来,形成一个值兴技术群, 历时 1 600 多年, 期间有许多能工巧匠技术专家耗费几年、 十几年、 甚至几十年的时光而收效甚微, 当中有蒸汽机技术自身的问题,但试验材料的质量问题无疑在当时也起了十分重要的作用。机械工业、 轻工业、 建筑业古已有之,作为新生技术成果大量产生,成为值兴技术群是在18 世纪中叶,同样也是原始机械、 轻工、 建筑技术的大革新大改进的结果。分子合成技术与近现代第四次值兴技术群的产生, 计算机信息处理技术与近64现代第五次值兴技术群的产生等等也莫不如此。在技术史上不但发明顺序是依此过程进行的, 而且从一个环节到另一个环节之间都经历了无数次的反复试验,相隔很长的时间。

2.科学基础理论革命与发展是相应技术大发展的催生婆与加速器我们认为15 世纪之前为直观经验性技术发明时代, 或叫经验技术时代。16 世纪以后,由于越来越多的是建立在大科学技术基础上的发明, 也可叫做科学技术时代。实际上, 自古以来的技术大多是在生活实践所见自然现象的启发下,构思设计反复实验出来的,带有很大的经验性,但没有科学理论指导的经验性技术发明难以形成高潮,往往处于徘徊的状态,只有从中归纳出正确的科学基础理论后, 又反过来指导技术发明, 在有了基础理论的指导时才如虎添翼、 大力发展的。现实情况告诉我们, 任何划时代的重大技术发展都是建立在科学理论基础上的。科学理论是新的核心技术得以产生和值兴技术群形成的催生婆和加速器。任何落后于时代的技术与特别超前、 同现有技术不相吻合的技术都不能形成值兴技术。比如: 18 世纪的能量转换与守恒理论促成了能源技术革命的高潮; 18 世纪末的力学突破,促使机械、 建筑技术快速发展; 19 世纪原子分子化学理论的成熟同样促进了重工业、 化工业的技术高潮的到来;而20 世纪基因遗传理论和信息理论的突破,又使生物技术和信息技术快速发展,成为一直延续到今天的值兴技术群。

3. 社会经济水平的提高是值兴技术群得以成熟推广的基础条件要使技术研究推出划时代的技术发明, 新技术的成果在社会上推广开来,其条件就是社会经济水平。笔者在1992 年就提出了社会现代化发展的线性规律, 认为生产技术从简单到复杂的发展过程正好是一种与人平经济收入的过程相伴随的线性发展规律。一个国家能否生产大量的时代新产品,实现社会现代化, 主要是由一个国家的人均经济收入水平决定。我们将机床饱和量作为工业机械化的标志,电视机的饱和量作为文娱科学化的标志,拖拉机的饱和量作为农业机械化的标志, 平均五人一辆汽车作为交通机械化的标志,把不同国家从一项现代化到另一项现代化的发展过程同本国人平经济增长过程相对照, 便会发现各项现代化的发展过程都是与人平经济收入成正比的。某产品在未达到饱和时,人均经济的增长是它得以普及的基本条件, 一旦达到饱和量了,人均经济的继续增长对它就失去意义,而成为更新更复杂更有用的产品普及的条件了(见表11) 。表 11 技术产品普及与人均经济收入的关系[ 6]时空点 人均收入( 美元)多少人拥有一台机床多少人拥有一台电视机每个地方有多少拖拉机多少人一台汽车英国 1963 年 1479 1000 32 41 5. 6 日本 1967 年 1049 650 20 23 10日本 1965 年 785 1100 23 19 15日本 1963 年 620 800 19 10 20日本 1960 年 414 1162 ∃ 26 10 50日本 1953 年 208 4580 6214 0. 1 133日本 1949 年 100 5586 10000 以上 0. 2 567数据页码#43 233 254 102 317 注: # 指本列数据在!国外经济统计资料∀( 中国财政经济出版社 1974 年版) 一书所在页码。∃ 栏内横线表示实现某项现代化了,横线以下是实现其现代化以前的数据。 我们把社会发展中从一个技术产品普及到另一个技术产品的饱和的依次更替过程,同当时的人均经济增长过程相对照, 便会发现各项现代化的实现与人均收入水平呈如下关系( 见表12)。表 12 人均经济收入水平与现代化水平的关系[ 6]人均收入(元) 现代化水平500 工业机械化700 文娱科学化1000 农业机械化500 交通机械化 上表从宏观的统计角度证明了技术的推广普及是依人们的经济条件而定的。在不同的国家只要谁的经济水平达到了普及某技术的程度则自然会普及。经济水平不够,购买力不强,用其他任何办法都无法使产品全面推广。因此,新技术新产品不是在哪里产生就首先在哪里普及, 如电视机是 20 世纪20 年代在英国发明的,但首先是在美国普及的。4. 社会需要的变化是值兴技术群的形成与转移的动力一类新技术能否快速发展, 最关键的一环是社65会对此有无需要。社会一旦有技术上的需要, 则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。社会需要的技术成果是紧密联系生产实际、 能解决生产生活中的重大问题的, 只有这样的技术才能推动社会进步,成为社会需要。科学是对技术运作的理论说明, 它能提高技术发明成功率,使技术更快地成熟可靠。社会需要给技术提出了大量的课题, 同时推动了科学技术的发展,并制约着科学发展的方向。在古代,最先发展起来的是天文学, 那是因为农业生产需要确定季节; 接着发展起来的是数学,那是因为天文观测,丈量土地和测量水位的需要; 随后发展起来的是力学, 那是因为建筑业, 手工业、 航海、 水利工程等对它的需要。在近代,为什么热力学和机械力学发展得最早和最快呢? 因为近代资本主义大生产是从蒸汽机和机械工业开始的。为了提高蒸汽机的效率, 需要热力学和机械力学,从而使力学的发展达到了某种完善的地步。到现代为什么能源科学、 电子计算机科学的发展最快呢? 那也是由于现代化大生产对它们特别需要。

社会需要是随社会进步而变化的, 要求是越来越高。不断变化的社会需要是推动自然科学不断前进的最根本、 最持久、 最强大的力量。生产的需要给技术研究提出了多方面需要解决的课题。需要越迫切,越能促使国家和社会集中人力、 物力、 财力的投入,进行研究,因而也就常常使技术取得重大突破,产生核心技术,形成值兴技术群。

当然, 社会需要是值兴技术群的形成与转移的根本推动力, 但不是唯一推动力。人的需要是一切科学产生的原因, 这里不仅仅是生产需要,它既包括物质生活,也包括精神生活。追求知识,探究自然现象的原因和答案, 从来都是人们生活中一种重要的精神需要。这种精神需要越来越多,越来越高。因此,人类对未知问题的求知欲也是值兴技术形成与转移的一种动力。如对人类自身是怎样产生和发展起来的问题想弄清楚, 当然不是一种生产需要, 而是追求答案的知识需要, 精神需要。在其推动下, 人类学发展起来了,同时也促进了医药技术和生物技术的发展。

参考文献:

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(责任编校:王素琴)