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精密制造为我们打开了很多扇门,我们永远不知道门外还有什么新的东西
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来源:上观新闻 作者:王一 2023-07-29 08:49
摘要:中国到处都是辛勤工作的年轻人,他们大概在做编码等工作,让我大吃一惊

你是否发现,在我们的生活中,追求精确成了一件普遍的事。

从活塞起起落落、锁打开关闭、时钟滴答、汽车行驶,再到GPS、芯片制造、太空翱翔,可以说,精确制造塑造了我们的世界。

在历史学家、牛津大学圣凯瑟琳学院名誉研究员西蒙·温切斯特看来,在科学发现、技术发明和精密制造的世界里,追求精确已经成为一种信仰,精确是对不确定性的探索与征服。

他在著作《追求精确》中,讲述了这段人类不断逼近精确极限的创造史,也建议人们要继续思考,因为“精密制造为我们打开了很多扇门,我们永远不知道门外还有什么新的东西”。

「人类天生追求精确」

在今天,工程界公认的精密工程之父是约翰·威尔金森,一位18世纪的英国人。

因为对铁这种金属极度热爱和痴迷,威尔金森被人们讥讽为“铁疯子”。他曾造过一艘铁制的船,喜欢在铁制的书桌前工作,建了一个铁制的讲坛,甚至还要求在铁制的棺材中下葬。

1776年,工匠威尔金森为瓦特镗削了几个直径50英寸(约为1.27米)的汽缸圆筒,误差不超过“一个旧时代的6便士硬币的厚度”,极大地解决了蒸汽泄漏的问题。所以他是瓦特发明蒸汽机背后的功臣。

或许生活中的精细已经让你习以为常,比如,你是否想过“螺丝钉为什么都要往右拧”?这也源于对精确的追求。

最初的螺丝钉皆为人工打造,螺纹的细密程度并不一致,往往由工匠的个人喜好所决定。这种情况在1841年得到改变,一位名叫约瑟夫·惠特沃思的工匠向当地市政工程师学会递交了一篇报告,呼吁统一螺丝钉型号。他提了两点建议:第一,螺丝钉螺纹的倾角应该以55度为标准;第二,不考虑螺丝的直径,特定长度的丝数应该采取一定的标准。这个想法很受欢迎,在他提议后不久,全英国采纳了圆底尖头的螺丝钉标准,19世纪60年代,美国、加拿大也相继采纳这一标准。

西蒙·温切斯特在《追求精确》中这样发问:“到底是谁定义了现代世界?”随后,他又在历史中找到了答案:“在一定意义上,自18世纪下半叶以来的世界秩序,是由精密制造塑造的。” “精密制造是一个被刻意发明的概念,源于人类非常实际的需求”,同时亦源于人类征服世界、征服宇宙的野心。瓦特说:“大自然是有弱点的,只要我们能够找到它,便能对其加以应用。”人类在通往精确的道路上不断前进,共同“让工业革命诞生了”。

上观新闻:您是从什么时候开始关注精密制造这个话题的?

西蒙·温切斯特:这一切源于我的父亲,虽然他在10年前就已经去世了。他是精密机械工程师,在他职业生涯的最后几年里,他还设计并制造了应用于鱼雷制导系统的微型发动机。父亲偶尔会把我带到他的工厂里,我半是钦佩半是困惑地观察那些精密的仪器,有的仪器是为微小的黄铜齿轮切割齿槽的,有的是用来抛光跟头发丝一般粗细的钢轴的,还有的是一些只有普通火柴头那么大、缠绕着铜线圈的电磁铁。

我与这些有趣的机器一起度过了许多幸福的时光。时过境迁,我的童年时代已经过去半个多世纪了,但是那么美好的记忆依旧让我对精密制造保持着憧憬。

上观新闻:来自童年的记忆,支持着您写了这本书?

西蒙·温切斯特:更直接的契机是,2011年春天的一个下午,我出乎意料地收到了来自佛罗里达州清水镇的一封陌生的电子邮件,它的主题是“一个建议”,在邮件的第一段开头,发件人就直截了当地问我:“为什么不写一本关于精密制造历史的书呢?”

给我写信的人叫科林·波维,是一个玻璃工程师,他工作的主要任务是制作玻璃材质的科学仪器。波维先生在信中表示,虽然很多时候人们都不会关注这个事实,但精密制造是现代社会必不可少的一部分。

在人们看来,精确度就像氧气或语言一样是理所当然存在的,但在很大程度上,人们注意不到这种精确度,因为人们无法想象它,也很少能够恰当地讨论它,至少对于普通人来说是这样。然而,就是精确度这种特性才使现代社会成为可能。

上观新闻:为什么说现代社会的秩序,是由精密制造所塑造的?

西蒙·温切斯特:人类天生追求精确和精密,这种渴求在人类历史中一直存在。精密技术的发展是一个漫长而复杂的过程。从古代的天文观测、建筑、制图等领域,到近代的工业革命、航空航天、计算机等领域,精度和精密技术的应用和发展一直在不断地推进。精密技术的发展不仅提高了生产效率和质量,也改变了人类社会的生活方式和思维方式。同时,精密技术的应用和发展,让人们更加注重细节和精确度,也让人们更加重视科学和技术的发展。

就像助力瓦特发明蒸汽机的幕后英雄约翰·威尔金森、福特汽车公司创立者亨利·福特、诺贝尔物理学奖获得者威廉·肖克利、创办波音公司的威廉·爱德华·波音、“GPS之父”布拉德·帕金森、摩尔定律的发现者戈登·摩尔、“计算机科学之父”艾伦·图灵……这些照亮未来的“点火者”,在追求精确的过程中,改变了世界的面貌,更新了世界的秩序。

「寻找精确与自然的平衡」

阿拉伯有这样一句谚语:“少了一个铁钉,就失去了一个国家。”足见追求精确在现代社会的重要性。

一切精确的起点,来源于一种对完美的信仰。质量还能更好吗?缺陷还能更小吗?功能还能更优吗?效率还能更高吗?

华为管理顾问田涛在《追求精确》序言中提到,250年以来,一个叫作“公差”的概念如黑色幽灵般,偏执而狂热地左右着一代代的天才与狂徒、工匠与技师、架构师与程序员,他们用“公差主义”重构世界,将人类带入现代性。

比如,制造芯片的光刻机的运行环境,其清洁度几乎是不真实的,每立方米空气中仅仅允许含有10个大小不超过0.1微米的微粒。而“相比之下,生活在正常环境下的人类就像是游走在由空气和蒸汽构成的瘴气中,而这种瘴气的清洁度只是很多半导体设备工厂内的房间清洁度的1/5000000”。倘若不如此,一粒极微小的灰尘瞬间会毁掉数百块即将制成的芯片。

哈勃望远镜在被送入距地球380英里的轨道时,由于主镜头上只有人类头发粗细的1/50的误差,使得它“经历了1300天毫无意义的漂泊”,其原因仅仅是技术人员极微小的一个疏忽:矫正用的金属棒的盖子上少了一小块油漆。

2013年6月,澳洲航空一架从新加坡飞往悉尼的空客A380差一点成为巨大的空中火球。事故的源头是,在一根长度不超过5厘米,直径不超过0.75厘米的小金属管上,有一个钻偏的小孔。事故虽然没有造成人员伤亡,但相关方仍付出了金钱与声誉的高昂代价。

可见,追求极致精确,不仅是一种产品质量观,更是一种关乎企业存亡乃至国家兴衰的哲学观。

上观新闻:您曾提到,精确与准确,看似相同,却是不一样的概念。

西蒙·温切斯特:精确是一个有吸引力的,甚至带有一定魅力的词语。英语中,“precision”一词起源于拉丁语,早期曾在法语中广泛使用,于16世纪初首次被纳入英语词汇。它的最初含义是“分离或切断的行为”,但这个单词现在所表达的含义就是精确和准确。

在很多表述中,精确和准确是可以互换的,但又不能完全互换,因为它们的意思相近但并不完全相同。比如说,如果你非常准确地描述某件事,你就会尽可能地展现它是什么,以及它真正的价值是什么;如果你“非常精确”地去描述某件事,你就会尽可能多地描述它的细节,尽管这些细节可能不一定是所描述事物的真正价值。

想象你要向一个目标射击,你的意图是击中靶心,如果你实现了你期望的结果,那就意味着准确。而精确是当你一次次地开枪射击时,即使不在靶心,但每一枪都击中同样的地方。精确意味着每一次都做同样的事情,而准确意味着做到你一开始想要做的事情。总而言之,准确度描述的是接近目标的程度,而精确度指的就是精确本身。

上观新闻:您这本书的英文名是Perfectionists,直译应该是“完美主义者”,为什么中文版译为“追求精确”?

西蒙·温切斯特:精确并不是在说是完美主义者,而是一种追求完美的状态。

但不得不说的是,在精密制造的路上,出现的大多是完美主义者。比如,亨利·罗伊斯与亨利·福特,前者在他所制造的劳斯莱斯汽车上,实现了对机械之美的极致追求,时至今日,劳斯莱斯仍然是完美和超越一流的代名词。而后者,则以他所推动的全流程、全产业链的生产线,不仅改变了汽车工业,而且最终“改变了整个工业世界”,他是精密制造领域的“高效的革命家”;威廉·肖克利,在76年前的1947年,首次公开了最早可用的晶体管,70多年后,可以毫不夸张地讲,晶体管几乎统治了现代世界,现在,地球上正在运行的晶体管数量“比地球上所有树上的叶子还要多”……

我在我的《天才与狂徒》和《教授与疯子》中也提到过这些人,普遍而言,那些影响和改变世界的科学家、发明家、一流的教授和一流的工匠,大多是异常者:异常的个性,异端的思维,异类的行为,异于常人的想象力。他们的这些特质,大多也都指向了追求精确。

上观新闻:但您也说过,我们作为人类,需要在完美和不完美之间找到一种平衡。

西蒙·温切斯特:在完美和不完美之间,或者在精确与自然之间保持平衡非常重要。

大自然的不精确性为我们的创作增添了微妙的独特性,并带来了独一无二的魅力。你不能一味地追求精确,而放弃自然的东西。

如今,有些国家成了精密度的“奴隶”,他们制作出来的物品十分精美、漂亮,但对自然却鲜少关注,这就容易在精确中失衡。而像日本、中国等国家,十分尊重并保护从事传统手工艺的人(如木材、陶瓷、竹艺等),并传承他们的工匠精神。一个社会既存在制造精准产品的行业,也尊重传统手工艺,重视不精准的自然保护,或许就能达到平衡。

我们的社会需要不同作用的人,有人在追求精确的路上不断前行,有些人则需要保持自己的不完美,但最重要的是,人类葆有善良,这比任何机器都重要。

「追求精确已到达顶峰」

不可否认的是,在当今的社会,精确度达到了顶峰。在此之前,几乎所有需要一定精确度的设备和产品都是由金属制成的,而且都通过某种物理运动来实现各自的功能:活塞起起落落;锁打开关闭;缝纫机缝合布料;火车驶出隧道;时钟指针不断前进,每动一下正好一秒。

后来出现了计算机、笔记本电脑、智能手机等从前人们想象不到的工具。在这个时代,精密的前沿技术超越了自身原有的极限,仿佛跨过了一扇看不见的大门,从纯粹的机械和物理世界进入了一个静止无声的宇宙。

不得不提的是,从21世纪前10年开始,资本瀑布与人才瀑布开始大规模朝着人工智能的方向集成和奔泻。当人工智能提供更加不可思议的算力,同时吹响“魔笛”,我们又该如何面对极限精确的社会以及我们人类自己,这也是西蒙·温切斯特想通过这本《追求精确》告诉我们的事,“因为它们已经摆在了每个人的面前”。

上观新闻:人工智能时代的到来,是否意味着我们即将进入完全精确的时代?

西蒙·温切斯特:我们知道机械精度是有限的,你只能用计算机硅基芯片做出一定精度的金属机器或是陶瓷器产品。这个精度可以越来越小,直到某个点,目前我们还没有达到这个极限,但已经非常接近了。

然而,在物理世界,我们对精度的追求仍然存在很多挑战和问题。例如,精度和精密技术的制造和维护成本还是较高的,需要更多的资源和技术支持。比如,人们对于精度的追求可能会导致过度消费和浪费资源;精度和精密技术的应用也可能会带来一些伦理和道德问题。

将近80年以来,人工智能的发展先是如小河小溪,接着大江奔腾,到如今已进入江河湖海大合唱的时代,这也常常让我很焦虑。很明显我们现在正处于人工智能技术的爆发点上,我们似乎是在过去的6个月里突然意识到人工智能的危险。我认为人工智能等一些相关技术已经超出了我们的控制范围,我们必须就此达成共识,现在是对人类社会非常重要的时刻。

上观新闻:为应对这样的时刻,我们应该做怎样的准备?

西蒙·温切斯特:今年4月,我的一本书在美国出版,写的是知识的历史。其中一个章节探讨了人工智能,当时ChatGPT3.5刚刚问世。我为了测试它能不能写诗,就输入了英国诗人雪莱的诗《奥兹曼迪亚斯》的前两句,它在20秒内就完成了,而且语义通顺、语言优美。只有一个问题,它写了一句“我仰望大海”,而人类不会去仰望大海。

为了让人工智能变得更好,我特意去和ChatGPT3.5的开发者说明了这一点,他们回复:“放心,ChatGPT4.0绝不会再犯那种错误。”

于是,GPT4.0刚出现时,我从我的书中选取了一段话,让它模仿我的风格写作,它只用了5分钟就写出来了,而且让我的编辑很满意。这让我开始怀疑——如果机器能够做到这些,那我们还能做什么?

不断思考后,我得出自己的答案,社会需要有思考的人、有好奇心的人、有反思的人、有创造精神的人、有艺术气质的人。如果人工智能带走了这些,那么我们就会陷入危险。

上观新闻:对于未来精密制造的发展,您有怎样的展望?

西蒙·温切斯特:未来精密制造的发展将趋向于多学科交叉、多功能化、智能化和高效化。例如,随着机器人技术的不断发展,精度和精密技术将更加智能化和自动化,可以更好地应用于生产制造、医疗健康、航空航天等领域。此外,未来精度和精密技术的发展需要更多的跨学科合作和创新,需要不断探索新的材料、技术和方法,以满足人类对于精确和精密的需求。

「接受人类作为一个整体」

对西蒙·温切斯特来说,中国并不陌生。

1978年,时年34岁的西蒙·温切斯特首次访问中国。此后40多年,他多次到访中国内地,亲眼见证了这个国家发生的深刻变革。

为撰写《世界中心的河流》一书,他曾沿着长江逆流而行,从上海到西藏,进行了为期1年的旅行。在中国西部和南部看到的独特风景、体验多样文化的记忆如今依旧鲜活。

他还通过大量的阅读与资料搜集完成了《爱上中国的人:李约瑟传》。李约瑟这位精通多国语言、观察力敏锐的生化科学家,以独创的方式自学中文,并在战争期间前往中国,一头钻入中国科学史的世界里。李约瑟全面、系统地论述了中国古代科学技术的辉煌成就及其对世界文明的伟大贡献。西蒙·温切斯特透过丰富的想象力与活泼的讲述方式,讲述了当时中国与世界所面对的变迁或冲击。

西蒙·温切斯特曾在香港居住13年,他住的地方离边界很近,能够清晰地看到深圳,他还记得那时候深圳什么都没有,就是“普通的小渔村”。而当他今年再次到达深圳时,所有的一切都让他感到惊叹,“这里变成了大城市,有着高速公路、摩天大楼、便捷的交通网络和不可思议的科创公司”。

看到现在的中国,他说还要继续写作,希望更多的外国人来了解中国、访问中国,探索这片广袤、悠久而神奇的土地。

上观新闻:时隔7年,再次来到中国,您有怎样的感受?

西蒙·温切斯特:这次中国之旅从深圳开始,我们晚上很晚才到那里,看到的每座建筑都很美,到处都是辛勤工作的年轻人,他们大概在做编码等工作,制造更多的电话或更多的工业设备或电信设备。总而言之,这些让我大吃一惊。

上观新闻:在深圳,参观华为是您此行的一项重要行程吧?

西蒙·温切斯特:华为是一家非常鼓舞人心的公司,有非常有灵感的员工和领导,我所看到的一切证实了我的信念,即华为是一家非常聪明的公司,做了一些不应该被忽视的非凡事情。

在我看来,华为具有象征意义,而美国不应就此感觉受到威胁。在这里我要引用一下美国人的原话,“中国是个威胁,因此中国不能拥有美国所拥有的技术能力”。在我看来,这简直太荒谬了,我完全无法认同。良性竞争对于全人类是有益的,中国不应该被视为威胁。科学研究正日益全球化,开放交流才是探索科学前沿的关键路径。

上观新闻:如果国际社会充满了技术封锁与科技高墙,这将意味着什么?

西蒙·温切斯特:如今,在这个全球化的时代,搞技术封锁,只会阻碍全球科技进步,损害全球产业发展,拉大全球发展鸿沟。

我希望世界各国之间能保持开放。德国人戴姆勒·奔驰发明了汽车,而我们从驾驶中受益;中国人发明了纸张和印刷术,而我们从书写中受益。接受人类作为一个整体,才能具有强大的发明创造的能力。

上观新闻:您希望读者特别是中国的读者在阅读《追求精确》之后,能得到什么感悟?

西蒙·温切斯特:我认为有一个事实,在全世界都是正确的——就是人们特别是工程师们非常专注于眼前的工作,他们关注的是未来,往往对过去、对他们工作的环境知之甚少。我认为,《追求精确》这本书的价值在于它探究了这一切的起源。我希望那些听我演讲、读这本书的人能从250年的经验中学习到更多。

《追求精确》
[英] 西蒙·温切斯特 著
曲博文 孙亚南 译
中国财政经济出版社

(题图来自新华社)

栏目主编:顾学文
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