科技發展正在放緩——《華爾街日報》

沒有任何事物比固態電子技術的快速指數級進步更能影響並扭曲現代人對技術發明速度的思考。我們已告別漸進增長時代的信念，源於我們能夠在硅晶片上集成越來越多的組件，這一過程被戈登·摩爾那如今廣為人知的定律所概括——最初規定每18個月翻一番，後來調整為約兩年。到2020年，微芯片的組件數量已比1971年發佈的首款微處理器Intel 4004多出1000萬倍以上。

摩爾定律成為基於電子數據處理的業務迅速崛起的基礎，從PayPal到亞馬遜再到Facebook。它使得人們在一生中從笨重的固定電話發展到掌上智能手機成為可能。如今，這些進步被廣泛視為其他領域類似驚人進步的預兆，如太陽能電池、電池、電動汽車甚至城市農業。

像雷·庫茲韋爾和尤瓦爾·諾亞·赫拉利這樣的暢銷科技預言家認為，指數級增長將使我們能夠顛覆性地進入一個沒有疾病和痛苦、物質豐富的未來。用投資者阿齊姆·阿扎爾——熱門通訊《指數視野》的創始人——的話説，“我們正在進入一個富足的時代。這是人類歷史上第一個能源、食物、計算等許多東西的生產成本都微不足道的時期。”

問題在於，1970年後電子架構與性能的突飛猛進，並未在其他生活領域產生同等變革。現代文明賴以生存的基礎經濟活動——農業、能源生產、交通運輸和大型工程項目——並未出現指數級增長。直接影響健康與生活質量的領域，如新藥研發和壽命延長，同樣未見顯著突破。

為滿足摩爾定律，自1970年以來微芯片容量每年增長約35%，早期增速更高。相比之下，21世紀前二十年亞洲水稻年產量僅增長1%，撒哈拉以南非洲主糧高粱的年產量增幅僅約0.8%。1960年以來，撒哈拉以南非洲人均GDP年均增長率不超過0.7%。

產能增速同樣受限。全球大部分電力由大型蒸汽輪機產生，其效率在過去100年間每年僅提升約1.5%。鋼鐵製造能效持續改進，但過去70年生產能耗年均降幅不足2%。1900年最佳電池能量密度為每公斤25瓦時；2022年大規模商用鋰離子電池的能量密度僅提升至12倍，相當於年均增長2%。

太陽能光伏電池成本令人矚目的下降，讓人期待發電技術即將突破。若光伏成本是發電實際成本的唯一決定因素，太陽能發電將很快廉價到無需計費。但美國居民光伏系統詳細數據顯示，太陽能板成本目前僅佔總投資的15%，其餘用於結構電氣組件、人工、審批驗收及税費。

這些組件中沒有一個趨向於零，因此太陽能發電的總體成本——以每瓦直流電輸出的美元計算——顯示出明顯的改善速度下降。2010年至2015年間下降了55%，而2015年至2020年間僅下降了20%。儘管可再生能源發電成本大幅下降，但風能和太陽能佔比最高的三個歐盟國家——丹麥、愛爾蘭和德國——卻擁有歐洲最高的電價。

2020年美國國家經濟研究局發表的一篇論文支持了人類最基本活動領域的進步並未加速的結論。該研究由耶魯管理學院布萊恩·凱利領銜的四位美國經濟學家完成，他們通過分析1840至2010年間美國各行業的專利文件文本，構建了長期變革指數。研究發現，傢俱、紡織、服裝、交通、金屬、木材、造紙、印刷和建築領域的突破性專利浪潮均在1900年前達到頂峯；採礦、煤炭、石油、電氣設備、橡膠和塑料行業的創新高峯則出現在1950年前。唯一在1970年後出現創新峯值的工業領域是農業（以轉基因生物為主導）、醫療設備，以及計算機和電子行業。

即便是許多由微處理器驅動的指數級增長活動，也已進入更為温和的擴張階段。通過使用波長越來越短的光刻技術，得以在微芯片上集成更多更薄的晶體管。這一進程始於80微米寬的晶體管；2021年IBM宣佈將於2024年量產全球首款2納米芯片。由於硅原子直徑約為0.2納米，2納米的連接寬度僅相當於10個原子排列，這意味着這項延續50年的微型化工藝已逼近物理極限。

從1993年（奔騰處理器）到2013年（AMD 608），單處理器晶體管數量從310萬激增至1.059億，略高於摩爾定律的預測。但此後進展明顯放緩——2008年至強處理器搭載19億晶體管，十年後GC2處理器集成236億晶體管，若按每兩年翻倍的規律本應達到約600億。由此導致處理器性能的年均提升幅度從1986-2003年的52%，降至2003-2011年的23%，再到2015-2018年不足4%。與所有技術發展軌跡相同，計算機技術爆發式增長的黃金時代即將落幕。

斯米爾博士是曼尼託巴大學環境科學榮譽教授，本文改編自其新著《發明與創新：炒作與失敗簡史》，由麻省理工學院出版社於本週出版。

本文發表於2023年2月18日印刷版，原標題為《科技發展正在減速》