案例

从火到灯的技术发展

人类掌握了取火技术后，发现火除了能烹饪食物，还可以照明，于是出现了火把。在火把上蘸上动物油脂，火把能维持更长时间，如果蘸上松脂油，则产生的烟雾更少。这样，照明技术得到改进。从技术的发展机制来看，这种改进是技术内部新材料的应用，即油脂代替了木头的燃烧。将油脂倒在空心石头或者贝壳里点燃，就有了原始意义上的“油脂灯”。这一进步是结构的深化，即空心石头、贝壳等模块被利用并加入技术系统。经过漫长的岁月，人类学会了提炼植物油，并以此为原料制成蜡烛，蜡烛照明被推广。随着采矿、化工业的发展，人类又获得了煤油、煤气等更干净的燃烧材料，于是煤油灯、煤气灯问世。至此，照明技术的发展就是不断应用新的燃烧材料替代技术内部旧的材料。

19世纪，通过对电的认识，人类掌握了控制尖端放电现象的技术。1809年，戴维发明电弧光灯，其技术来源就是尖端放电现象。弧光灯耗电大，寿命短。人们需要耗电小、寿命长、发光效率高的电灯，然而，当时的技术手段还不能实现这一技术目的。这就是技术目的与技术手段之间的矛盾。经过大量的探索和试验，1879年，人们发明了白炽灯，1890年，休伊特发明了日光灯。从此，人类进入了电照明时代。利用现代技术人们又制造了更高效率的节能灯和LED灯。从技术的发展规律来看，白炽灯、日光灯、节能灯和LED灯的发明都是为了解决耗电小、寿命长、发光效率高的技术目的与实现这种技术目的的技术手段之间矛盾的结果。

灯除了用于照明，还可以有其他用途，如灭蚊、消毒、取暖等，这些就是应用领域的拓展，使灯的技术得到进一步发展，特别是用于科学研究领域。从火到灯的技术发展路径如图1-9所示。

LED灯 节能灯 日灯光 白炽灯 蜡烛 火把 油脂灯 煤油灯 弧光灯 灭蚊灯 消毒灯．．．．．．

图1-9 从火到灯的技术发展示意图

课外实践

本书封面是上海光源俯瞰图，请同学们实地参观上海光源，它位于上海市浦东新区张江高科技园区张衡路239号，或访问上海光源官网，查阅有关资料，了解上海光源工程应用的技术，以及它在我国科学研究和技术研发中的作用。

拓展阅读

智能技术

技术的发展有其内在的机制和规律。智能技术，一般是围绕芯片和操作系统发展起来的。例如，计算机、智能手机等都需要芯片和操作系统。

芯片就是高度集成的电子控制电路。操作系统就是管理硬件资源和控制其他程序运行，并为用户提供交互操作界面的系统软件集合，任何应用软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

芯片可分为两大主流芯片。其一，x86架构，由芯片巨头英特尔（Intel）设计制造的芯片统称；主要用于个人电脑（PersonalComputer，PC）。其二，英国ARM公司设计的芯片，其特点是体积小、低功耗、低成本、高性能、指令执行速度快和效率高，广泛用于智能手机。操作系统也分为两大主流：用于PC机的Windows系统和智能手机的Android系统。

芯片与操作系统结合，就形成了Wintel（Windows&Intel）和AA（Android&ARM）两大主流智能技术生态，其他应用软件、外围设备等都围绕这两大技术生态研发，使智能技术“迭代式”更新快速发展。

在智能技术方面，我国成立了国家集成电路产业投资基金和基础软件国家科技专项。通过改革科技管理机制，实施核心技术攻坚战略，推动高性能计算、移动通信、量子通信、核心芯片、操作系统等的研发和应用取得重大突破，我们正在努力构建属于自己的核心技术生态。

讨论&交流

请同学们查阅并整理有关工业4.0的资料。在班级中研讨它的技术成因，分析它的主要内容、技术体系结构、技术发展趋势和技术特征，并畅想它对未来人类社会发展有何重要影响，以及对我们未来生活方式可能产生的变革。