下世代的工程願景－文明2.0

下世代的工程願景－文明2.0

工程與人文的平衡

陳哲生 / 柏林股份有限公司總經理

　　在文明破曉前，人類一直在極端貧困與病死苦痛中漫長且迷茫的掙扎，據稱在中世紀人類的平均壽命也僅約25歲。直到14世紀的黑死病奪走歐洲近一半人口，人們才幡然醒悟命運是要自己掌握。文藝復興揭開文明的序幕，人類開始對所謂天定的命運產生質疑，嘗試改變從而開創自己的未來。在近代文明大躍進的思維中，科學是最少被爭議，也最廣被認同的。科技是影響生產力並進而影響國家核心競爭力的關鍵因素，技術本身非善亦非惡，它僅是個把應用者心態與目的擴大加速呈現出來的工具而已。西方在法國革命後產生的政府，在治理各種繁瑣的國家事務時，永遠不變的是對其國民的承諾，也就是落實一個富裕、健康、喜樂及和平的社會。民主的力量是透過萬萬個百姓的共乘綜效來改善生活，感謝亞當史密斯(Adam Smith)在國富論裡用具體的方法與實例，啟發我們如何透過組織分工合作等來創造財富。

企業基業長青是富裕國家的基礎，但唯有選擇以技術立業的企業才能實際創造財富。要國富就必須仰賴這些以技術立業的實業，而企業想要以技術立業，就必須器重及疼惜工程師。因為工程師們願意不斷探索自然的極限，在科學允許的界限裡，透過精巧的設計與工程結合，完成作品的同時，進而美化並提昇人類的生活。沒有工程師，就沒有了這些鉅作，當然也不可能富裕，我們仍可能是一籌莫展，備受各式各樣身心的焦灼悲苦。所以，在中國工程師學會創會百年又十之際，首先讓我們為這群默默貢獻的工程師們喝采與敬禮！　

在工業革命前，不同的古文明在世界不同角落留下各類土木、水利與建築工程的遺跡，如埃及金字塔、西班牙塞哥維亞水道橋等，中國歷史亦記載著遠在四千多年前大禹治水的傳奇。土建毫無疑問是工程的始祖。當時這些工程應在人類緩慢的摸索中踽踽前進。普遍的共識是，現代經濟開始於1760年代，瓦特革新了蒸氣機技術帶領出第一次工業革命，文明才首次因能使用更大的能量而有突飛猛進的躍升。在科學的賽先生與經濟的伊先生相輔相成擴大其綜效下，一個比一個更具規模的工廠集中於煤炭、鋼鐵、紡織等產業。泰勒(FW.Taylor)的工廠管理成為管理的顯學。在平行的時空，鐵逐漸取代傳統木材成為關鍵材料，鐵軌火車、蒸汽輪船便利了交通與生活。蒸氣能引爆首次工業革命後，以電燈為代表的電能則是第二次工業革命的加速器。因內燃機的工作效率遠大於蒸氣機，工業生產力再次跳躍式成長，也推動了交通運輸革命，如汽車、飛機等。

在這同時，鋼鐵取代了鐵，化學材料也迅速普及。產業結構從「分工合作」的輕工業轉成「合作分工」的重工業，更誕生了富以敵國的壟斷組織。企業內的研究單位開始普遍化，勞資的分工也於此時誕生。而以核能及圖靈電腦為基礎的第三次工業革命，引發了資訊、通訊及控制的爆炸性成長，工廠飛速地邁向自動化。而此顛覆型的改革也從工廠進入辦公室，帶動企業整條價值鏈的營運革命。在摩爾定律運算能力不停倍增之下，人類終於得以擺脫貧困，找到一條康莊大道。在製造業高度自動化、無人化後，工業革命的重點也走出工廠，跨領域的各種研發單位成為創造財富的主力。

現在各產業專業研究單位林立，各式育成中心如雨後春筍般崛起，跨領域的Deep Tech研發在所有的工程領域中全速、全方位的推動創新。如Toffler在第三波浪潮裡所述，科技的極限不斷被突破，新的應用帶來新的需求，新興產業以超乎想像的速度呈現，人類終於創造出屬於人的盛世。

如果將這近2000年的演進，統稱為文明1.0，它的富裕是以效率的提昇來衡量，目標始終鎖定在改善物質面的生活，而其最關鍵的標竿之一就是人類能產出控制的總能量。在這能量文明的漫長旅途裡，人類從一次次的跌倒中爬起，在灑落的血汗中，我們終於得勝。我們從平凡的萬物中脫穎而出，成為萬物之王，稱霸這世界，人類是不平凡且偉大的。然而文明1.0的主要思維，如自由的市場經濟，強調自我的民主政治及分割擊破的科技思維等，發展到現在也似乎走到了盡頭，各種副作用一一浮現。在人類自認為偉大之際，越演越烈的自然能源枯竭、極端氣候、新冠肺炎等威脅下，人類開始感受到大自然的怒吼並遭到它的反撲。

從曼哈頓、阿波羅等計畫裡，我們認知到下一世代的工程會是非決定性的(non-deterministic)。今天，以綠能和人工智慧為主軸的工業4.0才剛起步，當我們不再滿足於大量平庸物質後，精緻化的設計是今後工程作品必備的特色，精緻設計仰賴的是高度密集計算(computationally intensive)。在複雜性科學的工程應用上，如以蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulation)求解，依賴的還是運算能力。更多產品，如手機的CDMA、自駕車、無人機、區塊鏈技術催生的新興產業等，全都具有遞迴性的複雜度(recursive complexity)。更需要強大的運算能力去解決。

不只如此，人類娛樂需求的虛擬化，線上電玩、高解析影集、虚擬世界等，在在需要運算能力。同時，在物質需求獲得滿足後，人類轉向追求健康或生命議題，而生命科學的本質就是一種計算科學(computational science)。而且是仰賴實時數據(real-time data based)。Dyson在"Infinite in All Directions"裡提到，科學的聖杯是與腦相關的認知科學(cognitive science)，腦袋的本質就是思考，就是深度運算。運算力不僅是今後科技的瓶頸，在市場經濟、普及的線上教育，影響民主政治的社交網路等全受惠也受限於運算力。

因此，文明2.0將會是以運算能力為主要的演化依歸。文明2.0的富裕會是以人類能操控的總演算能力衡量之，但在運算文明首次革命的破曉時刻，我們也洞識到有數不盡的問題是NP-Complete，這意味著就算有無窮盡的運算力，仍有眾多的問題不可解。我們能創造的富裕永遠極為微渺。以Alpha Zero代表作的深度學習(Deep Learning)和量子運算(Quantum Computing)均是正確且必須要走的路。文明2.0已悄然來臨，人類仍在黑暗中繼續摸索，演進會比預期來得緩慢。在仍有數不盡的NP Hard問題的文明裡，巧思創新的演算法會是繼運算力後，開創下世代願景工程的關鍵，它將決定人類富裕的境界和發展的極限。

在文明2.0的黎明，地球上的資源早已無法負荷這失控暴漲的人口。迅速發展物質文明的結果，導致我們忘記了謙卑與反思，不再珍惜宇宙萬物。今日眾多睿智的菁英們相繼嘗試提出各種持續人類發展的對策，但因“Me Over We”的心態，讓很多可行的方案難以落實。我們必須認清要突破眼前的浩劫，不是交付給4.0的智能科技就能迎刃而解。

至今，工程及工程師始終被侷限在科技的領域，今後，工程和工程師的定義必須更廣闊，除了土建、機電、材化、資通、環控及生醫之外，我們更需涵蓋太空、認知、心理、財務、經濟、人文、政治、法律及倫理等各個面向。1962年科學史家Thomas Kuhn提出「科學革命的結構」理論，他提到科學典範移轉(paradigm shift)是人類認知的非理性、巨大變化，初始只是異常，最終會形成典範。在人類無窮的探索下，科學的革命會一再發生，我們需要敞開心胸迎接各種可能，否則，我們無法克服現今的挑戰。在文明1.0裡，我們實現人定勝天，但文明2.0考驗我們的是──掌握無窮盡的運算力與無限的能源時，認知我們將永遠微渺，且終將歸為平凡的狀況下，如何從人類成為真正的人？

讓工程師們解放吧！讓他們不再受困於過去物質導向的枷鎖，讓這群願意探索未知，身懷絕世武藝的巨匠們能盡情揮灑、盡興創作。在開拓下世紀願景工程時，唯有在知識上結合各種領域、在行動上擺脫現存框架、在思維上勇猛革新，以更高、更遠、更廣的心胸，勇敢克服眼前艱鉅的挑戰。先父常言：「奮鬥出來的生命最美麗」。工程師們！闖創出來的未來最燦爛！讓我們敞開胸襟、互勉合作，再次帶領人類昇華至能與天地及萬物共存，成為真正值得尊重的「人」。