工业4.0时代已到来，你知道曾经的工业科技是什么样子吗？

随着芯片算力的不断增长和5G通信技术的突破，使得世界进一步工业化、信息化、智能化成为可能，即所说的工业4.0时代。

对于现代工业而言，软件、硬件、电气、机械构成其基石。最终发挥能动的是机械端，机械由软件通过控制硬件电信号进行控制，而芯片算力决定着控制的位移精度和时间精度，另外如大数据、自动驾驶、人工智能等同样需要强大的算力做支撑，而通信能力决定着远程传输的数据量和传输速度。目前国内已有数例利用5G超远程机器人完成的手术，也标志着高超的算力和通信技术已达到实用阶段，未来会有更多行业发生革命性的变化，如高端机器人、机器视觉、智能机床、3D打印、工业以太网、工业自动化等。面对强大的现代工业，你知道它刚被孕育出来时是什么样子吗？让我们一起跨越万年时光，去遥远的古代看看婴儿时期的工业。

整个古代时期的工业又可以称之为手工业，那个时候任何器具的打造，成果的产出，都是经由人的手工得来。我们首先来到人类刚刚形成文明的旧石器时代，如果说这时候的工业也有基石，那么概括起来就是石头、木头、骨头再加上原始篝火，人们将这些材料制作成尖状、刀斧状、锯齿状等，虽然十分粗陋，却是后世一切工具、一切生产技术的鼻祖。这时的人们掌握了石器骨器的制作技术、钻木取火技术、弓箭等远程杀伤工具的制作技术。接着便来到新石器时代，新石器时代已经有了一些创造性生产，不再是完全靠天吃饭。出现了农业耕种、纺织、冶金、建筑、制陶等技术。随着冶金技术的发展，人类逐渐来到青铜时代。

既能称之为“时代”，青铜的出现必是对当时的工业基础产生了巨大影响。青铜以其质地坚硬，不易磨损的特点，逐渐在农具、兵器及生活用品中占据主导地位，石器和骨器在这时候逐渐被人们摒弃。其实在青铜时代之前还有一个被称为红铜时代的过渡期，红铜为天然铜，质地软，易于加工，所以首先被使用，但并不适合制造工具或兵器，所以红铜时代人们仍然在大量的使用石器。青铜是一种混合铜，是在红铜的基础上发展而来的。青铜是红铜与锡或铅的合金，因为其颜色青灰，故名青铜，熔点在700~900℃之间，比红铜的熔点(1083℃)低。含锡10%的青铜，硬度为红铜的 4.7倍，性能良好。《周礼·考工记》中对其冶炼配比做了较为详细的记载：

金有六齐：

六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；

五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；

四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；

三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；

五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；

金锡半，谓之鉴燧之齐。

意思就是冶炼的时候铜锡5:1可做钟鼎，4:1可用来铸剑，3:1可用来做矛、戈、铍、戟等长兵器，2:1可做重兵器，3:2可做箭头之类的小兵器，1:1可做凿子之类的工具。青铜时代到此算是发展到了顶峰时期。在以后漫长的岁月中，人们从陨石中发现了铁这种物质，迎来了人类发展史中极其重要的铁器时代。

铁不像红铜那样在自然界中大量存在，地球上的天然铁是很少见的。所以铁的发现、冶炼、制造和使用都是一个漫长的过程，人们在冶炼青铜的基础上，逐渐掌握了铁的冶炼制造技术，铁器以其轻便、硬度高(相对于青铜)、冶炼难度较低等特点迅速取代青铜器具。自铁器时代直到第一次工业革命(工业时代1.0)前，人类的生产力再也没有发生过质的变化，只是冶铁工艺和铁器的使用上在逐渐演变。比如我国的直辕犁发明于汉代，曲辕犁发明于唐代，通过畜力驱动。这种耕种方式甚至一直持续到20世纪末才逐渐被机械化农具取代。

说到这里估计读者朋友们会有不少疑惑，我国的四大发明呢，机关术数呢，地动仪啥的呢，那些东西可老厉害了。解释一下，文中所描述的是古代工业的基础，即以草木竹石、金银铜铁为原料，以自然力、人畜力为原动力，来驱动整个时代的生产生活。而古代无论多么复杂新奇的发明都没有脱离这个基础。这也是为什么古代几千年人口总数几乎没有增长；为什么王朝更迭频繁，总是开始时繁华，后期时没落。因为生产力没有质的变化，王朝更迭会损失大量人口，所以早期人均资源较多，总是一片繁华。而后期资源兼并，人口暴涨，不得不再一次发生更迭。真正产生质变的是近现代的工业革命，技术爆炸带来了生产力爆炸，也同样带来了人口爆炸。下面让我们从1.0开始来看看工业时代的前几个版本。

工业1.0，即机械制造时代，从瓦特改良蒸汽机(蒸汽机的发明最早可追溯到公元1世纪，但之前发明的蒸汽机实用性都不强，直到蒸汽机遇上了瓦特)，并大规模应用开始，通过水力和蒸汽机实现了工厂机械化，时间大概是18世纪60年代至19世纪中期。在此之前的工业只能称之为手工业，之后以化学能为原动力的机器开始逐渐取代人工，成为主要动力输出。而在材料运用方面也从铁过渡到钢。人类发明炼铁之后不久，就学会了炼钢，但受限于古代其他技术条件，产量很低，伴随着工业革命，钢的制造与应用也取得了重大突破。也许冥冥之中注定，工业革命恰恰发生在文艺复兴不久之后，思想上的解放迅速带来了力量上的腾飞。并没有让人们等太久，工业2.0时代就到来了，这次的版本升级将人类推到了电气化与自动化时代。

工业2.0时代，得益于内燃机和发电机的发明。内燃机相对于蒸汽机，虽然仍为化学能源驱动，但内燃机效率远远高于蒸汽机，且更为精细。电气更是划时代的成就，电解、电镀等工艺也随之出现，电器开始大规模应用。电报、电话开启了现代通信的雏形。使用电能的机械控制起来也比内燃机更加便捷，开始出现电气自动化生产线。得益于电能的利用，无数新元件被制作出来，如电子二极管、真空三极管、晶体管等，为下一步的工业3.0打下了基础。

工业3.0，被称为电气信息化时代，以原子能和计算机技术为核心，衍生出大量的新型科技，如材料学、生物工程、航空航天等。之所以说是以原子能和计算机技术为核心，是因为原子能技术改变了能源方式，之前无论是蒸汽机使用煤炭作为能源，还是内燃机使用燃油作为能源，都属于化学能量转化，物质在原子层面没有发生变化。而原子能的使用则使能源物质在原子层面发生了变化，属于层级更高的物理能量转化。计算机则是自动控制和进行大量运算的核心，促成了多种新兴科技。计算机的核心是半导体元件，原来需要占用很大空间的电子管元件逐渐被晶体管替代，再被半导体替代。现在早已经不需要使用一个很大的电子管去实现二极管三极管了，在硅片上直接雕刻就可以了，注意这玩意只有光刻机能刻，用刻刀刻可不行哦。

每一次的工业革命版本迭代都是如此的不可思议，工业4.0之后的世界会是什么样子呢，或许“南天门计划”就是为实践4.0时代而准备的吧，让我们拭目以待！