科技英语课文翻译和课后习题翻译

第一张机器人走进千家万户(1)

比尔.盖茨

设想一下:在一个新的产业诞生之际，你目睹见证了这一切！这个产业是在前所未

有的新技术基础上发展起来的，其中包括一些实力雄厚企业销售的高度专业化商务设

备，还有越来越多的新兴公司生产的新奇玩具、为玩具藏家青睐的机巧装置，以及其他

一些奇特有趣的特殊产品。但同时，这还是一个缺乏行业标准和平台的、尚不成规模的

产业。项目复杂，进步缓慢，实际应用更是少之有少。事实上，尽管对这个产业的未来

充满热情和希望，但是没有人能明确地说出什么时间-或究竟是否有可能-它能取得关

键性的规模发展。但是，若真能实现发展，那么，它很可能改变整个世界。

当然，上述描述可算是上世纪70年代中期计算机产业的写照，也就在那时，保

罗•艾伦和我成立了微软公司。当时,部分大企业、政府部门和其他一些机构都在使用

笨重、昂贵的主计算机进行后台运算。知名大学和大型工业实验室的研究人员正试图建

造出最基本的构件，以使信息化时代的到来成为可能。当时因特尔公司刚刚推出他们的

8080微处理器，安他利公司正在销售一款流行电子游戏Pongo而在一些自发组成的计

算机俱乐部里，热忠于此的人们急切地努力探索这种新技术带来的好处究竟是什么。

但当时我脑海中所萦绕的则是更具前瞻性的问题:机器人产业即将作为一项新兴的产

业而崛起，其当时的发展同30年前计算机的发展如出一辙。想想看，目前汽车组装线上

使用的制造型机器人已替代了昔日的主计算机。这个产业其他的典型产品包括可进行外

科手术的机器手，在伊拉克和阿富汗用于路边及地面排雷的侦察机器人，以及可以进

行地板吸尘的家用机器人。电子产品公司还推出了可模仿人类、或是狗、恐龙等的机器

人玩具，而玩具收藏者们正迫不及待地想要猎取一套乐高公司生产的最新机器人系列

玩具。

与此同时，世界尖端科技人员正试图解决机器人技术中最棘手的难题，诸如视觉

识别、远程操控、以及学习型机器等问题，而且他们正在不断获得成功。在2004年美

国国防部进步科技项目大挑战赛上(DARPA),产生了第一辆能够在美国加利福尼亚西南

的莫哈韦沙漠142英里的崎岖赛道上自主操控行驶的机器人车，尽管获胜者制造的车

辆在只行驶了7.4英里后就坏掉了。但到了2005年，有五辆车都走完了全程，而获

胜者的车辆行驶平均速度达到了每小时19.1英里。

另外，机器人技术如今面临的挑战和三十年前我们处理的计算问题有些相似。拥有

机器人技术的公司目前还有一个可以在不同的设备上运行的标准运算软件。机器人处理

器和其他一些硬件设施的标准化水平是有限的，一台机器使用的程序代码儿乎不太可

能在另一台机器上使用。假使有人要设计一个新的机器人，一般来说他就必须完全从头

开始。

尽管有如此多的难题，但当我和机器人技术领域的人士谈话时-无论是大学的研究

人员还是企业家，从业余爱好者到中学生-他们的兴奋与期待总是让我回想起当年保

罗•艾伦和我看着新科技的融合并憧憬着计算机摆在千家万户的桌面上的那一天的兴奋

劲头。如今，当我看到新的技术正在相互结合的趋势时，我便能预见到未来机器人设备

将会成为我们日常生活中无处不在的一部分。我相信，诸如分布式计算、声音和视觉识

别、以及无线宽带连接等等技术将为自动控制设备的升级换代打开一扇门，让计算机在

实际世界中为我们服务。我们也许现在就站在一个新时代的门槛上,个人计算机将从桌

面上走下来，让我们到我们的身体去不了的地方去观看和倾听、去触摸和操控各种物

体。

从科幻小说到现实

“Robot〃（机器人）一词是1912年由捷克剧作家卡雷尔•恰佩克首先提出的，但是人

类幻想制造出机器人则已有几千年了。在希腊和罗马神话里，金属制造之神就用金子制

造出了机器仆人。在公元一世纪，亚历山大的荷龙--据称是发明第一台蒸汽机的伟大

的工程师-一就曾设计了令人着迷的自动机，据说其中包括一个能说话的机器人。而列

奥纳多达芬奇在1495年画了一个机器骑士的素描，他能坐起来，并会活动胳膊和腿,

它被认为是第一个具有人的特点的机器人计划。在上个世纪，神人同形的机器人经由

一些书籍的传播,如艾萨克•阿西莫夫的《我,机器人》，电影《星球大战》和电视片《星

际旅行记》等,而成为流行文化的热门形象。小说中机器人的流行意味着人们愿意相信

总有一天这些机器会成为我们的助手、甚至是伙伴。然而,尽管机器人在工业中扮演着

重要的角色，例如，在诸如汽车制造等行业中--大约每10个工人就拥有一个机器人一

但事实上，要将科幻小说中描绘的机器人变成现实,我们还有很长的路要走。造成这

个差距的•个原因就是，要让计算机和机器人感知它们周围的环境并做出迅速和准确

的反应远不象我们想像的那么简单。使机器人具备我们人类想当然的简单能力也被证明

是极其困难的--例如，在一个房间里避让物件的能力，对声音做出反应并对言语作出

解读的能力，抓取不同大小、质地、易碎程度的物品的能力等等，甚至是区分一扇开着

的门和窗户这样--类简单的动作对一个机器人来说都有可能是非常困难的。尽管如此,

研究人员已开始寻找解决的方法。能够帮助他们的一个途径就是实现不断进步的大型计

算能力。一个兆赫的处理能力在1970年需要花费7,000美元,而现在无需花多少钱

就可以买到。兆位存储器的价位也同样在下跌。廉价的计算能力使得科学家们能攻克很

多将机器人实用化的基本技术难题。今天，声音识别程序能轻松地识别单词，但是更大

的挑战在于建造一个能理解这些单词在上下文语境中含义的机器。随着计算能力的进一

步扩大提升，机器人设计者们将会具备解决更大难题的处理能力。

机器人开发的另一个障碍就是硬件的价钱太过昂贵。例如，使机器人判断距离的传感

器以及用•定的力道和准确度操控物品的电动机和随动系统都价格不菲。但是这些部件

的价格下跌得

很快。在机器人技术中用来精确测量距离的激光测距仪几年前还需花费10,000美元，

而今天只需2,000美元就可以买到了。而且，基于超宽带雷达技术的更为精确的新型

传感器价格也比以前要低多了。

如今机器人制造者们还可以以合理的花费给机器人安装全球定位系统芯片、摄像机、

数组传声器（能比传统的传声器在背景杂音中更好地分辨声音），以及一组附加传感器，

由此而制造出能力更强、处理能力和储存能力更大的现代机器人，他们可以从事房间吸

尘、帮助排除路边炸弹--这是仅仅儿年前为商务用途生产的机器所不可能完成的任务。

第二章基因改造食物安全吗？

基因改造作物是环保美梦的实现，还是一场正在形成中的灾难？科学家正积极寻找答案。

人们对基因改造食物的态度，似乎愈来愈壁垒分明，一边的人支持，另一边的人则是畏惧。

支持者宣称，种植基因改造作物对环境伤害较小，而食用这种农作物制成的食品也完全无害。它们

还说，基因工程让农作物在贫瘠的土地上也能生长，或可培育出更营养的食物。在不久的未来，全

球人口快速膨胀，还得靠这方法解决粮食问题。持怀疑态度者则反驳，基因改造作物对生态环境或

人体健康都有极大的风险，令人忧心，不该贸然接受。许多欧洲国家抱持这种态度，因而限制基因

改造作物的种植与输入。主要的争议，集中在基因改造食物的安全性。然而，最近的科学研究又是

如何看待基因改造食物的危险呢？答案，往往迷失在各种报导的争议中；但是在接下来的篇幅里，

它们将呈现在你的眼前。

土壤中的毒药可以少些？

根据估计，美国农夫每一年要喷洒44万公吨的农药，主要是对付昆虫、杂草以及真菌。但

是农药残留在农作物上或附近土壤中，然后渗入地下水，流入河川，最后进了野生生物的腹中。这

•化学药剂的涓涓之流，早就令环保人士忧虑了。

农产公司自1990年代中开始宣传基改种子，向农友保证可降低有毒农药的用量。如今大部分基改作

物都含有抗害虫或耐除草剂的基因，以大豆、玉米、棉花及油菜为主。植入抗虫基因的作物会自行

制造杀虫剂，因此可望减少化学药剂的喷洒。耐除草剂的基改作物可耐受广效性除草剂，农人就可

以摒弃针对特定杂草且毒性更强的化学药剂。农人总是希望尽量少用比较危险的农药，不过基改作

物之所以吸引人，是因为劳作手续简化了（降低施用农药的频率及复杂程度），甚至可使产量增加。

但是所谓的“对环境有好处”却不易证实。事实上，还没有任何一篇经过同行专家审查的报

告，讨论过那些好处，因为植物不同、地点不同，结果必定随之而变。不过还是有些资讯可供参考,

根据美国农业部统计，耐除草剂的作物不见得会降低农药的喷洒量，不过农人将使用比较温和的混

合药剂。例如，农人要是种植了耐除草剂的大豆，就会避免使用最毒的杀草剂，而改用毒性弱、分

解快的甘磷除草剂。

作物植入抗虫基因，也产生了优劣参半的后果。目前，抗虫害的特性是取自土壤中杆菌苏力

菌（Bacillusthuringiensis,下文简称Bt）的一个基因。这个基因会促使细胞制造一种晶体状蛋

白质，对某些昆虫来说是毒药，尤其是啃食作物的毛毛虫和甲虫，却不会伤害其他生物。不同的苏

力菌菌株，各有不同的毒基因，影响的昆虫也不同，所以种籽生产商可以针对特定的作物，选用最

适合的抗虫基因。

由于消费者的疑虑如排山倒海般而来，科学家正加速研究Bt和其他基改作物对环境的影响。

他们想要知道的有：Bt作物如何影响“非目标”生物，例如无害的甲虫、鸟儿、蠕虫以及其他恰巧

路过的生物？基因改造作物是否会授粉给周遭的植物，使抗虫基因流入野地，创造出不受控制的超

级野草？以基因工程技术植入的抗虫与耐除草剂能力万一失效，使基改作物突然变得异常脆弱，这

种机率又有多大？

野外生物要付出什么代价？

1998年瑞士的一份研究报告激起了广泛的疑虑，大家担心Bt作物可能会在无意中伤害运气

不好的生物。研究是在实验室中进行的，科学家以玉米螟幼虫喂食蜕狮幼虫，发现吃Bt玉米长大的

玉米螟会使螃狮死亡，而普通玉米则否。•年之后，美国康乃尔大学的昆虫学者洛西等人提出报告,

他们以沾有Bt玉米花粉粒的马利筋叶喂食大桦斑蝶幼虫，结果那些幼虫都死了。疑惧之火再度燃起。

“这是压垮骆驼的那根稻草。”康乃尔另一位昆虫学者皮门特尔说。一时之间，所有的目光都集

中在那些大口嚼食基改作物叶片、小口品尝基改花粉的生物，或在基改作物下的土壤中蠕动的生物

——它们是维持植物族群恒定的重要角色。2000年8月，另一个关于大桦斑蝶的研究，也发出了警

讯。

然而，实验室可不比农田，许多科学家怀疑这些先期实验有何用处。他们指出，昆虫在实验

室里摄取的Bt毒素，远超过它们在外面的真实世界所摄取的量。因此研究人员亲下田野，到栽种基

因改造作物的玉米山里测量花粉中的毒素，估计有多少毒素会飘落到马利筋之类的植物匕最后还

需确定蛾、蝶幼虫的毒素接触量。大部分调查已经在2000年的生长季里完成，随后会向环保署提出

报告。

我们会创造超级杂草吗？

担心基因从基改植物流入其他植物，是围绕着基改作物的另一类忧虑。不知情的昆虫，或者

来得不是时候的一阵风，都可能将基改作物的花粉带到它们的野草亲戚身上，使之受精。一旦如此,

获得新基因的植物可能挣脱原有的生态阶层，变成“超级野草”，不惧原本的天敌或农药。科学家已

经不再怀疑这样的基因流通是否可能发生。康乃尔大学的生态学者包尔说：“很多案例显示，基因流

通终将发生。现在的问题则是：基因流通的后果是什么？”

到目前为止，还没有科学研究发现基改作物导致超级野草的出现。2001年2月《自然》杂

志上有篇报告指出，在一个长达十年的研究里，英格兰栽种的基改马铃薯、甜菜、玉米或油菜，都

没发现像野草那样能使近亲种受精的情形。然而令人忧心的耳语已经出现，尤其是加拿大农人，他

们说基改油菜已经溜出农田，如野草般侵入小麦田。这种油菜也可以抵抗农药。

设立收容所

最后，不管基改作物种在什么地方，永远有个风险尾随，那就是演化。定期喷洒的农药，只

要时间•久，害虫和杂草都会产生抗药性。在生技时代，这势必•样会发生：最后，昆虫可以不为

所动，津津有味嚼着基改抗虫植物；耐除草剂作物周围的杂草，也会对农人选用的除草剂视若无物。

“农业，是农作物保护之道与病虫害两者间的演化军备竞赛。”爱荷华州立大学的植物学者温德尔评

论道，“而基改作物只是我们想要战胜虫害的另一种尝试！即使只是短暂的。”

为使除草剂能有效对付杂草，孟山都等公司要求农人以负责任的态度使用农药，只在必要

时才喷洒。为了延缓昆虫对Bt毒素产生抗药性，环保署规定，种植Bt作物的人必须挪出部分农地

种植传统作物。举例来说，这些“收容所”可以种在Bt作物栽植区外的某个角落，也可以种成一排,

把Bt作物一分为二。在收容所里，已经具备一点抗Bt毒性的昆虫与没有抵抗力的个体交配繁殖，

就会稀释抗毒能力。

根据孟山都的说法，Bt作物的商业栽植已经五年了，还没有发现能抗Bt毒性的昆虫。这家

公司声称，种植Bt玉米和棉花的农人，约有90%遵守规定设立收容所。

第三章应对恐怖主义的技术

在防止未来的“9.11〃事件式攻击一一或更恶劣的攻击一一的竞赛中，华盛顿以

前苏联发射人造地球卫星以来所未有的规模对美国的科学机构做了安排。自2003年以

来，联邦政府对国土防卫研究的投资猛增到近40亿美元，而这只不过是安全总开支的

沧海一粟。更重要的是，加快的开支把以前截然不同的科学项目结合了起来：软件工程

师、流行病学家和生物学家合作开发保护空气与食物不遭受生物恐怖手段破坏的技术。

核物理学家核生物法医专家如今与行为科学最好的智囊人物合作，设计减少核走私与自

杀式炸弹威胁的方法。

然而有些专家认为，这么大的开支实际上只能提供一种安全上的错觉。《超脱恐

惧：明智地考虑变幻莫测世界的安全问题》的作者布鲁斯•施奈尔说：“这当中有许多

都是作表面文章的保安技术，目的是让你感到安全。"他指出，高技术防护措施大量涌

入了从白宫到各地市政厅等标志性建筑内，他声称这就会将恐怖分子的注意力引向地铁

与体育场等"较软性''目标。但政府似乎已经抓住了核心问题，它不断扩大的国土保安措

施不仅包括了大目标，而且也包括了国家广大易受攻击的区域。下面是5个风险最高的

领域以及今后儿年会出现的一些保卫它们的技术。

空气、水、食品

这个领域里最大的难题之一是研制一系列传感器，它们能觉察出对从田地里的庄

稼到公共场所的空调系统等各样事物所发动的攻击。环保局和疾病控制预防中心及联邦

调查局协作，在美国30个城市部署了一个微型毒素检测器的网络，作为叫做“生物警卫

”的3亿美元项目的一部分。它的各个过虑器收集空气中的毒物，而后这些毒物被送到

实验室去分析。

劳伦斯•利弗莫尔国家实验室的科学家用他们的病原体自动检测系统(APDS)进一步贯彻

了这种意图。1995年东京地铁沙林毒气袭击事件导致了该系统的研发，它不需要研究人

员每天收集样本，也不需要等待示值读数，就能鉴别出化学品与生物毒素。该系统被接

到商场、火车站或其他集会场所的通风系统上，不用人操作一周内就能收集178种不同

的空气样品，并将它的检测结果用无线电波传送到中心实验室。该系统已经在纽约市进

行了实验，到2008年可首次出现在其他城市地区。

边境、基础设施

自2004年以来，首都华盛顿应用的一种可核对监视名单信息的光扫描器已记录

下了约6000万访美人员两个食指的指印。花费了15亿美元研制成的〃访美“生物统计学

程序已识别出1100名企图以假借口入境的人及2万多背景有疑问的想要入境者。

随着护照签证申请人的档案急剧增加，对十指全部进行扫描将使身份验证更加万

无一失。扫描系统还可以利用巩膜扫描和声纹。同时，在100个港口和边防站，一种有

科学应用国际公司设计、名叫〃车货检查系统”(VACIS)的车载扫描器给海关检查员提供

了一种工具，使他们不用打开卡车与集装箱就能探查内部的真相。VACIS采用了甚至能

穿透铅衬里箱子的低能-射线，射线在6秒钟这么短的时间内就能显示有明显颗粒的图

像。如果检查人员发现货物和运货清单上写的不一致，则集装箱就会被转到另一处做进

一步检查。

现在正在开发之中的还有微米大小的传感器一一名叫“智能灰尘〃或〃尘埃该

传感器可撒在管线、无设防的边境和公用设施的周围，用以监测生物浮质、化学物质或

放射物的入侵或释放。依靠传感器仪表的技术进展，这些用电池作能源的计算机形成了

一个电子眼、电子耳和电子鼻的网络一一它们可用低宽带频率相互通讯，并可将各种示

数发送到中心服务器。专家说，该传感器可能准备到2010年在全国各地铺开，不过这

还要视投资情况而定。

交通运输

地铁、公共汽车、火车和飞机一一以及为它们服务的中枢一一很容易受到浮尘携

带的病原体、核弹放射物和汽车炸弹等的威胁。桑迪亚国际实验室加州分室研制的技术,

将各传感器用无线电波或通过光纤连接到一个鞋盒大小、名叫〃智能传感模"（ISM）的装

置上。和别处一个指挥站连接的一个场所的ISM网络，能给该场所管理人员或安全部门

发出一个存在着某一威胁的早期警告，让他们及时采取行动。该系统自2004年起已经

在30个场所使用，其中包括体育场、地铁、和机场。随着探测系统技术的提高，在核

工厂、化学工厂和关键的运输中心可能安装未来型的ISMo

为了拦截未来的炸弹，所谓''噗噗吹气的机器''目前正在26个机场值班，它们能

判断出你是否在过去一周里接近过炸弹的嫌疑。这种价值15万美元的从两端都可进入

的机器像个造型优美的户外小屋，它在你的衣服上面迅速吹过一股气流，从衣服上吹下

微量炸弹粒子，然后再将空气收集起来送到一个能鉴别8种氮基炸药的检测器上一一这

一切只需几秒钟。新墨西哥州桑迪亚实验室的高级工程师凯文•林克尔说：“我们在奥

运会标准游泳池大小的空间里能发现相对于1毫克阿司匹林的可疑物。”现已在研制一

台11磅重、名叫“微型猎犬''的改进型机器。为了拦截自杀式炸弹，研究人员已经制出

了-•种装置的样机，以探测30英尺外的炸药痕量。

公共场所

尽管办公楼和公共场所现在一般都用视频监视与碰撞护栏，但是地方建筑规范

和重新在公共场所安装的高成本却减慢了防恐活动的进展。"如果你设计的每幢楼都能

防止袭击的威胁，我们就再也负担不起建筑费了，”前议员、重建世贸中心选拔设计队

伍的评选小组成员理查德•斯威特承认说。然而，今天的建筑技术看来已经远远超过

“9•11”事件以前的日子了。斯威特指出，重建世贸大厦的规划中包括防爆窗与防爆建

筑材料、传感系统、确保上层的营救人员能与地面同伴通讯的无线电转发器、使建筑物

与被污染区域自动隔离的''智能系统”等等。

至于必须进入受灾现场的营救人员，他们很可能会获得高技术防护装备，包括

救生衫。这种像背心的上装可监测30个生理体征，采用GPS技术跟踪营救人员的活动，

并将所有的实时数据源源不断地送到指挥中心，那里可同时跟踪儿十台一流的应答机。

因特网

对国家的金融网和电力或电信网进行的网络攻击，可使我们保护有形资产的其

他手段变得无实际意义。为了应对这种攻击，在华盛顿州里奇兰德的太平洋西北国家实

验室(PNNL)的计算机科学家们已研制出了一个叫〃莫扎特”的程序，它能测出网站上的未

来间谍和入侵者。该软件现在被能源部使用，利用可钻入网站的搜索工具发现与登记可

能损害国家安全的敏感信息。开发人员说它是“Google式〃的工具，预计到年末它就能用

于一些军事和政府机构。议事日程上的下个待议事项是叫做〃内部安全计算”的东西一一

从根本上说，它是帮助计算机”受到攻击时知道与采取措施自卫〃的一个总体规划，PNNL

的网络安全技术总管布赖恩•麦克米兰解释说。广泛地实施这项规划至少还得10年。

这种种超视距的构想及其数十亿美元的开支绝不等同于100%的保护。约翰

斯•霍普金斯大学应用物理实验室的工程师克里斯•拉蒂默告诫说：”技术的最大实践

收益是改进人类实践的结果。”简单的真理是，譬如说，如果巩膜扫描失败或智能传感

器装聋作哑，即使再多的硬件也不能代替保卫我们所需的那种智慧的人类决策。

第四章目标一加仑汽油行驶100英里的竞赛

在过去的儿十年中，”明日之车〃的梦想非但没有实现，原本要解决的问题反而变得

更加严峻了。一加仑汽油的平均价格升至二十世纪八十年代初以来的最高点。中东地区

政局更加动荡。原本持怀疑态度的气候专家也开始承认我们不断排入大气的碳可能会造

成灾难性后果。面对各种情况，汽车制造厂的回应是造出了一加仑汽油可以行驶21英

里的汽车。比福特的T型车还少4英里。

一些小型公司正在开发新型发动机技术和先进的汽车设计，以保证汽车一加仑汽

油行驶100英里。想法无奇不有，从简单的减少重量改善空气动力学性能到不可思议的

试图借鉴喷气式飞机的发动机技术。

这一竞赛将更为激烈，。因为儿个月以后X大奖基金将宣布进行一项生产一加仑汽

油行驶100英里并成功销售一定数量汽车的竞赛，(这一销售量数字暂未确定)。X大奖

基金曾经设立过1000万美元的奖金用以推动太空旅游业的发展，当时竞赛内容是制造

出可重复使用的私人飞行器。虽然奖金数额暂未公开确定，但X大奖基金工作人员透露

奖金金额在2500万美元左右才能给人以一定的刺激。他们希望大奖赛能够促使人们彻

底重新思考汽车的外观和工作方式。X汽车大奖基金执行董事马克•古德斯坦说："我们

需要改变思维模式，需要改变人们对汽车的看法。”

汽车业内人士认为下面三种技术可以消除提高汽车燃油效率的障碍-也是赢得X大

奖的保证。

更小，更好，更便宜

迄今为止实现超高行驶里程最显而易见的办法是大大降低重量和风阻。在学生的

工程学竞赛中，可以看到这样的办法，呈现泪珠状的两轮微型车辆实现一加仑汽油行驶

数百英里，但这些原型都过于昂贵。现在的目标是制造一种轻便并高度符合空气动力学

要求的汽车，除了质量稳定和抗碰撞外，最重要的是批量生产不至于过于昂贵。

史蒂夫•法姆伯可能已经找到解决方案。他的实验室位于加利福尼亚的卡尔斯班，

在那里他设计了Aptera,外型呈子弹状（空气阻力降到最低），三个轮子，可容纳两个

人，重量只有850磅（丰田的普锐斯重达2890磅）。通过使用碳合金框架减少大部分重

量，还可以满足大赛中抗碰撞的要求。

一些风险投资家注意到法姆伯的公司AcceleratedComposites,法姆伯本人希望

能在两年内将Aptera投向市场。〃我所有的努力都是着眼于规模生产。”通过使用新型

合成构造技术，包括低廉的模具和自动制造工艺，法姆伯说他可以将每辆车的成本控制

在20,000美元以下。而且如果同时使用燃烧柴油的混合动力发动机，Aptera可以打破

一加仑行驶300英里的记录。

不使用电

池的混合动力

混合动力发动机曾经成功地大大提高了车辆的里程记录。例如普锐斯，通过保

存例如刹车过程中失去的热能，将其存储在电池中以备循环使用，可以将里程记录提高

到行业平均水平的两倍，但是现在最高效的混合动力发动机也只能保存30%的能量供再

次使用。

环境保护局高级技术部甚至提出完全放弃笨重的电池这样的激进办法。EPA已经

制造出一种改良的混合动力系统，不使用电池而使用一个液压系统来存储刹车时的能

量。当你踩下刹车时，车轮会联动一个压缩氮气的泵，氮气低廉而且性能稳定。当你再

次加速时，压缩气体将泵体反弹来驱动车辆。

这个月计划在UPS的两辆卡车上试验液压混合动力系统，预计至少可以将70%的

刹车能量返回到车轮，这样汽油经济性可以提高60-70%并且能减少排放40九如此的骄

人成绩让高级技术部经理，也是液压混合动力的开发人员之一的查尔斯•格雷都难以抑

制心中的兴奋。“这将是汽车制造史上最伟大的革命，比发明装配生产线还要伟大的革

命。”

虽然这一切还要以观后效，但是液压混合动力毕竟比传统的混合动力系统更轻便

更低廉。"我双手完全可以拿得动一个五百马力的液压发动机，我也不是个大块头。“格

雷说。由于发动机仅仅增压液压系统然后由液压系统驱动车轮和其他部件，不必使用变

速器。所以可以在儿乎不增加成本的情况下安装在小型车辆中。虽然福特、美国军方以

及其他一些单位也在研究这项技术，到现在为止只有UPS承诺自己的车辆上使车，因为

他们的车辆必须频繁地走走停停。

飞

机发动机的启发

另一个lOOmpg竞争的潜在选手是StarRotor,源于德克萨斯农工大学研究的一

种空调。化学工程教授马克•霍茨厄普和他的同事安德鲁•拉布洛克原本要为空调制造

一种更好的空调压缩机，突然灵机一动将想法发展为StarRotor发动机的基本构造。

一旦联想到汽车发动机，“我们很快就根本忘了空调。”拉布洛克说。他们还成立了公司

（也叫StarRotor）,准备将技术商业化。

StarRotor运用和飞机发动机相同的热动力过程，来重复使用通常在废气排放中

浪费的热量，这对于使用活塞的发动机是无法办到的。在汽油注入发动机前，废气的热

量加热进入发动机的空气。热空气使燃烧效率更高，也就意味着耗费相同汽尚未的情况

下StarRotor比传统发动机产生更多能量。

根据压缩机模型数据，拉布洛克相信不管发动机运行速度多快或者马力多大，Star

Rotor都能够将燃烧化学能的45-65%转化为机械能。而一般的汽油发动机在全速行驶中

最高效率也不过30%,在日常行驶条件下工作效率会更低。“翻倍是小意思，”拉布洛克

在提到StarRotor的潜力时说。"我想我们最终可以实现三倍的里程。”

不管是翻倍还是三倍，最重要的是创新家们找到我们对付石油困境的办法-这样的

办法比第•辆氢驱动的车辆带来的影响会更加深远。

第五章丝网印刷

丝网印刷技术是一项专门适用于在平面或相对平的表面进行印刷的技术。丝网印刷

工艺的关键是，将细密的丝网紧紧绷在坚固的框架上，而丝网上不需印刷的区域则被遮

盖起来。在印刷时，将用框架固定好的丝网和一些浓油墨放在承印物的上方，然后用橡

胶磁子挤压油墨使其通过丝网。丝网上被遮盖的部分阻挡油墨通过，而没有被遮盖部分

允许油墨在的材料上留下印迹。最后一道工序是，将印好的承印物放到传送带上经过一

条热隧道进行烘干。烘干工艺可以保证油墨快干，这样印好的东西就能够垛起或打包装

箱。被恰当烘干的油墨即使在恶劣的环境下也不会从印刷物上脱落。

如果在最终的设计中需要印刷多种颜色，就要利用不同的丝网重复上述过程。因

此，一个需要四种不同颜色的设计就需要四个丝网。丝网通常安装在一个旋转的印刷机

上，以便调整印刷不同的颜色。有些丝网印刷机是全自动的，除了调整机器、装上和取

出承印物外不需要任何人工劳作。

遮盖丝网的方法多种多样，最直接的方法就是把遮盖液涂在丝网上。这种方法只

适用于简单的一到两种颜色图案的印刷，而用于更加复杂图案时印刷效果不好。要印刷

多种颜色的图案，印刷者通常使用感光剂来遮盖非印刷区域。首先，把图案印在一张透

明的塑料薄片上，同时将感光剂涂满整个丝网表面并将其晾干。然后将塑料薄片放在准

备好的丝网上，将它们暴露在强光下。一段时间后，可以用水冲掉曝光区域上的感光剂,

这样可以用于印刷的丝网就准备好了。

丝网印刷技术最常用于T恤衫、外套和其他纺织品的印刷，它也可以用于从塑料

到金属的各种材料的印刷。虽然能够掌握一些细小、复杂的印刷细节，但丝网印刷最理

想地应用于粗体文字和图案的印刷。

当在深色的物品上进行丝网印刷时，需要先印底色，确保图案的颜色鲜亮。在需要

印色的任何地方，都需要先上底色（通常为白色），然后将底色快速烘干，再在底色上

印上其他颜色。快速烘干使印刷工艺多了一道工序，但确保印在深色甚至是黑色材料上

图案的颜色也是光彩鲜亮的。

丝网、蓝色感光剂和辎子是单色丝网印刷装置的基本部件。在这种情况下，丝网被

紧紧地绷在木质的框架上，蓝色的感光剂涂在丝网表面并烘干，起着遮盖的作用，转子

只不过就是固定在木质手柄上的一条硬橡胶。开始进行丝网印刷时，操作人员将丝网直

接固定在需要印刷的承印物上，接着在未被遮盖的表面直接涂抹油墨，用辐子挤压油墨

使其透到下层。操作人员不断地挤压馄子并在丝网表面滑动，确保油墨渗透到所有未被

遮盖的区域。如果需要更多的颜色，就用更多的丝网来重复这个过程。完成印刷后，将

丝网拿掉，印刷品就可以准备烘干了。

丝网印刷术可以在从织物到木制品的各种材料上进行印刷。由于它成本低，操作

简单，只要操作的好就可以印出高质量的图案来，所以许多印刷厂都采用这种工艺。手

工作坊和艺术家都选择丝网印刷术来完成他们的作品，而它相对简单易学。那些想要学

习制作高质量丝网印刷品的人们可以考虑通过上课来学习丝网印刷术的基础知识。

丝网就是紧紧绷在框架上的一张细密的网。虽然现在的丝网是由聚酯纤维做的，

但在20世纪中期以前丝网一直是用丝制的。采用各种各样的技术在丝网上做一个设计

的底版，然后将油墨滚入或浸入丝网，最后印到物品上。大多数印刷厂使用橡胶碳子或

者类似的工具轻轻地将油墨压到承印物上，然后去掉丝网，把它挂起来凉干。

大多数的人在用丝网印刷时使用感光丝网，这种丝网涂了一层紫外线感光剂。艺

术家们将设计图案的模板放在丝网上，然后曝光、冲洗丝网。曝光的区域变硬，形成难

以渗透的层，被感光剂遮盖的部分冲洗后，可以允许油墨通过。

还可以采用其他一些技术制造丝网，例如用纸制或者塑料模板，甚至还可以画在

胶或树脂上。作为基本原则，为了制作更多的图案，丝网必须可以重复使用。印刷结束

后，可以把丝网收起来下一轮使用，或者把它冲洗干净，再用于新的设计。大多数人在

丝网印刷时仍然会采用框架来固定丝网的位置。

采用不同的丝网，可以印出彩色的图案。CMYK色彩工艺可以用来印制非常复杂的

色彩图案，首先印最浅的颜色，最后印最深的颜色。因为丝网印刷有趣、操作容易，只

要经过培训，就可以印出高质量的图案来，许多艺术家对丝网印刷都情有独衷。丝网印

刷所需的设备相对较少，除了制作丝网用的感光剂比较贵以外，其余设备的价格是相当

低的。

第七章

我们每日都身处各种材料的包围之中。我们吃的是各种材料，穿的是各种材料；我

们用各种材料建造房屋和生产工具，满足工作生活需要，使生活更加舒适。

自然给人类提供了大量的天然材料。然而，随着人类需求日益增多，迫切需要用于

生活、建筑、电子、化工、医药等方面的新型材料。

新材料主要有以下四类：两类属于无机物（金属和陶瓷），第三类是有机物（有机

聚合体），第四类是生物材料。有时，他们以下列方式出现-1+1、1+1+1、甚至l+1+l+lo

科研人员和技术人员面临的主要任务，便是如何将此四类材料配合使用，通过各种搭配

组合形式，从中获益，以补充自然所未给我们提供的材料。

从史前出现简单的生产活动开始，人类便一直在使用天然材料。人们最初使用木材、

石头、动物组织甚至人体组织作为工具时，并没有刻意地去加工改造它们，而只是使用

其原始状态。

为满足现代生活需求，现代人和未来的人类将越来越需要人造的新材.料。在医学、

化学、生物化学和生物学基础研究的基础上，通过十分复杂精密的科学研究活动，人们

便能创造出新型的、合成的、或半合成的材料。然而，如何使用这些新型材料，迫切需

要人们进行应用性研究和开发。

开发新型材料是一个新的科研趋势。然而，在过去，这种开发研究往往只是出于兴

趣，研究人员偶然意外地发现些具有特殊性能的新型材料，如今这种情况已发生根本性

改变。现在，大多数情况下，材料学方面的科研小组都需完成一个明确规定的科研目标,

即必须创造出具有某种特定性能的新型材料。人们现在需要这种按要求定制的材料”这

•发展转变完全得益于人们对材料宏观结构、微观结构、纳米结构，质地特点的深入了

解和研究材料的非破坏性方法的使用。

无论是从技术层面还是从经济层面，材料腐蚀现象都是一个重要问题。由于材料会

腐蚀、疲劳、老化，需要我们创造出更耐久的材料•。材料腐蚀、变质、老化的原理纷繁

复杂、各不相同，这不仅仅是由于材料本身不同（金属、无机物、有机物、聚合体等）。

防腐蚀添加剂或防腐蚀措施可以延长材料使用寿命，并减少经济损失。

人类的宇宙探索活动亟需抗空间辐射和强辐射条件下耐高温的新材料。因此，在宇

宙实验中，科学家会实验、测试新材料的性能。新金属合金、新合成陶瓷和复合材料是

这类科研开发的重点。

止匕外，失重条件可以帮助人们研发在地球上无法研究的全新材料。例如，在宇宙飞

船和人造卫星实验室进行的结晶化研究，最终帮助人们研究出一些结构完美的材料•，例

如沸石，一种可运用于很多领域（如催化方面）的无机物。

新的技术思路和观点需要精确设计的多孔材料-。各种形状的孔形物在很多与传质分离过

程相关的技术中都十分重要。多孔金属、聚合体膜、特定异类催化剂和催化剂载体的多

孔结构，即是该领域的典型例子。

即使是用来做电导体的最好材料也带有很大的电阻。在研究了各种材料之后显示我

们可以开发出电阻极小的超电导体，但是只具有极低的温度，接近于开氏温标的绝对零

度。研究者们所面临的挑战是要使这种超电导性维持在高温或极高温状态下。对于无机

材料定性的新物理和化学方法正大大促进着这一研究的发展。

对于电子科学和材料科学来说一大难题是用可塑性强的非金属材料（塑料）制造出

新的电导体。

在电子工程领域，研究出能进一步提升信息技术和计算机技术（更高的存储容量和

更快的信息传输速度）的材料是一大挑战。

而各种材料的再循环利用似乎是我们所面临的最重要的难题。地球上的原料资源十

分有限，而把太空中的原料资源运输到地球上来无论是从经济上还是从技术上来说都是

不可行的，至少在最近的将来是行不通的。目前，再循环原理和技术总是和新材料的发

展密切相关。再循环不仅能解决废料积存的问题，而且能带来能源上的利益，更不用说

能解决必须要解决的贵金属（如徒I、钮、错）的再循环问题。

采用了纳米技术的材料能提供高度有机材料，它们具有极强的自我修复能力。用

这种方法制造的超分子结构引起了电子工程学领域以及电子元件、计算机元件和非金属

电导体材料领域的高度兴趣。

多元复合材料甚至简单复合材料（结合了特殊的机械、电子和化学特质的有机材料

和无机材料）、多层结构和柱状结构都是这一巨大而多用途的复合材料的典型例子。特

殊的涂层和分层处理技术能把塑料、陶瓷和金属材料的特质有机结合在起（而不仅仅

是几种不同特质的简单相加）。

医学方面的合成材料是另外一个领域的新材料。药物是化合物，不是材料。然而，

一些药物被应用在许多复杂的系统之中，因此我们应该把它们看作复杂材料。药品因要

施用于人体的各个部位而需要添加带有特殊效能的聚合材料，这些材料应具有明确的可

溶性，能在各种介质中膨胀并具有极好的转移特性。

让我们把目光从药品转向更典型的医学材料：这些人工合成材料能代替天然（人体）

组织。金属、陶瓷和有机聚合物都能代替受损的踝骨、骨骼和牙齿，其他材料能用在外

科手术中作为加固移植物等等。人造血液是一种结构极其复杂的材料，必须符合错综复

杂的参数和特性。

思考如何运用这些技术和全新的方法去研发生活中需要的新材料是十分必要的，例

如研发具有自我再生、自我恢复和自我检测性能的智能化材料而为具有自我检测性能

的材料研发全新的纳米传感器和纳米隔室是研发这些智能化新材料的主要组成部分。

第八章房屋建造机

南加州大学的•个阳光充足的实验室内，机器人控制的喷嘴把一条混凝土挤到厚木

板上。每2分14秒，喷嘴完成一个轮回，把一条新的混凝土铺在前一条混凝土的顶部。

一扇5英尺长的墙就这样竖立起来-这是一扇没有人工干预建造起来的墙。

这墙虽然简陋但影响重大。一位工程学教授贝罗赫•霍什内维斯看到灰色混合料整

齐有序地从他称作contourcrafter的机器—台约8英尺高、6英尺宽的机器-中喷射

出来时说：“如果你能建造一扇墙，你就能建造一幢房屋。"如果一切按计划进行，霍什

内维斯将在今年晚些时候利用更大、更先进版本的这种机器在仅仅一天内就建造起第一

幢由机器人建造的房屋。

霍什内维斯认为他的contourcrafter将使房屋建筑革命化，把建筑业引入数字时

代。现今，尽管出现了技术工具，如动力锯、机械化起重机和气力敲钉机，但是建筑业

基本上还是同已存在了2万年的那种又脏又累的工作一样。工人们仍然不得不切割、紧

抓、上举、摆放、钉牢各种材料，这就是劳工费用约占建筑费用•半的原因。建筑过程

既危险、缓慢、又造成浪费：每年有40万以上的美国建筑工人受伤，一幢美国人的典

型住房至少需要6个月才能建成，同时约产生4吨垃圾废料。

霍什内维斯，54岁，1974年从伊朗移居过来，他有多种发明，持有从光学到机器

人学各领域的多项专利。1994年加利福尼亚州诺思里奇地震后，他在自己的起居室内用

银刀在墙的裂缝上涂抹灰泥时，就拿定主意一定要有一种更好的抹灰方法。他说：”他

想银刀这一使用了许多年的非常简单的工具确实能够创造出美好、平滑的表面。在制造

业中，这是始终追求的目标。然而没有一个单一的自动化制造工序使用镶刀。”

为了保证可以实施自动银抹，他发明了一台小型机器，使制造的实物幅长不超过20

英寸。这个靠来自计算机辅助设计程序的输入信息指导工作的小型contourcrafter有

个喷嘴，它可在3个轴上转变方向，并像从管中挤牙膏一样挤压出陶瓷泥来，一对镶刀

状的翅片在泥层叠起时镶平顶面和侧面，产生出由软件具体指定的正方形、箱形、碗形、

穹顶形、圆锥形或其他形状。这装置与快速模型机相似。后者已经使用了约15年，用

来印制出三维塑料模型，但是，霍什内维斯说，这些馒刀〃给外表面以新的控制精度

在此小尺寸上机器运行良好，因此这位工程师对自己说：”为什么不利用混凝土建

造整个房屋呢？”

在国家科学基金会拨款资助和工程学研究生杜伊尔•黄的帮助下，霍什内维斯设计

制造了一台造墙机。黄说：“我想用3年时间把它制造出来，但仅用了18个月。”这台

敢做敢为的机器使用两份标准混凝土混合料（霍什内维斯说：“你能够立刻从‘家得宝'

装潢零售公司的货架上取得。"），两份沙子和一份水，它们在钢制圆筒中经过混合由被

螺旋驱动的柱塞挤出。在后续各层被挤出来时，混合料会迅速变硬并很容易支撑起本身

的重量。

单一的墙体不会构成房屋。在建造墙体时，contourcrafter也需要把管道设备的

管子、供电线路和通风管道插入墙内。模型机不能做这些事，但霍什内维斯认为这是微

不足道的问题。他说：“手表的秒针是由机器人安放在细轴上的。现代机器人能够实现

紧公差和极高速率。因此，随着墙体长高，用机器人把各节管子插入墙内，使一节接在

另一节的顶端，并且将它们焊接在一起，实际上是很简单而无需动脑筋的事。”

最后，机器人的工作如下：在清理并平整过的地基上，工人们要铺设比建筑物的最

终宽度还远儿英尺的两条铁轨，一台计算机控制的contourcrafter从这里接手工作。

高架龙门起重机带有悬挂的喷嘴和安放部件的吊臂，可沿轨道移动。喷嘴将混凝土一层

压一层地喷吐出来造出空心墙，然后用附加的混凝土填空墙体。随着建筑物长高，安装

虽臂会将供电线路、钢筋、水暖管道、通风管道插入墙内预留的空槽内，并把各段管子

焊接和拧紧在一起。然后，吊臂把大梁放在已造好的墙的顶端，以便铺设地板和屋顶。

这样人们就可以安装门窗了。

霍什内维斯说："你可以把它（房屋框架）建造在地基上以便建造一所房屋或者一

整排房屋。"他甚至设计出了一台能攀爬的contourcrafter,用来建造摩天大楼。

虽然这种建造工艺的思想似乎很高明，但房屋所需要的不仅仅是良好的工程质量。

如果这些房屋不像是优雅得体的住宅，而更像一些大混凝土桶，它们就不会受人们欢迎。

霍什内维斯指出，房屋外部镶平后可用滚动的模具在未干的混凝土上印出砖状、墙面板

状和护墙楔形板状的纹理，而内部可利用喷墨技术喷饰成任何颜色或者甚至是壁纸的图

案。混凝土本身可能有不同的品种，包括那些与灰质黏土或灰泥相似的各种类型。

随着更复杂喷嘴结构的出现，这种机器不仅可以更快速地建造更价廉的大楼，而且

所建楼房也安全可靠得多。例如，如今建造抗震房屋，从材料上说是高强度、昂贵和无

法精确估算的。霍什内维斯说，用contourcrafting工艺建造的大楼“可用巧妙的方法

加固。钢筋、甚至墙的化学成分和厚度需要时都可随时随地做出更加精确的进一步改变。

〃

洛杉矶的一家建筑技术研究发展公司（Geh/技术公司）的首席技术官丹尼斯•谢

尔登说：”这令人兴奋，这代表向前迈出的下一步。“不过，他警告说，可能有结构问题,

〃我们需要仔细观察各层之间砌合是否良好。”

霍什内维斯确信这不是个问题，他说：“被挤压出的各层可作为结构材料填充层的

模板墙。”因为填充层会成为一块整体式混凝土厚板，他说："它将非常坚固。”

甚至美国国家航空航天局似乎也对此感兴趣。霍什内维斯最近把一台建墙机的样机

运送到了马歇尔航天飞行中心的工程师们那里。他们想查明这种建造技术能否用月球尘

士在月球上建起房屋。

确实，所有那些将要突然失去工作的建筑工人们该怎么办？

霍什内维斯说：“这种担心并不新鲜。汽车刚出现时，人们曾说：’所有那些马车夫

将会面临什么情况呢？’但是有意义的技术一般都会从好的一面带来巨大的社会变化。

这点是没有区别的。”

霍什内维斯对建造不失尊严的低收入住宅的这种技术潜力感到鼓舞。他说：“现今

10亿人没有足够的安居之处。"contourcrafter利用从建筑地基挖出来的土，再用水

泥使之稳固，就可以建起既满足各个家庭具体需要、又花费不多的住宅。

霍什内维斯说：“这项技术好像被我们推滚到悬崖顶端的•块岩石。只要稍微•推,

这种技术观念就会独自滚动下去。”

Unit9太阳能

自然能是所有自然现象的原动力，可以引发自然现象，共分三种。第一种是太阳能,

它为地球上超过99%的自然现象提供原动力。第二种来自地球自身温度极高的地壳，地

壳内部热岩浆能生成水蒸气。在1904年意大利建成了第一个地热发电站。第三种自然

能来源于月球对海洋的引力论产生的潮汐能。自1966年法国开始使用以来，对海洋潮

汐能的利用已有了很长的历史。

目前，太阳能的利用是引起人们与日俱增兴趣的主题。尽管它的前景似乎很好，却

仍存在许多问题。无论有什么突破，在21世纪以前太阳能不可能成为世界能源的主要

来源，但值得一提的是所有主要石油可以说实际上都是年深日久而储存下来的太阳能。

相反地，虽然太阳能可以无限更新，但在现代社会能源被快速巨大消耗的条件下，太阳

能却很难积累。

来源：太阳内部的核聚变反应产生大量的能量，每单位时间大约有3.47x1024

千焦耳。该能量值等同于月球绕地球旋转产生的动能。在这种巨大的放射能源中，只有

很少的一部分约5x10-11辐射到地球表面。这些射入的太阳能可以分成许多部分，

如图8T所示。人们认为太阳能干净并取之不竭，太阳能对地表生物的无害是因为有害

的短波长紫外线已被平流臭氧层吸收，并且有大气层中的空气和水汽削弱了。但如果臭

氧层被一些人工化学物质如氟里昂破坏，将对生物产生严重的影响，有些是人类很容易

患上皮肤癌。

应用：太阳能使大气运动，因此产生了天气现象。但地球物质的分子吸收太阳能量

并且在低温下全部转化成了热能，这是一个自然病增过程的例子。所以科学家们正在太

阳能和高温热能退变而产生嫡以前，计划如何积极地去利用它是有科学依据的。

图8-1表明了地球上这些入射的太阳能的分布及人工利用太阳能的情况。太阳能的

利用有两种，•种是光能其质量远远高于热的质量。但是，光能被吸收很容易转化成

热能。最先进的利用光能的技术是应用半导体光电效应的太阳能电池。1990年在波音高

速科技中心，用350倍采集太阳光束照射，一个钱神一钱睇半导体串联在一起使用的太

阳能电池的最高效率为35.6%»

太阳能广泛应用于路灯、灯塔的钟表、计算器等，近来在欧洲、美洲、日本等地已

实现了在家庭发电站上装备太阳能电池，这些地方的政府为此提供了经济资助或实施了

优惠的税收政策。2005年，世界太阳能电池产生的电能总量为1000兆瓦太阳能电池普

及的关键问题在于其价格。日本发电的成本是世界最高的，太阳能发电价格比火力发电

厂高10倍。太阳能电池可以说是新能源技术的先驱，因为它有一个光明的前景，并可

以与这些高科技相匹配。目前太阳能最急迫的发展目标是降低发电系统的成本，包括太

阳能电池本身的成本。

另一种应用太阳光能有前途且很重要的新技术是水解法。该方法被称为“太阳一氢

能系统将离析氢作为清洁且强有力的能量载体与其他电力系统结合在一起。

技术术语〃光解作用”不仅仅包括通过光能获得的水的分解，而且还指任何一种用于

获得想要的产品的光化学反应。

自从光纤维发明以来，人们开始重新评价应用太阳光线进行照明和消毒的传统方

式。光纤维提供了…种把太阳光束引向任何地方的途径，使其方便地用于日常生活。

图8-1所列的应用领域是广为人知且相当传统的，新技术的影响力正在逐渐上升，

并将最终应用到实际中去。新技术的例子包括：薄膜、热管、热泵以及新功能材料等。

自然界中的光合作用是多种多样的，它是农业的基础。我们应该知道化石燃料是绿

色植物合成代谢的结果。儿乎没有科学家相信石油来源于无机物。应该强调的是绿色植

物有极强的吸收空气中的二氧化碳的作用，因此在未来的全球环境问题方面将起到巨大

的作用。

图8-1表明地球表面大气层吸收的太阳能中的23.3%造成了天气和海洋变化现象，

包括：降雨、风、风暴、海浪、海洋流和海洋热现象。

因为太阳能是生态学家的最爱，所以许多人都倾向于把它描述成理想物。然而我们

不能不考虑这种能源形式的意义以及其政治和经济重要性。在倡议全部实现太阳能装备

后，如儿年前在法国所提出的家庭完全电气化的政策，我们已经注意到太阳能可以和其

他形式的能很好地结合在一起以便用于普通的用途，如：取暖、照明、工业用热和电。

就像反对核能发电的运动一样，太阳能的发展已经不再是个空想，而是在与煤、核

能、油和气比较之下，要求获得最高效率经济的结果。在发展中国家太阳能可以早日以

很低的成本灵活地解决最基本的需求，包括抽水、灌溉、饮用水、洗涤用水、少量的电

能、远程通讯、教育广播与电视。此外，联合开发合适的解决方案是发展中国家与拥有

太阳能技术的工业国家之间越来越多的合作项目的焦点。

第十章第四代管理

第四代管理认识到前三代管理的基本问题，并包含有解决这些问题的方法。它避免

了第一代的能力的局限性、第二代的微观管理和第三代的对系统和数字的歪曲。第四代

管理人员非常关心结果，但是知道较好的结果只有通过根本性的改进才能可靠地获得。

他们成了顾客需要的倡导者，实际改进的驱动者。他们将其他职员看成是伙伴，与他们

一起工作，为获得好上加好的结果帮助开发出比之更好的方法。

图1

在过去儿年中，布赖恩•L•乔伊纳和他的妻子为描述第四代管理的实质研究出一

种方法。图1-1现在被称为乔伊纳三角形。

质量一认识到质量是由顾客定义的，解除了如何使顾客愉悦的困惑一不是满足于仅

仅消除使他们烦恼的东西，而是要深入地了解他们目前和将来的需要，以他们甚至认为

不可能有的产品和服务使他们感到惊喜。这种认识不再是组织中某些特定群体的事，而

是所有职员共同具有并由所有职工来进一步发展的。

科学方法一学会将组织作为一个系统来管理，建立过程思考，依据数据决策，并要

了解变化。

所有的人是一个团队一相信人，给组织中的每一个人以尊严、信赖和尊重，使所有

相关人员、顾客、职员、股东、供货商、我们所在的社区都向双赢的方向发展，而不是

一方赢另一方损失。

这个模型是简单的，这正是它的优点之一。任何人都能很快地在笔记本或活动挂板

上将它勾画出来，作为对第四代管理核心要素的便捷提示。没有像这样简单的模型，就

很容易忘记这些关键要素。当遇到一个困难的问题时，管理人员就可以按照这个三角形

找到出路，找出可能被他们遗忘的某个关键点：”我们有没有考虑顾客的观点？我们是

否知道这个过程是什么？我们有数据吗？我们的行动是否相信人?”

利用这个三角形是强调这样的观念，即这些要素是彼此相关的：将它们分开，不如

将它们结合起来用有力。不认识这些因素的相关性正是为什么有如此多的其他管理工作

最终会失败于工作场所。例如，当你密切关注那些在20世纪80年代真正推行〃团队”和

〃团队工作〃的公司时，你就会发现很多努力最多只能产生一般水平的结果，因为这些努

力没有针对顾客确定的问题，而且职工缺乏有效地利用数据的知识和培训。因此他们的

努力在顾客的眼里很少有可以觉察到的效果。“顾客第一”这一述语的出现也很少能导致

明显的改进，因为这些努力不是由数据或对过程的认识所驱动的；决策是根据某些意见

或假想的知识做出的；而且那些被确认的改进从来没有作为可以可靠地实现所需要的结

果的方法来被获取或保存。

由于看到这些一次又一次的失败，推动了这个三角形的建立。取得最大进步的公司十分

重视将质量看成是由顾客定义的，利用和理解数据、过程和变化，建立起合作而不是竞

争。他们扩展市场，取悦更多的顾客，使他们的系统更加合理，大大地减少浪费，并在

降低费用的同时提高收益。

这里有一个例子可以说明关于这个三角形的几个要点。赫布和里卡多是一家为顾客

创造和生产特种化工产品的公司的高级管理人员。一天，赫布问里卡多，什么是他认为

的本公司产品的关键销售特征。里卡多当即回答说：“我们的产品在竞争中略胜一筹，

在缩短交货期方面我们现在做的工作比以往通常做的要好。当有顾客来电话时，我们有

一大批人真正懂得他们的业务能做出很好的回答，而且几乎总能在同一个星期内发货。

〃

“你是说，我们有高质量的产品、友好周全的服务和可靠的交货期，对不对？”

“是啊，我认为不会有人在这些方面会有不同看法的。”

“不要太肯定，”赫布说。

”我刚才得到儿个月前我们委托人做的市场调查的结果。很明显，我们的顾客对我

们在‘服务的友好程度'和'可靠性'方面低于两个主要的竞争对手。对于这一事实你有什

么话可说？”

“我不相信这一点，”里卡多回答说。

“本周我曾和儿位顾客交谈过，他们都说我们的技术服务人员有多么了不起。而

且我知道我们实验室对可靠性的测试表明我们领先于所有竞争对手的产品。因此，我不

相信。”

如果你是这些管理人员，你会怎么做？你会不会再做一次调查，以便搞清楚这次

调查的结果是否有错？你会不会与你的技术人员交谈并告诉他们，他们要更好地提高水

平，今后要以更友好的态度对待顾客？你会不会着手去提高可靠性？

赫布和里卡多意识到也许他们并没有真正了解他们的顾客是如何定义质量的。因此，他

们让他们的技术辅助人员和产品开发人员与销售人员一道去与顾客进行面对面的交谈，

收集反映顾客态度的资料。很快他们了解到他们的顾客对质量的定义与他们自己的定义

不一样。

很多顾客对一些基本的工业述语，如''可靠性〃，甚至具有根本不同的看法。公司对

它的定义是产品在标准的操作条件下无故障地使用的时间长度。很多顾客对它的解释是

产品能在任何环境条件下工作。还有一些人对可靠性的看法是，电话询问能立即得到技

术辅助人员的回答。只有很少一部分顾客对可靠性的解释与公司相同。简言之，按照公

司的定义无论花多少时间和费用来提高"可靠性”在很大程度上都是浪费，因为只有很少

顾客会注意到这种提高。

通过使自己认识到其顾客的感受，这家公司能够对〃可靠性〃做出顾客看得到并且赞

赏的改进。对顾客需求的这种新的认识还使得销售人员和技术人员能指出以前被顾客忽

视的他们的产品的优势。就是因为能够用顾客的想法讲话，他们立即得到如下的好处：

顾客开始反映对来自销售人员和技术辅助人员的服务有比以前大得多的满意度。

这些结果在不增加他们的费用的情况下，大大地提高了销售量和顾客满意的程度。那就

是致力于以正确的方法做正确的事情。

这家公司采用的这一方法反映了第四代管理的基本要素：

质量一这家公司没有忽视那次调查的结果，也没有重复调查以希望得出不同的结

果。而是直接询问顾客：“你能稍微详细地告诉我你认为什么是'可靠性'吗？你能给我

一个关于你遇到的可靠性问题的例子吗？你能告诉我你是如何使用我们的产品的吗？”

对这些问题的回答使得他们能关注顾客所看到的问题。

科学方