第9讲 技术的演化发展

第9讲技术的演化发展

2/19/20242/19/20241第十章技术的演化发展技术发展的动力机制技术演化的过程技术创新2/19/20242第一节技术发展的动力机制在不同的动力机制作用下，技术体现出以下发展模式

科学理论导向型社会需要导向型现象发现导向型日常改进型2/19/20243一、科学理论导向型即先有基础理论的解决，然后有应用的研究才导致技术问题的突破。换言之，技术的发展需要科学研究为技术解决、克服相应的难题。重大的技术革命大多来自科学理论的推动。2/19/20244理论问题解决不仅引出技术上的应用，而且在技术的进一步发展中仍然需要来自科学探索的支持。微电子技术的形成过程就是科学探索不断发展的结果。其中一个重要变革来自晶体管技术的发展，它的形成需要固体物理学方面原创性的理论和实验工作为后盾。2/19/20245来自科学的最抽象的理论要获得最实际的应用，首先需要科学与技术的密切结合。以下几个方面的发展，为技术发展获得科学的支持提供了重要的条件：⑴新的工业革命引进了以科学为基础的技术；⑵新的产业普遍建立工业实验室或研究与开发(R&D)实验室；⑶世界上有各种各样的大公司雇用了大批的科学家为技术服务。2/19/20246

内燃机发展至今，约有一个半世纪的历史了。同其他科学一样，内燃机的每一个进步都时人类生产实践经验的概括和总结。内燃机的发明始于对活塞式蒸气机的研究和改进。在它的发展过程中，应当特别提到德国人奥托和的狄塞尔。他们在总结前人无数经验的基础上，对内燃机的工作循环提出了较为完善的奥托循环和狄塞尔循环，才使得到他们为止几十年间无数人的实践和创造活动得到了一个科学的总结，并有了质的飞跃，他们将前任粗浅的、纯经验的、凌乱无序的经验，加以继承、发展、总结、提高，找出了规律性，为现代汽油机和柴油机热力循环奠定了热力学基础，为内燃机的发展作出了伟大的贡献2/19/20247

尼考罗斯·奥古斯特·奥托（公元1832～公元1891）1876年制造出第一台四部冲程内燃机，那就是至今已生产出数以亿计的四部冲程内燃机的样机。鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）——柴油机之父

随着对汽车油耗和排放的限制越来越严，柴油机对汽车生产商的吸引力也越来越大。

2/19/20248科学的研究在一定程度上影响着实际的应用过程，避免了无谓的劳动，使应用科学家和工程师们能够快速、高效、经济地实现其目标。在现实生活中，由于人类不同活动领域的复杂程度以及相关学科发展的不平衡性，科学对这些领域的规范和指导作用的深度与广度是各不相同的。当然，科学虽然能够作为技术发明的基础，但是并不像人们一般估计的那样：新技术完全依赖于基础科学的进步。2/19/20249二、社会需要导向型近代以来，不同时期学者关于技术的起源及其发展的观点各不相同，但唯一共通的一点就是认为，技术发展的动力来自社会的需求。社会需要主要是：经济发展与竞争、军事、市场等领域。这些需求在技术发展进程中具有重要的推动作用。2/19/202410汽油机的出现1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机。汽油机在本世纪的发展历程，分四个阶段：第一阶段是上世纪最初二十年第二阶段时间在上世纪20年代第三阶段是从20年代后期到40年代早期第四阶段从上世纪50年代至今2/19/202411第一阶段：上世纪最初二十年，为适应交通运输的要求，以提高功率和比功率为主。采取的主要技术措施是：提高转速、增加缸数、改进相应的辅助装置。2/19/202412第二阶段：上世纪20年代，为满足满足提高汽油机功率和热效率的需求，汽油机技术主要解决其爆震燃烧问题。当时汽油机的压缩比达到4时，汽油机就发生爆震。为解决这一问题，美国通用公司的米格雷和鲍义德通过在汽油中加入少量的四乙基铝，干扰氧和汽油分子化合的正常过程，解决爆震问题，使压缩比从4提高到8，从而大大提高了汽油机的功率和热效率。2/19/202413第三阶段：从20年代后期到40年代早期，同样为了提高汽油机功率和热效率，在汽油机上装备增压器。从此，废气涡轮增压可使气压增到1.4-1.6大气压。2/19/202414第四阶段：上世纪50年代至今，汽油机技术在原理重大变革之前发展已近极致。其结构越来越紧凑，转速越来越高。同时随着环境社会问题越来越严峻，汽油机已开始向低消耗、低排放发展。主要技术是：缸内喷射、多气门技术、进气滚流、稀薄分层燃烧、电子控制点火正时等。其集中体现在近年来研制成功并投产的缸内直喷分层充气稀燃汽油机（GDI）2/19/2024152/19/202416

但是，同时必须指明的是，需求并非刺激发明者去发展技术的唯一理由以汽车为例，在奥托发明四冲程内燃发动机之前，人们的生活过得也很快乐。汽车的发明既不是源于马匹的短缺，也不是国家领袖或有权威的人物的引导，或社会与个人对汽车交通的需求所致。需求在技术发展进程中具有重要的推动作用。2/19/202417三、现象发现导向型

技术发明并不都是自觉地应用科学理论的结果，机遇和重大现象、事实发现也可以成为技术发展的契机。现实生活中，有许多技术的发明与创新并不来自科学的新发现或科学理论的启示，而是来自经验性或半经验性的发现以及来自技术知识的积累。随着某一事实或现象的发现，它们被转移到技术原理的构思之中，经过艰苦的努力就有可能取得技术发明的成功。这一类型的技术发明一般并不涉及深奥的科学理论，往往直接在现象发现的基础上展开各种相关的实践，并带来技术的重要进展。2/19/202418

最早车的作用是为了载人载物。后为避雨避风，形成箱式结构。现代汽车为满足其动力性，减小风阻，产生流线型。这些就是根据人们对动物体形经验性或半经验性的发现而受启示的。车身构造的启示2/19/202419AlfaRomeo公司在1910年左右推出第一辆水滴形汽车；美国建筑师和设计师富勒于1933—1934年设计的“戴马克松”小汽车在这方面做了大胆尝试。这是一辆大型的三轮汽车，呈“泪滴”状。

2/19/2024202/19/202421四、日常改进型

技术的发明过程表明它还受到来自技术自身的推动。这一类的技术发展，很多都属于不断改进的技术发明。这些发明的最终成功并不需要科学理论上的重大突破，而主要依靠来自技术自身积累的知识与日常的经验知识。2/19/202422宝马3系列是宝马车中历史最长，演绎最成功的系列，属于中型轿车。同时代出现的许多牌子的车型早已不生产，但宝马3系列依然生气勃勃，成为宝马车系的主力。宝马3系列的老祖宗是宝马2000，在30多年间，全车内外，包括了动力、操纵、行驶、装饰以及外形设计都不断演变发展，今天已达到了近乎完美的程度。据报道，该系列车曾在1999年一季度脱销，要加班生产。2/19/2024231975年第一代(E21)

发动机的排量分别有1.6、1.8和2.0升三种选择。1.6升发动机能产生90马力的功率，配合1010公斤的车重，316的性能非常优良。而1.8升发动机的功率则有98马力，几乎破百。要知道在那个时候，功率超过100马力的发动机几乎全是为那些高性能运动车准备的。2.0升发动机的功率则一下子达到了109马力，同级别的车无出其右2/19/2024243系的畅销远远超过预期。一年后，320被当时欧洲发行量最大的汽车杂志评选为“全球2.0升最佳三厢车”。

随后，宝马公司再接再厉，于1977年法兰克福车展上推出了装备6缸发动机的320/6及323i。这也是同级车中独一无二的。说323i是“披着羊皮的狼”一点也不过分，2.3升发动机的最大功率达到了143马力，能够使最高车速达到190公里／小时2/19/2024251982年第二代(E30)

虽然第一代3系卖得红红火火，宝马还是于1982年推出了第二代车型。2/19/2024261990年第三代(E36)

2/19/2024271998年第四代(E46)

2/19/2024282005年第五代(E90)

2/19/202429

综上，科学理论、社会需求、现象发现、技术自身的知识构成了技术发展的动力体系，仅仅从单一的方面去考虑技术发展的来源是不足的。基于技术发展的动力机制，也可以相应看到技术发展中不同的模式。当然，并不是说一项技术的发展，或技术体系的发展只遵循单一的模式来发展。社会需要推动的技术发展，还需要得到科学探索的支持。技术日常的改进，暗示着原有技术或产品不能够满足人们的需要。因此，在历史的现实中，上述四种发展模式并非平行发展的，而是相互交叉、相互重叠，共同谱写出技术发展的复杂进程。五、总结2/19/202430第二节技术演化的过程技术演化的方向技术演化的一般特征技术演化的选择机制技术与科学的协同进化2/19/202431技术进化论多样性:2/19/20243219世纪早期的转臂电动机的工作方式与瓦特摇臂蒸汽机的转动方式是同一种模式:

延续性:2/19/202433技术演化的选择机制

经济因素军事因素社会与文化因素2/19/202434技术与科学的协同进化现代科学与技术的协同进化表现在：一方面，重大的技术革命多半由科学理论的重大突破带来的；另一方面，以应用研究为目的的研究推动了基础研究的发展，技术发展为科学发展提供了重要的条件与工具。

2/19/202435科学对技术的推动科学理论导向型的技术发展为我们理解科学对技术的推动了提供了很好的说明。来自科学理论研究的突破，为技术问题的解决、技术发展了提供重要的推动。2/19/202436技术对的科学促进其一，技术发明为科学提供可观察材料和实验手段，从而促进了科学的发展。例如，望远镜的发现促进太阳系学说的提出和发展；显微镜的发明和利用，使人类开辟了微生物学领域的新天地；当代射电望远镜、高能粒子加速器、原子核反应堆、超导超级对撞机、α质谱仪等大型仪器设备的实验，把人类的感知能力扩展到广泛的领域，推动了相关领域的规律的发现。其二，出于解决技术问题的需要引发了相关的科学研究，从而推动了科学的发展。如各种遗传疾病的治疗困难推动了基因科学的发展。2/19/202437正是因为科学与技术之间相互促进的联系密切，里普认为科学与技术之间并非简单的线性关系，而是以“科学与技术共舞”的模式来协同发展的。哈维·布鲁克斯把科学与技术发展比喻为两条河流：“将科学与技术的关系看作两个积累的平行的河流更好，两者有许多独立之处和交叉联系，而它们的内在联系比交叉联系更强得多”。2/19/202438第三节技术创新

一、技术创新的由来创新：一般是指人的创造性劳动及其成果的价值。马克思对技术创新的论述：“变革劳动过程的技术条件和社会条件”，“变革生产方式”，追求超额利润的过程，实际上就是创新过程。2/19/202439熊比特的创新思想：《经济发展理论》（1912）：创新就是建立一种新的生产函数，把从来没有过的关于生产要素与生产条件的“新组合”引入生产体系，其目的在于获取潜在的超额利润。创新的五种形式，即：生产新的产品；引入新的生产方法和新的工艺过程；开辟新的市场；开拓和利用新的原材料或半制成品的供给来源；采用新的组织方法。

2/19/202440二、技术创新的概念

狭义的技术创新：从发明创造到市场实现的整个过程。从管理学或经济学角度界定的技术创新可以认为是狭义的技术创新；广义的技术创新：从发明创造到市场实现、直到技术扩散的整个过程，其内容主要包括技术本身的创新、经济的过程创新和管理的过程创新。2/19/2024411999年8月《中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定》中，对技术创新作了如下的定义：“技术创新，是指企业应用创新的知识和新技术、新工艺，采用新的生产方式和经营管理模式，提高产品质量，开发生产新的产品，提供新的服务，占据市场并实现市场价值。”2/19/202442根据熊彼特对技术创新界定的基本框架，结合目前对技术创新的理解，我们认为，技术创新是新产品的制造、新工艺过程或设备的首次商业应用有关的技术的、设计的、制造及商业的活动，其中包含以下三个层面的内容：其一，产品创新（productioninnovation），技术上有变化的产品的商业化，可以是全新的产品，也可以是对现有产品的改进。如瓦特对蒸汽机的改进，四轮驱动车的发明，电子计算机的出现与商业应用。2/19/202443其二，过程创新(processinnovation)，也叫工艺创新，是指一个产品的生产技术的重大变革，它包括新工艺、新设备及新的管理和组织方法。典型的例子如流水线生产、集装箱、自助服务和超级市场管理。其三，扩散（diffusion），指创新通过市场或非市场的渠道的传播，如电子计算机应用与数据网络系统在金融业、银行业的应用。2/19/202444三、技术创新与技术发明——创新与发明：发明是新工具或新方法的发现，发明是创新的前提或基础。创新是一个经济概念，创新则是将新工具或新方法应用于经济活动；一种新发明只有当它被应用于经济活动时，才成为“创新”，发明家不一定是创新者；只有敢于冒风险，把新发明应用于经济活动的企业家，才是创新者。

2/19/202445——技术创新与技术发明熊彼特就曾经对技术发明与技术创新了做了区分。他说，“发明还没有得到经济上的应用，那么在经济上就不起作用。而实行任何改善并使之有效，这同它的发明是一个完全不同的任务，而且这个任务要求具有完全不同的才能。尽管企业家自然可能是发明家，就像他们可能是资本家一样，但他们之所以是发明家并不是由于他们的职能的性质，而知识由于一种偶然的巧合，反之亦然。此外，作为企业家的职能而要付诸实现的创新，也根本不一定必然是任何一种发明。因此，像许多作家那样强调发明这一因素，那是不恰当的，并且还可能引起莫大的误解。”2/19/202446具体而言，技术创新与技术发明的区别如下：——技术发明主要存在于技术领域，它主要是指新技术知识的创造；技术创新则主要存在于经济领域，它主要是指由于把技术发明应用于经济而产生的产品、工艺、市场、制度等方面的创新。

2/19/202447——技术发明的主体是科研人员，它的结果是样品、样机等，它主要追求先进性目标；技术创新的主体主要是企业家及其所属人员，其结果则主要是新产品、新工艺等，它主要追求效益性目标。——技术发明是一种科技行为；技术创新则是一种经济行为，它涉及生产组织、市场销售、人才管理、企业管理等方面。2/19/202448从上述分析中，我们可以了解到技术发明还不是技术创新。技术发明是新工具或新方法的发现，是完成一种新设计构想、一种技术方案或一种改进了的装置、产品、工艺或系统的模型。它的核心特征就是包含着新的构想或新的技术设计方案。但是技术创新却是一个新想法或新的技术方案在商业上的实现，只有当新构想、新装置、新产品、新工艺或者新系统第一次出现在商业交易中时，才算是一项技术创新。在发明未能转化为创新之前，发明只是一个新观念、新设想。换言之，技术创新是新工具或新方法的实施，是发明的第一次商业化。技术创新涉及到创新成果的社会价值转化过程，要求实现市场价值，是一种经济活动或行为。发明不一定导致创新，但创新的前身大多是发明。

2/19/202449由此可见：技术创新是一个科技与经济相结合的概念。也可以说它首先是经济学概念，然后才是科学技术方面的概念。技术创新涉及从科学技术到生产领域再到消费领域的各个方面。它以创新的知识和技术发明为基础，强调技术成果转化为产品，成功地进入市场并获得经济效益。这种“创新”概念有利于纠正科学技术与经济相互脱节的弊端，促进科技与经济相结合。2/19/202450亨利福特和他的T型车——对20世纪技术创新史上一个重大案例的分析2/19/202451HenryFord，

1863-19472/19/2024522/19/2024532/19/2024541为什么是福特而不是别人

汽车作为一项发明，不仅不属于福特，而且不属于美国。戴姆勒和奔驰——1885年在德国哈梅尔和约翰森——1886年在丹麦巴特勒——1887年在英国亨利·福特——1896年造出他的第一台“婴儿车”

汽车作为一种商品，也不是福特最先制造和推向市场的。19、20世纪之交，无论在欧洲或者在美国，都已出现一批制造汽车的公司（1900年，仅在美国底特律，就有38家汽车制造厂商）。2/19/202455技术发明——只发生在技术领域，引起的只是技术本身的变革。重大的技术创新——可能开拓一片全新的市场，启动一种全新的消费，并且引起整个社会经济结构的革命性调整。2/19/2024561900年,全世界已经生产9000辆“汽车”,但真正以汽油为燃料以内燃机为发动机的汽车只占1/4。而且,当时的汽车,不仅实用性、可靠性都很差,并且只是少数有钱人的奢侈品乃至玩具。福特1903年建立福特汽车公司，始终不渝地致力于开发一种实用而且廉价的汽车。1908年终于推出他的T型车,并缔造了在流水线上批量生产汽车的大规模生产方式。福特“并没有发明什么新东西”,但他却把别人发明的汽车变成了“社会大众的交通工具。2/19/2024572T型车的开发意味着什么

福特开发T型车，正如瓦特改进蒸汽机一样，其真正的意义并不在于这一部车子或一部机器本身，而都是对于一种酝酿已久、渐近成熟但却是全新的社会需求的及时回应。2/19/202458大规模、成批量、标准化、流水线为特征实用、廉价、坚固、方便1913年——440美元，182799辆191