[提要] 目前电子革命正在生气勃勃地展开着。这个革命使人振奋，为人类的未来投以希望。

电子革命同历史上的工业革命大不一样。工业革命是靠地下的蕴藏提供燃料，主要是通过机械能的形式，大量挥霍能源。而电子革命则是科学技术知识长期积累的结果，是靠人脑中的蕴藏提供“燃料”。同前者恰恰相反，它的特点在于节约能量和原料。因此，电子革命的开展是缓慢而持久的，60年前就悄悄地开始了，而越来越显示出它的无穷生命力。

电子革命正在改变着整个社会的面貌。它以医用电子器械从根本上提高了医生的技术，它使学校中的电子算术成为一种真正的“新数学”语言。在国防申，计算机全面改造了重武器装备和通讯系统；在科研申，计算机从无足轻重的“小零件”变成整个研究过程的决定因素。此外，它还正在引起银行业和邮政业的全面改革。

电子革命的作用集中到一点，就是改革了人类的通讯活动，加强了人类处理、控制信息的能力，加速了“信息革命”的进程。如果说，人类通过文字和印刷术而加速了自己的进化，那么，这个新的革命将为社会的进一步变革和人类的继续进化带来深远的影响。特别值得注意的是光学通讯的进展，正在促使这个革命步入一个崭新的阶段。

本文原载美国《科学》杂志，第195卷第4283期，1977年3月18日。原文为同一标题的两篇文章，由译者节编而成。小标题是译者所加。作者Abelson博士是《科学》杂志编辑，A.L.Hammond博士是科学研究新闻编辑部成员。

电子革命虽然注定具有极大的重要性，但进行得却不怎么显眼。电子学的应用，在个别项目上可能没有什么，但总体上则十分重要。而且，从当前的发展趋势看，还可以推想出它的更大作用。

电子革命现在是极有生气的。像大规模集成电路和装置等重要元件，价格急剧下跌，效能却同时提高。一、二年内所发生的重大变化相当于其它领域几十年的变化。新产品源源不绝地出现，有一些冲击了主要市场，其他的也在改变着商业、银行业、工业的活动方式。电子学的活力同能源、食品营养和材料问题所遇到的慢吞吞的、静止的甚至倒退的状态，形成了鲜明的对比。轻而易举地开发各种自然资源的日子已经一去不复返了，适应于这种匮乏状况和各种代用品的过程，将是缓慢的，艰苦的。

在这个面临物质增长受到许多限制的时代，看到一个以系统知识为基础的主要活动领域还在兴旺发达，是令人高兴的。而且，电子学本身虽然并不提供粮食、衣服、住所，但可以帮助我们更有效地研究、发展和充实满足这些需要的途径。

工业革命和电子革命

人类解决问题的灵活性是伟大的。天生的智力由于利用科学研究所积累的知识而大大充实了。一个重要的研究成果，也是光明未来的希望所在，就是电子革命的生命力。这个革命已进行了60年，近年来又大大加快了步伐。直到最近，由于大规模扩大利用能源的变化，其重要性才有所冲淡。但它仍然有希望比以前的工业革命更为重要，带来更加不朽的后果。

工业革命和电子革命所提供的能力，属于不同类型。原始社会中人可以为自己生产75瓦的能量，今天一个标准美国人大约平均要用10千瓦。原始人在智力方面可以利用民间传说。现代社会则拥有一个庞大而又不断增大的科学技术知识宝库。电子革命正在使知识更便于应用，并通过大大促进知识的积累而扩大人的智力常达好多个数量级。

工业革命对经济形态曾有过巨大影响，结果产生了一个近年来多变的社会。广泛拥有汽车使个人对能力控制具有更加神圣而愉快的感觉。但液体燃料缺乏而昂贵，私人一般不能再享用这种能力了。工业革命的活力消失了。电子革命将在一个新的方向上提供改造经济的动力。同时。这至少可以提供一点对人类才能的自我赏识感，就像当初拥有汽车时曾经感受到的，其中也包括对智力提高的感受。

电子革命所带来的伟大变革，相对来说没有受到应有的重视。开始时变化是渐进的，不是突然而激烈的。我们并不以为奇的电话是100年前发明的。以后几乎每隔10年它的服务质量和范围都有稳步的改进，价格现在只有50年前的一个零头。

电子学更多的应用，逐渐影响到个人和社会的几乎每一个部分和每一种活动。无线电收音机50年前引进时还只是一种新奇的玩意和惊人的消遣。现在美国人平均每天要收听4小时，收音机实际上成了一种自然现象。电视在25年前引起了轰动，现在也一样寻常了。

这个必然具有远期效果的革命，性质上同工业革命大不一样。工业革命是靠挥霍能源（主要是矿物燃料）。它的许多技术是粗劣的，科学根据或理论根据也很有限。工业革命所做到的，不过是大量发掘和利用机械能。相反，电子革命体现了人类最伟大的智力成就，其进展是最先进科学、技术和管理的成果。电子学在许多应用中只需要很少一点能量。保证电子革命具有持久影响的因素之一，其实就是节约能源和材料。

人们利用电子学可以控制大量能和力的分配，这大都属于大脑指挥肌肉活动的方式。就某些方面说，电子学还可以比大脑更精巧，更灵活，更可靠。在其它应用中，电子学可通过迅速完成烦琐的常规计算而大大扩展人的能力，把大脑解放出来用于直观判断和寻找新见解的捷径。

工业革命靠能源和材料，这些必需的东西少了，就要受到限制而慢下来。电子革命是由智力成就发动的，必然随着知识基础的加强而长期发展下去。显然，电子学现有的进展速度不可能无限期地持续下去，但这种重大变革还有希望持续很长一个时期。

推动电子革命的一个因素，是实验室里强有力的电子仪器正在出现新的进展。而且，构成自然科学的知识主体还在继续成长，又受到电子学所提供的新工具的培育。专门研究自然科学前沿的实验室，总要依赖于一种或多种电子仪器。有两个例子可以说明这种影响的程度。人的反应速度约为1/5秒，现在则可以测量短到10-12秒的时间。更重要的是电子装置对各种定量的综合效果。在某些情况下，灵敏度提高几个数量级，而测量所需时间却减少到以前的几百分之一以下。

直到1940年，电子学还是稳步前进的。也同许多科学技术的发展一样，在第二次世界大战期间加快了步伐，战后又继续保持这种速度。40年代末期有两个各自独立的重要发展，后来汇合起来给了电子学以巨大推动。一个是造出了编制程序的电子计算机，另一个是发明了晶体管。接着是固态物理学的发展，其结果是今天含有大规模集成电路的硅片。1977年一个这样的电路所包含的有效元件，比25年前一个最复杂的电子器件所包含的还要多。

大约1960年以后固态装置用到计算机中，计算机能力迅速提高，计算机价格稳步降低。集成电路的重要作用是使电子器件体积缩小，所需能量减少，这才有可能造出像海盗登陆器一类的产品来。另外的收获包括再生性、持久性和可靠性。特别有用的是，互连的必要性也大大减少了。

电子革命的社会作用

变化的速度是令人难忘的。1959年商用硅片只包含一个电路。到1964年每片的数目增加到10，到1970年增至大约1000，1976年大约为32,000。每片的价格则只是有节制地上升，因而每种功能的价格猛烈下跌。这里价格－效能比例的巨大变化，使廉价的手提计算机和有关的微型处理机成为可能。Robert Noyce表明，还可以期望进一步的进展。从理论上说，还没有达到物质上的极限。他敢于声明：“如果今天这种复杂性能够继续这样增长下去，在20年内含有10?元件的集成电路将投入应用。”

还可以用另一种方式看看这次电子革命的速度和规模，即集中考察一下计算机经历了一些什么变化。50年代初期几乎所有的计算机都为联邦政府所有或用于政府事务，用于国防和核反应设计等等。到50年代中期约有1000台大型计算机，计算机能力也趋于增大。到60年代中期有了30,000台计算机，一般认为计算价格随体积增大而降低，也就是说：越大越好。1976年底美国有了220,000台计算机。其中40%是大、中型的，其它是定价在50,000美元以下的小型计算机。同时，有750,000台微型处理机构成微型计算机的核心，据估计，到1980年微型计算机的数量将达到750,000台，而微型处理机则将增至1000万台以上。

计算机的主要新用途都关系到它的各种不同类型，因而人们也许会得到一种印象：电子革命和计算机是同义语。这就会忽视电子学非计算机方面的重要意义。许多应用的关键是转换器和传感器。例如，电子装置如不能感受到组件的温度、压力、浓度，计算机对过程控制的作用就很有限。

电子技术应用的潜力这么大，这么有味道，足以给未来派和科学幻想作家以自由驰骋的天地。家务机器人、电网城、全面电子化村——没有一个会因为技术上不可行而必须放弃。但是，要看到电子学的影响是多么深入，人类活动有多少领域、国家经济生活有多大部分都会发生实质的变化，并不需要离题那么远。在未来年代中，实际上电子学出乎意料的最新应用，现实的速度很可能超过幻想。一个证明是：民用波段收音机的普及就发展得令人难以置信。有些电子装置的能力，特别是微型处理机电路和单硅片上的记忆单元，显然也发展得比可能想的和用的要快。

商业应用背后的动力，是由于复杂电子电路的价格极端低廉，这又来自大量生产。开辟这个广阔市场的关键性发明是微型处理机，即可以按程序完成无限数量工作的通用逻辑单位，从而不需要再为每一种新应用设计新电路了。在其它应用中，微型处理机使计算机控制有可能扩展到每一种机械器件和电子器件，从消费用品和汽车到铣床和工业锅炉。

电子学应用已经对整个经济和我们的生活方式产生了深远的作用，以后几年中还可能更加深这种作用。

在医学中，病历处理、开账单等行政事务、反映常规资料处理装置的计算机控制检查等方面，已开始发生变化。密集集成电路用到诊断和检查装置上，医生的技术得到了更根本的提高。对层面X线摄影的扫描装置的空前需求，说明了医用电子学的潜力，这种装置借助于计算机的处理和综合，能够以高于普通X射线技术50倍的灵敏度区别不同的生理组织。现已定制了几百台这种诊断工具。另一种新的非侵害性诊断方法是在超声摄影机一类装置中利用声波，也已经开始广泛应用；电子学在这里的关键作用是把听觉信息转换为视觉数据和分析数据。把电子线路应用于补偿或代替神经组织的修复术的潜在作用，也许最能说明它对医学的无比力量；只要现代化线路达到了生理组织那样的大小、能量消耗和逻辑能力，就具备了可能的条件。修复术的一个早期事例是心脏起搏器。另外，像聋人用可移植电子耳那样更复杂的装置，也正在顺利发展中。

电子学和电子工具还具有对教育发生重大影响的潜在可能。大家似乎都同意，电视和计算机协助辅导还没有发挥出这种潜力。从另一方面说，廉价的电子装置将来像洪水一样涌来时，电子学总会给教育以好影响或者坏影响。手提计算机还只是第一种。计算机根本改变了大学科学技术课程中的“一套问题”的传统特点，这在高等学校课程中已经很普遍了，并且也正在蔓延到初等学校中去。有些父母和教育工作者正根据“小约翰为什么不会加法”之类的理由，试图阻挡这个日趋高涨的潮流。另外的人则视为不可避免，指出如何进行计算并没有关系，重要的是学生究竟是否学会基本概念，而在这一点上计算器的影响仍然难以肯定。不管怎样，计算器无所不在似乎可以保证电子算术成为一种真正的“新数学”语言，这种发展显示了更精致的计算器博弈装置和教育装置的潜力，并已开始单独出现或作为家用电视接收器的附件而出现。

很难想象现代化军队可以不靠电子学装备重武器。航空装备、导弹制导系统、雷达等监控传感器、战术计算机——都依赖于电子部件。但电子学在军事系统中并不限于这样的消极作用，近年来的电子学成就也许成为指导改进新武器和新战略的最重要因素。例子之一是“灵活炸弹”和其它非导航武器的出现，它们可以通过估量制导信息而自行追踪目标或利用程序指令悄悄地实现计谋。由此得出的逻辑结论是：这个潮流可以使许多载人飞机不再需要，这也正是目前对B-1轰炸机和巡航导弹争论的焦点。第二个例子是NAVSTAR卫星系统，其样机现正试验。设计这种导航卫星是为了使一切带有廉价接收器和计算机的军用运载工具可以即时确定它在世界上任何地区的位置，精确度可在水平坐标和垂直坐标的10公尺以内；民用飞机和船舶也可利用这种卫星，只是精确度稍差一些。有了这样非凡的精确度，许多防务分析家就有可能把导航、武器打靶、战场控制以及战争其它各个方面加以革命化；而固定靶尤其如此，因为任何这样一个靶的坐标都可以充分确定。这个卫星系统也可以取代现在正使用中的商业导航系统。

在20年内，计算机对科学研究的作用已经从W. O. Baker及其同事所谓“科学研究的小零件”转变为主要的、经常是支配的作用，表现在大多数研究机构中专用小型计算机和分时终端设备的激增。他们声称，计算机已使研究过程不再是形成概念而是公开实验。Baker应当知道，自从他的组织带头把计算机实际应用于科学研究以来——现在Bell实验所平均每15个专业人员就有1台专用小型计算机和5个相互作用的终端设备。电子学还改变了其它从电子显微镜到光导摄像管天文摄影机等科研仪器，而且，围绕着微型处理机设计出来的“灵活仪器”越来越多，这个过程也越来越快。

电子学的潜在影响，再也没有比得上银行业和邮政部门了，二者都面临着从传输纸片转变为至少部分业务利用电子传输器的前景。这个变化当然不会在一夜之间来临，它将引起一大堆问题：大多数零星交易都电子化而不再用支票，怎么防盗呢？大多数第一级邮件都通过电线运送，怎么保密呢？实际上，电子终端销售点现在已在零售商店中普及了，尽管目前其作用还限于核实赊欠和控制存货，还不能直接把顾客的现款转账给商店。

无支票银行业一旦出现，邮政部门的经济压力就大了，因为将近40%的邮递属于支票和其它财务。这一部分邮递业务一旦转移，收益将减少，总的成本却不会怎么降低。这还不是唯一的威胁。随着人们对邮件的遗失和耽搁越来越不满，许多大企业正在转向电子邮递系统。国防部的ARPA计算机网络就是一个样板，全国的研究工作者都可以利用它定期交换消息和情报。许多公司还正在发展新的光学扫描技术和电子印刷技术，用户可以用来传递文件或任何其它记录。邮政部门可能要被迫接受电子邮件，否则它就面临一个因价格不断上涨而服务对象却不断减少的被弃置的前途。

电子革命和信息革命

邮政通讯还不是面临新的挑战的唯一通讯形式。不久以前，无线电和海底电缆电话线还是洲际快速通讯的主要手段。现在国际卫星通讯系统已完善建成，使通讯容量不断增加。美国的国内通讯系统刚刚在兴建，看来一定可以扩大声音选择、电视、数据通讯。数值信息传输是电子通讯中发展得最快的领域，说明对计算机和能够互相“谈话”的其它智能机器的需求越来越大。实际上计算机和通讯技术十分类似而又纠缠在一起，以致难以互相区别。越来越多的通讯以数值形式传送，甚至在电话系统中也是这样。通讯系统中越来越多的信息则在传输前后都经过处理，声音信号被连接和压缩到呼叫更多的通道中，或者把电话线一头的智能终端输出变为另一头的计算机或显示装置的输入。分散的处理——主要是以通讯线路联结起来的中小型计算机网络——显然已在成为利用计算机的主要形式。

计算机已发展到以通讯作为主要活动的地步，但也表现在其它变化中。把计算机作为计数器用于大量计算的传统用法，已在迅速为一种新的重要作用所取代，即处理、存储、校正、分配信息的作用。为了更好地体现这种新作用，正在探索计算机的新构造，包括通过下列各项进行的一些实验：为计算机自行控制程序成套增加的指令，处理基本数据的特定的附加计算机和处理机，以及多台处理机组。计算机程序——往往是个卡住有效使用计算机的喉咙口——的产生正在不断地建立起扎实的数学基础。计算机系统存储信息的方式也在变化，研究工作者要寻求更有效的探索程序、组合记忆装置的新方法和用以处理信息的新计算机语言。这个发展过程的目标，是使信息为多个使用者的多种目的服务。英国正在实际进行的一个利用信息的典型试验：英国广播公司正试验把一个小译码器加到电视接收机上，可以根据需要传递各种题目的通用信息；经营电话网的英国邮局也正在试验利用电话上的信息把日报的作用同图书馆的藏书结合起来。

我们已越来越成为一个以信息为基础的社会。在经济上，信息业从电视广播到书籍发行和计算机业务在美国国民总收入中占一个很大的比重，用去将近一半的劳动力。经济方面的信息部门也在加快发展。而且，信息是大大提高个人能力、增加就业机会的来源，其作用还没有耗尽。大规模处理信息和操纵信息的能力的提高对于人类的进化，其意义相当于书面文字的发展和印刷书籍的发明。总之，随着更多的人获得自己的计算机，而这些计算机又可以利用越来越大的信息资源，信息革命显然将加快步伐。

普通的经济知识表明，有关信息活动中所增加的机会，将更多地补偿因电子装置的更高生产力而排斥的职位。最近电子操作工业的经验看来证明了这一点，尽管有些公司只是由于允许大量重编程序而避免了大量解雇。未来10年中自动电子装置可能也进入经济服务部门。秘书等办公室工作的性质也会变化，如邮局职员和银行职员的工作。这种变化的结果会不会使大批人离开传统的劳动紧张职业。虽然还不清楚，但这个变化过程对于那些工作与此有关的个人和团体却肯定是不好受的。想想邮政部门转化为电子邮政系统吧，它本来是全国非技术劳动力和半技术劳动力的最大雇主之一。

尽管有这样一些问题，电子革命似乎不会一下子放慢，因为研究工作的基础是广阔的，生气勃勃的，并且已在产生大量新思想和新概念，在以后几年中肯定会转化为新产品和新服务。有一种趋势可以看得出来：把磁、声、光现象结合到电子装置中，正在产生一大批有用的新成果。例如记忆装置的磁泡、信号处理装置中的表面声波滤波器、通讯用光学纤维。在这方面特别诱人的是光学通讯。

用光波传输信息的概念在时间上至少可以回溯到Alexander Graham Bell，他在18世纪20年代就证明无线电话可以用光传播声音1公里以上。100年以后光学通讯正接近于变成现实。光波通讯的主要好处是相对于无线电波的高频率，因此它具有更优越的传输信息的能力。例如，单根光纤维每秒可携带比铜线多几百倍的信息量。Bell系统已在呼叫量大的地区试用光学线路连接各个电话局，其他人也正注视着从计算机到军用运载工具中应用光学通讯的问题。随着纤维等元件的大规模投产，可望也出现像电子计算机一样的戏剧性降价。

在光学通讯的现代化结构中，它是靠激光或发光二极管提供光源，靠玻璃纤维作为传输介质。元件的这些戏剧性进展事实上已接近于技术上的实际应用。据报告，光学纤维的损耗小于每公里1分贝——比光透过单层窗玻璃时的损耗还要小。但是，正像固态技术从个别装置进步到集成电路一样，结合激光、放大器和指示器于一块单片的集成光学线路也在得到发展。许多半导体材料在光学上原来同在电学上一样地灵敏，因而可以使这两种线路互相密切联结。这种灵敏性将导致这样一个时代：电子这个电子革命的载重马，将为具有更大潜力的光子所补充。

电子学研究中所发现的现象领域和仍然有待于挖掘的潜力迹象，令人信服地证明，我们还没有看到可能性的极限。但我们大多数人和大多数研究机构却很少准备好，我们应当运用这种新的能力做点什么，以至于怎样去对付电子技术改变我们基本行动准则的速度。商业上没有准备，价格总是太高。许多家庭用品制造商曾看到过，当一个竞争者引进电子控制微波烘箱而迅速成为这个领域的畅销品时，情况就是这样。现在政府和私人下的本钱都少得大可争议，而持续的电子革命却可能深入得迫使一个最不经心的人也必须加以注目。

（郭复舟译）