工程6（2020）110意见和评论关于未来：主题演讲马丁·约翰·里斯荣誉勋章成员;皇家学会会员皇家工程院院士;联合王国医学科学院院士;英国科学院院士。编者按：以下评论基于英国皇家天文学家Martin Rees勋爵教授于2019年9月18日在伦敦举行的2019年全球重大挑战峰会上发表的主题演讲。峰会上的这一和其他会谈可在以下网站观看：https://www.raeng.org.uk/policy/partnerships/international-pol-icy-and-development/ggcs/2019/welcome/on-demand-2。里斯勋爵是剑桥大学的宇宙学家和天体物理学家，科学哲学家，英国皇家学会前主席。除了他无数的科学论文，里斯勋爵还写了广泛的书籍，从学术文本到畅销的科普。里斯勋爵演讲的内容摘自他2018年出版的最新著作《论未来：人类的前景》。该书的中文译本将于2020年出版听说我有“皇家天文学家”的头衔的人我告诉他们我是天文学家，不是占星家。科学家是糟糕的预测者，几乎和经济学家一样糟糕。因此，我对未来的预测必然是试探性的，在科学乐观主义和政治悲观主义之间保持平衡我的中心主题是，虽然我们的地球已经存在了4500万年，但这个世纪是特别的。这是第一次一个物种掌握着地球的未来。我们正处于人类世的深处，我将带你参观它的技术前沿。但我将首先关注两件事，即使有一个多云的水晶球，我们也可以预测：2050年的世界将更加拥挤，它将更加温暖。50年前，人口约为35亿.现在约为77亿，增长主要在亚洲和非洲在全球范围内，每年的出生人数在2012年达到峰值，现在大多数国家的出生率都在下降[2]。但到2050年，世界人口仍可能增至100亿左右，部分原因是发展中国家的大多数人都很年轻，还没有生孩子，而且很可能比他们的上一代人活得更长。 1）[3]。尽管在20世纪60年代有相反的悲观预测，但粮食生产一直与人口增长保持同步。饥荒仍在发生，但原因是冲突或分配不均，而不是总体匮乏。正如甘地所说，有足够的东西满足每个人要在2050年养活100亿人口，就需要进一步改进农业，包括转基因作物。饮食创新也可能发挥作用，例如人造肉或将营养昆虫转化为美味的食物。2050年以后的人口水平是不确定的。婴儿死亡率下降、城市化和女性教育水平的提高都促使人口结构向低出生率转变。但可能会有抵消的文化影响。如果非洲的家庭继续保持大规模，联合国预测，非洲大陆到那时，仅尼日利亚一国的人口就相当于欧洲和北美的人口总和。富裕国家，特别是欧洲的富裕国家，应该紧急促进非洲的繁荣增长，而不仅仅是出于利他主义的原因。未来的地缘政治压力令人担忧。贫穷国家的人现在知道他们缺少什么，这主要归功于互联网，而且移民通常更容易。这是一个不满和不稳定的配方-今天悲惨的难民“船民”穿越地中海的多个大型版本如果人类人类和牲畜的死亡率是所有野生哺乳动物总和的20倍[7]。对于许多环保主义者来说，保护我们生物圈的丰富性本身就有价值，但它也是人类福祉不可或缺的重要组成部分。引用伟大的生态学家E. O.威尔逊说：首相感到压力这里有第二个坚定的预测：它会变得更温暖（图。 2）[8]。与人口问题相比，气候变化问题没有得到充分讨论，但肯定没有得到充分回应。政府间气候变化专门委员会在2018年10月发布的一份特别报告中再次强调了采取行动的紧迫性[9]。优先行动的挑战部分来自经济理论的本质，它严重低估了未来。因此，标准的经济模型基本上不重视2050年之后发生因此，即使是那些同意一个世纪后气候灾难风险很大的人，https://doi.org/10.1016/j.eng.2019.12.0092095-8099/©2020 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engM.J. Rees / Engineering 6（2020）110Fig. 1.据联合国人口司预测，到2100年，世界人口将达到110亿，这将对地球和人类的创造力构成巨大挑战。转载自参考文献[3]，©2019联合国经济和社会事务部人口司（CC BY 3.0IGO）。图二.随着全球温室气体排放量的逐年上升，世界将继续变暖，但幅度有多大？政府间气候变化专门委员会根据一组潜在的未来排放路径--代表性浓度路径（RCP）--从深蓝色增加到红色，预测了一系列可能的结果。右边的竖条代表到21世纪末每个RCP的全球温度变化的可能范围。转载自参考文献[8]，常见问题12.1，图1;联合国，政府间气候变化专门委员会（CC BY 3.0 IGO）。他们呼吁今天采取行动的紧迫性他们的评估将取决于对未来增长的预期，以及对技术修复的乐观态度。但是，在我看来，采取行动改变伴侣的紧迫性取决于一个首要的伦理问题：我们是否应该以牺牲后代为代价来优化我们的生活？作为旁注，有一个政策背景基本上适用于零折扣：在放射性废物处置中，要求沉积物防止泄漏10 000年[10]。鉴于我们甚至无法提前30年规划能源政策，这是一个讽刺但有一个双赢的低碳未来路线图各国应加速各种形式的研究和开发此外，我们还可以将能源技术应用于低碳能源生产，并应用于其他同步发展至关重要的技术，如智能电网和储能--电池、压缩空气、抽水蓄能、飞轮等。这些更清洁的技术发展得越快，它们的价格就会越快这对印度等国尤其重要，因为这些国家需要更多的发电能力，穷人的健康因燃烧木材或粪便的炉子冒黑烟而受到危害，否则就会面临建造燃煤发电站的压力。太阳能和风能是领跑者，但其他发电方法有地理位置。例如，潮汐能在潮汐幅度特别大的地方很有吸引力，比如英国西海岸。事实上，有人建议在那里修建潮汐堤坝或泻湖。由于太阳和风的局部不稳定性，我们将需要大陆规模的直流电网。这些将把太阳能从摩洛哥和西班牙的南部带到阳光较少的北欧，并从东到西，以平滑北美和欧亚大陆不同时区的高峰需求，也许沿着“一带一路”一直到中国。尽管对核能存在矛盾心理，但推动各种“第四代”发电站概念的研究和开发肯定是值得的此外，核聚变的潜在回报是如此之大，继续实验和建造原型是很有意义的。这种研究和开发方案也为联合王国提供了一个双赢的选择。如果该国达到其法定目标，即到2050年实现碳排放中性，那么全球排放量将下降不到2%。但我们却拥有世界上10%最好的科学研究成果。通过引领创新，英国可以期望产生远远超过2%的差异。对于年轻的科学家来说，很难想象还有比为世界设计清洁和经济的能源系统更鼓舞人心的挑战了。112M.J. Rees /工程 6 （2020）110双刃剑我们应该成为新技术的传播者--没有新技术，世界就无法为不断增长、需求更高的人口提供食物和可持续能源。但我们的未来需要明智的技术指导。事实上，我们中的许多人都担心技术发展得太快，我们无法明智地应对它，我们前面的道路崎岖不平在医疗保健方面，微生物学诊断学、疫苗和杀虫剂的辉煌进展为控制流行病提供了前景。但同样的进步也会加强人们对实验安全性、“危险知识”的传播以及生物技术应用伦理的担忧。例如，2011年，美国威斯康星州和荷兰的研究小组表明，有可能使流感病毒更具毒性和更易传播[13]。对一些人来说，这是一个可怕的未来。用于基因编辑的新CRISPR/cas9技术非常有前途，但已经存在伦理问题，例如，关于修改人类胚胎的实验[14]，以及对“基因驱动”计划可能导致灭绝蚊子或灰松鼠等物种的失控后果的担忧各国政府肯定会对生物技术采取严格和谨慎的态度。然而，无论实施什么样的法规，它们都不可能在全世界范围内得到执行，就像毒品法或税法一样。任何能做的事情都会被某个人在某个地方完成。这是一场噩梦如果没有巨大的、引人注目的特殊用途设施，就无法制造核弹，而生物技术则涉及小型的、两用的设备。事实上，生物黑客正在蓬勃发展，甚至作为一种爱好和竞争游戏[16]。这些担忧相对来说是近期的，在未来10年或15年内。甚至很难想象有什么可能在2050年及以后。人工智能智能手机、互联网以及它们的附属设备--这些在今天已经无处不在--在25年前看起来会很神奇。因此，展望未来几十年，我们必须对现在看起来像科幻小说的变革性进步保持开放（或至少半开放）。在生物学方面，我们可以期待两件事：更好地理解决定人类和动物关键特征的基因组合，以及合成与这些特征相匹配的基因组的能力。如果“在餐桌上扮演上帝”成为可能那么另一项变革性技术：机器人技术和人工智能（AI）呢？广义机器学习已经取得了令人兴奋的进展DeepMind人工智能已经可以比人类更好地应对复杂的快速变化的网络，如交通流量或电网。在科学方面，它探索无数选择的能力可以让它发现更好的药物配方，或者可能是室温超导体。当然，这是计算机的速度，使他们能够超越：他们学习识别狗，猫，通过在数百万个标记图像中进行运算来识别人脸，而不是人类学习的方式。同样，他们通过阅读数百万页的多语种文本来学习翻译。在欧洲，计算机被输入欧盟文件--它们的无聊阈值是无限的！AI对我们社会的影响是复杂的。如果我们被判入狱，被建议做手术，甚至被给予一个糟糕的信用评级，我们会期望理由是可以理解的图三.中国古代的围棋游戏是另一个被人工智能征服的人类智力堡垒，以DeepMind的AlphaZero系统的形式（图片来源：DeepMind，经许可）对我们来说，也是我们可以接受的。如果这些决定完全由算法决定，我们就有理由感到不安，即使有令人信服的证据表明，平均而言，机器比它们所取代的人类做出更好的决定。AI系统将变得更加普遍。我们所有的行动、健康和金融交易记录都将被存储在云端，由一个跨国的准垄断企业管理这些数据可能会被用于医学研究等良性目的，但互联网公司获得这些数据已经使权力平衡从政府转向全球企业集团。机器人革命显然，机器将接管大部分制造业和零售业。他们还可以补充，如果不是取代，许多白领工作，如日常法律工作，会计，计算机编码，医疗诊断，甚至外科手术。许多专业人士会发现他们辛苦获得的技能需求减少。相比之下，一些需要技能的服务业工作，比如管道工和园艺工，需要与外部世界进行非常规的互动，这将是最难实现自动化的工作之一数字革命为创新者和全球公司创造了巨大的财富。但要维持一个健康的社会，肯定需要重新分配这些财富。此外，为了创造一个人道的社会，政府需要大大提高那些照顾老人、年轻人和病人的人的数量和地位。目前，护理人员太少，他们的工资很低，没有得到足够的尊重，而且他们的地位也不安全。尽管如此，我认为这样的工作比在呼叫中心或亚马逊仓库工作更有成就感，因为这些工作可以很容易地实现自动化。尽管如此，社会可能会被即将到来的机器人浪潮所改变。如果你相信某些人，我们甚至可能与机器人融为一体。未来学家雷·库兹韦尔（RayKurzweil）是这类狂热者的领军人物.在他的书《精神机器时代》中，他预测人类将通过与计算机融合而超越生物学[18]。库兹韦尔担心他的视力可能在他的有生之年不会发生，所以他已经与美国亚利桑那州的一家公司签约，如果他过早死亡，将冻结和储存他的尸体。当不朽最终被提供时，这将允许他复活--或者可能下载他的大脑。就我个人而言，我宁愿在英国教堂的墓地里结束我的生命，而不是在美国的冰箱里。有些人坚持认为，衰老是一种可以治愈的不方便或者，至少，由于基因和半机械人技术，人类的心理和体格可能变得可塑这种世俗当我们M. J. Rees /工程学6（2020）110当我们欣赏那些从古代流传下来的文学作品和手工艺品时，我们感到与那些古老的艺术家和他们的文明有着一种跨越数千年鸿沟的亲近感。但我们对几个世纪后的主导智能是否会与我们产生任何情感共鸣没有信心，即使它们可能对我们的行为有算法上的理解最后的边界现在我简单地谈谈另一个技术领域：太空。这是机器人肯定有未来的地方，我认为这些变化将发生得最快，我们应该少担心在本世纪，整个太阳系将被成群的小型探测器探索，这些探测器比那些发回土星及其卫星特写照片的探测器先进得多超越。回想一下20世纪90年代的计算机和电话，当这些现在遥远的探测器被设计出来时，我们会意识到我们今天可以做得更好。下一步将是在太空中部署机器人制造机，它们可以在零重力下建造大型结构，例如太阳能收集器或带有巨大的薄镜的巨型望远镜。载人航天怎么样？随着机器人技术和小型化的每一次进步，这种情况的实际情况变得越来越弱。我认为，像埃隆·马斯克（Elon Musk）的Space X这样的私营企业应该承担所有载人任务。把它留给那些寻求刺激的人，在火星上建立独立的基地，或者在小行星上。马斯克说他想死在火星上，尽管不是在撞击中。只是永远不要指望从地球大规模移民。在我们的太阳系中，没有任何地方提供像南极或珠穆朗玛峰顶部那样适合居住的环境。在这里，我不同意马斯克的观点，我已故的同事斯蒂芬·霍金认为太空可以逃避地球上的问题是一种危险的错觉。与改造火星相比，应对地球上的气候变化是小菜一碟。对于普通人来说，没有但那些逃离地球的先驱冒险家可能是宇宙重要的。这就是为什么：他们将不适应他们的新环境，但他们将超越我们地球监管机构的控制。他们将利用所有的遗传资源和半机械人技术来适应。他们会改变得更快，在几代之内就变成了一个新的物种。从未来最后，让我回到此时此地。我在《论未来》一书中强调，我们相互联系的社会是多么脆弱和脆弱。我认为，我们过度担心小的风险--空难、食物中的致癌物、低辐射剂量--但却否认那些正在出现的可能给全球带来毁灭性影响的威胁其中一些是环境问题，包括人口增长带来的压力，还有一些是我所描述的新技术的潜在缺点。在人类世，一个明智的咒语可能是：当然，大多数挑战都是全球性的。在向低碳能源转型的同时，应对潜在的食物、水和其他资源短缺问题，不能由每个国家单独解决，也不能对潜在的威胁性创新进行监管。事实上，一个关键问题是各国是否需要放弃更多的主权，以类似世界卫生组织或国际原子能机构这样的新组织。科学家和工程师有义务促进其工作的有益应用，并警告其负面影响。见图4。没有（图片来源：NASA地球天文台/Joshua Stevens; NOAA国家环境卫星，数据和信息服务）大学可以利用其工作人员的专业知识和召集能力，评估哪些可怕的场景，生态威胁或误用技术的风险可以被视为科幻小说，以及如何最好地避免严重的问题。但政治家们不会优先考虑所需的全球和长期措施，除非有足够多的选民支持这些政策。因此，专家们必须通过与非政府组织的参与，通过博客和新闻，以及通过招募有魅力的个人和媒体来扩大他们的声音，来增强他们的影响力教宗方济各天主教会的全球影响力和对世界穷人的关注是毋庸置疑的在2019年5月的英国，我怀疑当时的环境部长迈克尔·戈夫（MichaelGove）是否会对不可降解的塑料废物感到不安，如果不是我们的世俗教皇大卫·阿滕伯勒（David Attenborough）提出的英国广播公司蓝色星球II计划，特别是信天翁返回巢穴并将塑料碎片用于其后代食用的图像。令人鼓舞的是，看到活跃分子的队伍在美国人中不断上升，尤其是引人注目的Greta Thunberg。这并不令人意外，因为今天他们的竞选活动是受欢迎的，他们的承诺给了我希望的理由。‘‘Spaceship 它的乘客焦虑不安，脾气暴躁。他们的生命维持系统很容易受到干扰和故障。但规划太少，前景扫描太少。我们需要全球化思考，我们需要理性思考，我们需要长期思考-由21世纪的技术授权，但由科学本身无法提供的价值观指导。确认里斯勋爵感谢肖恩·奥尼尔和大卫·埃格特在准备这篇评论时提供114M.J. Rees /工程 6 （2020）110引用[1] 里斯湾关于未来：人类的前景Princeton：Princeton UniversityPress; 2018.[2] GBD 2017年人口和生育率合作者。1950-2017年195个国家和地区按年龄和性别分列的人口和生育率：2017年全球疾病负担研究的系统分析柳叶刀2018;392（10159）：1995-2051。[3] 联合国经济和社会事务部/人口司。2019年世界人口展望（World PopulationProspects 2019）纽约：联合国经济和社会事务部/人口司; c2019 [引自2019年10月13日]。可查阅：https://population.un.org/wpp/Graphs/Probability/POP/TOT/900。[4] 根据《2019年世界人口展望》（World Population Prospects 2019）所作的人口预测。联合国; c2019 [引用日期： 2019年10月13日]。可从以下网址获得：https://population.un.org/wpp/Download/Probabilistic/Population/[5] 马格迪·S数十名难民害怕死亡，因为开往欧洲的船在地中海倾覆《独立报》2019年8月27日[引用于2019年10月13日]。可查阅：https://www.independent.co.uk/news/world/europe/www.sudan-rescue-a9080621.html。[6] Bennett CE ，Thomas R，Williams M ，Zalasiewicz J，Edgeworth M ，MillerH，等. 肉鸡作为人类重新配置生物圈的信号。R Soc OpenSci 2018;5（12）：180325。[7] 放大图片Bar-On YM，Phillips R，Milo R.地球上的生物量分布。Proc NatlAcadSci USA 2018;115（25）：6506-11。[8] Collins M，Knutti R，Arblaster J，Dufresne JL，Fichefet T，Friedlingstein P，etal.长期气候变化：预测、承诺和不可逆转性。 In：Stocker TF，Qin D，Plattner GK，Tignor M，Allen SK，Boschung J，et al.，编辑。气候变化2013-物理科学基础第一工作组为政府间气候变化专门委员会第五次评估报告提供资料气候变化[互联网]日内瓦：政府间气候变化专门委员会; 2013年[引自2019年10月13日]。可查阅：https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/long-term-climate-change-projections-commitments-and-irreversibility/。[9] IPCC。全球变暖1.5 °C的特别报告[互联网]。日内瓦：政府间气候变化专门委员会 ;c2018[ 引 自 2019 年 10 月 13 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：https://www.ipcc.ch/sr15/[10] 环保署。尤卡山公共卫生和环境辐射防护标准。内华达州（40 CFR Part 197）[Internet].华盛顿特区：美国环境保护局; [引用2019年10月13日]。可从以下网址获得：https://www.epa.gov/radiation/public-health-and-environmental-radiation-protection-standards-yucca-mountain-nevada-40.[11] 世界核能协会。第四代核反应堆[互联网]。伦敦：世界核协会; c2016-2020 [引自2019年10月13日]。可查阅：https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/generation-iv-nuclear-reactors.aspx。[12] 气 候 变 化 法 案 。 2008 年 （ 2050 年 目 标 修 正 案 ） 令 2019 年 。 UK StatesdayInstruments; c2019 [ 引 用 日 期 ： 2019 年 10 月 13 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：www.legislation.gov.uk/uksi/2019/1056/contents/made[13] 恩瑟林克湾科学家们为媒体关于有争议的流感研究的风暴做好准备科学2011年11月23日[引用2019年10月13日]。可查阅：https：//www.example.comwww.sciencemag.org/news/2011/11/scientists-brace-media-storm-around-controversial-flu-studies。[14] 作者声明：John D.基因组编辑婴儿索赔引发国际强烈抗议。Nature2018;563：607-8.[15] Collins CH. 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AlphaZero：Shedding New Light on Chess，Shogi ， and Go （ 英 文 ）London： DeepMind; c2018 [cited 2019 Oct 13]. 可 从 ：https://deepmind.com/blog/article/alphazero-shedding-new-light-grand-games-chess-shogi-and-go。[18] 库兹韦尔河精神机器的时代。London：Penguin Random House.[19] 菲利普科斯基湾雷·库兹韦尔San Francisco：Wired; c2002 [cited 2019 Oct 13].可查阅：https://www.wired.com/2002/11/ray-kurzweils-plan-never-die/。[20] 彭格利M.Elon Musk考虑前往火星，尽管伦敦：卫报; 2018年11月25日[引用2019年10月13日]。可从https://www.theguardian.com/technology/2018/nov/25/elon-musk-获得。[21] 弗朗西斯·波普。《为我们共同的家园喝彩》（Laudato Si '：On Care for ourCommon Home）梵蒂冈：梵蒂冈出版社; 2015年。[22] 奎因湖拍摄信天翁小鸡吃塑料[互联网]。BBC;[cited 2019 Oct 13].可查阅：https://www.bbc.co.uk/programmes/articles/3ddrZCyXkz37 jtyb 71 K 0 nc4/filming-albatross-chicks-eating-plastic。
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