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出版者:Natl Academy Pr

作者:National Academy of Engineering

出品人:

页数:118

译者:

出版时间:2004-5

价格:$ 36.16

装帧:Pap

isbn号码:9780309091626

丛书系列:

图书标签:

工程学
未来科技
技术创新
2020年
科技发展
工程师
技术趋势
未来展望
科技进步
职业发展

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具体描述

To enhance the nation's economic productivity and improve the quality of life worldwide, engineering education in the United States must anticipate and adapt to the dramatic changes of engineering practice. The Engineer of 2020 urges the engineering profession to recognize what engineers can build for the future through a wide range of leadership roles in industry, government, and academia--not just through technical jobs. Engineering schools should attract the best and brightest students and be open to new teaching and training approaches. With the appropriate education and training, the engineer of the future will be called upon to become a leader not only in business but also in nonprofit and government sectors. The book finds that the next several decades will offer more opportunities for engineers, with exciting possibilities expected from nanotechnology, information technology, and bioengineering. Other engineering applications, such as transgenic food, technologies that affect personal privacy, and nuclear technologies, raise complex social and ethical challenges. Future engineers must be prepared to help the public consider and resolve these dilemmas along with challenges that will arise from new global competition, requiring thoughtful and concerted action if engineering in the United States is to retain its vibrancy and strength.

穿越迷雾：工业新纪元的构建与挑战一部深度剖析全球产业变革、技术迭代与社会重塑的宏大叙事本书并非聚焦于某一个具体的技术或企业案例，而是一幅描绘二十一世纪第二个十年全球工业版图剧烈变动的全景图。它以宏大的历史视角，审视了在数据、智能和互联的浪潮下，传统工业体系如何经历痛苦的转型、崭新的形态如何破土而出，以及随之而来的复杂社会经济挑战。第一部分：旧世界的解构——“工业4.0”的浪潮冲击本部分深入探讨了自2010年代初开始，席卷全球制造业和基础设施建设领域的“工业4.0”概念的深层驱动力。我们首先追溯了这场变革的哲学根源，它不仅仅是简单的自动化升级，而是一场关于信息流、物理流与价值流重新整合的范式转移。 1. 供应链的“去中心化”与“超本地化”：详细分析了全球化供应链在遭遇地缘政治风险和疫情冲击后所暴露出的脆弱性。重点剖析了增材制造（3D打印）技术如何从原型制造工具，演变为具备大规模、分布式制造能力的支柱。阐述了“本地化制造中心”的兴起，以及这对传统跨国物流体系产生的颠覆性影响。研究了企业如何利用数字孪生技术，在虚拟空间中进行工厂的整体模拟和优化，极大地缩短了新产品从设计到投产的时间。 2. 能源系统的结构性转型：探讨了在气候变化压力和可再生能源技术成本持续下降的双重作用下，传统化石燃料驱动的能源架构如何步入衰退。本书细致描绘了智能电网（Smart Grid）的构建过程，它如何通过物联网传感器和先进的算法，实现电力供需的实时平衡与优化调度。特别关注了储能技术（如固态电池、长时储能系统）的突破性进展，如何成为可再生能源大规模并网的关键技术保障。 3. 劳动力结构的断裂与重塑：这一章关注技术进步对“人”的影响。我们没有停留在“机器人取代工人”的简单论断上，而是深入分析了技能需求的极化现象：一方面，对高度专业化的数据科学家、AI伦理师和人机协作工程师的需求激增；另一方面，大量中等技能岗位因自动化而萎缩。本书提出了一系列关于终身学习体系重构、职业再培训机制创新的政策建议，以应对可能出现的结构性失业和收入差距扩大问题。第二部分：新形态的诞生——智能基础设施的崛起进入第二部分，我们将焦点从“制造”延伸至“环境”。本部分关注那些正在重塑我们生活和工作基础的庞大、复杂的智能系统。 4. 城市作为计算实体：详细描绘了“智慧城市”的复杂构成。这不仅是部署更多传感器和摄像头，而是关于城市数据治理的深层革命。探讨了如何整合交通流量、环境监测、公共安全与能源消耗数据，建立城市级的决策支持系统。分析了在数据安全与公民隐私之间取得平衡的必要性，以及去中心化身份认证技术（DID）在构建可信赖的城市数字基础设施中的潜力。 5. 产业间的“数据涌现”：阐述了跨行业数据融合产生的预测能力和协同效应。例如，医疗健康数据与环境暴露数据结合，如何助力精准公共卫生干预；金融交易数据与农业气象数据结合，如何优化农业保险和期货市场。重点分析了“数据飞轮”效应的形成机制，即数据量、模型精度和应用价值如何相互促进，形成强大的技术壁垒。 6. 量子计算的黎明与早期应用：尽管通用量子计算的全面普及尚需时日，本书仍详尽考察了2020年前后，基于NISQ（噪声中等规模量子）设备的早期研究成果。重点分析了在材料科学模拟、复杂优化问题（如物流路线规划和金融风险建模）中，量子退火和变分量子本征求解器（VQE）所展现的初步优势，并探讨了量子安全加密技术作为对冲量子威胁的必要性。第三部分：规则与边界——治理、伦理与未来视野本书的收尾部分转向对新兴技术所带来的社会治理难题的反思与前瞻。 7. 算法的权力与责任：深入剖析了在关键决策领域（如信贷审批、司法量刑辅助、内容审核）中，深度学习模型所固有的“黑箱”特性带来的透明度危机。本书不仅批判了算法偏见（Bias）的形成机制，更系统地探讨了“可解释性人工智能”（XAI）的研究前沿，以及建立问责制和审计框架的迫切性。 8. 知识产权与数字资产的边界：随着非同质化代币（NFTs）和更复杂的数字创作工具的出现，传统基于物理稀缺性的知识产权保护体系面临严峻挑战。本章分析了区块链技术在确权、溯源和价值转移中的应用潜力，以及对文化产业、艺术品市场和软件授权模式的深远影响。 9. 新地缘政治中的技术主权：探讨了关键技术标准（如5G/6G、AI芯片架构）成为国家战略竞争焦点的现象。分析了各国在技术生态系统构建中的“筑墙”倾向，以及这种技术分裂对全球创新速度和经济效率可能造成的长期损害。强调了国际合作在维护技术开放性和共同治理标准方面的重要性。结论：《穿越迷雾》并非提供一个确定的未来蓝图，而是旨在提供一个结构化的分析框架，帮助决策者、工程师和公民理解这场由技术驱动的深刻变革的复杂性、机遇与内在的矛盾。它要求我们不再将技术进步视为线性的、必然的进步，而是将其置于社会、伦理和政治的复杂网络中进行审视和引导。这既是一次对正在发生的工业革命的记录，也是对未来数十年社会契约重构的深思。