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网络世界转向现实世界后到底会发生什么？
任何一个国家想要真正强大，就必须有坚实的制造业基础。即便发展至今，美国经济的1/4仍然是制造实体产品的制造业。如果将产品分销和零售都计算在内，则制造业占经济的比例将近3/4。服务型经济当然也具有优势，但如果经济中没有制造业的存在，一个国家就只剩下了银行业人员、服务员和导游。虽然软件和信息行业备受瞩目，但毕竟只能雇用少量人员。
20年的创新史可以用两句话概括：过去的10年，人们在找寻通过互联网创造、发明以及合作的新方式；未来的10年，人们将把这些经验应用于现实世界中。
本书就是关于未来的10年。
互联网可说是神妙奇幻，但仍不能与现实世界相提并论：无论是经济规模（电子商务的产品销量占总销售量的比例还不到10%），还是在我们生活中的位置。数字革命基本上局限于屏幕上。当然，我们喜爱各类屏幕：笔记本电脑、电视、手机，但我们生活在房子里，开车出行，在办公室上班。我们置身于实体物品之中，大部分都是制造业经济的产物。制造业在过去的一个世纪内发生了翻天覆地的变化，但仍有一点保持原样：与互联网不同，制造业从未向所有人完全开放。鉴于所需的专业知识、设备以及大规模生产的成本消耗，制造业一直都是大公司和专业人士的领域。
不过，一切即将改变。
原因何在？因为制造本身正处于向数字化转变的过程中：实体物品已经成为屏幕上的种种设计，而这些设计可以文件形式在线共享。过去几十年间，工厂和工业设计工作室经历了这样的转变；时至今日，这样的转变终于发生在客户的电脑上和地下室里。从零售业到出版业，一旦某一行业转向了数字化，就将经历深远的变革。最大的变化不是制造过程本身，而是谁在做。只要可以在电脑上完成，也就意味着人人可以参与，这正是制造业内现在经历的改变。
今天，任何人都可以把自己的发明或产品设计上传给某一服务商，将想法转化成现实。产品生产数量多少任选。设计者也可以选择利用3D打印机等功能强大的数字桌面制造工具，自己动手完成产品的制造。潜在创业者和发明家不再需要仰仗大公司实现自己的梦想。
这对互联网一代的吸引力与旧时作坊中的“叮叮当当”完全不同。与此同时，数字时代的原住民也开始渴求屏幕之外的世界。将虚拟的设计或想法转变为触手可及的实用产品，这样的满足感是纯粹的像素世界无法给予的。对“现实感”的需要最终演变成制造实物。
这不仅是推断或梦想，它已经可以在发展速度能够与第一次工业革命媲美的运动中切实地感受到，这一前所未有的运动就是互联网本身。
目前，全球有1 000个可以分享生产设备的“创客空间”，并且还在以惊人的速度不断增加：上海一个城市就有100个这样的“创客空间”。很多“创客空间”都由社区创立，也包括了采用类似于健身房会员制的小工作室，称为“技术工坊”（TechShop），由金考快印公司的一位前高层负责，希望能够不断发展壮大。同时，为创客提供服务的网络市场Etsy也在逐渐完善并为更多人熟知：2011年，将近100万卖家在这个网站平台上销售自己的产品，销售额超过了5亿美元。每年有10万人聚集到圣马特奥的“创客博览会”分享成果，借鉴经验。全球有数十个类似的“创客博览会”。
鉴于“创客运动”的巨大影响力，奥巴马政府在2012年年初开展了一个新项目，将在未来四年内在1 000所美国学校引入“创客空间”，配备3D打印机和激光切割机等数字制造工具。从某种意义上说，这是学校小组活动课在网络时代的升级版回归，只不过不再是培训技能型蓝领工人的课程，而是由政府资助的高端制造业项目，旨在培养新一代的系统设计师和生产创新者。
同时，“创客运动”的另一组成部分“开源硬件”正对实体物品发挥着作用，其效果与软件界的开源类似。在线社区的程序设计员们创造了从大多数网站使用的Linux（利努斯）操作系统到火狐浏览器等众多软件，而创客社区的成员们在电子器件、科学工具、建筑甚至是农业工具方面也正做着同样的事情。目前，有数十家资产数百万的开源硬件公司（包括我自己的公司3D Robotics）。Arduino电子开发板等企业已经售出了100余万套产品。Google（谷歌）也加入了这一运动大潮，发布了可以联结数亿部使用安卓移动操作系统的手机和其他设备的开源硬件电子产品。
以文化迁移开始的运动（对新式数字样品成型工具的痴迷和对将虚拟现象转变为现实的渴望）已经开始演变成经济迁移。随着创业本能被唤醒，个人爱好成长为小公司业务，“创客运动”正在改变工业的面貌。
数千个创客项目在Kickstarter等“众投”网站上募集资金，仅2011年一年，就有将近12 000个成功的创客项目（从设计和技术到艺术等各个门类）募集了将近1亿美元（2012年预计能够达到3亿美元）。2011年，风险投资者向“众投”网站Kickstarter、3D打印机开源硬件制造商MakerBot以及3D打印服务商Shapeways分别注入了1 000万美元，同时还向另一创客平台Quirky注入了2 300万美元。
全球最大的几家专业产品设计和工程公司正将重点转至新型的创客市场。Autodesk（欧克特）、PTC（美国参数技术公司）和3D Systems等产业巨头发布了供业余爱好者甚至儿童使用的免费设计软件，同时提供了可将设计上传并制作成3D打印或激光切割成品的服务端。就像IBM（国际商用机器公司）在20多年前从公司主机业务转向个人电脑领域一样，大部分公司目前也认识到自己的前途其实掌握在普通人的手中，于是纷纷把目光从专业人士转向了普通百姓。
总之，“创客运动”已经兴起。
这一新兴运动的开展虽然还不满7年，但发展速度已经可以与个人电脑诞生初期相媲美。当时，“自制电脑俱乐部”的“车库工匠”在1975年创造了第一台个人台式机“苹果Ⅱ型”电脑，开启了台式机计算的新纪元，也引发了新工业的大爆炸。
同样，“创客运动”也有类似的开篇创立意义的活动，比如出版了众多极客权威著作的传奇出版公司奥莱利在2005年推出了《爱上制作》杂志，还有在硅谷召开的首届创客博览会。2007年第一台开源桌面3D打印机RepRap（“复制快速原型机”缩写）的问世，是“创客运动”的另一里程碑事件。以消费者为中心的3D打印机制造商MakerBot由此诞生，激励着整整一代创客，为他们打开了桌面制造的全新未来，其影响力不亚于30年前第一台个人电脑带给人们的冲击。
“创客运动”的准确定义到底是什么？应该说它包含了非常宽泛的内容，从传统的手工艺到高科技电子产品，无所不包，很多活动已经存在了相当长的时间。但创客们（至少是本书中提及的创客们）却在做着完全不同的事情：首先，他们使用数字工具，在屏幕上设计，越来越多地用桌面制造机器制作产品；其次，他们是互联网一代，所以本能地通过网络分享成果，通过将互联网文化与合作引入制造过程，他们联手创造着DIY的未来，其规模之大前所未见。
互联网教我们懂得“网络效应”的力量：将人与想法联结起来，它们就会发展壮大。这是一个虚拟的循环：更多的人可以产生更多的想法与创意，反过来又吸引更多的人参与其中；如此循环往复，生生不息。凭借着这样的力量，Facebook、Twitter（推特）等成功的网络公司发展蒸蒸日上。创客们正在将DIY运动推向网络——“公众制造”，将网络效应规模不断扩大。
简而言之，“创客运动”具有三个变革性的共同点：
1.人们使用数字桌面工具设计新产品并制作模型样品（“数字DIY”）。
2.在开源社区中分享设计成果、开展合作已经成为一种文化规范。
3.如果愿意，任何人都可以通过通用设计文件标准将设计传给商业制造服务商，以任何数量规模制造所设计的产品，也可以使用桌面工具自行制造。两种途径同样方便，大大缩短了从创意到创业的距离，作用不亚于互联网为软件、信息和内容带来的革新。
每个国家都有实干家和发明家，但向数字领域的迁移改变了将创意和发明实物化与商业化的能力。全世界的车间与工坊，团结起来！
今天的“创客运动”就相当于1985年的个人电脑革命——在车库中诞生的发明向有史以来的统治秩序发起颠覆性的挑战。那时，工业技术的突然解放激发了喷薄欲出的想象力与势不可当的预测（今日亦是如此）。“创客运动”的领军人物们与史蒂夫·乔布斯遥相呼应。乔布斯在个人电脑中不仅看到了创办一家公司的巨大商机，更看到了能够改变世界的力量。
请不要忘记：乔布斯是对的。
确实，乔布斯本人也从自己的创客养成经历中受益匪浅。史蒂芬·列维（Steven Levy）在为《连线》杂志的撰文中阐明了这样的内在联系对1977年“苹果II型”电脑诞生的促进作用：
他的父亲保罗是名机械师，甚至没能完成高中学业。父亲把工作台的一部分留给了史蒂夫，教他如何制作东西，拆开再重新组装。从在硅谷电子公司工作的邻居那里，史蒂夫了解了那个领域，知道了电视机这样的东西并不只是能在家中放映节目的神奇商品，它是人类苦心创造的智慧结晶。他在一次访谈中说：“我有了充足的自信，相信通过探索与学习，总能了解貌似复杂的东西。”
后来，当乔布斯与他的苹果公司合伙人史蒂夫·沃兹尼亚克（Steve Wozniak）成为“自制电脑俱乐部”的成员之后，他们看到了桌面工具（当时是个人电脑）的潜在价值。这些工具不仅能够改变人类的生活，更能够改变世界。
斯图尔特·布兰德（Stewart Brand）给了乔布斯和沃兹尼亚克最初的灵感。布兰德是从20世纪60年代幻觉文化中走来的一分子，与早期的硅谷幻想家们一同致力于推动技术发展，赋予其“计算机解放”的形式，以毒品无法企及的方式解放人类的思想与智慧。
沃尔特·艾萨克森在《乔布斯传》（Steve Jobs: A Biography）中这样描写布兰德在今日“创客运动”起源中起到的作用：
布兰德经营着一桩名为“全球卡车商店”的生意，刚开始只是一辆四处游荡的卡车，出售各种很酷的工具和教育材料。1968年，为扩大影响范围，他创立《全球概览》。创刊号的封面就是那张著名的从太空拍摄的地球照片，副标题是“通往工具之路”，潜在的含义是科技也能成为人类的朋友。布兰德在创刊号的第一页上写道：“一个关乎私密的个人力量的领域正在蓬勃发展——这样的力量可以让个人实现自己的教育，找到自己的灵感，塑造自己的环境，与任何感兴趣的人分享自己的经历。《全球概览》的宗旨就是寻找和推广可以协助这一发展进程的工具。”巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）紧随其后写了一首诗，开头是这样的：“我在那些可靠的工具和器械中看到了上帝……”
乔布斯和沃兹尼亚克在“自制电脑俱乐部”中创造了第一台苹果电脑。该俱乐部正是建立在上述原则标准之上。现今，这样的准则在千百个“创客空间”内得以延续，每个“创客空间”都在凭借21世纪的工具推动同样的社会与经济革命性变革。
任何一个国家想要真正强大，就必须有坚实的制造业基础。即便发展至今，美国经济的1/4仍然是制造实体产品的制造业。如果将产品分销和零售都计算在内，则制造业占经济的比例将近3/4。服务型经济当然也具有优势，但如果经济中没有制造业的存在，一个国家就只剩下了银行业人员、服务员和导游。虽然软件和信息行业备受瞩目，毕竟只能雇用少量人员。
一些人会说我们“生活在网络中”，可只要涉及日常生活，就根本不是那个情况了。我们的商业生活主要还是存在于由砖石瓦块、食品衣物、汽车住房构成的现实世界里，而且直到我们真能够像科幻小说中描写的那样把大脑分解之后装在桶里，我们还是要生活在现实世界中。比特令人激动，可谈论到总体经济时，还是要回到原子世界里来。
然而，较高的劳动力成本使西方富裕国家的制造业生存日渐艰难。鉴于亚洲国家的劳动力成本优势，大量工厂外迁至此，导致美国制造业雇员的绝对数量和占总劳动人口的比例都处于世纪最低水平。更糟糕的是，整整一代美国人已经把进工厂当工人从职业选择中彻底剔除，于是那些有意雇用工人的工厂发现很难找到合格的工人。曾经塑造了美国中产阶级的行业目前已被视为处于弥留时期（稍后我们会看到情况并非如此。但因为没有重新安排，表象风险成为现实）。在工厂中工作听上去乏味、危险、毫无前途。
但我们今天可以逆向而行。当然不是要重走大型工厂的老路，把人们拖回工人密集的旧工厂里去。我们要建立一种类似于互联网的新兴制造业经济：自下而上、广泛分布、富有进取精神。
只要创意足够好，就能在互联网上成功开办一家公司——这似乎已经是老生常谈。那是因为在网上几乎没有能够阻挡创业的障碍：只要有一台笔记本电脑和一张信用卡，就能开始创业。
但制造业一直都是另一种面貌。制造产品成本高昂：从机械加工到供应链管理，每一个步骤都需要相应的设备与技能。通常需要巨额的先期投资，而稍有不慎就会导致库存积压。网络创业中的失败可能还是成功的基石，毕竟创业成本相对低廉，但产品制造中的失败意味着彻底的破产。既然原子有质量，那么原子世界内的失败就会后果严重。关闭一家网站，不会有人在意；关闭一家工厂，就会有很多人失业，背负债务的人会长久不得解脱。
也许，这些都只是曾经的情况。过去几年间，发生了一些奇妙的事情。制造实体产品的过程越来越像制造数字产品。智慧超群的人凭借着小小的互联网接口和创意改变了世界，也正在影响着实体制造业。
为什么要这样？因为商业制造业本身已经像互联网一样数字化、网络化了，而且更加开放。最大的制造生产线也采用了MakerBot的语言（G编码），现实与虚拟之间可以随意转换。由此，全球制造业可以以任何规模运行，无论是单个产品还是以百万计的产品，都可以生产。定制与小批量不再是痴心妄想，实际上，它们才是制造业的未来。
就像你可能已经使用的Picasa或iPhoto等照片管理软件，你可以通过菜单选择自己在桌面打印机上打印照片，或是上传给专业的照片处理服务商打印，或是放入相册中。桌面CAD（计算机辅助设计）工具也具有相同的功能，你可以借此设计出屏幕上的三维产品。使用CAD软件完成设计之后，可以选择“本地打印”（使用3D打印机或其他桌面制造工具打印出设计模型）或“全球打印”（将三维设计图发送给专业服务商，批量制造）。唯一的不同是，选择“全球打印”后，还需要提供信用卡信息或完成发票索取步骤，这与照片打印服务毫无二致。
能够选择本地或全球制造实在是个了不起的进步。这一简单的菜单操作将工业革命三个世纪以来的成果全部凝结在鼠标的一下点击之中。如果马克思今天仍健在，一定会大为惊叹。关于“控制生产工具”的谈话就会变成这样：你（就是你！）可以轻击鼠标，然后就建立起工厂。业余爱好者和企业家之间的区别只是软件的选择问题。制作1样东西还是1 000样东西，只是菜单选项和你愿意付多少钱的问题（或是你愿意在信用卡上刷掉多少钱的问题）。
Autodesk的123D免费CAD软件已经实现了这一设想，在菜单中设置了“制作”选项，通过这一选项可以在桌面模型和服务商间选择。随着时间推移，将会出现更多此类CAD软件，配备必要的软件“精灵”，以便使用者选择2D或3D打印，根据物理属性和成本选择不同的材质，并结合服务商可以负责订购的现成零部件。Ponoko等公司已经能够提供此类在线服务，将桌面工具与全球制造能力联结起来，最终能够使相应程序中的“制造”菜单选项无比强大，无所不能。车间的种种专业优势正在软件算法中被复制。
还记得我外公发明的自动喷灌系统以及我对于他如果生在今日会如何做的种种设想吧？如果是在这个时代，他就不会申请专利，授权一家制造商进行生产（在生产过程中逐渐丧失对自己发明的控制权），而是会自己制造、生产，由发明家华丽转身成为企业家。
我觉得如果亲身实践一下，肯定比坐在那里空想有趣得多，所以我决定按照现代的创客模式重新设计发明这套自动喷灌系统。
说实话，我并非天生就对喷灌系统设计有灵感。起初，我选择了一块约3米长、1.2米宽的草坪做实验，这样修剪时用一把大剪刀就足够了。我对园艺绝对没兴趣，一年也就踏上草坪一次，还是为了给孩子们搭帐篷，让他们体验一年一次的“露营”探险。我妻子是家里的花匠，尽职尽责地呵护着花坛。她从一开始就明确告诉我，不许在她的领地内做喷灌系统的实验。
但鉴于外公的自动喷灌系统的伟大创意，喷灌系统简直成了我家的家族遗产。我向家里有漂亮草坪和喷灌系统的朋友们咨询，逛园艺商店，浏览园艺网页。如果我要发明一种喷灌装置并且以此创业，我该解决什么问题呢？
我的理论是，如果要重新设计、开发已经非常成熟的产品，最好的办法就是征询他人的意见。我提出了一些基本问题，你也可以称之为“变形工具箱”（实际上可以应用于任何产品）：
1.如果与互联网联系起来，这些产品可以如何改进？
2.如果产品设计对大众开放，任何人均可对设计进行修改或改进，产品可以得到哪些优化？
3.如果制造商不对知识产权征缴费用，产品成本可以降低多少？
虽然外公在发明中倾注了他的智慧，过去半个多世纪以来的行业发展也实现了大量的集体创新，我很快发现喷灌系统尚有很大的改进空间。对于创业者来说，市场上的所有产品都是专有财产。也就是说，即便它们确能在互联网上获得（这样的产品很少），我也必须缴纳一定的特权服务费，而且还要按照制造商的要求行事。只能联结到制造商出售的传感器上，还必须按照制造商提供的方式使用，而且花费相当不菲：全套设备随随便便就要花掉几千美元，通常还需要一名专业顾问。
现在，不妨想象一种更好的喷灌系统，我们称之为“开源喷灌系统”。
首先，通过手机轻松控制这套喷灌系统。去度假的时候忘记设置喷灌系统？可以通过一个手机应用软件解决。夏天上班时想知道草莓地里的土壤湿度？看看口袋里的手机就好。
如果喷灌系统能够预知明天会下雨，今天取消浇水，情况会怎样？当然，你可以购买高端的专用系统，但要缴纳服务费。而且如果你有更好的当地天气数据源，那可就很不幸了，因为就算是那样，你还是需要使用高端设备配备的天气服务。我们可以把这项功能也变成免费的开源服务。
希望了解喷灌系统烦琐的菜单，又不想阅读使用手册？可以通过网站上简单易行的图形界面设置开源喷灌系统。如果不愿意使用我们设计的控制面板，还可以在设计社区选择中意的一个。
更好的喷灌系统就是这样：开源、联网式、物美价廉。
设想起来当然容易，但该如何实现这些想法？
我的电子器件公司3D Robotics建立在一种名为“Arduino”的开源计算平台上，它是一种价格低廉、易于使用的处理器与免费编程环境。任何人都可以通过将传感器和执行器联结到某一计算机程序上，实现计算与现实世界的对接，通常称为“实体计算”或“嵌入式计算”，实例屡见不鲜。事实上，从恒温器到闹钟、立体声、微波炉和便携式音乐播放器，几乎所有家用电子设备都是以此方式运行的。你的汽车里有数十种嵌入式计算机，只不过它们都是封闭的专有设备，而Arduino则向所有人开放，任何人可对其做出修改。从能够将自身状态发送Twitter消息的咖啡机到随时随地能够通过手机控制的宠物喂食器，新兴的“物联网”中的大部分事物都是基于Arduino设备的。
我最了解这一系统，因此决定把喷灌系统控制器建立在Arduino上。也就是说，可以拥有大批因其他目的而同样使用Arduino的用户，他们已经解决了如何将其联结至互联网以及能够想到的任何传感器的问题。我希望使用了Arduino之后，我的大部分问题能够迎刃而解。
一项快速搜索显示，情况确实如此。实际上，已经形成了一种非常活跃的Arduino喷灌系统亚文化。有无数种滴管控制、土壤湿度监测甚至是植物向阳控制项目，为什么会有大量的此类项目？大部分不过是两种极客热情的合体——园艺与计算机，但事实是某些项目备受营养液“花工”的推动，我认为这些人种植的一定是高质盆栽植物。传统的喷灌系统制造商可满足不了这个市场！
当然，还有很多方面需要改进，而且我也找到了一些志同道合的人。马萨诸塞大学的王瑞（音译）教授找到了将Arduino联结到廉价的商业水阀的方法。安德鲁·韦吕（Andrew Frueh）是复杂的GardenBot项目的创始人，该项目需要一种将电脑控制的园艺技术更好地联至互联网的方法，然后就可以开始运营了。经过几个月的敲敲打打，我们终于制出了一个功能齐备的模型，它与互联网以及任何在线天气服务相联，在家庭网络和喷灌系统控制器之间拥有灵巧的无线联结，可以管理任意数目的阀门网络和传感器。
至此，我们已经完成了发明部分，与外公当年的做法大致相同，但接下来的事情就体现了过去与现在的差异。外公完成发明后必须注册专利，这是一项耗财耗时的工作，需要聘请律师，准备大量文件，而我们只是在开源许可证下将所有发明在线发布。外公必须找到一家能够给予他的发明一纸许可的制造商，按照制造商的意愿投产喷灌系统，而我们只是把电子设计图纸发送给一家装配厂（我选择了之前合作过的Advanced Circuits），然后把外壳的CAD设计发送给一家服务商，他们会将其注塑成型，之后选择一家注塑成型工厂进行小规模生产。
根据我们的计算，一台开源喷灌系统控制器，即联网式易编程的手机控制喷灌系统的核心，大约以100美元的价格销售，是具有相同功能的商业喷灌系统价格的1/5~1/3。当研发环节无须费用（开源社区，万分感谢！），而且不收取任何知识产权费用，即便制造数量很少，削减专有替代产品的价格也并非难事。
实际售价还要更低：目前，一个开源喷灌系统的售价为79.95美元。王瑞（音译）使用商业供应商制造电子板以及供应必要元件，还开设了一家网络专营店。产品上市一共花费了不足5 000美元，虽然不能说是一笔小钱，但和当年外公支付的专利律师费相比的确少得多了。最终，将外公的发明投产的那家公司为生产、上市这一产品投入的费用肯定比我们的开销高出百倍。
关键在于，和进取精神相比，我们的花费确实极其低廉。这笔钱尚在信用卡的消费额度内，而且不过是过去开办制造业企业资金投入的九牛一毛而已。
无论是哪种情况，未来几年内，随着其他以互联网为中心的开源创新模型项目的建立与进入，喷灌系统行业必将发生改变。也许后来者会借鉴我们的成果，也许他们会做出更好的设计。重点是，真正的创新者很可能并不是园艺设备制造领域内已经立足的商家，而是从网络模型中脱颖而出的新秀。现今，创业精神已经完全不同于我外公那个时代的概念了。
如果喷灌系统不是你的兴趣点，你还可以选择其他产品或行业。就在我写下上述文字的半小时内，我在新闻消息中又看到了类似的网络硬件项目消息，包括马匹管理（马厩中的电子器件可以追踪马匹进出马厩的情况，很明显，这正是牧场主所需）、家庭恒温器、生物实验室离心分离机和气象台。即使是五角大楼的研究机构国防高级研究计划局（DARPA）和通用电气这样的大型组织也在使用开源创新，研发从军队小型无人机到家用智能电源插座等各种产品。
新工业革命当然不仅仅局限于开源创新。传统的专有产品开发得益于从3D打印机到数控雕刻机等各种桌面模型工具。此类新技术应用加速了世界大型公司的创新活动，无论是福特的汽车内饰，还是宜家的新型厨房用具，都得益于此。不久的将来我们就会看到，通用电气等大公司会在员工中推广类似创客社区的创新方法，用以开发专有产品——开源创新并非一定是宽泛的开放。美国和欧洲国家的中型制造公司可以使用数字制造技术，将过去需要大量人力或极其昂贵的设备与制造工具的流程自动化，以增加针对低成本劳动力的竞争力。
这一切的背后，真理只有一个：人们共同使用新型工具工作，发动一场制造业革命。21世纪的工业格局必将与20世纪的大不相同。创新不再是由世界上最大的公司自上而下地推进，而是由业余爱好者、创业者和专业人士等无数个人自下而上地开拓。此前，我们已在比特世界中见证了奇迹，从最初的个人电脑爱好者成长为互联网的网民大军。现在，这样的革命再次现身，规模宏大地出现在更广阔的现实世界中。