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党的十九大提出中国要从“要素驱动、投资规模驱动”走向更加注重“创新驱动”的变革，注重动能转换，同时把加快建设创新型国家作为构建现代经济体系的重要内容，并用“战略支撑”四个字强化了创新的重要地位。邓小平说，科学技术是第一生产力。工业革命不同于科技革命之处在于，它将科技革命的成果落实在生产中，对于世界经济的推进是天翻地覆的。人们一般认为，第一次工业革命以蒸汽机的改良和推广使用为标志，第二次工业革命以电力的广泛应用为标志，第三次工业革命以电子计算机、网络的发明和使用为标志。目前，普遍的看法是，人类处于第四次工业革命的前夕，我们认为，未来科学技术进步带动的第四次工业革命，既是百年变局的基本内容，也是导致百年变局发生的基本推动力量。
第一次工业革命发源于英格兰中部地区，始于18世纪60年代，通常认为是指资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业过渡，是资本主义工业化的早期阶段。马克思曾经说过：“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产。”
工业革命是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命。一般认为工业革命以1765年哈格里夫斯（Hargreaves）发明珍妮纺纱机为开端，而工业革命的根本性标志是瓦特改良蒸汽机。
一系列技术革命，如，1796年塞内费尔德（Senefelder）发明了平板印刷术，1797年亨利·莫兹利（Henry Maudslay）发明了螺丝切削机床，1807年富尔顿（Fulton）制造出用蒸汽机做动力的轮船，1814年史蒂芬森（Ste-phenson）发明了蒸汽机车，1844年威廉·费尔贝恩（William Fairbairn）发明了兰开夏锅炉，引发了从手工劳动向动力机器生产转变的重大飞跃，蒸汽机、煤、铁和钢
是促成第一次工业革命加速发展的四项主要因素，机器的发明及运用成为这一时代的标志，因此这个时代也被称为机器时代。随后工业革命传播到整个英格兰
再到整个欧洲大陆，19世纪传播到北美地区
，最终传播到世界各国。其结果不仅是生产力的革命性爆发，资本主义社会
因之而确立，人类社会也得到了一次巨大的进步。
第二次工业革命是指19世纪中期，欧洲国家和美国、日本的资产阶级革命或改革的完成，促进了经济的发展。19世纪60年代后期，第二次工业革命开始，科学技术作为第一生产力，对经济发展和社会进步起到了巨大促进作用，人类进入了电气时代。1866年，德国人西门子（Sie-mens）制成了发电机；到19世纪70年代，实际可用的发电机问世。电器开始用于代替机器，成为动力的新能源。此后，电灯、电车、电影放映机陆续问世。科学技术应用于工业生产的另一项重大成就，是内燃机的创新和使用。19世纪七八十年代，以煤气和汽油为燃料的内燃机相继诞生，90年代柴油机的创造解决了交通工具的发动机问题。19世纪80年代，德国人卡尔·弗里德里希·本茨（Karl Friedrich Benz）等人成功地制造出由内燃机驱动的汽车，内燃汽车、远洋轮船、飞机等也得到了迅速发展。内燃机的使用推动了石油开采业的发展和石油化工工业的生产。19世纪70年代，美国人贝尔（Bell）发明了电话，90年代意大利人马可尼（Marconi）（一说是俄国的波波夫）试验无线电报并取得了成功，都为迅速传递信息提供了方便。1903年12月17日，莱特兄弟（Wright Broth-ers）制造的第一架飞机“飞行者一号”在美国北卡罗来纳州试飞成功；1927年5月，美国人林德伯格（Lindbergh）驾驶飞机横跨大西洋。世界各国的经济、政治和文化联系进一步加强。
在第一次工业革命时期，技术发明大多来源于工匠的实践与经验积累，科学和技术并未很好地结合。在第二次工业革命期间，自然科学发展得到的成果开始同工业生产结合起来，科学在推动生产力发展方面发挥更为重要的作用，它与技术的结合使第二次工业革命取得了巨大的成功。德国在科学研究领域中领先，美国则在大规模生产方面领先，创造了许多新的工业模式和推销的技巧。例如，20世纪初，亨利·福特（Henry Ford）因为发明“流水线”生产方式，将汽车生产流程化、标准化，获得了巨大的商业成功。农业中化肥的应用，使得较少的农业人口可以支撑城市巨大的工业人口的农产品需求，这一阶段世界经济获得的飞跃是史无前例的。
第三次工业革命是指20世纪40—50年代后，科技方法论从实证分析向系统综合转型，以原子能、电子计算机、网络技术、微电子技术、航空航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得的重大突破为标志的科学技术进步，促进了经济的发展。1958年10月，英国首次实现了往来大西洋的商用飞行。1957年，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，开创了空间技术发展的新纪元；1959年，苏联发射的“月球2号”卫星把物体送上月球；1961年，苏联宇航员加加林乘坐飞船率先进入太空；美国则在1969年实现了人类登月的梦想。1954年6月，苏联建成第一个原子能电站；1957年，苏联第一艘核动力破冰船下水。电子计算机技术和网络的发明与发展是人类科技的重大突破。20世纪40年代后期的电子管计算机为第一代计算机；1954年，出现晶体管计算机；20世纪60年代中期，出现许多电子元件和电子线路集中在很小的面积或体积上的集成电路，每秒运算达千万次，它适应一般数据处理和工业控制的需要，使用方便；20世纪70年代出现第四代大规模集成电路；20世纪80年代出现智能计算机、光子计算机、生物计算机等。20世纪60年代，美国国防部开启了阿帕网，在20世纪80年代互联网对科研开放，20世纪90年代开始民用，至今已经将地球“一网打尽”。在互联网中，时间和空间发生革命性的变化，形成了全新的商业模式，互联网成为供应链平台，以及社会交往的巨大空间，对整个人类的社会生产和社会关系产生了根本性的颠覆。第三次工业革命同前两次工业革命相比，有一些新的特点：一是科学技术是第一生产力日益彰显，科学技术转化为直接生产力的速度加快，在推动生产力的发展方面起着根本的作用。二是科学与技术密切结合，相互促进。科学理论的指导作用愈来愈重要，随着科学理论探究的展开，科学实验手段的不断进步，科研探索的领域也在不断开阔。三是科学理论与技术各个领域之间相互联系在加强，科学研究朝着综合性方向发展，呈现出多学科、立体化、相互渗透的特点，社会科学、管理科学在第三次工业革命中显现出强大生命力。在前两次工业革命中，人们更多的是通过技术变革，提高劳动强度、提高劳动生产率从而增加新的财富。第三次工业革命主要是通过科学理论指导生产技术的不断进步、劳动者素质和技能的不断提高、原有劳动手段的不断改进、新劳动手段的不断创新问世来提高劳动生产率，对经济发展、社会进步起到推进作用。
第四次工业革命今天已经隐隐出现在了世界的地平线上。习近平总书记认为，未来10年将是世界经济新旧动能转换的关键10年，人工智能、大数据、量子信息、生物技术等新一轮科技革命和产业变革正在积聚力量，催生大量新产业、新业态、新模式，给全球发展和人类生产生活带来翻天覆地的变化。前三次工业革命，一方面使得人类的生活和社会发展进入了空前的繁荣，另一方面也造成了巨大的能源、资源消耗，付出了前所未有的环境代价、生态成本，急剧地扩大了人与自然之间的矛盾，以及人类社会分化的马太效应，富者愈富，贫者愈贫。进入21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候变化危机，以及人类社会矛盾的多重挑战，由此引发了第四次工业革命——原则上讲，就是在全新的科技基础上，达到资源最有效的配置，人类社会福利的普遍提高，以及发展的可持续，形成绿色的人类命运共同体。
从科学技术突破的角度看第四次工业革命，未来到底将以什么科学技术作为经济社会发展、进步的支柱（即物质基础），这件事情并没有水落石出。到底是以石墨烯、人工智能、基因工程、虚拟现实、量子信息技术、分子工程、可控核聚变、清洁能源还是生物技术领域为技术突破口，形成未来的第四次工业革命，目前路径并不完全清晰。从人们在种种会议上的讨论看，第四次工业革命（甚至有人提出目前已经进入第五次工业革命）从大的领域基本能够得到大多数与会者认同的、未来具有方向性意义的突破大概率会产生于生命科学、信息革命与人工智能（AI）、新能源、新材料等领域，其他的突破均可以归纳进这几大领域。
从现在的进展看，计算机的发展肯定还要继续颠覆人们的想象力。计算机技术是许多前沿技术发展的基础保障，如飞往宇宙的飞船，探索微观粒子、病毒世界的设备，探索人体基因奥妙的研究。此外，人与机器结合，或单纯的仿生人，都需要以超高性能的计算机为基础。集成电路的发展（摩尔定律）还不足以突破人类的想象力，给人类带来更大想象力空间的是量子计算机，其计算能力与速度眼下已经突破了常规想象力，更遑论未来了。超级强大的计算能力，加上网络的突破，5G、6G和云技术，网络从地面展向空中，加上人脑与机器结合直接上网（甚至是人脑直接上网），将会是一种怎样的情景，有多大的影响，我们无法预计。
人类一切需求的核心是能源消费。目前人类使用的能源大部分还是化学能源，这种能源说到底是地球上千万年的积累，转换效率很低，而且这些化学能源的使用会带来大气污染、温室效应等问题，更关键的是地球上的化学能源是有限的，终有用完的一天。人类在水电利用、太阳能、风能、海洋能、核裂变等方面的探索都取得了一定的成果，但也清楚地看到了这类能源使用的局限性，核聚变虽然被反复讨论，但真正能够实现大规模商用还需要一段时间。能源消费的问题如果能够有重大突破（例如日本曾经建议，未来的家庭用电是否可以用燃料电池来解决），人类的绿色发展也就有了一定的基础，目前仍然在努力探索之中。
人工智能是讨论最多的，也是目前取得突破最多的领域，在机器人与人类下棋、替人类诊治病案、汽车的无人驾驶领域，其能力已经得到了认可。目前随着全无人工厂的诞生，人工智能与人类的智力相比，缺乏的只是自主创造力。如果未来计算机算力极大发展，软件水平极大提高，人工智能有了自己的“自主意识”，其发展将充满不确定性。沃尔夫物理奖获得者霍金（Hawking）在他的五大预言中，警告人工智能可能会毁灭人类。人类和人工智能结合可能会产生的情况如下：人机合一，产生超级人类，在人类大脑内植入芯片，然后通过接口直接读取大脑信号，并可以实现控制。这不是科幻，美国特斯拉汽车的老板马斯克（Musk）成立的脑机接口研究公司Neuralink在这方面的研究已经取得了决定性的进展。与此同时，基因芯片研究已经进入实验室阶段。人工智能未来的前景充满了挑战，带有自主意识的机器人、人机合一的超级人类、虚拟现实创造的人类新空间等等，会把信息革命、人工智能的研究使用推向我们目前无法预知的境地。
生命科学的进展为人类第四次工业革命提供了全新的领域。在过去的三次工业革命中，人类一直是革命的主体，而人类生存的时间、空间是被革命的对象。即便是第四次工业革命，关于新能源、新材料的研究和突破，仍然是延续着以提高资源使用效率、提高现有生活质量为目的而来的。但生命科学研究的开展使得人类在工业革命中第一次既是以革命的发动者，又是以被革命的对象出现。1996年英国科学家对羊进行了克隆实验，取得了成功，“多莉”羊不仅存活了下来，而且还生了6只正常的小羊。随着3D打印技术的进步，用3D打印人的器官也取得了成功。今天生物工程的快速兴起是第四次工业革命与前面三次工业革命存在根本性区别的地方。生物工程是由基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成，其中基因工程最受关注。它是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，即将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。克隆是通过复制原有生命体的基因制造出一个和原有生命体一模一样的生命（或克隆出器官用于治疗），而不是原有生命体的长生不老；今天科学家们研究的基因编辑、基因修复，似乎是希望解决人长生不老这一人类永恒的话题。今天已有的研究表明，人类一方面从百岁老人那里得到启发，在寻找、研究人类长寿的基因，另一方面则对人类基因进行编辑，人为干预寿命，使人长寿，甚至求得永生。后一种研究在目前被认为是一柄在结果上的双刃剑。
对于人类的第四次工业革命将会是一种什么样的情景，什么时间会爆发，众说纷纭。有极端说法是第四次工业革命将终结工业革命自身，因为它解决的是人类活动的终极问题。我们认为，这次新的工业革命按照经济周期理论，应该在2025—2035年间会有突破性的展现，能够解决“是什么”的问题，即到底什么突破可以引领人类新的生活方向，但它对于人类经济社会政治生活的重大颠覆性影响，还需要假以时日才能够看清楚。但是，每当上一次技术革命的动能步入尾声，已经成熟的技术传导扩散而产生的红利衰退时，世界经济都将会陷入活力不足、增长低迷状态。2008—2009年由美国次贷危机引发的全球金融危机过去之后，第三次科技革命的红利逐渐消失，动力逐渐减退，现时研发的纳米、基因、量子计算、人工智能、无人驾驶等，尽管前景光明，但由于尚未进入实用阶段，未能形成巨大市场需求，因而不能对经济产生根本性推动，对于当前世界经济的助推作用有限，可以说是“雷声大雨点小”，世界经济既无需求亮点，也无供给亮点，逐渐进入低增长时代。希望我们预计的2025—2035年间新科技革命带来一场新的工业革命的愿景能够成为现实，使得开放型世界经济得以再次辉煌。