如果我在25年前告訴你，在接下來的25年裡，全球1/3的人將能夠通過由數億人組成的龐大全球網絡進行交流，以交換音頻、視頻以及文字信息，並可以通過手機查詢世界上的各種知識，任何人都能夠同時向10億人發佈新觀點、推介產品或者傳達新思想，而這樣做幾乎是免費的，你一定會搖頭表示不信。但是，現在這一切已經成為現實。
那麼，如果我現在繼續告訴你，今後的25年內，家庭取暖、電器運轉、商業能耗、車輛驅動，以及全球經濟的各個組成部分運轉所需的能源將幾乎全部免費，你會相信嗎？事實上，現在已經有幾百萬名早期採納者在這麼做了，他們將住所和辦公場所變成了微型發電站，以便就地獲得可再生能源。安裝太陽能和風能設施的固定成本大約1—8年內即可收回，即便在回本之前，所獲得能源的邊際成本也幾乎為零。1化石燃料與核電必定要消耗一些原料來發電，與之不同，屋頂的太陽光、建築旁吹過的風、辦公場所附近的地熱，以及廚房垃圾厭氧分解形成的生物能量，這些能源幾乎都是免費的。
那麼，如果我接著告訴你，可以利用幾乎免費的信息，對同樣幾乎免費的綠色能源進行管理，進而創造一個智能的通信/能源矩陣與基礎設施，使世界上的任何企業都可以通過洲際能源互聯網接入並共享能源，而貨物的生產成本和銷售價格只相當於目前全球製造業巨頭的幾分之一，你會相信嗎？其實同上，數百家企業已經開始進行小規模嘗試。這些企業創建3D打印業務，採用信息化手段，以接近的零邊際成本來「製造」（infofacturing[1]）產品，在工廠的實驗室使用自產的綠色能源，近乎免費地在全球數百個網站上銷售商品，並同樣近乎免費地使用電力和燃料電池驅動的綠色能源車輛運送產品（我們會在下文中討論用於建設相關基礎設施的前期固定投資）。
同樣，如果我還告訴你，世界上數百萬名以前沒有機會接受大學教育的學生突然能夠免費上全球最傑出學者的課程，並將之應用於工作中，你會相信嗎？事實上，這樣的事情正在發生。
最後，如果我告訴你，在各行業、專業和技術領域中，隨著智能技術逐漸替代傳統勞動力，企業得以更智能、更高效、更節約地開展文明的商業活動，使生產與經銷商品和服務的邊際人力成本下降至接近零，你會相信嗎？事實上，隨著全世界各行各業和專業機構的數千萬工人被智能技術所替代，一切最終都會發生。如果大量的職業勞動者在未來20年內逐漸淡出經濟生活，那麼人類該做些什麼呢？更重要的是，未來人類到底會向何方發展？目前，學界已經正式提出了這個問題，而相關的國家政策辯論也正在進行中。
極致生產力
邊際成本趨向於零，產品和服務近乎免費，這是生產力進步所產生的功效之一。生產力是「一種生產效率的衡量方法，由產品與生產產品所需條件的比率計算得出」。2如果生產一件額外商品或服務的成本幾乎為零，則代表著生產力處於最佳水平。
同時，我們還將面臨資本主義的根本矛盾。資本主義制度的驅動力是更高水平的生產力，這可以通過日益上漲的熱力學效率原理來解釋。然而，資本主義競爭殘酷無情，競爭者引入更高效的新技術，以此降低生產成本以及產品和服務的價格，從而吸引買家。在接近終點線之前，競爭激烈度將持續攀升，直至達到最佳效率，登上生產力的頂峰。所謂終點線，是指每項額外單位生產的邊際成本近乎零的情況。當跨過終點線後，商品和服務幾乎免費，利潤枯竭，資產交易市場倒閉，而資本主義制度也將消亡。
直到最近，經濟學家們還滿足於用這兩個因素來衡量生產力，即機器資本和勞動者績效。但是，當憑借增長理論在1987年獲得諾貝爾經濟學獎的羅伯特·索洛（Robert Solow）對工業時代進行追蹤時，他發現機器資本和勞動者績效僅佔全部經濟增長的14%左右，那麼推動剩餘86%的經濟增長的因素是什麼？這是個問題。對於這個神秘的問題，美國經濟學會前主席、經濟學家摩西·阿布拉莫維茨（Moses Abramovitz）承認了其他經濟學家都不敢承認的事實，即剩餘86%的經濟增長是由「我們忽略的衡量因素」所導致的。3
在過去的25年裡，包括德國維爾茨堡大學的物理學家賴納·屈梅爾（Reiner Kummel）和法國楓丹白露歐洲工商管理學院的經濟學家羅伯特·艾爾（Robert Ayres）在內的一些分析師均已發現這個問題，他們分析機器資本、勞動者績效和能源使用的熱力學效率這三種因素，重新追蹤工業時期的經濟增長情況。他們發現，正是「促使能源和原料轉化為有用功的不斷增加的熱力學效率」，成為其他生產力增益和工業經濟增長的主因。換句話說，「能源」就是被忽視的因素。4
深入探究第一次和第二次工業革命，我們會發現，由於有了通信/能源矩陣和包括企業通用技術平台在內的配套基礎設施，生產力的飛躍和經濟的跨越式增長才成為可能。例如，如果沒有電網，福特就無法利用工廠中的電動工具，無法享受它所帶來的效率和生產力的極大進步；如果沒有電報及後來的電話，企業就不能與上游供應商和下游分銷商實現即時通信，企業的內部和外部運營指令鏈條也無法實現即時訪問，這樣一來，企業就不可能通過大規模垂直集成的運營模式提高效率和生產力。如果沒有遍及全國市場的完備的道路系統，企業也不能大幅降低物流成本。同樣，電網、通信網絡以及在全國道路系統上運行的汽車和卡車，這些都需要消耗化石燃料能源，從而需要建設垂直集成的能源基礎設施，以便在油井、煉油廠和加油站之間輸送能源。
在2012年總統大選期間，奧巴馬曾說過一句現已膾炙人口的話：「不是你建的！」儘管共和黨趁機對此斷章取義，但奧巴馬的意思非常明確，即成功的企業要想提高生產效率，基礎設施是必不可少的，包括電力傳輸線、石油和天然氣管道、通信網絡、道路、學校等。5在一個綜合性市場經濟體中，沒有基礎設施的企業不可能成功。基礎設施是公共產品，需要政府支持，也需要市場去促成。這是一個常識，但它在奧巴馬講話引起的風暴中被忽略了。這個國家有一個普遍的認識誤區：所有的經濟成功都只歸功於企業家的智慧，政府干預始終是經濟增長的絆腳石。
在大多數情況下，公共基礎設施由稅收支付或補貼，並受政府監督和管理，包括地方政府、州政府或中央政府。第二次工業革命期間，通用技術基礎設施為21世紀的經濟飛速增長提供了生產潛力。在1900—1929年，美國初步建立了第二次工業革命的基礎設施體系，包括電網、通信互聯網、道路系統、石油和天然氣管道、自來水和污水處理系統、公立學校系統等。「大蕭條」和「二戰」使基礎設施建設工作延遲甚至停滯，但戰後鋪設和完善的州際公路系統、全國電力和電信網絡最終形成了成熟的綜合性基礎設施體系。第二次工業革命的基礎設施體系提升了各行業的生產力，包括汽車生產、州際公路出口處的郊區商業和住宅建築開發等。
1900—1980年，隨著國家基礎設施的發展，美國總的能源利用率（即能從原料中提取出來的、對增加物理勞動潛能有益部分所佔的比率）從2.48%穩步上升至12.3%。20世紀90年代末，隨著第二次工業革命的結束，總能源利用率穩定在13%左右。6儘管效率顯著提高，極大地促進了美國的生產力和經濟增長，但在第二次工業革命期間，我們所使用的能源仍有87%被浪費在傳輸過程中。7
即使我們對第二次工業革命的基礎設施進行升級，也不大可能顯著提升能源利用率、生產力和經濟增長率。化石燃料能源體系已經成熟，其成本正在變得令市場難以接受。而繼續設計和使用這類能源的相關技術（例如內燃機和集中式電網）的生產力已經耗盡，基本上沒有潛力可挖。
毋庸贅言，100%的熱力學效率是不可能實現的。但是，根據新的調查結果（包括我所在的全球咨詢團隊的研究成果），隨著向第三次工業革命基礎設施的遷移，在未來40年內，將總能源效率提高到40%以上是有可能的。這會帶來生產力的顯著增長，使之超過21世紀的經濟增長水平。8
物聯網
作為歷史上首次智能基礎設施革命，新興的物聯網很可能會推動生產力的巨大飛躍。它將連接一個智能網絡中的每台機器、每家企業、每個住戶和每輛車，而該智能網絡包括通信互聯網、能源互聯網、物流互聯網等，一切都將內置到單一的操作系統中。僅在美國一個國家，就有大約3 700萬個數字智能電表在提供實時的用電量信息。9 10年內，在美國、歐洲以及世界其他國家，每棟建築物都將配備智能電表，而且每一台設備（包括恆溫控制器、裝配生產線、倉儲設施、電視機、洗衣機和計算機等）都將配備可以連接到智能電表和物聯網平台的傳感器。2007年，大約1 000萬個傳感器將各種類型的人類發明連接到物聯網上。到2013年，這個數字超過了35億；更令人驚歎的是，預計到2030年，將會有100萬億個傳感器被連接到物聯網上10，其中包括空中傳感技術、軟件日誌、射頻識別閱讀器，以及無線傳感網絡等在內的其他傳感設備將協助人們收集更廣泛的大數據，如電網中不斷變化的電價、供應鏈中的物流交通流量、裝配生產線的生產流程、辦公前後台服務以及消費者行為的即時追蹤等。11正如第一章中所提到的，反過來，智能基礎設施將為每個聯網企業提供持續的大數據流，然後利用高級分析方法處理數據，從而創建預測算法和自動化系統，以此改進他們的熱力學效率，從而極大地提高他們的生產力，並將整個價值鏈的邊際成本降低到接近於零。
思科公司預測，到2020年，物聯網將通過節約成本和增加收益創造14.4萬億美元的價值。12通用電氣公司在2012年11月發佈的一份研究報告指出，到2025年，由智能工業互聯網帶來的效率提升和生產力進步將惠及所有經濟領域，影響「大約一半的世界經濟」。縱觀各個行業，我們才會開始瞭解建立歷史上第一個智能基礎設施所帶來的生產潛力。例如，單從航空工業來看，通過使用大數據分析技術來更好地規劃交通路線、監控設施和維修方案，即使燃油效率只提高1%，也可以在15年內節約300億美元的成本。13
醫療領域是通過接入物聯網獲得生產潛力的另一個典型案例。醫療支出佔全球GDP的10%，在2011年，這一數額達7.1萬億美元，且10%的醫療支出「由於系統效率低下而被浪費」，浪費支出為每年至少7 310億美元。此外，根據通用電氣公司的研究，醫療領域59%的低效（相當於4 290億美元）會受到來自工業互聯網部署的直接影響。基於通用電氣公司的研究，大數據反饋、高級分析方法、預測算法和自動化系統可以節約全球醫療領域25%的成本，每年可以節省大約1 000億美元。成本每下降1%，每年就能節約42億美元，15年就可以節約630億美元。14在航空和醫療領域以及其他任何領域，如果實現從1%到2%、5%乃至10%的效率提升，將會帶來十分顯著的經濟變化。
凱文·阿什頓（Kevin Ashton）是麻省理工學院自動識別中心的創始人之一，他於1995年最先提出了「物聯網」這一術語。但在接下來的幾年裡，物聯網並未獲得蓬勃發展，從某種程度上講，那是因為嵌入「物」的傳感器和驅動器的價格仍然相對昂貴。然而，在2012—2013年的18個月裡，用於監視和追蹤「物」的射頻識別芯片的成本下降了40%。現在，這些識別元件的成本不到10美分。15此外，這些識別元件不需要配備電源，能夠從用來掃瞄它們的無線電信號中獲取能量，從而進行數據傳輸。在過去的5年中，陀螺儀、加速度計和壓力傳感器等微電子機械系統的價格也下降了80%—90%。16
另一個拖延物聯網部署的障礙是互聯網協議第四版（IPv4）。在該協議下，互聯網上只能有43億個獨立地址（事實上，互聯網上每個設備都必須被分配一個IP地址）。目前，大部分IP地址已經被20多億網民佔用，只剩餘極少的地址可用，無法滿足數百萬乃至數萬億的「物」接入互聯網的需求。現在，一種新版本的互聯網協議IPv6已經由互聯網工程任務組開發出來，該協議可以把可用地址數量擴展到驚人的3.4×1041個——足夠容納未來10年預計接入互聯網的兩萬億設備。17
《經濟學人》的專欄作家尼克·瓦萊裡（Nick Valery）對這些難以理解的大數據進行了分解，以使普通人理解它們的意義。那就是，每人只需將「1 000件私人物品連接到互聯網」，在不到10年內，就會有兩萬億設備接入互聯網。18在發達國家，多數人擁有大約1 000—5 000件能夠接入互聯網的私人物品。19這看起來似乎是非常龐大的數字，但當我們觀察周圍的房屋、車庫、汽車和辦公室，把電動牙刷、書籍、車庫開門裝置、電子通行證、建築等物品都計算在內時，會發現我們擁有的私人物品數量還是很驚人的。在未來大約10年內，這些設備中會有很多被標識，並通過互聯網與其他物品連接起來。
然而，瓦萊裡很快指出了幾個未解決的重大問題，這些問題開始出現在物聯網的廣泛推廣過程中，而且很可能會阻礙物聯網的快速部署，並令公眾難以接受。他在文章中寫道：
那麼問題是，誰來分配標識？數據庫裡的信息在哪裡？如何訪問？如何保證芯片和數據庫中具體信息的安全？確保這些責任可追究的法律框架是什麼？
瓦萊裡警告說：
如果掩蓋這些問題，將會嚴重損害與聯網設備相關的任何個人或企業信息。因為無知或疏忽會導致這種情況的發生，所以物聯網在成熟之前還會面臨波折。20
物聯網將所有人和物連接到一個類似於神經系統的網絡中，它將帶領人類走出以隱私為典型特徵的時代，而進入「透明時代」。儘管長期以來隱私一直被認為是一項基本權利，但它從來就不是一項固有權利。事實上，從整個人類歷史來看，作為地球上最適合群居的物種，直到現代，人類還一直或多或少地生活在公開的環境中。直到16世紀，如果一個人在白天長時間漫無目的地獨自遊蕩，或在黑夜中隱藏起來，這個人仍然會被看作著魔了。在進入現代社會之前，幾乎在我們所知道的每一個社會中，人們都會在公共場所一起沐浴，經常在公共場所小解，在公共餐桌上就餐，頻繁地在公共場合發生性行為，並擠在一起睡覺等。
直到早期資本主義時代，人們才開始退到一扇關起的門內。資產階級的生活也逐漸變成了私人事務：儘管人們扮演著公共角色，在日常生活的很多時候，人們卻嚮往生活在密閉空間。在家裡，生活被進一步分隔到獨立的房間，每個房間都有自己的功能，如客廳、臥室、書房等。人們甚至開始單獨睡在不同的床上或臥室裡。
人類生活開始分隔，私有財產與公有財產也開始分開，這和私有化是同步的。在財產私有化的新世界裡，一切都變成了「我的」或「你的」，有自主權概念的人也將他周邊的財產與世界分開，而過起自己的生活。從此，隱私權成為具有排斥性的權利。伴隨著生活的私有化，「每個人的家就是一座城堡」這一觀念深入人心。經過一代又一代的傳承，人們開始認為，隱私是人類與生俱來的特質，而不僅僅是人類歷史長河中為適應某一特定時期的社會傳統而產生的。
今天，物聯網的不斷演進正在打破捍衛隱私神聖不可侵犯的層層藩籬，隱私權不再與生存、自由和追求幸福的權利同等重要。對於生長在全球互聯世界的年青一代，人們在生命的每一刻都渴望通過Facebook、Twitter、YouTube、Instagram等社交媒體網站發佈信息並與世界分享，隱私權已經在很大程度上失去了吸引力。對年青一代而言，自由並不局限於獨立的自主權和排斥性，而是在於享受加入其他人以及虛擬全球公共廣場的樂趣。年青一代的綽號就是「透明」，協作開始成為他們的習慣做法，他們在橫向擴展的網絡中以群眾生產的方式表現自我。
至於未來，生活在一個更加互聯的世界（所有的人和物都將嵌入物聯網）的人們是否會非常關心隱私，這個問題尚不明確。
在從資本主義時代到協同時代的漫長過程中，隱私問題仍將是一個關鍵問題，並在很大程度上決定了進入下一歷史時期的轉變速度和所選路徑。
關於隱私的核心問題是：在人和物都相互連接的情況下，需要建立什麼樣的界限才能保護個人隱私權？問題是，第三方具備通過物聯網訪問數據流的權限，還具備先進的軟件技能，為了達到自己的目的，他們可以穿透每一層全球網絡系統，來尋找利用媒介的新途徑。網絡黑客可能為了商業利益而竊取個人身份信息，社交媒體網站也可能將數據出售給廣告商和銷售商以增加他們的利潤，而政客則可能將重要信息透露給外國政府。那麼我們如何確保數據流公開、透明，如何確保其可以讓所有人都受益？同時，我們又如何在沒有得到許可的情況下，確保這些關乎一個人生活方方面面的信息不會被違背個人意願地使用、損害所有者的利益呢？
事實上，歐盟委員會已經開始解決這些問題。2012年，歐盟委員會舉行了一次歷時三個月的集中磋商，聚集了600多名來自商業協會、公民社會組織和學術界的專家，以尋求政策途徑，從而「在確保歐盟公民受到適當保護和信任的前提下，促進物聯網在數字化單一市場中的蓬勃發展」。21
歐盟委員會確立了一個廣泛的原則來指導物聯網未來的發展：
總體來講，我們認為對物聯網服務而言，隱私、數據保護以及信息安全是應該被無償滿足的需求。尤其是信息安全，它是用來保護信息的機密性、完整性和可用性的。同時，我們還認為，在為行業提供物聯網服務中，信息安全也是一個基本需求，這一點既體現在確保機構自身的信息安全上，也體現在保護公民利益上。22
為推進這些保障措施，歐盟委員會提議將相關機制落實到位：
以確保不會發生違規的個人數據處理事件，並且保證對發生過的數據處理事件已通知相應的個體，通知內容包括處理目的、處理人員身份，以及如何行使其權利。同時，處理人員需要遵守數據保護原則。23
此外，歐盟委員會進一步提出保障用戶隱私的具體技術手段，包括保護數據安全的技術等。在聲明中，歐盟委員會給出結論：「應該有效保障個體對其個人數據的控制權，物聯網系統應提供足夠的透明度，以確保個人能夠有效地行使其數據主體權利。」24
在高度透明、協同和包容的時代，當涉及保護個人控制及數據處理的權利時，沒有人會天真到忽略其從理論到實踐的難度。然而，人們已經清楚地認識到，如果無法在透明度和隱私權之間實現適當的平衡，那麼物聯網的發展可能放緩，甚至造成無法挽回的危害和損失，從而阻礙整個社會進入協作時代（關於這些有關隱私、安全、訪問和治理問題的討論將貫穿整本書）。
將所有人和物接入一個全球性網絡，儘管這樣形成的「龐然大物」會讓人感到有點兒可怕，但也是令人興奮和豁然的，因為這開啟了人類在地球上共同生活的新的可能性。而對於這一新的冒險，我們現在仍然處於想像階段。
相比第二次工業革命中電的發明，物聯網技術革命的功績有過之而無不及，商界已經迅速整合資源，並做出搶佔其商業價值的決定。針對從2013年開始改變社會的這場「悄無聲息的革命」，《經濟學人》的情報部門通過集中調查全球的金融服務、製造業、醫療、製藥、生物技術、信息技術、能源和自然資源以及建築和房地產等重點行業的商界領袖，發佈了第一份全球商業指數報告。
該報告開頭指出，驟降的技術成本，移動通信和雲計算等相關領域的新發展，再加上政府支持力度的加大，這一切將把物聯網推向全球經濟舞台的中央。38%的受訪企業領導預計，在未來三年中，物聯網將「對大多數市場和行業產生重大影響」，有40%的受訪者表示，它將「對一些市場或行業產生影響」。只有15%的企業主管認為，物聯網只會「對少數全球參與者產生重大影響」。25目前，已經有超過75%的跨國企業正在考察物聯網，或者在某種程度上在他們的業務中使用物聯網，而且2/5的首席執行官、首席財務官和其他管理層受訪者表示，他們「至少每個月會舉行一次關於物聯網的正式會議或交流」。26
一項有趣的調查結果顯示，30%的受訪企業領導者表示物聯網將「為現有產品或服務創造新的收入機會」，29%的企業領導者表示物聯網「將激發新的工作實踐或業務流程」，23%的調查對像表示物聯網「將改變我們現有的商業模式或經營策略」，還有23%的受訪者表示物聯網「將引發新一輪創新」。最有說服力的是，超過60%的高管「一致認為，在集成物聯網方面動作緩慢的公司將落後於競爭對手」。27
《經濟學人》調查的核心信息是，大多數企業領導層確信，在整個價值鏈中運用物聯網將產生引人注目的潛在生產力收益，並且打破舊有的商業經營模式。這令企業別無選擇，只能不斷努力，提前將他們的業務操作連接到物聯網平台。
然而，物聯網是一把雙刃劍。提升熱力學效率和生產率的壓力與降低邊際成本的壓力將同樣無法避免。如果企業不充分利用潛在生產力銳意進取，就會被遠遠地甩在後面。智能力量所釋放的生產力在整個第三次工業革命基礎設施的各環節發揮了作用，而在25年內，它將繼續產生更大的影響力，使產生綠色能源、製造和交付大量產品服務的邊際成本接近於零。從1990年萬維網起步到現在，指數曲線引發了信息生產和發送成本的大幅下降，而物聯網革命也將遵循與之大致相同的時間線。
指數曲線
誠然，這種觀點似乎有些言過其實，但別忙，讓我們仔細分析一下「指數」這個詞的意義。我記得當我還是個孩子時（大約13歲），一個朋友問了我一個有趣的假設性選擇題：你是願意直接拿走100萬美元，還是換一種方式，第一天拿一美元，之後每天拿前一天金額的兩倍，這樣持續一個月？我最初說：「你在開玩笑吧……任何心智正常的人都會直接拿走100萬美元。」他說：「等等，先算一下。」所以我拿出了紙和筆，開始做翻倍計算。經過31天的翻倍，我得到了一個超過10億美元的數字，這可是1 000個100萬。我頓時驚呆了。
指數增長是有迷惑性的，它會在不知不覺中擊敗你。15天時，翻倍後的數字還只有16 384美元，讓我相信選擇100萬美元現金是正確的。而之後6天的翻倍則令人震驚，只經過6次翻倍，這一數字就超過了100萬。而接下來的10天更讓我大跌眼鏡。到了這個月的第31天，一美元的翻倍已經超過了10億美元。這是我第一次領教指數增長的威力。
因為我們過於習慣線性思維，所以大多數人很難把握指數增長。「指數」這一概念也很少受到公眾的關注，直到有一天，全球最大的半導體芯片製造商英特爾的創始人之一戈登·摩爾注意到了一個奇妙的現象，他在1965年發表的一篇現在非常有名的論文中指出，自1958年集成電路發明以來，其組件的數量每年翻一番：
最小組件成本的複雜度以大約每年兩倍的速度增長。當然，預計在短期內，這一比率即使不增加，也會繼續保持。28
1975年，摩爾稍微修改了之前的推測，表示每兩年翻一番。儘管這個翻倍過程已經持續了37年，但最近科學家們開始預測：能夠置於電腦芯片上的晶體管數量的增速將會放緩。物理學家加來道雄（Michio Kaku）說，我們已經開始看到減速的情況，至少在芯片方面，在應用傳統的硅技術10年之後，摩爾定律將逐漸停息。由於預料到了增速放緩的情況，英特爾正在推出3D處理器，並相信它能將翻倍增長的速度多保持一段時期。
加來道雄指出，硅能產生的計算能力是有上限的。但他補充說，像3D芯片、光學芯片、並行處理以及最終的分子計算，乃至量子計算等更新型的技術，這些技術可能會在未來確保計算能力按指數增長。29
摩爾定律已經被放到一個廣泛的信息技術範圍內予以觀測。硬盤存儲容量正在經歷類似的指數增長曲線。網絡容量（通過一根光纖的數據量）已經完成了一個更加急劇上漲的指數曲線：一個光纖網絡上的數據傳輸量大約每9個月就要翻一番。30
這就是在50多年中計算成本急遽下降的指數因素。當開發第一批大型主機時，計算成本之高遠遠超出了企業的承受能力。按照傳統思想，充其量也只有軍隊和一些研究機構能支付得起這些費用。然而，專家未考慮計算能力的指數級增長和生產成本的指數級下降。集成電路（微芯片）的發明剛好打破了這種平衡。50年前，購買一台計算機可能要花費數百萬美元，今天，數億人擁有了價格低廉的智能手機，而其計算能力比20世紀60年代最強大的計算機主機還要強數千倍。31 2000年，1G硬盤的成本大約是44美元，而到2012年，該成本已經降到7美分。2000年，1G流媒體視頻流量的成本為193美元，而10年後，該成本已經降到了三美分。32
為了理解計算能力上升和成本下降指數曲線的意義，我們來看看下面這個例子：第一台取得商業成功的量產商用計算機（即1959年問世的IBM 1401）通常被稱為計算機行業的「T型車」。這台機器高5英尺，寬3英尺，內存為4 096個字符。它可以在60秒內執行193 000次8位數的加法。而在當時，租賃這款IBM計算機的費用是每年30 000美元。33 2012年，世界上最便宜的樹莓派電腦每台售價僅25美元。34由於價格低廉，樹莓派基金會被來自發展中國家和發達國家購買者的訂單搞得手忙腳亂。
現在，只需花費幾百美元，就可以購買一部只有幾十克重、可以放入上衣口袋的手機，有時甚至只需購買運營商的服務計劃，就會免費獲得一部手機。但是，由於手機內存是Cray-1A克雷計算機的數千倍，所以這種20世紀70年代後期製造的原型機造價接近900萬美元，重量超過12 000磅。35從此以後，計算能力的邊際成本逐漸趨向於零。
生成信息的指數曲線已經從根本上改變了我們的生活。如前文所述，大部分人正在互聯網上相互聯絡，並幾乎免費地分享信息、娛樂、新聞和知識。他們已經進入了零邊際成本社會。
如今，指數曲線已經走出計算的世界，逐步成為利用一系列技術實現經濟成功的衡量標準，以及衡量商業效率和投資回報的新基準。
免費能源
當今，人們討論更多的都是可再生能源行業的指數增長。許多主要參與者都來自信息技術和互聯網行業，他們將自身積累的經驗應用於新的能源模式，並且精確地感受到了兩者不可思議的相似之處。
首先，就產生的能量而言，太陽能和風能領域的可再生能源技術正在經歷指數增長曲線，地熱能、生物能和水能有望跟進。如同計算機行業，可再生能源行業不得不認真對待研發初期和每一代新技術投入市場運營時所需的高投資成本。公司也必須保持領先競爭對手兩三代的優勢，預測對方的新產品何時上線，以避免被指數曲線擊敗。近年來，許多市場領跑者破產，因為他們在技術上守舊，所以被迅速出現的新技術、新產品掃地出門。行業分析師預測，15年內，太陽能和小型風力發電的採集技術設備將像手機與筆記本電腦一樣便宜。
其次，同通信互聯網行業一樣，建立基礎設施的前期成本是相當高的，生產和傳播信息的邊際成本卻可以忽略不計。同理，建立能源互聯網的前期成本巨大，但是生產太陽能和風能的單位邊際成本也幾乎為零。此外，與信息一樣，在投入研發和運營之類的固定成本後，可再生能源就幾乎是免費的了。
互聯網技術和可再生能源已經開始聯合打造一個能源互聯網，它將改變能源的生產和社會分配方式。在即將到來的時代，數億人將在家裡、辦公室和工廠中生產自己的可再生能源，並且在能源互聯網上共享綠色電力，就像現在我們在互聯網上發佈和分享信息一樣。當利用通信互聯網管理綠色能源時，地球上每個人都將在真正意義上為自己供應能源。構建可再生能源體系、以建築物作為收集可再生能源的設施、使用氫氣存儲間歇式能源、利用綠色電力互聯網分配能源，以及使用插電式或零排放燃料電池傳輸工具，以上這五大支柱的建立可以使數十億人在接近零邊際成本的物聯網中分享能源。
然而，科學界對可再生能源的指數曲線議論紛紛。《科學美國人》（Scientific American）雜誌在2011年的一篇文章中提出了摩爾定律是否適用於太陽能的疑問。如果適用，我們或許已經踏上能源模式轉換的道路，就像計算領域所發生的那樣。還好，科學家們一致得出了肯定的結論。
當我們考慮太陽能作為未來能源來源的巨大潛力時，就會發現它對社會的影響力將更加顯著。太陽光束照耀地球每88分鐘產生470艾焦的能量，這相當於全人類一年的使用量。如果我們得到太陽賦予地球能量的1%中的1/10，就能擁有6倍於目前全球經濟所需的能量。36
儘管太陽是不折不扣的萬能之源，所有化石燃料和其他能源都來源於太陽能，但是在目前的能源結構中，太陽能佔比不到0.2%，這主要是因為一直以來太陽能的採集和輸送成本高昂。但現在看來，情況已經今非昔比。
太陽能公司SunPower的創始人理查德·斯旺森（Richard Swanson）觀察到，太陽能產業中也存在像摩爾定律表現在電腦芯片中一樣的倍增現象。斯旺森定律認為，行業產能每翻一番，太陽能光伏（PV）電池的價格就會下降20%。晶體硅光伏電池的價格已經從1976年的60美元大幅下降至2013年的0.66美元。37
在獲得更多太陽能的同時，太陽能電池還降低了能源獲得成本。在實驗室裡，三重接頭的太陽能電池效率已達到41%。薄膜的效率在實驗室也已達到20%。38
如果該趨勢按照目前的速度持續下去（實際上，大多數研究表明其正以指數方式加速），太陽能的能源價格將在2020年達到目前電力資源的平均零售價格，並在2030年達到目前煤電價格的一半。39
德國電力市場已經率先體驗到接近零邊際成本的可再生能源的商業影響。2013年，德國已經通過可再生能源生產了23%的電力，預計到2020年，可再生能源電力在電力結構中的占比將達到35%。40問題是，在一天中的某些時段，當太陽能和風能激增且超過用電需求時，價格將為負數。在這方面，德國並非特例。負電價也不斷出現於西西里島和得克薩斯的一些地方。41
未來，可再生能源發電量占總發電量的比例將越來越大，電力市場將因此呈現嶄新的面貌。負價格將打亂整個能源行業。用於「備用」的天然氣發電廠和煤炭發電廠的公用事業投資不得不被撤回，因為它們不能再確保投資的可靠回報。在德國，哪怕是花費10億美元修建而成的燃氣電廠或者燃煤電廠，也會受到可再生能源的衝擊，從而不再滿負荷運轉，只能在無風或者雲層厚的日子收回成本。這將延長建設燃煤電廠和燃氣電廠成本的回收時間，使得投資難以為繼。因此，即使仍處於第三次工業革命的早期階段，可再生能源也已經開始發揮作用，迫使以化石燃料為動力的發電廠退出電網。42
全球能源公司正在遭受可再生能源指數增長的重擊。2011年，英國石油公司發佈的一項全球性的能源研究報告指出，2011年，太陽能採集量增長了73.3%，發電量為63.4吉瓦，比5年前增長了10倍。43在過去20年中，太陽能設備的發電量每兩年翻一番，而且這種勢頭沒有停歇的跡象。44
相比歐洲來說，即使是在綠色能源一直不溫不火的美國，電力部門也是舉步維艱。2011年11月，美國電力供應商NGR能源公司總裁兼首席執行官戴維·克蘭（David Crane）指出：「在過去兩年中，光伏能源的傳輸成本降低了一半。NGR能源公司預計，兩年之後，該成本將再降低一半，這樣，在大約20個州中，太陽能電力將比零售電力更加便宜。」這一切將徹底改變能源行業。45
同太陽能一樣，風能也無處不在，儘管它的強度和頻率不具有穩定性。斯坦福大學在研究了全球風電總量後得出結論：僅需獲取世界上20%的風能，我們即可獲得7倍於目前全球經濟用電量的電力。46自20世紀90年代早期開始，風電裝機量呈現指數增長，目前，在世界上許多地區，風電裝機量已經處於和傳統化石燃料與核能發電均勢的地位。在過去25年裡，風力渦輪機的生產效率提高了100倍，每颱風力渦輪機的平均產能增長率超過1 000%。性能和生產力的提升顯著降低了生產、安裝和維護成本，因此出現了1998—2007年超過30%的年均增長率，換句話說，產能每兩年半就翻一番。47
反對者認為，這是因為採用電價補貼的形式對綠色能源進行資助，人為地撐起了增長曲線。實際情況是，這些手段只是加速了對綠色能源的利用，擴大規模，鼓勵競爭，並激勵創新，而創新才是撐起增長曲線的關鍵，它進一步提高可再生資源採集技術的效率，並且降低生產和安裝的成本。在很多國家，太陽能已經和傳統的化石燃料與核電能源均勢，政府也開始逐步取消稅費補貼。同時，儘管傳統的化石燃料能源與核能源已經成熟，並且取得了驕人的業績，但實際上，政府目前對它們的補貼力度可能仍然遠超過對可再生能源的補貼力度。
能源觀察機構發佈研究報告，針對風能和太陽能發電廠，預測了其未來市場份額的4種不同情況。一種是，預計2033年，綠色電能將佔據全球電力市場50%的份額，另一種更樂觀，預計最早於2017年就可達到這個目標。48太陽能和風能正以看似不可逆轉的指數增長路徑接近零邊際成本，同時，地熱能、生物能和潮汐發電也有可能在未來10年內實現各自的指數增長，因此，在21世紀上半葉，可再生能源將全面進入指數增長階段。
在20世紀70年代，即便經歷了過去數十年的翻倍增長，權威人士還是沒能預測到IT和通信行業的指數曲線變化特質，因此，我們可能會繼續低估未來可再生能源在全球能源中的占比。
麻省理工學院的發明家和企業家雷·庫茲韋爾（Ray Kurzweil）目前是谷歌的工程負責人，他用畢生的時間來觀察指數增長對IT行業的巨大影響，並獨自計算出了指數增長對太陽能的影響。根據過去20年的倍增情況，他得出結論：「再倍增8次，我們將能夠利用太陽能滿足所有能源需求，而這一切只需要利用照耀到地球上的太陽光的1/10 000。」49 8次倍增只需要16年，也就是說，我們將在2028年進入太陽能時代。
但庫茲韋爾可能有點兒過於樂觀了。在我來看，排除一些不可預見的情況，在2040年之前，可再生能源將只能成功佔據近80%的市場份額。
能源價格趨近於零
懷疑論者理所當然地認為，我們用於交換的東西沒有一樣是真正免費的。即使在物聯網全面建成和投入使用後，信息和能源的生成和分配仍會產生一定成本。出於這個原因，當提及信息傳遞、綠色能源、商品和服務的邊際成本時，我們通常只說「近乎零邊際成本」。
雖然信息傳遞的邊際成本已經很低了，但仍然有相當大的空間進一步降低，直至盡可能地趨近於零。據估計，2011年，向用戶提供互聯網接入服務的互聯網服務提供商獲得了1 960億美元的收益。50總而言之，相對於實現全球近40%的人和經濟互聯的目標，這一成本是非常低的。51除了向互聯網服務提供商付費，每一個使用互聯網的人還需支付用於發送和獲取信息的電力費用。據估計，在互聯網上發送一兆字節的文件僅需0.001美元。52而且，字節數仍在不斷增加。互聯網消耗全球電力的1.5%，花費85億美元，但相對於享用全球通信，這一成本算是極低的了。53這個金額相當於在拉斯韋加斯新建四五個賭場的花費。然而，隨著互聯互通需求的日益增加以及計算設備的不斷強大，用電量也在不斷增加。例如，谷歌消耗的電力相當於20萬戶家庭的用電量。54
世界各地的服務器和數據中心消耗了大部分電力。2011年，僅在美國，用於運行服務器和數據中心的電力就大約耗資75億美元。55美國聯邦數據中心的數量從1998年的432個增加到2010年的2 094個。56截至2011年，全球有超過509 000個數據中心，共佔地約265萬平方米，其面積相當於5 955個足球場。57由於這些數據中心的IT設備所耗費的大部分電力被轉換為熱能，所以還需要更多的電力冷卻設備。而冷卻設備消耗的電力通常占總電力的25%—50%。58
此外，還有很大比重的電力被浪費了，例如，需要服務器熱備以應對服務器速度變慢或系統崩潰等突發情況。麥肯錫咨詢公司發現，平均來看，僅有6%—12%的數據中心電力用於服務器計算，其餘都被用來保持服務器熱備。59全新的電源管理方案正在投入應用，以便在服務器空轉或以較低頻率和電壓運行時降低能耗。此外，降低工作服務器的實際計算速度也能節約電力。另一種方法是業界所謂的「能量自適應計算」，即在IT設備本身的製造和運行過程中最大限度地避免過度設計和浪費，以此減少能源消耗。60
但是，降低數據中心的能源成本最終還要依靠可再生能源。雖然利用可再生能源供電的前期固定成本較高，但隨著建設這種先進電力設施的成本逐漸下降，投資回收期將不斷縮短。一旦設施和相關技術建成並投入運行，開發太陽能、風能以及其他可再生能源的邊際成本將趨近於零，從而使電力幾乎免費。這對於數據存儲領域的大型企業具有重大意義。
蘋果公司在2012年宣佈，建於北卡羅來納州龐大的新數據中心將由一個20兆瓦的大型太陽能發電設備供電，此外，還包括一個5兆瓦的利用生物燃氣供電的燃料儲存系統，用於存儲間歇式太陽能，以確保每週7天24小時不間斷的電力供應。61位於新澤西州東溫莎的麥格勞–希爾公司的數據中心也將通過一個14兆瓦的太陽能電池陣列供電。除此之外，其他公司也正在計劃建造類似的數據中心設施，以運行可再生能源。62
蘋果公司的數據中心還安裝了一個自然冷卻系統，該系統可以將夜間室外的冷空氣導入熱交換裝置，從而為數據中心的冷卻系統提供冷水。63利用邊際成本近乎為零的當地的可再生能源，可支撐全球物聯網數據中心的供電，這將大幅降低電力成本，使經濟活動的用電成本趨近於零。
在數據中心的管理過程中，降低電力成本應與降低存儲數據的成本齊頭並進，而在數據管理過程中，後者佔據更大比例，並且數據的絕對數量比存儲磁盤的容量增長得更快。
對此，研究人員已經開始嘗試一種全新的數據存儲方式，該方式最終可能使邊際成本接近於零。2013年1月，英國劍橋歐洲生物信息研究所的科學家們宣佈，他們找到了一種存儲數據的革命性新方法，即將海量電子數據嵌入合成的DNA片段中。研究人員尼克·戈德曼（Nick Goldman）和伊萬·伯尼（Ewan Birney）將5個電腦文件的文本轉換成二進制代碼，其中包括一段馬丁·路德·金《我有一個夢想》演講的錄音、一篇詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克裡克（Francis Crick）描述DNA結構的論文，以及一個包括莎士比亞所有十四行詩和戲劇的文件等。他們還將二進制代碼「1」和「0」再轉換成DNA代碼表中的字母。隨後，他們將這些代碼合成DNA鏈。機器讀取這些DNA分子，並返回解碼信息。64
這種創新的方法開啟了幾乎無限的信息存儲的可能性。哈佛大學研究員喬治·丘奇（George Church）稱，目前，保存在全世界所有磁盤中的信息都能夠儲存在手掌大小的DNA鏈上，而且DNA信息可以在避光、陰涼的環境中保存數百年。65
在早期發展階段，讀取代碼的成本很高，解碼的時間也很長，但研究人員有理由相信，在未來幾十年中，這種生物信息學的指數增長速度將帶動邊際成本趨近於零。
趨近於零邊際成本的通信/能量基礎設施即將在協同時代形成。實現它所需的相關技術已經部署，並且目前已經到了規模化和擴建的階段。第二次工業革命的通信/能源矩陣指的是集中式分佈的通信和化石燃料發電。目前，維持該模式的成本日漸上升，而維持第三次工業革命的通信/能源矩陣的成本正在顯著下降。比較這兩種矩陣的成本，顯然後者更能代表未來的發展方向。互聯網通信已經實現以趨近於零的邊際成本生產和共享，對於數百萬的早期採用者而言，太陽能和風能也將如此。
化石燃料的堅定支持者認為，焦油砂和頁岩氣都是現成的，因此至少在短期內不必大力發展可再生能源。但是，這僅僅因為原油儲量日益減少促使全球市場價格上升，才導致人們開採使用這些比原油成本更高的化石燃料。相比鑽一個洞使原油從地下湧出，從沙子和岩石中提取油的成本要高得多。只要原油價格低於每桶80美元，焦油砂就不具備商業開採價值，而回顧一下，就在幾年前，每桶80美元就已是天價了。至於頁岩氣，儘管當前的價格偏低，但最近的一些報道著實令人不安，這表明頁岩氣獨立發展的前景被金融市場和能源產業過分誇大了。業內分析師擔心，由於大量投資投入頁岩氣領域，就像19世紀的淘金熱一樣，目前，頁岩氣已經形成危險的泡沫，可能給美國經濟帶來破壞性後果。66
2013年5月，因為能準確預測未來趨勢而被業界視為「神一樣」的石油交易商安迪·霍爾（Andy Hall）預測，美國的頁岩氣革命只會「暫時」提升能源產量，這令業界震驚。霍爾告訴規模達45億美元的Astenbeck對沖基金的投資者，頁岩油井的產量最開始很充裕，隨後產量就會快速下降，因為每個油井只能開發出單個大儲量的頁岩油池。然而，現有頁岩氣儲量快速耗竭，從而要求生產者不斷發現新的頁岩氣資源和挖掘新井，這就抬高了生產成本。至於結果，霍爾表示：「除非不斷鑽探新油井，否則不可能維持產量，從而引發油價上揚。」霍爾認為，頁岩氣的繁榮只是一個短暫現象。67國際能源署對此表示認同。在《2013年世界能源展望報告》中，國際能源署預測，「輕密度油」（頁岩氣的另一種專業表達）的產量峰值將出現在2020年左右，到21世紀20年代中期，其產量則會下降。美國頁岩氣的前景不容樂觀。美國能源部能源信息署預計，頁岩氣產量的高水平增長只能維持到21世紀最初10年末，之後便會放緩。68
此外，人們還沒有意識到的是，化石燃料能源永遠不可能達到零邊際成本，甚至不可能接近於零。然而，對數百萬早期採用者來說，可再生能源已經接近於零邊際成本。隨著資本市場向協作共享完成轉變，擴大可再生能源規模，使地球上的每個人都能以近乎零的邊際成本生產綠色能源並通過物聯網進行分享，已成為當今時代的下一項偉大任務。
[1] infofacturing為作者獨創的專有名詞。——譯者注