那是从机器人开始的

50年代曾出现轰动整个科学技术界的两件大事，一是脱氧核糖核酸［DNA］分子结构的发现，二是计算机的实用化。这使人类大大扩大了视野，从而为向着一直被认为是利用技术也无法解析的神秘世界，如人体和大宇宙这两个领域挑战揭开了序幕。

日本人把1980年称为机器人的元年，从这个时候开始机电一体化在日本已具有决定性意义。

日本机械工业具有强有力的竞争力后，之所以能为贸易顺差作出贡献，仍是依靠以机器人为代表的新型机械工业的生产方式，例如用数控机床，机械加工中心，计算机辅助设计等，这些生产方式比老式的具有更高的情报化先进生产工艺。

以日元急剧升值为转机，进一步加强了这种生产方式。现在连小规模企业也普遍采用这种生产方式，最近台湾或南朝鲜等也把劳动密集型企业迁移到泰国和马来西亚等东南亚国家，而在本国或本地区开始向着高技术化生产方式转变。为此，机械工业本身的根本改造就成为向微型化生产方向迈进的必要前提。

这时激光将扮演着重要角色。1965年，美国麻省理工学院因发现了激光而首次获得了诺贝尔奖。当激光与半导体技术相接起来并开始用于录像磁盘等时，才出现了大众化。例如在真空管使激光发光时，真空管太昂贵，电视摄像机利用真空管［例如光导摄像管摄像机（vidicon camera）］拍摄图像那个时候，摄像机的体积大。到了电荷耦合器件出现后，电视摄像机才出现了小型化，而且与半导体集成电器一样可进行大批量生产。

摄像机在激光被发现以前，美国占有绝对优势地位，但当把激光用于半导体后，因日本实现了高性能化，提高了集成度，大批量生产，日本就开始发挥了重要作用。有些日本的光学机器制造厂还把主力产品从摄像机转到半导体制造装置。当然要生产半导体就需要有从净化车间到包括激光在内的计测器等一整套的设备，而且还要有能充分利用这些设备的超精密加工装配技术。这些都是今后向着微型机发展所必需的基础，现在这些基础已有了头绪。

大型化和微型化同步发展

人类之所以如此关心半导体的高性能化和集成度的提高，当然与想在天空能自由活动的欲望，即与航天机有很大关系。若用一般真空管的装置在空中使用时，故障就多而且还不好使用。若用半导体的装置，不仅体积小而且重量轻，也有助于减轻载重置，其可靠性也高，所以在军事或宇宙被广泛使用。

若是真空管，顶多也只能用1万只，若要用100万只来制成大电路，从其规模及耗电量方面看，这是不可能的事。但如果一块芯片就能起到相当于100万只真空管作用时，这种芯片就能大量使用，从而建立巨大的计算机系统就有希望。这正是微型化和巨型化同时并行，这种状况才使人类想登陆于月球表面的梦想得以实现。

巨型和微型之差只不过是大小之差而已，若两者能互相配合，就能产生复合效果，技术就能得到飞跃进步，否则就会出现技术停滞不前，赶不上技术发展的时代潮流。

所谓的巨型和微型的概念只不过是以空间里的尺度为基础而言的。若把其衡量大小的基础扔掉，两者就会变成共同的形状。

1973年，曼特尔布劳［Mandelbrowe］提出了叫分形（fractal）的几何学新理论，他提出这个理论的想法是，看两个图形时不要仅看到它们之间的大小，更重要的是要它们之间是否相似，因在旧几何学里如果从宏观的角度看，即使被看成是复杂的图形、如果用微型显示器看时，最终可发现能分解成简单的图形。与此相反，把微型图形无论扩大多少倍，它的复杂性未变化并保持着与原图形仍相似。

进入80年代后，对这种新理论感兴趣的人就多起来了。因为这些人认为在自然界存在若非常多的复杂图形，如果用这种几何学理论观察这些复杂图形就好对待也好统一起来。

例如天空中的云的形状，海岸线的形状，河川的水流动形状，脑的表面层形状，肺泡的形状，血管的交叉形状，树枝的分支形状等。这些都是非常复杂的图形，当要用计算机图形学来表示出这些复杂图形时，如果用这种新的几何学理论，无冷要扩大多大的倍数，出现的仍是同样复杂的图形，使人感到与原来的一模一样。现在用计算机图形学制成的东西有的已分不出与自然的东西有什么区别。

原来的几何学是用1维表示直线，2维表示平面，3维表示立体，但这种几何学里还提出1.52维或1.53维等小数点以下的维世界。例如按这种几何学的维来说，人脑的皱纹是属于2.73 ~ 2.79维。人们也逐渐地认识到在自然界里存在着位于直线和平面的正中间，或位于平面和立体中间左右的复杂形状是客观现实。

人们从这样复杂的观点开始在积极地对待一切自然现象的形状。现在对人工的各种造型也用新几何学理论在重新评价。这样一想，巨型和微型这样分类法也就没有多大意义了，或者是用新几何学观点才能同时把双方都扬弃。因此，去掉在宏观世界里用的各种法则、秩序、模拟等的尺寸后，这些就在微观世界里具有共同性了。

微机的功能已不是只搞情报

人们一直把无论多大的机械或无论多小的机械都看作是一种机械，并在寻求能统一使用它们的尖端技术。现在的半导体可以加工的精密度已达到千分之一毫米以下，这在电子学里已达到微型化的最高境地。

电子设备本来是搞情报工作的，它与有形的东西是毫无相干的，即与尺寸是无关的概念。这种概念必然会构成微观世界，在这里是完全没有那种使用大型真空管的必然性。最近的加工精密度已达到千分之一毫米以下，有的甚至已达到10亿分之1米的精密度。

加工技术发展到这样地步时，电子设备就不像以前那样只处理情报了，而应以这种技术为开道，想试制能量转换或能运动的机械的概念就活跃起来，这是制成微机的线索。

在微观世界里，以前尚未出现过具有运动功能和能量转换的人工制成的机械装置。唯一的是像半导体那样只限于情报功能这方面的微型化已实现，但这是最近10年或20年的事。

现在日本的半导体产量约占全世界的一半，而且在微细的超精密加工方面已居于世界领先地位。80年代末，为将把一兆位的半导体存储器提高到四兆位在日本掀起了投资热潮。90年代，不久将会把4兆位的扩大到16兆位的，预料在2千年前后将会出现64兆位的。因为在日本的超精密加工的水平在不断提高，跃进到微机是历史发展的必然趋势，至少在日本实现的可能性愈来越大。

人们期待微机将能把原来中间换算机械部分存在的缺点一扫干净，即把破坏环境控制于最小限度。因为在原来的结构里，中间的换算部分所用的机械都要有它的支撑零部件，而这些支撑零部件还要有支撑它的零部件，这种恶性循环使中间部分复杂化并环境受到了破坏。

以“漱户大桥”为例来说、看起来它很壮观，桥重量的大部分都是支撑桥本身所需的重量。火箭的燃料也是这样，火箭全部重量中的大部分都是为发射上天所需的燃料重量。但上了宇宙后的情况就完全不同，即变成无重力而重量也就消失了，不必再为支撑它本身了，即进入浮游状态。就是微机也可能会出现这样情况。

在蒸汽机出现以前的船是靠向帆吹来的风行驶的，所以船的净载重量就多了，但是靠风吹的行驶是不稳定。微机的情况也不十分稳定，如有人打喷嚏的风碰到微机时，就趁着这股风势而弹出。今天的帆船可接收到宇宙卫星的气象情报，所以预先能知道在什么地方有多大风力及其风向，这有助于安排行驶计划，其安全度也随之而大为提高。

微机与帆船一样，硬件部分，强度材料部分，能量部分都将大幅度下降，但情报量却要大量增加。例如在无重力的宇宙游泳中拧螺丝时，自己就相反地受到其反作用力，其反作用力的大小等于自己为旋转螺丝而费的力。所以无论要作什么活动，事前要周密地计算将会发生什么运动结果，才能使力起到有效作用，否则要达到预期的效果是困难的，甚至还会招致预料不到的危险。所以微机只有具备着高度计算能力和很强的情报能力后才有可能建立系统。

一旦在情报方面的条件成熟，微机的用途就很大，例如有人患有复杂病症时，就不必要像以前那样进行大的外科手术了，即有可能可把微机放进血管里，由它去寻找病原在什么地方，例如是脑出血部分或心肌梗塞部分，那就由它在内部进行治疗。

迄今的外科手术是剖开了肉伤害了正常细胞，出了大量血，有时甚至还要打开头盖骨。总之，外科手术对人体环境起了破坏作用，即使手术成功，病好了以后，外科手术本身给人体造成的侵害也是非常大。

最近通过计算机层析X射线照相法，超导磁共振断层摄像装置、超声波等可弄清病源部分。找出了病原后，只要采取直接命中病源部分就行了，这就可免除因开刀手术带来的一切损伤，这当然能把对人体的损伤抑制在最小限度内，这也是微机在医学方面应用的基本点。这不是限于外科手术，地球环境问题也是一样。以往一提到环保问题时，总是要用这样那样的大型装置，但从某种意义上来说，这些大型装置运转本身就破坏了环境。将来在地球环保方面用的是小巧玲珑体积很小，但工作起来却谨慎。既无杂音又未放出有毒气体，但其发挥的功能却很大，这就是目前在生物世界里在作实验的样品。

控制60兆个元件的超级系统

人体的细胞总数达60兆个，迄今人类所用的巨大系统的元件顶多也只不过是10⁶或10⁷个左右。人类过去也未考虑到由好几兆个元件组成的那种庞大系统，60兆=10¹²。

人体在控制着60兆个细胞，但显得井井有条能同时起动，全体动作的相位是韵律匀整和谐的。若各行其是，那么大家的动作就相互抵销，能量也耗损。若全体的动作和谐时就能集结许多力。虽其一个一个的力不算大，但一旦集中10"时，那种力量就大了。这就是人类向着巨大系统在作的挑战之一。

微机也一样，一个也只有千分之一毫米大，但它不会破坏环境，但数量非常多时就可能形成功能极大的巨大系统，情报是其中的关键，即能源本身作为情报并互相之间有着密切连结关系的系统就成为很有必要的。

人的气管长着许多细毛，但仔细一看就会发现这些细毛在同时起动，这正如像划船那样动作显得非常和谐，但过去人们几乎未注意到这一点，又如成群在飞的很多鸟突然一起改变了飞行方向，或成群在游的鱼突然一齐改变了方向。人们已在研究这里面究竟有什么道理。在生物世界客观存在的现实是多样的，若能找出其中的奥妙之处，那么未来由许多微机组成的超级系统也就有可能实现，因此，宏观和微观的问题也许还具有很大魅力的领域。

相位和谐的现象性质叫做耦合，即在时间轴上的节奏能调合，其实节奏是秩序和规律中最重要且最基本的要件。没有节奏的状况至少在生物系统里得不到承认，生物这类东西正如人们常说的那样，它有生物节律，无论是脉还是呼吸都是有节奏的。节奏本身是一种信号，也就是说这本身就是一种装置。

例如当人们在会话时，双方点头动作慢时，就意味着拒绝的感觉传来。会话也基本上以同步化这样节奏为其结构，若双方不能协调就无法通讯。各个单词或文法都是上层结构，所以其最重之处要有节奏，时间轴上的混乱和有节奏的耦合之间的问题是重要的。

混乱里也存在着能量，节奏能否协调起来关系到能量能否得到有效发挥，这正如在划船时划船人的节奏散乱的话，船就无法向前进。若有人在喊加油等话时，全体的动作就一致起来。喊声就变成有效能，全体人员的力就趁着节奏得到发挥。这喊声就是情报，这样的情报和能源的密切关系在节奏和耦合的研究中引起了人们的兴趣。

给完全无规的混乱状态中的能源予情报并相位一致起来时，才可算为达到有效能，这就是说，有效能是贯进了情报的能源，光说能量有好多瓦或好多卡等还是不够的，必须还说其中含有多少比特的情报或能作多少通信是具有决定性意义的，这才是在情报社会中能源存在的必不可缺的前提条件。

麦克斯韦妖这种带有思考性的实验过去就很有名，这虽是佯谬，但当温度一定时，在这里面的气体分子是在自由地运动，在这样气体中绝对不可能自然地形成温度不同的两部分，这是物理学的常识。放任不管时无论到什么时候全体都保持着一定的温度。

但把这个房间分割为两部分，并在其中一个房间的正中间挖一个洞，把一只小妖精放在洞里。这时麦克斯韦说，也许会自然地发生一个房间是高温而另一个房间是低温的奇妙现象。小恶棍在洞里在干什么？它在看从右边房间进入左边房间的气体分子，若流动快就让这些气体分子通过，若速度慢就不让它通过。也就是说妖精是根据情报改变门的关闭。

进行这种控制时，集中于左边的只是那些速度快且温度高的，但集结于右边的只是那些慢速度的气体分子。这似乎自然地形成了温度的高低。但这与热力学的法则相违背，除了有障碍之外，温度会趋于一样，熵也在增大，但这里的熵是否在减少。

从现在的眼光看，那里加入了情报，由情报而引起的有效能出现了差距。发动机是利用这种差距在转动，从而形成永动机。

麦克斯韦妖的故事告诉我们，从根本上而言，能源与情报有些地方是紧密系结在一起的，若能使它们能协调，就能导致能量的有效作用。麦克斯韦妖可以认为是相当于能识别分子的一种微机。在微机的绝妙情报功能包括生物在内的各领域中在发挥着巨大效果。

日本是个资源贫国，只能依靠人的脑细胞和情报资源来继续支撑着经济大国。为了不辜负世界人民对日本寄予的厚望，微观和宏观的关系要掌握得恰如其分，这也许是技术文明中的长期课题。

[Voice（日），1990年2月号］