用机器替代人工作的创新思维：从机械化到自动化

带动新石器时代农业革命的通用性技术是农作物的栽种和家畜的驯养，而带动18世纪工业革命的通用性技术以蒸汽机为代表。其实在蒸汽机发明前，冶金技术的发展和机器的发明，以及在蒸汽机发明之后的内燃机、马达，可以说是一脉相承，也就是沿着用机器帮助人和用机械的力量代替人和动物来工作这两个相互关联的主轴而发展。

用机器来帮助人工作，就是机械化的观念，到了20世纪机械化延伸为自动化，即直接用机器代替人来工作。工具的发明可以被视为机械化的起步，锄头、钉耙、铲子都是用来代替人的双手，轮轴、滑轮、杠杆则提高人的工作效率，其中相当有趣而且重要的例子就是纺织工具和机器的发展。

人类从何时开始穿衣服呢？有趣的证据是研究寄生在人头上及身上的虱子，这是两种不同的虱子。头上的虱子寄生在头皮上，身上的虱子寄生在衣服上，而从遗传分析发现，大约十万年以前，头上的虱子演变成为身上的虱子，因此推断大约在十万年前，人类已经开始穿衣服了。其他考古学证据亦指出大约在四万年前，人类已经使用缝衣针了。

衣服制作的三个步骤是纺、织和缝。“纺”就是将动物的毛或植物的纤维搓扭捻合起来成为一条长线，最古老的时候人类是用双手来搓捻，而在几万年前，人类就发明了纺锤作为工具。纺锤是一根大约20—30厘米长的棍子，基本的原理是用纺锤旋转的拉力搓捻纤维，直到公元1，000年左右，纺锤的概念才被发展成为纺车，纺车是用一个旋转大轮子的拉力把纤维搓捻起来【1】。

“织”则是把纺好的线纵横交错地编织起来，织布机的基本概念是把纵向的线绷紧，然后将横向的线上下交错穿过纵向的线织成一张布。人类在远古时就有了编织的技术，织布机在几千年以前就已经出现【2】。

“缝”是把织好的布剪裁之后再缝起来，成为一件衣服。虽然考古学家找到了四万年以前人类使用针的证据，不过缝纫机却是在18世纪末期才发明的【3】。(www.xing528.com)

讲了许多机械化制作衣服的例子，最令人惊讶和佩服的是早在15世纪达·芬奇（Leonardo da Vinci）就已经提出将整个衣服制造过程机械化的构想，他画的设计图预见了之后二三百年的发展，这是科学想象力走在工程技术成熟前面的一个例子。

在人类发展进步的过程中，用机器来协助人工作，以及用机械的力量代替人和动物的力量，这是相互关联的发展。前面提到的许多例子，在初期都是靠人力来运转的，如纺纱车、织布机、缝纫机，还有抽水机、脚踏车等。接下来用机械的力量来代替人的力量，把这两种发展结合起来，就是我们今天看到的有庞大力量、高效率、全自动的生产机器。

人类把家畜驯养之后，发现可以用家畜的力量来代替人力，而水车和风车的发明则是利用自然的力量来代替人力，也是对经济发展有重大影响的通用性技术。

水车是利用水流的力量带动车轮，车轮旋转的力量可以用来研磨面粉、切割木材、带动纺纱机及织布机，或者扇动冶炼金属炉子的鼓风皮囊。但是在电力发明以前，没有能将水力和风力储存及输送的办法，所以应用还是有限。今日，水力发电和风力发电不但是能源转换方式，更是绿色能源中的重要项目。

水车的发明也对社会造成影响。首先水车必须占用河边的土地，因而引起土地权争夺的问题。水坝的建造可以增加水车的效率和功能，可是在河面筑了水坝，形成蓄水湖，不仅影响上游的水流速度，也可能造成河水泛滥的问题，这也会引起土地所有人之间的冲突。此外，建造水车需要大量资金，因此也有集资、分担风险、分享利润等经济问题。