編譯自：Bret Victor寫于2015年的一篇文章：What can a technologist do about climate change?

由于對全球不重視（氣候變化）的感覺感到沮喪，我在推特上發(fā)表了一些尖銳而略帶遺憾的帖子，抱怨科技行業(yè)對氣候變化缺乏關(guān)注（推特是表達尖銳和遺憾的絕佳媒介）。氣候變化是我們這個時代的問題，是每個人的問題，我們大多數(shù)的問題解決者都認(rèn)為別人會解決它。

我很感激一位問題解決者，他寫信來詢問細(xì)節(jié)：

“您認(rèn)為技術(shù)社區(qū)（創(chuàng)業(yè)社區(qū)或任何社區(qū)）如何在全球范圍內(nèi)為技術(shù)和/或政策解決方案做出貢獻？”

下面的筆記就是我對這個問題的回答。

這是一種“個人觀點”，基于我的經(jīng)歷和習(xí)慣。我關(guān)注氣候狀況已經(jīng)有一段時間了，包括為阿爾·戈爾（Al Gore）的書Our Choice工作，但我不能指望能描繪出全貌——從我站的地方只能看到一小部分。我希望你們和許多從事氣候分析和能源的科學(xué)家和工程師談?wù)?，看看你自己的需求是什么，以及你如何做出貢獻。

這篇文章是針對科技行業(yè)的人，關(guān)注的是你能在職業(yè)生涯中做些什么，而不是黑客馬拉松。我不打算討論政策和法規(guī)，盡管它們和技術(shù)創(chuàng)新一樣重要。通過索爾·格里菲斯（Saul Griffith），思考這個問題的一個好方法是技術(shù)專家的角色是為決策者創(chuàng)造選擇。

我也只會直接討論與氣候變化的主要原因（燃燒化石燃料）相關(guān)的技術(shù)，盡管存在與其他原因（牲畜、森林砍伐、全球貧困）相關(guān)的技術(shù)需求，以及緩解氣候變化的情況（干旱和風(fēng)暴、生態(tài)系統(tǒng)破壞、大規(guī)模移民）。

資金

關(guān)于這個我不想說太多，但我不能不提?？捎玫馁Y金來源，以及出資者的興趣和態(tài)度，總是對世界上出現(xiàn)的技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響。在危機時刻，持有資金的人有責(zé)任贊助避免危機的工作。但這并沒有發(fā)生。

公共投資

公共資金的最大來源可能是融資項目，如貸款擔(dān)保和稅收抵免。

這筆資金的存在是件好事，但我們要清楚——這只是杯水車薪。如果我們把索爾·格里菲斯（Saul Griffith）的話當(dāng)真，承認(rèn)應(yīng)對氣候變化需要全球協(xié)同努力，其力度可與第二次世界大戰(zhàn)相媲美，想想當(dāng)時美國花了大約4萬億美元來“打擊敵人”。我們現(xiàn)在的敵人更具威脅性，而我們對這場戰(zhàn)斗的資金投入也少了幾個數(shù)量級。

與此同時，化石燃料行業(yè)每年得到大約5000億美元的補貼。

清潔能源的公共資金是一個需要解決的問題。這不是技術(shù)問題。但這是一個阻礙我們解決技術(shù)問題的障礙。

私人投資

你可能讀到所謂的“清潔技術(shù)泡沫”的故事（cleantech bubble）。簡而言之——2008年至2011年間，約有150億美元的風(fēng)險投資進入了能源相關(guān)的創(chuàng)業(yè)公司。有幾次重大失敗，投資者受到驚嚇，清潔技術(shù)成為禁忌。

后期風(fēng)險投資已經(jīng)減少，早期投資也幾乎消失。創(chuàng)始人整天都在搜尋投資而不是建造。以美國能源存儲公司Primus Power為例，該公司不得不從一家南非鉑業(yè)公司獲得C輪融資，從哈薩克斯坦獲得D輪融資。

在可預(yù)見的未來，人類將使用18太瓦。因此，投資者作為一個群體，基本上只有兩種情況：

（a） 立即投資清潔能源；清潔能源占據(jù)了6萬億美元的全球能源市場；投資者從中分得了一杯羹。

（b） 不要立即投資清潔能源；化石燃料燃燒超過了我們的碳預(yù)算；投資者繼承的是一堆灰燼。

從長遠來看，情況（a）對每個人來說似乎是最合理的計劃。大多數(shù)投資者的短期激勵結(jié)構(gòu)傾向于情況（b），這是一個亟待解決的關(guān)鍵問題。同樣，這不是一個技術(shù)問題，但它是一個阻礙我們解決技術(shù)問題的障礙。

地層能量

全球變暖的主要原因是二氧化碳排放到大氣中。

其主要原因是燃燒煤炭、天然氣和石油來發(fā)電和運輸車輛。

為了停止向天空排放二氧化碳，世界必須“清潔”地生產(chǎn)能源。就本文而言，這意味著主要通過太陽能和風(fēng)能，盡管地?zé)?、水力發(fā)電、生物質(zhì)能和核能都將發(fā)揮作用。

這是眾所周知的，但是所需要的改變的規(guī)模和速度往往沒有得到重視。索爾·格里菲斯（Saul Griffith）對此頗有微詞，他認(rèn)為我們所需要的不是幾塊太陽能電池板，而是一場類似于二戰(zhàn)重組的重大產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。

從1940年到1942年，美國與戰(zhàn)爭相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)每年增長三倍。這個速度是摩爾定律的兩倍多。

為了避免更嚴(yán)重的氣候災(zāi)難，全球生產(chǎn)和采用清潔能源技術(shù)的規(guī)模將必須以類似的速度擴大——但要持續(xù)15年或更長時間。

這種擴大規(guī)模的催化劑必然是政治上的。但是，即使有政治意愿，如果沒有能夠規(guī)?；?、經(jīng)濟上可行的技術(shù)，這也不可能實現(xiàn)。

作為技術(shù)專家，這就是我們的切入點。

周圍的東西

許多人似乎認(rèn)為清潔能源的突破將以新一代技術(shù)的形式出現(xiàn)——聚變反應(yīng)堆，納米太陽能電池，諸如此類。

這些將是很好的東西！今天的太陽能電池和風(fēng)力渦輪機有足夠的電力——如果系統(tǒng)更便宜、更簡單、可擴展就好了。以下是一些我覺得有趣的項目：

Makani通過飛行翼而不是風(fēng)電塔筒，將風(fēng)力渦輪機提升到高海拔。

Altaeros使用氣艇來提升高度。

Sunfolding用氣動驅(qū)動的塑料汽水瓶進行太陽能跟蹤。

這些項目與更好的發(fā)電機無關(guān)。它們的目的是大幅降低發(fā)電機周圍材料的成本。

過去幾年最好的消息之一是太陽能發(fā)電成本的大幅下降?？纯吹降资鞘裁丛斐闪诉@種下降是有啟發(fā)性的。由于轉(zhuǎn)換效率的提高和制造成本的下降，這種太陽能電池板的價格要低一些。太陽能電池板現(xiàn)在非常便宜了，只占系統(tǒng)總成本的25%。

現(xiàn)在價格下降的主要原因是更好的逆變器，更好的安裝架，更好的安裝技術(shù)，以及太陽能公司與客戶互動的更好方式。

價格下降的主要原因是更好的逆變器、更好的安裝架、更好的安裝技術(shù)以及太陽能公司與客戶互動的更好方式。創(chuàng)新無處不在，你不需要只關(guān)注光伏生產(chǎn)線。

一旦太陽能和風(fēng)能持續(xù)比化石燃料便宜，并且可以擴大規(guī)模以滿足需求，系統(tǒng)成本的降低之所以可能如此顯著，原因在于臨界點。

我在這里的觀點是，有很多方法可以促進清潔能源生產(chǎn)的創(chuàng)新，而不需要去建造聚變反應(yīng)堆?？纯粗車臇|西。

計算

即使是像發(fā)電這樣的物理過程，正確的軟件也能做出顯著的貢獻。我想到了幾個例子：

麻省理工學(xué)院的Kalyan Veeramachaneni等人利用現(xiàn)代概率建模技術(shù)極大地改進了對某一地點風(fēng)力發(fā)電能力的評估過程，在很短的時間內(nèi)計算出更準(zhǔn)確的預(yù)測。

他們沒有發(fā)明風(fēng)車；他們發(fā)明了一種計算風(fēng)車方位的算法。它現(xiàn)在是一個創(chuàng)業(yè)公司。

加州理工學(xué)院的約翰·達比里（John Dabiri）團隊利用空氣動力學(xué)分析，極大地提高了風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電量和緊湊性。他們的工作是計算垂直渦輪機的最佳位置，這樣它們就可以互相加強而不是互相干擾，從而使大型小型渦輪機陣列成為可能。

同樣，他們沒有發(fā)明新的風(fēng)車；他們使用計算模型使現(xiàn)有的更小更便宜的風(fēng)車成為可能。

Makani和Sunfolding都來自索爾·格里菲斯（Saul Griffith）的Otherlab，Otherlab的神奇之處在于他們的代碼。一個共同的主題是用動態(tài)控制系統(tǒng)代替物理材料，以及為設(shè)計和制造創(chuàng)造新的軟件工具。

我在這里的觀點是，軟件不僅僅是用于繪制像素和操作數(shù)據(jù)庫——它是許多創(chuàng)新的基礎(chǔ)，甚至在物理技術(shù)方面也是如此。下面將對此進行詳細(xì)介紹。

動能

我最近參觀了加利福尼亞國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（California ISO），實時協(xié)調(diào)電網(wǎng)，使能源生產(chǎn)與消耗相匹配。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的存在是因為發(fā)電廠產(chǎn)生的每一兆瓦電能必須立即在其他地方消耗掉。除了一些偶爾可以抽水上山的水庫外，這個系統(tǒng)沒有緩沖區(qū)。

因此，他們開發(fā)了一套復(fù)雜的設(shè)備來預(yù)測能源需求，并向生產(chǎn)商發(fā)送實時價格信號，讓他們根據(jù)需要調(diào)整產(chǎn)量。隨著太陽能和風(fēng)能等越來越多間歇性（因此也是不可預(yù)測的）可再生能源上線，這正成為一個巨大的挑戰(zhàn)，而污染嚴(yán)重、價格昂貴的峰值電廠必須在接到通知后立即加大或減少發(fā)電量，以達到平衡。

今天電網(wǎng)的一切，從集中控制到老化的輸配電機械，都不適合使用清潔能源。電網(wǎng)的設(shè)計初衷是接收同步運行的少數(shù)受到嚴(yán)格監(jiān)管的發(fā)電廠的電力，而不是數(shù)百萬個太陽能屋頂。而且它是為發(fā)電廠設(shè)計的，這些發(fā)電廠總是可用的，而且是可預(yù)測的，而不是像太陽和風(fēng)這樣的間歇性能源。

為了讓清潔能源發(fā)揮作用，它需要從何時何地產(chǎn)生，到何時何地需要?！暗攸c”和“時間”分別要求聯(lián)網(wǎng)和存儲。

能源網(wǎng)絡(luò)

使互聯(lián)網(wǎng)成為可能的關(guān)鍵思想是從集中式電路交換網(wǎng)絡(luò)向分布式分組交換協(xié)議的轉(zhuǎn)變，在這種協(xié)議中，數(shù)據(jù)可以從發(fā)送方“找到它的路”到接收方。

現(xiàn)在，需要找到出路的是能源。

這是一個算法問題！這是能源的TCP/IP協(xié)議。可以將這些算法看作是分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和金融交易算法的混合體——它們不僅參與了市場，也在引導(dǎo)能源走向。

TCP/IP催生了一個基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序行業(yè)。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，類似的事情很可能會發(fā)生。一個由能源部資助的項目試圖為這樣一個行業(yè)提供基礎(chǔ)設(shè)施，這就是“智能電網(wǎng)智能代理平臺”（ Intelligent Agent Platform for the Smart Grid）。

幾十年來，移動數(shù)據(jù)的協(xié)議一直是一件大事。然后是資金的流動。下一個大事件將是能量的轉(zhuǎn)移。

能量儲存

依靠太陽和風(fēng)是可能的，如果我們可以儲存它們的能量，當(dāng)沒有陽光或刮風(fēng)的時候。許多人認(rèn)為我們將“只使用電池”，但實際情況相差幾個數(shù)量級。地球上所有的電池只能儲存不到十分鐘的全部的能量。按照目前預(yù)期的增長速度，我們將沒有80年所需的電池。

網(wǎng)格級儲能（Grid energy storage）也許是清潔能源中最關(guān)鍵的技術(shù)問題。當(dāng)我訪問國際標(biāo)準(zhǔn)化組織時，運營商只是懇求我們發(fā)明更好的儲能技術(shù)，因為它們將徹底改變游戲規(guī)則。

特別吸引人的是先進的鐵路儲能系統(tǒng)（Advanced Rail Energy Storage），該系統(tǒng)的提議是使用低成本的動力驅(qū)動列車上坡，然后在市場價格高的時候讓列車下坡行駛發(fā)電。

所有這些可能會讓儲能看起來像一個競爭領(lǐng)域。但現(xiàn)實是，這些公司與其說是在相互競爭，不如說是在與廉價化石燃料競爭。儲能初創(chuàng)企業(yè)可能處于一個奇怪的位置，不斷調(diào)整產(chǎn)品和策略，以應(yīng)對化石燃料價格的波動。

但就像能源生產(chǎn)一樣，如果儲存和回收可再生能源的成本能夠明顯低于用天然氣生產(chǎn)能源的成本，并且能夠擴大規(guī)模以滿足需求，那么就應(yīng)該存在一個臨界點。

儲能的核心技術(shù)往往是基于物理的，但是軟件在設(shè)計工具、仿真工具和控制系統(tǒng)的形式中扮演著重要的角色。我最喜歡的例子是Materials Project項目，這是一個材料屬性的數(shù)據(jù)庫和可視化工具，由美國能源部的車輛技術(shù)項目資助，以幫助發(fā)明更好的電池。

能耗

交通

客運車輛占與運輸有關(guān)的溫室氣體排放的大部分。有許多新的方法可以減少這種影響。

電動汽車是不可避免的。今天，從電網(wǎng)給汽車供電可能不會比燃燒汽油更清潔。但一旦電網(wǎng)更清潔，電動汽車不僅會比燃?xì)馄嚫鍧?，而且可能比公共交通更有效率?/p>

比汽車更靈活、更高效的新型動力交通工具正在成為可能。

大多數(shù)人行程都相當(dāng)短。如果技術(shù)、設(shè)計和營銷是正確的，并且適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施和法律已經(jīng)到位，那么在大多數(shù)行程中，新型動力交通工具可以取代汽車并不是不可想象的。你也不需要開一家汽車公司來解決這些問題。

協(xié)調(diào)的自主交通工具可能導(dǎo)致人們出行和送貨的方式非常不同。這基本上是大規(guī)模的移動機器人。同樣，你不一定需要去汽車公司工作來制造有趣的東西。

通過城市設(shè)計減少個人交通需求。除了其他原因之外，這對于應(yīng)對自動駕駛汽車增加城市擴張的可能趨勢很重要，而這種趨勢與排放密切相關(guān)。

類似的機會也適用于車隊。特斯拉的聯(lián)合創(chuàng)始人之一現(xiàn)在從事聯(lián)邦快遞貨車和垃圾車的電氣化業(yè)務(wù)。長途卡車更具挑戰(zhàn)性，但在燃料、車輛設(shè)計和物流方面還有改進的空間。

至于飛機，人們可能不得不減少飛行。這將需要更好的遠程協(xié)作工具，或者用索爾·格里菲斯（Saul Griffith）的話說，“讓視頻會議不那么糟糕”。

協(xié)調(diào)

許多家用電器消耗大量電力——空調(diào)、熱水器、干衣機、電動汽車充電器——在實際需要運行時都有一定的耐受性。你并不在乎你的電動汽車什么時候充電，只要在早上充好電就可以了；只要水箱是熱的，你就不在乎熱水器什么時候加熱。

如果你的熱水器可以和你鄰居的熱水器“交流”，同意避免同時加熱水，這將使需求曲線變平，并有助于避免必須由尖峰負(fù)載發(fā)電廠來維護的起起伏伏。當(dāng)太陽能充足的時候，熱水器也可以積極工作，當(dāng)烏云飄過的時候，熱水器也可以停止工作，以適應(yīng)可再生能源的間歇性，并且需要更少的能量儲存。

落基山研究所（Rocky Mountain Institute）稱之為“需求彈性”，并想象通過價格信號來協(xié)調(diào)電器。

這種協(xié)調(diào)是許多“智能電網(wǎng)”（smart grid）實現(xiàn)的一個目標(biāo)。

效率

建筑標(biāo)準(zhǔn)是一個特別有趣的例子，因為它們過去和現(xiàn)在都與軟件密切相關(guān)。

能源模擬軟件不僅仍在推動建筑標(biāo)準(zhǔn)，Green Building Studio和OpenStudio等能源分析工具現(xiàn)在也是建筑設(shè)計過程中不可或缺的一部分。特別有趣的是像Sefaira和Flux這樣的工具，當(dāng)實時調(diào)整建筑參數(shù)時，可以給設(shè)計師即時的能源性能反饋。

如果效率激勵和工具對公共事業(yè)、制造商和設(shè)計師有效，那么對最終用戶又如何呢？我一直擔(dān)心的一個問題是，大多數(shù)人不知道他們的能源去了哪里，所以任何保存的嘗試就像在沒有分析器的情況下優(yōu)化程序一樣。

這些項目中有許多都不成功，而且可能收效甚微。我不認(rèn)為這意味著效率反饋總是不成功的——只是需要做得好，需要有可操作性，最重要的是，它需要針對那些有動力和影響力采取重大行動的人。

個人消費者和房主可能不是最佳目標(biāo)。更有前途的受眾是管理大型系統(tǒng)和服務(wù)的人員。

例如，垃圾收集。垃圾車以每加侖3英里的速度在每個城市的每條街上走走停停。初創(chuàng)企業(yè)Enevo制造傳感器，垃圾收集器安裝在垃圾箱中，并提供物流軟件，每天規(guī)劃最佳收集路線。他們只撿滿的垃圾桶，燃料消耗就減半了。

Enevo在系統(tǒng)層面工作，而不是在消費者層面。系統(tǒng)級的客戶較少，但是這些客戶有動力和影響力來實現(xiàn)重大的效率改進。

科學(xué)家和工程師的工具

你找不到IPCC報告中提到的編程語言。它們的影響是間接的；它們被視為理所當(dāng)然。但是我覺得技術(shù)工具是至關(guān)重要的，并且完全在大多數(shù)致力于應(yīng)對氣候變化的人們的關(guān)注之下。

技術(shù)計算語言

我和氣候科學(xué)家在一起寫戈爾的書，他們大部分時間都在用R語言。這很典型；大多數(shù)統(tǒng)計研究都是用R語言進行的。這種語言似乎激發(fā)了某種程度的尖酸刻薄，即使以程序員的標(biāo)準(zhǔn)來衡量也令人印象深刻。即使是R語言的擁護者也總是表現(xiàn)出一種歉意。

與R語言互補的是Matlab，它是許多科學(xué)和工程領(lǐng)域中數(shù)值計算的主要語言。它無處不在。Matlab被描述為“科學(xué)計算的PHP”。

R語言和Matlab都已經(jīng)有40年的歷史了，被40年的笨拙和糟糕的設(shè)計決策壓得喘不過起來。科學(xué)家和工程師使用它們是因為它們是通用的，沒有更好的選擇。

這是一個你可能不會經(jīng)常聽到的觀點——我覺得應(yīng)對氣候變化的一個有效方法是促進Julia語言的發(fā)展。Julia是一種現(xiàn)代技術(shù)語言，旨在取代Matlab、R、SciPy和C的科學(xué)工作平臺。它現(xiàn)在還不成熟，但是它有著漂亮的基礎(chǔ)，熱情的用戶，以及很大的潛力。

我這樣說，盡管事實上我自己的工作與Julia語言的方向大相徑庭。Julia繼承了經(jīng)典的Matlab、SciPy和電傳打字機的其他子程序的文本交互——源代碼和命令行。

我自己研究的目標(biāo)是讓科學(xué)家們通過即時的視覺反饋和互動探索，實時看到他們在做什么。我深信，一旦技術(shù)人員在圍繞以下方面設(shè)計的環(huán)境中工作，發(fā)明和發(fā)現(xiàn)就有可能發(fā)生巨變。

顯然，我認(rèn)為這個方法很重要，我敦促你去追求它，如果它對你有用的話。

與此同時，我也很高興支持Julia語言，因為，嗯，這幾乎是在技術(shù)計算領(lǐng)域唯一一個有良好基礎(chǔ)的學(xué)術(shù)研究。這是最瘋狂的事情。我已經(jīng)關(guān)注編程語言社區(qū)十年了，我在SPLASH、POPL和Strange Loop做過演講，這只是有點不公平，說幾乎每個編程語言研究者都在努力于：

（a） 軟件開發(fā)人員的語言和方法；
（b） 新手或最終用戶的語言；
（c） 編譯器或運行時的實現(xiàn)；
（d） 理論上的考慮，通常指系統(tǒng)類型。

“編程語言”的概念起源于科學(xué)家的語言——現(xiàn)在這種語言甚至不在討論范圍之內(nèi)！然而，它們?nèi)匀皇侨祟惲私馐澜绮⒔⒏篮檬澜绲墓ぞ摺?/p>

如果我們能為我們的氣候科學(xué)家和能源工程師提供一個文明的計算環(huán)境，我相信這將產(chǎn)生非常重大的影響。但不是容易看見或衡量！

用于建模物理系統(tǒng)的語言

氣候模型是軟件，但它是一種不同于大多數(shù)開發(fā)人員通常認(rèn)為的軟件。軟件開發(fā)通常意味著開發(fā)軟件系統(tǒng)，即“作為自身”完成有用工作的代碼，如應(yīng)用程序、服務(wù)器和游戲。另一方面，氣候模型的目的是“成為別的東西”——模擬世界上的物理系統(tǒng)。

如今，電路模型或機械模型本質(zhì)上也是軟件。但是，這樣的模型不是作為一個工作的軟件系統(tǒng)，而是幫助設(shè)計一個工作的物理系統(tǒng)。

像這樣的語言不會在編程語言研究會議或討論中被提及。它們通常被認(rèn)為是“特定領(lǐng)域的”。這種貶義反映了編程語言社區(qū)的一種特殊的“地心說”，它的“通用語言”，如Java和Python，實際上是非常特定于領(lǐng)域的——特定于軟件開發(fā)領(lǐng)域。

Modelica是一種編程語言，但它不是用于軟件開發(fā)的語言！它是為了開發(fā)影響物理世界的物理事物——比如參與能源生產(chǎn)、能源存儲和能源消耗的機器。Modelica中的數(shù)據(jù)流工作起來與現(xiàn)有的任何通用語言都不一樣，因為它是圍繞物理中事物如何影響事物而設(shè)計的，而不是針對CPU。

我已經(jīng)看到軟件開發(fā)人員在語言、工具和框架上付出了巨大的努力。如果你認(rèn)為語言設(shè)計可以顯著影響軟件系統(tǒng)的質(zhì)量，那么語言設(shè)計也可以影響能源系統(tǒng)的質(zhì)量。如果這種能源系統(tǒng)的質(zhì)量反過來會影響我們星球的宜居性，那么語言開發(fā)社區(qū)給予建模語言應(yīng)有的關(guān)注是至關(guān)重要的。

控制物理系統(tǒng)的語言

嵌入式控制系統(tǒng)是軟件，但它又是另一種軟件。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)是在像素、文件、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)的虛擬世界中構(gòu)建系統(tǒng)。嵌入式控制器是物理系統(tǒng)的一部分，可以感知和驅(qū)動物理世界。

生產(chǎn)或消耗能源的每一件現(xiàn)代設(shè)備——每一個風(fēng)力渦輪機、電池系統(tǒng)或車輛——都是圍繞一個或多個控制系統(tǒng)建立的。

我的職業(yè)生涯是從設(shè)計嵌入式系統(tǒng)開始的。標(biāo)準(zhǔn)做法是：在Matlab或Simulink或pencil中設(shè)計和模擬系統(tǒng)。用C語言實現(xiàn)。有時用C++實現(xiàn)，有時用匯編實現(xiàn)，偶爾會有人偷偷把一些Forth或Lua放進去。但是你可以在一個為設(shè)計控制系統(tǒng)而設(shè)計的環(huán)境中實現(xiàn)一個控制系統(tǒng)——這還沒有成為思考的一部分。這導(dǎo)致了長時間的反饋循環(huán)，不靈活的設(shè)計，以及猜測工程。但最關(guān)鍵的是，它否定了工程師們那種培養(yǎng)新想法的探索環(huán)境。

有一些方法有著正確的意圖——例如，基于模型的設(shè)計和生成的代碼似乎在工業(yè)項目中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，這些方法不僅與主流技術(shù)社區(qū)嚴(yán)重隔離，而且?guī)缀跖c今天的程序員所接受的思維方式背道而馳。

Arduino的成功可能產(chǎn)生了一種倒退的效果，它讓整整一代人相信，感知和驅(qū)動物理世界的方法是通過C語言中的命令式方法調(diào)用、移動位和向端口寫入數(shù)據(jù)，而不是在圍繞信號處理、控制理論以及快速可見的探索而設(shè)計的環(huán)境中。結(jié)果，軟件工程師在屏幕上找到了一種流暢的、響應(yīng)性強的編程體驗，而在世界上找到了一種粗糙而笨拙的編程體驗。召喚虛擬煙花比閃爍LED更容易。所以越來越多的工程師退到屏幕前。

但是氣候變化發(fā)生在物質(zhì)世界。解決這個問題的技術(shù)必須在現(xiàn)實世界中運作。如果沒有良好的編程工具，我們就無法獲得這種技術(shù)。

發(fā)現(xiàn)問題的工具

到目前為止所討論的工具都是為研究某個問題的科學(xué)家和工程師準(zhǔn)備的。讓我們回顧一下。一個人怎樣才能在第一時間找到需要解決的問題呢？他們?nèi)绾卧u估自己是否有正確的想法來解決這個問題？

發(fā)現(xiàn)問題的工具

每個人都知道需要努力的高層次領(lǐng)域：“清潔能源”、“碳捕獲”等等。但真正的工程問題在于細(xì)節(jié)——如何快速估算一個地方的風(fēng)力容量；如何在沒有空氣動力干擾的情況下放置風(fēng)車；如何在壓縮空氣中儲存能量而不被熱量散失。

我們?nèi)绾蚊鎸@些問題？一個熱切的技術(shù)專家如何在其他人的項目中找到他們可能有相關(guān)想法的子問題的方法？他們?nèi)绾伪┞队谠S多項目中常見的過程問題？

我認(rèn)識一位清潔能源發(fā)明家，他會瀏覽全球出口的樹形圖，以此粗略地感受一下“工業(yè)空間”。例如，她會看到“燃?xì)廨啓C”，并對改進燃?xì)廨啓C的想法感興趣。但是然后呢？怎么實現(xiàn)呢？

她希望她能簡單地點擊“燃?xì)廨啓C”，探索這個空間：

這一領(lǐng)域存在哪些尚未解決的問題？
誰負(fù)責(zé)哪些項目？
邊緣的想法是什么？
流程瓶頸是什么？
占主導(dǎo)地位的成本多少？采用限制什么？
為什么要在這里做改進？世界將如何受益？

這些信息她都不知道。大多數(shù)甚至都不是公開的——公司吹噓成功，而不是障礙。對于每一個話題，她都要花上數(shù)周時間去追蹤并與業(yè)內(nèi)人士會面。她想要的是一個工具，讓她瀏覽整個領(lǐng)域，瀏覽問題和發(fā)現(xiàn)她可能最有用的地方。

當(dāng)然，組織不愿意公開他們的問題有很多原因。但在全球危機中，“秘密競爭公司”可能不是人類努力的理想組織結(jié)構(gòu)。特斯拉最近“開源”了他們的專利，這是一種令人欽佩的全球善意姿態(tài)，但專利代表的是解決方案。如果特斯拉有辦法揭露他們的公開問題呢？

評估想法的工具

假設(shè)我的朋友發(fā)現(xiàn)了燃?xì)廨啓C中一個有趣的問題，并提出了一個改進的想法。現(xiàn)在該怎么辦？

這種改善有意義嗎？
這個解決方案在技術(shù)上可行嗎？
解決方案的生產(chǎn)成本是多少？
需要多少成本才可行？
誰會用它？他們有什么需求？
哪些指標(biāo)甚至是相關(guān)的？

同樣，所有這些信息都不是觸手可及的，甚至是無法獲取的。她必須花數(shù)周時間進行分析，追蹤相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取報價，與業(yè)內(nèi)人士交談。

她想要的是快速估算這些問題答案的工具，這樣她就可以流暢地探索可能性的空間，并確定那些有希望成為重要的、可行的和可行的想法。

考慮一下Plethora的按需制造服務(wù)，當(dāng)機械設(shè)計人員設(shè)計零件時，該服務(wù)直接在計算機輔助設(shè)計軟件中向他們顯示即時報價。還有哪些方法可以讓發(fā)明家在探索想法時得到快速的反饋？

了解情況的媒體

模型驅(qū)動的辯論

2008年，經(jīng)濟學(xué)家艾倫·布林德（Alan Blinder）在《紐約時報》上發(fā)表了“一個溫和的建議：環(huán)保刺激”（A Modest Proposal: Eco-Friendly Stimulus），提出了一項政府計劃，鼓勵人們報廢他們低效的舊汽車。

他的文章啟發(fā)了2009年7月啟動的30億美元的聯(lián)邦汽車補貼退稅系統(tǒng)。車主在購買更節(jié)能的汽車時，如果更換效率低下的汽車，可以獲得3500美元的退稅。在此之前和之后，關(guān)于該計劃的參數(shù)應(yīng)該是什么，以及它是否有效，存在著巨大的爭論。

該相信誰？

真正的問題是——為什么讀者和決策者被迫“相信”任何事情？在辯論中提出的許多主張都沒有提供支持它們的數(shù)字。帶有數(shù)字的聲明很少提供上下文來解釋這些數(shù)字。從來沒有——沒有！——讀者是否看到了任何數(shù)字背后的計算結(jié)果。讀者必須在揮手、花言巧語、夸夸其談的基礎(chǔ)上做出決定。

這篇文章對該提案的實際作用給出了一些估計。但還有一些事情在發(fā)生。上面的一些數(shù)字是可調(diào)整的。用鼠標(biāo)來調(diào)整它們。請注意，您的調(diào)整結(jié)果是如何立即反映在下一段的。讀者可以探索不同的場景，了解所涉及的權(quán)衡，并得出一個明智的結(jié)論，即任何這樣的建議是否可能是一個好的決定。

這是可能的，因為作者不只是發(fā)表文字。作者提供了一個模型——一組計算給定場景的結(jié)果的公式和算法。單擊上面的一些數(shù)字顯示其計算方式。請注意模型的假設(shè)是如何清晰可見的，甚至可以由讀者進行調(diào)整。

因此，鼓勵讀者檢查和評論該模型。如果他們不同意，他們可以用自己喜歡的假設(shè)把它修改成一個競爭模型，并用它來為自己的立場辯護。模型驅(qū)動的材料可以用作關(guān)于假設(shè)和權(quán)衡的有根據(jù)的辯論的基礎(chǔ)。

建模會很自然地從特定的到一般的。人們不會把一個單獨的建議看作是“對或錯”、“好或壞”，而是把它看作是可能性空間中的一點。通過探索這個模型，他們開始了解這個空間的景觀，并且能夠為所有的提案想出更好的點子。模型驅(qū)動的材料可以作為一種增強的想象。

氣候變化是一個全球性問題。討論和辯論將是找出最佳行動的核心。我們需要好的工具來想象、提議、辯論和理解這些行為。

模型驅(qū)動的閱讀

我們?nèi)绾巫尮妼δ茉春蜌夂虻恼J(rèn)知和討論圍繞以證據(jù)為基礎(chǔ)的模型展開，而不是圍繞著提示、言論、事實和情感修辭？

或者——你真的是通過在晚上關(guān)燈來保護地球嗎？可行嗎？你怎么知道的？

這是我在Ten Brighter Ideas和Explorable Explanations中苦苦思索的問題。

想象一下，一個關(guān)心氣候變化的公民在網(wǎng)上搜索“我能為氣候變化做些什么”。在我寫這篇文章的時候，最重要的兩個結(jié)果是環(huán)保署的“你能做什么”（What You Can Do）和大衛(wèi)鈴木基金會的“你能阻止氣候變化的10種方法”（Top 10 ways you can stop climate change）。

這些是諺語列表。小的動作項目，大部分是去量化的，完全去文本化?！昂侠盹嬍场焙汀皽p少浪費”有多重要？它與其他危害源相比如何？它是如何融入全局的？需要多少人參與才能產(chǎn)生明顯的影響？你怎么知道這些都不是象征性的罪行呢？

為什么要相信他們？他們的言辭引人注目，但卡托研究所和類似機構(gòu)的可怕的“否認(rèn)主義”言論也是如此。當(dāng)討論達到“相信我，我是科學(xué)家”和“看看可憐的北極熊”的水平時，它變成了一種情感訴求和信仰，一種宗教形式。

氣候變化太重要了，我們不能憑信仰行事。公民需要并且值得閱讀的材料包括：展示背景——建議的行動在大背景下的重要性——嵌入模型——公式和算法，根據(jù)原始數(shù)據(jù)和明確的假設(shè)，計算不同場景下的重要性。

模型驅(qū)動的創(chuàng)作

為什么沒有這樣的材料？為什么《紐約時報》的每一段都不是這樣寫的？

一個原因是，創(chuàng)造這種材料的資源并不存在。為了使模型驅(qū)動的材料成為規(guī)范，作者將需要數(shù)據(jù)、模型、工具和標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)

Ten Brighter Ideas是不完整的，令人尷尬。三次分析之后，我不得不放棄，因為找到我需要的數(shù)據(jù)太痛苦了。我花了好幾天的時間拼命地在搜索引擎上打字，在政府網(wǎng)站上查詢，瀏覽pdf文件。

我以為專業(yè)人士有更好的流程，但后來在Our Choice中，我看到戈爾的研究團隊和氣候科學(xué)家朋友也是如此。

模型

如果數(shù)據(jù)很難找到，模型實際上是不可能的。

估算家庭照明功耗的公式是什么？
什么是模擬熱水器活動模式的算法？或者恒溫器？
甲烷排放量如何隨肉類消費變化的方程是什么？
如果一個國家要減少一定數(shù)量的森林砍伐，這將如何影響它吸收多少碳？
如何量化“合理飲食”和“減少浪費”？當(dāng)這些量改變時，你如何計算影響？

人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些東西！這些公式存在于電子表格和Matlab代碼中，埋藏在舊硬盤的某個地方。有時它們在已發(fā)表的論文中被含糊地描述。但是它們是不可訪問的——它們很難找到，而且通常不可能“獲取和使用”。少有的作者將能夠建立自己的模型；大多數(shù)作者別無選擇，只能相信并反芻原話。

如果科學(xué)模型有一個“npm”呢？

工具

假設(shè)有好的數(shù)據(jù)和模型。作者如何撰寫包含它們的文檔？

今天，即使是最現(xiàn)代的寫作工具也是圍繞著打字而設(shè)計的，而不是事實。這些工具適用于宣揚先入之見，但在確保文字反映現(xiàn)實或任何似是而非的現(xiàn)實模式方面毫無幫助。這鼓勵作者愚弄自己，愚弄他人。

想象一下，一個專為根據(jù)證據(jù)進行辯論而設(shè)計的創(chuàng)作工具。我的意思并不是簡單地將文檔和參考資料并置，而是從字面上“自動完成”直接將來源的事實放到文檔中。也許該工具會有到事實數(shù)據(jù)庫和模型存儲庫的內(nèi)置連接，這與內(nèi)置拼寫字典沒什么不同。如果插入事實、數(shù)據(jù)和模型就像插入表情符號和貓咪照片一樣簡單呢？

此外，嵌入模型的要點是讀者可以在文檔的上下文中探索場景。這需要用于編寫“動態(tài)文檔”的工具——文檔的內(nèi)容隨著讀者探索模型而變化。這種工具幾乎不存在。

上面的示例使用了Tangle，這是我創(chuàng)建的一個小庫，它是一個引導(dǎo)步驟。這與真正的動態(tài)創(chuàng)作工具的目標(biāo)相去甚遠。這樣的工具應(yīng)該是什么樣的呢？某種文字處理和電子表格的融合？用于編寫動態(tài)文本的類似于信息的環(huán)境？

素養(yǎng)和標(biāo)準(zhǔn)

我為Our Choice草擬的最初建議是帶有場景模型的交互式圖形，讀者可以在其中調(diào)整參數(shù)（例如污染率）并查看估計的影響。圖書編輯立即拒絕了這些。

原因是文中的每個數(shù)字都需要引用。這是阿爾·戈爾特別關(guān)心的問題。為了書的完整性，書中的每一個數(shù)字都必須在之前的科學(xué)論文中出現(xiàn)過。用算法生成自己數(shù)字的交互式圖形是不可發(fā)表的——即使它使用的算法與科學(xué)家自己使用的算法相同。

當(dāng)然，致力于搜集每一個事實是值得稱贊的。缺少的是對引用和發(fā)布模型的理解，而不僅僅是來自這些模型的數(shù)據(jù)。這是一個新問題——舊媒體無法自己生成數(shù)據(jù)。作者需要圍繞模型引用制定新聞標(biāo)準(zhǔn)，讀者需要熟悉如何“閱讀”模型并理解其局限性。

還有

其他技術(shù)

核能

我沒有提到核能，因為我對此了解不多?？纯此箞D爾特·布蘭德的《地球的法則》（Whole Earth Discipline）一書，你會從最近的皈依者那里獲得樂觀的看法。

地理工程學(xué)（Geoengineering）

“地理工程學(xué)”指的是“為應(yīng)對氣候變化而對地球自然系統(tǒng)進行的有計劃的大規(guī)模干預(yù)”。這個話題多年來一直是禁忌話題，而且仍然“有爭議”。因此，與脫碳研究相比，地理工程學(xué)的研究數(shù)量幾乎可以忽略不計。

這是不幸的，因為如果到2050年全球總脫碳不成功，我們將迫切希望有一些完善的后備計劃。即使奇跡真的發(fā)生了，我們的大氣中仍然會有450- 500ppm的碳，如果不去任何地方，仍然會造成嚴(yán)重的破壞。

地球工程是有風(fēng)險的，因為地球系統(tǒng)是復(fù)雜的，而且人們對它知之甚少，而干預(yù)措施會產(chǎn)生不可預(yù)見的后果。對我來說，這是一個明確而緊迫的呼吁，需要更好的工具來理解復(fù)雜的系統(tǒng)并預(yù)見后果（much better tools for understanding complex systems and forseeing consequences）。

幾乎可以肯定，我們可以在全球范圍內(nèi)做一些既有效又安全的事情。幾乎可以肯定的是，最好的選擇是還沒有人想到的想法。誰來制造工具，使人們能夠構(gòu)想和驗證這些想法？

對地球工程的恐懼在一個民族的敘述中扮演了一個傲慢自大的角色。但是我們已經(jīng)過了那個階段。我們傲慢自大，這讓我們陷入了困境。人類現(xiàn)在主宰著這個星球，假裝僅僅“減少我們的影響”就能扭轉(zhuǎn)破壞是愚蠢的。

1968年，斯圖爾特·布蘭德用一句俏皮話開始了《全球目錄》，“我們是神，最好能做得更好?！保╓e are as gods and might as well get good at it.）2009年，他的《地球的法則》（Whole Earth Discipline）提高了這種緊迫感：“我們是神，必須做得更好?！保╓e are as gods and have to get good at it.）

如果我們一定要成為神，那么我們至少應(yīng)該謹(jǐn)慎且消息靈通，擁有最好的工具來觀察、理解和討論我們的干預(yù)，以及最好的元工具來改進這些工具。

基礎(chǔ)技術(shù)

集成電路的發(fā)明者沒有考慮過如何保護環(huán)境?；ヂ?lián)網(wǎng)的創(chuàng)始人也沒有。今天，如果沒有基于這項技術(shù)的所有工具，幾乎不可能想象解決全球問題。

基礎(chǔ)技術(shù)只有在回顧時才顯得至關(guān)重要。展望未來，這些東西具有“未知的未知”的特征——它們很少作為任何特定問題的解決方案被尋求（或資助）。它們突然出現(xiàn)，最初看起來小，最終變得與一切都相關(guān)。

它們可能很難預(yù)測，但它們有一些共同的特征。一是規(guī)模大。集成電路和互聯(lián)網(wǎng)都將它們的“基本思想”從十幾個元素擴展到了十億。另一個目的是它們是目的不可知的。它們是“材料”或“基礎(chǔ)設(shè)施”，而不是應(yīng)用。

我想到了一些候選；這是我投資的一個項目——范·雅各布森（Van Jacobson）的新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議真的很重要。我意識到，宣稱“命名資料網(wǎng)路”（Named Data Networking）對應(yīng)對氣候變化至關(guān)重要——這是我的觀點——聽起來有點過分，但我的想法是，它怎么可能不是呢？

士氣

眾所周知，氣候變化是可怕的。人類對這種慘淡局面的自然反應(yīng)是絕望。

但是絕望是沒有用的。絕望是麻痹，我們還有工作要做。

我覺得這是一個需要解決的重要心理問題，一個我從未見過的問題：我們怎樣才能創(chuàng)造條件，讓科學(xué)家和工程師在不陷入絕望的情況下完成偉大的創(chuàng)造性工作呢？當(dāng)新人們的本能是轉(zhuǎn)過身去做一些能讓他們晚上睡個好覺的事情時，如何鼓勵他們?nèi)ソ鉀Q這個問題呢？

在某些情況下，危機可以激勵一些人——美國麻省理工學(xué)院輻射實驗室（MIT Radiation Laboratory）、曼哈頓計劃等?！@然，有些人從氣候危機中汲取了動力。但隨著喬治·馬歇爾（George Marshall）的深入探索，大多數(shù)人無法駕馭它，需要把它拋諸腦后。

對于氣候工作者來說，即將滅絕的可能性是一種干擾，必須給他們一種精神狀態(tài)，讓他們專注于要做的工作。

世界不是你所看到的

去年，美國有10萬人獲得了工程學(xué)士學(xué)位。每年至少有10萬人在尋找一個工程問題來解決。我對所有這些人有一個自己的請求：

日常生活中的不便并不是主要問題。
在推特上與你擦身而過的世界并不是真實的世界。
你不能根據(jù)你所在領(lǐng)域的最新潮流，來校準(zhǔn)你對什么是有價值和必要的感覺。

氣候變化是我們這個時代的問題。這是每個人的問題，但這是我們的責(zé)任——因為人們擁有無與倫比的優(yōu)勢能夠通過技術(shù)創(chuàng)造奇跡。

在這篇文章中，我試圖勾勒出一幅地圖，告訴人們哪里需要這樣的魔力——生產(chǎn)、運輸和消費清潔能源的系統(tǒng);建造它們的工具;了解需要構(gòu)建什么內(nèi)容的媒體。機會無處不在。讓我們開始干吧。