Vaclav Smil

Wynalazek i innowacja

Krótka historia sukcesu i porażki

Przekład: Zdzisław Płoski

Tytuł oryginału: Invention and Innovation: A Brief History of Hype and Failure

Tłumaczenie: Zdzisław Płoski

ISBN: 978-83-289-0789-8

© 2023 Massachusetts Institute of Technology

All rights reserved. No part of this book may be reproduced in any form by any electronic or mechanical means (including photocopying, recording, or information storage and retrieval) without permission in writing from the publisher.

Polish edition copyright © 2025 by Helion S.A.

Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji.

Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli.

Autor oraz wydawca dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz wydawca nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce

Drogi Czytelniku!
Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres
editio.pl/user/opinie/wynala_ebook
Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję.

Helion S.A.
ul. Kościuszki 1c, 44-100 Gliwice
tel. 32 230 98 63
e-mail: editio@editio.pl
WWW: editio.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)

- Kup w wersji papierowej

- Poleć książkę na Facebook.com

- Oceń książkę

- Księgarnia internetowa

- Lubię to! » Nasza społeczność

1
Wynalazki i innowacje – długa historia i współczesne zauroczenia

Ewolucja naszego gatunku polega na fizycznych i behawioralnych zmianach ściśle związanych z wynalazkami i ich wpływem. Pod pojęciem wynalazku, niczym pod wielkim parasolem, mieszczą się cztery główne grupy rzeczy. Pierwsza z nich obejmuje ogromny zbiór najrozmaitszych ręcznie wykonywanych prostych przedmiotów — począwszy od kamiennych narzędzi wytwarzanych odkąd nasi przodkowie stanęli na dwóch nogach, co uwolniło im ręce i umożliwiło wykonywanie celowych i złożonych zadań. Postęp w wytwarzaniu narzędzi dokonywał się bardzo powoli — tak przynajmniej możemy wnosić na podstawie wykopalisk i odkryć jaskiniowych. Najstarsze narzędzia z nieobrobionego kamienia pojawiły się ponad 3 miliony lat temu, większe i staranniej wykonane (dwustronne) ręczne topory i tasaki pojawiły się dopiero jakieś 1,5 miliona lat temu, drewniane włócznie zakończone kamiennymi grotami mają około 0,5 miliona lat, a zaledwie przed mniej więcej 25 000 lat myśliwi z górnego paleolitu opanowali rzemieślniczą produkcję sporego asortymentu narzędzi o złożonej budowie, w tym ciesaków [1] , siekier, harpunów, igieł i pił, jak również wyrobów garncarskich.

Upowszechnienie uprawy roślin było uwarunkowane wynalezieniem wielu narzędzi rolniczych. Udomawianie koni do jazdy konnej zaczęło się od wędzideł i uzd (strzemiona i siodła pojawiły się znacznie później). Zwierzęta pociągowe wymagały wymyślenia wielu specyficznych rozwiązań umożliwiających zaprzęganie ich do pługów, wozów lub fur: chomąt, wodzy, kiełzn i pasów na podbrzusza koni, jarzm dla wołów. Wszystkie osiadłe społeczności trudniły się — niektóre z wybornymi efektami — wyrobem drewnianych mebli, projektowaniem i wypalaniem ceramiki oraz wytapianiem rud do produkcji narzędzi i broni. Współczesne społeczeństwa nadal zależą od mnóstwa takich prostych wyrobów jak młotki i piły, drewniane krzesła i ławki, filiżanki i talerze, lecz tylko niewielka ich część powstaje metodami rzemieślniczymi, ponieważ władzę przejęły maszyny.

Maszyny należą do drugiej grupy wynalazków — tych nowszych i bardziej skomplikowanych urządzeń lub mechanizmów użytkowanych stacjonarnie oraz służących do transportu. Duże koła wodne, wiatraki, kamienne piece hutnicze ze skórzanymi miechami uruchamianymi za pomocą kół wodnych oraz dalekomorskie żaglowce należały do najbardziej niezwykłych, poprzedzających czasy nowożytne wynalazków w tej kategorii. Pod koniec XIX w. katalogi Searsa [2] zawierały tysiące takich pozycji, poczynając od zegarków kieszonkowych po małe maszyny do szycia i wielkie maszyny do młócenia pszenicy, a najnowsze wykazy produktów dostarczają licznych przykładów nadmiaru: na globalnym rynku mamy obecnie ponad tysiąc modeli telefonów komórkowych, a w USA blisko 700 różnych modeli pasażerskich pojazdów samochodowych (nie mogę już użyć po prostu określenia „aut”, ponieważ nowe pojazdy to głównie SUV-y, pick-upy i vany).

Nowe pomysły domagają się urzeczywistnienia — czy to pod postacią prostych narzędzi codziennego użytku, czy skomplikowanej maszyny lub znacznie bardziej złożonych zespołów maszyn tworzących wyposażenie nowoczesnych zakładów przemysłowych, obecnie często wysoce zautomatyzowanych. Być może najlepszymi typowymi przykładami takich skupień są fabryki samochodów, w których roboty wykonują wszystko: od przenoszenia i zamontowywania części, po spawanie i malowanie. Powszechnie dostępne kamień i drewno dały się przeobrazić w nader skąpą gamę narzędzi, maszyn i konstrukcji. Właśnie dlatego trzecia grupa wynalazków — nowe materiały — stała się wyraźnym wskaźnikiem postępu cywilizacyjnego; od epoki kamienia i drewna po erę metali, mieszanin i związków chemicznych. Wynalazki należące do trzeciej grupy zapoczątkował brąz, po nim nastąpiły żelazo i stal (stop żelaza w dużej mierze odwęglony); obecnie zalicza się do nich aluminium, kilkanaście innych metali pospolitych oraz szkło, cement (grupa materiałów), a poczynając od końca XIX wieku coraz więcej różnych tworzyw sztucznych i dodatkowo, całkiem od niedawna, kompozyty na bazie węgla — lekkie, a jednocześnie mocniejsze od stali.

Czwarta kategoria wynalazków obejmuje nowe metody produkcji, działania i zarządzania, poczynając od drobnych, ale ekonomicznie opłacalnych ulepszeń, aż po zasadniczo nowe i wysoce zautomatyzowane sposoby produkcji masowej, gromadzenia informacji i przetwarzania danych. Jednym z najbardziej godnych uwagi i znaczących wynalazków tego rodzaju była maszyna Michaela Owensa do produkcji szklanych butelek, wprowadzona do eksploatacji w 1904 r. Całe wieki butelki trzeba było wydmuchiwać indywidualnie, dopiero pod koniec XIX w. pojawiły się pierwsze maszyny półautomatyczne: w obu przypadkach do tych prac zatrudniano dzieci, które musiały przenosić i obrabiać stopione szkło oraz uwalniać je z form. Do roku 1899 ponad 7000 amerykańskich chłopców pracowało tak w upale i niebezpiecznych warunkach, co uwieczniają fotografie z tamtych czasów. Można to jedynie porównać do potworności pracy dzieci w głębokich kopalniach węgla. Otóż maszyny Owensa pobierały szkło bezpośrednio z pieca, a cały proces odbywał się bez udziału człowieka. Już najwcześniejszy model Owensa mógł produkować 2500 butelek na godzinę w porównaniu z 200 butelkami wytwarzanymi na godzinę przez urządzenia półautomatyczne (rysunek 1.1).

Rysunek 1.1

Maszyna do formowania szkła Michaela Josepha Owensa. Patent amerykański zgłoszony przez Toledo Glass Company. Źródło: M. Owens, Glass-shaping machine (US Patent 766 768, zgłoszony 13 kwietnia 1903 i wydany 2 sierpnia 1904); zob. patents.google.com/patent/US766768

Po II wojnie światowej prawie wszystkie już opanowane sposoby masowej produkcji przemysłowej ulegały przeobrażeniom, dzięki którym stawały się wydajniejsze, tańsze i szybsze przez wprowadzanie sterowania elektronicznego (obecnie wbudowanego w każdy nowy ryżowar [3] lub ekspres do kawy), a elektronika nabrała jeszcze większego znaczenia w pozyskiwaniu, przetwarzaniu i dystrybucji danych. Podczas II wojny światowej angielskie terminy calculators i computers były używane w odniesieniu do (przeważnie młodszych) kobiet rachmistrzyń zatrudnionych przy żmudnym wprowadzaniu i przetwarzaniu danych. Dziś każdy mały laptop ma moc przetwarzania danych znacznie przewyższającą najbardziej zaawansowane komputery końca lat 60. XX w., czyli z czasów poprzedzających nastanie mikroprocesorów, a skala urządzeń elektronicznych rozciąga się od miniaturowych urządzeń monitorujących — niektórych tak małych, że można je przymocować do grzbietu latających owadów — po gigantyczne serwery danych, budowane w pobliżu niedrogich źródeł zasilania ze względu na ich nieustannie wysokie zapotrzebowanie na energię elektryczną.

W potocznym użyciu znaczenia terminów „wynalazek” i „innowacja” w dużym stopniu się pokrywają, jednak przez innowację być może najlepiej jest rozumieć wprowadzenie, adaptację i opanowanie nowych materiałów, wyrobów, procesów i pomysłów. W związku z tym wynalazków mogło być znacznie więcej niż odpowiadających im innowacji. Możliwe, że najlepszym ostatnim przykładem tej rozbieżności może być ZSRR. Radzieccy naukowcy mieli na koncie wiele świetnych wynalazków, ośmiu z nich otrzymało Nagrody Nobla (w tym Landau i Kapica za fizykę niskich temperatur oraz Basow i Prochorow za lasery i masery), a traktowane priorytetowo i mocno finansowane wojskowe wysiłki badawczo-rozwojowe sprawiły, że broń tego kraju stała się konkurencyjna w stosunku do osiągnięć USA.

ZSRR zgromadził 45 000 głowic jądrowych. Samoloty MiG-29 i Su-25 należały do najlepszych myśliwców na świecie kiedykolwiek wykorzystanych w walce, a gdy amerykańscy inżynierowie projektowali pierwszy na świecie samolot niewidzialny [4] , do przewidywania odbić fal elektromagnetycznych od jego powierzchni wykorzystali równania Piotra Ufimcewa. ZSRR przodował także w najważniejszym sektorze energetycznym świata — radzieccy naukowcy i inżynierowie odkryli ogromne złoża węglowodorów na Syberii, rozwinęli największy na świecie przemysł naftowy i gazowy oraz zbudowali (na czas ich ukończenia) najdłuższe na świecie rurociągi, które pokrywały większość zapotrzebowania Europy na ropę naftową i gaz ziemny.

Jednak do 1991 r., kiedy w kraju tym doszło do rozpadu — co zaskakuje, bez żadnej przemocy — ZSRR doznał znacznego niedostatku innowacji, poczynając od niezbędnych w kluczowych gałęziach przemysłu, po te potrzebne do zaspokajania podstawowych potrzeb konsumentów. Stal jest dominującym metalem współczesnej cywilizacji, więc od początku lat 90. XX w. w UE, Ameryce Północnej i Japonii zaprzestano stosowania do jej produkcji pieców martenowskich; w latach 50. XX w. zaczęły je wypierać konwertorowe piece tlenowe. Jednak ten dziewiętnastowieczny proces wytopu (wprowadzony do produkcji stali w latach 60. XIX w.) do końca istnienia ZSRR był stosowany w niemal w połowie krajowej produkcji metalurgicznej. Zapóźnienie w innowacyjności tego kraju w zakresie masowej produkcji powszechnych dóbr konsumpcyjnych — od dżinsów po komputery osobiste — było jedną ze stałych przyczyn niezadowolenia społecznego i niewątpliwie czynnikiem, który przyczynił się do upadku „władzy rad”.

W przeciwieństwie do radzieckich niepowodzeń na polu innowacji rozwój gospodarczy Chin po 1990 r. jest najlepszym, najnowszym i nie mającym równego w historii przykładem innowacji na masową skalę, opartych na szybkim przechwytywaniu szerokiej gamy obcych wynalazków. Chińska gospodarka nie wzrosła czternastokrotnie, a średni dochód na mieszkańca w kraju nie urósł ponad jedenastokrotnie (w obu przypadkach mierzone w przeliczeniu na siłę nabywczą, ang. constant monies ) z powodu bezprecedensowego napływu krajowych wynalazków o charakterze przełomowym, lecz dzięki wdrożeniu na masową skalę urządzeń lub praktyk opanowanych za granicą dekady (lub lata — w przypadku najnowszych osiągnięć) wcześniej i przeniesieniu ich w nowe warunki, gotowe na ich odbiór. Zdecydowanym wysiłkom krajowym i bilionom dolarów bezpośrednich inwestycji zagranicznych towarzyszył ogromny transfer najnowszych maszyn, projektów i procedur. Odbyło się to poprzez pozyskiwanie patentów oraz udzielanie know-how [5] przez amerykańskie, europejskie i japońskie firmy chcące wejść na chiński rynek, a tym legalnym transferom towarzyszyło szeroko zakrojone i pozbawione skrupułów szpiegostwo przemysłowe.

Komunistyczna Partia Chin wyciągnęła naukę z rozpadu ZSRR — żadnego poluzowania kontroli na wzór podjętej przez Gorbaczowa próby zreformowania niereformowalnego reżimu politycznego, tylko — w swojej skali prawdziwie bezprecedensowy — rozwój gospodarczy oparty na innowacjach, który zaowocował szybką poprawą jakości życia i umocnił jeszcze partyjną kontrolę. Pierwszą transakcją handlową po „otwarciu na Chiny” Richarda Nixona podczas wizyty w lutym 1972 r. był zakup najnowocześniejszych na świecie zakładów syntezy amoniaku zaprojektowanych przez amerykańską firmę M. W. Kellogg Company; ich nabycie miało kluczowe znaczenie dla zapobieżenia kolejnej dużej klęsce głodu w kraju o szybko rosnącej populacji i braku nowoczesnego przemysłu nawozowego.

W ślad za tym tysiące zagranicznych firm (na czele z największymi międzynarodowymi koncernami jak: Toyota, Hitachi, Nippon Steel, GM, Ford, Boeing, Intel, Siemens i Daimler) podzieliły się swoim know-how z Chinami, zwykle będąc zmuszonymi do tworzenia wspólnych przedsięwzięć typu joint venture [6] , co dostarczyło kompletnego know-how na użytek chińskiej inżynierii wstecznej [7] . Jest aż nazbyt oczywiste, że wprowadzając ogromną falę innowacji z opóźnieniem, Chiny skorzystały na przyjmowaniu wynalazków zagranicznych już po ich udoskonaleniu. Oczywiście Japonia i Korea Południowa również podążyły tą drogą, wstępując na nią, odpowiednio, w latach 50. i 70. XX w. Przy tej okazji wykazały jednak nie tylko determinację i siłę we wdrażaniu innowacji, lecz także stały się ważnymi gospodarkami wynalazczymi. Spektrum godnych uwagi tego przykładów rozciąga się od czołowej roli Sony we wczesnym rozwoju elektroniki użytkowej i wykazującego małą awaryjność, przez terminowość zarządzania fabrykami Toyoty, po rozwój zaawansowanych mikroprocesorów, telefonii komórkowej i akumulatorów (m.in. staraniami firm Samsung, SK Hynix, LG i Panasonic). Jak dotąd nie odnotowano porównywalnie ważnego, przyjętego globalnie i opłacalnego pod względem handlowym wkładu Chin (choć można się spotkać z argumentami, że należałoby tu uwzględnić Huawei).

Spoglądając wstecz na długie dzieje wynalazczości, trudno się dziwić, że na wielu historykach i ekonomistach wywarło wrażenie przyspieszenie tego postępu. Porównując częstość i skutki prawdziwie epokowych wynalazków XIX-wiecznych ze znacznie mniej intensywnym i powolniejszym postępem technicznym w wieku XVIII, można określić wiek XIX mianem rewolucji przemysłowej. Tymczasem postęp w XX w. był chyba jeszcze bardziej niezwykły; jak zauważył Joel Mokyr [8] — dokonał się mimo dwóch przewlekłych wojen światowych i powstania reżimów totalitarnych, które rozciągnęły swoje panowanie na większą część Europy i Azji:

W przeszłości takie katastrofy mogłyby wystarczyć do cofnięcia gospodarki o setki lat, a nawet do popadnięcia całych społeczeństw w stagnację lub barbarzyństwo. Żadna z nich nie zdołała jednak powstrzymać coraz szybszego pochodu innowacji w XX w., stymulujących szybki wzrost w większości uprzemysłowionego i uprzemysławiającego się świata.

Wiara w coraz szybszy pochód innowacji lokuje się wysoko wśród powtarzanych bez ustanku mantr końca XX i początku XXI w. Rosnąca liczba patentów zapewne nie jest idealną miarą tego innowacyjnego przyspieszenia (zbyt wiele patentów chroni drobne zmiany i marginalne ulepszenia ważnych odkryć), nie da się jednak zaprzeczyć, że w dekadowym zestawieniu Amerykańskiego Urzędu Patentów i Znaków Towarowych (USPTO, US Patent and Trademark Office) liczba wniosków rozpatrzonych pozytywnie, łącznie z wnioskami dotyczącymi rezydentów zagranicznych, wzrosła z zaledwie 911 w pierwszej dekadzie XIX w. do prawie 250 000 w latach 90. XIX w., a następnie z około 340 000 w pierwszej dekadzie XX w. do około 1 653 ٠٠٠ w jego ostatnim dziesięcioleciu — to prawie ٢٠٠٠-krotny wzrost w ciągu dwustu lat.

Oczywiście ta nieustannie rosnąca, bezkrytycznie traktowana i pod pewnymi względami w oczywisty sposób myląca całkowita liczba patentów zawsze obejmowała wątpliwe, a nawet prawdziwie szalone pozycje. W 1932 r. Alford Brown i Harry Jeffcot wydobyli niewielki zbiór takich zapisów z akt USPTO. Zastanawia, co opętało zawodowych rzeczoznawców patentowych, gdy przyznawali ochronę takim przedmiotom jak „ulepszona skrzynia grobowa” (dzięki której człowiek może „po odzyskaniu przytomności wyjść z trumny i wspiąć się z grobu po drabinie”) czy „urządzenie do robienia dołków [9] ”. Jeśli myślicie, że pozbyliśmy się już podobnych banialuk, to wystarczy regularnie zaglądać na stronę Stupid Patent of the Month (głupi patent miesiąca) [10] w witrynie internetowej Electronic Frontier Foundation, aby przekonać się, że takich idiotyzmów nie brakuje.

Chciałbym wyróżnić patent amerykański US8609158B2 przyznany w 2013 r., przy czym konieczny jest długi cytat, aby ukazać, jak wątpliwy pozostaje proces patentowania. Patent, przyznany indywidualnej wynalazczyni Diane Elizabeth Brooks, dotyczy manny Diane:

„[…] silny lek o działaniu narkotycznym, sporządzony z unikatowo skomponowanej i przyrządzonej mieszanki wyselekcjonowanych nasion i ich pochodnych, mającej tak mocne działanie, że usuwa lub łagodzi depresję, chwiejność nastroju, problemy z koncentracją, zaburzenia myślenia, choroby psychiczne, bóle, objawy opóźnienia rozwoju prawego kącika wargi, problemy fizyczne, raka węzłów chłonnych i wiele innych objawów chorobowych. Usuwa guzy na szyi w ciągu tygodnia lub dwóch. Pod wieloma względami zastępuje […]. Ma działanie niezwykle silne i skuteczne, które jednak można osłabić, aby przywrócić twojemu małemu dziecku deficyt uwagi do normy. Oddziałuje niesamowicie jako stabilizator nastroju i zmniejsza psychozę. Aplikuj pacjentom chorym na raka i osobom cierpiącym na problemy bólowe. To działa”.

Dreszcz przechodzi na myśl o tym, że ten wniosek naprawdę został zatwierdzony, ale istnieje również wiele faktycznie przyznanych patentów, które również mieszczą się w kategorii „rusz głową…”, wśród nich amerykański patent USD670286S1 przyznany w 2012 r. firmie Apple (zgłoszony przez 10 osób, w tym Steve’a Jobsa i głównego projektanta firmy Jonathana Ive’a) na „przenośne urządzenie wyświetlające”, czyli prostokąt z zaokrąglonymi narożnikami (rysunek 1.2). Nie mogę się oprzeć przytoczeniu jeszcze jednego amerykańskiego zgłoszenia patentowego, autorstwa Susan R. Harsh, które dotyczy „zestawu i metody przekształcania plam zrobionych psim nosem na jednej powierzchni w formę grafiki psiego nosa na drugiej powierzchni”. Co ciekawe, w tym przypadku patentu nie przyznano.

Rysunek 1.2

Trzeci rysunek z amerykańskiego wniosku patentowego Apple D670,286S1 (zatwierdzonego w listopadzie 2012 r.) przedstawiający „przenośne urządzenie wyświetlające” — obecnie dobrze znany prostokątny kształt z zaokrąglonymi narożnikami. Źródło: J. Akana i in., Portable display device (US Patent D670,286S1, zgłoszony 23 listopada 2010 r. i wydany 6 listopada 2012 r.), https://patents.google.com/patent/USD670286 (Cały opis patentu składa się z ośmiu prostych rysunków z lakonicznymi podpisami (warto zajrzeć, ku „nauce”) — przyp. tłum. )

Istnieją rzeczywiście pewne nowatorskie sposoby oceny pierwowzorów i identyfikowania naprawdę przełomowych wynalazków (przedstawię je w ostatnim rozdziale tej książki), teraz jednak ograniczymy się do wskazania faktycznych ilościowych i jakościowych ulepszeń osiągniętych dzięki temu, co wielu uważa za wpływ przyspieszenia wynalazczości, by potem spojrzeć na te dokonania nie jak na dzieła ukończone, lecz zaledwie fundamenty dalszego i coraz szybszego postępu. Bo też współczesne wynalazki niosą obietnicę olśniewającego wyzwolenia, mając jakoby rozwiązać każdy problem, z którym się stykamy — techniczny, środowiskowy czy społeczny. Co więcej, zapowiadane są rozwiązania, które nie będą oznaczać tylko jakiegoś marginalnego lub stopniowego postępu, lecz zmiany dające się najlepiej opisać takimi przymiotnikami jak „przełomowe”, „odmieniające” lub „rewolucyjne”, a ich nieuchronnie nadciągający potencjał odmienienia świata ma ogarnąć wszystko — od jedzenia po długowieczność, od energii po podróżowanie.

Zmniejszyliśmy już liczbę niedożywionych ludzi do mniej niż 1/10 światowej populacji, dlaczego więc nie wyeliminować całkowicie niedostatku żywności? A skoro już przy tym jesteśmy — dlaczego nie skończyć z zależnością od upraw polowych, produkując żywność w klimatyzowanych wysokościowcach lub łykając syntetyczne kapsułki w pełni zapewniające potrzeby żywieniowe? W ciągu ostatnich dwóch stuleci zdążyliśmy podwoić średnią oczekiwaną długość życia w zamożnych krajach, dlaczego więc przynajmniej jej nie podwoić znowu, korzystając ze sprytnej manipulacji genami, czyli techniki CRISPR — naszej drogi do nieśmiertelności? W tym samym czasie bogate kraje zwielokrotniły (w różnym tempie) dostępną podaż energii per capita , więc dlaczego by jej nie zwiększać nadal — nawet jeśli wyeliminujemy cały węgiel kopalny jako źródło energii — pomysłowymi przeróbkami odnawialnych źródeł energii? Na lądzie możemy już normalnie podróżować z prędkością około 300 km/h, a w powietrzu niemal z prędkością dźwięku (blisko 1000 km/h), czemu więc nie podróżować z prędkością ponaddźwiękową w podziemnych lub nadziemnych rurach próżniowych albo samolotami pasażerskimi pokonującymi Atlantyk w kilka godzin?

Zapatrzeni w wykładnicze (coraz szybsze) tempo współczesnej wynalazczości nieraz słyszymy, że w takich planach nie ma nic nazbyt zuchwałego ani nierealistycznie ambitnego. Matematyka jest jednak nieubłagana — nieuniknioną właściwością długotrwałego wzrostu wykładniczego jest to, że kończy się on osobliwością, czyli momentem, w którym funkcja osiąga nieskończoną wartość [11] , a więc wszystko staje się możliwe natychmiast. Nie trzeba jednak być wyznawcą kultu zbliżającej się Osobliwości, gdyż nawet stosunkowo znacznie bardziej przyziemne deklaracje robią wrażenie. Idźmy więc dalej: ogłasza się przełomy w leczeniu chorób (rzekome leki na chorobę Alzheimera), w magazynowaniu energii elektrycznej (wynalazek baterii o niespotykanej gęstości energii), a nawet na drodze do przekształcania innych planet w światy nadające się do zamieszkania (upodabnianie Marsa do Ziemi). Rzeczywistość okazuje się znacznie bardziej prozaiczna, a ta książka jest skromnym przywołaniem obrazu świata takiego, jakim jest, nie zaś świata ukazywanego w świetle przesadnych twierdzeń lub — co gorsza — świata urojonego w fantazjach nie do obrony.

Zanim przejdę dalej, muszę zauważyć, że nie chodzi mi tutaj o liczne błędy projektowe, które doprowadziły do katastrofalnych wydarzeń (w tym tak powszechnie znanych tragedii jak zatonięcie Titanica w 1912 r. czy katastrofa [promu kosmicznego] Challengera podczas startu w 1986 r.), słynne zatopienie „statku flagowego” handlowych planów Sony (nagrywarki wideokaset Betamax wyeliminowanej przez VHS firmy JVC) [12] lub notorycznych blamaży (Edsel i Pinto Forda [13] , Google Glass). Historycy postępu technicznego opisali w szczegółach wiele z tych niepowodzeń, badając tak beznadziejne projekty jak pługi elektryczne w Niemczech przed I wojną światową czy samochody Chryslera napędzane turbiną gazową. Niedawno opublikowano listę dwunastu najbardziej żenujących awarii produktów Apple — od telewizora Macintosh po Power Maca G4 Cube [14] .

Osoby zainteresowane tego rodzaju nieudanymi projektami powinny zajrzeć do książki Susan Herring z 1989 r. From the Titanic to the Challenger ( Od Titanica do Challengera ), w której wymieniono ni mniej, ni więcej, tylko 1354 takie niepowodzenia w XX w., lub do Spectacular Flops ( Spektakularne klapy ) Michaela Schiffera, opisującej starsze przykłady (w tym światowy system bezprzewodowej dystrybucji energii elektrycznej Tesli [15] ) i niektóre niedawne bałamucenia (bombowiec napędzany reaktorem jądrowym). Jednocześnie trzeba mieć świadomość, że wiele błędów projektowych obiektów i systemów inżynieryjnych jest nie tylko nieuniknionych, lecz także daje znakomite lekcje tego (choć często kosztowne, a czasem tragiczne), czego należy unikać, a co poprawiać; dlatego Henry Petroski [16] książce poświęconej takim doświadczeniom dał podtytuł The Role of Failure in Successful Design (pol. Znaczenie porażek w udanym projektowaniu ).

Również ta książka nie omawia wielu niepożądanych, nieraz kłopotliwych, a czasem wręcz fatalnych konsekwencji licznych, chętnie zaakceptowanych, masowo rozpropagowanych i mocno zakorzenionych nowoczesnych wynalazków. Owe skutki uboczne, wady i powikłania niejednokrotnie przewidywano; wiele z nich ściśle monitorowano, oceniano i przekładano na koszty finansowe oraz związane z jakością życia. Były one także przedmiotem wielu badań i wysiłków mających na celu zapobieżenie im lub ich łagodzenie. Wpływ wywierany na zdrowie i środowisko przez leki przepisywane na receptę jest prawdopodobnie najbardziej odczuwaną kategorią skutków ubocznych we współczesnych społeczeństwach. Rozciąga się od dyskomfortu do ścisłych przeciwwskazań wynikających z istniejących warunków oraz od obecności metabolitów leku w strumieniach i zbiornikach wodnych po rozprzestrzenianie się bakterii opornych na antybiotyki. To ostatnie jest problemem bardzo poważnym, obecnie już globalnym. Od wielu dziesięcioleci wiedzieliśmy o jego postępującym wpływie, lecz mimo wielokrotnych nawoływań i obietnic poszukiwaniu nowych antybiotyków wciąż poświęca się zaledwie ułamek zasobów i zaangażowania, na które zasługuje.

Nie mniej zadziwiające jest tolerowanie licznych skutków ubocznych wywołanych wynalezieniem samochodów napędzanych silnikami spalinowymi. Silniki te zapewniły nam mobilność, wygodę i przysłowiową „wolność dróg”, lecz spowodowały też szkodliwe emisje, reorganizację wyglądu miast (rzadko na lepsze) i częstość ofiar śmiertelnych, której odpowiednika nie tolerowano by w przypadku żadnego powszechnie stosowanego leku na receptę. Nawet w najbogatszych krajach zaczęliśmy ograniczać emisje (za pomocą katalizatorów — nowego wynalazku, który przyszedł z pomocą) dopiero w latach 70. XX w., nadal jednak nie mamy skutecznych, powszechnie przyjętych rozwiązań problemu samochodów w rozsądnym projektowaniu urbanistycznym, a roczna liczba ofiar śmiertelnych poniesionych przez kierowców i pieszych w wypadkach drogowych wyniosła ostatnio 1,35 mln.

Te konsekwencje najważniejszych wynalazków i nasze niezwykle wybiórcze tolerowanie ich niepożądanego wpływu oraz skutków ubocznych można rozszerzyć o inne tematy, poczynając od intensywnego stosowania syntetycznych nawozów azotowych, aż po skażenia gleby i wody wieloma rodzajami tworzyw sztucznych — żeby je choćby pobieżnie omówić, potrzebowalibyśmy obszernej książki. Do niepowodzeń wynalazczych podchodzę tutaj ogólniej, skupiając się na fakcie, że strumieniowi fundamentalnych i niezwykle udanych wynalazków, które w ciągu ostatnich 150 lat tworzyły współczesną cywilizację, towarzyszył frustrujący brak postępu w wielu kluczowych obszarach, a także w innowacjach, które — delikatnie mówiąc — nie sprawdziły się tak dobrze, jak początkowo oczekiwano. W książce analizuję trzy godne uwagi grupy nieudanych innowacji: takich, które zawiodły oczekiwania, które rozczarowały i które zostały ostatecznie odrzucone.

Zdaję sobie sprawę, że dla niektórych historyków postępu technicznego samo określenie „nieudana technologia” jest mylące, ponieważ wydaje się sugerować (jak twierdził Tom Carroll na sympozjum dotyczącym nieudanych innowacji w 1989 r. [17] ) pozytywistyczny typ liniowej kwalifikacji siły ich oddziaływania, „którą potencjalna innowacja ma albo nie ma”, podczas gdy ważniejszym rozróżnieniem jest uznanie, że „sukces” lub „porażka” jest konsekwencją wyboru społecznego. Niewątpliwie postęp techniczny nie jest autonomiczny i pozostaje pod silnym wpływem uwarunkowań i kontekstów społecznych, niemniej — co aż nazbyt oczywiste — główne naciski idą w przeciwnych kierunkach i decydowanie, którą innowację przyjąć, a którą odrzucić, często nie leży w mocy otwartych społeczeństw (ani nawet sprawujących rządy dyktatur).

Zaczynam od wynalazków, których pilnie poszukiwano, a gdy się w końcu pojawiły, powszechnie je chwalono (często entuzjastycznie), szybko skomercjalizowano i przyjęto w skali globalnej. Ostatecznie jednak, nawet po kilkudziesięciu latach, okazały się na tyle niepożądane i tak ewidentnie szkodliwe — zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska — że zaczęto podchodzić do nich z coraz większą podejrzliwością, by w końcu całkowicie zakazać ich stosowania do celów, którym pierwotnie miały służyć. Wprowadzenie benzyny ołowiowej umożliwiło płynną pracę silników spalinowych, minęło jednak kilka dziesięcioleci, zanim powodowaną nią emisję neurotoksycznego metalu ciężkiego powszechnie uznano za niedopuszczalny kompromis i — poczynając od Stanów Zjednoczonych w 1970 r. — poszczególne kraje objęły stosowanie tego dodatku zakazem. Wkrótce potem wprowadzono zakaz stosowania DDT (azotoksu) jako powszechnego środka zwalczania owadów, a w 1987 r. w drodze ogólnoświatowego porozumienia ustalono harmonogram stopniowej rezygnacji z chlorofluorowęglowodorów, powszechnie stosowanych jako czynniki chłodnicze, których rosnące stężenie w atmosferze wpływało na spadek poziomu ozonu stratosferycznego.

Następna grupa wynalazków — które uważam za nieudane — obejmuje trzy ważne przykłady osiągnięć, co do których początkowo wydawało się, że ostatecznie zdominują poszczególne nisze rynkowe. Są to: sterowce do w miarę niedrogiego dalekobieżnego transportu powietrznego, rozszczepienie jądrowe do wytwarzania energii elektrycznej oraz samoloty naddźwiękowe do szybkiego międzykontynentalnego podróżowania. Innowacje te zostały skomercjalizowane i mniej lub bardziej powszechnie wdrożone, lecz szybko zdano sobie sprawę, że nie osiągną spodziewanego potencjału. Ujmując rzecz chronologicznie, sterowce były pierwszym praktycznym zastosowaniem, które poniosło porażkę i to nader spektakularnie, ponieważ płonący Hindenburg stał się jednym z najczęściej powielanych obrazów katastrofy technicznej. Ten wypadek nie przekreślił jednak marzeń o sterowcach. Próby wskrzeszenia tej formy transportu były kontynuowane nawet po tym, jak odrzutowce szybko podbiły światowe lotnictwo po 1960 r., a w pierwszych dwóch dekadach XXI w. pojawiły się nowe propozycje lepszych sterowców.

Rozszczepienie jądrowe to przypadek zawiedzionych nadziei na znacznie większą skalę i niewątpliwie jest najważniejszym przykładem zjawiska, które nazywam udaną porażką. Pomimo znacznych wdrożeń komercyjnych (ponad czterysta reaktorów działających na trzech kontynentach) i znacznego udziału w wytwarzaniu energii elektrycznej w kilku zasobnych krajach jego obecny udział w rynku światowym pozostaje znacznie niższy od tego, którego oczekiwano od tej złożonej technologii we wczesnych etapach jej entuzjastycznego przyjęcia — nic więcej poza całkowitą dominacją do końca XX w.!

Historia lotów naddźwiękowych w pewnym stopniu przypomina oba te przypadki. Choć ich wprowadzenie przez pewien czas przebiegało pomyślniej od użycia sterowców, ostatecznie nie wytrzymały konkurencji, mimo wielokrotnego wskrzeszania ich w nowych projektach, których zwolennicy utrzymują (podobnie jak firmy forsujące nowe projekty reaktorów), że tym razem będzie inaczej, bo samoloty naddźwiękowe zdołają zająć realną niszę i utrzymać się na rynku światowym.

Końcowe przykłady dość szczegółowo ilustrują fiasko oczekiwań. Skupiam się na trzech eksponowanych przykładach spośród wielu bardzo pożądanych innowacji, których komercjalizacja na masową skalę prowadziłaby naprawdę do dużych przeobrażeń i których niechybny sukces obiecywano od pokoleń, jednak ich skuteczne i niedrogie realizacje wciąż zdają się pozostawać poza horyzontem. Pomysł podróżowania z dużą prędkością w próżni (lub, co bardziej prawdopodobne, w rurach z ciśnieniem powietrza obniżonym do niewielkiego ułamka normalnego ciśnienia atmosferycznego) ma ponad 200 lat, a jego niedawne i szeroko nagłośnione odrodzenie pod mylącą etykietą hiperpętli (ang. hyperloop ) jest doskonałą okazją do wyjaśnienia, jak to się dzieje, że ten wielopokoleniowy sen wciąż czeka na praktyczną, wygodną, niezawodną i opłacalną komercjalizację.

Mój drugi przykład zapowiadanego wynalazku, którego wciąż oczekujemy, należy do znacznie mniej nagłośnionego rodzaju potrzebnego postępu; a jednak jego pojawienie się byłoby jednym z najbardziej znaczących osiągnięć w historii. Gdyby podstawowe zboża świata: pszenica, ryż, kukurydza i sorgo mogły pokryć znaczną część swojego zapotrzebowania na azot poprzez symbiozę z bakteriami go wiążącymi — podobnie jak rośliny strączkowe, takie jak fasola, soja, soczewica i groch — nie tylko zwiększylibyśmy światowe plony zbóż, lecz także moglibyśmy zmniejszyć produkcję i stosowanie nawozów syntetycznych, oszczędzając ogromne ilości energii i zapobiegając kilku rodzajom zanieczyszczeń środowiska.

Ostatni mój przykład dotyczy komercyjnego wykorzystania syntezy jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej — dokonanie tej sztuki obiecywali już niektórzy czołowi fizycy w latach 40. XX w. Jest to chyba najsłynniejszy i zdecydowanie najbardziej nagłośniony przykład w kategorii zawiedzionych oczekiwań. Wyjaśniam, skąd bierze się niezwykła trwałość tego marzenia, którego realizacja wydaje się zawsze być tuż za progiem.

Oczywiście każdą z tych trzech grup innowacyjnych niepowodzeń można rozszerzyć, wprowadzając inne, godne uwagi przykłady. Przeglądając wynalazki, które z pożądanych stały się niepożądane, natknąłem się na historię uwodornionych olejów, którą tutaj dodaję. Ich sukces handlowy rozpoczął się w 1911 r., wraz z częściowym uwodornieniem oleju z nasion bawełny, dzięki czemu firma Procter & Gamble otrzymała Crisco (skrystalizowany olej z nasion bawełny) — tłuszcz stały w temperaturze pokojowej. Tłuszcze trans (zestalone oleje) znalazły zastosowanie jako niedrogie zamienniki masła i smalcu mające długi okres przydatności do spożycia, doskonale nadające się do pieczenia i jako takie powszechnie wybierane do smażenia w głębokim tłuszczu… do czasu, gdy badania dietetyczne wykazały ich związek ze zwiększonym poziomem cholesterolu we krwi i podwyższonym ryzykiem chorób serca, co sprawiło, że rządy zaczęły kontrolować ich codzienne zastosowania.

Opisując wynalazki, które miały dominować, ale nigdy nie osiągnęły takiego poziomu, mogłem prześledzić wzrost i upadek Blackberry — telefonu komórkowego dyrektorów generalnych i prezesów, znanego ze swoich zabezpieczeń i ewidentnie przeznaczonego do zdominowania korporacyjnego świata. Otóż jego wysoka pozycja utrzymywała się tylko około 10 lat; pierwszy smartfon tej marki pojawił się w 2002 r., lecz już w 2013 r. firma nie nadążała za konkurencją i doświadczyła długotrwałego regresu. Znakomitym uzupełnieniem wszelkich dyskusji dotyczących wynalazków, na które czekamy, będzie historia gospodarki wodorowej — być może ostatecznego, ale stale odkładanego rozwiązania coraz bardziej naglącej potrzeby globalnej dekarbonizacji.

Można by napisać obszerną i ciekawą książkę o wynalazkach, które przez pokolenia — a nawet ponad wiek — dominowały w poszczególnych sektorach produkcji lub konsumpcji, żeby potem dość szybko zniknąć zupełnie albo zachować się tylko jako mało znaczące ciekawostki utrzymywane przy życiu przez ekscentrycznych zapaleńców lub ulec ekonomicznej marginalizacji. Może najlepszym przykładem pierwszej z tych grup są wspomniane już piece martenowskie. Od lat 70. XIX w. do początku lat 50. XX w. całą stal pierwotną [18] wytwarzano poprzez zmniejszenie zawartości węgla w żeliwie wielkopiecowym w wielkich kadziach [19] . A potem, w ciągu jednego pokolenia, prawie zniknęły w Japonii i Europie. Pozostało ich trochę w Ameryce Północnej, a niektóre z tych XIX-wiecznych artefaktów przetrwały do XXI w. (rysunek 1.3). Przykładem jeszcze szybszego odwrotu jest zasadnicza zmiana w transporcie. Przez prawie 100 lat w międzykontynentalnym transporcie pasażerskim dominowały linie oceaniczne, po czym zanikły w ciągu zaledwie około 10 lat po wprowadzeniu regularnych transatlantyckich lotów odrzutowcami [20] .

Rysunek 1.3

Przekroje pieca martenowskiego z początku XX w. Źródło : Harbison-Walker Refractories, A Study of the Open Hearth (Pittsburgh: Harbison-Walker Refractories, 1909). Ostatni piec martenowski w USA został wygaszony w 1992 r., w Chinach w 2001 r., a w Rosji w 2018 r.

I oczywiście wszyscy starsi czytelnicy tej książki byli świadkami wielu przykładów powstania i szybkiego niemalże upadku, ledwie marginalnego przetrwania w nowym świecie mikroelektroniki, podziwianych dawniej wynalazków, korzystanie z których dominowało globalnie przez ponad 100 lat. Maszyny do pisania zostały wyparte przez komputery osobiste, a później także przez przenośną elektronikę. Aparaty fotograficzne zostały zastąpione przez smartfony [21] , a fizyczne sposoby nagrywania muzyki (płyty gramofonowe, taśmy, płyty kompaktowe) wypierały się kolejno, zanim bezpośredni dostęp cyfrowy zmarginalizował je wszystkie. To prawda, że maszyny do pisania, aparaty fotograficzne i płyty winylowe są nadal osiągalne, lecz dla wolących pisać mechanicznie maszyny do pisania są do nabycia tylko z drugiej ręki; rynek aparatów z wymiennymi obiektywami jest obecnie w przeważającej mierze ograniczony do zawodowych fotografów i osób traktujących fotografię — głównie przyrodniczą — poważnie; nagrania muzyczne stanowią nostalgiczną, znikomą niszę w świecie zdominowanym przez streaming [22] .

Ostatni rozdział otwierają komentarze dotyczące przesady w ogłaszaniu nowych wynalazków. Bezkrytyczne doniesienia medialne o przełomach i epokowych początkach, ukazujące się często pod naiwnymi lub absurdalnie sformułowanymi nagłówkami, stały się normą rodzącą fałszywe wnioski i budzącą nieuzasadnione oczekiwania. Ta praktyka stała się tak powszechna, że omawiam tylko niektóre z najbardziej rażących niedawnych przypadków. Dalej powszechnemu dziś przekonaniu o coraz szybszym tempie innowacji przeciwstawiam wiele wyraźnych oznak stagnacji technicznej i spowolnienia postępu. Wszystko ma granice — wynalazczość i innowacyjność nie mogą być wyjątkami. Nie ma tu zatem ani jednej strony z laurkami odnoszącymi się do najnowszych prognoz zwiastujących panowanie sztucznej inteligencji (co sprawi, że wszystko będzie elektroniczne — od autonomicznych pojazdów po samoloty bez pilotów — a maszyny uczynią nas zbędnymi) lub erę tworzenia nowych form życia według własnego widzimisię (inżynieria genetyczna puszczona na żywioł wszędzie — od szkodników po ludzki mózg).