从技术自身构成来看,技术进步体现了的各要素之间相互促进的内在逻辑。
在技术活动中,无论是发明、设计、制作等技术行为还是生产、操作、维修等技术工序,都是在技术知识的指导下以人工物为对象的活动。在技术实践的过程中,技术总是追求更有效的结合和组合方式,更有效的运作秩序,以达到对人工物的更好的制作和使用。已有的经验和技能,会在人们对操作方式进行选择和运用中逐渐得到改进。比如无论是弹钢琴还是驾驶汽车,人们在长期的实践中总是能做得越来越好。在技术实践获得进步的过程中,人们会在技术的实践中获得的新的经验和认识,其中有一部分会转化为技术知识,促进技术知识的增长。
技术本身的最终目的就是为了制造出更好的技术人工物。技术总是会对人工物的性能有所要求和期待,技术知识的更新和技术实践的进步往往为人们创新或改进技术人工物提供设想,并为设想的实现提供必要的条件。其结果要么是原有人工物得到改进,要么是制作出新的技术人工物。同时,技术人工物的进步能够为人类的实践活动拓展新的空间,并为获得新的经验和认识提供可能。
技术知识在现代技术中承担着日益重要的角色,没有相应的技术知识,现代技术不可能实现。新的技术知识的掌握,往往带来跨越式的技术进步。一方面,技术原理的发现常常会带来基于原理性的技术发明,例如美国的约瑟夫逊博士在1962年提出的“约瑟夫逊效应”,即用电磁场控制在极低温度下产生的超传导现象,就是一种技术原理的发现。根据这个原理制作的“约瑟夫逊元件”,可以使它保持通常状态或处于超导状态,从而起到像晶体管一样的作用。像约瑟夫逊效应及元件这样的技术发现和发明对技术进步具有放大效应,会引发出该领域乃至其他领域的技术变革。另一方面,技术知识扩展了原有的知识领域,能解决原来科学知识所不能回答的新问题,比如:认知技术提升了人的认知能力,如延展认知;量子算法可以解决原来的经典计算的复杂性,等等。由上述可知,技术进步是实践性技术、实体性技术和知识性技术相互促进的内在统一。
技术人工物是技术进步的集中体现。科学的进步由更好的理论(知识的增长证明),技术的进步由更好的人工物或更好的人工物制作过程(效益或效率的提高)证明。技术经验、技术知识等都是服务于技术人工物。技术人工物是技术的核心标志,对于技术自身来说,最终的目的都是为了制作出更好的技术人工物。
除了基于新的技术原理创造出全新的技术人工物之外,由于技术拓展实践空间和追求效率的本质属性,已有的技术永远不会停留在某一固定的水平上,而是会不断变化发展。因而技术人工物总是要发生变化的。但是对同一系列的技术人工物来说,相对来说保持稳定的是它的核心要素、核心结构与专有功能的协调统一。围绕核心要素、核心结构和专有功能,技术人工物的要素、结构和功能不断的改进和完善,技术系统内任何要素(物质要素和非物质要素)的长足发展,都可以使整个技术提高到新的水平,即技术进步。核心要素、核心结构与专有功能的统一决定技术进步水平的高低。
首先是技术人工物材料的改进。要素与结构构成了技术人工物的物质基础,而功能是由之形成的高阶对象。功能的变化总是与要素和结构的变化相对应。由于要素总是由合适的材料以一定的结构显现出来,因而原有材料性能的开发以及新材料的出现,都会有助于技术人工物功能的提升。例如航天器上普遍使用的泡沫陶瓷,是把炭系、硅系和硼系的一些耐高温陶瓷做成疏松多孔的泡沫结构,通过材料本身的耐高温性能和结构上的隔热功能,使得里面的温度高达上千度时,外面还处于室温状态。除了泡沫陶瓷之外,航天器中用的隔热材料通常还与涂料搭配使用,在最大轻量化的情况下,最大满足隔热效果和机械、力学强度。
技术人工物结构的改进也是技术进步的体现。技术的要素、结构、功能是具有层次性、复杂性的。根据人工系统理论,技术人工物系统可以分为不同的层次,每一层次都有要素和要素形成的结构,每一要素又可分为各子要素及其形成的结构,并具有一定的子功能,据此一直分到不能再分的技术原子,技术原子是原子结构与原子功能的统一,原子结构等值于原子功能。相应地,在最优化理论指导下,总是采用实现技术人工物的最合理结构,最合理结构的层级越多、组合的方式越多,则越复杂,因而也越进步。比如神州十一号宇宙飞船与天宫二号空间站对接技术,科学家尽可能采用最优化的设计,仍然涉及到多种多样复杂的层级和结构,运用的技术知识、采取的技术活动也是前所未有的复杂和多样。而对已实现技术人工物来说,在其核心功能得以维持或改进的情况下,最合理的结构的层级越少、组合的方式越精简,则越进步。比如世界上第一台计算机由1500个继电器,18800个电子管构成,占地170m2,重量达到30多吨,只能完成每秒5000次加法运算,400次乘法运算。而现在集成电路计算机由一个集成芯片和相对十分简单的结构构成,实现了互联网、云计算。这种情况下,结构的层级的减少往往与新的技术知识的突破和运用相联系。
技术人工物的功能是技术要素和结构构成的高阶。要素和结构的改进最终会体现为技术人工物更良好的性能。某一系列技术的进步重要的表现通常是技术人工物的专有功能扩大,或者形成新的专有功能,但原有的专有功能将被包括其中。比如,计算机除了原来的运算功能之外,还增加了视频播放,数据处理、记忆和存储,键盘和鼠标等功能。此外,还可以接人一些外围设备,如打印机、扫描仪和复印机等,使计算机增加多种其他的功能。另外也可以是形成新的系列技术人工物,开发出不一样的新功能。比如,有了普通的铁路运输技术之后,人们又开发出了完备的高铁技术。
技术进步也可能表现为对环境的适应性更强。环境将影响技术功能的实现。比如,一台数码相机在日常环境中,其电池和有关操作都是正常的。但是,当我们携带这台数码相机到零下30摄氏度的野外,该数码相机的电量很快耗尽,相机的快门等无法正常使用。技术人工物的环境将影响技术人工物的结构与功能的关系,影响功能的实现。因此,技术的进步表现为对环境的更好适应,抗震、抗压、抗折、耐热、耐寒、生态……等等。
技术人工物的要素、结构、功能与环境协调统一之间具有复杂的逻辑关系。先进的技术人工物,通常是在最优化的技术知识指导下,基于丰富的经验和技能,进行发明、设计、制作的要素、结构、功能的完美统一。
总之,技术进步首先体现在技术自身的进步,然后才有技术的外在进步,即技术对科学、社会和文化发展的推动作用。技术进步并不是仅仅指生产“更好的”、“更合乎人类需要”的物品,而是指它能够生产出改造客观世界和主观世界更为有效的物品,而且该物品更加符合人性。