智能交互硬體行業專題：由特斯拉機器人回溯智能交互硬體發展史
（報告出品方/作者：安信證券，焦娟、馮靜靜）
1. 人機：硬體的工具化時代
學術的角度來看，硬體是計算機硬體的簡稱，是指計算機系統中由電子、機械及光電元件等 組成的各種物理裝臵的總稱，是人類處理運算與儲存資料的重要元件。這些物理裝臵按系統 結構的要求構成一個有機整體，為計算機軟體運行提供物質基礎。 簡而言之，硬體的功能是輸入並存儲程序、數據，以及執行程序把數據加工成可以利用的形 式。從外觀上來看，現今的微機由主機箱與外部設備組成。主機箱內主要包括 CPU、內存、 主板、硬碟驅動器、光碟驅動器、各種擴展卡、連接線、電源等；外部設備包括滑鼠、鍵盤等。
從廣義的角度，若我們將硬體這一範圍再擴大，去看整個計算文明的發展，可以追溯到半導 體時代，信息技術最早發源於半導體，半導體材料的發明對 20 世紀的人類文明影響巨大。 1833 年，英國科學家巴拉迪首先發現硫化銀材料的半導體現象，至今半導體已經成為必不 可少的底層材料。時至今日，幾乎所有電子產品與計算機組件里都有半導體的存在。可以說， 半導體為三次計算文明（PC 互聯網、移動互聯網、元宇宙）奠定了基礎。
1.1. 人與機器的關係什麼時候開始發生變化？
從半導體革命開始，廣義上的硬體其實有很多，除了計算機，硬體還包括早期的打字機、無 線電發報機、電話、電視等，或者叫機器。但是不同的硬體/機器及其在不同的發展階段，對人帶來的功用不同。 以數字計算工具為例，早期人類利用類似符木的工具輔助記錄，如腓尼基人使用黏土記錄牲 口或穀物數量。輔助記數的工具之後逐漸發展成兼具記錄與計算功能，諸如算盤、計算尺、 模擬計算機及現代的電腦。即使在科技文明的現代，老練的算盤高手在基本算數上，有時解 題速度會比操作電子計算機的使用者來得快。但是在複雜的數學題目上，再怎麼老練的人腦 還是趕不上電子計算機的運算速度，這之間的差異就在於有了計算能力的機器越來越智能化。
曾提出「人工智慧」概念的計算機科學家約翰〃麥卡錫的研發重點在於用一系列技術模擬人 類能力，並用日益強大的計算機硬體與軟體組合試圖取代人類。而「智能增強」理論的支持 者道格拉斯〃恩格爾巴特則希望以同樣的技術延伸人類在腦力、經濟、社會等方面的 能力。 不論人工智慧還是智能增強理論，都不能規避的一個問題就是「人與機器的關係問題」。硬 件/機器發展的本質是服務於人，若以人機交互技術為節點，人與硬體/機器的關係發生變化， 機器開始有學習的能力，人開始信任機器。
交互硬體之前——硬體的工具化時代。在人機交互技術出現前，早期的硬體其實是功能 型的工具，與人的溝通是單向性的，更多的作用是延伸人在體力上的能力。人類社會從 機械化時代到電氣化時代，再到今天的自動化時代，下一步將進入智能化時代。在這個 過程中，在計算機技術出現之前，人們所用的機械或電氣化的機器只能算作工具，機器 的運行步驟仍需要人實時把控，機器起到的作用是輔助/替代人類體力勞動。
交互硬體之後——硬體的智能化時代。交互硬體重構與人之間的關係，甚至是構建信任 關係。機器從機械化到智能化的發展，尤其是有了人工智慧技術加持之後，開始具備人 的認知、思考、執行能力，幫助人類不只是實現體力的進化（力氣的放大），並可以反 過來作用於人，延伸人類在腦力方面的能力。但機器發展至今，仍處於若弱人工智慧階 段，在於現今的社會仍處於數字化轉型階段。
傳統的機器之所以被定義為「工具」，而不是「硬體」的原因就在於此。比如在智能手機出 現之前，人們還處於功能機時代，早期大哥大的用途只是打電話，並不是所謂的計算產品； 手錶以前只是看時間，而現在的智能手錶可以記錄運動數據、通信定位，甚至具備移動支付 的功能。當然，工具型產品亦能向智能硬體轉變，不只是為了增加產品本身的功能，也是為 了更多獲取產品使用數據、用戶交互數據，然後基於人工智慧的演算法，讓產品更懂人，更好 地服務於人。
1.2. 如何看待新技術下未來的人機關係？
目前的人工智慧技術已經可以替代某些行業的人工勞動，如客服行業，這意味著以 AI 為內 核的智能硬體開始越來越智能化。且隨著人工智慧的進一步發展，機器最終會像人類一樣會 讀寫文字、識別圖像、辨別物體及辨別味道，甚至可以思考、決策，具備情感。超人工智慧 的提出與發展對一些行業的職業發展造成了一定的威脅。牛津哲學家、知名人工智慧思想家 尼克〃博斯特羅姆（Nick Bostrom）把超級智能描述為「在幾乎所有領域都比最聰明的人類 大腦更聰明，包括科學創新、通識、社交技能領域」。 隨著技術的進步、人類數字化進程的加速，機器將會從弱人工智慧階段進化到強人工智慧階 段，到了強人工智慧階段，超人工智慧階段就不遠了。從麥卡錫、恩格爾巴特，再到今天的 人工智慧領域裡的專家傑瑞〃卡普蘭、盧西亞諾〃弗洛里迪、約翰〃馬爾科夫等人，對於他 們來說，人工智慧技術革命是否實現或者早已有了答案。更關鍵的問題其實在於，機器人會不會產生高級智能？機器人是否最終會取代人類？人工智慧與人類究竟應該形成什麼樣的 關係？純粹的技術層面的討論已經不能解釋當前的困惑，關於這些問題的討論需要被賦予更 多的哲學意義。
2. 迭代：垂直→通用，大型→小型
過去 50 年，我們歷經了多種交互硬體的迭代，從早期的垂直計算硬體——遊戲主機，到通 用計算硬體——個人電腦，再到目前的小型化硬體——掌機&智能手機，交互硬體進化史大 致是遵循垂直計算硬體→通用計算硬體→小型化硬體這樣的發展路徑。
2.1. 垂直計算硬體——家用遊戲主機的誕生
在過去的 50 多年內，出現過很多的計算設備，更早時期的有如上文所述的打字機等。但從 半導體帶來的革命來看，交互硬體的發展浪潮要追溯至 20 世紀 70 年代，其中最早開始流行 的是遊戲主機，電子遊戲（Electronic Games）又稱視頻遊戲（Video Games）或者電玩游 戲，是指所有依託於電子設備平台而運行的交互遊戲，遊戲的發展一定程度上帶動了硬體的 迭代。
遊戲的發展會正向循環推動硬體與科技的進步。從 PC 上能顯示運動圖像，到 PC 遊戲畫質 越來越好，這一定程度上正是源於玩家對遊戲內容的要求越來越高。遊戲是一種隨科技發展 而誕生的文化活動，不僅包括最核心的顯示、晶元技術，發展至今還涉及 5G 通信網路、雲 計算等硬科技。遊戲本身就是一種結合了科技與文化的載體，高端技術為更具沉浸感與互動 性的遊戲提供了基礎架構，而遊戲也反過來推動新科技的探索與發展，以此形成正向循環： 為了滿足玩家更高的遊戲娛樂需求，遊戲及科技廠商持續投入研發，推出算力更高、性能更 強的新硬體與技術，當新硬體與技術出現後，其所能應用的場景將遠不止於遊戲，將作為通 用型的技術溢出至其他應用方向或場景。
在 2021 年的中國遊戲產業年會科技共生論壇上，騰訊互動娛樂副總裁張巍分享了類似的觀 點：自誕生以來，中國遊戲產業一直都與互聯網以及軟硬體技術共融共生、共同發展。一方 面，幾乎每一次技術浪潮，都在重塑遊戲的面貌與形態；另一方面，得益於用戶體驗需求的 不斷提高，遊戲也成為科技創新重要的助燃劑，許多高新技術的「先導」性應用場景牽引著 眾多高精技術產業的快速發展。 相比我們所熟知的任天堂 FC、索尼 PS、微軟 Xbox，最早的遊戲機要追溯到 1972 年的奧德 賽，從第一款家用遊戲主機至今，已經過去了 50 年。遊戲機見證著人類科技史的進步，在 不同發展階段出現了劃時代意義的產品，影響著如今包括電視、電腦、智能手機、VR/AR 等 在內的其他電子產品市場的發展。遊戲主機這一交互硬體先於個人電腦的發展，所以我們先 回顧遊戲機發展歷史上的重要節點，以便更好地預測未來 VR 的發展趨勢。我們認為在未來 1-3 年內，VR/AR 在消費者市場大概率以遊戲主機的形態存在與推進。
2.1.1. 第一波浪潮（1972-1977 年）：電子遊戲萌芽期與奧德賽
電子遊戲這一產物的萌芽時期為 20 世紀 50 年代末。1958 年，物理學家威廉〃辛吉勃森 （William Higginbotham）博士，發明了一款叫作 Tennis for Two 的遊戲，這款遊戲運行在 示波器上，可以支持兩個人對戰打 2D 的網球。這個「遊戲機」只是放在實驗室里，是電子 遊戲的雛形。
1962 年，麻省理工學院的學生史蒂芬〃羅素（Steve Russell）及其同學開發出了 Space War 遊戲，在 PDP-1 小型機上運行，是公認的世界上第一款電子遊戲，至此揭開了電子遊戲機 的序幕。 雖然 PDP-1 被稱為「小型機」，但其體積碩大，擁有一個大衣櫃一樣大小的主機，而且價格 昂貴，因此只有高校與科研機構才有機會配備。但即便如此，這款遊戲靠著粉絲們的熱情推 動，最終運行到了上千台設備上。甚至 PDP-1 生產商將該遊戲預臵進了系統中，隨機附送。
真正意義上在消費者市場售賣的家用遊戲主機（Home Video Games Console，有別於街機） 是奧德賽（Odyssey），由被譽為「電子遊戲之父」的拉爾夫〃貝爾（Ralph H. Baer）研製 出。奧德賽遊戲機在 1972 年 9 月正式發售，售價為 100 美元，3 年期間共售出了 33 萬台。 奧德賽作為 TV 遊戲機，先於 PC 遊戲的問世，隨後對遊戲產業產生了重大影響。奧德賽的 計算性能只有方塊，缺乏計分系統、無法輸出聲音、只能使用電池，這樣一款看似簡陋的游 戲機卻給整體電視機市場帶來了巨大震撼，使得只能觀看的電視機變得可以與用戶進行交互。 在此之前，人們也在探討未來的遊戲機應該以什麼樣的形態呈現，其中有很多人就認為遊戲 機會與電視機一體化。但奧德賽的製作人及家用電視遊戲的啟蒙者拉爾夫〃貝爾則認為遊戲 機不應該是與電視機一體的，電視也不應該是只能觀看的機器，而應該有更高、更強的互動 娛樂性，遊戲機可作為電視機的一個外設存在，通過外設用戶可以與電視機中的內容進行互 動。
2.1.2. 第二波浪潮（1977-1983 年）：雅達利 2600
雅達利 2600（Atari 2600）是由雅達利公司在 1977 年 10 月發行的一款遊戲機，是電子遊戲 第二世代的代表主機，一經發布就在市場上引起轟動，成為當時美國最暢銷的電子產品，讓 電子遊戲真正得到了普及。當時一台雅達利 2600 的售價約 199 美元，在 1979 到 1982 的三 年間，雅達利 2600 遊戲機在全美擴張，在其長達 170 個月的生命周期（1992 年 1 月 1 日 停止發售）中累計售出 3000 萬台，其普及度已達到了美國家庭 3 戶一台的程度。 雅達利 2600 的重大創新之處是可更換遊戲卡帶。在此之前的遊戲機，遊戲是固化在 ROM 中 的，一旦用戶玩膩了這個遊戲，其主機的使用壽命也就終止了。而雅達利 2600 的革命性突 破是機身上多了一個卡槽，用戶可以通過更換遊戲卡帶的方式玩各種各樣的遊戲。這一重大 創新使得雅達利 2600 主機保持了相當的吸引力，憑藉此創新，家用遊戲機才真正超越了其 他玩具，成為主流娛樂硬體。
但在 1983 年，雅達利遊戲機霸主的地位轟然倒塌，美國遊戲機市場迎來了巨大的下滑，市 場規模縮水 90%以上，從 32 億美元縮水至 1985 年的 1 億美元左右，被稱為「雅達利衝擊 （Atari Shock）」。究其原因，有如下幾個：
1) 創始團隊出走，公司不注重軟硬體本身的研發。雅達利曾一度成為美國最賺錢的公司之 一，是眾多工程師嚮往的公司，喬布斯也曾是公司員工之一。但雅達利創始人諾蘭〃布 什奈爾（Nolan Bushnell）離開後，一直是由華納在主導經營雅達利公司，華納只注重 售賣雅達利遊戲機，重數量而輕質量，過度地追求短期的利潤，而忽略對硬體與遊戲內 容本身的迭代研發，奠定了衰落的基調；
2) 劣質第三方遊戲泛濫。在「數量壓倒質量」的策略下，雅達利對第三方遊戲的質量與內 容沒有進行很好的管控，使得一大批同質化、劣質甚至涉及情色、種族歧視的遊戲充斥 市場，引發了用戶的抵制，導致雅達利品牌形象大跌，這也為雅達利崩盤事件埋下了伏 筆；
3) 《E.T. 外星人》成為崩盤導火索。1982 年的聖誕檔期，華納要求雅達利團隊在儘可能短的時間內做出《E.T. 外星人》這一 IP 遊戲，但最終只用 6 個星期就面世的《E.T. 外 星人》質量極差，與宣傳嚴重不符，這使得雅達利的聲望跌至谷底，大量遊戲機與遊戲 卡帶滯銷。在這次衝擊下，絕大多數為雅達利 2600 開發遊戲的工作室相繼破產。
2.1.3. 第三波浪潮（1983-1987 年）：任天堂 FC（紅白機），開啟現代遊戲產業
雅達利 2600 於 1983 年開始退出遊戲機市場，但家用遊戲機已深入人們的娛樂生活。在「雅 達利衝擊」的影響下，北美的遊戲機市場一蹶不振。但是若干年後，來自大洋彼岸的一家日 本公司重新激活了北美遊戲機市場。 20 世紀 80 年代初的日本市場上充斥著十多種 TV 遊戲主機，總市場規模卻不到 300 萬台。 1983 年 7 月 15 日，任天堂（Nintendo）推出 FC（Family Computer）紅白機，開始書寫游 戲產業新紀元。FC 憑藉優異的性能與較低的價格取得了市場成功，當時負責遊戲軟體開發 的宮本茂也攜團隊推出了幾款膾炙人口的遊戲，如《大金剛》《大力水手》《馬里奧兄弟》等， 首批 47 萬台遊戲機迅速銷售一空，不到一年時間，FC 銷量突破 300 萬台。
任天堂 FC 是當時的全球家用遊戲機霸主。任天堂開啟了日本遊戲產業，也開啟了現代遊戲 史，FC 開始風靡世界，FC 紅白機及《超級瑪麗》《超級馬里奧》等經典遊戲也成為國內 80 後的珍貴回憶。1985 年 10 月，NES（FC 美國版）在美國發售，到 1989 年，任天堂的游 戲機已佔領美國 90%、日本 95%的市場份額，全球銷量達到 6700 萬台。從雅達利 2600 到 任天堂 FC，任天堂主要是在以下兩個方面進行了創新：
一是建立了嚴格的審核制度以把控遊戲質量。在 FC 推出早期，基本上所有的遊戲都是由任 天堂下屬的遊戲軟體公司開發的，但當遊戲機的銷量超過 300 萬台時，遊戲數量已不足以滿 足大量用戶的需求。因此，1984 年任天堂開始接納第三方遊戲開發廠商，引入豐富的遊戲 內容。最初有六家遊戲軟體廠商入選，包括哈德森（HUDSON）、南夢宮（NAMCO）、泰 托 （TAITO）、 卡普空（CAPCOM）、傑力（JALECO）與科樂美（KONAMI），被當時業界稱 為「六大軟體商」。任天堂吸取了雅達利崩盤的教訓，建立了「權利金制度」來把控遊戲軟 件質量：1）遊戲卡帶必須由任天堂來生產，且遊戲的訂貨、流通、批發均由任天堂控制的 批發組織初心會負責；2）每個廠商每年能夠在 FC 上發售的遊戲數量有限制，根據廠 商規模大小定在 1-6 個不等；3）根據預估銷量，廠商須提前交足權利金。
二是重新定義了遊戲的硬體交互方式。從硬體本身的角度看，相較於雅達利 2600，任天堂 FC 的硬體性能有很大的提升。此外，任天堂最大的創新是手柄十字鍵的發明，它重新定義 了遊戲的硬體交互方式，使得遊戲操作更具人性化，帶有十字鍵的手柄成為現今遊戲機的標 配。除了硬體交互之外，重新定義遊戲軟體交互方式的是《超級馬里奧》，它定義了橫版 2D 捲軸這一類遊戲。 任天堂開啟了日本遊戲產業的起點，也開啟了現代遊戲產業。雖然世界上第一台家用遊戲機 誕生於 20 世紀 70 年代，但它只能呈現簡單的方塊線條，且是單色的，那時還不能稱這是一 個「產業」。現代遊戲產業始於任天堂，以 FC 紅白機的問世為代表，真正意義上的家用遊戲 機開始風靡世界，並促進遊戲產業發展壯大。（報告來源：未來智庫）
2.1.4. 第四波浪潮（1988-1993 年）：世嘉 MD，迎來 16 位主機時代
任天堂是 20 世紀 80 年代末的家用遊戲主機的絕對霸主，在任天堂 FC 的成功之後，世嘉 （SEGA）、日本電氣（NEC）、索尼等日本公司也紛紛加入了戰場，遊戲主機市場進入了群 雄割據的時代。遊戲產業發展的同時，計算機、電視與顯示技術也在進步，硬體 CPU 的計 算性能已經發展到 16 位數，1978-1979 年 Intel、Motorola、Zilog 陸續推出了 16 位微處 理 器。 16 位主機時代是以日本公司世嘉於 1988 年推出的 16 位遊戲機 Mega Drive（簡稱 MD，美 國稱 Genesis）為起點的，並於 1989 年 9 月進入美國市場，售價為 190 美元。由於當時主 機遊戲市場已基本被任天堂所壟斷，世嘉則展開了差異化的競爭策略：一是開拓新的玩家用 戶群，推出了大量以成年玩家為主要對象的遊戲；二是率先使用性能更高的 16 位微處理器， 提高硬體性能的競爭力。
任天堂較大的戰略失誤是輕視了硬體性能的重要性。任天堂 8 位主機時代的霸主，1987-1988 年，FC 豐厚的收入使得任天堂對於開發次世代主機的動力不足，也忽略了提升遊戲主機的 硬體性能，如 1989 年任天堂推出的掌機 Game Boy 性能就較為一般（後續在小型化硬體章 節具體分析）。所以在 16 位主機時代，任天堂的反應略顯遲緩，在 16 位遊戲主機的競爭之 中遭到後起之秀世嘉 MD 的狙擊，世嘉 MD 的市場佔有率開始提升。面對巨大的競爭壓力， 任天堂不得不開始投入新一代 16 位主機的開發。1990 年 11 月，時隔 7 年任天堂才發售了 下一代 16 位主機 ，即超級任天堂 SFC（美國版為 SNES），簡稱超任。 任天堂 SFC 的面世，標誌著任天堂與世嘉的競爭進入白熱化階段。在日本市場，SFC 的推 出仍然受到玩家的擁躉；但在北美市場，由於 SNES 的上市時間晚於 MD 兩年，SNES 第一 年的銷售情況不太樂觀，當時 MD 已經在美國建立了較為龐大的用戶基礎。根據 GameRes 遊資網數據，1992 年，世嘉在北美家用主機的市場份額達到 55%，到 1993 年的市佔率進 一步提升至 65%。
2.1.5. 第五波浪潮（1994-2000 年）：索尼 PS，進入 32 位、3D 遊戲時代
實際上從 8 位機到 16 位機，硬體性能的提升並沒有發生質變，任天堂依然是非常頭部的游 戲主機廠商，只不過越來越多的入局方已出現，瓜分市場。 20 世紀 90 年代初，恰逢 32 位處理器、3D 技術的發展。家用遊戲主機市場在 1994 年開啟 了一次非常重大的變革，硬體的性能開始發生質變，遊戲主機進入 32 位時代，可以運行 3D 遊戲，這一波技術浪潮帶來了一個新的窗口期。任天堂早期對硬體性能的忽視致使其在北美 市場競爭力的衰退，為其後索尼 PS 輕易佔領北美市場提供了契機。 除了計算硬體性能的提升，以軟盤（Floppy Disk，FD）、光碟（Optical Disc，CD）等為代 表的新存儲技術也在迅速發展。早期，任天堂曾採用軟盤技術來解決 FC 遊戲卡帶容量不足 的問題，推出 FC 外接配件 FC 磁碟機，即使用卡帶作為遊戲標準載體，並搭配其他存儲方 式擴展存儲容量。FC 磁碟機以軟盤為存儲介質，軟盤在當時作為電腦的主流儲存介質，具 備容量大、價格低的特點，且能夠反覆寫入新遊戲，這可以大幅降低遊戲廠商的成本。
索尼作為當時電子行業的龍頭，是任天堂遊戲機的聲學晶元供應商，也是 CD-ROM 新存儲 技術重要的推動者。因此，1990 年前後，任天堂與索尼合作，共同展開 SFC CD-ROM 擴 充周邊的研發，以對抗 NEC、世嘉等競爭對手所推出的基於 CD-ROM 存儲的遊戲主機。由 CD技術標準制定者之一的索尼提供CD-ROM的軟硬體技術，雙方合作開發了SFC CD-ROM 擴充組件「SFC-CD」，以及整合主機「Play Station」，遊戲機既可玩傳統卡帶遊戲，也兼容 CD 格式的遊戲。 在 1991年 5 月的消費電子展（CES）上，索尼宣布與任天堂正在共同開發名為「Play Station」 的新主機。然而戲劇性的是，第二天任天堂單方面毀約，轉而宣布與另一家有 CD 技術專利 的公司飛利浦進行合作。之後，索尼繼續將 Play Station 項目推進下去，藉機推出了自己的 獨立遊戲機品牌，仍然沿用 PlayStation 這一名字（去掉了原名稱中間的空格）。
1994 年是具有歷史意義的一年，索尼 PS 的發售是主機遊戲產業又一個重要發展節點，其對 遊戲產業的改變是：
軟硬體方面，採用32位微處理器，並帶動遊戲主機從卡帶向 CD-ROM 存儲模式的轉變。 索尼 PS 主要硬體配臵為 32 位 RISC CPU、32 位 Sony GPU、16 位 Sony SPU、雙倍 速 CD-ROM 光碟機。其中 PS 使用 CD 作為存儲介質，有諸多優勢，CD-ROM 甚至成為 之後 20 多年內的主流數據載體：1）存儲容量大。能支撐 3D 遊戲所需的數據容量，比 如光碟遊戲《阿比逃亡記》能儲存大量的數據內容，允許開發團隊做齣電影般的遊戲畫 面；2）製作效率高。傳統遊戲卡帶製作周期長，需提前 3 個月預定下單；3）製作成本 低。傳統遊戲卡帶製造成本遠高於 CD，更低的成本有利於消費者與開發商。
內容方面，帶動電子遊戲產業進入 3D 時代。由於搭載了更高性能的 3D 專用硬體，索 尼 PS 最大的特點是在描繪 3D 多邊形畫面上做了強化，能夠實現 3D 畫面的實時渲染， 因此索尼 PS 主打 3D 遊戲內容，其上著名的 3D 遊戲大作包括《生化危機》《寂靜嶺》 《合金裝備》《最終幻想》等。
競爭格局方面，遊戲主機內容市場開始呈現百花齊放的狀態。作為一款性能強大的新主 機，索尼 PS 為遊戲開發商開闢了新的市場機會，且索尼的品牌號召力吸引了眾多知名 遊戲廠商加盟，尤其是兩大重量級遊戲廠商 SQUARE 與 ENIX宣布攜巨作 Final FantasyVII、Dragon Quest VII 離開任天堂轉投 PS 後，日本眾多知名遊戲軟體廠商紛紛加盟索 尼。不同於任天堂強勢的權利金制度，索尼對於第三方遊戲開發商則較為開放包容，游 戲主機與內容市場開始逐漸呈現出百花齊放的局面。
其實在索尼 PS 發售前的一個月，世嘉也發布了自己的新一代 32 位遊戲主機世嘉土星（SEGA Saturn，簡稱 SS），使用 CD-ROM 作為存儲介質。主機發售前的一個月，首批 20 萬台 SS 遊戲機被預定一空。1995 年 5 月，索尼與世嘉同時宣布旗下 PS 與 SS 銷量超過 100 萬台， 兩大 32 位主機的競爭進入白熱化狀態。但在美國市場，世嘉卻沒有繼承 MD 的市場優勢， 美版世嘉 SS 初始售價為 399 美元（後降至 299 美元），價格比索尼 PS 高 100 美元，實 際性能卻不及索尼 PS。後世嘉在與索尼的價格戰中，因巨大的成本壓力而居於劣勢。 1996 年，任天堂發布了 64 位主機 Nintendo 64（簡稱 N64）雖然上市時間晚於世嘉 SS 與 索尼 PS，但依然獲得了大量玩家的支持，首批 50 萬台主機於十天內售罄。但最終 N64 只 賣出 3000 多萬台，遠不及索尼 PS 的一億台，其失敗主要源於其仍然使用落後的卡帶模式。 由於卡帶製造成本遠高於 CD，N64 逐漸失去第三方遊戲軟體商的支持，在發售之後的好幾 個月內一直缺乏內容支撐，因此 N64 也是歷史上遊戲種類最少的主流遊戲機之一。
在 PS 一代成功之後，索尼並未止步於此，開始著手 PlayStation 下一代主機的研發工作。時 隔 6 年，PS2 最終於 2000 年 3 月正式發售。相較於 PS1，PS2 除了在 3D 畫面實時渲染的 性能與功能上有較大提升，在其他方面也有所創新：1）主機向下兼容。向下兼容功能對新 主機發售初期的品牌宣傳至關重要，PS2 推廣了向下兼容的概念（指新世代主機能夠兼容運 行舊世代的遊戲），即 PS2 可以兼容 PS1 遊戲，此後其他主流遊戲主機 Xbox 360、Wii 等 都具備向下兼容的功能。2）兼容 DVD 播放。PS2 剛好誕生於 DVD 普及的時代，PS2 的成 功在於其不只是一個出色的遊戲平台，而且還是一個兼備 DVD 播放器的實用娛樂平台，為 用戶提供了多樣化的娛樂方式。PS2 於 2012 年 11 月 3 日正式停產，根據 Statista 統計， PS2 累計售出超 1.5 億台，成為歷史上銷量最高的遊戲主機。索尼給我們的重大啟發意義在 於，硬體產業的殘酷性——先發、先驗均不能保證打「終局」，硬體產業中，「活著」永遠是 硬道理。
2.1.6. 第六波浪潮（2001-2013 年）：微軟 Xbox 的挑戰，帶動歐美遊戲廠商重新崛起
進入 21 世紀，彼時的微軟已經通過控制計算機產業鏈上的操作系統，從而掌控了整個個人 電腦產業，以 Windows Office 的組合強勢切入了辦公場景。為了尋找新的盈利點，除了辦 公場景之外，微軟一直也覬覦著客廳場景。比爾〃蓋茨曾在其 1995 年所著的《未來之路》 一書中，描繪了未來通過計算機控制家庭里家電的場景。除了個人電腦，智能家居中最重要 的一個日常生活場景就是家庭娛樂，因此微軟計劃從家庭客廳娛樂切入。微軟一定程度上也 是智能家居的先驅者。 此前微軟本身也在做 PC 端的遊戲，自 1997 年左右開始進軍家庭主機市場，最初以合作的 方式進行布局，計劃為遊戲硬體廠商開發軟體與操作系統，但碰壁之後，微軟決定推出自有 的遊戲主機。面對競爭已經較為激烈的家用遊戲主機市場，不同於索尼的路徑，微軟進軍游 戲主機市場的方式主要靠投資，陸續收編其他硬體廠商的人才，收購多家遊戲工作室。
初代 Xbox 的成功重新燃起了歐美遊戲開發商的熱情，自此歐美遊戲廠商開始崛起。同時微 軟乘勝追擊，2005 年 11 月 22 日，微軟推出新一代具備代表性的遊戲主機 Xbox 360，正式 拉開了三大主機遊戲廠商的競爭。由於 Xbox 360 搶先 PS3 一年發售，售價仍為 299 美元， 在 PS3 缺席的情況下，Xbox 360 在發售後的半年內售出約 600 萬台，率先佔據較大的歐美 市場份額。 2006 年 11 月，索尼與任天堂各自發布新一代的遊戲主機索尼 PS3 與任天堂 Wii，隨著新世 代遊戲主機發售，三足鼎立的競爭格局形成。三家的次世代遊戲機各具優劣勢，根據 Statista 統計，微軟 Xbox 360、索尼 PS3、任天堂 Wii 在全球的累計銷售分別為 8000 萬台、8000 萬台、1 億台。其中任天堂 Wii 的銷量遙遙領先，源於其採取了錯位競爭策略，雖然 Wii 的 性能不及 Xbox360 與 PS3，但 Wii 最大的優勢與創新在於將體感裝臵引入了遊戲主機，開闢了新的體驗方式。Wii 開發代號為「Revolution」，表示電子遊戲的革命——體感遊戲革命， 發售第一年銷量就達 2000 萬台，迅速搶佔了大量輕量玩家甚至是非玩家市場。 隨著三大廠商的新世代遊戲主機的全面上市，遊戲主機市場的競爭白熱化，索尼、微軟、任 天堂三足鼎立的競爭格局形成直至今日。2022 年 1 月，微軟宣布將以 687 億美元收購動視 暴雪，收購完成後，微軟在遊戲領域的優勢將大幅提升。
回看雅達利、世嘉、任天堂、索尼、微軟這一段在遊戲主機時代的競爭，我們得到的啟發是：
1) 最早期的遊戲主機市場也經歷了百花齊放的階段。回看雅達利那一時代，雖然主機遊戲 市場的發展處於非常早期的階段，但是競爭特別激烈，有來自各行各業的入局者。映射 到當下，對於元宇宙、VR/AR 這類新鮮事物，「全民元宇宙」是很有可能發生的；
2) 真命硬體是不斷試錯的迭代史。在一個真正意義上非常流行的設備問世前，會經歷很多 次試錯，中間也會有泡沫；
3) 快速順應產業發展趨勢的重要性。從任天堂的壟斷到世嘉、索尼的崛起，這其中最根本 的原因是任天堂忽略了硬體性能的重要性。直 1996 年，任天堂推出的遊戲機 N64 還是 基於遊戲卡的主機，這種落伍的主機給其他競爭者創造了機會；
4) 內容的重要性。雅達利的失利絕大部分的原因是在後期不重視遊戲內容與玩家體驗；任 天堂的後來居上一部分也源於對內容的重視性，包括索尼也較為重視與遊戲內容廠商的 合作；
5) 先發優勢的重要性。但後入局者憑藉資源稟賦仍有機會，掌握關鍵的技術環節，實現彎 道超車。比如索尼，雖然一開始任天堂在遊戲主機市場上處於領先地位，但索尼依靠其 他產品優勢在市場中佔據一定的話語權，並成功切入主機遊戲賽道；再比如微軟憑藉雄 厚的資金實力，通過收購、降價補貼等方式切入市場。（報告來源：未來智庫）
2.2.1. 1977 年：現象級產品 Apple II 問世，開啟了個人電腦革命
1977 年 4 月，蘋果在舊金山的西海岸電腦展覽會上舉辦了首次盛大的產品發布會，推出了 Apple II 電腦，這是全球首台真正意義上的個人電腦，支持 280*192 解析度的視頻輸出，可 顯示 16 種色彩，並且擁有單聲道聲音輸出架構，從此電腦可以發出聲音。Apple II 的最初定 價為 1298 美元，後續又推出了多種改良型號，在接下來的 16 年中，各種型號的 Apple II 共售出了接近 600 萬台。Apple II 開啟了個人電腦革命，在於其面向的是大眾，而不僅僅是 狂人與工程師，Apple II 的上市與後來的普及深刻影響了後繼的許多種微電腦。 Apple II 的成功之處主要在於配備了殺手級應用「VisiCalc」，打入消費級市場。相比其他電 腦，Apple II 真正開創了個人電腦產業，而 Apple II 的成功重要推進器是電子製表與個人財 務程序 VisiCalc，這是 Excel 的雛形。作為世界上第一款電子表格軟體，VisiCalc 最早於 1977 年問世，並於 1979 年與 Apple II 電腦擁綁銷售，VisiCalc 成為當時較為流行的個人計算機 應用程序，也助力 Apple II 在商業、家庭與學校用戶之間進行普及，VisiCalc 在 1979 年被 評為最佳 軟體。
2.2.2. 1984 年：麥金塔（Macintosh）問世，圖形化界面 滑鼠降低用戶使用門檻
Apple II 問世後，銷量急劇上升，從 1977 年的 2500 台猛增到 1981 年的 21 萬台，將蘋果公 司推向了一個新興產業的頂峰。但 Apple II 與我們現在用的電腦有一個巨大的不同——沒有 滑鼠，操作全部依靠命令行加鍵盤，即在鍵盤上輸入一串字元，計算機就會在屏幕上顯示相 應的字元，通常是熒光綠色的字元襯上深色的背景。直到 1983、1984 年蘋果 Lisa、Mac 的 推出，帶來了巨大的革新，帶來了圖形化操作界面與新外設硬體滑鼠。
Apple II 之後，喬布斯繼續探索下一代個人電腦，目標是打造一款操作簡單、價格低廉、適 合普通人使用的大眾電腦。1979 年，Apple II 的潛在繼任者有三種機型： 1) Apple III——1980 年 5 月，Apple III 上市，雖然 Apple III 內存更大，屏幕可以一行顯示 更多字元，並且能區分大小寫字母，但最終銷量慘淡，主要源於相較前一代並沒有根本 性的革新。次年，蘋果個人電腦業務的最大競爭對手 IBM 也推出了首款個人電腦，使 用的是過時的命令行提示符，屏幕也只能顯示字元，而不是圖形界面的點陣圖顯示。 2) 「麗薩（Lisa）」項目——全球首款同時採用圖形用戶界面（GUI）與滑鼠的個人電腦， 於 1983 年面市，但當時的蘋果沒有考慮到消費者對電腦消費的承受能力，昂貴的價格 使得眾多用戶更願意採購價格相對低廉的 IBM 電腦。Apple Lisa 於 1986 年 8 月正式退 出歷史舞台。 3) 「安妮（Annie）」項目（後改名為 Mac 項目）——開發者為傑夫〃拉斯金（Jeff Raskin）， 致力於為大眾製造一台擁有簡單圖形界面與簡潔設計的廉價電腦。拉斯金也促成了喬布 斯與蘋果的同事們關注到一家優秀的研究中心——施樂，它是圖形界面技術的先驅。
施樂公司的帕洛奧圖研究中心（Palo Alto Research Center）成立於 1970 年。在麗薩電腦 誕生之前，電腦還是 DOS 系統，而施樂的工程師們正在研發一種友好的用戶圖形界面，以 取代操作複雜的命令行與 DOS 提示符，希望研發出小孩子也能輕鬆操作的個人電腦。研發 團隊將桌面的概念應用到屏幕上，屏幕上可以顯示很多文件與文件夾，用戶可以移動滑鼠來 點擊自己想要使用的內容。在蘋果的麗薩與麥金塔電腦問世之前，早在 1981 年，施樂就推 出了自己的電腦「施樂之星」（Xerox Star），這台電腦運用了圖形用戶界面、滑鼠、點陣圖顯 示、窗口以及桌面概念，但運行緩慢、價格昂貴，且主要瞄準的是企業市場，因此銷量慘淡。
1979年，傑夫〃拉斯金成為了小規模研發「安妮」電腦的負責人，後改名為麥金塔（Macintosh）， 喬布斯也全力投入 Mac 項目。經過 5 年對施樂的圖形界面技術與其他細節（甚至是字體、 標題欄設計、電路板等）的打磨，蘋果麥金塔個人電腦終於在 1984 年 1 月發布。麥金塔配 備了革命性的圖形操作系統，相較於麗薩，麥金塔尺寸更小、運行速度更快、價格更低，成 為計算機發展史上的里程碑級產品，創造了十天銷售 5 萬台的成績。
2.2.3. 1995 年：Windows95 推出，高性能可以處理多媒體
大約在 1982 年，當蘋果開始著手研發麥金塔電腦時，喬布斯為比爾〃蓋茨展示了麥金塔計 算機概念產品，以及圖形界面的操作系統。喬布斯希望微軟為麥金塔電腦編寫 BASIC 程序， 以及開發圖形界面版本的應用軟體，如全新的電子表格 Excel、文字處理 Word 等應用程序。 隨後，微軟組建了一個大型團隊負責該項目。彼時，微軟主要靠將傳統的 DOS 操作系統授 權給 IBM 併兼容電腦使用而賺取收入。 與蘋果堅持走封閉路線的商業模式不同，微軟的策略是軟體的開放、兼容與廉價。在與蘋果 的合約到期之後，微軟也將軟體售賣給了其他公司，1983 年 11 月，蓋茨宣布微軟計劃為 IBM 個人電腦開發 Windows 操作系統，Windows 操作系統將採用圖形界面，有窗口、圖標與可 以指向並點擊的滑鼠。由於與大廠 IBM 進行合作，微軟 DOS 系統得到迅速推廣，在此後的 版本更迭中，微軟始終保證了產品的兼容性，因此留住了大量的用戶。
微軟從無到有開創了一種全新的商業模式，即靠銷售軟體獲得收入。在蓋茨開創靠銷售操作 系統獲利的這套模式之前，整個計算機產業還沒有形成明確的分工，當時軟體的價值必須依 托於硬體才能實現，鮮少有公司將單獨售賣軟體作為主要的商業模式。雖然最早的商業化圖 形操作系統的個人電腦產自於蘋果，但將簡單易用的個人電腦普及到千家萬戶的，卻是微軟。 在推進計算機產業不斷成熟、細化分工的進程中，微軟起到了關鍵作用。
1995年8月24日，微軟發布了Windows 95，這是最具劃時代意義的Windows系統。Windows 95 是一個混合的 16 位/32 位 Windows 操作系統，其版本號為 4.0，開發代號為 Chicago。 Windows 95 是微軟之前獨立的操作系統 MS-DOS 與 Microsoft Windows 1.x、2.x、3.各系 統的直接後續版本，同時特別捆綁了一個版本的 DOS 的視窗版本（MS-DOS 7.0）。 Windows 95 帶來的影響極為深遠，促進計算機的性能大幅提升，可以處理多媒體任務。一 方面，從系統本身來看，Windows 95 最大的貢獻之一在於圖形用戶介面較 Windows 3.2 的 大幅革新，帶來了更強大、更穩定、更實用的桌面圖形用戶界面，用戶能夠更快速地打開各 種應用程序、系統設臵、文件夾目錄。Windows 95 某些創新元素甚至一直沿用至今，如開 始菜單、任務欄、USB、文件瀏覽器、IE 瀏覽器等功能；另一方面，對微軟自身而言，Windows95 的發布結束了桌面操作系統間的競爭，在發行的一兩年內，Windows 95 成為有史以來最成 功的操作系統，1995-2000 年微軟市值開啟第一輪的大幅上漲 行情。
2.2.4. 1994 年之後：互聯網/移動互聯網豐富應用場景
互聯網技術社會化啟用階段始於 1994 年。1994 年，美國柯林頓政府允許商業資本介入互聯 網建設與運營，互聯網得以走出實驗室進入面向社會的商用時期，開始向各行業滲透。這也 是我國互聯網發展的起步階段。1994 年 4 月，中關村地區教育與科研示範網路工程進入互聯網，這標誌著我國正式成為有互聯網的國家。20 世紀 90 年代是互聯網大發展的時代，萬 維網誕生，諸多瀏覽器問世，谷歌、搜狐、新浪、騰訊、阿里巴巴等互聯網公司成立。 移動互聯時代，智能移動設備的出現使得網路用戶數量及上網時間大幅增長，獲取、產生信 息的端點數量與交互頻率大幅增加，聯網的空間與場景變化多樣，並由此衍生出豐富多樣的 應用程序，滲透至日常生活的方方面面，產生的數據量也以幾何級快速增長。2010 年開始 之後的十年，是移動互聯網的黃金十年，移動互聯網的紅利期突出表現為鱗次櫛比的應用創 新：2011 年的團購、2012 年的自媒體、2013 年的大數據、2014 年的互聯網金融、2015 年 的 O2O、2016 年的直播 / 新零售、2017 年的共享經濟、2018 年的短視頻/區塊鏈、2019 年的人工智慧、2020 年的社區團購。
2.3. 小型化硬體——掌上遊戲機與智能手機的誕生
從形態上來看，計算硬體的發展趨勢是便攜化、小型化。如今智能手機已經成為人們生活的 一部分，除了功能健全外，主要原因還是其便攜性。硬體技術的方向一直在向微型化發展， 自然帶動包括電腦在內的硬體向小型化方向發展，這是技術進步的結果，也是人們需求的結 果。 在智能手機之前，更早意義上的小型計算硬體是掌上遊戲機，約誕生於 20 世紀 70 年代末、 80 年代初。掌上遊戲機最早由美國玩具巨頭美泰於 1976 年開發出來，但真正推動掌機發展 的是任天堂，至今任天堂一直是掌機領域的頭部廠商。 1980 年，任天堂的橫井軍平研發推出了第一款掌機 Game & Watch，在當時掀起了一片風 潮，全球累計銷量高達 4340 萬台。Game & Watch 只有手掌大小，按鍵僅有四個，後來引 入了控制方向的「十字鍵」，部分設計理念一直沿用至今。不過限於當時的技術條件， Game&Watch 功能過於簡單，遊戲也無法更換，所以並未取得太大成功。
1989 年，真正意義上的掌機時代來臨，標誌是任天堂推出的 Game Boy。Game Boy 與當時 的行動電話大小相當，配有一塊無夜光功能的小型液晶顯示屏，一個方向操縱按鈕與四個控 制按鈕以及一個揚聲器；採用插卡式設計，玩家可購買各種遊戲卡帶體驗不同遊戲。Game Boy 是現代掌機雛形，奠定了按鍵規格與遊戲卡帶等一系列沿用至今的產業標準與設計理念。 雖然 Game Boy 的硬體性能劣於同時代的其他遊戲機，然而憑藉非常多的可玩性較高的游 戲，Game Boy 取得了巨大的成功。截至 2003 年，Game Boy 全球累計銷量 1.2 億台，是 2004 年以前銷量最高的遊戲機。 在 Game Boy 獲得巨大成功後，任天堂又推出了改進機型 Game Boy Pocket（1996 年）、 Game Boy Light（1998 年）、Game Boy Color（1998 年，配備彩色屏幕，畫面效果有較大 提升），Game Boy Advance（2001 年）。其中 Game Boy Advance 迎來了非常大的升級， 是一部 32 位的掌機，使用彩色液晶顯示屏，性能得到了大幅提升，全球累計銷量約 8000 萬台。
2004 年 11 月，任天堂發布全新的掌機品牌 Nintendo Dual Screen（簡稱 NDS），配備了雙 屏幕顯示，其中下方的屏幕為觸摸屏；並配臵有麥克風聲音輸入裝臵與 Wi-Fi 無線網路功能。 NDS 創造了新的銷售記錄，所有機型合計售出 1.5 億台，成為史上銷量最高的掌機。NDS 的成功之處在於其便攜性，使之進化為老少皆宜的綜合型電子娛樂產品，也促使便攜遊戲主 機市場規模得以成倍擴張。 2004 年之前，任天堂一直是掌機領域的霸主，雖然其它公司也推出過一系列掌機，不過因 為遊戲內容等方面的原因，銷量完全與 Game Boy 不在一個數量級，都成了曇花一現的產品。 直至 2004 年索尼的入局，才打破了任天堂在掌機領域一家獨大的地位。2004 年 12 月，索 尼推出了掌機 PlayStation Portable（簡稱 PSP），PSP 是索尼的第一代掌上遊戲機，與家 用遊戲主機 PS3 屬同世代產品。
得益於高性能與多功能的娛樂體驗，且價格低廉，PSP 一經上市便風靡全球，在中國大陸地 區的銷量遠超 NDS，成為一種十分流行的攜帶型娛樂設備。PSP 在其長達 11 年的生命周期 內共銷售了約 8000 萬台，是同世代 NDS 強有力的競品。PSP 的意義在於打破了任天堂在 掌機領域的壟斷地位，此後在掌機遊戲領域任天堂與索尼兩家獨大。 2017 年 3 月，任天堂發售跨時代的雙形態遊戲機 Switch，採用家用機、掌機一體化設計理 念，支持 4K 電視輸出與 720P 掌上輸出。隨著 Switch 一同發售的，還有護航大作《塞爾達 傳說：曠野之息》。在三大遊戲主機廠商中，任天堂善於突破常規，以給玩家帶來創新的游 戲體驗，Switch 最大的亮點就在於其具備攜帶與家用兩種可變換形態。Switch 一經發售，便 受到了火熱的追捧，銷量一路攀升，根據任天堂財報，截至 2021 年 9 月底，Switch 主機已 在全球售出 9287 萬台，遊戲軟體售出 6.81 億份。
掌機遊戲的沒落，受到智能手機這一攜帶型計算設備的衝擊。智能手機的軟硬體迭代速度遠 高於掌機，甚至高於個人電腦，例如 iPhone 基本每年都會升級其硬體配臵。手機最初只是 簡單的通信工具，如早期的大哥大只能撥打電話，至 2010 年之後的智能手機已經發展成了 集通信、娛樂、辦公、生活於一體的必需品。 尤其是對於遊戲行業來說，用戶注意力的遷移促使遊戲開發商、遊戲硬體廠商的業務重心向 智能手機市場傾斜，手機硬體的高速發展使得其性能越來越強勁，手機的強勢登場不僅對掌 機、家用主機遊戲市場，甚至是 PC 遊戲市場均產生了衝擊。根據 GameRes 遊資網數據， 以掌機大本營的日本市場為例，2013 年移動遊戲市場已翻一番突破了 50 億美元，並超越了 主機遊戲市場，也誕生出像 GungHo 這樣的大型手機遊戲公司（GungHo 成立於 1998 年， 但發跡於 2013 年）。而像傳統掌機遊戲大廠史克威爾艾尼克斯，也及時轉型成為手機遊戲公 司。
3. 硬體集成了各時代最先進的生產力
通過回溯工業與互聯網這兩大變革對人類進步進程的影響，我們發現工業革命爆發後的兩百 多年裡，生產力得到了大幅的提升，主要是源於科學技術的發展，加速了人類進步的速度。 每跨越一個時代，表面上是人們生活方式的改變，實際上是生產力革新帶來的社會生產力要素的變化。農耕時代的生產力大部分靠人力、畜力，從 18 世紀 60 年代的工業革命開始，生 產力得到大幅躍升，源於工業革命帶來了蒸汽機、電力等各類先進的技術，人類社會在工業 革命後步入發展快車道。 四次工業革命中，前兩次的蒸汽革命與電力革命主要圍繞「能源」展開（蒸汽與電力），後 兩次的信息革命與智能革命主要圍繞「信息」展開。約 1950 年起，第三次工業革命帶來了 信息技術，技術成為先進生產力，以計算機、航空航天、原子能為代表，我們進入信息時代。 第三次工業革命相對於第二次工業革命的變化巨大，工業不再局限於簡單機械，人類社會也 不局限於物理世界，計算硬體得以迅速發展，並奠定了此後七十多年的新興技術發展基礎。 在互聯網時代，生產力被進一步解放，新興技術層出不窮，如人工智慧、雲計算、區塊鏈、 量子計算等。（報告來源：未來智庫）
3.1. 20 世紀 30 年代，半導體材料的發展
半導體是導電性介於導體與絕緣體中間的一類物質。與導體、絕緣體相比，半導體材料的發 現是最晚的，直到 20 世紀 30 年代，材料的提純技術改進以後，半導體的存在才真正被學術 界認可。半導體的發展歷史一定程度上代表了人類現代科技的文明史，如果說機械的發展解 放了人類的勞動力，那麼半導體的發展則解放了人類的計 算力。 半導體主要由四個部分組成：集成電路、光電器件、分立器件、感測器，由於集成電路又占 了器件 80%以上的份額，因此通常將半導體與集成電路等價。集成電路按照產品種類又主要 分為四大類：微處理器、存儲器、邏輯器件、模擬器件，統稱為晶元。 計算硬體與集成電路從產生到成熟大致經歷了如下過程：電子管——晶體管——集成電路— —大規模/超大規模集成電路，相應的計算機也經歷了從數字電子計算機——晶體管計算機— —集成電路計算機——微型計算機的發展。
3.2. 1946 年，第一台數字電子計算機
美國賓西法尼亞大學於 1946 年使用真空管製造出第一台數字電子計算機 ENIAC，這台計算 機每秒能完成 5000 次運算。第一代電子計算機使用了大量的電子管，電子管的大小大與現 今的燈泡差不多大小，ENIAC 共裝備了 18000 只電子管，佔地 170 平方米、重 30 噸，有 著體積大、功耗大、發熱高、壽命短、電源利用效率低等缺點。
3.3. 1947 年，晶體管時代的到來與晶體管計算機
1947年12月，第一款點接觸型晶體管在美國貝爾實驗室誕生，由約翰〃巴丁（John Bardeen） 與沃爾特〃布拉頓（Walter Brattain）發明；1948 年 1 月，肖克利（Shockley）在推出了面 接觸型的晶體管，這預示著晶體管時代的到來，也是微電子技術發展中第一個里程碑。1956 年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎，肖克利也被譽為 「晶體管之父」。
晶體管的發明促進半導體工業與計算機迅速發展。晶體管這種小巧的、消耗功率低的電子器 件能夠代替體積大、功率消耗大的電子管，使用晶體管製造的計算機能夠大幅降低功耗。1955 年，美國貝爾實驗室研製出世界第一台全晶體管計算機 TRADIC，裝有 800 只晶體管。相較 於電子管，晶體管的優勢在於尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低。 1955 年，美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機。由於晶體 管計算機價格比電子管計算機便宜，使得計算機從只能運用於少數尖端領域中，開始向人們 的生產與生活中普及。1956 年起，IBM 公司設計生產的計算機與打卡機開始使用晶體管。 1958 年，IBM 公司製成了第一台全部使用晶體管的計算機 RCA501 型。
3.4. 1958 年，集成電路與集成電路計算機
1958-1959 年，德州儀器（TI）的傑克〃基爾比（Jack Kilby）與仙童公司（Fairchild）的羅 伯特〃諾伊斯（Robert Noyce）間隔數月分別發明了集成電路（IC），這標誌著集成電路時 代的到來。集成電路的發明對半導體產業的發展產生了重大影響。 集成電路是電子管與晶體管之後的第三代計算機路線，其將晶體管、電阻、電容器、電子管 等一連串電子元件全部集成在一小塊或幾小塊半導體晶片上，功耗低、體積小，性能卻遠超 之前，是計算機工業內公認的未來方向。 20 世紀 60 年代初，IBM 集中精力開發集成電路計算機，根據其設計方案，新一代集成電路 計算機將同時支持科學計算、商業應用、信息處理。1964 年，IBM 推出了世界第一台集成 電路計算機 IBM360。這是一款真正跨越代際的計算機，其在硬體性能與兼容性上，均遠超 上一代晶體管計算機。
3.5. 1971 年，大規模/超大規模集成電路與微型計算機
在集成電路計算機蔚然成勢後，集成電路與電子器件持續向更小的外型尺寸發展，每個晶元 可以封裝更多的電路。根據一個晶元上集成的微電子器件的數量，集成電路可以分為以下幾 類：小型集成電路（SSI）、中型集成電路（MSI）、大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電 路（VLSI）、特大規模集成電路（ULSI）、巨大規模集成電路（GSI）。 1971 年，英特爾推出了全球第一個商用計算機微處理器（CPU）4004，是一款 4 位的處理 器，僅包含 2300 個晶體管；同時還推出了 1KB 動態隨機存儲器（DRAM），標誌著大規模 集成電路出現。1978 年，64KB 動態隨機存儲器誕生，不足 0.5 平方厘米的矽片上集成了 14 萬個晶體管，標誌著超大規模集成電路時代的來臨。超大規模集成電路研製成功，大力推動 了微電子技術的進步。
回顧上述計算文明發展史，我們發現各個時代的代表性計算機硬體的出現與發展離不開關鍵 技術的突破，如晶體管、集成電路、微處理器等，硬體集成了各時代最先進的生產力。我們 再以現階段的 VR/AR 為例，首先，VR/AR 是對過去 50 年一系列二維設備的全部生態的迭 代；其次，目前的 VR/AR 還遠未達到通用型與小型化硬體的標準；最後，未來元宇宙的入 口不局限於 VR/AR 這種單一的產品形態，預計會獨立發展出其他硬體體系，帶來更多元的 交互與應用體驗。 「真命」硬體的誕生均是翻山越嶺的進化史。站在這個角度看元宇宙及其硬體入口，元宇宙 的「真命」硬體同步開啟新硬體時代，在一個通用型設備問世前，會經歷多次試錯與多場泡 沫。有一種觀點稱，目前的 Oculus Quest 2 有可能僅相當於當年的雅達利 2600。現今距離 Meta 收購 Oculus 已經過去了 7 年，在這 7 年時間內，Oculus 所獲得的階段性成功經過了 多年的試錯，以及 VR/AR 產業本身的發展也歷經了一次低谷期。
目前 Oculus Quest 等各類 VR/AR 硬體的性能仍有不足，依賴於關鍵硬科技的突破。硬科技 分為兩類，一類是有積累的技術，是基於個人電腦、智能手機硬體的迭代；另一類是新技術 或者是積累相對比較少的技術，相較於前 50 年的計算硬體，VR/AR 這一硬體涉及到一些新 技術的運用，比如有關全身動捕、新交互、觸覺等感官的技術，需增加更多的感測器。因此， VR/AR 的發展有兩個長期的核心矛盾，第一是顯示，主要包括顯示屏與光學技術，如 VR 與 AR 的顯示屏不同，光學技術涉及更多的感測器；第二是設備小型化，諸多超強性能的計算 硬體集成到足夠輕薄的 VR 頭顯/AR 眼鏡上。 最後，回到本章節開頭我們所提出的問題：「硬體之於元宇宙這一新計算平台，僅僅是入口 嗎？作為入口的硬體一定是 VR/AR 嗎？當下 VR/AR 的發展處於元宇宙發展的哪個階段？」， 經過本章對交互硬體 50 年發展史的梳理，我們對交互硬體的發展規律有了更清晰的認識。
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