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以史為鑒：電力發展史對AI產業的啓示

文 | 陳寧迪

最近一直有這樣的說法：「AI時代的算力其實是新時代的電力」。但是到目前爲止，AI行業都是重資本投入，只有成本，沒有利潤。爲什麼AI作爲一種全新的生產力要素，沒有像當年的電一樣，立刻帶來整個社會的生產效率的提升？於是，我去研究了一下一百多年前的電力發展史，發現這些問題其實在100年前就已經有了答案。

直流電和交流電之爭

電力應用的起點是1878年10月，這一年愛迪生髮明瞭具備實用價值的碳絲白熾燈。它高電阻，適合並聯，壽命長，而且可以規模化地製造。但光有燈泡是不夠的，燈泡要想大規模使用需要一個龐大穩定的電力網絡。於是從1878年到1881年，愛迪生都在致力於構建發電、輸電、配電、用電的網絡。

1882年9月，愛迪生主導的珍珠街電站投入運營，這是世界上第一套完整的直流供電體系。第一天實際的客戶有85個，一共運營了400盞燈。一年之後這個數字增長到513個客戶，1萬盞燈。愛迪生的收費標準是按照燈泡使用的時間來收費的，1.2美分/燈時。1883年1月18日，珍珠街系統寄出第一張電費賬單，價格是50.4美元，等於4200個標準燈時，如果換算成現在的電量約等於210度電左右，相當於每度電24美分。考慮到通脹，當時的24美分等於今天的8美元（今天美國電價20美分、中國8美分）。所以，當時只有真正的富裕階層才能使用電燈。著名的J.P.摩根就是愛迪生燈泡的第一個使用者，1882年，摩根在他的豪宅裏安裝了250個燈泡，成爲電燈的首批使用者。摩根也是愛迪生電燈公司的投資人。

一開始，愛迪生的供電系統不是按照電量來收費的，它是按照燈泡的數量，以包月制的形式來收費的。後來人們發現這不太合理，因爲不同的客戶用電量的差異很大。所以就逐步轉向了按照電量來收費。這個收費方式和現在AI大模型產品從包月制轉向按API用量收費，是非常像的。

按理說，愛迪生的電燈具備極大的市場，他的商業帝國應該馬上就要建立起來。但是最後，愛迪生旗下的所有公司和他的競爭對手湯姆森-休斯頓電氣公司合併了，這就是後來鼎鼎有名的通用電氣。那麼爲什麼愛迪生的商業帝國最後沒能成功呢？這背後的原因就是直流電和交流電之爭。

愛迪生一直相信直流電會是未來佔據主導地位的系統。但是，直流發電系統有一個非常嚴重的問題——損耗太大，沒有辦法長距離輸電。

根據焦耳定律，電流在流過導體的時候會產生熱量。表達式是：

其中Q是熱量，I是電流，R是電阻，t是時間。電阻由導線的材料決定，因此在時間固定的情況下，產生的熱量和電流的平方成正比。也就是電流提高一點點，產生的熱量就會成倍增加。因此要減少電力傳輸的損耗，電流I儘可能越小越好。

根據電功率的基礎公式：P=UI。

其中P是功率，U是電壓，I是電流。對於發電機來說，功率P是固定的，那麼想要I變小，電壓U就要儘可能變大，也就是用高壓來輸電。當時把直流電升壓的技術並不成熟，每1英里就需要1個發電站，經濟上不現實。

1887年，特斯拉發明了多相交流異步電動機，1888年5月，特斯拉發表了多項跟交流電相關的專利，設計了從發電、升壓、傳輸、降壓到用電的整套系統，這被稱爲多相交流電系統。交流電可以比較容易的升壓和降壓，即適合長距離輸送，也能夠在終端轉換爲低壓使用。

特斯拉最初爲愛迪生工作過一段時間，但後來因爲對於交流電的看法不同分道揚鑣。後來特斯拉找到了威斯汀豪斯投資自己的交流電計劃。交流電系統第一次大顯身手是在1893年的芝加哥博覽會上。當時使用直流電系統的通用電氣報價是172萬美元，而使用交流電系統的西屋公司（威斯汀豪斯）報價僅有62萬美元，不到三分之一。西屋公司贏得了電力供應的合同，用交流電點亮了整個博覽會20多萬盞燈泡。芝加哥也因此得到外號叫做"The White City"（白城）。打破了愛迪生公司的壟斷。

第二個案例是尼亞加拉瀑布水電站，水電站發的電需要輸送到26英里外的布法羅城。當時愛迪生團隊招標時，給的方案是建立10個發電站。而特斯拉的交流電方案只需要1個發電站，成本也只要十分之一！1896年，尼亞加拉瀑布水電站的交流電成功地傳輸到了26英里之外的布法羅城。這標誌着交流電的長距離輸電的商業可行性也得到了驗證。交流電在經濟性上領先於愛迪生主導的直流電。從此開始，交流電正式登上了歷史舞臺。

電力的規模經濟和飛輪效應

技術路線已經確定了。但是電價依舊昂貴。1892年，1度電需要20美分，相當於今天的6.7美元，所以電還是奢侈品，根本無法走向大衆。到1900年的時候全美只有不到3%的住宅使用電力照明，工廠動力來源電力佔比不到5%，剩下95%還是蒸汽機。

到底是誰真正把電力的價格打下去的呢？這時候要提到的是愛迪生的前助手，英薩爾。他是真正把電力從奢侈品推向大衆的商業天才，其核心思路就是規模化。

首先，建造超大型的發電站。他當時在芝加哥安裝了由通用電氣製造的5000千瓦的大型蒸汽渦輪發電機組。在此之前，通用集團早過的最大的機組只有600多千瓦。單機發電容量的提升讓整個發電的成本下降了。

其次，分級定價、避免浪費。居民正常用電高峰是晚上，所以英薩爾把白天和深夜的電價降到很低，供應給工業用戶。這樣整個發電站就能24小時滿負荷的運轉，從而把整個固定成本攤薄到極致。

電費下降後客戶更多了，分攤的電力成本更低，這讓公司的生意進入了一個不斷提升的飛輪中，這個就是規模經濟的力量。以上的投入都需要大量的資本的湧入。於是他構造了一整套的金字塔型的控股集團，不斷地去融資，發行股票，來推進整個芝加哥的電氣化事業。芝加哥的電價在英薩爾的治理下迅速的下降，從1892年的20美分/千瓦時，降到1897年的10美分，再降到1909年的2.5美分。芝加哥的案例對於整個美國都有非常強的示範效應。因此在整個全美掀起了電氣化的浪潮。

隨着電價的不斷下降，電網的不斷延伸，在1920年前後，終於迎來了整個電力需求的真正爆發。不光是因爲電便宜了。最主要的還是因爲應用層的井噴。電熨斗、吸塵器、收音機等電器開始大規模地進入千家萬戶。比如吸塵器的普及率從1920年的30%，1930年接近50%；收音機在1922年銷量幾乎爲零，到了1929年在美國家庭的滲透率達到35%，一年就賣出去450萬台。

圖 1：收音機滲透率在美國不斷提升，來源：EH.net

1912年美國的總髮電量是250億千瓦時，到1920年增長到430億千瓦時，再到1929年的達到驚人的1160億千瓦時。美國家庭的電氣化率從1910年的14%暴漲到1929年的接近70%。

電氣化深刻的塑造了現代城市的面貌

電氣化之前，家庭照明主要的是煤氣燈，而煤氣有泄露的風險。因此那個時候的房子，設計的都會偏大，天花板會偏高，有4.5米甚至5米，以此增加房子的安全性。電燈大規模普及之後，層高就下降到3米，建築師可以設計更低的天花板和更高的房屋密度。同時，電梯的普及也在縱向上提升了城市的高度。有了電力照明和電梯，才有了摩天大樓。

另一個變化是，家用電器的普及，也改變了家庭的勞動力結構。以前的中產家庭是會僱傭傭人的，越是富裕的家庭需要的傭人越多。像電影《偉大的蓋茨比》中那種大莊園，甚至需要幾十甚至上百的僕人。但是，電器的發展，讓家庭不再需要僱傭更多的僕人了。從1900年到1920年期間，僱傭僕人的家庭數量從80%降到了39%。不需要僱傭更多的僕人了，屋子的房間也因此變得更小了。

家用電力的普及也解放了家庭主婦的勞動力。吸塵器、洗衣機、微波爐等電器大大減少了做家務的時間，使得女性能夠被解放出來進入勞動力市場。1920年以後，美國女性參與勞動力市場的比例不斷提高，1920年以前，已婚女性的勞動參與率不到5%，而之後迅速地上漲。女性勞動參與率的提升還推動了女性權利和參政意識的崛起，推動了女性獲得投票權。

圖 2：美國女性勞動參與率不斷上升，來源：Claudia Goldin

所以電氣化對社會的影響並不僅僅是提高了效率，它還從各種角度重新塑造了社會。從城市格局、到家庭結構、到政治權利。這樣我想起了那句話：年輕的系統由社會塑造，而成熟的系統會反過來會塑造整個社會的樣子。

新技術的普及是漫長且緩慢的

剛剛講的是民用領域的電氣化。工業領域的電氣化又是什麼樣呢？經濟學家保羅·大衛曾經說過一句很經典的話，1900年的時候，人們會說發電機無處不在。但唯獨不在經濟統計數字裏面。他的意思是指，在當時有很多人認爲，這一波有大量的資本湧入到電力行業，但並沒有帶來真正的工業生產力的提升。這似乎和現在AI行業的現狀非常相似。

現在AI行業吸引了很多資本，但目前成本還遠遠大於產生的利潤。AI對經濟的影響還沒有那麼大，這並不意味着AI是一次泡沫或者騙局。任何一個新生產力的出現都需要應用層面的爆發才能拉動經濟。今天人工智能體（Agent）應用還沒有走進物理世界，只有應用層的爆發才能夠大規模地重塑經濟體、推動生產力。

歷史上，通用技術在生產力領域的普及是緩慢的。生產力紅利要等到人類開始學會圍繞這個新技術去重構整個生產體系之後才會釋放，而這個過程阻力很大。人是守舊的，推動新技術落地往往要等一代人之後才能顯現。電力在製造業領域的應用要等到1920年之後才出現真正的飛躍。這一點和當前的AI發展是很像的。

電氣化之前，19世紀的工廠主要的動力來源是蒸汽機。當時很多工廠的動力系統是一個大型蒸汽機，帶着一根非常長的主傳動軸，下面有很多皮帶、滑輪、齒輪去帶動各種機器，比如紡織機、車牀、鑽牀、衝壓機等。

圖 3：蒸汽時代的工廠，來源：公開資料整理

1900年前後，針對工廠的電氣化改造開始了。一開始老闆只是把從蒸汽機驅動改成電機驅動，後面的皮帶、滑輪、齒輪是沒有變的，所以整個效率提升沒有那麼的誇張，只是從蒸汽機換成了電機。而這個情況在當時是很合理的。首先，廠房和整個皮帶傳送系統已經建好了，拆掉重建很貴；第二，小型電機還不夠便宜，技術也不夠成熟。第三，工程師和工人更熟悉的是舊系統，全新的電氣系統需要大量新技術人員才能維持。

到1920年前後才開始出現全新的工廠組織形式，叫做unit drive。工廠裏的每臺機器不靠一根主傳動軸去驅動，而是每臺機器自帶一個小電機，獨立地啓動、停止、調速。這就意味着機器的位置不再受到傳送軸的限制，工廠可以按照最優生產流程進行高效安排，建築得以重新設計，甚至工廠的組織形態都開始發生變化。製造業的生產力這時候才迎來真正的飛躍。

1878年愛迪生髮明電燈，1894年特斯拉建立了交流電體系，1902年英薩爾普及居民用電，1920年家用電器普及、工廠開始按照電氣化的方式設計。直到1950年全美國才完成電氣化。電力的普及花了整整70年。電，終於褪去了高科技和金融投機的光環，成爲廉價、穩定、不可或缺的基礎設施，就像和空氣和水一樣。

我之前在《AI狂歡=未來經濟強勁增長？？》一文中提到了弱鏈接理論。這和電力普及的歷史是完全吻合的。人類習慣舊的組織和生產方式，對於新技術的接受需要時間。而技術的力量必須通過整個經濟系統進行傳導，傳導過程中最細的瓶頸決定了最終的速度。人類習慣、法律法規、成本因素等都會限制技術普及的速度。

AI對經濟的拉動作用什麼時候能顯現？

2017年《Attention Is All You Need》的論文橫空出世，第一次提出基於注意力機制的新型深度學習架構——Transformer。2022年11月30日ChatGPT發佈，開啓了AI熱潮。2024年各大廠商開始硬件軍備競賽。AI變革其實才剛剛開始，AI的應用還遠遠沒有成熟。

電氣的普及用了70年。互聯網的普及，如果從1995年計算，到2015年全世界真正認可移動互聯網，一共花了將近30年，如果從1969年美國國防部阿帕網投入使用算起，則經歷了47年。

AI革命會花多少時間？5年？10年？我覺得這麼快的可能性是很低的。真正圍繞新技術發展全新的工業體系、社會體系，釋放生產力的過程是非常長的。我認爲可能至少需要一、兩代人的磨合。大部分企業的AI轉型，不是靠引入幾個AI工具就能夠解決，更不是給員工配上codex，claude code公司生產力就能起飛了。AI 需要重新設計整個生產流程才有可能實現生產力的飛躍，而這需要很長的時間。

Token作爲新時代的電力，在當前的階段，不管是供給還是需求都遠遠沒有達到穩定的階段。隨着大規模資本投入的展開，Token供給會越來越多。而Token的需求也會隨着價格下降而不斷湧現，需求最終也會爆發。隨着Agent的大規模鋪開，對於Token的消耗會更加誇張。終有一天，二者會走向平衡。當Token的供需穩定下來，每個人都可以隨時隨地用上Token。Token才變成像電力一樣不可或缺，變成廉價、穩定的通用基礎設施，我相信那時候Token價格像電價一樣，也會有政府的管控。

以古爲鑑可知興替，我們在分析AI產業時不妨看一看1880年到1950年美國電氣化的歷史，這是一次全新的通用技術替代到人類舊有生產方式的例子。我相信，當下的AI革命也會像歷史上的電氣革命一樣，改造生產方式，重塑社會面貌。

總結

1. 技術路線決定成敗：直流電雖有先發優勢，但交流電在長距離輸電和經濟性上的突破，最終取代直流電成爲主流。這提醒AI產業，正確的底層技術架構至關重要，早期領先者若堅持錯誤路線也可能被後來者超越。

2. 規模經濟與飛輪效應是普及關鍵：英薩爾通過大型發電站、分時定價和資本運作，大幅降低電價，形成正反饋循環。這對AI意味着，只有通過規模化投入降低Token成本，並找到持續需求，才能從重資本階段轉向大衆普及，最終成爲社會基礎設施。

3. 新技術普及必然緩慢且需要系統性重構：弱鏈接理論決定了人類對於新技術的接受需要時間。電力從發明到全面電氣化用了70年，互聯網的普及花了49年。AI目前尚未看到全面紅利，需等待應用層的爆發和整個生產流程的重新設計。

4. 以史為鑒，AI將重塑社會：像電力一樣，AI作爲通用技術，最終會從奢侈品變爲基礎設施，深刻改變經濟結構、社會形態和人類生活方式。我們應保持耐心，持續投入，相信長期的革命性影響。

作者簡介：

陳寧迪，畢業於芝加哥大學，獲經濟學及統計學（榮譽）學士學位，於環球金融行業有超過26年經驗，先後創立德林證券及德林家族辦公室，曾是香港證監會授予之第1、4、6號牌照持牌負責人。現任德林控股集團董事局主席、執行董事及首席執行官，香港有限合夥基金協會副會長，著有《財富聚變時代：發掘逆週期的生存智慧》。

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