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山西快乐十分任四遗漏: 當代三大技術的相互滲透和互動發展

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瀏覽 次【字號 】 發布時間:2014-4-29 打印本頁
——戰略機遇期的一個重要特征

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  本世紀頭二十年,是我國經濟社會發展的重大戰略機遇期,也是科學技術大發展的戰略機遇期。從經濟社會和科技相統一的角度思考這個戰略機遇期,就會發現其中有一個重要特征,這就是當代三大技術的相互滲透和互動發展。

  這里所指的三大技術:一是信息技術;二是生物技術;三是納米技術。



  一、 關于信息技術



  信息技術是計算機和遠程通信的結合,它以微電子技術作為基礎。上個世紀的七十年代,大規模集成電路取得了重大突破。到了1978年,以半導體材料為基片,可以集成10萬以上晶體管等元器件,形成了超大規模集成電路(簡稱VLSI)。

  隨著大規模集成電路的發展,導致計算機發生了一場革命。上世紀七十年代開始,計算機被廣泛用于信息處理,從而極大地擴展了計算機的應用范圍。與此同時,遠程通信技術取得了長足的發展。1957年原蘇聯發射了第一顆人造地球衛星,從而開啟了全球衛星通信的新時代。與電通信相比,光束可以更有效地傳遞信息。1973年,世界上第一個光纖通信實驗系統在美國貝爾實驗室建成,使人類信息傳遞方式發生了質的變化,從而成為信息高速公路的基石。

  鑒于信息技術的迅猛發展及其對人類社會的深刻影響,聯合國總務委員會把1982年命名為“信息技術年”。1983年,美國兩黨議員組成的特別工作小組曾作出預測,未來的20年中信息產業將發展成為世界上的第一產業。所以,七十年代以來的新技術革命,起核心和帶頭作用的是信息技術。

  在上世紀的八、九十年代,信息技術在兩個方面取得重大突破,一是網絡化,一是數字化。實現計算機之間互相交換信息的局部網是上世紀的七十年代初開發成功的,它是由美國國防部遠景計劃研究局組織開發的,把美國西部4個研究單位聯系起來。這個局部網絡系統的建成,其重大意義當時并沒有被人們及時認識,以致出現在20世紀70年代的因特網卻在90年代火爆起來。其原因是建立在因特網上的環球網(萬維網)于1991年問世。這張覆蓋于地球的“無形網”,使人們互相傳遞信息十分便捷。至今,環球網仍是因特網上最流行的一種交互式信息交流的工具。1997年第二代環球網問世,它能傳輸三維動畫,實現了第一代不能實現的夢想。

  數字化技術,是指聲音、圖像、文字都可以通過一體化的數字碼來表達。這樣,電腦、電話、電視可以結合在一起,從而把人們帶入了一個聲、文、圖集成的應用領域。其中非常引人注目的就是數字式電視機的問世。1983年,數字式電視機由美國的數字電視公司研制成功。現在,美國部分城市已開播高清晰度數字電視機節目,其清晰度要比現行電視高4-5倍。

  正是在網絡化和數字化技術突飛猛進的年代,美國政府捕捉住這個發展機遇,及時提出建設并實施信息高速公路的計劃,從而最早進入了知識經濟的新時代。



  二、 關于生物技術



  生物技術的內容很多,這里只簡要地介紹基因技術。現代生物技術中的遺傳工程有狹義和廣義之分?;蚣際?,通常就是指狹義的遺傳工程。廣義的遺傳工程則是指所有能改變生物體遺傳性狀的技術。自從1944年科學家證明染色體中的DNA才是生物體遺傳信息的載體后,人們對基因的關注與日俱增。1953年發現了DNA的雙螺旋結構。1973年研究并掌握了分割和拼接遺傳物質脫氧核糖核酸(DNA)的技術,標志著人類已進入可以控制遺傳和生命過程的新時代。

  隨著人類對基因研究的不斷深入,發現許多疾病是由于基因結構與功能發生改變所引起的。所以基因治療技術得到迅速發展。醫學專家運用基因工程的技術方法,將正常的基因轉入病患者的細胞中,以取代病變基因,或者通過關閉或降低異常表達的基因等途徑,達到治療的目的。由于癌癥對人類的威脅,所以研究腫瘤的相關基因變得十分活躍,相繼克隆和鑒定出眾多與腫瘤發生發展有關的癌細胞和抑癌細胞。例如研究表明,約60%的癌癥是與一種抑制腫瘤的基因P53有關,它能使癌細胞自我毀滅,可是當P53本身發生問題時,那就無法使癌細胞消失。這樣的一種研究方法在當時是非常流行的??墑淺齈53外,還有哪些抗癌基因,致癌基因又有哪些,影響這些致癌和抗癌的基因又有哪些?要搞清這些問題,上述研究方法暴露出它的弱點:一是把一種疾病與一種或幾種基因相對應的線性思維模式,很難把研究引向深入,投入巨資研究癌癥問題并沒有取得全面成功;二是疾病相關基因通過相互作用(時空網絡作用)參與發生發展的,上述研究方法難以搞清基因的網絡作用。于是有科學家提出“整體性”研究模式,即基因組計劃模式。正是在這場辯論中,美國政府抓住機遇,及時作出決策。這就是美國國會決定于1990年10月1日啟動的HGP計劃,為期15年,總投資為30億美元。

  基因組計劃,屬基礎科學的范圍,但它是基礎技術和共性技術的基礎,而它們又是各種專有技術的基礎,所以這項研究對孕育基因專利,乃至國家基因資源的?;ず屠?,意義都十分重大。

  基因組計劃在實施過程中,1998年發生了一起突發事件,基因組成員文特兒建立了賽萊拉公司,揚言要在三年內公布基因圖并保留一批基因專利,其目的是竊取成果并迫使基因組計劃下馬,所以基因組領導決定加速提前完成。

  正是在這個背景下,中國科學院留學歸來號稱“四大金剛”的中青年專家毅然決定加入基因組計劃,爭取1%的測序份額。這是一個具有重大意義的戰略決策。1999年7月以中國科學院遺傳研究所人類基因中心的名義申請的計劃,得到“國際測序俱樂部”批準注冊。2000年6月26日,參加“人類基因組計劃”的各國科學家分別以不同方式宣布人類基因組工作草圖繪制完畢。各國領導人紛紛就此重大事件發表談話。



  三、 關于納米技術



  什么是納米科技?納米是指尺寸單位,即10-9米。一個氫原子直徑為0.106納米,金原子為0.3納米。過去人們關注宏觀世界、微觀世界,現在開始關注1-100nm的中觀世界。納米科學是研究1-100nm內原子、分子和其它類型物質的運動和變化的新現象和新規律;在這一尺度范圍內對原子、分子進行直接操縱并創造新的物質,包括新的材料、器件以及充分利用它們的特殊性能,這就是納米技術。

  二十世紀八十年代,人類實現了夢寐以求的兩個目標,一是直接看到原子,一是按照人們的意志安排原子、分子。

  納米科技的誕生是以掃描隧道顯微鏡的發明為先導的。1981年美國IBM公司在瑞士的蘇黎世實驗室的G·Binning和H·Rohrer發明了這種測量儀器,簡稱STM。這是至今為止進行表面分析的最精密的儀器,可以直接觀察到原子。它的橫向分辨率達0.1nm,縱向分辨率達0.01nm。兩位博士因發明了STM而于1986年獲得諾貝爾物理獎。隧道效應是量子力學中的微觀粒子所具有的特征,即在電子能量低于它要穿過的勢壘高度時,由于電子具有波動性而具有穿過勢壘的幾率。STM就是利用此效應而設計的測量儀器。

  1989年美國加州的IBM研究室,利用STM,于低溫下在Ni的表面上將35個氙(Xe)原子排布成最小的IBM商標。

  納米技術加工領域在90年代得到迅速發展。其中利用納米刻蝕技術可以使電子技術中的刻線最細達到幾分之一微米,即幾百納米,這對電子技術發展來說,意義是十分重大的。我國中科院化學所的白春禮研究員在研制出STM后,利用它來進行石墨表面刻蝕,刻出了線寬為10nm的“中國”字符。

  這里還想談一談納米材料與納米科技的關系。如上所述,納米科技涉及的領域非常廣泛,最基本的有三個領域:即納米材料科學和技術;納米電子學、光電子學及磁學;納米醫學和生物學。納米材料是其中的一個重要組成部分。值得指出的是,納米材料一方面為納米科技的發展提供新材料這一物質基礎,另一方面又在高新技術改造傳統產業中發揮重要的作用,為許多傳統產業的技術更新和產品升級提供了新的機遇。

  由于納米科技的重大突破,引起了世界各國的高度重視。2000年1月,美國前總統克林頓發表了《國家納米技術倡議》,提出要使納米技術成為美國經濟發展的另一助推器。在此以前,美國曾組織十幾個國家部門參加的納米工作小組進行調查研究,得出的結論是:誰搶占了納米技術的制高點,誰就搶占了21世紀經濟發展的制高點。

  對納米技術產業化態勢要有一個基本判斷:總的來說,納米科技的研究大部分還是處在實驗室階段,離開產業化尚有相當距離,許多成果估計在一、二十年后才能實現產業化。但納米材料領域的情況大不相同。無論是生產和應用,許多技術已具備了產業化的條件,這就為我們提供了一個極好的發展機遇。



  四、 當代信息技術、生物技術和納米技術的相互滲透和互動發展



  1、納米技術是信息技術和生物技術進一步發展的共同基礎。信息技術發展的基礎是微電子技術,而大規模集成電路是微電子技術的核心。衡量微電子技術水平的主要標志是芯片的集成度,即一定尺寸的芯片能集成多少個晶體管,而這種集成度受制于微電子器件的極限線寬。目前半導體工業已采用193nm的光束制造元器件。如能使線寬達0.07微米(70納米),那么制成的計算機,其計算能力可以提高上千倍,而所需功率僅為目前的百萬分之一。

  納米醫學和生物學的內容十分廣泛。如心血管病變和管壁上沉積的膽固醇有密切關系。利用納米技術可制造超微細的機器人,這種機器人小到可以自如地進入人的血管,它象清道夫一樣去除管壁上的污垢。通過納米微粒的磁性導航,可以把藥物與磁性納米粒子用微膠囊包裹后,通過外磁場作用,從而可以把藥物送到特定的病灶部位。

  2、納米技術和生物技術離不開信息技術。

  納米技術離不開信息技術。沒有信息技術的發展就不會有納米技術的突破。以上所述的STM,就是由一個探針貼近材料表面,在針尖和材料間施加一小電壓,從而產生電子在針尖和材料之間流動。讓針尖在同一高度掃描材料表面,表面上那些“凹凸不平”的原子所造成的電流變化,通過高水平的計算機處理,才能在顯示屏上看到材料表面三維的原子結構圖。所以,離開計算機,納米技術將寸步難行。

  同樣,基因的分離、克隆、重組,都離不開計算機??梢勻銜?,現代生物技術的發展,是建立在信息技術的基礎上。所以有人說,生物技術和信息技術的結合,將控制科學技術的發展軌跡。當我國在2000年初有了自己的超級服務器(一種高性能計算機)后,年底就有兩臺“曙光”高性能計算機,其中一臺運算速度可達每秒上千億次,先后落戶人類基因組中心。這充分說明,基因技術和信息技術是不可分離的。

  3、信息技術和納米技術發展離不開生物技術。

  在信息技術中,目前所傳遞的是以下4種信息:數字、文字、聲音、圖像,所謂數字化技術,就是把上述4種信息通過一體化的數字碼來表達,并作為一種集成體由計算機來處理。但傳遞信息中還有嗅覺、味覺、觸覺、想象和直覺。而DNA是遺傳信息的載體。這種信息載體的功能就要大的多。所以傳遞和處理嗅覺、味覺、觸覺……,就要依靠DNA計算機。因此,依靠基因技術,才能推進信息技術進一步發展。在不久的將來,以DNA為基礎的計算機將會同以硅為基礎的計算機進行有力的競爭。

  納米技術也離不開生物技術,尤其是基因技術的思維方法。納米技術的先驅者之一埃里克·德雷克斯勒,當時還是麻省理工學院的學生,他就是從上世紀70年代的DNA重組熱中得到啟示的。這位青年學者指出,既然DNA可以自我復制和自我維修,那么我們為什么不能制造出成群的肉眼看不見的微型機器人,它們具有絕妙的自我復制和自我維修能力。

  另外,生物體的運動行為為納米技術提供了豐富的研究領域,象美國佛羅里達海龜以及常見的蜜蜂行為,都為納米技術提供了非常生動的研究資料。



  五、 當代科技革命的新態勢



  在上世紀七、八十年代討論新科技革命,人們不約而同地把目光聚焦在信息技術上。當今世界,信息技術仍處在生長期中,由于它的核心作用和帶動作用,所以仍是最受人們關注的技術。但隨著生物技術和納米技術的興起,對當代科技革命的新態勢,就成為國際上討論的一個熱點問題。其中有一種代表性的觀點,就是美國前眾議院議長紐特·金里奇的判斷。

  金里奇用了一年半的時間,調查了國家航天局、斯坦福大學、麻省理工大學、全國科學基金會等單位,他的結論是:人類正處于兩種偉大的科技變革期間。第一種變革是電腦和通訊方面的,第二種包括納米技術、生物工程和基于超級電腦技術的通信。每種變革方式就其本身而言就極富影響力,但兩種方式的相互交融必將使我們經歷一種持續性的轉型,經歷一個又一個的技術突破和發明。按他的看法,后一種方式是更深刻的變革,與包括納米技術、生物學和超級計算機的這次變革相比,電腦和電信革命只能稱之為一個小兄弟。例如,我們可以制造出比現在所使用的電腦速度快10億倍的量子計算機,強度是鋼100倍的納米碳管。

  與此相聯系的是未來的產業,乃至整個經濟的走勢成為人們關注的焦點。有一篇文章說:英國在18世紀60年代早期率先進行工業革命,美國在20世紀50年代早期開始完成工業經濟,接著進入信息經濟時代,預計信息經濟時代從開始到完成大約將持續75年到80年(按照生命周期的4個階段:形成階段、成長階段、成熟階段和消亡階段),到21世紀20年代末結束,接著將迎來下一個經濟時代:生物經濟時代。在生物經濟完成它的形成階段并在21世紀20年代最終進入成長階段前,信息經濟將進入成熟階段。美國有一項預測認為,考慮到基因技術的強大滲透力,估計2025年的基因產業將占到美國國內生產總值的大約20%,即約2萬億美元。

  可是納米技術的相關產業發展也極為迅速,尤其是它將猛烈地推動紡織、機械、塑料等幾乎所有傳統產業的普遍升級,其經濟效益將不可估量。據德國科技部預測,到2010年納米技術的市場份額估計能達到14400億美元。所以,在不久的將來,納米經濟將同信息經濟和生物經濟一樣,會受到人們的高度關注。



  六、 從戰略分析入手應對科技的重大變革



  過去,在地方經濟社會發展的五年計劃中,都有科技規劃方面的內容,但大都局限在較短時期內規劃。而科技發展以及科技對經濟的推動作用,則需要有一個與經濟相匹配的中長期科技發展戰略。尤其是面對當今世界科技發展的新態勢,迫切需要有與時代相適應的戰略思想、戰略重點和戰略措施。

  制定科技發展戰略,首先應把強化領導干部的科技戰略意識提到首要的位置上。在實際工作中,則應把加強科技戰略研究提到重要日程上。這不僅是中央的大事,也是省、市地方的大事。而戰略研究則應從戰略分析入手,只有搞清當今科技變革的新態勢,并把握住它對本地區的科技、經濟、社會的影響,才能使人們清醒地認識到制定科技戰略的緊迫性,進而才能理清本地區的發展思路,真正構建起科技先導型的經濟發展模式,從而形成經濟科技互動發展的新格局。

  在戰略分析的基礎上做好技術選擇,是一項極為艱巨而又十分重要的工作。在戰略機遇期中,技術的換代很快,會給我們提供極好的發展機遇。許多國家和地區就是因為捕捉住機遇,從而實現技術的跨越進而導致整個經濟的騰飛。在歐洲,芬蘭的騰飛就是一個極為成功的范例。芬蘭原是歐洲經濟科技并不發達的地區,但由于突出科技的先導作用,實現經濟和科技的互動發展,進而在較短的時期內,一躍成為最具國際競爭力的國家。

  在戰略機遇期中,由于技術的換代快,給決策帶來更大的風險。半個世紀以來就有許多決策失誤的案例。半導體工業中究竟是選擇硅,還是選擇鍺作為主要材料,曾經是一個有爭論的問題。貝爾實驗室先是用鍺,后來用硅制造了半導體晶體管。原蘇聯就是因為沒有把握住準確的技術信息,在五十年代重點發展了鍺管,不僅造成了重大經濟損失,而且延誤了蘇聯整個半導體工業的發展。電視節目的制作、傳輸和接收有兩種方式,一種是模擬方式,一種是數字方式。使用模擬方式的叫模擬電視,使用數字方式的叫數字電視。模擬電視的特點是,電視上的圖像是由許多小點組成,被稱為像素的這些小點分得越細,電視上的圖像就越清晰。從理論上看,像素可以越分越小,它的細分可以是無窮盡的;電視波的傳輸雖會受干擾,但也可不斷地改進。然而1983年美國人開始采用數字技術,但日本許多企業卻陶醉在模擬技術上,以致失去了寶貴的時間,等醒過來再轉向數字技術,造成的損失就很大。類似這些決策失誤的事例不勝枚舉,很值得我們高度警惕!

  結束語:以上我們討論了正在迅速發展中的三大技術,由于它們的相互滲透和互動發展,正在改變著技術變革的方式,以致孕育著全新的發展思路和全新的經濟模式。如果三大技術再和認知科學融合,就是當前國際上最為關注的“會聚技術”。實際上,只要上述四大技術系統的兩兩融合、三種會聚或者四者集成,都將產生難以估量的作用!

作者: 項浙學
來源: 浙江在線

本文網址://www.cxclik.com.cn/News/ZiXunView-2720.html
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