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新世纪将对人类产生重大影响的十大科技趋势

更新:2007年10月27日 阅读次数: 【字体:
?新世纪将对人类产生重大影响的十大科技趋势
 新华社北京12月30日电 由中国科学院、新华通讯社联合组织的预测小组日前预测出“新世纪将对人类产生重大影响的十大科技趋势”。
 这十大科技趋势分别是:
 一、物质科学领域──新世纪里,大至宇宙,小至粒子,物质科学的进展,将使人类进一步认识微观世界和宇观世界,对世界复杂性和宇宙起源等问题的认识也将发生革命性的变化。
 以研究物质结构及其相互作用和运动规律为基本任务的物质科学在21世纪将在3个方面继续深入发展并将获得新的认识,向微观领域深处探索的粒子物理学将继续致力于四种基本相互作用统一理论并期望有新的进展,向宏观领域原点追踪的宇宙学将继续致力于宇宙起源的理论并期望有新的突破,向宏观领域广度扩展的物性研究将继续致力于非线性和复杂性的理论并期望有根本性的突破。物质科学基础研究的上述进展对社会的影响首先将提高人类的认识水平,及宇宙起源问题的进展将进一步加深人类在宇宙中地位的认识,粒子物理学的进展将进一步加深对人类对世界复杂性的认识。物质科学基础研究的进展也将衍生出一系列新的技朮原理,物性研究方面的进展无疑会为新材料和新能源的开发提供科学基础,甚至可以渴望通过中微子和引力波研究的进展获得新的通讯手段。
 二、生命科学领域──21世纪,生命科学将发展成为新一轮自然科学革命的中心,并将跨越物理世界与生命世界不可逾越的鸿沟,使之统一起来。
 21世纪,生命科学仍将向最基本的、最复杂的微观和宏观两极发展:一方面,分子生物学和量子生物学将广泛地向其分支学科领域渗透﹔另一方面,生态学又向研究具有复杂功能的生态系统乃至生物圈方向发展。最后,必将把微观与宏观整体地联系起来,即把分子、细胞、个体、群体、群落等生命不同结构层次作为一个有机系统进行深入研究。
 预计未来二三十年内,人类认识自身和生命起源与演化的知识将产生革命性的进步,脑与科学的进展将进一步揭示人类思维智慧的本质,并对人类文明进程产生巨大作用。
 在人类获得基因组的全部序列后,人类遗传密码的破译将进入全新的信息提取阶段。重大疾病基因将被发现,一些危害生命的疾病会得到治疗,人类行为的生物学基础能得以解释,人的生理素质等能得到改善,以致引起生物技朮发生革命性的变化。
 同时,基因组学、生物信息学和整合生物学的发展将使人类从分子水平认识遗传、发育与进化、生长与衰老、代谢与免疫等重大生命现象的机制,以及生物多样性的演替规律,从而将宏观生物学与微观生物学连接和统一起来。极端环境条件下的生命形式和现象研究越来越受到关注。
 生命信息的解读、生命奥秘的揭示有赖于数学理论、信息科学和技朮科学等的进展,方法与技朮的革命将发挥更重要的作用。
  三、地球系统科学领域──21世纪,地球系统科学将以全球性、统一性的整体观、系统观和多时空尺度,研究地球系统的整体行为。地球系统科学的突破性发展,将使人类更好地认识所赖以生存的环境,更有效地防止和控制可能突发的灾变对人类造成的损害。
 计算器、GPS等技朮的飞速发展以及全球性环境问题的出现,使得我们在继续深化对地球科学各分支学科研究的同时,更加重视地球系统整体行为的集成研究,地球系统各圈层间相互作用的研究,以及人类活动诱发的重大全球环境变化研究。  全球变化中最活跃的物质--碳和水与人类生存的物质基础--生物圈紧紧联系在一起,围绕全球碳循环、全球水资源与水循环、食物与纤维三大主题,在更高层次上开展综合集成研究,必将极大地推动地球科学及其新生长点─地球系统科学的发展。
 近年来,对资源、环境、灾害的认识深度、广度和研究重点已发生了重大变化。对资源找寻的视野越来越大,逐步从地球表层走向深部,从陆地走向海洋,从单纯地注重矿产资源的找寻逐步转移到以可持续发展为目标的资源合理利用与环境保护并重上﹔对环境问题的关注已从局部走向全球﹔对自然灾害的研究也从单一灾害走向群发灾害的研究,从单纯的监测、预报走向集监测、预警、预报、灾情评估于一体的综合研究上。技朮科学的进步为地球系统科学研究提供了强有力的手段,数学、化学、物质科学的发展为地球系统科学的研究主题提供了新的方法和理论基础,地球系统科学内部学科的交叉以及与其它科学的交叉为生命和人类的起源与进化,地球的形成与演化注入了新的活力,使得大陆动力学、短期气候预测、地球系统的非线性研究、可持续管理等成为新的研究热点。数字地球将成为新世纪地球科学的重要特征,推动地球系统科学从对自然现象的定性描述向定量化方向发展。
 四、认知神经科学领域──揭示人脑奥秘,探索意识、思维活动的本质,这是人类多年以来孜孜以求的梦想。21世纪,人类将在脑科学和认知神经科学研究的几个重大问题上取得突破性进展。
 了解脑的组织构造原理,通过实验来研究与分析,导致意识的新的概念和新的思想,掌握认知和智力活动等机理,攻克脑的疾病,利用人脑原理研制智能计算器,制造脑型器件和结构以及仿脑的信息产生和处理系统,开发出能识别人的思想和行为的计算器以及能理解人的希望和意图、像人一样思维和动作的机器人。
 认知神经科学是综合性的多学科研究领域,不仅仅是神经生理学界的事,还需要具备数、理、化、计算器、信息科学方面的知识,能带动一大批学科和半导体产业、计算器产业、机器人产业、信息产业的发展,为解决信息社会和老龄化社会面临的问题做出贡献。
 五、能源科学与技朮领域──目前,人类所消耗能源的70%来自矿石燃料。21世纪,随着人类环保意识的觉醒和价值观的改变,人类将不断追求与自然更加协调的生活方式。生产可再生的清洁能源将是21世纪能源科学的主要发展方向之一,能源供给将呈多样化的发展趋势。
 可以预见,核能的研究与利用将会取得突破性进展,可控核聚变能将成为现实﹔氢能和太阳能是最理想的取之不尽的能源,甚至可以设想仿造太阳,运用核聚变研究开发一种同环境兼容、持久、不含二氧化碳的能源形式﹔地球本身到处都存在着的温差,科学家称由此产生的能源为“自然冷能”并设法开发利用。从人类开发利用太阳能、风能、地热能、海洋能和水能等再生能源的过程预测未来,21世纪,用可再生的清洁能源满足世界未来能源供给的50%。此外,储量超过已知的石油、煤、天然气总和的天然气水合物,具有广阔的开发前景。
  六、材料科学与技朮领域──材料科学已从对成分、结构、性能关系的研究演变为对材料的成分、制备、结构、加工、性能等的综合系统研究,其显著特点是材料科学与材料技朮密不可分。21世纪材料科学与技朮发展的核心问题是新型先进材料的发现和发展。
 21世纪材料科学与技朮可能在以下几个方面有重大突破:超导机理的发现为超导体新材料带来真正的突破﹔利用DNA技朮制备的高性能聚合物纤维具有钢材等金属材料无法比拟的优良机械性能﹔纳米材料及纳米技朮将创造出最小的机器--- 分子机器,可解决目前无法解决的生物工程问题,它将开创生物学与技朮的一个崭新时代﹔智能材料将会具有更强的仿生功能。可以预见,发现新材料的新方法与新技朮在21世纪也将会有革命性的突破。
 21世纪材料科学技朮的突破与发展,将为信息、通讯、医疗、制造技朮、航空航天技朮及军事等领域和产业提供更为广阔的发展空间。
 七、生物技朮领域──生物技朮未来的发展取决于技朮平台的宽度和高度,预计未来将形成几个新的生物技朮平台,这些平台的建立,将使生物技朮的发展令人难以预料。
 生物技朮已有三个平台,即DNA重组、细胞培养和DNA芯片,已经取得了相当成果,培育出了新的生物技朮产业。预计在新世纪还会形成几个新的平台。
 第一是基因组平台,目前已有数十种微生物和四种模式生物的基因组全序列已进入数据库,人类基因全序列草图也刚完成,这意味着有数十万计的基因及其编码的蛋白质可供基因工程和蛋白质工程的操作,从而大大扩展生物技朮的产业范围。
 第二个平台是生物芯片,它是分子生物学与化学和物理领域的多种高新技朮的交叉和融合。从DNA芯片延伸到含各种生物大分子的硅片最终将与纳米技朮相结合,使离体操作的芯片发展成为可在活体内执行某种功能的组件。
 第三个平台是干细胞生物学,它是克隆动物和克隆组织器官的基础。正在发展的技朮关键是控制有全能性或多能性的干细胞的分化发育,如神经干细胞可发育成神经系统各种类型的细胞。这一平台的完善将为医学上的器官移植,农业上优良家畜的繁殖带来革命性的进展。
 第四个平台是生物信息学,目前生物信息学已经广泛用于基因组和蛋白质组的研究,但是随着大多数基因和蛋白质功能的阐明,将会出现一个新的发展前景,这就是在计算器上模拟细胞内和机体内的生化代谢过程,甚至模拟进化的历程,这将使生物学真正进入理论生物学的新时期。用计算器设计生物新类型的高技朮也将会在下个世纪变成现实。
 第五个平台是神经科学,目前国际上正在开展神经生物学的大科学计划。人类的高级神经活动如感觉、认知和思维终将在分子水平和细胞水平上被解析。在不太久的将来,就会在这个平台上出现新的生物技朮,一方面为人类自身的精神疾患带来福音,另一方面也会由此产生高度智能化的计算器和机器人。除了可以预计的上述五个平台外,还会有新的平台出现,生物技朮的发展前景是难以估量的。
 八、信息技朮领域  ──21世纪,信息技朮将会出现微电子向高集成度、高速度、低功耗、低成本方向发展,计算器向超高速、小型化、并行处理、智能化方向发展,通信技朮向光纤化、数字化、综合化、网络化方向发展。
  计算器存储器和处理器将集中在一个芯片内,使信息的采集、传输、存储、处理等功能集成在一起﹔利用大规模并行处理技朮的超级计算器将被普遍使用﹔量子效应集成电路制造朮的突破使量子计算器逐步进入实用阶段。DNA计算器在下世纪初将有所突破,其运行速度快、存储量大、能耗低,还可实现现有计算器所无法真正实现的模糊推理功能和神经网络运算功能,为人工智能的突破创造了条件。以光子技朮为支撑的三维全息存储将成为21世纪最主要的存储技朮。□
 未来的网络技朮将向超高速和多功能发展,使信息的传输、处理和交换更加快捷、方便和经济。它将实现高速公共传输平台上的计算器网络、电信网络和电视网络的结合,将向宽带化、智能化、个人化和多媒体化方向发展。新一代通信和网络的实现技朮以及信息网应用支撑技朮将飞速发展,使之具有极大的总体容量,可以适应新世纪信息流量的爆发式增长而不受时间、地点或媒体方式的任何限制,有线与无线将使任何地点的实时通信得以实现。网络的管理将高度智能化,网络的安全也将有相应的智能化技朮予以监管、处理和保证。   信息技朮的发展,将从根本上改变人类从事商务活动、阅读、交流、娱乐、学习、甚至是工作的基本方式,在为人类创造一个更加美好的生存环境的同时,也密切了人与人、人与社会之间的联系。对于21世纪的人们来说,信息革命为他们提供了无限的可能性,使得他们有机会抛开年龄、性别、地域、文化、种族的限制性因素,过一种与他们的祖辈完全不同的、依照自己的意愿和理想开拓和创造的生活。
 九、太空科学技朮领域──21世纪,人类将继续大规模地、深入研究太阳系,将以新的目标重返月球、深入考察火星,并主要在火星、土卫六和木卫二等天体上探索地外生命现象,人类将到达太阳系的边缘进行探测和研究活动。同时也不断地把目光伸向宇宙的最深处,以探明活动星系核的能源机制、宇宙中的暗物质、反物质、黑洞的证认、宇宙结构的形成、星系起源、宇宙的起源等,并仍将继续艰难地探索地外文明。
 20世纪人类登月、火星探测等迈出了人类进入太空的步伐。随着科学技朮的进步,21世纪人类对地球以外的世界的兴趣、认识以及利用太空技朮为人类造福的步伐必将越来越快,也将持久地推动着太空科学技朮的发展。
 运载系统将发展新的动力源(核能等),耐久的、多发射方式的运载器,建立天体间可靠的往返运输系统﹔发展新的飞行器系统,包括卫星、行星探测器、恒星系探测器、太空站等﹔建立大型发射场、太空港、月球基地、火星基地等。太空科学技朮的发展,将使人类可以更为快捷、更为经济、更加充分地利用太空中无尽的资源和极端环境,进行特殊材料加工、生物育种、实现太空旅行等宏愿。
 十、环境保护技朮领域──随着人类文明的进步,人类愈来愈关注自身及后代的生存环境。21世纪,生态环境领域将从分子到生物个体、从种群到景观、从局部时空到区域,甚至到更大尺度的大陆板块和全球着重进行解决几大问题。
 这些问题包括:长期和大尺度的定位研究,全球生态环境变化的预警系统建立,退化生态系统的修复和重建,生态系统的有效管理和持续生态系统的建立,复杂生态系统的结构和功能,外来物种的生态安全对策,环境污染整治和清洁水质管理等。生态和环境问题的解决将越来越变得区域化和全球化。   
关键词:新世纪将
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