当前趋势与思考

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1、12 发轫于上个世纪中叶的新科技革命及其带发轫于上个世纪中叶的新科技革命及其带来的科学技术的重大发现发明和广泛应用，推来的科学技术的重大发现发明和广泛应用，推动世界范围内生产力、生产方式、生活方式和动世界范围内生产力、生产方式、生活方式和经济社会发展观发生了前所未有的深刻变革，经济社会发展观发生了前所未有的深刻变革，也引起全球生产要素流动和产业转移加快，经也引起全球生产要素流动和产业转移加快，经济格局、利益格局和安全格局发生了前所未有济格局、利益格局和安全格局发生了前所未有的重大变化。进入的重大变化。进入2121世纪，世界新科技革命发世纪，世界新科技革命发展的势头更加迅猛，正孕育着新的重大突破

2、。展的势头更加迅猛，正孕育着新的重大突破。（）8 19461946年年2 2月世界第一台电子计算机月世界第一台电子计算机ENICAENICA在美国在美国宾夕法尼亚大学工学院研制成功。宾夕法尼亚大学工学院研制成功。美国美国时代时代19991999年年1212月月2626日将爱因斯坦评为日将爱因斯坦评为“世世纪人物纪人物”；“过去的过去的100100年里，全世界发生的变化比历史上任何年里，全世界发生的变化比历史上任何一个世纪都多得多。其原因不是政治或经济上的，而是一个世纪都多得多。其原因不是政治或经济上的，而是技术上的技术上的技术直接来自于基础科学的进展。任何科技术直接来自于基础科学的进展。任何科

3、学家显然都不能像爱因斯坦那样代表这些进展。学家显然都不能像爱因斯坦那样代表这些进展。”19051905年，爱因斯坦年，爱因斯坦2626岁，发表岁，发表5 5篇论文，最伟大的是篇论文，最伟大的是第第3 3篇篇论动体的电动力学论动体的电动力学，它包含了，它包含了“狭义相对论狭义相对论”。量子理论与相对论堪称量子理论与相对论堪称2020世纪最伟大的科学革世纪最伟大的科学革命。它们的创立与发展成为物理世界更普遍的基础命。它们的创立与发展成为物理世界更普遍的基础理论，奠定了整个现代科学与技术的基础。从根本理论，奠定了整个现代科学与技术的基础。从根本上改变了人类科学技术的面貌。如果说，相对论探上改变了人类

4、科学技术的面貌。如果说，相对论探索的是宏观世界的规律，那么量子论探索的是微观索的是宏观世界的规律，那么量子论探索的是微观粒子的科学。粒子的科学。19001900年年1212月月1414日马克斯日马克斯普朗克在德黑兰的德普朗克在德黑兰的德国物理学会上关于黑体辐射问题的报告，宣告了量国物理学会上关于黑体辐射问题的报告，宣告了量子论的诞生。子论的诞生。“原子弹之父原子弹之父”奥本海默在核爆炸观测站，面对奥本海默在核爆炸观测站，面对原子弹爆炸试验，他想起了印度古诗：原子弹爆炸试验，他想起了印度古诗：“我是死神，我是死神，我是世界的毁灭者。我是世界的毁灭者。”19451945年年7 7月月1616日日5

5、:245:24，美国新墨西哥州中南部白沙，美国新墨西哥州中南部白沙导弹基地，命名为导弹基地，命名为“小玩意儿小玩意儿”的世界第一颗原子弹的世界第一颗原子弹爆炸，相当于爆炸，相当于1.91.9万吨万吨TNTTNT。阿波罗登月工程在人类历史上具有划时代的意阿波罗登月工程在人类历史上具有划时代的意义。阿姆斯特朗率先走出登月舱，一步一步走下扶义。阿姆斯特朗率先走出登月舱，一步一步走下扶梯，在月球上踏上了地球人的第一脚印。他说：梯，在月球上踏上了地球人的第一脚印。他说：“这一步，对一个人来说，只是一小步，而对整个人这一步，对一个人来说，只是一小步，而对整个人类却是一大步。类却是一大步。”19691969

6、年年7 7月月2020日美国东部时间日美国东部时间1616点点1717分分4040秒，秒，登月舱在月球登月舱在月球“静海静海”西南部安全着陆。西南部安全着陆。20002000年末，美国年末，美国科学科学将将“基因组基因组测序数据集约化测序数据集约化”评为本年度最重要的突评为本年度最重要的突破，这也许是这破，这也许是这1010年，甚至是整个世纪的年，甚至是整个世纪的最亮色，因为这将促使人类重新审视自身最亮色，因为这将促使人类重新审视自身居住的整个世界。居住的整个世界。20002000年年6 6月月2626日，经美、英、日、法、日，经美、英、日、法、德、中科学家努力，德、中科学家努力，“人类基因组

7、计划人类基因组计划”完成了工作草图，科学史上又一里程碑。完成了工作草图，科学史上又一里程碑。美国盖尔曼，美国盖尔曼，19611961年排出基本粒子的年排出基本粒子的“周期表周期表”，19621962年首次提出年首次提出“夸克夸克”这一名称，并预言它构成这一名称，并预言它构成其他粒子；其他粒子；19641964年正式提出基本粒子结构的年正式提出基本粒子结构的“夸克模夸克模型型”。“夸克模型夸克模型”在解释实验事实上越来越成功。在解释实验事实上越来越成功。但是：但是：在实验中从未发现在实验中从未发现“夸克夸克”，“夸克禁闭夸克禁闭”；“夸克夸克”不是不可分，还有内部结构；不是不可分，还有内部结构；

8、物质在更深层次上还另有规律物质在更深层次上还另有规律。19481948年，俄裔美人伽莫夫提出年，俄裔美人伽莫夫提出“宇宙大宇宙大爆炸模型爆炸模型”。3K3K微波辐射，原始核反应产生微波辐射，原始核反应产生的氢与氦之比，与此相符。的氢与氦之比，与此相符。此模型勾画出一幅从相互作用的起源、此模型勾画出一幅从相互作用的起源、基本粒子与化学元素的产生，分子的形成与基本粒子与化学元素的产生，分子的形成与生命的出现，直到行星、恒星、星系以至整生命的出现，直到行星、恒星、星系以至整个宇宙起源与演化的图景。个宇宙起源与演化的图景。19531953年美国沃森与英国克里克提出年美国沃森与英国克里克提出DNADNA

9、双螺旋模双螺旋模型，后为实验证实。型，后为实验证实。DNADNA即脱氧核糖核酸，即脱氧核糖核酸，19441944年证明为遗传的物年证明为遗传的物质基础质基础,“,“基因基因”即为即为DNADNA的片段。的片段。DNADNA双螺旋结构的发现，标志着现代分子遗传双螺旋结构的发现，标志着现代分子遗传学的诞生，学的诞生，揭示了生命在分子结构与遗传机制上的揭示了生命在分子结构与遗传机制上的统一性统一性，并为基因工程奠定基础。，并为基因工程奠定基础。19671967年，美人摩根、法人勒皮雄与英人年，美人摩根、法人勒皮雄与英人麦肯齐建立麦肯齐建立“地球板块模型地球板块模型”。分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳

10、洲分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲与南极洲六大板块与若干小板块，在地幔上与南极洲六大板块与若干小板块，在地幔上漂动。漂动。大陆漂移与板块构造可解释地球大陆变大陆漂移与板块构造可解释地球大陆变迁，预测未来发展，是迁，预测未来发展，是2020世纪地球科学的最世纪地球科学的最伟大成就。伟大成就。：19901990年年7 7月第月第1 1届国际纳米科学技术会议与第届国际纳米科学技术会议与第5 5届国届国际扫描隧道显微学会议同时在美国巴尔的摩举行，际扫描隧道显微学会议同时在美国巴尔的摩举行，纳纳米技术米技术与与纳米生物学纳米生物学相继问世。相继问世。在纳米尺度（在纳米尺度（1-100nm1-100nm

11、）上研究物质的）上研究物质的特性与相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科特性与相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科技。技。1 1）导致认知的革命：新物质世界及其特性，相应）导致认知的革命：新物质世界及其特性，相应的新发现与新理论；的新发现与新理论；2 2）引发新的工业革命：信息技术、生物与医学技）引发新的工业革命：信息技术、生物与医学技术、材料技术、传统产业将发生深刻变革。术、材料技术、传统产业将发生深刻变革。19951995年年20002000年，纳米文献平均每年增年，纳米文献平均每年增39%39%1.1.提升国家核心竞争力的战略选择；提升国家核心竞争力的战略选择；2.2.我国实现

12、跨越式发展领域之一。我国实现跨越式发展领域之一。原子晶体管，原子存储器，分子存储器。原子晶体管，原子存储器，分子存储器。裤，衬衫，防弹盔甲（珍珠母），裤，衬衫，防弹盔甲（珍珠母），药物，便携式浓缩器（水），药物，便携式浓缩器（水），“灵巧灵巧”建筑，涂料，建筑，涂料，汽车（多方面），发动机，汽车（多方面），发动机，DNADNA电子元件，蛋白质半导体，电子元件，蛋白质半导体，非侵入式手术。非侵入式手术。1.1.纳米材料的可控制备、自组装与功能化；纳米材料的可控制备、自组装与功能化；2.2.纳米材料的结构、特性与调控机制；纳米材料的结构、特性与调控机制；3.3.纳米加工与集成原理；纳米加工与集成原

13、理；4.4.概念与原理性纳器件；概念与原理性纳器件；5.5.纳电子学、生物学、医学；纳电子学、生物学、医学；6.6.单分子行为与控制；单分子行为与控制；7.7.分子机器的设计组装与调控；分子机器的设计组装与调控；8.8.纳米尺度表征与度量学；纳米尺度表征与度量学；9.9.与其它领域的结合。与其它领域的结合。1 1气候变暖，气候变暖，6 6土地荒漠化，土地荒漠化，2 2臭氧层破坏，臭氧层破坏，7 7大气污染，大气污染，3 3生物多样性减少，生物多样性减少，8 8水污染，水污染，4 4酸雨蔓延，酸雨蔓延，9 9海洋污染，海洋污染，5 5森林锐减，森林锐减，1010固体废物污染。固体废物污染。还有，

14、电磁波污染？还有，电磁波污染？土壤的脆弱度；土壤的脆弱度；化学物质的累积量；化学物质的累积量；气候和土地利用的改变。气候和土地利用的改变。累积阶段：累积阶段：几十年至上百年；几十年至上百年；引爆阶段：引爆阶段：几年至几十年。几年至几十年。200200年间污染。年间污染。22 22 10 106 6 公顷土地，公顷土地，19 19 10 106 6 公顷污染。公顷污染。污染面积速度远超过西欧。污染面积速度远超过西欧。19981998年：年：农田污染严重的农田污染严重的20 20 10106 6 公顷。公顷。占耕地面积占耕地面积 1/51/5还有还有 人民承受能力；人民承受能力；地方保护主义，讳疾

15、忌医；地方保护主义，讳疾忌医；治标不治本；治标不治本；其他因素。其他因素。更为严重：更为严重：对后代如何？将来危机如何？对后代如何？将来危机如何？农作物大量减产，农业难以发展，农作物大量减产，农业难以发展，民族存亡成问题。民族存亡成问题。世界自然基金组织报告世界自然基金组织报告生存行星指数生存行星指数：1970199519701995，全球资源损失，全球资源损失1/31/3 （1 1）森林面积减少）森林面积减少10%10%；（2 2）海洋生态系统损耗）海洋生态系统损耗30%30%；（3 3）淡水生态系统损耗）淡水生态系统损耗50%50%。中国能源消耗占世界的中国能源消耗占世界的10%10%以上

16、，第二位；以上，第二位；中国能源消耗效率低，为发达国家中国能源消耗效率低，为发达国家1/3-1/41/3-1/4。煤煤 油油 气气中国储量比中国储量比 11.6%2.6%0.9%11.6%2.6%0.9%世界储采比世界储采比 218218年年 4141年年 6363年年中国储采比中国储采比 9292年年 2424年年 5858年年能源结构（能源结构（19981998年）年）煤煤 油油 气气 核核 水水世界世界 39.9 26.7 23.5 7.3 2.639.9 26.7 23.5 7.3 2.6中国中国 71.6 19.8 2.1 0.3 6.2 71.6 19.8 2.1 0.3 6.2

17、核能，太阳能，风能，生物能核能，太阳能，风能，生物能可燃冰（天然气水合物）可燃冰（天然气水合物）1m1m3 3 150-160m 150-160m3 3 天然气天然气贮量（不含中国）：石化能量贮量（不含中国）：石化能量2 2倍。倍。埋藏浅，埋藏浅，分解耗能少（分解耗能少（1/16 1/16）问题。问题。1 1）科技发展的前沿，）科技发展的前沿，科技发展的关键；科技发展的关键；2 2）方兴未艾，速度最快，）方兴未艾，速度最快，作用重大，前途无量：作用重大，前途无量：量子计算机实现可能，量子计算机实现可能，目前电子元件只能单独记忆目前电子元件只能单独记忆“0”0”与与“1”1”，将来量子元件可以同

18、时记忆将来量子元件可以同时记忆“0”0”与与“1”1”，目前最先进的超级并行机用数十亿年时间计算目前最先进的超级并行机用数十亿年时间计算,将来量将来量子计算机极短时间完成：子计算机极短时间完成：19851985年英国提出设想，年英国提出设想，19941994年美国年美国AT&TAT&T理论证明。理论证明。1 1、此信息技术已露端倪，成为发达国家激烈、此信息技术已露端倪，成为发达国家激烈竞争的焦点；竞争的焦点；2 2、可能在、可能在20-3020-30年后产生难以估量的影响；年后产生难以估量的影响；内容：内容：探索新的量子现象；探索新的量子现象；发展量子信息学、关联电子学；发展量子信息学、关联电

19、子学；发展量子通信、受限小量子体系；发展量子通信、受限小量子体系；构建未来信息技术理论基础。构建未来信息技术理论基础。（1 1）社会发展的物质基础；）社会发展的物质基础；（2 2）科技进步的先导；）科技进步的先导；（3 3）既古老，又前沿；）既古老，又前沿；（4 4）没有材料，就没有一切。）没有材料，就没有一切。“固态烟固态烟”（气凝胶）（气凝胶）3 3克克/升（升（3mg/cm3mg/cm3 3）主要由纯二氧化硅等组成，主要由纯二氧化硅等组成，多孔海棉状，空气占多孔海棉状，空气占99.8%99.8%，承受承受14001400C C，坚固耐用。，坚固耐用。俄俄“和平号和平号”空间站空间站美美“

20、火星探路者火星探路者”“生物钢生物钢”人造基因蜘蛛丝（美，加）人造基因蜘蛛丝（美，加）“蜘蛛网蜘蛛网”拦截拦截F-16F-16 环境材料，环境材料，生物材料，组织工程，生物材料，组织工程，药物释放，药物释放，电子电子光电子光电子光子，光子，智能材料，智能材料，太阳能转换，太阳能转换，电动汽车电池，电动汽车电池，高性能，高功能，仿生，智能，轻量，复合，高性能，高功能，仿生，智能，轻量，复合，低低 维，维，极限，极限，设计，综合。设计，综合。（1 1）制造是创造物质财富最基本手段；）制造是创造物质财富最基本手段；（2 2）制造业是工业的主体，心脏，全面建设小康）制造业是工业的主体，心脏，全面建设小

21、康社会第一位支柱产业；社会第一位支柱产业；（3 3）装备制造业是国民经济发展基础，为各部门）装备制造业是国民经济发展基础，为各部门提供装备，提供装备，（4 4）制造业是高技术产业载体；）制造业是高技术产业载体；（5 5）制造业是国家安全的重要保障。）制造业是国家安全的重要保障。又古老，又年轻；既基础，又前沿。又古老，又年轻；既基础，又前沿。1820-1980 1820-1980 制造业增长率高于制造业增长率高于GDPGDP增长率（增长率（19551955年达年达 峰值，占峰值，占GDPGDP的的32.1%32.1%）。）。1980-1992 1980-1992 实际消费的制造业增加值占实际消费

22、的制造业增加值占GDPGDP的比重仍的比重仍 在上升。在上升。制造业占制造业占 工业生产工业生产 4/54/5 国民生产总值国民生产总值 1/31/3 财政收入财政收入 1/3 1/3 出口总额：出口总额：9/109/10 就业人数：就业人数：9/10 9/10 1982.12-1983.6 1982.12-1983.6 日本东芝公司售苏日本东芝公司售苏4 4台数控铣床台数控铣床48马克思马克思资本论资本论：2121世纪引发科技革命的重要推动力量。世纪引发科技革命的重要推动力量。（1 1）直接为了人的健康、长寿、幸福；）直接为了人的健康、长寿、幸福；（2 2）直接关系到社会的存在、稳定、进步；

23、）直接关系到社会的存在、稳定、进步；（3 3）直接影响着环境保护与生态平衡；）直接影响着环境保护与生态平衡；（4 4）启迪与促进各学科的发展；）启迪与促进各学科的发展；（5 5）具有极重大的科学意义与社会价值。）具有极重大的科学意义与社会价值。作用与重点：基因组学与蛋白质组学研究引领生物技基因组学与蛋白质组学研究引领生物技术向系统化研究方向发展。术向系统化研究方向发展。1 1、功能基因组研究与功能基因的发现与应用；、功能基因组研究与功能基因的发现与应用；2 2、药物与动植物品种的分子定向科技与构建；、药物与动植物品种的分子定向科技与构建；3 3、生物芯片、干细胞、组织工程等的研究与应用；、生物

24、芯片、干细胞、组织工程等的研究与应用；4 4、基因操作与蛋白质工程技术；、基因操作与蛋白质工程技术；5 5、新一代工业生物技术。、新一代工业生物技术。（1 1）密码的编制、转录（复制）、翻译、存）密码的编制、转录（复制）、翻译、存 储、抗干涉、防错、纠错，技术绝妙！储、抗干涉、防错、纠错，技术绝妙！（2 2）自主体的自律、共享信息、协调作用，）自主体的自律、共享信息、协调作用，智能卓越！智能卓越！（3 3）生物材料的结构与性能，超群无比！）生物材料的结构与性能，超群无比！（4 4）“制造制造”（成形）方式，奥妙无穷！（成形）方式，奥妙无穷！54 55 56 研究成果进入年度国际物理学十大进展。

25、研究成果进入年度国际物理学十大进展。中科大潘建伟等中科大潘建伟等“五光子纠缠和终端开放的量子态隐性传输五光子纠缠和终端开放的量子态隐性传输”。57 58 59（1 1）加深对宇宙大爆炸理解；）加深对宇宙大爆炸理解；（2 2）找到多夸克态粒子存在新证据；）找到多夸克态粒子存在新证据；（3 3）取得玻色）取得玻色爱因斯坦凝集态研究爱因斯坦凝集态研究 新进展。新进展。宇宙年龄宇宙年龄 137137亿年。亿年。普通物质普通物质 暗物质暗物质暗能量暗能量 =42373=4237360发展速度快，更新速度快；发展速度快，更新速度快；转化速度快，基础与应用交融多；转化速度快，基础与应用交融多；突破难度大，系

26、列突破多；突破难度大，系列突破多；分化大，分叉大，综合更大，交叉更大；分化大，分叉大，综合更大，交叉更大；整体性强，系统性强，复杂性强；整体性强，系统性强，复杂性强；基础学科、人文学科作用大；基础学科、人文学科作用大；1.1.正、负作用越来越大越深。正、负作用越来越大越深。人力，资源？人力，资源？不能？不为？不能？不为？中国中国 美国美国 欧洲欧洲 1800 33%0.8%28%1900 6.2%1998 3.4%28%2001 3.7%（国内生产总值排名第（国内生产总值排名第81）年份年份 第三世界第三世界 发达国家发达国家 两者之比两者之比 第一：现实的经济实力状况；第一：现实的经济实力状

27、况；第二：技术储备状况；第二：技术储备状况；第三：科学基础优势；第三：科学基础优势；第四：教育状况；第四：教育状况；第五：体制与机制；第五：体制与机制；第六：观念与思想。第六：观念与思想。人无远虑，必有近忧！人无远虑，必有近忧！福兮，祸之所依；祸兮，福之所伏。福兮，祸之所依；祸兮，福之所伏。1 1环境污染，环境污染，2.2.生态失衡，生态失衡，3 3资源枯竭，资源枯竭，4 4人口剧增，人口剧增，5 5贫富加剧，贫富加剧，6 6社会不宁，等等。社会不宁，等等。1.1.城乡发展，城乡发展，2.2.区域发展，区域发展，2.2.经社发展，经社发展，4.4.人与自然和谐发展，人与自然和谐发展，5.5.国

28、内发展与对外开放。国内发展与对外开放。联合国开发计划署称，联合国开发计划署称，19971997年年58%能源，能源，45%鱼肉，鱼肉，87%车辆，车辆，74%电话。电话。4%能源，能源，5%鱼肉，鱼肉，1%车辆，车辆，1.5%电话电话 工业国降工业国降10%，发展中国家增，发展中国家增64%，烤烟种植面积，烤烟种植面积，烤烟产量，烤烟产量，烤烟增产速度，烤烟增产速度，卷烟产销量，卷烟产销量，卷烟增产速度，卷烟增产速度，吸烟人数（吸烟人数（3亿），亿），吸烟人数增加速度。吸烟人数增加速度。苏，苏，16项，波，捷，项，波，捷，印度印度3项，意大利项，意大利11项，埃及，项，埃及，巴基斯坦巴基斯坦1项，阿根廷项，阿根廷3项，项，瑞士（人口瑞士（人口650万）万）14项，项，日本日本8项，华裔项，华裔6人。人。73 高等教育首要的是培养高素质的毕业生高等教育首要的是培养高素质的毕业生与负责任的公民。与负责任的公民。a.提升精神境界，提升精神境界，b.放开思维想像。放开思维想像。我国至我国至20202020年科学技术的指导方针年科学技术的指导方针:自主创新，自主创新，重点跨越，重点跨越，支撑发展，支撑发展，引领未来。引领未来。