科学技术的发展趋势

科学技术的发展趋势 一、有代表性的观点一、有代表性的观点 全国人口计生委主任张维庆认为，当代世界科技的发展趋势， 主要呈现出六大特征： 第一，知识经济将引发经济社会发展格局的重大转变。科学技术知识和高新技术是 知识经济时代世界各国争夺的目标和关键的要素，在创新和应用的过程中，将不断发展和 增值，知识资源取代劳动力资源，将带动各种要素的流动和集聚。国家的核心竞争力越来 越表现为对智力资源和知识产权的培育、拥有和运用的能力。 第二，科学技术与经济社会的关系日益紧密。二十一世纪，世界科技活动将显现出 更多的社会功能，出现科技高度社会化、社会高度科技化的趋向，经济社会发展中重大科 技问题的解决已经远远超出了自然科学的范畴。综合运用自然科学、工程技术和社会科学 的手段，来促进经济社会与生态的和谐统一。 第三，学科交叉融合加载，新兴学科不断涌现。近几十年，一方面科学技术向超微 观和宏观两极方向发展，微观是纳米，宏观是大宇宙，两极方向发展。另一方面，科学技 术揭示出自然科学和社会科学深层次的根本的统一，现代科学技术的革命，其主导作用是 高科技集成创新，各种学科技术领域相互渗透、交叉和融合，科学与技术的相互作用和转 化，研究的方法从定性阶段进入定量阶段，科技发展呈现出前所未有的群体突破的态势。 科学技术发展的跨学科性日益明显，学科边界更加模糊，科学、技术、生产之间的结合往 往成为新的增长点。未来重大创新越来越依赖于多种学科的融合。 第四，科学技术的竞争重心前移。基础研究的作用日益突出，科技发展的重点由技 术研究转向基础研究，由满足需求转向创造需求，由市场需求驱动转向社会发展驱动，不 断为科技进步开辟新的方向。科学理论的超前研究为技术进步开辟了各种可能的途径，科 学技术的每一次重大突破都将成为新技术革命的中心，引发社会生产力的要件和人类社会 的深刻变革。 第五，科技创新、转化和产业化的速度不断加快。创造性的科学工作将成为本世纪 人类的主要活动，科学技术、知识增长以及更新的速度不断加快，科研成果的商品化、产 业化的周期日益缩短，原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力已经成为国家科 技竞争的核心，成为决定国际产业分工梯队和全球经济格局的基础条件。 第六，科技全球化的趋势加快。世界科技呈现多元化的局面，科技活动正在由国家 的规模向国际的规模发展，主要体现在国际跨国公司。各国在市场、资源、要素等方面既 互相争夺又互相依赖和互相合作，人类社会面临着重大问题越来越具有全球性，科学技术 的研究与开发的国际化成为各国争夺市场和资源的新形式。科技资源流动的壁垒不断下降， 区域性的科技、集群化的趋势日益出现，国际科技的合作步伐进一步加快。 最后，张维庆强调，这六个显著特征说明未来将是科学技术引领经济社会发展的世 界，发达国家和发展中国家都面临着新的挑战，追求以科技创新为支撑的可持续发展，已 经成为人类社会面临的共同任务和世界各国的战略选择。 中科院物理所所长、研究员王恩哥对于相关问题的解读 一、信息技术是走到了顶峰还是在孕育新突破？ 在过去近半个世纪里信息技术和信息产业对其他产业的渗透和带动，超出了几乎 所有人的预想。但近两年来，大量信息类公司纷纷倒闭或陷入困境，信息产业增长速度急 速下滑，又使人怀疑信息革命的高潮是否已经过去。冷静地分析，目前信息产业走入困境， 主要是由于过度炒作以及股市泡沫破灭后投资者出现信心危机所致。就信息技术本身而言， 现在还远未达到顶峰，而且正孕育着新的突破。一是集成电路等微电子技术正在孕育新的 突破。二是计算周天术向多极化方向发展。三是通信技术与网络技术相互融合，构成了以 无线保真技术为基础的无线联网。它可以通过便携式电脑或其他运算器件随时随地高速联 网而无需电缆，从而使个人拥有网络通信能力。 二、生物技术是否正在酝酿新的主导产业？ 在农业转基因生物技术方面，利用转基因技术，转基因谷物、大豆、杂交水稻等抗 逆，抗病高产作物以及转基因动物等不断培育成功。是对传统农业的重大技术革命。 在医药生物技术方面，基因克隆、细克隆、个体水平克隆等无性繁殖技术发展迅速； 基于器官修复和移植的干细胞克隆研究取得积极进展，为人类实现从冶疗疾病到预防疾病 的历史性转变奠定了坚实基础。 在生物芯片方面，DNA 芯片成为生物技术与微电子站术相结合的产物，它的应用将 大大提高疾病的检测准确度和效率，为更快地发现一些疑难疾病带来希望。 被称为“生命天书”的人类基因结构图绘制计划已经完成。没有人怀疑，在各国大 量投资生命科学和生物技术之后，在生命科学中的疑惑被一个个破译和解答之后，将会形 成一个巨大而充满活力的生物产业，并对环化、农业等产业的发展带来巨大影响。 三、能源技术为什么重新升温？ 进入新世纪，能源问题研究又在全球范围升温。有学者认为，21 世纪人类面临的各 种科学问题大多与能源有关。能源技术的发展有四个重点方向：一是化石能源，其核心之 一是洁净煤问题；二是太阳能与风能、生物质能，它们被称为三大可再生洁净能源；三是 电动汽车，着力开发污染很少、发展潜力巨大的燃料电池；四是核聚变，从长远来看，核 能将是继石曲，煤和天然气之后的主要能源，核聚变将是核能利用的一个重要方向。能源 问题的研究将更加注重环境问题。 四、纳米技术问时取得革命性突破？ 纳米本是一个尺寸的概念，但纳米科学的发展不是一个简单的尺度上的深化，而是 当材料尺寸减小到纳米量级后，它所表现出的一些新奇的物理效应。发现、掌握、利用这 些效应，可能会在信息，生物、能源领域带来深刻的技术革命。目前，纳米技术的发展有 一些新的特点。一是发展微加工手段，对原子，分子进行加工从而塑造全新的微观世界。 二是纳米技术可能引发相关领域的产业革命。比如，在材料方面，纳米技术可能使材料性 质发生根本转化，如硬的变软，导电的变成不导电，无磁性变成有磁性等；在微电子学与 器件方面，纳米技术可以制造更节能、更便宜的微处理器，使计算机效率提高百万倍；在 生物和农业方面。纳米技术可制造新的化学药品，可对动植物基因进行改良。目前由于纳 米科学和技术的概念突破还很少，其相应的产业革命还远未到来。但可以预料，纳米科学 具有巨大潜力和美好远景，将给人类文明和社会进步带来不可估量的影响。 新特点 当今世界的科技发展既遵循过去的一些规律，又呈现出一些新的特点。 当代新科技革命表现为群体突破的态势，新的技术群和新的产业群蓬勃发展，这标 志着科学技术进入了一个前所未有的创新密集的时代。除了信息技术，现代生物技术和生 命科学、纳米科技、航空航天科技、环保科技等也正在孕育一系列重大突破。许多高新技 术产业群迅速崛起壮大，成为经济发展的主要推动力。各种先进实验仪器设备的发展，为 科研活动提供了前所未有的条件，大大提高了人类认识和改造物质世界的能力，也使科学 技术正在宏观和微观两个尺度上向着最复杂、最基本的方向发展。建立在多科学基础上的 复杂系统研究已经列入科学研究的议程，如对社会系统、经济系统、大脑和生命系统、生 态系纪、网络系统的研究，将对经济、社会和人类自身的发展产生重大影响。对微观系统 的深入探索，如对基本粒子和受控核聚变、基因、微机化、微加工和纳米材料等的研究， 完全突破了人类的传统认识。可能引发全新的技术革命。 重大创新更多地出现在学科交叉领域。文艺复兴以后的几个世纪里，科学技术领域 不断细分。但最近几十年，科学技术的发展又向我们展示了自然组织学深层次的根本统一。 在这个新的境界上，许多学种之间的边界将变得更加模糊。第一，科学和技术之间的高度 融合，是当代科学技术发展的一个基本特征。科学和技术的结合和相互作用、相互转化更 加迅速。逐步形成统一的科学技术体系。在这个统一体系中，一方面，基础科学的作用日 益增加、不断为技术进步开辟新的方向，并且以更快的速度向应用开发和产业化转移；另 一方面，技术发展又为科学发展提供了有效手段，许多大科学工程越来越依赖于技术装备 的突破。第二，数学和定量化方法的广泛应用是当代科学技术发展的又一个基本特征，标 志着人类对自然的认识已从定性阶段全面进入到定量阶段。量子力学的突破使量子化学、 量子生物学应运而生，深化了人类对于化学、生物学基本原理的认识。教学和统计力学的 发展，结合大规模计算和仿真技术的应用，深化了人类对于复杂系统的认识，促进了地学、 环境科学等学等学科向定量化的演进。第三，自然科学和人文社会科学的相互渗透，极大 地改变着人类的生活方式。今天，科技不仅在物质生活层面上支持和促进人和文化的发展， 而且在精神生活层面上关注和推动人和文化的发展，从而给人的生存和发展注入更加完整 和深刻的内涵。人类的前途虽然取决于诸多因素的交互作用，但是科技与人文的结合无疑 是其中一个决定性因素，经济社会的发展也少将建立在科技与人文两个车轮之上。 科技创新、转化和技术更新速度不断加快，原始性创新的地位日益突出。目前，科 研成果转化为现实生产力的周期越来越短，技术更新速度也日益加快。在 19 世纪，电从 发明到应用时隔近 300 年，电磁波通信时隔近 30 年；到了 20 世纪，集成电路仅用了 7 年 的的时间就得到应用，而激光器仅仅用了一年多。今天，人类基因组、超导、纳米材料等 本属于基础研究的成果，在中间成果阶段就申请了专利，有些甚至迅速转化为产品走进人 们的生活。在计算机技术方面，每 5 到 7 年速度就增加 10 倍，体积减小到原来的 1/10， 价格下降到原来的 1/10。这充分说明，当前科学与技术的界限日益模糊，技术和产品更 新换代速度不断加快，经济竞争已前移到原始性创新阶段，原始性创新能力已经成为国家 间科技竞争成败的分水岭，成为决定国际产业分工地位的一个基础条件。 二、总结观点二、总结观点 一、当今世界科技发展的新趋势 当今世界，科学技术发展异常迅猛，学科交叉融合加快，重大创新不断涌现，技术更 新和成果转化的周期日益缩短。总的来看，当代科学技术发展有以下几个主要特征和趋势。 1前沿科技领域呈现群体突破的态势前沿科技领域呈现群体突破的态势 以生命科学和生物技术、信息科技、纳米科技、新材料与先进制造技术等为核心的高 科技群体，成为当今前沿科技领域的代表，这些领域的进展直接反映了科技发展的新态势。 在生命科学和生物技术领域，人类基因组图谱已经全部绘制完成，人类“生命天书” 得以破解；抗逆、抗病高产作物不断培育成功；科学家们直接提取人体皮肤细胞制成诱导 多功能干细胞，这项技术除其在干细胞治疗与再生医学的应用价值外，也是人类在揭示生 物发育与疾病机制研究方法学上的突破。 在信息技术领域，超级计算机的运行速度大大提高，2007 年 6 月 IBM 公司推出的 “蓝色基因/P”能够以每秒 1 千万亿次的运算速度连续运行。英特尔公司成功开发出基于 45 纳米技术的试产样品芯片“Penryn” ，对整个半导体集成电路制造业意义深远。 在纳米技术领域，纳米发电机已经研制成功，在生物医学、军事、无线通信和无线传 感方面都将有广泛而重要的应用。2007 年 5 月，中美科学家合作，首次制备出具有高表面 能的 24 面体铂纳米晶粒催化剂，在能源、催化、材料、化工等领域具有重大意义和应用价 值。 在能源和环保科技领域，二氧化碳的捕获与封存技术受到普遍重视，有望大规模替代 石油的第二代生物液体燃料呈现多元化发展， “国际热核聚变实验堆计划”正在积极实施， 预计 2070 年前后受控核聚变发电将广泛造福于人类。 2科学交叉与技术融合不断催生新的学科和技术领域科学交叉与技术融合不断催生新的学科和技术领域 纳米材料技术、纳米电子技术、纳米生物技术、纳米测量学等都是近些年发展起来的新兴 交叉学科，生物材料、生物芯片、纳米机器人、信息材料等融合技术也已经向人们展示出 其巨大的应用潜力。未来的重大科技创新将更多地出现在学科交叉领域，各类技术之间的 相互融合也将更加频繁，新技术改造传统产业的步伐会进一步加快，将会产生新的技术系 统变革、重大学科突破以及新一轮的科技革命及产业革命。 3发展发展“低碳经济低碳经济”成为科技创新的新热点成为科技创新的新热点 近年来，随着气候变化问题的日益凸现，以低能耗、低污染为基本特征的低碳经济概 念开始风行，带动相关领域科技创新日趋活跃。发达国家大力推进向低碳经济转型的战略 行动，并已经开始从产业政策、能源政策、技术政策及贸易政策等方面做出一系列重大调 整。在 2007 年 9 月举行的联合国气候变化高级别会议上，欧盟提出必须在 2050 年之前将 全球温室气体排放量在 1990 年的基础上减少一半。美国开展了“氢燃料计划” 、 “先进能源 计划” 、 “未来发电计划” 、 “阳光美国计划”等重要计划。德国联邦教研部在 2007 年 6 月投 资 6000 万欧元启动“有机太阳能光伏电池研发计划” ，其战略伙伴企业将投入 3 亿欧元进 行相关研发。日本经济产业省在 2007 年 11 月公布了冷却地球能源创新技术计划 框架方案，提出要对有助于大幅消减温室气体排放的创新技术给予重点支持。 4民生科技得到快速发展民生科技得到快速发展 随着经济的不断发展，人们对环境、健康和文化需求的提高，促使各国将科技发展目 标与改善人民生活紧密结合起来。欧盟研究开发第七框架计划中确定的十大优先主题中， 直接与提高人民健康和生活质量有关的有三个主题：一是健康，二是食品、农业和生物技 术，三是环境。其中健康领域的拨款额为 60.5 亿欧元，仅次于信息通信技术。目前，为满 足人们生活需求而发明的技术已经极大地造福于人类。互联网技术的发展改变了人们的学 习、交往、娱乐、消费等生活方式，全球上网人数已达 7.72 亿；基因技术和医药生物技术 正在使疾病的诊断、预防和治疗发生革命性的变化；网络游戏、动画漫画等文化创意产业 的发展满足了人们多样化的文化需求，同时提供了更多的就业机会。 5科技在应对非传统安全中的作用日益凸显科技在应对非传统安全中的作用日益凸显 近年来发生的“911”恐怖袭击、信息犯罪、能源短缺、环境恶化，及突发性大面积 自然灾害等一系列非军事性灾难，对世界和平与稳定提出了新挑战。传统的国家安全概念 已从一般意义上的国防军事安全上升为更广泛的“总体安全” 。公共安全事件接踵而至，对 科技提出了重大战略需求。美国总统科技政策办公室 2005 年 4 月公布的科技是国土安全 的基础报告称，几年来，联邦政府与学术界、企业界以及国立实验室共同努力，利用最 优秀的人才和技术来降低美国的脆弱性，对国土安全方面的科技投入已对现实世界产生了 影响。 6加速实施加速实施“三深三深”战略成为世界主要国家的战略选择战略成为世界主要国家的战略选择 “深空”战略美国、俄罗斯、欧洲、日本和印度等国都在实施一系列探测月球、 火星等天体的深空探测计划。2007 年 10 月 24 日，中国“嫦娥一号”卫星成功发射；2008 年 9 月 25 日“神舟七号”升空，并完成了航天员出舱行走，我国载人航天工程的实施又迈 出了坚实的一步。深空探测的长远目标是在月球和火星上建立有人的前哨站，以便尽可能 地了解其资源状况并加以利用，并作为对太阳系进一步探索的基地。开发月球氦-3 作为核 聚变反应堆燃料等设想，已引起了世界广泛的关注。 “深海”战略在历时近 10 年的国际深海大洋钻探计划中，科学家用实践证明了在 3000 米深的海底发现了生存的生物，它们的存在对现有生物基础理论提出了新的问题，也 为海洋能源的应用提供了更多的预见。在全球气候变暖的影响下，两极地区正在发生重大 的地貌变化。用最先进的海洋技术手段，开采油气矿产资源，获取深海底地质、地貌、资 源基础数据等工作正在进行。 “深蓝”战略（信息安全）高性能计算机已经从军事领域进入涉及天文计算、建 立大气模型、基因科学、油气勘察、智能制造等领域，带动了空间技术、空气动力学、大 范围气象预报及石油地质勘探等产业技术领域的变革。电子标签技术被广泛应用于生产过 程监控、交通运输、物流控制、国际贸易、安全识别、身份识别及物品防伪等方面，产生 了巨大的市场需求。 二、对科学技术与经济发展关系的新认识 随着科学技术的日新月异，科技创新成为推动经济社会发展、提高国家综合国力的决 定性力量，我们对科学技术与经济发展之间关系的认识也在不断深化，主要有以下几个方 面： 1.在现代科学技术条件下，原始创新和关键技术的突破有潜力带动新一轮产业革命在现代科学技术条件下，原始创新和关键技术的突破有潜力带动新一轮产业革命 自 20 世纪以来，导致人类经济和社会发生翻天覆地变化的新兴产业，都与科学技术的 重要突破紧密相关。量子理论的诞生，促进了集成电路和激光器的发展；相对论及原子核 裂变原理的问世，导致核技术的形成，带动了原子能的应用；DNA 双螺旋结构的阐明，奠 定了全新的生物工程技术的基石。每一个原始创新都催生了新的产业方向和新的经济增长 点。 以生物技术为例，人类基因组图谱已经全部绘制完成，随之而来的是一个以功能基因 组为基础，规模庞大的新健康产业的崛起。目前全球生物技术产业销售额每 5 年翻一番， 年增长率达 2530%。有专家预言，生物技术（BT）即将取代信息技术（IT） ，成为 “对全社会最为重要并可能改变未来工业和经济格局的技术” 。从我们国家的情况来看， “十五”初期，我国对生物技术研究发展作出重点部署，获得了基因工程药物、疫苗、诊 断试剂等一批重大原始创新成果，开创了基因生物技术产业，总产值突破 4600 亿元。我国 已成为继美国之后，第二个自主成功研制转基因抗虫棉的国家，转基因抗虫棉已占棉花种 植总面积的 90%以上。在创新药物研制方面，我国成功研制了世界上第一种正式上市的基 因治疗药物重组腺病毒 P53 注射液，并率先实现产业化。禽流感、口蹄疫、蓝耳病等新型 疫苗的研制成功为动物重大疫病防控提供了有效支撑。 2.新技术推动产品更新周期缩短，造就新的追赶和超越机会新技术推动产品更新周期缩短，造就新的追赶和超越机会 电话走进 50%的美国家庭用了长达 60 年的时间，而互联网进入 50%的美国家庭只用 了 5 年时间。进入 21 世纪，随着技术更新的速度日益加快，前沿技术创新与高端产业发展 相互促进，在很多高技术领域，基础研究与产业化之间的界限已经变得模糊，人类基因组、 超导、纳米等许多成果尚处于实验室阶段时就已经申请了专利，并很快应用在市场上。生 物技术、基因工程技术的突破，将新药研制到产业化应用的周期从 24 年缩短到 8 年。生物 芯片技术的出现，可实现对生命体中的基因、蛋白、细胞和组织进行准确、快速和大信息 量的分析检测，大大缩短了新药研制周期和疾病检测周期。 3.关键技术的重大突破，将颠覆性地替代旧产业，摧毁旧的经济科技优势，形成所谓关键技术的重大突破，将颠覆性地替代旧产业，摧毁旧的经济科技优势，形成所谓“翻翻 盘效应盘效应” 重大科学发现和技术发明具有在原理、技术、方法等方面实现重大变革的突破性特征， 能够广泛带动经济结构调整和产业形态重大变革。重大的原始创新往往会摧毁现有产业体 系，转换竞争优势，孕育新的重大发展机遇，培育出新的产业群与经济