高新技术及其产业化.doc

科学技术第三章高新技术及其产业化第三章高新技术及其产业化复习提示及命题预测高新技术及其产业的发展动向与趋势，是党政领导干部必须掌握的常识，近年各地都着重考核了本章的一些要点知识，因此，考生应多花时间复习本章内容。本章新增的知识点有：微电子技术；多谋体技术；自动控制技术；航空技术；军事科学技术；生物工程；克隆技术；干细胞技术；纳米技术；水资源利用技术；高技术产业；高新技术开发区；科技企业孵化器；科技中介服务机构。本章知识结构图知识点详述第一节高技术及高技术领域一、高技术“高技术”这个词最先出现于20世纪60年代。何谓高技术，眼下还没有一个公认的定义，但人们对它的理解和认识是比较接近的。学术界认为，高技术的主要特征是高效益、高智力、高投人、高竞争、高风险、高潜能。所谓高潜能，是指从总体上说它对国家的政治、经济、文化、军事以及整个社会的进步都具有重大影响，具有很强的渗透力和扩散性，具有很高的态势和巨大的潜力。目前得到世界各国公认并将列人21世纪重点研究开发的高技术领域有生物技术、信息技术、航天技术、新材料技术、新能源技术和海洋技术等。1986年3月，在四位著名老科学家王大沂、王淦昌、陈芳允、杨嘉挥的积极倡议下，我国制定了高技术研究发展计划纲要，简称“863计划”。这个计划的指导思想是：为缩短我国在高技术领域同世界先进水平的差距，首先在一些重要领域对世界先进水平进行跟踪，力争有所突破。纲要中提出了以下七个技术领域的十几个主要项目作为研究开发的目标：生物技术包括高产、优质、抗逆的动植物新品种，新型药物、疫苗和基因治疗，蛋白质工程；航天技术包括大型运载火箭，为和平目的的空间研究与开发；信息技术包括智能计算机系统，光电子器件，光电子系统集成技术，信息的获取、传递与处理技术；激光技术包括高性能、高质量的激光器及其在加工、生产、医疗和国防上的应用；自动化技术包括计算机综合自动化系统，智能机器人；新能源技术包括燃煤磁流体发电技术，先进的核反应堆技术；新材料技术包括高性能结构材料和特种功能材料的研究与开发。继“863计划”之后，1988年我国又制定了一个发展高技术产业的“火炬计划”。这个计划的主要宗旨是：使高技术成果商品化，高技术商品产业化，高技术产业国际化。二、通信技术1无线电通信技术及其运用(l）无线电技术的最早应用便是无线电报和无线电话。早在19世纪末俄国人波波夫就制成了第一台无线电发报机和收报机，并发出了第一份电报。上世纪初意大利发明家马可尼实现了穿越大西洋的无线通信。电话始于有线电话，它是美国人贝尔发明的。无线电技术诞生后，无线电话异军突起，现在被广泛使用的“大哥大”已实现了全球通信的目标。(2）电子管的发明使无线电技术得以真正广泛的应用。1904年英国人发明了真空二极管，用于整流。两年后，美国人又发明了三极管，用做电子放大器件，并用做电磁振荡器。后来，人们又制成了由更多电极组成的真空管，用这种电子管制成的电子器件用途更广。(3）广播、电视便是在电子管发明的基础上产生的。1919年英国最早开始了无线电广播的试播，次年年初美国匹茨堡市的无线电台正式定时向公众播放节目，无线电广播从此逐渐普及到全球。电视就是图像的传播，它的关键在于光电现象的应用。1923年，一位俄裔美国发明家发明了光电摄像管，后来人们又对它加以改进，再加上电子扫描系统和电子束显像管的发明，使电视的出现成为指日可待的事情。1936年英国广播公司首次播出了质量较好的电视图像，电视技术有了普及的可能。彩色电视的研制是20世纪20年代后期开始的，1951年彩色显像管在美国问世。同年，美国开始试播彩色电视节日，但因质量不好不得不暂时终止。后来技术上不断改进，到1963年美国人重新播放彩色电视并受到欢迎，彩色电视从此迅速推广。(4）雷达也是无线电技术早期的重要应用之一。雷达的基本概念形成于20世纪初，它的原理是：高频电磁波有很好的方向性，当一束频率很高的电磁波遇到能反射电磁波的物体（如金属物体）时，它就要被反射回来，通过检测反射波即可知该物体的存在。因为电磁波在空气中传播的速度为定值，测定脉冲电磁波从发出到接收的时间差，也就能够知道该物体与我们的距离了。这在军事上无疑有十分重要的价值。第一台可用于探测空中飞机的雷达是1935年由英国人研制成功的。第二次世界大战期间，雷达技术有了长足的进步。战后雷达技术进入许多民用领域，如飞机和船舶的导航，气象情报的收集，空中遥测上的运用等等。从以上几方面我们可以看出，当今社会无论是在军事上还是在民用方面，无论是在生产活动中还是在文化生活方面，都离不开无线电技术。2电信新业务(l）电子信箱（E一Mail);(2）电子货币；(3）可视电话与会议电视电话；(4）可视图文信息系统；(5）图文电视广播系统“电视报刊”;3现代通信网络现代电信网是信息社会的基础设施，任何一种通信业务都离不开电信网。这种网是由终端设备、传输设备和交换设备组成的。通信终端设备包括电话机、传真机、用户电报机（电传机）、数据终端和图像终端等。把信号从一个地方传送到另一个地方，需要通过传输设备。电缆、海底电缆及光缆等，是有线传输设备；而微波收、发信机及通信卫星，则是无线通信的传输设备。交换设备是实现用户终端设备中信号交换、接续的装置，例如电话交换机、电报交换机等。电信网有各种分类方式。如果按交换方式分，有电路交换网、电文交换网、分组交换网等。如果按信号形式分，则有模拟通信网和数字通信网。数字通信网比模拟通信网具有更大的优越性。采用数字信号，一条电话线路在同一时间内传送的话路比用模拟信号传送的要多，而且所受到的干扰少。数字网可节省设备费用，提高传输性能。而且在数字网中，由于各种通信业务都用数字信号来传送，因此可以使用相同的设备与技术，通过同一通信网传送，从而能方便地扩大业务种类以及开办综合性业务。各国正在大力发展综合业务数字网（ISDN)，它是一种能提供用于（包括话音和非话音在内）多种业务的端至端的数字连接方式的通信网，用户终端可以通过几种标准多用途的用户一网络接口接入这个网络。4现代通信技术的发展与展望半个世纪以来，通信技术的发展取得巨大成就，突出表现在以下几个方面：(1）数字交换机的出现及发展；(2）集团电话、磁卡电话、录音电话、电话银行等各种电话服务的发展；(3）光纤通信；(4）卫星通信；(5）移动通信；(6）数据通信及其他非话通信业务的发展。三、电子计算机技术1946年，美国研制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC，尽管体积庞大、耗电惊人、功能有限，但开辟了一个计算机科学技术的新纪元。1电子计算机的构成可分为硬件和软件两个部分(1）硬件。电子计算机的硬件因机器的规模和用途不同而不同，但其基本组成是一致的。硬件主要是由电子计算机的中央处理器（即CPU）、存贮器、输入和输出装置三大部分构成的。中央处理器和内存贮器构成了电子计算机的主机；外存贮器和包括电源在内的输人、输出装置则是它的外围设备。(2）中央处理器是电子计算机硬件的主体，它的功能是解释和执行指令。存贮器是计算机的记忆装置，用以存放原始数据和处理这些数据的程序及其中间结果。存贮器又分为内存贮器和外存贮器。内存贮器（亦称主存贮器）直接与CPU相联，其中的指令和数据可以由CPU随机存取。内存贮器的容量比外存贮器小，但存取速度比外存贮器快，用于存贮常用的程序和数据。(3）软件。软件是指计算机的程序系统，它包括操作（系统）程序、实用程序和编译程序等。程序是指示机器工作的手段。如果说硬件是机器存在的物质形态，软件就是机器的运作程序和运作方式，没有软件机器就不会动作，犹如一堆废铁。2电子计算机应用的主要领域电子计算机面世以来应用领域不断地扩展。就当前的情况说来主要有下列几个方面：数据处理；数值计算；实时控制；文字处理。3电子计算机发展的主要趋势电子计算机技术是当代发展最快的技术，真可谓日新月异，过不了几年就几乎完全改观。以现在情况看大致有下列趋势：巨型化；小型和微型化；网络化；智能化。4计算机技术发展的主潮流关于当前计算机技术发展的主潮流，国内外比较一致的看法是：以RIS（二、并行处理、多媒体技术为主，软件和网络相应发展。(l)RISC是精简指令系统计算机（ReducedInstructionSetComputer）的英文缩写。所谓指令系统是计算机所能执行的操作命令的集合。程序最终都要变成指令的序列，计算机才能执行。计算机都有其自己的指令系统，对于本机指令系统的指令，计算机能识别并执行，识别就是可以进行译码把代表操作的二进制码变成操作所对应的控制信号，从而进行指令要求的操作。一般讲，计算机的指令系统愈丰富，它的功能也愈强。RISC系统将指令系统精简，使系统简单，目的在于减少指令的执行时间。提高计算机的处理速度。另外，传统的计算机一般都是每次取一条指令，而RISC系统采用多发射结构，在同一时间发射多条指令，当然这必须增加芯片上的执行部件。(2）并行处理技术也是提高计算机处理速度的重要方向。传统的计算机，一般都只有一个中央处理器，中央处理器中执行的也只有一个程序，程序的执行是一条接一条地顺序进行，通过处理器反映程序的数据流也是一个接一个的一串，所以叫串行执行指令。并行处理技术可在同一时间内在多个处理器中执行多个相关的或独立的程序。目前并行处理系统分两种：一种是具有4个、8个，甚至32个处理器集合在一起的并行处理系统，或称多处理机系统；另一种是将100个以上的处理器集合在一起，组成大规模处理系统。这两种系统不仅是处理器数量多少之分，其内部互连方式、存储器连接方式、操作系统支持以及应用领域都有很大的不同。有些计算机的应用领域如长期天气预报、人类染色体研究以及粘性流体力学等领域，要求计算机的运算速度达到10。亿次甚至l0000亿次每秒，这样的速度，不靠并行处理技术是不可能达到的。并行处理技术在硬件上已处于成熟阶段，软件还有一定的差距，首先是操作系统和并行编译系统的研究。(3）多媒体技术是进一步拓展计算机应用领域的新兴技术。它是把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体由计算机处理，把计算机带入一个声、文、图集成的应用领域。多媒体计算机必须有显示屏、键盘、鼠标、操纵杆、视频录像带盘、摄像机、输人输出、电讯传送等多种外部设备。多媒体系统把计算机、家用电器、通信设备组成一个整体，由计算机统一控制和管理。国际上有句口号叫“多媒体技术下一代的浪潮！”预见了多媒体系统的发展将对人类社会产生的巨大影响。(4）在电子计算机飞速发展的同时，光控计算机也取得了突破性发展。另外，自20世纪70年代以来，人们已开始研究生物计算机，也叫分子计算机，它将具有比电子计算机和光学计算机更优异的性能。四、网络技术所谓网络，是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互连构成的系统。根据联网区域的大小，计算机网络可分成局域网和远程网。计算机网络人大提高了计算机软硬件及数据的使用效率，扩大了人类知识财富的共享，使人类步人了一个全新的时代知识经济时代。信息社会需要不断革新信息网络技术。信息网的发展趋势是实现数字化、宽带化、综合化、智能化。在信息时代，光纤网将日益发挥它的巨大作用。目前许多国家在发展综合业务数字网（ISDN)的基础上，正朝宽带综合业务数字网（B一ISDN）、智能化和个人化信息网计划”通信主题提出的“宽带化、智能化、个人化的综合业务数字网迈进。我国“863计划(BIP一ISDN)”技术，反映了未来电信技术发展的总趋势。五、微电子技术微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。1947年美国电话电报公司（AT乙T）的贝尔实验室的三位科学家巴丁、布赖顿和肖克莱制成第一支晶体管，开始了以晶体管代替电子管的时代。晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。微电子技术的研究重点是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片，采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路或系统。标志集成电路水平的指标之一是集成度。所谓集成度是指在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管，也有的用在一定尺寸的芯片上能做出多少个门电路（一个标准的门电路是由一个或几个晶体管组成的）来衡量集成度。到20世纪6。年代中期，集成度水平已经提高到儿百甚至上千个元器件（指晶体管）。我们把集成100一1000个晶体管的集成电路称为中规模集成电路（MediumScaleIntegration，简称MSI）。70年代是集成电路飞速发展的时期，集成电路已经进人1000个以上元器件的大规模集成（LargeScaleIntegration，简称LSI）时代，这期间已经出现了集成20多万个元器件的芯片。人规模集成电路不仅仅是元器件集成数量的增加，集成的对象也起了根本的变化，它可能是一个复杂的功能部件，也可能是一台整机（如单片计算机）。80年代可以看作是超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegration，简称VLSI）的时代，芯片上集成的元件数已达10万以上，而且已经突破了百万大关。生产集成电路的原料是硅、铝、水、某些化合物和一些普通气体，这些材料都不昂贵，但是，制造集成电路的过程却相当复杂，对所用的设备要求很高，所以建立集成电路产业的投资是相当巨大的。而芯片价格的下降，只有依靠现代化的大批量生产才能达到。微电子技术的发展，集成电路的出现，首先引起了计算机技术的巨大变革。由于计算机的逻辑部件特别是计算机的心脏中央处理器的集成化，使微型计算机应运而生，并在1970一80年间得到迅速发展，特别是IBMPC个人计算机出现以后，打开了计算机普及的大门，促进了计算机在各行各业的应用，五六十年代，价格昂贵、体积庞大、耗能惊人的计算机，只能在少数大型军事或科研设施中应用，今天由于采用了大规模集成电路，计算机已经进人普通的办公室和家庭。而计算机应用领域的拓宽，反过来更促进了集成电路芯片的研制和生产。微电子技术对电子产品的消费者市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品，使电子产品面貌一新；微电子技术产品和微处理器不再是专门用于科学仪器世界的贵族，而落户于各式各样的普及型产品之中，进入普通百姓家。现代的广播电视系统更是微电子技术大有用武之地的领域，集成电路代替了彩色电视机中大部分分立元件组成的功能电路，使电视机电路简捷清楚，维修方便，价格低廉。由于采用微电子技术的数字调谐技术，使电视机可以对多达100个频道任选，而且大大提高了声音、图像的保真度。微电子技术将创立集成的家庭终端，为人们提供娱乐、信息和家务等方面的服务。总之，作为现代信息技术的核心，微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程、能源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。六、多媒体技术多媒体（Multi一media）是“多种信息媒体”的意思，如语言、声音、文字、图像等。多媒体技术是指将文字、声音、影像等多种信息媒体进行综合处理的技术。多媒体技术是高性能计算机、网络技术、通信技术相结合的产物。传统的通信只传送单一信息媒体，如电话传送语音，传真传送文字和图形，计算机通信传送数据。通过多媒体网络计算机，相隔万里的用户可以随意传送声音、文字、数据、图像，实现用户与用户之间、用户与计算机之间的双向数据交流。在多媒体通信中，与对方通话时可看到对方的形象，与对方谈判时可看到对方提供的样品及相关文件、资料、图纸等，还可把签字后的合同立即传给对方，可在办公室或家里与国内外同行进行交流和对话。在技术方面，高性能的个人计算机加上多媒体卡便可具有处理多媒体的功能。但是要在大范围内方便实现多媒体通信，还需有一个适合多媒体通信的网络，以便灵活传送和交换具有不同传输速率、不同特点的多媒体信息。举例来说，传输电视图像信息需要的速率要比传输电话高出百倍乃至数百倍，只有宽带综合业务数字网（B一ISDN）才能做到，这是世界各国正在致力研究和建设的通信网络。其次，对音频、视频信号的频带压缩技术，也是实现多媒体通信的关键。七、自动控制技术自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种。闭环控制也就是（负）反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器（相当于感官），控制装置（相当于脑和神经），执行机构（相当于手腿和肌肉）。传感器检测被控对象的状态信息（输出量）,并将！鱿转变成物理（电）信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态（输出量）对希望状态（给定量）的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。在实际中，闭环（反馈）控制的方法多种多样，应用于不同领域和各个方面，当前广泛应用并快速发展的有：最优控制，自适应控制，专家控制（即以专家知识库为基础建立控制规则和程序），模糊控制，容错控制，智能控制等。开环控制也叫程序控制，这是按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20世纪80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制（电梯，多工步机床，自来水厂）中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。八、航空航天技术1航空技术航空是大气层内的飞行活动。20世纪初莱特兄弟发明的飞机以螺旋桨作动力，后来发明的直升飞机也以螺旋桨提供升力和动力。但螺旋桨飞机的速度受到限制，不可能作超音速飞行。20世纪三四十年代，欧洲人发明了涡轮喷气式发动机，它依靠燃料和空气爆燃时的高压空气在所有内壁产生的总压力，推动飞机前进，尾部喷出的气流速度接近音速或超过音速许多倍。随之，喷气式飞机实现了超音速飞行。航空的基础理论是空气动力学。喷气式飞机靠喷气发动机提供推力，靠机翼产生升（举）力，靠水平尾翼和垂直尾翼组成的操纵面控制飞行姿态。直升飞机用活塞式发动机，通过螺旋桨提供升力并操控。航空技术是综合高技术，在理论和设计的基础上，材料技术是关键，电子技术是灵魂。军用飞机有歼击、轰炸、运输等类别。歼击机注重速度、机动性、攻击能力，目前主力为第三代，在研的第四代除前述性能提高外，会在短距起落、隐身性能、电子设备和武器方面进一步提高。轰炸机注重隐身性能和航程，远程轰炸机可作为战略武器使用。民用飞机方面，波音公司1969年推出的波音747大型喷气式客机，开辟了客运飞机新时代。飞得更高、更快、更远和更安全是飞行追求的目标。但只有航天飞机才能飞出大气层。2航天技术航天是穿越大气层的飞行活动。航天技术是探索、开发和利用太空以及地球以外的天体的综合性工程技术，包括对大型运载火箭、巨型卫星、字宙飞船、航天飞机、永久空间站、空间资源、空间工业、空间运输及空间军事技术的研究与开发。人类在航天领域的发展历程，大体上可以概括如下：20世纪50年代经历了人造地球卫星的概念和可行性论证，卫星及其运载火箭和地面配套设施的研制、试验和发射的探索性试验阶段。60年代则在所发射的航天器上使用各种特殊的仪器设备进行遥感、信息传输和收集各种探测数据，这是初期应用试验。70年代以来，利用空间环境及其高远位置进行了广泛的应用试验，突破了航天应用领域众多的技术关键，拓展了广泛的应用范围，形成了通信、导航、气象、资源、科学、军事应用、深空探测等卫星系统。与此同时，自60年代以来的30多年间，技术复杂、研制周期长的载人航天也已经经历了初期探索性试验的发展阶段。在此期间，通过把人送上天以探索人进人空间的可能性和适应性，了解载人航天的基本技术，研究和解决交会、对接、舱外活动、舱内环境及控制等在轨技术，研制并发射试验性空间站及其相应的运输系统，以研究有人直接介人或参与人机结合系统从事空间开发试验的可行性。近半个世纪里，航天技术飞速发展并取得了一系列的成就，令人信服地显示出它的重大作用。航天技术的开拓需要一个过程，人们对航天技术的应用也有一个认识过程。宏观地看，航天技术不仅为经济建设、科学文化和社会生活等各个领域的现代化提供了有力的工具，带来了传统技术无法达到的经济和社会效益，同时，它的发展也成为体现一个国家的综合国力和当代科学技术发展水平的重要特征。可以预见，随着航天技术的发展，以及空间资源的进一步开发利用，必将对人类未来的经济发展和社会文明进步，产生巨大而深远的影响。中国从20世纪50年代后期开始发展航天技术，经过30多年的努力，取得了举世瞩目的成就，已跻身于世界先进行列。航天技术在国防建设、经济建设中的应用逐步扩大，取得了初步的社会经济效益。它在促进经济发展，带动科技进步，增强国防实力，提高我国的国际地位等方面，正在发挥愈来愈大的作用。人造地球卫星是环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，简称人造卫星或卫星。通信及广播卫星、对地观测卫星和导航定位卫星，都是开发相对于地面的高位置空间资源的航天器，这类航天器一般又称为应用卫星。应用卫星是直接为国民经济、军事和文化教育等服务的人造卫星，是当今世界上发射最多、应用最广泛的航天器。卫星技术与多种科学技术的交叉和渗透，产生了一些新技术，如卫星通信、卫星气象遥感、卫星导航、卫星侦察等，这些技术统称为卫星应用技术。卫星应用技术在国民经济、国防建设、文化教育和科学研究等方面发挥着越来越重要的作用，其综合效益十分显著。航天技术主要通过卫星应用转化为直接生产力和国家实力。卫星应用系统是航天工程系统的组成部分，同时也深入众多的应用部门发展成为应用部门的新技术系统。中国把研制发展应用卫星，作为中国航天技术发展的主要方针，建成了能研制各类人造地球卫星和运载火箭的科研生产基地，形成了完整配套的研究、设讨一、生产、试验和运行管理的工程系统。截止到1992年底，中国成功地研制并发射成功了33颗不同类型的人造卫星，返回式遥感卫星和地球静止轨道通信广播卫星已从试验阶段进人应用阶段，极轨气象卫星已进人试验阶段。与此同时，利用国内外应用卫星初步建立了卫星气象地面系统，卫星通信、广播地面系统，资源卫星地面系统，卫星定位系统。许多应用卫星与卫星应用系统的建立并投人使用，是中国航天技术从试验阶段进人应用阶段的重要标志，在促进国民经济发展，增强国防力量，带动相关科学技术进步等方面发挥了重要作用。载人航天是航天技术发展的一个新阶段，是人类驾驶和乘坐载人航天器（载人飞船、空间站、航天飞机）在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。自1961年4月人类发射了第一艘载人飞船以来，载人航天技术迄今已有40多年历史了。这项技术复杂、规模大、研制周期长、投资多、褒贬不一的尖端技术获得了飞速的发展，已显示出它的重要性和生命力。2003年北京时间10月15日9时整，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船，在酒泉卫星中心发射成功，并准确进人预定轨道，中国首位航天员被顺利送上太空，按照预定计划，飞船绕地球飞行14圈后，于16日清晨返回。我国“神舟”飞船载人升空，是航天人科学求实、开拓创新精神的结晶。载人航天是当今世界最复杂、最庞大、最具风险的工程，是技术密集度高、尖端科技聚集的高科技系统工程。我国航天人遵从科技发展规律，多学科科技人员经过了长期严谨、细致、艰苦的探索，解决了大量技术难题，不断应用最新的技术成果，从而使“神舟”五号实现了七大系统的独立自主研制，体现了中国在高科技领域的技术实力，跨越了美、俄等国四十年的发展历程。航天人孜孜以求的科学求实、开拓创新精神，把“科技强国”战略落实在载人航天的实践中，为我国在高科技领域赶上世界先进水平，实现跨越式发展，做出了卓有成效的贡献和意义重大的探索。“神舟”五号升空的耀眼光芒，昭示曾以璀璨发明领先于世界的中华民族，正在向世界科技中心舞台回归。实现载人航天需要解决的主要问题是：研制出高度可靠而推力又足够大的运载工具；获得关于空间飞行环境的足够信息，对人所能承受的极限环境条件作出正确的判断；研制出能确保航天员生活、工作和安全飞行的生命保障系统；使地面与航天员之间保持可靠的不间断的通信联系；掌握航天器再人大气层和安全返回的技术。载人航天系统由载人航天器、运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控网等组成，有时还包括其他地面保障系统，如地面模拟设备和航天员训练设施等。经过漫长的探索、研究、试验，美苏两国建立了完整的载人航天系统，进行了150多次载人航天活动。截至1992年年底，已发射了96艘载人飞船，140艘无人飞船。这么多载人飞船的成功飞行，积累了丰富的载人航天、航天技术和空间应用方面的经验。现在，正向着大型载人空间站过渡。九、军事科学技术军事科学研究战争和指导战争的理论，军事技术是直接为国防和军事应用目的开发的技术，主要包括常规武器、特种武器和其他军事技术装备的研制和使用，以及国防工程、军事系统工程等。历史表明，战争有一定的技术基础和物质基础，战略战术和民心士气等精神因素也起重要的作用。在当代，由于军事科学技术的进步，战争的方式发生了极大的变化，武器装备的毁伤力达到了新的高度，因此，军事科学技术同资源、财力、人力一样，成为决定战争胜负的基本要素。武器装备是军事技术的物化形式，军事技术的飞跃决定武器的更新换代，武器装备的技术含量决定军事组织的特点和战争的形式。冷兵器的技术基础是冶金技术，典型兵器是戈矛刀剑等。公元10世纪之后，火药技术开始用于军事领域，经过800年至900年的漫长过程，冷兵器逐渐被火枪火炮等火器取代，武器装备从利用体能转向利用化学能。在近代工业革命的基础上，产生了将火力、装甲防护能力和机动性合为一体的军舰、坦克、飞机等作战平台，机械化武器装备体系实现了化学能和物理能的结合。从20世纪中叶起，核能科技用于军事领域，出现了原子弹、氢弹等武器。从古到今，军事技术经历了冷兵器时代、火器时代、机械化兵器时代，目前已处于机械化兵器、高技术兵器、热核武器并存的时代。在这个历史过程中，军事技术进步是武器装备发展的推动力，军事技术的突破总是导致新武器装备的出现和战争形式的变革。运用军事技术更新武器装备，是当代军事领域发展最快和最活跃的方面。冷战期间和冷战结束之后，战争的威胁始终存在，这使军事领域成为密集吸纳高新科技成果的地方。在21世纪，全球范围内发生的科技革命正在推动新的军事变革。信息、新材料、新能源、生物、航空航天、海洋等领域的高新科技成果被广泛应用于军事领域，产生了精确制导技术、遥感和探测技术、卫星通信与预警技术、全球定位导航技术、隐身技术、夜视技术、军用新材料技术、军用光电技术等一系列军事高新技术群，导致整个军事技术领域的重大突破，使武器装备高技术化，引发了一场新军事技术革命。这场新军事技术革命不仅改变了军事力量的物质形态和技术基础，而且推动军队组织体制、军事理论、战争形态及其作战方式发生变革。十、生物工程生物工程也叫生物技术，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个方面。它是21世纪高技术的核心，不仅直接关系到农业、医药卫生事业的发展，而且对环保、能源技术等都有很强的渗透力。(1）基因工程又叫重组DNA技术，就是将DNA在体外或体内进行重新组合，然后把重组后的DNA分子转移进我们操作的生命体。基因工程的产生使整个生物技术跨入了一个崭新的发展时代，其应用范围仍在不断加深扩展，前景十分广阔。(2）细胞工程。细胞工程的理论基础是细胞理论，即利用动植物细胞的全能性，采用动植物组织和细胞培养技术对动植物进行修饰，以达到提高产量、改善动植物营养成分或增加药物来源的目的。细胞工程目前已被广泛应用于动植物良种培育、保存珍贵稀有物种等方面的工作中。(3）酶工程。酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。酶工程就是利用酶催化作用，通过适当的反应器工业化地生产人类所需的产品或是达到某一种特殊的目的，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。酶工程包括开发和生产有较大应用价值的酶类，对这些酶进行分离纯化鉴定，使酶固定化，研究和设计酶反应器以及扩大各种酶的应用等几个方面。酶工程的应用集中于食品业、轻工业以及医药工业中。我们日常生活中常见的加酶洗衣粉、嫩肉粉，都是酶工程最直接的体现。(4）发酵工程。发酵工程的开端始于20世纪40年代初期，当时大规模生产抗生素的工艺的建立，为发酵工程的发展奠定了基础。发酵工程是通过研究改造发酵所用的菌以及应用技术手段控制发酵过程来大规模工业化生产发酵产品。目前医用抗生素、农用抗生素等已有近两百个品种，绝大部分都是发酵工程的产品。十一、克隆技术克隆（Clone）的意思是无性繁殖。自然界中，细菌就是通过简单的细胞分裂而无性繁殖的。一些植物以叶、茎、根的形式繁育植株，都是自然的“克隆”现象。用人工方法扦插和嫁接某些植物是人为的“克隆”。比较复杂的高等的动物，一般通过两性的共同行为来生殖。现代克隆技术，可以不需要两性的生殖细胞（精子或卵子），利用动物的体细胞来“复制”与原来动物在遗传特性上完全一样的动物。人们原先认为，只有植物细胞才有“全能性”，单细胞可以分化、发育出完整个体。20世纪后半期科学家证明，分化了的动物细胞在移植到卵细胞中后可恢复“全能性”，并发展了克隆技术。但起初采用多是生殖细胞的移植或胚胎切割技术，是用人工方法“简单复制”动物。1997年2月，英国罗斯林研究所的维尔穆特宣布，他们成功用一个6岁母绵羊的乳腺细胞克隆出了一个叫“多莉”的母羊。这是采用体细胞复制高级动物的成功，所以立刻在全世界引起轰动。用体细胞克隆成功的绵羊是哺乳类动物，这从理论上肯定了用类似技术“克隆”其他高级动物和人的可能性。此后，美、日和欧洲其他国家的科学家还用同样方法克隆出牛、山羊、猴子和猪。目前，科学家已培育出能发育成人体各种器官的“干细胞”，并成功进行了器官克隆，比如让兔身长出人耳。这种生命科技未来可能会产业化，产生“器官工厂”。也可利用克隆技术和转基因技术，让牛羊乳汁含治病的血清白蛋白，建立“克隆制药厂”。从技术上克隆人己不算难题。但用技术繁衍人类，干预造化，与两性生育的方式不同。这使人类面对伦理困惑和法律挑战。十二、干细胞技术干细胞是具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体。这些细胞可通过分裂维持自身细胞群的大小，同时又可以进一步分化为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。干细胞的种类有皮肤干细胞，造血干细胞，神经干细胞，胚胎干细胞等。一般来说，动物的皮肤细胞寿命短，这些细胞每天都在更新，更新的表皮细胞是由皮肤下面叫做基底细胞的皮肤干细胞产生的。血液中的红细胞和白细胞都是由骨髓内的造血干细胞产生的。研究表明，成年动物的体内存在多向分化潜能的干细胞。过去一直认为，人的神经细胞在人出生后便不再增殖，但最新的研究发现，成人的大脑中也存在着干细胞。人类发育初期的胚胎于细胞能够进行分化，形成构成人体的200多种细胞中的任何一种细胞。1998年，美国的几位研究人员确立了人体胚胎干细胞的培养方法。实验显示，该胚胎千细胞可以培养成骨骼、血液及消化器官细胞。尽管采集人体胚胎细胞会出现比“克隆人”更多的伦理道德上的问题，但多数人仍认为，人体胚胎干细胞在组织移植领域具有很高的利用价值。十三、新材料技术新材料技术是高技术的基础，包括对超导材料、高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料、纤维材料、超微粒材料、高性能结构材料、特种功能材料等的开发利用。所谓材料，是指人类能用来制作有用物件的物质。所谓新材料，主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更为优异的性能的一类材料。目前世界上传统材料已有几十万种，而新材料的品种正以每年人约5的速度在增长。世界上现有800多万种人工合成的化合物，而且还在每年以25万种的速度递增，其中相当一部分有发展成为新材料的潜力。(1）金属材料。传统的钢铁材料正在不断提高质量、降低成本、扩大品种规格，在冶炼、浇铸、加工和热处理等工艺上不断革新，出现了如炉外精炼、连铸连轧、控制轧制等新工艺技术，微合金钢、低合金高强度钢、双相钢等新钢种不断涌现。在有色金属及合金方面则出现了高纯高韧铝合金、高强高模铝钾合金、高温铝合金，先进的高强、高韧和高温钛合金，先进的镍基、铁镍铬基高温合金，铜合金、难熔金属合金及稀贵金属合金等。除此之外还涌现了其他许多新型高性能金属材料，如快速冷凝金属非晶和微晶材料、纳米金属材料、有序金属间化合物、定向凝固柱晶和单晶合金等。新型金属功能材料，如磁性材料中的铷铁硼稀土永磁合金及非晶态软磁合金、形状记忆合金、新型铁氧体及超细金属隐身材料、贮氢材料及活性生物医用材料等也正在向着高功能化和多功能化方向发展。(2）陶瓷。陶瓷材料是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料，旧石器时代的先民们只会采集天然石料加工成器皿和工件。经历了漫长的发展和演变过程，以赫土、石英、长石等矿物原料配制而成的瓷器才登上了历史的舞台。从陶器发展到瓷器，是陶瓷发展史上的第一次重大飞跃。由干低熔点的长石和钻土等成分配合，在焙烧过程中形成了流动性很好的液相，冷却后成为玻璃态，形成釉，使瓷器更加坚硬、致密和不透水。从传统陶瓷到先进陶瓷，是陶瓷发展史上的第二次重大飞跃，这一过程始于上世纪四五十年代，目前仍在不断发展。当然，传统陶瓷和先进陶瓷之间并无绝对的界线，但二者在原材料、制备工艺、产品显微结构等许多方面确有相当的差别。从先进陶瓷发展到纳米陶瓷将是陶瓷发展史上的第三次重大飞跃，陶瓷科学家还需在诸如纳米粉体的制备、成型、烧结等许多方面进行艰苦的工作，预期在20世纪末和本世纪初，陶瓷科学在这一方面将取得突破，可能会解决陶瓷材料致命的弱点脆性问题。(3）高分子材料。高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。之所以称为高分子，就是因为它的分子量高。常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料使用。这也是高分子化合物不同于一般化合物之处。又因为高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。另一方面，人们还可以通过各种手段，用物理的或化学的方法，或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理变化或化学变化，从而使高分子化合物成为能完成特殊功能的功能高分子材料。功能高分子材料主要包括物理功能高分子材料及化学功能高分子材料。前者如导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等；后者如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、鳌合高分子、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等。此外还有生物功能和医用高分子材料，如生物高分子、模拟酶、高分子药物及人工骨材料等。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等，其中被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国家建设和人民日常生活中必不可少的重要材料。(4）先进复合材料。复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组成材料的主要特色，又能通过复合效应获得原组成材料所不具备的性能，还可以通过材料设计使各组成材料的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料。功能复合材料一般由功能体和基体组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。目前形成产业规模的主要是结构复合材料，功能复合材料正处于发展之中。功能复合材料的效能一般均优于单质复合材料，因此它的发展前景是不可估量的。结构复合材料是作为承力结构使用的材料，由能承受载荷的增强体与能连结增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体构成。增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、织物、晶须和颗粒等，基体则有高聚物（树脂）、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增强体和不同的基体即可构成名目繁多的结构复合材料，如高聚物（树脂）基复合材料，金属基复合材料和陶瓷基复合材料等。结构复合材料的特点是可以根据材料在使用中受力的要求进行选材设计及复合结构设计。复合材料的界面对复合材料的性能有决定性的影响，因此对复合材料界面形貌和结构的表征和优化的研究具有重要意义。先进复合材料尚处于发展阶段，需要解决的关键问题是控制质量和降低成本。(5）电子与光电子材料。电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括半导体材料、介电材料、压电及铁电材料、磁性材料、某些金属材料、高分子材料及其他相关材料，其中最重要的是半导体材料。电子设备的发展总趋势是小型化、轻量化、省能化，集成电路的发展带来了电子计算机的微小型化，从而使人类社会掀开了信息时代新的一页。目前制造集成电路的主要材料是硅单晶。砷化嫁、超晶格材料等的出现和发展将为半导体材料、器件的发展开辟更新的天地。光电子信息材料无疑是整个光电子技术的基础和先导。光电子信息材料包括光源和信息获取材料、信息传输材料、信息存储材料以及信息处理和运算材料等，其中主要是各类光电子半导体材料、各种光纤和薄膜材料、各种液晶显示材料和电色材料、新型相变和光色存储材料、光子选通材料、光致折变材料、新型非线性光学晶体材料等。(6）超导材料。1911年荷兰科学家用液氦冷却水银，当温度下降到一269左右时，发现水银的电阻完全消失，这种现象就称为超导电性。在“高温”超导材料发现以前，所研究的超导材料都是“低温”超导材料，主要是多种金属合金，如妮错合金Nb一（25一33)Zr、妮钦合金Nb一（35一55)Ti、妮锡合金Nb3S司、钒嫁合金V3Ga、妮锗合金巨Nb3Ge等。“低温”超导材料主要应用于强磁体，如核磁共振、磁悬浮列车和加速器等。1986年1月，瑞士苏黎世IBM研究实验室的科学家用钡一斓一铜氧化物获得了一243的超导转变温度，从而揭开了世界性的高温超导研究热潮。中国科学院首次在世界上公布了钡一忆一铜一氧体系。可以说，从一开始，中国高温超导材料的研究就位居世界前列。80年代末期以来，中国在高温超导的研究和应用方面一直处在世界先进水平，如在提高体材料的载流能力和制备高质量的超导薄膜方面，在量子干涉器件的制作以及将这种器件应用到地磁测量方面，在高温超导体粉料的制备以及发展金属、有机化学气相沉积制膜技术方面，在确定高温超导材料的晶体结构以及秘系、佗系材料的系统研究等方面都作出了许多高水平的工作。目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用三个主要方向发展，在世界各国的共同努力下，超导材料造福人类的时代一定会到来。四、纳米技术纳米是长度单位，1纳米等于十亿分之一米，约为5一10个原子排列起来的长度。纳米技术是在纳米尺度上研究物质的特性及如何利用这些特性。由于扫描隧道显微镜（STM)的发明，科学家可在1一10。纳米尺度探索物质的结构和功能之间的关系，甚至有可能在这个微观尺度操纵或安排物质的原子和分子，制造有崭新特性的材料和器件。纳米科技和工艺实际上就是在原子、原子团或分子基础上实现材料结构和功能的设计。这将在材料应用的范围和方式上产生超乎想像的影响，将发展出超薄、超微、节能高效和具有特殊性能的材料，比如会出现超强度钢，免清洗表面，微型机械，高容量存储盘，高效除污工艺，高效医疗手段等。目前，有防火、防尘和耐磨性能的纳米涂料（陶瓷粉）已得到广泛应用，一些新的纳米技术产品正在出现。十五、新能源技术新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。1洁净煤技术采用先进的燃烧和污染处理技术（包括燃烧前的洗选处理、型煤加工、制水煤浆，燃烧中采用先进的燃烧器和硫化床燃烧器，燃烧后控制s()：、NO、和颗粒物的烟气净化措施）和高效清洁的煤炭利用途径（如煤的气化与液化），减少燃煤的污染物排放，提高煤炭利用率，已成为我国、乃至全世界的一项重要的战略性任务。2太阳能太阳向宇宙空间辐射能量极大，而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同，不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异，地面所接受到的太阳能平均值大致是：北欧地区约为每天每一平方米2千瓦小时，大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦小时。如以一所中等住宅的屋顶为100平方米计算，即使在北欧地区，它每天所能得到的太阳能也达200千瓦小时（即通常所说的200度），足够一个普通家庭日常使用。这些能量我们现时还基本上没有利用。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1。(1）太阳能资源丰富，没有污染，它的利用虽然有很好的前景，但也有许多实际困难。投射到地球上的太阳能在空间和时间上都很分散，如何最大限度地收集和储存这些能量，以使其成为可供利用的稳定而持续的能源，这就是太阳能科学技术需要解决的重要课题。(2）现代太阳能利用可以分为把太阳能转换成热能或转换成电能两种方式，从技术上说现时前者较为成熟。太阳能热水器、炊事器、淋浴设备、制冷设备、消毒器、蒸馏器、干燥器、抽水灌溉系统以及海水淡化装置等都不需要太复杂的技术，已经有不少产品投人市场。把太阳能转化为电能也有两种途径，其一是使太阳能先转化为热能然后再用热能发电，其二是使太阳能直接转化为电能。太阳能一电能直接转换的关键设备是太阳能电池。太阳能电池用半导体材料制成，现在太阳能电池已经在人造卫星、空间站等航天器上实际使用。(3）把太阳能直接转换为电能无疑是利用太阳能的比较理想的方法，不过太阳能电池的造价还比较高。可以设想，要是在日照丰富的沙漠地带铺设太阳能电池将会产生巨大的经济效益。据测算，如果在非洲撒哈拉沙漠1的地面上铺设硅太阳能电池，就能得到比现在全世界能源消耗量还大得多的能量。因此研制价格便宜而效率又高的太阳能电池已经成为现代科学技术的重要课题之一。3地热能据测算，在地球的大部分地区，从地表向下每深人100米温度就约升高3，地面下35公里处的温度约为1100一1300，地核的温度则更高达2000以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量，约相当于燃烧370亿吨煤所释放的热量。如果只计算地