当今世界科技创新趋势(节选)
17世纪以来到20世纪后,世界发生了两次大的科学革命,三次大的技术革命,将人类社会带入工业化、现代化的进程。
进入21世纪以来,世界舆论对当代科技革命的认识出现多样化。其中,也出现了焦急悲观的观点,认为十几年科技创新没有太大作为,甚至有的描述当今为科技革命“沉寂的春天”。也有期待论者,认为正在孕育着一场大的科技革命。
“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。自世纪之交至今,我们已经身置于创新时代。科技创新和革命的发生、标志,与上世纪前、特别是与18、19世纪大不相同。实质上,从上世纪末到现在乃至今后若干年,人类社会一直处在汹涌澎湃的新科技革命浪潮中。当今的科技革命不再是传统意义上的以某项重大科技突破为标志和某个领域的突起为代表,而是众多学科、领域全面持续系统创新为特征。科技多领域、多学科、全方位的创新风起云涌,百舸争流;重大发现和发明、重大科技成果如雨后春笋竞相涌现;各类创新浪潮此起彼伏,前浪推后浪,汹涌澎湃;新技术、新产品加速更新换代,为人们工作社会带来的变化日新月异……如果说19世纪之前一个科学发现和技术重大发明,如荒漠的报春花或雪天的腊梅那样引人瞩目,可当今的众多科技创新成果虽鲜艳绚丽,但当你置身于姹紫嫣红、群芳争妍的大花园中,“等闲识得东风面,万紫千红总是春”。在现代化初期,人类社会如同乘木舟航行,对每次科技革命浪潮都感到明显的颠簸冲击,如今我们乘着现代化巨轮航行,在浪潮激荡、波涛汹涌中快速前进,反而习以为常。“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,科技进步推动着人类社会加速发展。站在岸边的高峰,我们才会体验到科技惊涛拍岸的壮观,体验到科技创新浪潮的波澜壮阔,体验到大浪淘沙的惊险。
五、当今科技创新的几个亮点
尽管科技创新全方位、多领域的突破,但是对当今世界影响较大的主要集中在信息、新能源、生物、空天、纳米等科技领域。基础研究更加活跃,重大成果不断涌现,为技术突破提供了有力支撑。
1. 覆盖信息化地球的网络世界正在形成
世界正在进入信息网络全民普及的时代。全球综合便捷信息网络的形成,标志着信息技术发展达到又一新的高峰,是世界新科技革命的又一个新的重大里程碑。全球综合便捷信息网络作为信息领域科技创新的主线和纲领,统领一系列重大创新的开展。
全球综合便捷信息网络建设是众多信息技术创新集大成的巨大系统,它几乎把前几十年来所有信息技术的创新成果有机集成在一起,又对若干重大技术的创新提出新要求、产生新推动。涵盖了超级计算机,网络,传感器及遥感,软件,人工智能,现代无线和有线宽带通讯,搜索引擎,微电子,物联网,云计算等等。这是知识社会的最重要的基础设施。与当今的互联网不同的最大特点是:无所不在,人人可用,无事不包,可取所需。即:像手机一样便捷的终端,新上市不久的ipad就是这类终端的一个雏形,互通无线和有线网覆盖每个角落,处处可使用;因为价格便宜,比现在的手机普及率还高;网上运行的内容十分丰富,除了现有的信息、通讯、娱乐、办公、商务等所有功能外,地理信息、物流信息、人的动态信息、各种信用卡功能都包容进去,就如现实物质世界基本数字信息化进入了网络中。就像一个随身便捷移动的办公室、居室,让用户可以方便、快捷地得到个人所要的内容,可以让你称心如意地方便使用。无疑,这标志着人类真正进入信息社会的较高级阶段——称心如意便捷的网络社会。
一是网络的融合,也可以说是人、计算机、物品三者的有机结合。除了目前的互联网、通信网、电视及广播网、各类业务网融合外,还要与物联网融合。二是传输方式的融合,即有线的光通讯、无线及移动传输的融合,满足宽带、大容量、高速、移动传输和随处接入的要求,特别是突破无线宽带大容量高速传输和接入技术,保证随处可上顺畅的信息高速路网。三是各类媒体和内容的融合。包括数字、文字、图像、声音、视频等多媒体的信息表达形式;适于得到各种需要的网络内容,智能化程度高;方便并且保密的交互功能;甚至一些遥控的特殊功能。
2. 清洁能源的创新形成新浪潮
应对全球气候变化,发展低碳经济、清洁能源特别是可再生等新能源科技的创新摆上各国政府和跨国公司战略的突出位置。能源技术正在经历着大的更新换代,大步迈向清洁能源时代。清洁能源成为科技创新的热点。
能源科技创新聚焦四个重点方向,一是煤炭、石油等化石能源的清洁应用;二是新能源正在加速替代传统化石能源的主导地位;三是大幅降低新能源成本以大范围商业应用;四是节能和安全。未来几十年世界清洁能源将呈现三足鼎立的结构:1/3的清洁化石能源,1/3的可再生能源,1/3的核能。各国纷纷将发展新能源提升至国家战略高度。发达国家为了占据新能源的技术优势及未来经济制高点,围绕新能源技术的研发和产业化展开了激烈竞争。
太阳能技术创新进入高速发展期。目前太阳能利用技术主要有太阳能热电技术、太阳能热水技术、太阳能光伏技术三大技术。2009年世界光伏发电安装容量2000万千瓦(2万兆瓦)。创新的重点主要围绕实现太阳能发电的潜力和优势,提高光伏材料的高转换效率,把发电成本降到与火电持平。如果把多晶硅和单晶硅光伏电池作为第一代,以薄膜电池为代表的第二代光伏太阳能电池正在加紧开发并逐步投入生产。薄膜光伏电池可以分为三大类,一是玻璃衬底上的硅晶薄膜电池,包括非晶、微晶、多晶的硅晶薄膜电池;二是硫族化合物类的薄膜电池,包括铜铟硒、铜铟镓硒(硫)、碲化镉等薄膜电池;三是有机半导体的薄膜电池。第三代光伏电池的研究正紧锣密鼓的进行。
风能稳步发展。2009年世界风电新增装机为3000万千瓦左右,总装机量达到1.5亿千瓦,增速保持20%以上。海上风电逐渐成风电发展的热点领域,尤其在欧洲,4—10兆瓦风机将可能是未来海上风机的主流。
智能电网创新形成美欧中日等群雄逐鹿格局。智能电网已被提高到信息技术和新能源技术整合的高度,除了大大提升输变电技术外,可以自动调解电力的峰谷,节能功效甚为显著。再之,智能电网可以大幅度提高电网的安全程度。其三发展智能电网的目的之一是作为可再生能源电力大规模并网的基础,包括可再生能源大规模集中接入和可再生能源的分布式应用两方面。
电动汽车处于大规模、高速发展的前夜,电动汽车时代快步来临。虽然世界各国在电动汽车研发和示范方面做了大量的工作,但是在技术路线选择上还是存有较大的分歧和争议。锂离子电池技术是电动汽车产业化发展的竞争热点。燃料电池也在曲折中取得新进展。
先进核能发展进入新一轮热潮。第三代核能电站加紧建设,以高温气冷堆、快中子堆为代表的第四代核能示范电站正在建设中。国际热核聚变研究取得新进展。随着新一轮全球温室气体减排热潮的到来,碳捕集与封存技术“(简称CCS)成为了新能源技术中的热点,正在加速商业化应用。
3. 生物繁花正在变成产业硕果
以转基因、干细胞、动物克隆、人类基因组、合成生物学、蛋白质组学、生物芯片等科技创新为标志,生命科学和生物技术研究与开发如火如荼地在世界范围内开展,生物技术产业化呈加速度之势推进,超出科学家、经济学家的预料。尽管生物技术在促进现代农业发展方面功不可没,但是生物技术产业成为取代信息产业成为带动新经济增长的龙头,远没有人们预测的乐观。
世界首个“人造生命”在美国诞生,这是在基因组学的基础上发展起来的合成生物学的最新成果,它将成为非常强大有用的生物学工具。通过转基因动物来生产的生物药物,陆续进入市场。基因组学进入实用化阶段,如今基因组测序技术更加便捷、准确、迅速、成本十分低廉。新一代测序仪作为普通科研和检测仪器已商业化应用,基因组学测序的费用从几亿美元降低到10万美元,甚至有望降低到千美元以下。在运用到治疗疑难疾病方面,如癌症基因组学研究取得多项进展。2009年,有多个新的致癌基因和抑癌基因被发现。生物克隆技术大量实际应用,干细胞研究向市场化迈进,生物制药公司进军干细胞治疗疾病领域。美国各生物制药公司开始通过与大学或研究机构合作,抢占这干细胞治疗这一新市场的前沿阵地。生物芯片日益普及化。
4. 空间技术成为创新竞争的战略制高点
太空成为展示综合创新力的广阔舞台,成为创新大国争夺的焦点。在信息化战争的条件下,制太空能力成为军事势力和战斗力的决定性因素。因而太空成为夺取军事优势的战略制高点。随着科技创新能力的提升和信息产业的发展,空间资源如地球资源一样,变得愈来愈紧缺。向深空进军拓展、提升空间平台及其载荷的功能成为空间科技创新的重点和热点。
2010年4月,美国研制的空天飞机X-37B成功发射升空。空天飞机是多种先进技术集大成的高科技产品,是当代具有标志性的创新成果。其创新的奥妙之处在于它的动力装置。它具有许多其他航天器无法比拟的优点:它飞行速度快,是现代高技术作战飞机飞行速度的6—12倍;重复使用率高。空天飞机可作为侦察监视与预警平台、空间武器发射平台,还可用于反卫星或在轨服务。它的问世打破了世界军事平衡,将加剧空间科技创新竞争。
深空星球探测再度升温,火星、月球成为各大国探测热点。地球定位和导航卫星系统竞争激烈,形成了美、欧、中、俄四个系统竞争格局。空间因特网路由技术成为目前发展重点,“宽带全球卫星通信”系统建设进展顺利。各种卫星功能不断提升,作为军民多种应用平台的作用更加增强。
5. 纳米科技默默支撑其他创新
纳米材料多元化快速进展,是目前世界纳米科技发展最为活跃的领域和竞争的热点,碳纳米管研究不断取得新突破。
基于纳米电子学的纳米器件成为各主要国家研究的重点。用纳米技术制造芯片,可以突破场量子效应的限制,使芯片的集成度再提高上千倍,计算机运行速度和芯片效率可提高百万倍。纳米光电子器件可使光通讯速度、信息容量提高几个数量级。将会驱动电子信息技术的又一次革命。
纳米生物学和纳米医药热点纷呈。纳米制造学和微机电技术成果得到更广泛应用。
纳米科技与其他学科的融合越来越紧密,加速了科技突破和创新的进程,以其茂盛的绿叶滋养着花红果硕。
总之,我们正处在科技革命的大潮中,创新波涛汹涌澎湃,高潮此起彼伏,多方位竞相突破。这充分显示了创新力的巨大力量,新的生产力和人类文明不断孕育诞生,人类社会加快向知识社会演进。
文章来源:科技日报