當今世界科技創新趨勢(節選)
17世紀以來到20世紀后,世界發生了兩次大的科學革命,三次大的技術革命,將人類社會帶入工業化、現代化的進程。
進入21世紀以來,世界輿論對當代科技革命的認識出現多樣化。其中,也出現了焦急悲觀的觀點,認為十幾年科技創新沒有太大作為,甚至有的描述當今為科技革命“沉寂的春天”。也有期待論者,認為正在孕育著一場大的科技革命。
“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。自世紀之交至今,我們已經身置于創新時代。科技創新和革命的發生、標志,與上世紀前、特別是與18、19世紀大不相同。實質上,從上世紀末到現在乃至今后若干年,人類社會一直處在洶涌澎湃的新科技革命浪潮中。當今的科技革命不再是傳統意義上的以某項重大科技突破為標志和某個領域的突起為代表,而是眾多學科、領域全面持續系統創新為特征。科技多領域、多學科、全方位的創新風起云涌,百舸爭流;重大發現和發明、重大科技成果如雨后春筍競相涌現;各類創新浪潮此起彼伏,前浪推后浪,洶涌澎湃;新技術、新產品加速更新換代,為人們工作社會帶來的變化日新月異……如果說19世紀之前一個科學發現和技術重大發明,如荒漠的報春花或雪天的臘梅那樣引人矚目,可當今的眾多科技創新成果雖鮮艷絢麗,但當你置身于姹紫嫣紅、群芳爭妍的大花園中,“等閑識得東風面,萬紫千紅總是春”。在現代化初期,人類社會如同乘木舟航行,對每次科技革命浪潮都感到明顯的顛簸沖擊,如今我們乘著現代化巨輪航行,在浪潮激蕩、波濤洶涌中快速前進,反而習以為常。“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山”,科技進步推動著人類社會加速發展。站在岸邊的高峰,我們才會體驗到科技驚濤拍岸的壯觀,體驗到科技創新浪潮的波瀾壯闊,體驗到大浪淘沙的驚險。
五、當今科技創新的幾個亮點
盡管科技創新全方位、多領域的突破,但是對當今世界影響較大的主要集中在信息、新能源、生物、空天、納米等科技領域。基礎研究更加活躍,重大成果不斷涌現,為技術突破提供了有力支撐。
1. 覆蓋信息化地球的網絡世界正在形成
世界正在進入信息網絡全民普及的時代。全球綜合便捷信息網絡的形成,標志著信息技術發展達到又一新的高峰,是世界新科技革命的又一個新的重大里程碑。全球綜合便捷信息網絡作為信息領域科技創新的主線和綱領,統領一系列重大創新的開展。
全球綜合便捷信息網絡建設是眾多信息技術創新集大成的巨大系統,它幾乎把前幾十年來所有信息技術的創新成果有機集成在一起,又對若干重大技術的創新提出新要求、產生新推動。涵蓋了超級計算機,網絡,傳感器及遙感,軟件,人工智能,現代無線和有線寬帶通訊,搜索引擎,微電子,物聯網,云計算等等。這是知識社會的最重要的基礎設施。與當今的互聯網不同的最大特點是:無所不在,人人可用,無事不包,可取所需。即:像手機一樣便捷的終端,新上市不久的ipad就是這類終端的一個雛形,互通無線和有線網覆蓋每個角落,處處可使用;因為價格便宜,比現在的手機普及率還高;網上運行的內容十分豐富,除了現有的信息、通訊、娛樂、辦公、商務等所有功能外,地理信息、物流信息、人的動態信息、各種信用卡功能都包容進去,就如現實物質世界基本數字信息化進入了網絡中。就像一個隨身便捷移動的辦公室、居室,讓用戶可以方便、快捷地得到個人所要的內容,可以讓你稱心如意地方便使用。無疑,這標志著人類真正進入信息社會的較高級階段——稱心如意便捷的網絡社會。
一是網絡的融合,也可以說是人、計算機、物品三者的有機結合。除了目前的互聯網、通信網、電視及廣播網、各類業務網融合外,還要與物聯網融合。二是傳輸方式的融合,即有線的光通訊、無線及移動傳輸的融合,滿足寬帶、大容量、高速、移動傳輸和隨處接入的要求,特別是突破無線寬帶大容量高速傳輸和接入技術,保證隨處可上順暢的信息高速路網。三是各類媒體和內容的融合。包括數字、文字、圖像、聲音、視頻等多媒體的信息表達形式;適于得到各種需要的網絡內容,智能化程度高;方便并且保密的交互功能;甚至一些遙控的特殊功能。
2. 清潔能源的創新形成新浪潮
應對全球氣候變化,發展低碳經濟、清潔能源特別是可再生等新能源科技的創新擺上各國政府和跨國公司戰略的突出位置。能源技術正在經歷著大的更新換代,大步邁向清潔能源時代。清潔能源成為科技創新的熱點。
能源科技創新聚焦四個重點方向,一是煤炭、石油等化石能源的清潔應用;二是新能源正在加速替代傳統化石能源的主導地位;三是大幅降低新能源成本以大范圍商業應用;四是節能和安全。未來幾十年世界清潔能源將呈現三足鼎立的結構:1/3的清潔化石能源,1/3的可再生能源,1/3的核能。各國紛紛將發展新能源提升至國家戰略高度。發達國家為了占據新能源的技術優勢及未來經濟制高點,圍繞新能源技術的研發和產業化展開了激烈競爭。
太陽能技術創新進入高速發展期。目前太陽能利用技術主要有太陽能熱電技術、太陽能熱水技術、太陽能光伏技術三大技術。2009年世界光伏發電安裝容量2000萬千瓦(2萬兆瓦)。創新的重點主要圍繞實現太陽能發電的潛力和優勢,提高光伏材料的高轉換效率,把發電成本降到與火電持平。如果把多晶硅和單晶硅光伏電池作為第一代,以薄膜電池為代表的第二代光伏太陽能電池正在加緊開發并逐步投入生產。薄膜光伏電池可以分為三大類,一是玻璃襯底上的硅晶薄膜電池,包括非晶、微晶、多晶的硅晶薄膜電池;二是硫族化合物類的薄膜電池,包括銅銦硒、銅銦鎵硒(硫)、碲化鎘等薄膜電池;三是有機半導體的薄膜電池。第三代光伏電池的研究正緊鑼密鼓的進行。
風能穩步發展。2009年世界風電新增裝機為3000萬千瓦左右,總裝機量達到1.5億千瓦,增速保持20%以上。海上風電逐漸成風電發展的熱點領域,尤其在歐洲,4—10兆瓦風機將可能是未來海上風機的主流。
智能電網創新形成美歐中日等群雄逐鹿格局。智能電網已被提高到信息技術和新能源技術整合的高度,除了大大提升輸變電技術外,可以自動調解電力的峰谷,節能功效甚為顯著。再之,智能電網可以大幅度提高電網的安全程度。其三發展智能電網的目的之一是作為可再生能源電力大規模并網的基礎,包括可再生能源大規模集中接入和可再生能源的分布式應用兩方面。
電動汽車處于大規模、高速發展的前夜,電動汽車時代快步來臨。雖然世界各國在電動汽車研發和示范方面做了大量的工作,但是在技術路線選擇上還是存有較大的分歧和爭議。鋰離子電池技術是電動汽車產業化發展的競爭熱點。燃料電池也在曲折中取得新進展。
先進核能發展進入新一輪熱潮。第三代核能電站加緊建設,以高溫氣冷堆、快中子堆為代表的第四代核能示范電站正在建設中。國際熱核聚變研究取得新進展。隨著新一輪全球溫室氣體減排熱潮的到來,碳捕集與封存技術“(簡稱CCS)成為了新能源技術中的熱點,正在加速商業化應用。
3. 生物繁花正在變成產業碩果
以轉基因、干細胞、動物克隆、人類基因組、合成生物學、蛋白質組學、生物芯片等科技創新為標志,生命科學和生物技術研究與開發如火如荼地在世界范圍內開展,生物技術產業化呈加速度之勢推進,超出科學家、經濟學家的預料。盡管生物技術在促進現代農業發展方面功不可沒,但是生物技術產業成為取代信息產業成為帶動新經濟增長的龍頭,遠沒有人們預測的樂觀。
世界首個“人造生命”在美國誕生,這是在基因組學的基礎上發展起來的合成生物學的最新成果,它將成為非常強大有用的生物學工具。通過轉基因動物來生產的生物藥物,陸續進入市場。基因組學進入實用化階段,如今基因組測序技術更加便捷、準確、迅速、成本十分低廉。新一代測序儀作為普通科研和檢測儀器已商業化應用,基因組學測序的費用從幾億美元降低到10萬美元,甚至有望降低到千美元以下。在運用到治療疑難疾病方面,如癌癥基因組學研究取得多項進展。2009年,有多個新的致癌基因和抑癌基因被發現。生物克隆技術大量實際應用,干細胞研究向市場化邁進,生物制藥公司進軍干細胞治療疾病領域。美國各生物制藥公司開始通過與大學或研究機構合作,搶占這干細胞治療這一新市場的前沿陣地。生物芯片日益普及化。
4. 空間技術成為創新競爭的戰略制高點
太空成為展示綜合創新力的廣闊舞臺,成為創新大國爭奪的焦點。在信息化戰爭的條件下,制太空能力成為軍事勢力和戰斗力的決定性因素。因而太空成為奪取軍事優勢的戰略制高點。隨著科技創新能力的提升和信息產業的發展,空間資源如地球資源一樣,變得愈來愈緊缺。向深空進軍拓展、提升空間平臺及其載荷的功能成為空間科技創新的重點和熱點。
2010年4月,美國研制的空天飛機X-37B成功發射升空。空天飛機是多種先進技術集大成的高科技產品,是當代具有標志性的創新成果。其創新的奧妙之處在于它的動力裝置。它具有許多其他航天器無法比擬的優點:它飛行速度快,是現代高技術作戰飛機飛行速度的6—12倍;重復使用率高。空天飛機可作為偵察監視與預警平臺、空間武器發射平臺,還可用于反衛星或在軌服務。它的問世打破了世界軍事平衡,將加劇空間科技創新競爭。
深空星球探測再度升溫,火星、月球成為各大國探測熱點。地球定位和導航衛星系統競爭激烈,形成了美、歐、中、俄四個系統競爭格局。空間因特網路由技術成為目前發展重點,“寬帶全球衛星通信”系統建設進展順利。各種衛星功能不斷提升,作為軍民多種應用平臺的作用更加增強。
5. 納米科技默默支撐其他創新
納米材料多元化快速進展,是目前世界納米科技發展最為活躍的領域和競爭的熱點,碳納米管研究不斷取得新突破。
基于納米電子學的納米器件成為各主要國家研究的重點。用納米技術制造芯片,可以突破場量子效應的限制,使芯片的集成度再提高上千倍,計算機運行速度和芯片效率可提高百萬倍。納米光電子器件可使光通訊速度、信息容量提高幾個數量級。將會驅動電子信息技術的又一次革命。
納米生物學和納米醫藥熱點紛呈。納米制造學和微機電技術成果得到更廣泛應用。
納米科技與其他學科的融合越來越緊密,加速了科技突破和創新的進程,以其茂盛的綠葉滋養著花紅果碩。
總之,我們正處在科技革命的大潮中,創新波濤洶涌澎湃,高潮此起彼伏,多方位競相突破。這充分顯示了創新力的巨大力量,新的生產力和人類文明不斷孕育誕生,人類社會加快向知識社會演進。
文章來源:科技日報
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