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全球高新技术酝酿密集突破 纳米可能引领一场革命 (2005-03-04)

发布时间:2007-12-04 作者: 来源:?望新闻周刊 浏览:1021
  当前世界科技正处于前所未有的创新密集时代。科技发展并不囿于单一技术或单一产业,而是表现为新的技术群与产业群多头并进的态势。其中,信息技术、生物技术和纳米技术等高新技术是当前世界各国科技发展的重点。这些技术的发展对推动经济发展和社会进步,维护国家安全都将产生深远的影响。   信息技术领域孕育创新浪潮   信息技术还未达到发展的顶峰,目前正孕育着新的创新浪潮,但其未来主导地位越来越受到生物技术和纳米技术的挑战。   纳米半导体技术酝酿新突破。美国英特尔公司宣布,将从2005年起用65纳米工艺生产芯片,到2009年进一步提高至35纳米。35纳米的半导体一旦问世,意味着在大规模生产的微处理器中,将会有约43亿个功能被集成在一个芯片上。对小批量、高性能的芯片而言,则意味着200亿个功能被集成在一个芯片上。这将会促使计算机处理能力大幅提高,并引起信息技术领域一系列连锁反应。   高性能计算机研制多路并进。超大规模计算机、网格计算机和DIY超级计算机成为开发热点。美国IBM公司最新研制的“蓝色基因/L型”超级计算机,理论上最高运算速度超过每秒360万亿次浮点,在整套系统尚未最终完成的情况下,仍然达到了每秒70.72万亿次浮点。而每秒1万亿次浮点的运算速度已相当于目前最强大台式机运算能力的100倍以上。欧洲科学家计划用网格技术将4台超级计算机连接在一起,其运算能力预计将排名世界第四。   网络技术发展日新月异。一方面,现有网络的容量、速度不断提升。德国西门子公司通过将智能天线系统与OFDM(正交频分复用)技术相结合,成功地使无线传输速度提高一倍,达每秒1兆比特。美、欧、亚科学家在匹兹堡和洛杉矶之间,以每秒101兆比特的速度创下网络数据传输新纪录,该速度相当于在15分钟内传输整座美国国会图书馆中的藏书内容。另一方面,新一代因特网正在酝酿之中。第6版本因特网网址协议(IPv6)从上世纪90年代提出至今,主要协议已经成熟,并形成了RFC(请求注解)文本。与现有的IPv4相比,IPv6采用128位地址长度,在地址空间、端到端连接、服务质量、安全性、移动性、即插即用和多播功能等方面都有明显优势。   生物技术加速产业化发展   加速发展的基因组学技术、蛋白质组技术、生物信息技术、生物芯片、干细胞组织工程以及日益成熟的转基因技术、克隆技术等关键技术,推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一。   基因组研究纵深拓展。继人类基因组计划之后,美国、英国、日本、加拿大和中国的科学家又共同发起和参与了人类基因组单体型图计划。作为人类基因组研究领域又一重大战略目标,人类基因组单体型图计划将通过整合基因组测序成果,从基因组水平检测多个不同族群样品的单核苷酸多态性(SNP)位点,绘制人类基因组中独立遗传的DNA“始祖板块”及其SNP标签的完整目录,从而建立人类遗传的群体信息资源,为21世纪的“个人医学”奠定基础。除人类基因组之外,科学家在病毒、细菌及高等动植物基因组研究方面也取得了丰硕成果。   医药研究借势破题。现代生物技术成果有相当一部分应用到了医药工业,用以开发特色新药或对传统医药进行改良,由此引起了医药工业的重大变革,也日益影响和改变着人们的生产和生活方式。2004年美国研究人员采用DNA片段,开发出一种能有效阻止非典病毒在鼠体内复制的疫苗。日英联合小组发现了人体内一类能警戒流感病毒和艾滋病病毒入侵的蛋白质??TLR7。美国科学家用抗生素抑制Myc。蛋白质的增加,找到了基因治癌新方法。从未来生物医药的发展趋势看,疫苗、单克隆抗体、重组人体蛋白、基因治疗、细胞疗法和干扰素将是研发最为集中的领域,但克隆技术和干细胞研究依然面临来自社会伦理和法律方面的巨大阻力。   转基因技术在监控状态下扩大应用。一方面,转基因技术与农业相结合,能培育出大批抗逆、抗病的高产作物和动物,带动农牧业和相关产业的发展,创造巨大的经济效益和社会效益,因此,各国的农业转基因生物技术发展很快,应用也日趋普遍。另一方面,现代生物技术可使基因在人、动物、植物和微生物之间进行人为的相互转移,而目前人类对这种基因调整后的结果尚无法完全把握,因此转基因技术有可能对人类健康、生态环境和生物多样性造成危害,各国政府正采取措施,加强监控。   纳米技术可能引领一场革命   纳米技术是新世纪科技发展的制高点,新工业革命的主导技术,对社会发展、经济振兴、国家安全乃至人民生活水平的提高具有深远的影响。   带动相关领域技术进步。纳米技术之所以备受重视,主要在于它的发展能带动能源、电子、通信及医疗等多个领域的进步。如在环境和能源方面,可制造高灵敏的环境监测传感器;在电子方面,可制造更节能、更便宜的微处理器,使计算机效率成百万倍提高;在生物和农业方面,可制造新的化学药品,利用纳米阵列测试DNA,了解生物的基因和基因表达;在军事领域,大小仅为几十到100纳米的微粒将在未来军事应用中起核心作用。   创造巨大市场价值。纳米技术市场潜力巨大,美国国家科学基金会预计,到2015年纳米技术将在全球创造价值达万亿美元。而据美国风险企业公司预测,纳米技术的发展可能会经历5个阶段。当2010年前到达第三阶段,即大量制造复杂的纳米结构物质成为可能时,市场规模可达100亿至1000亿美元。当到达第五阶段,即科学家研制出能制造动力源与程序自律化的元件和装置时,市场规模将高达6万亿美元。   成为各国关注焦点。美国不惜斥巨资用于纳米技术的研发,过去4年内,纳米技术研发经费递增了83%,接近8.5亿美元。2003年底,国会授权联邦政府从2005财年开始的4年中用于纳米技术的研发经费更高达37亿美元。欧盟在第6个框架研发计划中,为纳米技术研究拨款13亿欧元。   研究成果距实际应用仍然遥远。未来20年内,以纳米技术为代表的新材料技术还不可能成为新的主导产业。原因之一,纳米技术的发展还潜藏着风险。首先,纳米材料甚小,它们有可能进入人体中那些大颗粒材料所不能抵达的区域,如健康细胞。其次,在纳米量级上,材料的性质会有不同的表现。目前,研究人员并不知道如何将纳米材料从人体中清除,也不知道它们会在人体中降解还是沉积。在治疗人类疾病时,纳米材料能够进入细胞和跨越血液与大脑间障碍的能力,可能会导致有害于人体健康和环境的后果。原因之二,各国对纳米技术的研发投入还很低,特别是对相关负效应的研究投入明显不足。以美国为例,虽然纳米技术得到的研发预算增速很快,2004年比2003年增长了10%,但每年数亿美元的规模在总额1000多亿美元的联邦研发预算中仍然只占很小的比例。用于纳米技术对环境影响的研究经费更是少之又少,2003年还不到50万美元。
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