前 言

中共中央组织部部长 张全景


　　为了贯彻党中央、国务院关于加速科技进步和加强科普工作若干意见的 精神，实施“科教兴国”和“可持续发展”战略，落实全国科技大会和全国 科普工作会议提出的提高全民科技意识和科技素质的任务，中国科学院、中 国科协和中国工程院在北京、上海、天津、沈阳、长春、南京、合肥、武汉、 广州、昆明、成都、西安、兰州等 10 多个中心城市，组织了百名院士面向社 会，主要是面向党政领导干部作科技系列报告。这是一项很有意义的活动。 由中组部、中直机关工委、中央国家机关工委、中国科学院、中国科协 和中国工程院共同举办的首场报告会，于 1996 年 3 月 18 日在刚刚落成的、 由江泽民总书记题名的“中国科技会堂”隆重举行，百名院士科技系列报告 拉开帷幕。出席首场报告会的领导同志有：中共中央政治局委员、国务院副 总理邹家华，全国人大常委会副委员长吴阶平，全国政协副主席钱正英，中 共中央纪律检查委员会副书记陈作霖，中共中央办公厅主任、中直工委书记 曾庆红，以及中直机关、国家机关部委办负责人。著名科学家、中国科学院 院长周光召院士作了题为《科学技术的发展趋势和它对社会的影响》的报告。 百名院士科技系列报告，涉及现代科学技术的各个领域和经济、社会可 持续发展中重大科技问题的各个方面，广大听众很受启发，很受教育。为了 使更多的干部学习科学知识，受益院士的科技报告，现将院士们在各地的报
告汇集成册，投放社会，定将深受读者的欢迎！
　　1978 年 3 月 18 日，邓小平同志发表了“科学技术是生产力”的重要讲 话，党中央、国务院非常重视科技进步和科学技术的普及工作，号召各级领 导干部努力学习科学技术知识。江泽民同志深刻指出：“加速我国的科技进 步，一定要提高各级领导干部的科技素质。”当今世界，科学技术的发展日 新月异，已成为经济发展、社会进步的决定性力量。我们要加速建设有中国 特色的社会主义，实现“九五”计划和 2010 年远景目标，实现经济体制和经 济增长方式的两个转变，必须努力学习和掌握科技知识。各级领导干部要深 刻领会邓小平同志关于科学技术是第一生产力的科学论断，从国家富强、民 族振兴的高度，深刻认识学习科技知识的重要性，增强学习的自觉性。要充 分认识到，提高领导干部的科技素质是提高领导水平，提高决策能力，做好 领导工作的不可缺少的重要条件。要把学习科技知识与学习政治理论通盘安 排，纳入统一的学习计划。一方面提高干部的思想政治素质，自觉做到讲政 治，坚定正确的政治方向、政治立场，树立鲜明的政治观点，自觉遵守政治 纪律，增强政治辨别力和政治敏锐性；一方面努力提高干部的科技素质，使 之了解世界科技发展的趋势，拓宽知识面，或者对某一学科领域有更深的了 解，或者掌握某一方面的专业知识。各单位要联系各自的实际，做出计划， 精心组织实施，使学习科学技术知识蔚然成风。各单位的主要领导同志，要 带头学习，善于挤时间学习，要有知难而进的勇气，不耻下问的精神，注意 学习效果，不断提高学习质量。由江泽民同志作序，宋健同志主编的《现代 科学技术基础知识》一书，比较全面系统地对一系列现代科技重大问题作了 深入浅出的论述；周光召、朱光亚院士主编的《共同走向科学——百名院士 科技系列报告集》又提供了一本很好的学习材料，其内容涉及到经济、社会
　　
和科学技术发展的各个方面，都可以作为学习的基础教材，组织干部学习， 以提高干部的科技素养和决策的科学化。

让我们共同走向科学

——《共同走向科学——百名院士科技系列报告集》序 温家宝

　　由中国科协、中国科学院、中国工程院发起并组织的百名院士科技系列 报告活动，是一件很有意义的事情。这么多著名科学家，在做好本职的教学、 科研工作的同时，走向社会，给各级领导干部宣讲科技知识，开展科学普及 工作，这对于实施科教兴国的伟大战略，提高全民族的科学文化素质，必将 起到重要的推动作用。
　　我们所处的时代，是一个科学技术飞速发展的时代。科学技术已经成为 经济发展和社会前进的首要推动力量，成为现代文明的象征，深刻改变着经 济发展的方式和人们的社会生活。科学技术与经济的结合，科学技术向现实 生产力的转化，科学精神在人们的思想观念和生活方式中的渗透，使我们生 存的这个世界，与科学发现和技术飞跃的联系越来越紧密。邓小平同志及时 把握时代脉搏，以他的远见卓识和敏锐洞察力，提出“科学技术是第一生产 力”的英明论断，这是对马克思主义关于科学技术和生产力学说的重大发展。 密切关注和跟踪现代科学技术发展的动向，切实把发展科学技术事业放在现 代化建设的关键位置，这是我们在激烈的国际竞争中立于不败之地的根本所 在，是国家强盛、民族兴旺的希望所在。
充分发挥科学技术是第一生产力的作用，把我国建设成为富强、民主、
文明的社会主义现代化国家，需要浩浩荡荡的科技工作者队伍，需要提高全 民族的科学文化素质。我们党和国家的各级领导干部，要做一个现代化建设 的合格的领导者，就要不断学习科学技术知识，掌握科技发展的趋势和最新 动态，使自己能够站在时代的前列。1994 年，在江泽民同志的倡导下，由国 家科委等单位专家组织编写了《现代科学技术基础知识》，介绍世界科技发 展的状况、趋势和我们的对策。江泽民同志在序言中指出：“现代科学技术 的发展日新月异，新发明、新理论层出不穷，知识更新异常迅速，我们只有 锲而不舍地努力学习，不断吸取新的知识，充实自己，才能提高决策水平和 领导艺术。”我们要按照江泽民同志的要求，在广大干部中掀起学习科学技 术知识的热潮，努力提高广大干部的科技素质。
组织著名科学家给各级领导干部作科技报告，既是领导干部学习科学技
术的一种好的方式，也是进行科学普及工作的一种好的形式。院士作科技报 告不但具有权威性，而且具有感召力，他们在科学事业上的成就本身就是最 富于说服力的教育。这种活动应该经常进行，提倡我们的科学家，尤其是著 名科学家、院士，到社会和群众中去，介绍科学知识，宣传科学精神，这是 建设社会主义精神文明，提高全民族的科学文化素质的一项基础工作。
　　百名院士的科技系列报告取得了良好的社会效果，深为广大干部群众所 欢迎。现在编辑出版他们的报告集，可以让更多的人了解各门学科发展的最 新动态，了解科学技术对经济和社会发展的作用。我们相信，只要广大科技 工作者都来关心科学普及工作，只要广大干部群众都能认真学习现代科学技 术知识，重视和支持科技工作，我们国家的科技事业就大有希望，社会主义 现代化建设就能早日成功。
　　
让我们共同走向科学！

共同走向科学

科学技术的发展趋势和 它对社会的作用

周光召 中国科学院

　　周光召 理论物理、粒子物理学家。1929 年 5 月 15 日生于湖南长沙，1951 年毕业于清华大学并入北京大学研究生院学习三年。曾任中国科学院理论物 理所所长、中国物理学会副理事长、中国国际交流协会副会长等职。现任中 国科学院院长、中国科协主席、国际纯粹与应用物理联合会副主席等职。1980 年当选为中国科学院院士（学部委员）。他同时为美国、前苏联等 13 个科学 院外籍院士，并曾获意大利爵士勋章。主要从事高能物理、核武器理论等方 面的研究并取得突出成就。

认识世界和改造世界
　　《中共中央、国务院关于加速科学技术进步的决定》中指出：科学技术 是第一生产力，是经济和社会发展的首要推动力量，是国家强盛的决定性因 素。
科学与技术既有联系又有区别，科学是人类在认识世界和改造世界过程
中形成的，正确反映客观世界的现象、内部结构和运动规律的系统理论知识。 科学还提供认识世界和改造世界的态度和方法，提供科学的世界观和处世的 科学精神。技术是在科学的指导下，总结实践经验所得到的，在生产过程和 其他实践过程中，从设计、装备、方法、规范到管理等的系统知识。技术直 接指导生产，是现实的生产力。
科学产生技术，技术推动科学，这两者互相促进，有非常密切的关系。
大家知道，科学技术最早是来源于生产的。它们从生产中独立出来成为人类 的三大实践活动之一以后，科学就远远走在了生产的前面。无论是在它研究 的空间范围、时间范围，还是研究的物质层次和规律上面，都走在了现实的 生产前面。特别是它的基础研究部分，其中有暂时还看不到有实际应用价值 的部分。恩格斯曾经在《在马克思墓前的讲话》中讲过一段名言，他说：“在 马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的革命的力量。任何一门理论 科学的每一个发现，即使它的实际应用甚至无法预见，都使马克思感到衷心 喜悦。”从这里，大家可以看到马克思对待科学的态度。


　　　　　　　基础研究，应用研究和开发研究 基础研究、应用研究和开发研究的特点和差别在哪里？ 基础研究以认识客观世界的物质结构、各种基本运动形态和运动规律为
己任，它不着眼于当前的应用。基础研究的重大发现常常带来生产的革命性 变化。它的研究工作基本上在学科前沿，并在实验室中进行。
　　应用研究一般有明确的目的，是为了进一步发展某门技术，提高生产效 率，拓宽应用的领域；利用基础研究的新发现开辟新的生产力和新的生产方 向；它还要研究合理使用和节约资源，保护环境和生态等。100 年以前，在 实验室里发现了放射性，99 年前在实验室里发现了电子，放射性和本世纪初
　　
发现的相对论，就导致了今天整个原子能产业和核武器的诞生；而电子和本 世纪初诞生的量子论及在本世纪中诞生的半导体、三极管产生了现在的整个 电子工业。应用研究也要从认识规律出发，只有认识了才能更好地运用它去 解决生产中的实际问题。所以在应用研究中间，我们有一部分叫应用基础研 究，指的就是认识客观现象中运动规律的研究。
　　开发研究从事生产的技术改造、工艺革新、产品更新等，是科技转化的 主要环节。
　　应用研究和开发研究的成果不断推动生产进步，使生产过程合理，效率 提高，产品更新，成本降低，它的发展受到社会需求的强烈推动。
　　现在的基本发展趋势是：科学的研究成果转化为生产力的周期越来越 短，速度越来越快。由基础研究带来的新兴产业和产业革命将继续发生，由 应用研究和开发研究带来的技术进步和产品更新将持续不断。在 21 世纪，科 学研究的水平将决定一个国家的竞争实力和一个社会精神文明的水平。科学 研究的成就有赖于创新，而创新需要很高的理论水平。恩格斯在《自然辩证 法》中说，“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维。”


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一些基础科学的发展趋势
数学
　　数学对数、形和逻辑的研究将更加深入，数学将会更广泛地应用于科学 研究、预测、管理和生产中去。数学虽然是基础学科，它也对当今的生产产 生作用。例如，在信息传输过程中，如何压缩信息是一个重要的问题，应用 数学的成果发展信息压缩的技术是大有可为的。现在数学中有一门学问叫做 小波分析，在信息压缩技术中有很重要的作用，大家知道日本在发展高清晰 度电视中没有重视数字化而遭到失败，就是因为信息压缩技术没有很好地解 决。美国应用数学研究成果，使得它在信息压缩技术方面超过了其他国家。 因此，现在美国的计算机多媒体技术以及网络传输技术已经领先于日本，成 为世界上信息技术最先进的国家。
天体科学
　　现有实验和理论认为，我们所在的宇宙是约 150 亿年前，由一次大爆炸 中产生的。科学家经过长期的研究和对大量天体观察的结果，看到我们现在 所在的太空中的所有星球都是在向外运动的，离开爆炸点越远，运动速度越 快，表明它们是从一个点中爆炸出来的，形成现在的宇宙。目前科学家正在 研究，在这之前和这一宇宙之外是什么？大爆炸是如何发生，宇宙是如何演 变，星球是如何形成和死亡的？这些都是当今研究的热点。例如，科学家从 微观的研究中推测，在很高的能量状态下，电磁作用、弱相互作用、强相互 作用以及重力作用都可能是统一在一起的，随着爆炸过程，温度逐步降低， 它们逐步分离出来，成为单独形式的作用力。宇宙一次大爆炸产生后 10-48 秒时，重力场开始分离出来作为独立的作用力；到 10-11 秒时，电磁作用开始 产生；在 10-4 秒时，“夸克”开始形成质子和中子；到了爆炸后而距今 30 万年左右，宇宙开始形成现有的原子核和原子；10 亿年前形成银河系；到了 爆炸后的 150 亿年左右，形成了现在的世界。
　　世界上最新的望远镜——哈勃望远镜，通过航天飞机已送到 600 公里以 外的太空上，那里没有大气层的干扰，所以这个望远镜几乎可以观察到宇宙 起源那么远的时间和地点。大家知道，光每秒走 30 万公里，我们平常计算宇
　　
宙的距离按照光走一年的时间来计算。这里有一张哈勃望远镜观察到的银河 系的图片，光从这个银河系走到地球需要 6000 万光年的时间。所以，我们说 这是 6000 万光年之前的一个银河系。在这个银河系里有一个非常亮的星体，
还有一个比太阳重 1 亿倍的黑洞。
高能物理和场论
　　构成核子的共有 6 个夸克，其中第四个夸克，即粲夸克是由中国血统的 学者丁肇中和美国物理学家 Richter 分别独立发现的，最后一个顶夸克已于 去年发现。6 个夸克先由理论上预言，到去年为止基本都发现了，证实了现 有的理论预测。作用于夸克上的胶子场也已有实验验证，现在正进一步研究 夸克和胶子场会不会是更基本的超对称场和统一的相互作用的产物。在能量 很高、距离很小的时候，所有的相互作用是统一在一起的，而我们的现实世 界又不是那么对称的。因此，要研究高度对称的系统是如何实现对称破缺， 以形成丰富多彩的世界的。原来人们认为运动中的对称性是不能破坏的基本 规律，1956 年李政道、杨振宁首先提出左右对称在弱作用下是破缺的，后来 发现有系列更高的对称性实际上也已经被破缺，现在正在研究对称性是如何 被破缺的。
地球和环境科学
　　大气中臭氧层的破坏，温室气体的增加，地球上生物多样性的减少，以 及水土流失和污染的加剧都带来了严重的环境问题。保护环境，改良生态， 控制全球变化是科学研究的前沿问题。全球变化是指由于人类活动造成环境 变化后对全球带来的影响。例如，温室气体的增加可以引起温度上升，会带 来全球气候的变化，地球上生物多样性的减少也是全球性的问题。前不久做 过一个实验，在冰岛有很深的冰雪层，是若干年以前积累起来的。在其中可 以找到当时气候的资料，如大气中二氧化碳有多少，当时的温度是多少，从 中可以看出从 15 万年前到现在二氧化碳含量及温度的分布。这里有一张图 片，可以看出宏观上二者大体相应的情况，说明温室气体的产生对全球气候 有一定影响，但它也不完全是对应的。最近地球上的温度波动很厉害，而二 氧化碳一直在上升，所以全球的温度也不是完全由二氧化碳所决定的。有很 多因素尚待科学家们去研究。另外从历史上看，大自然也会影响二氧化碳的 增加或减少。现在的变化是否完全由于人为产生的温室气体造成的，还需进 一步研究。值得注意的是，有人企图用这个来限制发展中国家增加生产能源， 借此来抑制发展中国家的发展。这既是科学问题，可能也有政治上的问题。 我们不能在科学上没弄清之前，就轻易地作出结论。地球科学还要研究海洋 和地壳深部的构造与资源，研究地壳板块运动和地震活动。地震在经济发达 的时候危害会更重，必须通过研究事先掌握地震的规律。
非线性科学和复杂系统
　　非线性科学和复杂系统科学预计在下一世纪会有重大突破，非线性复杂 系统中经常出现所谓的混沌现象和自组织、自适应状态，对这些现象的进一 步研究将得到规律性的认识和广泛的应用。混沌这个词在中国古代就有，所 谓开天辟地之时是一片混沌，是无序的。实际上混沌并不是完全无规则的， 它的形成是有一些普遍的规律的。而且形成以后，表面上看起来杂乱无章， 实际上里面是有规律可循的。现在我们已经发现很多现象在一定的条件下都 会出现混沌，只要是比较复杂的系统在非线性相互作用下，这种现象都可能 出现。包括人体里一些电波的跳动，也包括大气的环流，甚至于股票的涨落
　　
等等都有混沌的出现，所以它是一个很普遍的现象。我们知道在很复杂的条 件下，常常会出现能够自己组织起来并能适应这个环境的状态，这是很重要 的问题。比如说生命的起源，生物是怎么产生的，在地球刚开始的时候并没 有生物，是混沌的。在一片混沌的原始世界上，有高度组织、各部分协同的 系统，有规则的各种空间结构模式是如何自动生成的？这都是当前研究的前 沿问题。这种有序系统的形成带有一定的必然性，它又是如何在偶然性中展 开的？反过来，对决定论力学运动的研究也发现，一些参数的微小变化能产 生巨大的后果，可能出现混沌，差之毫厘，失之千里。偶然性也会在必然性 中出现。
材料、能源和空间科学
　　材料工业是我国国民经济建设中的重要工业，也是非常重要的研究方 向，材料可以说是所有工业的基础。预计智能材料、强场材料、仿生和有机 功能材料、高强轻型复合材料和纳米材料等将大量应用。现在有些材料可以 加入某些电子的技术，增加感知的能力。例如将来服装能够感知外界的温度， 这种智能材料和仿生材料有某种关系。这种材料可以用在飞机上。飞机容易 出事故，是因为出现很多裂纹。将一种材料涂在飞机的部件上，就可以感知 其内部裂纹，预防事故。这些都是科学界正在研究的方向。室温超导材料一 旦有所突破，将会改变电力、交通、传感、仪器、电脑等的面貌。这些材料 都有可能在下世纪获得突破。
我们目前的能源是石油、天然气、煤等，这些能源储藏有限，有的还会
带来很大的污染。如燃煤会产生温室气体和二氧化硫等有害气体，带来全球 气候变化和酸雨。到下世纪中叶，必须用清洁的能源代替。我国也正在研究 清洁煤的技术，如循环流化床，能够使燃烧过程更加完全、脱硫，这样的技 术在我国正在小规模地进行研究。下世纪中叶，聚变能和太阳能应成为主要 能源。西欧的托卡马克装置是世界上最大的研究聚变的装置，前不久首次在 世界上实现了热核反应，第一次达到输出的能源略多于输入的能源。通过国 际的合作，美国、俄国、日本、西欧预计用 20 年左右的时间，要在世界上建 设一个聚变实验反应堆。
在空间科学方面，卫星对地球的监控已可以观察到单个士兵的活动。卫
星将对资源勘探、气候预报、战争预警、环境监测、全球通讯和定位等发挥 重要作用。中国科学院遥感所在去年南方洪涝灾害时，提供灾情监测，很快 确定洪水的面积及受灾范围，为防汛指挥部决策提供了依据。预计到下世纪， 人类还将开拓月球，做定居太空的试验。现在有一个国际合作计划，拟设立 一个很大的航天站，可以较长时间地观测人类在太空的活动。
生命科学和认知科学
　　生命科学、认知科学和信息科学的结合和突破，不仅将回答生命和智力 的起源，而且将实现用机器部分模仿人的脑力活动。由于集中了专家的经验 和知识，机器可以比一般人更聪明。当然机器若想比全体人的智慧高现在看 来是不可能的。因为机器是人创造出来的，机器的智慧也是人给的。人类的 总体智慧会超越机器，但是个别人的智慧会低于机器。
　　先谈一下生命科学。每个成人都由一个受精卵发育而来。人的全部遗传 信息储存于受精细胞内染色体的 DNA 中。人的遗传基因约 10 万个，每个遗传 基因是由 A、T、G、C 四种核苷酸，按次序排列在两条互补的组成螺旋的 DNA 长链上。核苷酸总数达 30 亿左右，DNA 储存了制造蛋白质的信息，基因中由
　　
三个密码字母组成一个氨基酸，许多不同氨基酸的排列形成蛋白质长链，再 经过折叠而成有活性的蛋白质。DNA 犹如存储生命之歌的磁带。这里有一张 用隧道扫描显微镜拍摄的 DNA 图像，可以看出它是双螺旋。和 DNA 密切相联 的另一长链，称为 RNA，它也带有全部遗传密码，它能将信息由细胞核内带 出来，在细胞质中制造蛋白质。最原始的生命可能由 RNA 产生。现在科学界 在讨论到底是 RNA 还是 DNA 是最早的生命起源。DNA 可以生成 RNA，RNA 也可 以生成 DNA，因为 RNA 也带有全部的遗传信息，它本身还带有生物酶的作用， 很可能 RNA 是最早的生命体。现在世界都关注防治艾滋病，这要先了解艾滋 病毒如何侵入人体的问题，人的免疫细胞是用来防御的，是抵抗外来病菌的。 当免疫细胞被艾滋病毒侵袭时，病毒通过细胞膜进入，然后将病毒的遗传物
质 RNA 放出来，复制成它的 DNA，再进入到细胞核中去，和细胞本身的 DNA 组合、复制，然后分离出来，组成一个全新的病毒。一部分组合成外壳，一 部分就是病毒遗传物质本身，同时破坏了这个免疫细胞。
　　人如何由一个细胞发育而成？遗传基因如何启动和调控？各种器官和系 统是如何按时间顺序和空间位置发育？细胞间信息如何传导？神经系统如何 指挥、协同？疾病和衰老是如何发生的？这些都是今天生物学家在着重研究 的问题。例如，一个正常的果蝇有两只触角。果蝇的发育是由它的遗传信息 所决定的。科学家将它的遗传密码的位置掉换一下，改变了它的发育在空间 的结构，使果蝇的足长到了它的触角的位置上。同样的情况在其它动物身上 也可以实现，如把老鼠的脊椎骨放到尾巴上。遗传基因的排列次序对它的时 间和空间发育是非常重要的。例如人的某些器官损坏了，能否重新启动他的 基因，使其重新生长出新的器官，因为原来在人的发育过程中，基因都是启 动过的，成人之后就关闭停止了。在正常的情况下，不能再启动。损坏的肢 体或器官能否有可能再产生出来，在现在看来是科学幻想，但是也不敢说没 有实现的可能。一个弄清人的全部基因排列次序的国际计划正在进行，在下 世纪初，就可以把 30 亿个密码的排列情况，10 万个基因的情况研究清楚。 目前中国正在组织全国的科学家执行一个弄清水稻全部基因的计划。在 这方面，日本比中国早进行几年，但是中国科学家以更高的智慧，在水稻基 因图谱方面，发展了一种新的方法。中国科学家还与美国科学家合作，从水 稻基因中分离了抗性基因，该基因是水稻基因组研究中第一个采取定位克隆 战略分离的基因。这个结果已经超过了日本的进展水平。预计中国可以在世
界上第一个得到全部水稻基因的图谱。
　　再谈一下认知科学。人脑有百亿个神经元，相互通过千万亿个突触相联 接，分布在两毫米厚的大脑皮层上。人脑是如何工作的？人的意识、情绪、 意志、感情、理智、智力是如何由脑神经细胞产生的？这个问题不仅具有重 大的科学价值和应用前景，而且有重大的哲学价值。这是唯物主义和唯心主 义最后争论的焦点。人的意志、情绪等，是由物质所产生的，还是独立的存 在。研究这个问题是非常困难的，但现在已经开始进行，而且有了一些初步 的进展。预计下一世纪会有很大发展。
未来的生物技术
　　生命科学的发展对我们的生活有非常密切的关系，未来的生物技术对农 业、环境、健康、化工等都是非常重要的。
　　利用生物技术将来可以由转基因生物生产食物、药品和移植器官。将来 植入人体的各种智能芯片可以提高记忆，恢复视力、听力等。现在恢复视力
　　
的芯片已经发明出来，并植入人体。还可采用基因疗法治疗肿瘤、心血管等 的常见病。
　　将来可以用转基因植物直接生产塑料和化工原料。现在我们的化工厂污 染也很厉害，用生物来直接生产化工原料是可能的。生物酶比化学的催化剂 更有优越性，因为生物酶常常在常温的条件下进行催化。我们人体就是一个 大的化工厂，是靠生物酶来作用的。而很多化学催化剂需要很高的温度，还 会带来很多问题。用生物酶作催化剂发展化学工业，用生物清理垃圾和清除 污染，用生物防治代替化学农药，用经微生物处理的有机肥代替化学肥料， 这是发展方向。现在化学农药污染是相当严重的，前不久有消息说，广东有 些人因食用被污染的蔬菜而生病，这就表明我们目前使用的农药毒性太高， 将来要解决这个问题，很重要的是采用生物防治的办法。
　　生物技术也可以应用于电脑产业上，生物芯片和生物电脑能更好地模仿 人脑的功能。
　　还可让具有自组织、自适应和自修复功能的仿生材料和器件成为商品。 例如人的骨骼有自修复的功能，那么，机器的零部件损坏了，能否自己识别、 自己修复，看来这也不是完全不可能的。
农业和医药
　　将来农业生产将实行工厂化、信息化，不靠天，肥料有机化，农药生物 化。高产、优质、抗逆性强的转基因动植物将成为重要的农作物品种和生产 药物及化工原料的“机器”。基因工程药物和基因疗法将普遍使用。转基因 异种器官移植将成为可能。这里有一张转基因花卉的图片，用不同的转基因， 可以使花卉只生长花瓣、花蕊或者花叶。将来可以用转基因的方法生产出各 种各样的植物以达到高产优质。
人口、资源和环境
　　恩格斯在《劳动在从猿到人转变过程中的作用》中说，“我们不要过分 陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。 为了得到耕地，把森林都砍光了，但是他们梦想不到，这些地方今天竟成为 荒芜不毛之地。”世界上重视环境问题是在本世纪中叶，而恩格斯早在 100 年前就提出环境问题，可见他有很高的预见性，也说明了哲学对科学的重要 指导作用。
人口过多、资源相对不足、环境退化三者相互影响，恶性循环，是人类
面临的巨大挑战。可持续发展战略是唯一的选择。它要求控制人口增长，节 约和合理使用资源，保护环境，消除贫困，普及教育，发展科技和文化，提 倡文明、道德和适度消费等。这是世界性的问题，也是中国的问题。
（一）现状
　　和世界人均相比，目前我国可耕地为 1／3；淡水为 1/4；森林为 1／6； 草地为 1/3；矿产为 1/2；石油、铁矿石、钾盐、铜等缺少；资源利用率不高， 浪费严重。
　　我国环境问题非常严重，水土流失面积达 179 万平方公里，每年流失表 土达 50 亿吨；沙化面积近 150 万平方公里；森林覆盖虽有所上升，已近 14
％，但仍远低于先进国家水平；湖泊面积日益缩小，主要河流和湖泊污染日 益严重；我国每年排放二氧化硫 1800 万吨，烟尘 1400 万吨，废水 360 亿吨， 废渣 6.17 亿吨；长江流域已经普遍出现酸雨。城市空气污浊，水质不洁，农 药残留，白色污染有增加的趋势。

我国自然灾害也日益增加，如表所示：
年份 受灾面积
（万公顷／年） 成灾面积
（万公顷／年） 1952 — 1959 2450 1047 1960 — 1966 3760 1773 1970 — 1979 3767 1158 1980 — 1989 4155 2038

（二）期望的情况
　　将来全球变化的不利趋势将得到控制，大气和河流将恢复自洁功能，这 是我们所要求的，也是可以达到的。还应大规模治理沙漠、荒漠和荒山，以 改变气候和改良生态。要使环境意识普及，绿色科技和绿色产品占据统治地 位，可持续发展成为共识，人类应以适度消费作为健康的生活方式，这些对 我们国家非常重要。我们还在发展之中，但超前高消费意识已经在一部分人 中间滋长，这是完全不符合我国持续发展战略的。
信息科技
　　微电子、电脑、各种仪器的迅速更新，将推动科学技术、生产、教育、 传媒和服务业的继续快速发展，成为生产力中发展最快、带动面最大的科技。 信息科技将从根本上改变社会的生产方式和生活方式。信息科技的重要性可 以反映在一句古语上，即“知己知彼，百战不殆。”在信息工业的带动下， 工业生产过程和产品将实现数字化、网络化、集成化、智能化、移动化、个 性化，以及参与式和交互式。在信息科技中提出的虚拟现实，在人的参与下 用计算机来模拟现实中发生的情况，将改变教育、训练、研究、设计、模拟、 实验的方式。

科技发展对社会的影响
（一）信息社会的来临 信息高速公路的建成标志世界信息社会的到来。最近世界上不少国家都
在建设信息高速公路，我国的金桥工程也在建设中。信息网络将把国家、地
区、单位和个人联成一个整体。世界上任何地区发生的政治、经济、社会、 生态的事件都会立刻产生全球影响。世界上已经没有独善其身的乐土。
实时观测和信息反馈系统，使集中调控、市场监视和灾害预警成为可能。
利用信息网络的并行工程将设计、试制、生产、销售一体化；在新产品开发 中实行并行工程，达到和超过这些功能，将在设计的过程中不断反馈生产部 门、销售部门的意见，设计出来的东西用虚拟现实，送到消费者面前加以评 价和选择，然后改进和实现小批量、多品种的生产，这样将大大缩短新产品 上市的时间。一部分工厂将实现远距离电脑控制，全自动化、无人现场操作 的生产。所以，以机器部分代替脑力劳动将开辟生产力大发展的新产业革命， 其意义和影响将大于以机器代替体力劳动的第一次工业革命。
（二）信息社会中的家庭
　　马克思在《1844 年经济学哲学手稿》中说，自然科学却通过工业日益在 实践上进入人的生活，改造人的生活，并为人的解放作准备。
　　在信息社会中，家庭中配备综合事务处理工作站，集成高清晰度电视、 高保真音响、数字电视电话、传真、电子邮件、电脑等功能，通过信息高速
　　
公路与工作单位、学校、图书馆、博物馆、研究所、新闻库、电视库、商店 和服务单位进行交互式联系，解决生活和工作中的各种问题。在这种情况下， 集中办公已无必要，可以通过电视电话办公，实现协同和调控。家庭将成为 生活、学习和娱乐的共同场所。家庭再次成为社会最重要的基本单元。在这 样的家庭里，妇女将获得彻底的解放，将更多地参加工作和社会活动。儿童 的家庭教育也将变得更为重要。
（三）未来的掌上计算机 现在的笔记本电脑已经可以有几亿次的运算速度，有几千兆的存储量。
未来掌上计算机将达到和超过这些功能，将配备数字电话和全球定位系统， 连通国际信息高速公路，对工作进行远距离实时控制。能进行文件处理，信 息传送、储存、分析和判断，语音识别和控制，实时翻译等。它还是个人身 份证、信用卡、会员证、票证等；还可实施家庭电子管理和安全预警，电子 定货，购物和结算；它同时是学习课本和辅导教师，又是微型电视，收音和 游戏机；还可以对人们实行健康监护。比如加装各种传感器，测量血压、脉 搏等。
（四）信息社会的景况 工业将实现由顾客参与设计的多品种、少批量的生产，满足顾客的不同
需要。与过去不同的是顾客将参与设计，如购买汽车，可先自行对样式、设
备要求进行设计，然后定货，交付使用。家庭购物也可以通过电视进行交互 式对话。第二产业将和第一产业一样，产品越来越丰富，但就业人数越来越 少。将来以知识和高新技术武装的，范围广阔的服务业将成为主要的就业途 径。而就业人员的知识水平和知识更新的速度成为最重要的竞争因素。终身 学习和成人教育将是社会的重要职责。
有人预测，知识将代替权力和资本成为最重要的社会力量。普及教育和
科技是消灭贫困和两极分化的根本出路，也是消灭城乡差别，脑力劳动和体 力劳动差别的根本途径。从这些都可以证明邓小平同志提出的“科学技术是 第一生产力”的论断的深远意义。

科技发展对社会精神文明的影响
　　科技不仅是生产力，而且是强大的精神力量，科学不仅提供关于客观世 界运动和发展的规律性知识，而且提供了系统的认识世界和改造世界的方 法，提供了在社会中对待事物的科学态度和处世立身的科学精神。恩格斯在
《英国状况》中说，“科学和哲学结合的结果就是唯物主义”。今天在社会
上弘扬科学精神，提倡科学态度和科学方法具有重要的现实意义。科学态度 的基本要求是严肃认真，一丝不苟，客观公正，实事求是。科学方法则基本 上就是毛主席在《实践论》和《矛盾论》中所论述的方法的具体化。
　　毛主席在《实践论》中说，“必须经过思考作用，将丰富的感觉材料加 以去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里的改造制作工夫，造成概念和 理论的系统”。我想就毛主席所说的去伪存真谈点看法。要做到去伪存真是 很不容易的，因为现实中存在有意地作伪，如动物的保护色，军事上人为的 伪装和隐形，制造假相，散布虚假信息等。同时不掌握唯物论的认识论，不 掌握科学方法和基本的科学知识，就会轻易相信未经严格证明的表演等，就 很难存真。所以，耳听为虚，眼见也未必为实。
自然科学通过精确的仪器，在严密控制的条件下，进行可重复和可比的

实验，同时对比、分析和综合其他有关实验结果，并利用数学方法进行严格 的逻辑推理和误差分析，以求得正确的认识。这就是说，要严格控制条件， 进行可以重复和可比的实验。例如实验新药，要知道它的治愈率有多高，一 定要作双盲实验，即找两个条件相当的人群，在不知情的情况下，一个给药， 一个给安慰剂，经过实验后，才能确定真正的疗效，否则结果是不可靠的。
科学精神是彻底的唯物主义精神，它的要点可以概括如下： 科学要求认识客观世界的运动规律，因此客观、求实是科学精神的首要
要求。科学认为世界的发展、变化是无穷尽的，认识的任务也是无穷尽的。 因此，不断求知也是科学精神的要求。
　　科学要追求真理，不盲从潮流，不迷信权威，不把偶然性当做必然性， 不把局部看作整体。未经严密的科学方法所作的反复实验证明和严格的科学 推理，不轻易相信所谓的新发现。科学的怀疑精神也是科学精神的组成部分。 科学认为具体的真理都是相对真理，都有适用的条件和范围，因而是可 以突破的。新的发现将拓广原有的真理，使之适用于更大的范围和更少的条 件。创新精神是科学精神的重要组成部分，相对论和量子论都推广了牛顿力
学，并适用于更大的范围。 科学又认为，相对真理是不断逼近绝对真理的，绝对真理是由相对真理
构成的，在每一具体真理适用的范围和条件之内，它是不能违反的，新发现
的真理必须包含原有的真理内容。例如，相对论发展了牛顿力学，但当运动 速度变小时，相对论就自动趋于牛顿力学。继承是科学精神的组成部分。现 在有很多新发现是不讲继承的，它们违反了许多反复证明过的真理，只用自 己的表演来说明新的发现。这是不符合科学精神的。
科学已成为社会三大实践活动之一，是社会有组织的群体活动，因此团
队精神、民主作风、百家争鸣都是科学精神的组成部分。科学不仅是认识世 界客观规律，创造新技术和新知识，而且要参与社会的变革，促进社会的进 步，要从理性的认识发展到变革的实践。
毛主席在《实践论》中曾经讲过一段非常精辟的话，“通过实践而发现
真理，又通过实践而证实真理和发展真理。从感性认识而能动地发展到理性 认识，又从理性认识而能动地指导革命实践，改造主观世界和客观世界。实 践，认识，再实践，再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识 之每一循环之内容，都比较地进到了高一级的程序，这就是辩证唯物论的全 部认识论，这就是辩证唯物论的知行统一观。”

发展科学的动力
　　科学本身不仅要在学科前沿，而且更要在经济和社会发展中获得推动力 量，才能不断向前发展。我们必须从科教兴国、振兴中华的历史召唤中汲取 力量，鼓舞全国科技、教育界投身经济建设和社会发展的主战场，并在科学 前沿上努力拼搏，才能赢得中国科技事业的再度辉煌。恩格斯说，“社会一 旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”因 此，我们科技界一定要把主要的力量投入到促进国家发展和经济建设的主战 场上去，这不仅是社会的需要，也是科学自身发展的需要。
　　在科学的发展中，国际合作和交流是非常重要的。因为科学技术没有国 界，发展科技是人类共同的责任。开展国际合作和交流，努力学习和引进国 外先进技术是必要的，但是学习和引进是为了创新，为了自立于世界民族之
　　
林。中国作为世界人口最多的国家，还应当为世界科技发展作出应有的贡献。 科学家是有祖国的，中国科学家一定要努力让中国工业建立在本国的知识产 权基础上。
　　马克思在《机器，自然力和科学应用》中说，“科学分离出来成为与劳 动相对立的，服务于资本的独立力量，一般说来属于生产条件与劳动相分离 的范畴，并且正是科学的这种分离和独立成为发展科学和知识的潜力的条 件。”所以科学从生产中分离出来，成为独立的社会实践活动，是社会进步 的要求，科学研究的时空范围和对物质结构的深入探索都远超出了当今生产 的实践，科学的超前发展不断开辟着新的生产领域。科学和经济的紧密结合 是正确的，是必需的，但把科学活动都归为经济活动则是不正确的。
　　马克思在《剩余价值理论》中还说过一段很重要的话，“对脑力劳动的 产物——科学的评价，总是比它的价值低得多，因为再生产所必要的劳动时 间，同最初生产所需要的劳动时间是无法相比的。”这段话说明了创造新知 识是一项艰苦的劳动，社会应当为此准备必需的物质和精神条件，要有配备 先进仪器，集中优秀人才的研究基地，要有足够的运行经费，要有促进创新 的交流制度和学术气氛。掌握知识产权的多少将决定一个国家的竞争实力， 决定它在世界上的地位。希望大家从马克思的话里能够了解到创新是非常不 容易的，创新知识的价值远远超过去模仿、引进的知识价值的本身。

普及科学，破除迷信
　　从历史上看，辛亥革命后，社会上宣扬鬼神的迷信盛极一时。上海有灵 学会，出版《灵学丛志》；北京有悟善社，出版《灵学要志》；当时，风水 算命，卜卦，画符，念咒，扶乩，炼丹，运气，迎神，说鬼，无奇不有，横 行国中。在李大钊、陈独秀的发起下，《新青年》杂志高举科学和民主的旗 帜，对迷信活动进行了有力的批判和反击，迎来了“五四”新文化运动。一 般来讲，在社会变革的时期，人们不了解发展的趋势，不能掌握自身的命运， 或发横财，或遭破产，都有神秘和不安定感，在缺少精神支柱时，人们感于 今生，期于来世，以宗教信仰或迷信活动来寻求心理安慰，都有一定的社会 根源。时下迷信的泛滥与辛亥革命后出现的情形何其相似，就说明了这一点。 目前，我们破除迷信需要加强精神文明建设，对用迷信活动诈骗的行为 要进行法律制裁和舆论谴责，将普及教育和科学知识等多方面工作相配合。 这是一项长期的系统工程，普及教育和科技知识是根本的措施，要坚持不懈
地做下去。

当代工程技术发展趋势及 应引起重视的几个问题

朱光亚 中国工程院

　　朱光亚 原子核物理学家。1924 年 12 月 25 日生于湖北宜昌。1945 年毕 业于西南联合大学。1949 年获密执安大学物理学博士学位。历任北京大学副 教授，东北人民大学教授，北京第九研究所（后改为第九研究院）副所长、 副院长，国防科学技术工业委员会副主任，国防科学技术工业委员会科技委 副主任、主任。1980 年当选为中国科学院院士（学部委员）。1994 年被选聘 为中国工程院院士，当选为首任院长。先后当选为中国核学会副理事长，中 国科协副主席、主席，中国共产党中央委员会候补委员、委员，中国人民政 治协商会议全国委员会副主席。是我国核科学技术的主要开拓者之一，在我 国核武器事业的发展中起了关键作用，作出了极为卓越的贡献。
　　1980 年前后，钱学森同志在论述现代科学技术的特点和体系结构的几篇 著作中指出，工程技术是现代科学技术体系中的一个分支。它是综合应用技 术科学、自然科学和社会科学的知识，使自然资源最佳地为人类服务而发展 起来的一类专门技术。工程技术直接为经济建设和社会发展作贡献，它的任 务是改造客观世界并取得实际的成果。近几个世纪以来，人类社会的各个领 域，都在不同程度上受到工程技术发展的影响。进入 20 世纪，由于自然科学 领域的重大发现和技术科学领域的不断创新，工程技术发展的步伐加快了， 对经济建设和社会发展的影响也更为显著。

一、当代工程技术发展的五大特点
　　与过去相比，当代工程技术发展有五大特点。这五个特点反映了当代工 程技术发展的基本趋势。
1．信息技术革命在产业化过程中的作用日益增强
　　人类社会赖以生存和发展的三大要素是物质、能量和信息。在农业社会 中，人们对物质的认识比较深刻而对能量的认识较少；在工业社会中，人们 又普遍认识到了能量的重要性。现代工业社会可以说是建立在物质和能量的 基础之上的；而以往的产业革命，可以说是在挖掘劳动资料的机械、物理和 化学属性的潜力。但是，与以往产业革命不同的是，在推动当代社会进化的 能量流、物质流、信息流中，信息流起着越来越重要的作用。
　　1938 年，发现铀原子核裂变。曾有预言：人类进入了原子能（核能）时 代。20 世纪虽有巨大进步，但未能实现这一乐观预计。据 1994 年终 IAEA 统 计，核电在各国发电量中所占比例：法国 75.29％，瑞典 51.13%，韩国 35.48%， 西班牙 34.97%，日本 30.70％，美国 21.98%，加拿大 19.07%，我国为 1.49%。
　　1957 年和 1961 年，前苏联曾先后成功地发射了世界上第一颗人造卫星 和发射第一艘载人飞船；1969 年 7 月美国实现宇航员登月。也曾有预言：人 类进入了空间时代。现在看来，空间技术虽有重大进步，但发展亦有限。而 且，正是由于信息技术的发展进步，通信、广播、遥感、气象卫星等产业才 取得了迅速扩大的市场和效益。
　　
　　1958 年研制出第一块硅集成电路，从此信息技术由电子管、半导体器件 跨入以集成电路为基石的阶段而飞速发展。专家们一致认为：近 30 年来，信 息技术在世界新技术革命中一直处于核心地位；它不仅作为一项独立的技术 而存在，还广泛渗透于其它各个技术领域，成为它们发展的基本依据和重要 手段。电子信息技术能优化现代生产过程的控制、物质流动过程的控制和金 融资本流通过程的控制，使得计算机乃至更小的信息处理装置能够嵌入到控 制生产过程的装置或设备之中，从而大大提高能源和基本物质的利用率，从 根本上促使工程技术与生产力更为紧密地凝结在一起。这种倍增器的作用和 效能，已成为越来越多人们的共识。
　　仅举电子信息技术在第三产业中一个应用实例作点补充，即正在迅速发 展的信用卡由磁带型向芯片型转变。芯片型信用卡可携带的信息量比磁带型 更大（10～100 倍），能执行身份证、信用卡、通电话付款、乘公共车付款、 自动付款机用卡、医疗用信息卡等多种功能。芯片型信用卡（或称“灵巧” 卡）是由电话通讯的需要引发的。美国通话费用很低，为防止被人滥用，只 需附装磁带型识别、确认器（reader）就足够。而欧洲电话费用高，欺诈、 盗用率高而且呈上升趋势。80 年代中期法国即开始发展芯片型“灵巧”卡， 以替代磁带型卡，发行量已达 2000 万个。而代替现金和支票进入商业流通中 的付款用“灵巧”卡已开始在美国、德国、澳大利亚、香港等国家和地区应 用，发行量达到百万量级。据经济学家估计，在各种商业交易中使用付款“灵 巧”卡后，可节约 4％。而且现金不呆滞在个人身边而存在银行的利息也是 可观的。
信息和知识具有全球扩展、光速传输、非线性效应、用之不竭、多方共
享等独特功能，已成为信息时代的生产要素。正象海湾战略和波黑冲突初步 表明的，信息和知识在战争中能发挥重要作用，是重要的毁灭（杀伤）力量， 也是力量倍增器。信息技术改变了过去单纯以计算有多少装甲师、航空联队、 航母战斗群来衡量军事能力的传统观念，现在还必须考虑一些无形的力量， 如计算能力、通信容量和可靠性、实时侦察能力??战争实践表明，“计算 机中一盎司集成电路芯片产生的效应也许比一吨铀的作用还大。”
总之，信息技术正在改变原有社会产业结构和经济结构，改变人们的劳
动方式和生活方式，改变社会生产组织和管理体制，成为决定生产力发展速 度和经济竞争力高低的关键。这是当代工程技术发展的最为重要的特点。
与世界发达国家相比，我国的信息科学技术尚有较大的差距。我国目前
还处于工业化阶段，能源和物质利用率低。例如，我国目前能源的有效利用 率为 30％，而发达国家为 40～50%；我国钢材利用率为 60％左右，而发达国 家通常在 80%以上。由此可见，我国目前的经济增长在很大程度上是资源消 耗所推动，技术进步的推动作用还比较小。当然，这也说明我国经济增长的 潜力很大，依靠信息技术、制造技术、新材料技术的进步，就能使我国经济 持续地以较大幅度增长。
2．微观尺度生产领域制造技术的演进与革命方兴未艾
　　微观尺度生产领域制造技术主要涉及微电子技术、微机械技术和纳米级 制造技术。
　　（1）微电子技术的发展，为信息技术革命提供了最坚实的物质技术基础 微电子技术已经历了大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、特大规模（ULSI） 集成时代，并于 1995 年进入吉规模（GSI）集成时代。“吉”是千兆或十亿
　　
的意思，即集成度达到 256 兆位动态随机存贮器，在 350 平方毫米的芯片上 集成 5 亿个元件。已上市的这种产品为大于 600 万个元件，相应的微细加工 尺寸为 0.35 微米。这种情况还在继续，预计上千万个元件、微细加工尺寸达
到 0.25 甚至 0.16 微米的芯片不久即可上市。半导体材料的发展由最初的锗 到硅再到砷化镓，生产制造工艺经历了平面型工艺，分层工艺，图形产生（光 刻）以及硅平面型技术的标准工艺和集成电路经济规模的生产制造工艺的演 进过程。
　　计算机已经改变了人类社会的面貌。推动这场正在进行中的革命的动力 就是微处理机。由于生产制造工艺的不断进步、创新，从大规模集成电路芯 片研制成功的 25 年以来，其集成度每隔 18 个月就翻一番，而每隔 3 年就能 以同样的价格买到性能比 3 年前高 4 倍的芯片。这种状况似乎是罕见的。然 而，随着微细加工尺寸达到深亚微米，目前使用紫外线刻制电路的光刻技术 会出现一些技术障碍（最高分辨率受到光线波长的限制）。转用 X 射线来生 产集成度更高的芯片，制造工艺装备更新又将要求巨额投资。因此，不少科 学家预测，今后微电子技术的发展从本质看将是渐进性的，而不再是革命性 的。即便如此，到 2020 年，大规模集成电路芯片仍将使微处理机的软件发生 革命性变化，其计算能力十分惊人。
（2）微机械技术会像微电子器件一样给社会带来深刻影响
　　微机械技术是指在几厘米以下及至微米尺度上制造微机械装置。研究者 们利用微电子材料和工艺制作了微型梁、槽、齿轮、薄膜和微马达。这种马 达可用来移动原子或开闭阀门抽取微升量级的液体。像晶体管一样，这些微 米级机械可同时制作上百万个。
电子计算机和集成电路威力巨大，但究其实质，只不过是对电子的运动
进行通断控制。在今后 50 年中，微机械装置将为电子系统提供通向外部物质 世界更加直接的窗口，使它们可以感受并控制运动、光、声、热及其他物质 作用。
微机械与电子系统的结合（被称为微机电系统），将在众多的科学和工
程领域取得巨大的技术进步，使得各种各样的微型装置得以面世。例如，美 国加州大学的一个工程师小组想要展示一下微机电系统最终是如何影响空气 动力学设计的，他们概述了替换机翼的相当大的活动表面的技术概念，计划 在翼表面镶上几千条 150 微米长的平板，静止时它们平铺在机翼表面；加电 压时，平板一端从表面升起（最大角度达 90°），因而能控制流过机翼横截 面的空气涡流。传感器可以监测机翼的高速气流并发出信号以便调节平板的 位置。这些活动的平板（即作动器），具有类似于常规飞机巨大襟翼微观改 型相同的功能。翼面控制的微调将使飞机转弯更快，飞行更平稳，并且因飞 行效率更高而节省燃料。由这种“灵巧蒙皮”获得的附加气动力控制能力， 可能导致飞机设计的根本性变化：去掉襟翼、舵甚至机翼，使飞机从“带翼 圆柱体”变成“飞翼”。
　　专用集成微型仪器的原型已可以探测局部地区和遥远地区的环境。专用 集成微型仪器将引起航天器和航天系统技术的深刻变革，将可能产生重量小
于 0.1 公斤的纳米卫星。用五六百个这样的卫星覆盖全球，完成监视和信息 转发；再用无人机等撒布神经系统、植入了微机器人电子失能系统的昆虫去 进行侦察、破坏甚至杀伤??胜似神话，不是神话。
（3）纳米级制造技术将是微观尺度生产领域另一惊人发展

　　纳米技术是指在 0.1～100 纳米（10-9 米）尺度上研究和利用原子和分子 结构、特征及其朴素作用的高新技术。它的最终目标是直接以分子、原子在 纳米尺度上制造具有特定功能的产品，实现生产方式的飞跃。自 1990 年 3 月在美国召开世界上首次纳米技术学术会议之后的短短几年间，这个领域取 得了日新月异的新成就。研究者们认为，作为纳米技术重要组成部分的纳米 电子学，将是纳米技术发展的主要动力，它将立足于最新的物理理论和最先 进的工艺手段，按照全新的概念来构造电子系统，超越传统的极限，实现信 息采集和处理能力的革命性突破。例如，有关专家估计，利用纳米技术将可 能使美国国会图书馆的全部藏书存储在一个直径为 0.3 米的硅片上。
　　微米级制造工艺包括光刻、刻蚀、淀积、外延生长、扩散、离子注入、 测试、监测及封装。纳米级制造包括微米级制造中的一些技术的延伸，如 X 射线、电子束、离子束刻蚀，但也包括对材料进行原子量级的修改与排列的 技术。目前这种技术仍处于实验室研究、开发阶段。
　　纳米技术的另一诱人研究方向是发展分子器件和生物器件。自然分子机 器（如核糖体）的普遍存在导致人们设想人工分子机器，像分子装配机器、 基于分子装配的复制、机械纳米计算机和细胞修复机器等。更重要的是，生 物分子制造物质的真正优点是它们能自我组装。研究人员希望未来能研制出 由单个分子组成连线和晶体管的分子电路，最终是实现分子电脑。
在纳米技术中，纳米电子学与纳米生物学既相互联系又相互促进。最近，
用原子力显微镜对 DNA（脱氧核糖核酸）分子链上的任何确定部位进行了分 子切割。这类手术再结合分子操纵，是迈向在纳米尺度上改选基因的重要进 展。第一代分子机器是生物系统和机械系统的有机结合体；第二代分子机器 应是能直接从原子、分子装配成有一定功能的纳米尺度的装配装置，第三代 分子机器将是含有纳米计算机的、可人机对话的并有自我复制功能的纳米装 置。分子机器一旦研制成功，它能在 1 秒钟内完成数十亿个动作，用足够多 的分子机器就可以在几秒钟或几分钟内完成现在几天或几个月才能完成的工 作。
3．材料技术成为不同工程领域产业化的共性关键技术
　　当代每一项重大新技术的出现都有赖于新材料的发展。对国民经济、国 防和现代科学技术具有重要作用的半导体材料就是一个明显的例证。
据美国商业部 1990 年发表的一个报告预测：到 2000 年，全世界包括超
导体、先进半导体器件、高性能计算机、新材料等 12 项新技术的世界市场总 营业额将达到 1 万亿美元，其中各种新材料将达到 4000 亿美元，占 40％。 目前世界上已有传统材料几十万种，而新材料的品种正以每年大约 5％ 的速度在增长。90 年代新材料的发展方向是高功能化、超高性能化、复合化
和智能化。 材料技术的发展趋势归纳起来主要体现在以下两个方面：
　　一是功能材料的小型化、信息化。功能材料的使用性能主要是光、电、 磁、热、声等功能性能，它是各种高、新技术蓬勃发展的基础和先导。例如， 目前硅材料仍是大规模集成电路的基石。然而，由于砷化镓有更高的禁带宽 度，其器件可用于更高的工作温度，运算速度比硅器件高好几倍。因而砷化 镓比硅更有发展前景。而且，用砷化镓材料研制的器件具有重要的光电效应， 可使其成为激光光源，这是实现光纤通信的关键。更重要的是由于原子及分 子量级加工技术的发展，如分子束外延（MBE）、金属有机化合物汽相外延
　　
（MOVPE）、液相外延（LPE）等方法，可将两种（或两种以上）不同半导体
（或同种半导体的 N 型和 P 型）极薄层交替排列组成周期阵列超晶材料。例 如，在砷化镓基片上，把镓、铝、磷、砷等相结合为多层堆积，通过不同掺 杂，达到控制能带结构、带隙、能态密度、光学吸收系数、折射率等多种参 数，从而获得多功能材料。这些具有优异的电、磁、光、声或超常的力学、 热学性能的新型功能材料，种类多，用途广且自成体系，对信息技术及其新 兴产业的发展起到了极大的推动和催化作用。
　　信息材料中还包括敏感材料、光导纤维材料、信息记录材料等，它们分 别是信息探测传感器、信息传输和信息存取必不可少的材料，在民用和军用 方面都大有可为。
　　新能源材料有光电转换材料、超导材料、高密度储氢材料和高温结构陶 瓷材料，它们是为开发新能源而研制成的。例如，光电转换材料中，国外非 晶硅薄膜于 1990 年在不聚集时的光电转换率达 23％。
　　二是结构材料的复合化。结构材料在产业化中一直发挥至关重要的作 用，从日常民用和工业、建筑，到汽车、飞机、卫星、火箭等，所有这些均 以某种形式的结构构架获得其外形、大小和强度。今天汽车用的大部分结构 材料为钢，飞机为铝合金，它们有其自身确定的强度／重量比值，强度的大 小直接与重量有关，这在工程设计上是矛盾的。当代新型结构材料的发展表 明，追求高强度、高模量、耐高（低）温和低密度材料的方向就是结构材料 的复合化。目前所谓的先进复合材料，一般是指具有比强度大于 4×106 厘米 和比模量大于 4×108 厘米的结构复合材料。
结构复合材料由能承受载荷的增强体和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、织物等，基体则有高聚物、金属、陶瓷、玻璃、碳和水 泥等。通过复合工艺组合而成的这些新型材料，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分所不具备的性能，还可以通过材料设计 使各组分的性能互相补充，从而获得优越的性能。以飞机为例，军用飞机已 在承受轻载的结构中采用了复合材料；最近投入使用的波音 777 客机的结构 重量中，9％是由复合材料制作的，相当于波音 757 和 767 客机的 3 倍。今后
10 年内，飞机结构设计师将与材料学家共同来降低机身和机翼的重量，一种
很有前途的材料是铝锂合金，与铝合金相比其密度较低，强度更高，正因为 如此，欧洲空中客车公司的 A330 和 A340 客机，其机翼前缘段就采用了铝锂 合金。据报道，Alcoa 公司还正在研制一种新的铝锂合金，其抗裂韧性要比 现代的铝合金提高 1／3 以上。
　　复合材料设计中的仿生技术也是近来发展较快的一种技术。生物体（或 生物材料）绝大多数是复合材料。以竹为例：管状纤维分散于基体中，由表 面到里层——由细、密到粗、疏，分层螺旋状交替排列。另一例是鲍鱼壳， 它是一种陶瓷基复合材料，由多层交错的碳酸钙（95％）和已知是控制碳酸 钙生长的一层蛋白质薄膜（5％）组成。其断裂韧性比单块碳酸钙高 10 倍。 人们按照这种结构由碳化硼和铝薄层构成的高温陶瓷仿制品，其断裂韧性比 普通化硼—铝陶瓷合金高 4 倍。
　　材料发展中的一种新趋势是结构材料和功能材料的互相渗透，即结构材 料的多功能化和功能材料的结构化。这正是材料发展中的综合集成。
除了上述材料技术两个方面的发展趋势外，还有以下两点值得注意。一

是高温氧化物超导体的发现和进展。1986 年，伯诺兹和缪勒发现临界温度为
35K 的镧钡铜氧化物超导体，在科技界引起巨大反响。不久液氮 77K 温区钇 钡铜氧化物超导体被发现，随后短短几年内共找到 100 多种氧化物超导体， 其中临界温度最高的已达 135K。虽然这种高温超导机制还有待深入探讨，但 在应用研究上已取得不少重要进展。例如，现在已可以制造长度超过 1 公里 的氧化物高温超导体长线，其临界电流密度超过每平方厘米 1 万安培。预期 在继续研究克服若干技术、工艺障碍后，这种高温超导材料可在输电和磁悬 浮等技术方面得到应用。
　　另一前沿领域是纳米材料，即晶粒尺寸一般为 10～100 纳米（10-9 米） 的材料。由于晶粒尺寸减小，其比表面能变化，使其对光、电、机械应力作 用的反应能力与微米级、毫米级晶粒有很大不同，用纳米材料制造的成品具 有一系列优异性能。例如，由纳米晶粒制成的铜，强度比通常的铜制品高 5 倍；纳米陶瓷制品与通常的陶瓷相比，能抗破裂。近年来国外已建立有专门 经营纳米材料与技术的公司。存在的问题是纳米材料制备技术的产率还有待 改进、提高。
　　4．生物技术为农业、医药、化工、环保和国防的发展带来重大变革 生物技术是应用于有生命物质的技术。可分为传统生物技术和现代生物 技术二大类。人类几千年来使用的酿酒、制酱、育种等是传统生物技术。近
20 年来，随着与生物技术相关的众多基础理论和技术以及试验手段的发展，
传统的生物技术逐步走出被动、低效的状态，而发展成主动、高效的现代生 物技术，步入高技术领域。
传统的生物技术因应用对象、目的的不同而分为发酵工程、细胞工程、
酶工程和遗传育种工程几大发展领域。现代生物技术，按照现代高技术丛书
《生物技术》卷编著者们的表述，是指运用现代生物科学、工程学和其它基 础学科的知识，按照预先设计，对生物进行控制和改造，或模拟生物及其功 能，用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴高技术领域。在现代 生物技术中，有两项尤为引人注目，即基因工程技术（也叫 DNA 重组技术） 和蛋白质工程技术。前者是随着生物学特别是分子生物学理论的发展和当代 各种尖端技术在生物领域的运用而诞生的一种具有划时代意义和战略价值的 高技术。它的产生彻底改变了传统生物技术的被动状态，使得我们能够按照 自己的意愿改造生物种属。
世界上至少有 200 万种生物种属，生命现象的表现形式虽各不相同，但
构成生命的物质基础都是一致的，即都是蛋白质、酶、核酸等大分子。生物 种类之所以不同，就在于组成细胞中主要遗传物质 DNA 的基因不同。正由于 此，有可能通过改变生物的基因组成，人为地改变生物的遗传特性，按照人 的需要创造新的物种。
　　改变基因组成可以采用二种方法。一种是将不同生物体内的 DNA 分子取 出，进行体外加工，构成新的重组 DNA 分子，然后再放回受体细胞内，使外 源基因得到表达。这就是“基因工程”技术。另一种是通过移植染色体或细 胞核，而达到转移基因，从而改变生物基因组成的目的。这就是“细胞工程” 技术。通常将这二种工程技术称为遗传工程技术。
　　蛋白质工程于本世纪 80 年代初发展起来，它起源于细胞中 RNA（核糖核 酸）催化作用的发展。这一发现表明，RNA 不仅是携带遗传信息的分子，也 是一种生物催化剂。可借助现代科学技术手段，如计算机图像显示和辅助设
　　
计等，提出新分子设计方案，以获得全新的蛋白质。 运用以基因工程为主导的现代生物技术可使许多领域产生前所未有的变
革。例如，可为人类生产出各种动物蛋白、激素药物和抗病疫苗；可为谷物 类植株根部固氮，从而大大提高粮食产量；可从根本上治愈各种遗传病；可 逐步解决环境问题；还可使一些生物产生甲烷、氢气等可燃性气体，增加石 油产量等等。
　　至今，生物工程应用于工业化生产的，主要是微生物。微生物具有比表 面积大（代谢活性强）、转化能力强、繁殖速度高（20 分钟一代，24 小时可 繁殖成 4×1020 个）、变导与适应性强、分布范围广等优势。应用于能源工业， 通过微生物发酵或固相化细胞或酶的技术，可将绿色植物秸杆，木屑，工农 业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体和气体燃料（酒 精和沼气）。应用于冶金工业，发展出了细菌冶金技术，如利用氧化亚铁硫 杆菌的氧化作用，可从含硫、砷矿化物的金矿石中除去硫、砷，浸取黄金。 据报道，加拿大建有日处理 100 吨含金矿石的工厂，提取率近 100％；还可 利用某些微生物的聚集和吸附黄金的能力。
　　用于化学工业，则产生了生物降解塑料技术。在一定条件下，如光、热、 水分、氧等作用下，组成塑料的高分子链发生断裂，使分子量降低，伴随着 机械强度、延伸率降低，到分子量足够低时，最终能被微生物所利用，这个 过程称为降解。新型生物降解塑料可彻底消除由塑料薄膜引发的“白色污 染”，具有价格低廉、不污染环境等优点，是替代不可分解的塑料的理想产 品。
生物降解塑料主要有两类：一类是用生物或化学合成方法合成聚合物，
如 PHB（聚 3-羧基丁酸酯）、PLA（聚乳酸）、PCL（聚乙丙酯）等。性能好， 但价格昂贵。另一类是用天然产物（淀粉、纤维素、多糖的衍生物）与合成 树酯的共生物。原料来源广泛，价格低。比如，“百康”淀粉基降解塑料， 由玉米淀粉、合成树酯、淀粉改性剂、增容剂、可逆交联剂和降解促进剂等 添加剂，用双螺杆挤出机，经过熔融、混炼，形成共聚共混物。使用后废弃 于土壤、垃圾等微生物较丰富的环境中，淀粉首先被微生物降解。据报道， 该产品已远销台湾、泰国、日本、美国。
目前降解塑料只是刚刚兴起，生产量、使用量尚微乎其微。全世界每年
包装业消耗塑料 3000 多万吨；若 30％用降解塑料，则需近 1000 万吨，市场 前景广阔。
目前还出现了一种所谓“EM 生物技术”。“EM”是“有益微生物群”
（Effective Microorganisms）的英文缩写，用它萃取的“EM”粉（液）可 降解土壤中化肥、农药残留的有害成份，不仅有助于作物增产，而且可避免 环境污染。“EM”中有一种可能生存于 700℃以上高温环境的微生物，将掺 有这种微生物的粘土烧结成“EM 陶瓷”，制成汽车油箱、发动机缸体的内衬， 可以明显提高燃烧效率，减少尾气排放，净化城市空气。含有“EM 陶瓷”的 再生塑料可用于加工能自行降解的保鲜袋，里面的大米可在 4 年内无虫蛀、 不霉变。
　　生物技术也有广泛的军事用途。例如，开发生物传感器，提高对毒剂、 炸药和麻醉剂的实时探测与识别能力，提高非声水下探测能力；研制特种生 物材料，如单兵或集体防护用的自消毒材料的催化聚合物等。
总之，生物技术的冲击波将改变各种产业结构，改变整个工业、农业、

医药业的根本面貌，甚至将使政治、法律、伦理观念和人类文明产生新的变 革。
　　5．综合集成在工程技术最终转化为生产力过程中发挥着关键作用 当代工程技术发展的另一重要特点是，综合集成在工程技术转化为生产 力的过程中发挥日益重要的作用，也是工程技术转化为生产力过程的最终 的、最为关键的环节。综合集成可以弥补单元产品的不足；更重要的是，综 合集成可以使原有的工业界限或极限不断得到突破。当代工程技术的竞争更 多地体现在综合集成上。综合集成既是一门工程技术，也是一门艺术。综合 集成是我们面临复杂工程系统挑战的工具，是方法论，也是实现工程技术向
现实生产力转化的重要手段和途径。 综合集成包括以下几方面的工作：系统工程，软件集成，综合集成演示，
科学的计划管理。 综合集成的事例很多。如柔性制造系统（FMS）可以把若干台数控加工系
统、物件搬运系统、上下工件系统（回转式转盘和工业机器人）、立体仓库、 优化调度（信息控制）系统综合集成在一起，形成较完整的生产体系。它能 自动完成加工、装卸、运输、管理，具有监视、诊断、修复、自动转换加工 产品品种的功能，并具有一定的柔性和灵活性，适合于多品种小批量生产。
80 年代开始出现的计算机集成制造系统（CIMS），又进一步将计算机辅
助设计（CAD）与制造（CAM）、柔性制造单元与系统（EMS）和管理信息系统
（MIS）综合集成起来，以适应市场竞争中多变化的需求，获得多品种、中小 批量产品生产的高效益。
90 年代又出现了并行工程（Concurrent Engineering）工作模式，对产
品及其制造过程和支持过程进行并行、一体化设计、运行与管理。这种工作 模式力图使开发者们从一开始就考虑到产品全寿期中的所有因素，包括质 量、成本、进度和用户需求。它是一种新的系统工程管理方法，要求在产品 开发的全过程中加强各部门之间的协同与合作，按并行方式而不是串联方式 进行。它利用先进的计算机辅助工具，通过大量信息和数学仿真的综合集成， 分析和预测产品开发全过程中的问题和“瓶颈”，并预先采取措施，从而达 到质量、成本、进度和用户需求。
在军事领域里，武器平台和收集、处理战场信息情报的电子信息装备的
大规模结合，是一项极大的系统综合集成任务。这样一种大规模的系统综合 集成，是商业世界前所未有的。在美国国防工业独领风骚的那些公司，正是 知名的系统综合集成商，而不仅仅是制造者。综合集成方法的实质是把科学 理论和经验知识结合起来，人脑思维和计算机分析结合起来，个人决断与群 体结合起来，发挥综合系统的整体优势。这对于作战指挥具有重要意义。
　　90 年代末以来，国外许多大企业在 R＆D 领域与其他企业结成技术联盟， 分工协作，风险同当，利益共享，走共同技术创新的道路。如在“信息高速 公路”技术方面，日本电气、东芝、日立和索尼等与美国太阳微系统公司、 米普斯计算机公司、惠普公司等结成几十个技术联盟。在汽车生产领域，德 国奔驰公司与日本三菱公司，日本丰田、铃木公司与美国通用汽车公司等的 技术联盟。这种技术联盟就是综合集成在经营管理上的应用范例。
　　对于综合集成的作用，国外一直比较重视。美国总统科技顾问及一些科 学家提出：为了继续确保美国在工业上的领先地位，出路在于“综合集成”。 德国《经济周刊》1994 年 1 月 14 日刊登了一篇题为“系统时代”的文章，
　　
讲到德国提出开发新技术不是只搞几项高技术，而是要系统配套，才能真正 发挥作用。