信息时代与民族复兴

第一章 信息和信息论


　　在当今的时代，“信息”、“信息论”、“信息社会”、“信息时代”、 “信息革命”、“信息产业”是人们熟悉而又经常谈论的话题。这是因为， 伴随着本世纪以来科学理论上的重要突破，新科学体系的创立，人类迎来了 新的技术革命。在新技术革命中，信息技术、微电子技术占有重要地位，电 子计算机是时代的宠儿。在生产中体力付出的地位让位给智力和知识，知识 产业很大程度上制约生产力、经济的发展。现代通信技术的发展、计算机网 络的建立、国际上经济联系的加强，使人们觉得地球似乎变小了，人们的空 间距离大大缩短了，而且在继续缩短，这一切都与信息密切联系。
作为新技术革命的理论基础，信息论、系统论、控制论具有重要的地位。

第一节 信息论、系统论、控制论的创立


　　量子力学和相对论，信息论、系统论、控制论是人类迈入 20 世纪的门槛 以来取得的具有划时代意义的重大理论突破。作为横断学科，信息论、系统 论和控制论产生以后，被广泛应用于经济、社会和科学研究各个不同的领域， 成为人们分析、论证和决策的重要方法论基础，甚至对哲学的发展也不无影 响。在广泛深入地研究和运用的基础上，这已经形成了蔚为可观的学科群。 一、信息论


　　信息论是一门应用数理统计方法来研究信息处理和信息传递的科学。它 主要研究存在于通信和控制系统中普遍存在的信息的获取、变换、传输、处 理等信息传递的共同规律，以及如何提高各种信息传输系统的有效性和可靠 性等问题，这就是最初的也是狭义的信息论。它现在已发展成为一种广义的 信息论，被理解为凡是利用狭义信息论的观点来研究一切问题的理论。在美 国常称之为信息科学，西欧称之为信息系统。
信息论产生于本世纪 40 年代末，其创始人是美国贝尔电话研究所的数学
家申农（C·E·shannon），1948 年申农发表了著名的论文《通信的数学理 论》，1949 年又发表了另一篇论文《在噪声中的通信》，这两篇论文著作奠 定了现代信息理论的基础，而申农也成为信息论的奠基人。
然而，人类对信息认识和利用历史可以追溯到很久以前。在古老的原始
社会里，人们是为了沟通彼此的关系，借助于语言面对面地进行通信，交流 劳动中获得的信息。后来社会生产的发展、人类文明的进步，出现了图形文 字，于是人们就用图形文字等存贮、传递信息。例如早期的地中海文明使用 的是一些简单的图形以表示物体，古代埃及和中国使用象形文字来传递信 息。人们为了传递、存贮和利用信息，不仅需要各种文字符号，而且也利用 文字符号以外的其它各种信号。例如我国早在周代就利用烽火台传递消息， 古罗马地中海诸城市以悬灯来报告迦太基进攻的消息，还有古代埃及、中国 的“结绳记事”等。
　　人类在社会实践中深深地认识到获得信息、利用信息的重要性。但是， 人们对于信息的认识长期以来还处于感性阶段，并没有形成一门系统的科学 理论。近代自然科学的发展、资本主义生产实践的需要，特别是进入 20 世纪 以来，社会生产、政治生活以及科学技术的发展，人们对传输信息的要求越
　　
来越高。因此，怎样提高通信系统传输信息的能力和传输信息的可靠性，怎 样对各种形式消息中所包含的信息作定量的描述，就成为迫切需要解决的课 题。美、德等国的一批科学家如卡松（Cur Son），奈奎斯特（H·Nyquist）， 哈特莱（L·V·R·Hartley），开夫曼尔（Kupfmuller）以及波特（Potter） 等对信息论作了早期的研究工作，从而为后来信息理论的建立奠定了初步的 基础。第二次世界大战期间和战后，随着雷达、无线电通信和电子计算机自 动控制的相继出现和发展，以及防空系统的需要，使许多科技工作者在不同 的工作岗位上，对信息论进行了大量的研究。正是实践的推动使得科学家们 能够从不同的角度对信息论中的一些概念和理论问题得出大体一致的结论。 当时对信息论有独特贡献的是维纳（N·Wiener），另外还有统计学家费希尔
（R·Fisher）以及魏沃尔（W·Weaver）。
　　申农于 1940 年开始从事信息论的研究，他特别注重计算机和数学通信的 工作。他认为，通信的基本问题是一端精确地或近似地复现另一端所挑选的 消息。也就是说通信系统的基本问题是要解决通信的有效性与可靠性这两个 方面的问题，即以最大的速率传递信息，而且要保证在干扰存在的条件下， 能够最佳和准确地再现消息。申农信息论的基本内容就是研究信源、信宿、 信道及编码问题，提高通信系统的传输效率和可靠性。他第一次从理论上阐 明了通信的基本问题，提出了通信系统的模型；他提出了度量信息量的数学 公式，初步解决了如何从信息接收端提取由信息源发出来的消息的技术性问 题；他提出了如何充分利用信道的信息容量，如何在有限的信道中以最大的 速率传递最大的信息量的基本途径；他还初步解决了如何编、译码才能使信 源的信息被充分表达、信道的容量被充分利用等问题。维纳则从控制和通信 的角度进行长期的研究，提出著名的维纳滤波理论、信号预测的接收理论， 独立地提出度量信息量的公式，并把信息作为处理控制和通信系统的基本概 念和方法而运用于许多领域，为信息的应用开辟了广阔的前景。
由于生产力的迅猛发展，现代自然科学出现了综合、整体化的发展趋势，
各门学科之间相互联系、相互渗透，人们越来越认识到信息的重要性，认识 到信息可以作为与材料和能源一样的资源而加以充分地利用和共享。目前， 人们已把早先建立的有关信息的规律与理论广泛应用于物理学、化学、生物 学、心理学、管理学等学科中去，形成研究信息的产生、获取、变换、传输、 存贮、显示、识别和利用的信息科学。
　　　　　　　二、系统论


在信息论创立的同时，一般系统论也孕育成形了。 一般系统论是美籍奥地利生物学家 L·V·贝塔朗菲（L ·V·Bertalanffy）
创立的一门逻辑和数学领域的科学。它导源于理论生物学中的生物有机体 论，其主要目的是企图确立适用于系统的一般原则。它运用完整性、集中化、 等级结构、终极性、逻辑同构等概念，从而找出适用于一切综合系统或子系 统的模式、原则和规律。后来又发展成为试图包括一般系统论、控制论、自 动机理论、信息论、集合论、图论、网络理论、系统数学、对策论等理论和 方法，这些理论和方法统称为系统论。
　　对系统的研究萌芽于古代（如中国、古希腊、古罗马），原子论的创始 人德谟克利特对物质的结构作了探讨，认为一切事物都是由原子和虚空组成 的，他著有《世界大系统》一书，最早采用了系统这个词。亚里士多德关于
　　
“整体大于部分之总和”的思想，是基本的系统问题的一种表述，受到贝塔 朗菲的称赞。中国古代的阴阳、八卦、五行思想、天人关系论等等，把世界 看成是一个统一的整体，包含有系统的思想。然而，这些古代朴素的唯物论 和辩证法思想虽然强调对自然界的整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整 体各个细节的认识能力，因而对整体和统一性的认识也是不完备的。古代的 系统思想往往带有一定的猜测和思辨的性质。近代科学的兴起出现了一些对 系统的形成有贡献的学者，如莱布尼茨（1646～1716）、康德（1724～1804） 和黑格尔（1770～1831）。贝塔朗菲说过莱布尼茨的单子等级看来与现代系 统等级很相似。康德强调整体高于部分，他是第一个提出人类知识的系统性 的人。黑格尔把真理、科学视为系统，把绝对观念视为动态系统，并运用系 统方法建构自己的理论体系。
　　至于现代的系统研究，一般认为，作为一般系统论的基本思想是由贝塔 朗菲在本世纪二三十年代提出的。当时在生物学中正批判机械—简化论和活 力论，一些生物学家、哲学家把生命看成有机体，主张用机体论代替活力论 和机械论，强调生命现象不能用机械论观点来揭示其规律，而只能把它看作 一个整体或系统来加以考察。贝塔朗菲的一般系统论思想就是在这样的条件 下孕育成形的。1924～1928 年，他多次发表文章表达了系统论的思想。1937 年他在芝加哥大学的一个讨论会上第一次提出一般系统论概念。1954 年成立 了“一般系统论学会”，后来改为“一般系统研究会”，贝塔朗菲等人为发 展和宣传系统作了艰苦的努力，但当时并没有受到学术界的重视，到了六七 十年代才有了较大的影响。1968 年贝塔朗菲发表了专著《一般系统理论—— 基础发展与应用》，成为一般系统理论的代表性著作。此后陆续出现了大量 的论著，形成了一股重要的思潮，系统方法也得到日益广泛的应用。其基本 特点有如下几个方面：
整体性
　　整体性是系统论的重要基本范畴。贝塔朗菲甚至说过：“一般系统论是 关于‘整体’的一般科学。”从一般系统论的整体性原则出发，我们分析研 究事物的时候不要把事物看成是孤立的；不能把事物看成是诸要素的机械累 加；不要把事物看成是杂乱无章的偶然事件的堆积，而是把事物看成是一个 有机整体，并从整体与部分的相互依赖、相互制约、相互作用的关系中揭示 系统的特征和规律。从系统的构成和数量上来说，要承认“整体等于部分的 总和”；从系统的功能和性质来说，必须肯定“整体大于部分的总和”。亚 里土多德的著名悖论命题：“整体大于各孤立部分之和”被视为系统论的重 要定律。贝塔朗菲指出：“为了理解一个整体或系统不仅需要了解各个部分， 而且同样还需要了解它们之间的关系。”我们在分析问题解决问题时，必须 力避头痛医头、脚痛医脚的形而上学方法，而应当像传统的中医经络理论那 样，从整体与部分的关系出发，树立顾大局、识大体的观念。在生产力日趋 社会化、科学技术高度发展的今天，整体思维能防止我们对事物作机械式的 理解，对做好工作具有特别重要的意义。
开放性 一般系统论很强调“有机关联”的思想，这不仅表现在系统内部诸因素
的相互关系、系统是一个有机的整体上，而且表现在系统与周围事物的关系 上。系统与其外部环境之间的有机关联，使得系统具有开放的性质，即系统 与周围环境存在着物质的、能量的、信息的交换。这种物质的、能量的、信

息的交换，表明系统与周围事物的复杂联系，同时也表明了系统存在的条件 性和条件的复杂多样性。这些都是与唯物辩证法的普遍联系观和条件论相一 致的。贝塔朗菲十分注意系统的开放性，指出“开放系统论的理论是一般系 统论的一部分”，具有广泛的适用性。系统的开放性特征要求我们在分析问 题解决问题的时候，一定要注意一事物与周围事物的复杂联系，在抓住事物 内部矛盾的同时，也不忽视外部矛盾即外因的作用。积极利用外部条件、努 力创设理想的环境，推动事物向好的方面发展，开放思维能有效地防止形而 上学孤立地看问题的习惯，在现时代具有重要意义。
动态性 唯物辩证法强调世界的普遍联系和永恒发展。并进一步揭示了联系观点
和发展观点的相关性，指出事物的互相联系即互相影响互相作用构成了运 动，导致了事物的变化和发展。发展既是事物的联系造成的，又是普遍联系 的表现。一般系统论十分重视系统的动态性。这个问题与系统的有机关联性 密切联系。是分别从空间和时间的角度来把握系统的。系统的动态性一方面 表现为系统及其结构不是一成不变的，而是随时间变化的；另一方面，系统 作为开放系统始终处于物质、能量、信息的交换、流动中，从而表现出一种 动态的平衡。贝塔朗菲还通过生物现象说明系统的动态性所表现的“渐进分 导”（系统从整体状态演变为各个元素的独立状态，系统的原始统一状态逐 渐分裂为彼此独立的因果链）的方向性，表明系统的动态性在一般系统论中 不是消极地反映出系统是一般的运动、过程，而是要显示系统运动的方向性 以及向复杂化发展的趋势。这就表明一般系统论不仅与唯物辩证法的普遍联 系的思想相一致，而且与唯物辩证法的永恒发展的思想相一致。从动态的观 点出发，我们必须用运动、变化、发展的眼光看待世界上的事物和现象。坚 持动态思维观有助于防止形而上学用静止的观点看问题的错误。
结构性和最佳化
　　系统作为一个有机整体，具有自己内在的结构和层次。贝塔朗菲的丰富 的“结构”思想是用“等级秩序”、“层次”、“组织”等术语来表达的。 结构作为系统相对稳定的结合方式，是系统]存在和发展的条件。结构与功能 是相关的范畴，好的结构（如生产力系统的结构）有利于系统的发展，反之 就会不利于系统的发展。这就提出了优化结构的要求，以实现整体的最佳功 能。最佳化就是运用系统方法所能达到的目标，它根据需要和可能确定最优 目标，并运用最新技术手段和处理方法调理系统的层次结构，协调整体与部 分、部分与部分的关系，使之服从整体的最佳目标。
　　一个系统既是一个独立的整体，同时又是高一层次的子系统。整个客观 世界就是一个层次分明，等级森严的超大系统。系统的等级秩序性、层次性、 有序性都与结构性密切联系。
　　了解系统的结构性要求我们对事物的构成、次序、等级有深入的把握， 并努力使系统的结构趋于优化，以达到人类的目的。
　　由上述可知，一般系统论导源于理论生物学中的生物机体论，但它本身 又与哲学密切相关。就学科性质来说，一般系统论并不是理论生物学体系中 的一个分支；而主要是与其相关的一种基本理论、基本方法的体系。它本身 不等于哲学，可以说它是一种介于具体科学与哲学之间的一种理论，具有一 般的科学方法论的意义。尽管系统论有较大的概括性、普遍性，具有一般方 法论的意义，但是它不是世界观的理论体系，而是一门横断学科。它在人类
　　
知识体系的宝塔上属于中上层而不是最高层。因此，任何无视或者贬低一般 系统论的地位和意义的倾向，以及过分夸大一般系统论的地位和意义的做法 都是错误的。
　　在现代社会里，一般系统论已经成为直接影响和推动社会生产和社会生 活发展的必不可少的手段和工具。
　　60 年代美国制定了阿波罗登月计划，计划在 1969 年把人送上月球，这 项计划需要组织 2 万多个公司，120 多所大学，动用 42 万人，使用 700 多万 个零件，耗资 300 多亿美元。对这样一个内容庞杂、规模巨大、成本昂贵的 科研生产项目，如何合理设计、组织，管理安排人力、物力、财力、设备、 资金，以期最经济最有效地达到预定目标，这是任何一种传统方法所不能胜 任的。美国国家宇航局设立了“阿波罗计划办公室”，运用系统方法解决了 这一复杂系统问题，使得整个工程协调一致地工作，如期完成了任务，使“嫦 娥奔月”的神话变成了现实。
　　相反，第二次世界大战期间，美国需要生产 5 万架飞机，由于缺乏系统 考虑，结果在生产期间因铜的缺少而造成供电困难，炼铝工作时常停顿，为 了完成飞机的生产任务，应付战争的急需，不得不向国库借用银来代替铜， 带来了不必要的损失。
三、控制论


　　控制论同信息论、系统论一样也是一门新兴的横断学科，它是自动控制、 电子技术、无线电通信、神经生理学、生物学、心理学、医学、数理逻辑、 计算机技术、统计力学等多种学科相互渗透的产物。
那么什么是控制论？控制论的实质是什么呢？列尔涅尔认为，控制论是
“一种能应用于任何系统中的一般控制理论”，它突出了控制论最基本的概 念——控制。所谓控制是指“为了改善某个或某些对象的功能或发展，需要 获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的，加以该对象的作用”。①通俗 地说控制就是施控装置对受控装置所施加的一种作用。
机器的自动控制或动物在自然界的活动，都可以看成是其本身各组成部
分间信息的传递过程。作为研究动物（包括人类）和机器系统的控制和通信 的一般规律的学科，控制论着重研究上述过程的数学关系，而不涉及过程内 在的物理、化学、生物或其他方面的现象。控制论的研究，加速了生产的自 动化进程，促进了国防科学、仿生学的发展，并且广泛应用于社会不同领域。 在应用中形成了工程控制论，生物控制论，社会、经济控制论，人工智能和 智能控制等分支理论。
对于控制论思想我们可以追溯到古代和近代自动机及社会管理方面的影 响。在很久以前我们的祖先早就发明和使用过一些简陋的自动装置，如西汉 时期的指南车、计里鼓车，都是一种按自动调节原理而构成的开环自动调节 系统；张衡发明的浑天仪，是一种模拟天体运动的自动装置；文艺复兴时期 的达·芬奇为路易十二制造的供玩赏的机器狮、能模仿狮子的一些动作，这 些都是比较简陋的自动控制设置，真正的现代意义上的控制论的形成是与现 代社会生产的高度自动化水平分不开的，严格地说是随着资本主义社会的形 成和发展而出现的。可以这样说，1942 年以前，是控制论的酝酿阶段，1942



① 列尔涅尔：《控制论基础》，科学出版社 1980 年版，第 185 页。

年到 1948 年是控制论的形成阶段，1948 年以后是发展阶段。早在 1919 年， 维纳（N·Wiener）在研究勒贝格积分时，就已经接触到控制论的思想。此后 他在许多工程学问题中产生了对机器运算的兴趣。1940 年他提出了数字电子 计算机设计的 5 点建议和实施计划，接触到了用逻辑代数实施二值计算的问 题。
　　导致控制论产生的直接原因是第二次世界大战期间对自动高射大炮的研 制，这是对产生控制理论具有决定性意义的工作。在这期间，维纳研究了随 机过程的预测，滤波理论在火炮上的动用，为控制理论提供了数学的方法， 发现了重要的反馈概念，从而突破了生命与非生命的界限，把目的性行为这 个生物所特有的概念赋予了机器。1943 年维纳和毕格罗、罗森吕特 3 人共同 发表了《行为目的和目的论》一文，标志着控制论的萌芽；1948 年维纳出版 了著名的《控制论》一书，成为控制论的奠基性著作，宣告了这一新兴学科 的诞生。
　　控制论的基本任务是要在理论上找到技术系统与生物系统之间在某些功 能上的相似性、统一性，以便在技术上研制出模拟智能的技术装置，即自动 机或控制机器。其主要方法有功能模拟方法，黑箱——灰箱——白箱法，形 式化、数量化、最优化方法等，它的主要分支有工程控制论、生物控制论、 经济控制论、智能控制论、社会控制论等，其中工程控制论是我国科学家钱 学森首创的，他第一次把控制论推广到工程技术领域。
目前控制论还在向着许多领域渗透，并在两个纵深方向上迅速扩展，正
在形成大系统理论和智能控制。控制论被日益广泛地运用于生物学、神经生 理学、医学、心理学、工程技术学以及经济管理等许多领域并取得了显著的 成就，如“计算机教师”、“计算机医生”、“计算机秘书”等，这些成就 的取得促使着科学理论向整体化、系统论、综合化方面发展。
信息论与系统论和控制论的关系
　　信息论、系统论和控制论这三门学科相互联系，不可分割。其中信息论 是基础学科，信息反映系统的重要特征，研究任何系统都离不开信息，系统 越复杂，信息越重要。信息论为人们提供了研究系统组织化程度和信息在系 统中如何有效地传输的理论，为一般系统论研究系统问题提供了重要的理论 基础。对系统实行控制也离不开信息，信息和控制不可分割，信息论适用于 一切控制和通信系统的理论。

第二节 信息、物质、意识


　　什么是信息？信息的本质是什么？信息与马克思主义哲学中的两个基本 概念——物质和意识有什么关系呢？这是一个值得认真加以探讨的问题。
　　信息，通常理解为事物发出的对于接受者来说是预先不知道的消息、情 报、指令、数据、密码等等，是通过符号（如文字、图象）、信号（如语言， 带有某种含义的手势、动作、电磁波信号）等具体形式表现出来的。从内容 上看，它是物质的属性、样态、发展趋势在另一事物上的再现；从形式上来 看，作为反映的形态，它必须是一定的载体、一定的结构、一定的能量再现 出来的事物的属性样态、发展趋势，“它表现的是事物的间接存在性，它与
　　
直接存在性一样，能够被人们认识，不依人的意志为转移。”① 信息作为一个哲学范畴，它与物质的关系也是密切相联的。 信息是一切物质的普遍属性。任何物质都可以产生信息，任何物质运动
过程都离不开信息的运动过程。无论是无机界或有机界，大至宏观的宇宙天 体，小至微观的基本粒子；从单细胞的生物，到结构复杂的人体；从自然界 到人类社会都可以成为信源。树墩上的年轮记载着树的年龄，敦煌壁画——
《飞天》展示了中国古老的舞蹈艺术，这些都是信息的表现；海潮的涨落表 现了月球绕地球运行的运动规律和运动过程，同时也告诉我们月球绕地球运 行的信息。信息的产生、表达、传递、存贮等都离不开物质，都要以物质作 为基础，作为载体。信息依赖于物质，没有物质作为前提就不会产生信息。 没有电磁波，广播电视台就不会产生信息；没有声波，没有语言文字，人们 就无法交流思想，而磁带、磁盘、书籍、杂志等则又是存贮信息的物质载体。 人的认识是高级的信息过程，人的感觉器官、神经系统以及高度组织起来的 物质器官——大脑，都是这一信息过程的物质承担者。由此可见，信息离不 开物质，没有物质作为信源物和载体，信息就不会产生，也无处存身。
　　虽然物质和信息二者密不可分，但二者又有区别。维纳在《控制论》中 指出：“信息就是信息，不是物质也不是能量，不承认这一点的唯物论，在 今天就不能存在下去。”他在这里明确指出，信息与物质、能量不能划等号。 这主要有以下两点理由：
第一，任一具体物质当它转移到别处去后，原来的地方就不再有这一物
体了，而信息则不然；当某人把它拥有的信息传递出去后，他本人并未把自 己具有的知识丢失，因此，对他本人来说，信息并没有减少或消失，相反， 由于在传递过程中反复使用知识而更加巩固。
第二，任何一具体物体都有一定的质量，而信息则不同；它虽然离不开
一定的物质载体，需要通过文字、语言、图像等具体物质形式表现出来，但 它本身却没有质量。
作为一切物质的普遍属性，信息有其自身的特点：第一，信息具有知识
性，信息是对物质的反映，可以消除人的认识上的不确定性。当人们获得了 有关信息后，对该事物的认识也就由不清楚、不确定转向清楚、确定。第二， 信息可以指导并通过人的实践活动反作用于物质，信息可以指挥人们进行改 造自然、改造社会的物质活动，以达到预期的目的。如发射一枚导弹，就必 须掌握发射时刻、飞行轨迹、命中目标等方面的准确信息，才能使导弹按照 既定的指令击中目标。在人类物质生产过程中，信息可以作为知识形态的生 产力转化为现实的生产力，转化为物质财富。事实上信息已经成为现实社会 生产和生活中的一种重要资源。如果信息灵通，掌握及时准确，就可以高瞻 远瞩，应付自如，提高生产效益。第三，信息具有相对独立性，它可以离开 产生它的信源物，载荷在各种载体上，不受时间和空间的限制。比如奥运会 比赛的情况可以通过电视、报纸、杂志、电报、无线电等方式传送到世界各 地。信息在传输、存贮过程中，其物质载体可以采取多种形式，也可以进行 多次转换，而信息的内容则不因载体的变化而变化。第四，信息表现物质系 统的差异性。没有差异就没有信息，它必须表现出事物的差异，能够提供物 质系统在运动变化过程中新出现的特征。例如报纸、电台报导的新闻消息，



① 《哲学与实际 500 题》，山东大学出版社 1990 年 2 月版，第 202 页。

反映了国内外大事，每天都有变化和差异，都有新的内容。信息还具有可扩 充性、可压缩性、可传输性、可扩散性、可分享性。
信息与意识又有什么关系呢？二者既有联系又有区别。 信息与意识作为物质的属性，具有共同性即都是物质的反映。部分信息
表现为意识现象，意识对物质的反映，实际上就是信息的输入、存贮、加工 的过程。从这个意义上讲，信息是意识形成的基础，意识则是信息发展的高 级形态。其余的信息形态，尽管不属于意识范畴，但在更广阔的范围内，它 们和意识现象一样，属于物质的一种属性，只不过是表现这类属性的较低形 态而已。
　　但是信息与意识又有原则的区别。第一，从产生的过程来看，信息过程 的产生要早于人类社会，意识则是社会的产物。所以按其出现的先后顺序看， 先有信息，后有意识。第二，从本质上看，信息是一切物质形态所具有的反 映特征，所有的反映过程都是信息过程。而意识则是高度发展的物质——人 脑的反映特性。意识通过感觉、思维反映现实，是极为复杂的信息过程，是 高级的反映形式。不是所有的信息都是意识，只是在人脑接受和处理信息时， 它才和意识相联系。因此，信息和意识不能完全等同。
信息概念的出现，对于马克思主义哲学有着重要意义。 第一，信息概念证实了哲学基本问题的原理。哲学基本问题包含两个方
面的关系，即物质和意识谁是第一性、谁是第二性；二者有无同一性。信息
概念从具体科学的角度对这两方面的关系都有所推进、证实。对第一方面何 者为第一性的问题，信息概念使我们从新的视角揭示出反映形态的历史发 展，也就是说揭示出了意识作为物质的反映特性是物质世界长期发展的结果 这个道理。信息概念告诉我们，信息是从一定的形式再现事物的形态、属性 的发展趋势，这个反映经历了一个从非生命物质的物理的、化学的反映（此 时，信息表现为纯物质过程），到生物的反映，又到人的反映（即意识的产 生）。此时，信息才表现为精神性的东西）的过程。信息发展的这 3 个阶段， 揭示出了意识作为物质反映特性是物质世界长期发展的结果，进而证明了物 质第一性，意识第二性的原理是千真万确的。
信息概念进一步从具体科学的角度，为意识与物质间具有同一性提供论
证。根据信息的本性，每一个信息都是它所表现的对象的再现，而意识则是 信息的高级形态。因而，思维能够反映存在，意识与物质具有同一性。
第二，信息理论丰富和深化了辩证唯物主义认识论原理。
首先，信息理论证实和深化世界的可知性。从信息与物质的关系中我们 知道，信息依赖于物质，任何物质都会发出表现特性的信息。人们正是在实 践的基础上通过接受和处理信息而达到认识世界和改造世界的目的。正因为 任何事物都能发出其特有的信息，才为人们认识世界、认识事物提供了可能。 其次，信息科学使人们对认识过程的理解进一步具体化、精确化了。维 纳在论述人的认识过程时，用信息的观点加以分析。他说“人通过感觉器官 感知周围世界。在脑和神经系统中调整获得的信息，经过适当的储存、校正 和选择等过程后进入效应器官，一般说来，也就是进入人的肌肉。这些效应 器官反作用于外部世界，再作用于中枢神经系统，运动感觉器官所收到的信 息又与已经储存的信息结合在一起影响将来的动作。”①这就是说，人类的各



① N·维纳：《人有人的用处》。

种感觉器官是信息的接受装置，人们通过自己的器官接受周围世界的信息， 而人的神经系统则是信息的传输系统，信息通过神经系统传入大脑，大脑又 是人对信息进行加工处理的器官。信息经过加工处理后，大脑对人体的各部 发出信息，指挥人的行动，以适应外部世界，并能动地改造客观世界。人认 识世界、改造世界的过程，就是人们在实践基础上对信息的获取、传递、存 储、加工和使用的过程。当然，辩证唯物主义认识论不能简单地与信息论划 等号。信息引进认识论，使我们对认识的一般过程的理解有所深化，而且在 科学理论上进一步证明了辩证唯物论的认识论是能动的革命的反映论。
　　最后，信息论发现了意识思维和自动机器之间的共同信息规律，揭示了 思维现象的秘密，这不仅是对马克思主义认识论的丰富和具体化，同时也是 对唯心主义的沉重打击。

第三节 信息与社会


　　第二次世界大战以后，特别是到了本世纪五六十年代，西方发达国家， 先后陆续实现了高度的工业化，进入新的技术革命时期。西方有人认为，这 次新的技术革命的特征之一就是社会信息化，西方国家在实现高度工业化 后，要从传统工业时代转入信息时代。
在信息时代，由于信息的出现，社会的生产，人们的工作方式、生活方
式将发生新的变化，应该说这是一个崭新的时代。 在信息时代里，由于社会信息化，电子计算机、自动控制以及生物技术
的推广和应用，劳动主要不是靠体力，而是以智力和知识为基础。在这个时
代，劳动者既要有健壮的体魄，又要有一定的生产经验、劳动技能，更要有 相当的智力和科学知识水平，并且能不断更新自己的知识，掌握最新的信息。 因此，有系统地大量生产知识，扩大人们的知识，提高人们的智力，就成为 科技发展、生产发展以及经济增长的重要因素。在中国，目前从整体上看国 民文化素质较差，每 6 个人中就有一个文盲或半文盲，而在日本，每 4 个人 中就有一个大学生。将来的社会里重要的不在于有没有知识和文化，而是知 识水平高低或智力水平高低以及掌握最新信息。因此，我们有必要而且也必 须努力提高整个中华民族的教育科学文化水平，振兴中华民族。日本战后经 济迅速发展的原因最重要的是教育、科学、知识和人才。
在信息时代里，信息的出现对现代化的生产管理有着十分重要的意义。
现代化生产是一个复杂的大系统。在生产、经营活动中贯穿着两种“流动”， 一是人力、物力、财力的流动；另一种是随之产生的大量数据、资料、指标、 图纸、报表等信息的流动。前者是生产经营活动的主体流程，这种流程是否 畅通，在很大程度上决定生产经营的好坏。为了使企业生产经营达到最优效 果，就必须对人流、物流、财流加以科学的计划、组织和调节，使其按一定 的规律流动，而人流、物流、财流畅通的前提条件是信息流的畅通。信息流 的任何阻塞都会使人流、物流、财流造成混乱，有损于企业生产的经济效果。 因此，一个现代化的管理系统要具有良好的信息功能，能够对企业的信息进 行定时的收集，正确的加工，迅速的传递，以及有效的使用等等。也因此， 我们进行社会主义现代化建设必须有高度的现代化管理，必须有完整的科学 的信息系统。实践证明，企业如果不重视信息就谈不上管理，没有管理就没 有生产发展和经济效益的提高；相反，如果重视信息，有正确反映现代化大

生产的客观规律要求的规章制度、工艺规程、技术操作、各种定额数据报表 等信息，就能够科学地组织现代化大生产，提高经济效益。因此，企业的信 息系统必须加强，企业的管理人员必须学习信息方面的知识。
　　在信息时代，由于新技术（如微电子技术、光纤通信、生物工程）的应 用，信息设备（如电子计算机、微型电脑）的普及，各种传统工业的自动化 程度得到很大的提高，农业将得到很大的发展，给社会生产力带来新的飞跃， 例如现在美国的新闻行业，由于电脑的使用，排版已完全自动化，手工排字 已经绝迹。有人预计到 21 世纪初，钢铁、石油、化工、水泥、电子等基本工 业将完全自动化，生产力将得到很大发展，经济效益将达到新的高峰。科学 家们指出，生物工程应用于农业将对解决全世界的粮食问题发挥重大作用。 在信息时代里，由于社会的信息化，以新的技术突破为标志的社会生产 力的高度发展，人们的工作方式和生活方式也会产生新的变化。在新的技术 革命中，由于广泛使用电脑，可以顺利实现小批量、多品种、多规格生产。 工厂和办公室工作越来越自动化，人们可以分散在家庭中工作，减少了交通 拥挤、环境污染等等。人们对生活质量的追求将会不断提高，不仅要求物质
生活的富足，而且还要求精神世界的充实。 目前，大量的、日新月异的信息正汹涌澎湃地不断向人们涌来，它们为
人类社会的发展提供了取之不尽、用之不竭的资源。

第二章 世界新技术革命


　　20 世纪后半叶，人类经历了世界新技术革命并迎来了信息时代。未来学 家说：巨大的浪潮汹涌澎湃，遍及今天的世界。它以不寻常的方式，创造人 们工作、娱乐、婚配、生儿育女和颐养天年的一个全新环境。新技术革命导 致工业时代向信息时代的结构改革，其深刻程度不亚于由农业时代向工业时 代的变化。

第一节 人类历史上的三次技术革命


　　世界新技术革命始于本世纪 40 年代，在 70 年代进入了新的阶段。作为 在人类社会发展中发生的科学技术革命，这不是第一次，也不是最后一次。 其实，工业文明的曙光在地球上升起，就是与科学技术革命相伴随的。自那 时起至今，已经发生和正在发生的科学技术革命一共有 3 次。
　　第一次科学技术革命发生的时间是 18 世纪中叶，其理论前提是牛顿力学 的完成。牛顿在 17 世纪发现的万有引力定律和他所总结的三定律，奠定了经 典力学的理论基础。1687 年牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中，发表了 他的力学定律和万有引力定律。在这部巨著中他不单是搜集了大量的观测材 料和实验材料，而且着力于对材料进行数学的分析整理。这部著作的意义已 远远超出个别学科，对整个自然科学乃至人类的思维都有着深刻的影响。基 于此，人们把牛顿力学的形成看成是近代自然科学发展中的第一次大综合和 大飞跃。许多科学家（如劳厄、爱因斯坦）对牛顿在近代自然科学发展中的 作用给予了很高的评价。在整个 18 世纪乃至 19 世纪，几乎所有的自然科学 家都是以牛顿力学所提供的准则和方法去研究自然、发展智慧的。甚至可以 说，牛顿和牛顿力学培养、激励着几个时代的自然科学家。此期出现的典型 技术有纺织技术、冶金技术、采矿技术、机器制造、铁道技术等。第一次科 学技术革命的主要标志是蒸汽机的发明和应用。就其内容和后果而言，是纺 织机械及其他工具机的发明和改进；蒸汽动力代替了人力、畜力；使社会生 产进入机械化时代，带来了资本主义的初期繁荣。
第二次科学技术革命发生在 19 世纪 70 年代。19 世纪是经典自然科学的
鼎盛时期，如果说牛顿力学的形成是人类自然知识的第一次大综合，那么， 电磁感应理论、能量守恒和转化定律、生物进化论、细胞学说等的确立，则 是人类自然知识的第二次大综合。第二次科学技术革命则是以此为理论基 础。由于这些重大的发现和自然科学的巨大进步，使得各门自然科学（如光 学、热学、电磁学、化学、物质学、地质学）本身形成了比较系统的理论， 出现了对整个自然科学（各门科学之间）有普遍意义的原理和学说，即指出 了自然界各个领域之间的联系。第二次科学技术革命的主要标志是电的发明 和应用。其过程和内容可分为 3 个阶段：第一阶段是电动机和发动机的早期 研制；第二阶段是直流电机定型；第三阶段是交流电机、三相输电线路的使 用。就其后果而言，发电机、电动机以及远距离输电技术的发明为大工业的 发展提供了新的动力基础，人类进入了电气化时代。与此同时的是造成了资 本主义部分质变，从自由竞争过渡到垄断——帝国主义阶段。
　　第三次科学技术革命即世界新的科学技术革命，是从 20 世纪 40 年代开 始的，70 年代后发展到新阶段。其理论前提是相对论、量子力学和控制论。
　　
20 世纪初形成的相对论和量子力学则是标志现代科学革命的两大理论创 见。如前所述，以牛顿力学为中心的近代自然科学是对宏观领域认识的概括， 而且主要是涉及宏观的低速过程，现代自然科学则一方面超出了低速过程， 揭示了高速运动的规律性（相对论），另一方面又超出了宏观现象，揭示了 微观世界的奥秘（量子论）。电子计算机的发明和应用则标志着第三次科学 技术革命的到来。这次科学技术革命包含五项基本内容，取得四项大的突破， 其后果是使人类进入信息时代和生产的高速度、高效率，在资本主义世界出 现了国家垄断资本主义，使经济危机有所缓和，高技术带来了一定的活力。

第二节 新技术革命的内容 一、四项大的突破
第三次科学技术革命取得了四项大的突破。
　　（一）原子能的利用。原子能利用标志人类驾驭自然所达到的高度。世 界第一座原子反应堆是 1942 年建成的，1945 年爆炸了第一颗原子弹，1955 年商用原子能电站投入使用。在世界能源日趋紧张的情况下，各国都非常重 视核能的开发和利用。（二）电子计算机。以往的机械只是部分地代替人的 体力劳动，电子计算机则可部分地代替人的脑力劳动。1945 年世界上第一台 电子计算机在美国诞生。从那时起至今这一个不太长的时期内就经历了五个 时代——电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电 路计算机、智能机。（三）半导体晶体管。第一批晶体管是 1947 年制成的， 电子计算机的不同发展阶段与晶体管的发明和发展密切相关。（四）宇航时 代开始。自人类产生以后的一个漫长的时间内，这些智慧的生物也从未能离 开地球而进入“天国”，只是到 1957 年，人类才把第一颗人造卫星送入太空， 此后苏联率先实现了载人飞行，阿波罗计划的实施使人类进入“天国”的梦 想终于成为现实，宇航使人类的活动开始走向广阔的宇宙空间。
　　　　　　　　　　　二、五项基本内容

第三次科学技术革命包含五项基本内容。
（一）微电子技术
　　这是一种使电子元件、设备微型化的技术领域，发端于 50 年代晶体管产 生，以体积小、耗电低、耐震动、可靠性高的优势逐渐取代电子管。1958 年 美国电子工程师杰克·吉尔比研制成第一块集成电路，虽然只包含几个元件， 但标志着电子器件小型化发展的新阶段。1967 年出现包含上千个电子元件的 大规模集成电路。1971 年，美国的莫特尔公司霍夫工程师研制成功了集成有
2250 个电子元件的大规模集成电路。1977 年，在黄豆粒大小的硅片上可容纳
15 多万个电子元件，这是超大规模集成电路。80 年代中期的集成电路，已包
含 120 万个电子元件。这就使得电子器件体积缩小，重量减轻，可靠性提高， 价格大大降低，其功能和应用范围也扩大了。
（二）新材料 现代高科技孕育了许多新的具有优异性能的材料，如新型有机合成材料
（塑料、合成橡胶、合成纤维），无机非金属材料（高温结构陶瓷、光导纤 维、非晶态硅、快离子导体陶瓷），新金属材料（非晶态金属、形状记忆合

金），复合材料（结构复合材料、功能复合材料）等等。新材料的生产是知 识密集和技术密集的新兴产业。采用多学科新成果，通过超高压、超低温、 超高真空、超高纯、超高速致冷等手段制成；新材料具有耐高压、高温、抗 腐蚀、超高强度、耐磨损、超导电性、形状记忆等优良性能；新材料的研制 考虑到现代资源危机而尽可能开发传统工业未涉足的、资源潜力大、有发展 前途的项目。如人造纤维、人造橡胶、各种新型结构陶瓷材料等。现在一般 把新型材料分为：新型有机合成材料、无机非金属材料、新金属材料、复合 材料等。
新型有机合成材料 在不断发展的材料科学中，塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料占
有十分突出的地位。这些合成材料以其优异的性能、丰富的原料来源和低成 本的优势，已经和正在取代着一些传统的金属和非金属材料，其发展速度也 大大超过钢、水泥、木材这三大基础材料。由于合成纤维的出现，使纺织工 业大为改观，现在用棉、毛、丝作原料的纺织品，所占比重明显减少。合成 橡胶的生产超过了天然橡胶的产量；有了这样多的橡胶才有可能大量生产汽 车、拖拉机、自行车等。目前，除轮胎外，用橡胶制成的器件用品有近 1 万 种之多。塑料制品在工农业生产和人们日常生活中的地位和作用早已有目共 睹。今后塑料向高质量、低成本、多样化方向发展。特别是液态晶体共聚物、 塑料合金、透明 PVC、定向聚合物等都会有引人注目的发展。为了制品的高 质量、多样化，势必要带来高水平的工艺革新，像结构泡沫、阳离子喷涂、 浮雕工艺、反应性模塑工艺等，以提高塑料制品的价值。医用高分子材料除 具有一般高分子材料的性能外，还要求材料具有很高的纯度和保证无毒、并 能适应人体生理上的特殊要求（如无血凝、无组织排斥反应等）。用芳香聚 酰胺炼制的“开富拉”纤维是当前世界上强度最大的纤维，韧度比钢高五倍， 而且质量轻，适于制造各种飞机零部件、车辆雪地防滑链、防弹衣等。
无机非金属材料
　　无机非金属材料中已经崭露头角的是高温结构陶瓷、光导纤维、非晶态 硅、快离子导体陶瓷等。精密陶瓷或称高度结构陶瓷具有耐热、耐腐蚀、耐 磨损等性能，而且可以克服质脆易裂的缺点，用来研制新型发动机，从而能 够大幅度提高热效率、降低燃料消耗、减小重量体积。这方面的材料有碳化 硅、四氧化三硅、氧化铝与四氧化三硅合金等。陶瓷发动机的实际应用尚须 时日，但前景乐观。美国、德国、日本在这方面的研究和成果令人瞩目。
光纤通信是利用光导纤维传输信息的一种通信方式。目前已研制出多种
类型的光纤，其中以石英光纤发展最快。光在光纤中传输，损耗小、距离长、 信息容量大、抗干扰和保密性强，而且光纤通信具有体积小、重量轻、节省 有色金属、材料来源广等优点。70 年代以来，光纤通信获得了迅速发展。
　　非晶态硅因其具有一系列特殊性质而受到重视，被用来生产太阳能电 池。光电转换率可达 10％，节省了纯硅，电池成本只有晶态硅太阳能电池的
1/50 到 1/70。非晶态硅太阳能电池的发电成本在 1995 年可与常规能源相比， 下世纪中叶全世界消耗电量的 1/4 将由非晶硅太阳能电池提供。另外，非晶 态硅场效应管、记忆开关、复印机、高分辨液晶平面显示板等，到 90 年代都 可望成为具有相当规模的新兴产业。
快离子导体陶瓷是 70 年代发展起来的，是高性能蓄电池的核心。 新金属材料

　　在新技术革命条件下，有色金属和各种合金将得到飞速发展。铜、铝、 钛等不仅得到进一步广泛运用，而且加工技术将进一步提高。非晶态金属具 有强度高、抗腐蚀、抗辐照等特点及优异的电磁性能，可用于磁头、脉冲变 压器、磁传感元件。其最大前景是代替硅钢片制造变压器，可节能一半。形 状记忆合金是新金属材料中的一个很有特色的成员，可用来制造各种管接 头、铆钉、人造卫星天线等。用特别工艺制成的泡沫金属因其具有的特殊性 能，可用作建筑材料和其他工业材料。
复合材料
　　复合材料发展可归因于 60 年代高强高模量硼纤维和石墨纤维出现的。这 些纤维与环氧树脂基料相结合则形成先进的高效复合材料。复合材料可分两 类，一类是结构复合材料，另一类是功能复合材料。在结构复合材料方面， 把硼气相沉积在钨芯或碳芯上获得的增强纤维，其抗拉强度和密度等于玻 璃，且刚性为钢的两倍；石墨纤维具有很好的强度和刚性；用碳、碳化硅和 氧化铝纤维与铝合金结合是比较成功的金属母型复合材料，在压力槽、飞机、 纺织设备等方面有广泛用途；增强热塑塑料是发展较快的一种复合材料，其 优点是尺寸稳定性好、耐受温度范围大、制造容易、成本
- 2 ?

低。在功能复合材料方面，有一种采用HCO 3 / CO3

缓冲溶液与多孔聚合物构

成的复合材料薄膜，可使 CO2 从空气中分离出来，分离率高达 150O∶1；这种
材料可用于解决环境污染问题；金属层板材料已发展到可在衬底金属带上叠 放多达五六排合金材料，例如，在一条钢片表面上嵌入金、铜和锡的合金细 条可提供优良的接触性能、焊接性能和机械强度。可以预见，今后将有越来 越多的新材料出现，在人们的生产和生活中发挥作用。
（三）新能源
　　能源对生产力的发展有重要意义，随着生产力的发展和人口的增长，世 界能源的消耗增长速度令人瞠目。面对现有矿物燃料资源有限而需要日益增 加的矛盾，人们对新能源的需求越来越强烈，能源问题的解决很大程度上制 约着生产的发展。在新技术革命中，一个发展新能源的浪潮正在全世界兴起， 新能源的开发和利用成为新技术革命的一个重要内容。作为新技术革命内容 的新能源，主要包括原子能、太阳能、地热能、海洋能、生物能、风能、氢 能等。
原子能
　　原子能也称核能，是原子结构发生变化时所释放的能量。核能分为核裂 变能和核聚变能。在生产实践中，核裂变能已得到广泛的利用，核聚变能还 处在研究阶段。1942 年 12 月，美国建成了世界上第一座核反应堆，并首次 实现了人工控制的核链式反应，这标志着原子能时代的开始。1954 年 6 月， 苏联建成奥布宁斯克小型原子能站，采用石墨水冷堆；1956 年英国建成第一 座天然铀石墨气冷发电产钚两用堆；美国在 1957 年 12 月投入运行的核电站 希平汇一号是实验性压水堆。60 年代后，核电站进入实用阶段。到 1983 年 底，全世界已有 25 个国家和地区建成 302 座核电站，发电 19855 万千瓦，占 世界总发电量的 10％左右。预计到本世纪末，核电量将达 10 亿到 20 亿千瓦， 占世界总发电量的 30％左右。已发展的第一代原子能反应堆，即重水堆、石 墨气冷堆和轻水堆中，以轻水堆居多。高湿气冷堆和快中子增殖堆是今后重 点发展的下一代堆型。从 70 年代中期开始，各国核电发电成本已普遍比火电
　　
站低。以美国为例，1981 年美国核电厂每生产一度电的平均成本为 2.7 美分， 而燃煤发一度电为 3.2 美分，燃油发一度电为 6.9 美分。原子能在世界能源 中的地位和作用正不断扩大。
　　核裂变反应是较重原子核（如铀、钍等）分裂成较轻原子核的反应；核 聚变反应是较轻原子核结合成较重原子核的反应，它比核裂变反应所产生的 能量大得多。核聚变可以用氢的同位素氘作为原料，在海水中氘十分丰富， 以它为燃料比铀易得，可满足人类长时期对能源的需要，而且其反应产生的 放射性物质少，所以被认为是一种很有开发价值的能源。目前，各国正在加 紧这方面的研究。1977 年全世界受控热核聚变研究费用超过 7 亿美元，是物 理学中最大研究项目。在这方面研究中，美国普林斯顿大学的“托卡马克” 聚变反应堆进展较快，预计本世纪末受控核聚变反应能取得重大突破，已开 始进入实用阶段。
太阳能 太阳能即太阳辐射能，是指太阳以电磁波的形式投射到地球上的能量。
这是一种无污染的廉价的巨大能源。地球上的太阳能十分丰富。每秒钟到达 地面上的总能量就达 80 万亿千瓦。太阳能的利用，分为间接利用和直接利用 两种形式。所谓间接利用，就是利用那些被固定在草本燃料、化石燃料、风 力、水力、海洋能中的太阳能；直接利用，则是指太阳能直接转化成热能、 电能和化学能。目前，对太阳能的直接利用主要有供热和发电两个方面。供 热又可分为高温供热和低温供热。高温供热是通过聚光在一点上获得 3 千至
4 千度高温。低温供热主要是通过各种太阳能集热器，广泛使用的有太阳能
温室、太阳能热水器、太阳灶、太阳能蒸馏器、太阳能干燥器、太阳能冷冻 机等。70 年代以来，人类对太阳能的直接利用发展很快。美国仅国内太阳能 装置制造厂家就有 400 多个，用于住宅的太阳能装置达 50 万套，并逐渐扩展 到游泳池加热、工业和建筑业中的取暖、供热及制冷等各个方面。利用太阳 能发电是研究开发利用太阳能的重要方式，方法有两种，一是研制和应用光 电能转换电池，二是建设太阳能热电站。把热能变成机械能带动发电机。当 今世界，光电技术正在迅速发展，欧美日都计划在 70 年内把硅电池成本降到 目前的 1％以下；法国于 1976 年建成一座 64 千瓦的太阳能电站，这是世界 上第一座并网运行的电站。在人类面临能源危机的情况下，太阳能无疑是有 吸引力的，但由于太阳能具有分散性、不稳定性和地理条件的制约性，大规 模开发利用尚需时日。
地热能
　　所谓地热能是指地球内部蕴藏的内热。地壳以下是 1000℃以上的高温， 地心温度高达 4000—5000℃。储藏着巨大的热能。目前，火山爆发等能量释 放人们还无法控制和利用。在现有技术条件下，主要利用地下热水、热蒸汽 及热岩层。仅地下热水和地热蒸汽的热能总量就比地球上全部煤储量多上亿 倍，比全部石油储量多近 50 亿倍。地热的开发利用一是开发“异常地热区” 的喷汽泉、热水资源；二是向地球深处进军，开发利用热岩层的热能。就用 途而言，一是地热发电，二是地热采暖。当今世界上，大约有 60 个国家在勘 探和研究利用地热，世界地热发电能力不断提高，预计到 2000 年地热发电总 能力可达 1 亿千瓦。
海洋能 海洋是一个巨大的能源宝库。正等待着人们加以开发利用。诸如潮汐、

波浪、海流、温差、盐度等等，都蕴含着巨大的能量，可以用人工的办法使 这些自然能转换成电能，造福于人类。无怪乎取之不尽的海洋能被誉为“蓝 色的能源”、“巨大的蓝色煤田”等等。
　　由天体间的引力作用造成海洋有规律的潮汐现象。利用海水的涨落来驱 动涡轮旋转，使潮汐能换成电能，是目前人类利用海洋能的理想方式。1967 年建成的法国朗斯电站是世界上第一座潮汐发电站，该电站装机容量为 24.4 万瓦，年发电量可达 5.4 亿度。70 年代以来，各国都加快了这方面的研究和 建设。例如美国、英国、加拿大、挪威、瑞士等，我国第一座双向潮汐电站 也已建成运行。
　　海浪对海岸的冲击力达 20—30t/m2，甚至高达 60t。海浪曾把 13 吨重的 巨石抛到 20 米高，把 1700 吨重的岩石翻转，把 17000 吨的巨轮推上海岸。 日本从 1964 年起就利用海浪为海上导航浮标、灯塔及遥测目标提供电源。至 今投入使用的波浪发电器已达 200 多个。1978 年 8 月下水的日本“海明”号 消波发电船发电量最大时可达 2000 千瓦。其它诸如利用海流、温差、盐度差 发电潜力也很大。
　　风能是人类利用较早的一种自然能。在新的材料和技术条件下，风力发 电将进入新的时期。在新技术革命条件下，生物能的利用也将由直接燃烧供 热向制取沼气、乙醇等发展，由一般民用向工业化、商品化发展；至于氢能， 因其优良的化学性能和来源广泛而极有利用价值，目前需要解决的是找到廉 价制氢的方法。海洋作为一个巨大的氢库，人们迟早要发挥它的作用。
社会生产力的发展需要越来越多的能源，新技术革命改变了和正在改变
着能源的结构，越来越多的新能源将取代矿物能源的地位，展现出美好的前 景。
（四）生物工程
　　生物技术或生物工程是利用遗传工程改变生物或生物体的机能，按照一 定的目标要求，进行物质的生物转化的技术体系。它通过人为控制的方法， 改造生物的遗传性状，来定向地创造出生物品新种或新物种，使生物更好地 为人类服务。生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。
基因工程
　　基因工程或遗传工程（DNA 重组）是指人类根据自己的意愿，人工转移 或重新组合生物遗传基因，改变生物的性状和功能，创造出新的生物类型。 基因工作是 70 年代初期诞生的，它是科学技术发展特别是近 20 年来有关的 理论在技术上的突破的必然结果。1953 年 DNA 双螺旋结构及半保守自我复制 机制的阐明；紧接着遗传密码、“中心法则”、操纵子学说等重大理论的提 出和一系列限制性内切酶的发现和应用；基因定位研究；基因分离、分析鉴 定技术；病毒、噬菌体、质粒（染色体外 DNA）的发现及其结构、功能的研 究；微生物的转化和传导技术等等，使基因重组成为一种现实的可能性并在 较短时期获得迅速的发展。基因重组的一般过程是：将有遗传信息的 DNA 片 段（即目的基因）在离体条件下进行分离、切割，去掉不需要的部分，把需 要的部分进行组合拼接，然后再把人工重组的基因（DNA）转入宿主细胞内， 进行大量复制，并使遗传信息在新的宿主细胞或个体中高效表达，从而获得 新的生物机能或创造出新生物。
细胞工程 细胞工程，也可以说是广义的、以细胞为单位的遗传工程。一般是指通

过精细操作，把一种生物细胞的染色体或细胞核等转移到另一种生物细胞中 去，或把两种不同的细胞融合在一起，使细胞的某些遗传特性发生改变，从 而达到改良物种和创造新物种的目的。细胞工程与遗传工程（基因重组）不 同，它是用完整的基因直接转移，而不经过分离、剪接等基因操作加工过程， 因而可以大大提高转移的效率。
　　细胞工程包含的内容较多，其中主要有细胞融合、细胞核移植、染色体 移植、细胞和组织培养等等。
　　基因工程和细胞工程是近十几年来发展起来的新技术，给工农业生产带 来美好的前景。美国科学家成功地利用基因工程，以大肠杆菌为宿主，生产 生长激素、干扰素。科学家还利用细菌生产出了胰岛素等其他激素类药物。 基因工程还可应用于多种传染病疫苗的生产。
酶工程 酶工程或酶技术就是利用生物催化剂——酶，使某种物质分解，高速度
定向地合成转化成人们需要的另一种物质。酶工程的优点在于：（1）不需要 传统的化学转化所必不可少的高温、高压、强酸、强碱等条件，大大节省了 能源，减少了污染；（2）催化效率远非非酶催化所能及。
发酵工程 发酵工程又叫发酵技术或微生物工程。它是利用微生物的某种特定功
能，通过现代化工程技术手段产生有用物质或直接地把微生物应用于工业化
生产的一种技术体系。它包括：优良菌种选育；微生物菌体的生产；微生物 初级和次生代谢产物的发酵生产；微生物对某些化学物质的修饰和改造；矿 物资源的微生物浸提及微生物对有毒物质的分解等。酶工程和发酵工程已经 得到广泛应用并不断发展。国外依靠微生物技术从工农业废物中生产单细胞 蛋白已具有相当规模。加拿大用微生物处理木纸浆，每两吨废纸浆可以生产
1 吨单细胞蛋白；前苏联用谷壳、木屑发酵，年产单细胞蛋白 150 万吨。英
国生产的甲醇蛋白作为饲料出口十几个国家，其中的淀粉蛋白，已作为一种 食品添加剂使用。美国利用酶技术、把淀粉变成糖浆。前苏联用酶技术把棉 杆、棉籽绒转化为葡萄糖。1982 年，日本一家公司用脂肪异构酶生产作为洗 涤原料的脂肪酸，使原先在 250℃、50 个大气压下才能进行的反应，可以在 常温和常压下进行，过去这个公司每年要因此反应而消耗燃料 2000 吨，现在 利用酶生产，基本上不消耗燃料。具有富集某种矿物功能的微生物可用于开 发和利用矿物资源，例如具有富集钠功能的微生物可用于淡化海水。人们利 用细菌可以从垃圾、海水中回收金、铂、铜等金属。1967 年有人统计，世界 每年用细茵法溶浸获得的铜达 32 万吨。许多国家正用硫化杆菌从海水中富集 或从铀矿中提取铀。微生物还可以应用于原油的开采。
　　在环境污染治理方面，可用微生物处理污水、垃圾、“吃”掉海上浮油， 进行废物利用。
　　在能源方面，现在人们已经研制成功了微生物电池和酶电池，并用生物 方法生产酒精和沼气。
　　生物技术得到世界各国的重视。美国从 1977 年起先后成立的生物技术公 司已有 150 多家，并在美国西海岸旧金山湾附近建立了生物技术基地——“基 因谷”。日本 1980 年各种微生物技术产品的年产值已达 500 亿美元。中国、 英国、法国等都在生物技术方面给以大量投资并取得显著成绩。
（五）航天和海洋技术