全球高新技術(shù)醞釀密集突破 納米可能引領(lǐng)一場革命 (2005-03-04)
發(fā)布時間:2007-12-04
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來源:?望新聞周刊
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當(dāng)前世界科技正處于前所未有的創(chuàng)新密集時代。科技發(fā)展并不囿于單一技術(shù)或單一產(chǎn)業(yè),而是表現(xiàn)為新的技術(shù)群與產(chǎn)業(yè)群多頭并進的態(tài)勢。其中,信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)等高新技術(shù)是當(dāng)前世界各國科技發(fā)展的重點。這些技術(shù)的發(fā)展對推動經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,維護國家安全都將產(chǎn)生深遠的影響。
信息技術(shù)領(lǐng)域孕育創(chuàng)新浪潮
信息技術(shù)還未達到發(fā)展的頂峰,目前正孕育著新的創(chuàng)新浪潮,但其未來主導(dǎo)地位越來越受到生物技術(shù)和納米技術(shù)的挑戰(zhàn)。
納米半導(dǎo)體技術(shù)醞釀新突破。美國英特爾公司宣布,將從2005年起用65納米工藝生產(chǎn)芯片,到2009年進一步提高至35納米。35納米的半導(dǎo)體一旦問世,意味著在大規(guī)模生產(chǎn)的微處理器中,將會有約43億個功能被集成在一個芯片上。對小批量、高性能的芯片而言,則意味著200億個功能被集成在一個芯片上。這將會促使計算機處理能力大幅提高,并引起信息技術(shù)領(lǐng)域一系列連鎖反應(yīng)。
高性能計算機研制多路并進。超大規(guī)模計算機、網(wǎng)格計算機和DIY超級計算機成為開發(fā)熱點。美國IBM公司最新研制的“藍色基因/L型”超級計算機,理論上最高運算速度超過每秒360萬億次浮點,在整套系統(tǒng)尚未最終完成的情況下,仍然達到了每秒70.72萬億次浮點。而每秒1萬億次浮點的運算速度已相當(dāng)于目前最強大臺式機運算能力的100倍以上。歐洲科學(xué)家計劃用網(wǎng)格技術(shù)將4臺超級計算機連接在一起,其運算能力預(yù)計將排名世界第四。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異。一方面,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的容量、速度不斷提升。德國西門子公司通過將智能天線系統(tǒng)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合,成功地使無線傳輸速度提高一倍,達每秒1兆比特。美、歐、亞科學(xué)家在匹茲堡和洛杉磯之間,以每秒101兆比特的速度創(chuàng)下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸新紀(jì)錄,該速度相當(dāng)于在15分鐘內(nèi)傳輸整座美國國會圖書館中的藏書內(nèi)容。另一方面,新一代因特網(wǎng)正在醞釀之中。第6版本因特網(wǎng)網(wǎng)址協(xié)議(IPv6)從上世紀(jì)90年代提出至今,主要協(xié)議已經(jīng)成熟,并形成了RFC(請求注解)文本。與現(xiàn)有的IPv4相比,IPv6采用128位地址長度,在地址空間、端到端連接、服務(wù)質(zhì)量、安全性、移動性、即插即用和多播功能等方面都有明顯優(yōu)勢。
生物技術(shù)加速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
加速發(fā)展的基因組學(xué)技術(shù)、蛋白質(zhì)組技術(shù)、生物信息技術(shù)、生物芯片、干細(xì)胞組織工程以及日益成熟的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),推動生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為新世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一。
基因組研究縱深拓展。繼人類基因組計劃之后,美國、英國、日本、加拿大和中國的科學(xué)家又共同發(fā)起和參與了人類基因組單體型圖計劃。作為人類基因組研究領(lǐng)域又一重大戰(zhàn)略目標(biāo),人類基因組單體型圖計劃將通過整合基因組測序成果,從基因組水平檢測多個不同族群樣品的單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點,繪制人類基因組中獨立遺傳的DNA“始祖板塊”及其SNP標(biāo)簽的完整目錄,從而建立人類遺傳的群體信息資源,為21世紀(jì)的“個人醫(yī)學(xué)”奠定基礎(chǔ)。除人類基因組之外,科學(xué)家在病毒、細(xì)菌及高等動植物基因組研究方面也取得了豐碩成果。
醫(yī)藥研究借勢破題。現(xiàn)代生物技術(shù)成果有相當(dāng)一部分應(yīng)用到了醫(yī)藥工業(yè),用以開發(fā)特色新藥或?qū)鹘y(tǒng)醫(yī)藥進行改良,由此引起了醫(yī)藥工業(yè)的重大變革,也日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。2004年美國研究人員采用DNA片段,開發(fā)出一種能有效阻止非典病毒在鼠體內(nèi)復(fù)制的疫苗。日英聯(lián)合小組發(fā)現(xiàn)了人體內(nèi)一類能警戒流感病毒和艾滋病病毒入侵的蛋白質(zhì)??TLR7。美國科學(xué)家用抗生素抑制Myc。蛋白質(zhì)的增加,找到了基因治癌新方法。從未來生物醫(yī)藥的發(fā)展趨勢看,疫苗、單克隆抗體、重組人體蛋白、基因治療、細(xì)胞療法和干擾素將是研發(fā)最為集中的領(lǐng)域,但克隆技術(shù)和干細(xì)胞研究依然面臨來自社會倫理和法律方面的巨大阻力。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)在監(jiān)控狀態(tài)下擴大應(yīng)用。一方面,轉(zhuǎn)基因技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合,能培育出大批抗逆、抗病的高產(chǎn)作物和動物,帶動農(nóng)牧業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,因此,各國的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)發(fā)展很快,應(yīng)用也日趨普遍。另一方面,現(xiàn)代生物技術(shù)可使基因在人、動物、植物和微生物之間進行人為的相互轉(zhuǎn)移,而目前人類對這種基因調(diào)整后的結(jié)果尚無法完全把握,因此轉(zhuǎn)基因技術(shù)有可能對人類健康、生態(tài)環(huán)境和生物多樣性造成危害,各國政府正采取措施,加強監(jiān)控。
納米技術(shù)可能引領(lǐng)一場革命
納米技術(shù)是新世紀(jì)科技發(fā)展的制高點,新工業(yè)革命的主導(dǎo)技術(shù),對社會發(fā)展、經(jīng)濟振興、國家安全乃至人民生活水平的提高具有深遠的影響。
帶動相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進步。納米技術(shù)之所以備受重視,主要在于它的發(fā)展能帶動能源、電子、通信及醫(yī)療等多個領(lǐng)域的進步。如在環(huán)境和能源方面,可制造高靈敏的環(huán)境監(jiān)測傳感器;在電子方面,可制造更節(jié)能、更便宜的微處理器,使計算機效率成百萬倍提高;在生物和農(nóng)業(yè)方面,可制造新的化學(xué)藥品,利用納米陣列測試DNA,了解生物的基因和基因表達;在軍事領(lǐng)域,大小僅為幾十到100納米的微粒將在未來軍事應(yīng)用中起核心作用。
創(chuàng)造巨大市場價值。納米技術(shù)市場潛力巨大,美國國家科學(xué)基金會預(yù)計,到2015年納米技術(shù)將在全球創(chuàng)造價值達萬億美元。而據(jù)美國風(fēng)險企業(yè)公司預(yù)測,納米技術(shù)的發(fā)展可能會經(jīng)歷5個階段。當(dāng)2010年前到達第三階段,即大量制造復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)成為可能時,市場規(guī)??蛇_100億至1000億美元。當(dāng)?shù)竭_第五階段,即科學(xué)家研制出能制造動力源與程序自律化的元件和裝置時,市場規(guī)模將高達6萬億美元。
成為各國關(guān)注焦點。美國不惜斥巨資用于納米技術(shù)的研發(fā),過去4年內(nèi),納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費遞增了83%,接近8.5億美元。2003年底,國會授權(quán)聯(lián)邦政府從2005財年開始的4年中用于納米技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費更高達37億美元。歐盟在第6個框架研發(fā)計劃中,為納米技術(shù)研究撥款13億歐元。
研究成果距實際應(yīng)用仍然遙遠。未來20年內(nèi),以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)還不可能成為新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。原因之一,納米技術(shù)的發(fā)展還潛藏著風(fēng)險。首先,納米材料甚小,它們有可能進入人體中那些大顆粒材料所不能抵達的區(qū)域,如健康細(xì)胞。其次,在納米量級上,材料的性質(zhì)會有不同的表現(xiàn)。目前,研究人員并不知道如何將納米材料從人體中清除,也不知道它們會在人體中降解還是沉積。在治療人類疾病時,納米材料能夠進入細(xì)胞和跨越血液與大腦間障礙的能力,可能會導(dǎo)致有害于人體健康和環(huán)境的后果。原因之二,各國對納米技術(shù)的研發(fā)投入還很低,特別是對相關(guān)負(fù)效應(yīng)的研究投入明顯不足。以美國為例,雖然納米技術(shù)得到的研發(fā)預(yù)算增速很快,2004年比2003年增長了10%,但每年數(shù)億美元的規(guī)模在總額1000多億美元的聯(lián)邦研發(fā)預(yù)算中仍然只占很小的比例。用于納米技術(shù)對環(huán)境影響的研究經(jīng)費更是少之又少,2003年還不到50萬美元。