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生物、纳米、材料及信息技术发展趋势(zt)
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美国兰德公司国防研究所于2001年向国家情报委员会提交了一份报告，阐述了2015年前生物、纳米、材料技术及其与信息技术发展趋势。该报告的主要内容如下。 前言 本报告由国家情报委员会资助，是1996年出版的《展望2010年全球发展趋势》的续集。国家情报委员会相信，包括信息技术、生物技术、纳米技术(广义)和材料技术的各种各样技术，对全球有重大和决定性的影响。本报告提出的内容包括：预测2015年生物技术、纳米技术和材料技术的发展趋势，以及它们对信息技术和世界的意义和影响，从而为决策者、情报分析家和公众提供参考。本报告由兰德公司的国防研究所技术政策中心负责编写。该研究所是美国联邦政府资助的研究开发中心，由国防部长、参谋长联席会议主席办公室提供资助。 这份中长期战略和情报研究报告，为美国中央情报局主任和主要决策者在寻求国家利益和制定对外政策的优先目标时提供参考。 摘 要 科学技术影响着人类社会、经济、政治和个人生活的各个方面。到 2015年，随着各种学科技术的发展，人类生活将会发生彻底变革。生物技术将使我们能够识别、理解、操作、改进和控制生命体(包括人类自己)。信息技术将继续在所有方面深刻地影响世界。智能材料、敏捷制造和纳米技术在扩大设备能力的同时，将改变制造设备的方法。到2015年，如果一些技术难关被及时克服的话，将可以用这些技术制造出“疯狂卡”。 世界将发生惊人的变化。包括人类生活质量和生活幅度的极大提高，极高的产业成交额，工人的终身训练，继续全球化，财富重组，文化融合或者入侵，可能增加的紧张局势和冲突，权力从国家向非政府组织和个人转移，环境因素的相互影响，生活质量提高的同时伴随着繁荣和紧张局势缓和，以及可能的人类优生学和克隆。 许多因素决定这些预测是否可能真正成为现实。这些因素包括当地政府对技术变化的接受程度，技术和基础设施投资的水平，市场驱动和限制，技术突破和进步。这些因素在全球因地而异，技术的实现程度也将因地而异，尤其在发展中国家。然而在大多数发达国家，整个变化趋势将会继续。 技术的快速发展和突破使预测变得困难，但是全球技术革命的发展趋势是非常有意义的和有希望的。 本报告讨论了生物技术、材料技术和纳米技术相互作用的趋势，以及它们同信息技术的相互促进。 生物革命 到2015年，生物技术将开始改变生物本身。疾病、营养不良、食物生产、污染、人的寿命、生活质量、犯罪和安全等问题，将被极大地关注、处理、改善和争论。随着生态系统的变化，有些进步可能被认为是人工改良动植物的结果。 以下是最具有重大意义的一些问题： 1.提高人的寿命和生活质量。2015年，随着人类生活质量的巨大改善，人的寿命将进一步增加。更好的疾病控制、定向药物、基因治疗、延缓衰老、增强记忆的药物、修复技术、仿生移植、动物器官移植以及其他许多进展，会继续提高人的寿命和生活质量。某些进展甚至会使人类素质超过目前的水平(例如通过人造传感器)。 2.优生学和克隆。到2015年，人们也许有能力利用基因工程技术来“改进”人类的品种和克隆人。在整个人类历史上，这些发展将是最有争议的。尚不清楚到2015年这方面是否会开始广泛的努力。然而，人们将至少可能看到一些有限的尝试，例如基因治疗遗传性疾病，通过优胜劣汰的实验进行克隆。争论将会很激烈。 这就是说，如果没有争论和尚未预见到的改变，就不会有生物革命。在转基因食物、克隆和基因测绘等方面，已经出现伦理、道德、宗教、隐私和环境问题的大辩论和抗议。今后15年，随着用生物技术控制人口，这些争论还将继续下去。但是，这场生物革命不会中断，而只是修改进程。 生物革命极大地依赖于各种技术的发展趋势，不只是生物科学和技术，而且还包括微电机系统、材料、成像、传感器和信息技术。技术发展和快速突破使预测变得困难，但是基因测绘、克隆、基因修改、生物医学工程、疾病治疗和药物开发的进步正在加速。 生物技术 不管可能性如何，人们将继续讨论这些问题： 1.优生学。 2.人类克隆，包括道德、失误、导致医学问题、基因所有权和人类杂交。 3.基因专利，基因排序所有权及知识产权保护。 4.基因修改生物的安全性和道德规范。 5.干细胞用于细胞工程。 6.动物器官移植，及由此带来的对动物权利的保护和物种之间疾病传染的风险。 7.基因测序结果的，隐私(例如全国范围内警察局的DNA资料数据库，基于基因预测遗传性疾病造成拒绝聘用或者保险)。 8.源于基因改良品种带来的环境破坏的危险。 9.生物武器危险的增加。 在发达国家，生物医学的进步以及健康方面的其他改进，将继续增加人类的寿命。与此同时，将加速人口老龄化、增加退休人员的财政支出和个人医疗保险成本等问题。 材料、装置和制造业的革命 材料技术将使产品、元件和系统变得更小，更智能化、多功能、环境兼容、更加和谐和专业化。这些产品将不仅有益于信息革命和生物革命，而且对制造业、后勤保障和个人生活方式都有好处。 1.智能材料 具有敏感和激励能力的某些材料，将日益被用于不同的环境条件。可以预见的用途包括： ①适应天气变化的衣服，信息系统的各种界面，生命迹象的监视器，药物释放，伤口保护； ②人身识别和安全系统； ③随天气变化自动调节环境条件的建筑物和运输工具。 增加材料的功率、感应和激励特性，或者基于生物模型，使新的更精密的机器人和遥控运输工具成为可能。 2.敏捷制造 快速样品生产和嵌入式传感器，为加快开发复杂元件和系统提供了一种手段。到2015年，加上柔性制造方法和设备，使得向敏捷制造系统的转移成为可能，元件更加容易实现专业化，制造更加全球化，进而推动全球企业的发展。 3.纳米半导体 半导体硬件呈指数级实现更小、更快速和更廉价，是信息技术进步的基础。到2015年，将实现20― 25微米的规模，从而大大降低计算成本，使在消费产品、器具和环境中普遍设置嵌入式传感器和计算系统成为可能。 到2015年，纳米材料(如“量子半导体”)能够开始对化学标识实现变革，使药物发现、血液化验、基因测定和其他生物应用的快速实现成为可能。 4.集成微系统 今后5―10年，化学的、流体的、光学的、机械的和生物的元件将同计算逻辑一起，集成在一个芯片中。计量和测试技术设备是近期最有前景的应用领域。到2015年，依靠这些进步，生物技术的研究和生产、化学合成、传感器都很可能被大大改进。即使是由微观元件集成的整系统(例如卫星和实验室自动加工设备)，其成本也只有目前大系统成本的一小部分，这将大大改进各种军民两用设备中的信息传感和加工过程。此外也许还会开发出一些目前受约束的加工能力(例如核同位素分离)。 技术疯狂卡 上面描述的技术看起来虽然非常有希望，而且有重大的全球影响，但这些预测仍因不确定性因素而难以保证。随着时代的进步，不可预见的技术发展或者效果也许会使这些预测黯然失色。2015年，由于技术的挑战，尚未被看到的其他趋势由于技术得到突破，也许会变得十分重要。提出“疯狂卡”的概念，有助于描绘出一个未来最终可能发生的画面。 1.纳米计算机 2015年以后，传统的半导体制造技术将遇到严重的困难。克服障碍以增加计算能力的一个潜在的远期解决办法是量子计算机。另一个是分子电子学，用化学装配的逻辑开关组成一台大计算机。开发低功率、巨量平行计算设备是很吸引人的想法，但预期到2015年还不会有很大的成果。 2.分子制造 许多幻想家已经提出了分子制造的概念，即把一个一个原子(或者分子)自下而上的排列起来(而不是采用常规的制造技术自上而下的排列)。分子制造技术虽然有改变全球的巨大希望，但是目前只处于最基础的研究阶段。可以预期在今后15年里能够开发出一个小规模的集成系统，但是大规模的则不明朗。 3.自装配 到2015年，自装配方法(包括使用生物方法)尽管还不会形成规模，但将最终向自上而下的半导体平版印刷技术和分子制造技术提出挑战。 总趋势 到2015年，信息革命、生物革命、材料革命、设备革命和制造革命将普遍形成趋势。 1.技术变化加速。技术变化加速加上工业技术的推陈出新，将增加继续教育和培训的重要性。这可借助于远距离学习和其他替代机制得以实现，但这些变化将使社会难以适应。今后15年，文化的适应性、经济的必要性、社会的需求和资源的可利用程度，将影响技术在每个产业和社会的利用规模和快慢。这些变化的规模和快慢，反过来能对大多数国家的经济、社会和政治产生深刻的影响。科学和技术能够在多大程度上完成这种改变和得到好处，将完全取决于创建者、推动者和执行者的决心。 2.技术的多学科性质日益增加。由于学科的交叉融合和相互影响，使得许多技术趋势成为可能。生物技术将极大地依赖于在芯片实验室里做分析的实验设备以及生物信息学的进步。微机电系统、智能材料和新材料将使普遍设置的小型传感器成为可能。还有，工程师将日益转向生物学家，理解生物体如何解决涉及自然环境的问题；这些“仿生物”的努力，把来自天然的最好的解决办法与人造的元件结合起来，能够开发出比现存生物体更好的系统。 3.技术发展领先的竞争。对每一个技术领域的领导和参与将取决于许多因素，包括未来的地区经济的安排(例如欧盟)，国际知识产权和保护，未来多国合作的性质，以及公――私对研究开发的投资量和作用。目前，已出现地区经济联合和地区之间竞争的趋势，增加对全球知识产权保护制度的支持，更加全球化以及研究开发投资的责任区分 (例如，公营的研究投资和私营的开发投资)。 4.继续全球化。信息技术以及它对其他技术(例如敏捷制造)的影响，将继续推动全球化进程。 5.潜在的侧面渗透。到2015年，比较旧的成熟的技术将进入发展中国家的新市场。这会涉及到一些创新，使现有技术适应新的条件和需要，但发展中国家不需要进行新技术的基础性开发。 值得关注的问题 许多国家业已存在下列问题，并且在今后15年将继续发展。 1.等级差别。技术将给使用者带来利益和繁荣，同时也会带来新的等级差别，并扩大这种差别。技术虽然有助于缓解发展中国家的某些严峻困难(例如食品短缺和营养问题)，但也会在发达国家和发展中国家之间及内部产生实实在在的经济差别。那些不打算或者不能够接受再训练和新技术•的人将进一步落在后面。此外，在发展中国家特定的市场条件下，经济激励常常还不足以驱动新技术或技艺的取得。 2.减少隐私。对个人隐私的各种威胁，包括连接互联网的数据库、传感器能力的增加、DNA测试、指示先天性疾病的基因资料。由于这些技术也有潜在的好处，所以有正反两方面的利弊(例如个人化的产品和服务)。由于立法常常落后于技术的进步，隐私常常会以反作用的形式起作用。 3.文化威胁。许多人会感觉到，他们文化的活力正在受到新技术带来的新的生活方式的威胁。特别是年轻一代，他们看到新技术带来的好处，所以很难阻止这一威胁。即使有些技术能够保护文化遗产和珍宝，但这一变化趋势也很难逆转。 结 论 在农业革命和工业革命之后，一个广泛的多学科的技术革命正在改变世界。信息技术已经在变革着人们的生活(特别在发达国家)，并将继续对材料技术和纳米技术的突破发挥作用。生物技术将变革生物体。材料和纳米技术将使新设备装置具有不可预见的能力。这些技术不仅对人们的生活产生影响，而且交叉融合，相互影响，进而使得技术革命更加广泛，并加速这些技术的发展。 生物技术革命的影响也许是最令人吃惊的。技术突破的结果将使人类的生活质量得到改善，延长寿命。对环境的污染和保护将达到空前的程度。对于公众来说，其他方面的技术发展趋势也许不那么明显，但事后来看也许是相当有意义的。制造技术基础原理方面的突破，可以使人们生产出更加专门化和功能更加强大的新产品。 没有争论就不会有技术革命的继续。当世界人口被控制住的时候，必须处理好伦理、经济、法律、环境、安全和人们关心的其他各种问题。其中最关键的问题也许是隐私、经济差别、文化威胁和生物伦理。特别是优生学、人类克隆和基因修改，在伦理道德上会引起最强烈的反抗。这些争论既驱动着技术的方向，又相互影响，所以相当复杂。这就需要公众和决策者了解技术，综合分析它们之间的复杂关系和相互作用，以便真正地理解围绕技术的这些辩论。 [ Last edited by sdlwwxb on 2005-12-16 at 00:18 ] |
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