引领未来十大科学技术.docx

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引领未来十大科学技术

引领未来十大科学技术

  回首上个世纪30年来，中国在信息、生物、新材料等各个科学领域都取得了突破性的进展，集结了当今世界最强势的研究力量。

但是，在一些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。

人们不禁要问：

在未来世纪里，科学给我们准备了些什么呢?

近日笔者根据中科院研究人员对未来500年科技进步预测作了如下十大展望：

　　一可再生能源与清洁能源技术

　　清洁能源，是指环境污染物和二氧化碳等温室气体零排放或者低排放的一次能源，主要包括天然气、核电、水电及其他新能源和可再生能源等。

可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，主要包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等非化石能源。

可再生能源是清洁能源的一种，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。

　　点评：

　　随着世界经济加速发展，全球能源需求迅速增长，能源、环境和气候变化问题日益突出，大力开发利用可再生能源资源，对于减少化石能源消耗，保护生态环境，减缓全球气候变暖，推进人类社会可持续发展将有着极其重要的意义。

  二基因治疗

　　基因治疗是利用遗传操作，在基因水平上预防或者抑制疾病的发生或恶化的一种治疗手段。

随着人类基因组计划的完成，目前已经发现约5000种基因与人类的疾病是密切相关的，并且随着人们对于这些基因的功能的认知，基因治疗已经逐渐成为生物医学中快速发展的重要领域，并且为一些遗传及后天疾病的治疗提供了希望。

基因序列的异常是遗传疾病的基础，因此，这类疾病只能通过基因治疗的手段解决。

同样，对一些目前常规疗法难以奏效的顽症，基因治疗同样发挥着重要的作用。

　　点评：

　　基因治疗虽然被认为尚缺乏充分的基础性研究，但其治疗的潜力仍然巨大，随着越来越多疾病的发病机制被定义在基因水平上，基因治疗的手段也必将发挥出巨大的潜力，并有望成为今后的常规治疗方法，造福于人类。

　　三可服用芯片诊疗技术

　　生物芯片技术是跨生物学、医学、药学、化学、物理学、光学、电子学、机械学、材料学、计算机科学等多个学科的综合性技术，它可将目前庞大的分立式生物化学分析系统缩微到芯片中，然后通过仪器收集信号，对细胞、蛋白质、DNA等进行准确、快速、大信息量的检测，并通过计算机分析数据结果。

可服用芯片诊疗技术是射频识别技术在医疗领域侵入人体内进行相关治疗的应用，它通过可以服用的射频识别芯片在体内追踪监测人体的生理及健康状况。

可服用芯片应用在药品当中，对一些抗药的患者而言，回访时能够反馈相关信息。

可服用芯片诊疗可催生精确处方，实现个性化用药。

　　点评：

　　该技术一旦广泛应用于临床，将在某些重症传染病、恶性肿瘤、自身免疫性疾病、神经性疾病等方面，发生巨大的诊疗技术变革。

　 四电子垃圾处理技术

　　面对日益膨胀的电子垃圾以及严重的环境污染，电子垃圾处理回收利用技术成为解决这一问题的核心技术。

随着电子环保法规及标准的出台与实施，电子垃圾处理技术内容主要包括以下几个方面：

无铅化焊料和无溴阻燃剂的生产工艺技术；阴极射线屏幕和液晶显示器的拆解、循环利用和处置的成套技术装备；电子废弃产品破碎、分选及无害化处置的技术和装备；家用电器与电子产品无害化或低害化的生产原材料和生产技术；废弃电冰箱、空调器压缩机中含氟制冷剂、润滑油的回收技术与装备等。

　　点评：

　　随着电子垃圾的日益增多，电子垃圾处理技术将成为新的技术热点，它对保护人类的生存环境、促进人类的可持续发展，都具有十分重要的意义。

　 五光电信息技术

　　光电信息技术以光子或光波作为主要信息载体，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等研究领域，并以其极快的响应速度、极大的传输容量、极高的信息容量、极高的存储密度、极快的处理速度，以及微型化、集成化等特点，形成了以光通信、光存储、光显示和光传感为主要内容的信息光电子产业，推动着信息化社会大步向前。

　　点评：

　　光电信息技术在高技术战争中扮演着十分重要的角色，光子技术在预警、监视、侦察、观察、瞄准、通信、精确打击、作战效果评估、电子对抗等方面都发挥了极其重要的作用，使作战方式、部队编制和后勤供应都发生了重大变化。

　 六　克隆技术

　　克隆的含义是无性繁殖，根据克隆技术应用的层面不同，可以分为分子克隆、细胞克隆与动物克隆3个主要类别。

分子克隆主要应用于对遗传物质DNA或RNA的操作；细胞克隆主要是应用体外培养技术，大规模地体外扩增细胞数量；动物克隆的方法主要有胚胎分割、孤雌生殖和细胞核移植技术3类。

细胞核移植技术是最常用的一种克隆技术。

治疗性克隆技术伴随核移植技术的发展而逐渐成为当前的研究热点，利用核移植技术获得病人自身同源的干细胞系，分化成为目的细胞，从而达到代替病人体内患病细胞的治疗目的。

　　点评：

　　这项技术为许多目前没有很好的治疗手段的疾病，如糖尿病、神经退行性疾病等提供了可能的治愈手段，是未来的研究重点。

　　七环保材料技术

　　在全球对温室效应、环境保护日益重视的今天，环保材料研究已成为材料科学发展的主要方向之一。

环保材料是指一类在材料的生产、应用和回收循环过程中，对环境污染小、对自然资源浪费少的材料，主要应用于环境污染防治、生态建材、绿色包装等领域。

在工业产品中强调采用低毒低污染型材料，如工业产品的无铅化规定等。

　　点评：

　　目前环保材料技术研发的内容主要包括：

在材料制备过程中减小公害；在材料使用过程中使用先进绿色材料，降低污染物排放；材料可安全回收并循环使用，同时尽量减少副产物等。

未来的环保材料正向复合化、纳米化、多功能化的方向发展。

　　八受控核聚变技术

　　核聚变是指由质量小的原子（主要是氘或氚），在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。

目前人类已实现了不受控制的核聚变（如氢弹的爆炸）。

受控核聚变是在一定的条件下，控制核聚变的速度和核规模，实现安全、持续、平稳的能量输出。

受控核聚变技术难度极高，核聚变的条件相当苛刻，要求具有足够高的点火温度（几千万摄氏度甚至几亿摄氏度的高温）、非常低的气体密度（相当于常温常压下气体密度的几万分之一），并保持温度和密度足够长的时间等。

目前发现的主要受控核聚变方式有：

超声波核聚变、激光约束（惯性约束）核聚变、磁约束核聚变（托卡马克）。

　　点评：

　　由于受控核聚变具有原料充足、经济性能优异、安全可靠、无环境污染等优势，因而有望成为人类取之不尽、用之不竭的理想能源。

　 九高产绿色现代农业技术

　　高产绿色现代农业技术是以促进农产品、生态、资源安全和提高农业综合经济效益的协调统一为目标，以倡导农产品标准化为手段的新型农业发展技术。

高产绿色现代农业技术，可以弥补恶性农业循环破坏生态环境的不足，丰富现代农业的内涵，促进现代农业与传统农业有机结合，给现代农业发展目标注入新的活力和生机。

　　点评：

　　发展高产绿色现代农业技术，在保障人们的粮食数量和质量安全、满足当代人类需求的同时，还能够给予后代留下足够的生存和发展空间。

　　十脑科学

　　脑科学，狭义地讲就是神经科学，是为了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程，以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究。

广义的脑科学是研究脑的结构和功能的科学，并包括认知神经科学等。

脑科学研究的最终目的是阐明人类大脑的结构和功能以及人类行为与心理活动的物质基础，在各个层次上阐明其机制，增进人类神经活动的效率，提高对神经系统疾患的预防、诊断和治疗服务水平。

未来的脑科学研究将和信息学结合起来，新兴的神经信息学将利用现代化的信息工具将脑的结构和功能研究结果联系起来，建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，从而解决目前神经科学所面临的海量数据问题，从基因到行为各个水平加深人类对大脑的理解，达到认识脑、保护脑和创造脑的目标。

   点评：

　　对人脑和神经系统分子发育和工作机制的深入研究，将逐步揭示脑和认知过程的奥秘，促进认知科学、教育学和信息科学的发展，并有望为人的智力开发和电脑科学带来新的突破。