科技創新正改變世界面貌

開欄的話：

進入21世紀以來，新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起，全球科技創新呈現出新的發展態勢和特征。學科交叉融合加速，新興科學不斷涌現，前沿領域不斷延伸。傳統意義上的基礎研究、應用研究、技術開發和產業化的邊界日趨模糊，科技創新鏈條更加靈巧，技術更新和成果轉化更加快捷，產業更新換代不斷加快。科技創新活動不斷突破地域、組織、技術的界限，演化為創新體系的競爭，創新戰略競爭在綜合國力競爭中的地位日益重要。

從今日起，本報陸續推出文章，請國內外專家學者向讀者介紹全球科技創新發展的新態勢和特征。

近年來，全球科技迅猛發展，世界各國都在尋找新科技革命的突破口。科學技術前沿不斷拓展，學科間交叉融合加速、會聚頻繁，宇宙演化、生命起源、意識本質等基礎科學領域正在或有望取得重大突破性進展。與此同時，信息技術、新材料技術、生物技術、新能源技術廣泛滲透，帶動了以綠色、智能、泛在為特征的群體性技術革命。

中國科學技術信息研究所研究員陳穎健在接受本報記者采訪時表示，當今科技多個領域都取得了重要進展，并呈現出三大趨勢：科技發展呈現交叉融合的態勢；大數據科學日益受到世界各國重視，正在成為繼理論、實驗、計算之后的第四種范式；人類可持續發展的重大問題成為全球科技創新的焦點。

基礎科學領域正在或有望取得重大突破

茫茫宇宙蘊藏著無盡的秘密和寶藏，近年來人類在宇宙演化、生命起源等學科領域不斷取得突破。2012年8月底，美國航天局1977年發射的“旅行者1號”探測器已經飛離太陽系，成為首個跨入星際空間大門的人造物體。

尋找暗物質粒子、研究暗能量的物理本質、探索宇宙起源及演化的奧秘、結合粒子物理和宇宙學的研究已成為21世紀天文學和物理學發展的一個重要趨勢。美國哈佛—史密森天體物理學中心今年3月宣布，研究人員利用位于南極的望遠鏡，首次從“宇宙微波背景輻射”中發現了磁性偏振信號，獲得了支持宇宙“暴漲期”理論的最有力證據。哈佛大學理論物理學家阿維勒布表示，這個發現揭示了“宇宙如何開始”等最根本問題。

去年4月，美國航天局宣布了雄心勃勃的小行星捕獲計劃，準備在2025年前將一顆近地小行星拖拽到月球軌道，并對其展開載人探測，為在本世紀30年代登陸火星鋪路。今年2月，美國國家航空航天局宣布，科學家通過“開普勒”太空望遠鏡發現了715顆新行星，使人類在太陽系外發現的行星總數增至近1700顆，其中4顆行星的體積小于地球的2．5倍，軌道位于距離恒星遠近合適的“宜居帶”。

去年2月，美國杜克大學醫學中心研究人員米格爾·尼古萊利斯采用電子傳感器，捕捉到巴西一間實驗室里小老鼠的腦活動信號，通過互聯網將信號傳輸到美國一只小老鼠的大腦里，結果美國小老鼠獲得信號后模仿出巴西小老鼠的動作。實驗中的“意識融合”概念已出現了40多年，并在近年取得諸多進展。這一研究可以幫助癱瘓病人重新獲得某些活動能力，并在消費電子等許多領域有著廣闊的應用前景。

人類可持續發展成為全球科技創新焦點

陳穎健認為，人類社會正在經歷由主要依賴化石能源向依靠太陽能、風能、核能等新能源的轉變。多種能源形式將實現互補與系統融合，特別是信息技術與新能源的結合將產生新型工業模式。

長期以來，利用核聚變發電被稱為能源領域的一座“圣杯”。去年9月底，全球最大的激光聚變裝置、美國加利福尼亞州北部勞倫斯利弗莫爾國家實驗所的“國家點火裝置”取得重要科研進展。該實驗利用192條激光束聚焦到氫燃料球上，通過高溫高壓點燃核聚變反應。在實驗中，反應釋放出的能量超過了氫燃料球吸收的能量。目前，核電站采用的都是核裂變技術，產生的放射性廢物長久存在，而一旦可控核聚變技術應用取得突破，將為人類提供更為清潔的核能。

可燃冰有望成為人類未來重要的清潔能源之一。可燃冰學名為甲烷水合物，一般存在于大陸架海底地層和地球兩極的永久凍土帶，在地球上的儲量很大。美國能源部長莫尼茲去年11月宣布，該國將投入500萬美元資助能源部下屬的國家能源技術實驗室管理的7個可燃冰研究項目，重點在于可燃冰提取辦法、從可燃冰中提取天然氣對環境的影響以及可燃冰的商業化前景等。

中國管理科學學會副理事長邵立勤對本報記者表示：“工業革命形成的科技與產業的宏觀布局是以人為中心的。未來10年世界可能在能源與資源，材料與制造，包括網絡、云、大數據等在內的信息技術，腦活動機制、干細胞、光合作用、農業、人口健康等在內的生物技術，生態與環境，空間與海洋以及重大基礎前沿與交叉領域取得重大科技突破。”

材料與制造領域日趨綠色和智能化

材料與制造領域的綠色和智能化趨勢明顯，三維打印、人機共融的智能制造模式成為新的研究熱點。歐盟委員會負責數字化技術應用部門的法蘭克·阿卡狄諾告訴本報記者，三維打印是材料科學、工業設計等領域尖端科技融合的體現，會對現有的社會生產與生活方式帶來巨大影響。在西方社會，從汽車制造到醫療治療，從時尚產業到建筑行業，三維打印已經直接影響人們的生產和生活方式。

三維打印，又稱積層制造，有別于傳統打印與制造技術，以數字模型文件為基礎，直接制造幾乎任意形狀三維實體。三維打印可廣泛應用于工業設計、土木工程、汽車制造、航空航天、醫療產業等領域。

“三維打印將可以幫助人們以更低的生產成本實現許多個性化的創意和設計，但是要真正實現三維打印的應用，需要一大批懂得產品設計和工程設計的人去支持，這是我們未來面臨的機遇和挑戰。”比利時快速成型專業企業馬特瑞爾萊斯公司的咨詢顧問卡拉·斯提伯格告訴本報記者。

大數據分析是認識客觀世界的新工具，將開拓計算機科學的新領域——數據科學。大數據的興起將導致計算機科學的重點從算法研究向數據科學轉移，同時基于大數據分析的科學研究范式必將對全球科技發展產生深遠的影響。例如，生物領域有基因組學，制藥、干細胞等領域也都在研究基因組，事實上這些基因組都是構成學科整體的基本元素。而發現這些基因組需要通過計算機對海量數據進行分析，這導致各學科領域紛紛出現“某某信息學”的分支學科，凸顯了大數據在許多學科中的基礎性作用。

同時，越來越多的研究人員開始在數據不斷涌現的科學領域探索，數據驅動型發現也將成為科研的主要形式。據麥肯錫公司預測，廣義的大數據應用幾乎覆蓋所有產業，僅在教育、保健等7個行業便可釋放3．2萬億至5．4萬億美元的經濟價值。

（記者陳一鳴、劉棟、李寧、彭敏、強薇）