30项引领未来的科学技术

一、“１０项引领未来的科学技术”评选活动介绍及入选条件

２００８年，中国科协成立５０周年。为

进一步整体提升全社会推动公民科学素质建设工作，激发公众关注科技、热爱科技、运用科技的兴趣，达到弘扬科学精神、普及科学知识的目的，中国科协以“发展与责任”为主题，面向全社会开展了“１０项引领未

来的科学技术”等系列评选活动［１，２］。“引领未来的科学技术”（以下简称“科学技术”）是指，“对未来人类社会生存与发展有着重大的、积极的影响，并预示着未来科学技术的发展趋

势、潮流和方向，并可预见的重大科

学发现、重大技术发明、科技突破等”。入选的“科学技术”必须满足：①须是现实社会尚未成熟，但已呈现诞生的萌芽、发展的趋势或可能取得的科学发现、技术发明、科技突破；②须与自然科学、技术或工程某一领域的未来发展密切关联，且将具有原创性的科学发现、技术发明、科技突破；③须对未来人类社会的生存与发展产生重大的、积极的影响［３］；④按５０年左右的时间尺度评估入选的“科学技术”对未来社会的影响。评选活动通知自２００８年３月１１日发布，截止当年６月１８日，评选活动组委会办公室共收到公众推荐的“引领未来的科学技术”条目７２５项。６月１９日，中国科协学会服务中心组织有关专家学者，从７２５项条目中遴选出４０项候选条目；６月２４日，本项评选活动评审专家组又从４０个选候选条目中评选出如下３０项“引领未来的科学技术”，最终入选的“１０项引领未来的科学技术”将由公众从这３０项中投票决定。本文介绍了３０项候选“科学技术”

的具体内容———按第２轮评选得票多少顺序排列，以期向公众普及相关的科学技术知识。

二、３０项引领未来的科学技术１．量子通信技术

量子通信技术是量子力学与传统信息科学结合的产物，它是利用光的量子特性通过单个光子或纠缠光

３０项引领未来的科学技术苏青１，３，４敬石开２吴晓琦３陈广仁４田若松３侯米兰３（１．西北工业大学机电学院，西安７１００７２；２．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１０００８３；３．中国科学技术协会学会服务中心，北京１０００８１；４．中国科学技术协会科技导报社，北京１０００８１）

【摘要】结合中国科协２００８年举办的“１０项引领未来的科学技术”评选活动，中国科学技术协会学会服务中心组织有关专家学者，从公众推荐的７２５项“引领未来的科学技术”条目中，经两轮遴选，评选出３０项候选“引领未来的科学技术”，并分别介绍了每一项的科技内容。【关键词】科学技术；未来；评选【中图分类号】Ｎ１，Ｎ０９【文献标志码】Ａ【文章编号】１００３－０１６６（２００８）０８－００４４－０５

作者简介：苏青西北工业大学机电学院在职博士生，研究方向：项目管理、科技出版敬石开工学博士，北京航空航天大学机械工程及自动化学院博士后，研究方向：航空机械制造吴晓琦中国科协学会服务中心经济师，研究方向：行政管理、人力资源管理陈广仁哲学博士，中国科协科技导报社副编审，研究方向：科技哲学、科技出版田若松中国科协学会服务中心，研究方向：行政管理

侯米兰法学硕士，中国科协学会服务中心，研究方向：行政管理

科学与技术４４／未来与发展／２００８／第８期子传输“０”和“１”的数字信息来实现信息的高速传递。从理论上说，该技术可以传输超大容量的信息，且能够用于开发用经典手段无法破译的密码。但是，由于光子在传输过程中会发生衰减，在实际应用中实现远距离的光纤量子保密通信难度很大，目前量子密码在光纤中的最大传输距离只有２００公里左右。不过，最新的研究表明，利用通信卫星和自由空间纠缠光子分发，很有希望实现更远距离乃至全球化的量子通信网络［４］。２．海水淡化技术海水淡化技术是指利用海水脱盐生产淡水以实现水资源利用的开源增量技术，它主要包括蒸馏、冻结、反渗透、离子迁移、化学法等淡化技术。目前全世界有１２０多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术获得淡水，海水淡化系统及生产量以每年１０％以上的速度在增加。随着淡水资源紧缺形势的加剧，海水淡化将可能是２１世纪诞生出的一种新型的生产淡水的未来水产业［５］。３．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，已逐渐成为生物医学中快速发展的重要领域，并给一些遗传及后天疾病的治疗带来了希望。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。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而造福于人类［６］。４．新型人机交互技术自计算机诞生以来，人机交互技术经历了穿孔纸带、批处理、联机终端、多媒体用户界面等阶段。“以人为中心”和使交互方式更接近于人类自然交流形式，是未来人机交互的总体特征。科学家们正在努力使计算机能听、能说、能看、能感觉，语音将成为人机交互的重要通道。虚拟现实将是彻底实现和谐、自然、以人为中心的人机交互方式，并为用户提供包括光、声、力、嗅、味等全方位、多角度的真实感觉。新型人机交互技术将可能彻底改变人们使用计算机的方式，并对计算机使用的广度和深度产生深远的影响［７］。５．受控核聚变技术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、平稳的能量输出的一种聚变能技术。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）。受控核聚变由于具有原料充足、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［８］。６．对地观测集成技术对地观测集成技术是一种通过构建一个由多系统组成的综合、协同和持续发展的全球对地观测集成系统（ＧＥＯＳＳ），综合多种电磁与非电磁手段，建立全方位、多层次的卫星－航空－地表－地下４位一体、立体协同的广义遥感监测体系，以便为人类社会提供更快、更多、更好的对地观测数据与全球变化信息的技术。该技术未来有望在地震、海啸、飓风、暴雨、洪水等自然灾害的精准监测和预警预报方面取得突破，通过准确监测和预报灾情，来防止和减少灾害，从而给人类带来平安和福祉［９］。７．虚拟现实技术虚拟现实技术是综合利用计算机图形学、光电成像技术、传感技术、计算机仿真、人工智能等技术，模拟现实存在在计算机系统上创建一个具有视、听、触、嗅、味等多种逼真感知效果的技术。近年来，在虚拟现实的基础上又发展出了增强现实技术。该技术通过跟踪用户的位置和姿态，把计算机生成的虚拟物体或其他信息准确地叠加到真实场景的指定位置，实现虚实结合、实时互动的新体验。虚拟现实技术和增强现实技术广泛应用于军事、先进制造、城市规划、地理信息系统、医学生物、教育培训、文化娱乐等领域，有望产生巨大的经济效益和社会效益［１０］。８．超高速交通工具超高速交通工具是指时速超过４００公里的地面交通工具。它是２１世纪下半叶随着经济社会的高速发展，人口的急剧增长，生活节奏的不断加快，人均占用陆地不断减少，公众对

地面交通提出的新需求。发展真空（或低压）管道交通，或许是研制超高速交通工具的一种有效途径。超高速交通工具的问世，将使省际之间的人员流动类同于今天城区之间的人员往来，

从而彻底改变人们的时空观［１１］。９．干细胞技术

干细胞技术，又称再生医疗技术，是指通过对于干细胞进行分离、体外培养、定向诱导、甚至基因修饰等过程，在体外繁育出全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官，

并最终通过细胞组织或器官的移植来实现对临床疾病的治疗的一种技术。人们可以利用干细胞技术来替代人体中病变或衰老的组织、器官，以便治疗传统医学方法难以医治的多种顽症，如白血病、早老性痴呆、帕金

森氏病、糖尿病、中风和脊柱损伤等一系列目前尚不能治愈的疾病。从理论上说，应用干细胞技术能治疗各种疾病，且较之许多传统治疗方法，它具有无可比拟的优点［１２］。

１０．极端制造技术

极端制造技术是指在极大型或极小型或极精密型等极端条件下的制造技术，主要用于制造极端尺寸或极高功能的器件。极端制造技术的最新成果目前已初见端倪，如：微射流

光纤传输系统，比目前的光纤传输速度快约１０倍；科学家正在研制的量子计算机运行３秒的计算量，相当于现在计算机运行上百亿年的计算量；未来的超速飞机的时速将达８０００公里，等［１３］。１１．深空探测技术

深空探测技术是指人类对太阳系以外的星系进行科学探测的技术。该技术的发展将有利于进一步破解地球的起源与演变、行星和太阳系的形成与演化等奥秘，有利于人类探寻

地球外生命和文明，有利于开发和利用太空资源。尽管深空探测的未来还充满挑战和风险，但人类探测深空的步伐将不会停止，并将依此不断造福于人类社会［１４］。

１２．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

科学与技术４５／未来与发展／２００８／第８期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。这种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。它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，还能给后人留下足够的生存和发展空间［１５］。１３．可再生能源与清洁能源技术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、用之不竭的能源，如风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。清洁能源技术是指研制开发环境污染物和二氧化碳等温室气体零排放或低排放的新型能源技术。可再生能源是清洁能源的一种，资源分布广泛，适宜就地开发利用，且对环境无害或危害极小。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及其重要的意义［１６］。１４．深海开发技术深海开发技术通常指对５００米以上的海洋区域的油气资源、矿产资源、生物及基因资源等进行勘探、开采、利用的技术。该技术的核心问题是解决由于水深所带来的低温、高压、环境恶劣、作业条件复杂下的一系列开采技术问题。海洋资源尤其是深海资源对未来人类社会可持续发展越来越重要，在尽量减少对海洋环境影响的前提下，大力发展深海开发技术有着十分重要的意义［１７］。１５．高温超导技术所谓超导现象是指某些材料在极低温条件（通常为数Ｋ）下，电阻变得很小甚至为零，并有抗磁现象。但是，低温超导现象通常很难在现实中得到应用，研究高温超导技术由此意义重大。高温超导现象在诸如电力输送、受控热核聚变反应装置、超导磁悬浮列车、超导计算机等领域具有广阔的应用前景。目前，科学家已经发现了温度可达１００Ｋ左右的高温超导材料，这为超导现象的实际应用提供了可能性［１８］１６．量子计算机量子计算机是以量子比特为信息处理单元，以量子比特序列为运算对象的具有全新构架的未来计算机。在量子计算中，量子比特序列处于各种特殊的量子态，量子力学态叠加原理提供了极为强大的量子并行计算能力。量子计算本质上是利用了量子相干性，在量子计算机中，量子比特不是一个孤立的系统，它与外部环境相互发生作用，导致量子相干性衰减，即退相干。因此，克服退相干问题是使量子计算成为现实的核心问题。量子编码（量子纠错码、量子避错码和量子防错码等）是迄今发现的克服退相干最有效的方法之一。科学家预测，最终实现量子计算的方案将可能以某种新型材料和新型量子器件为突破口［１９］。１７．脑科学狭义的脑科学是指神经科学，广义的脑科学是指研究脑的结构和功能的科学，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，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。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［２０］。１８．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分为分子克隆、细胞克隆和动物克隆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等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［２１］。１９．感冒疫苗流行性感冒是由流行性感冒病毒引起的一种急性上呼吸道传染病，传染性强，发病率在急性传染病中居首位，对人类健康造成了严重威胁，