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【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(七)

2015-09-03 贺飞 战略前沿技术


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MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评


贺飞


(北京大学,北京100871)

1 前言

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(一)


2 历年发布的十大新兴技术汇总分析

2.1 信息技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(二)

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(三)

2.2 生物技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(四)


2.3 能源技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(五)

2.4 材料技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(五)

2.5 纳米技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(六)

2.6 制造技术

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(六)

2.7 其他

【科技评论】MIT《技术评论》历年“十大技术突破”述评(六)


3 历年发布的十大新兴技术的特点

从130项新兴技术看,体现了超前性、基础性、交叉性和应用性等鲜明特点。其中许多技术已经商业化获得广泛应用,另外部分技术具有鲜明的超前性,一旦取得突破,将有着深远的影响和巨大的应用前景。

3.1 超前性

《技术评论》每年入选的技术来自该刊所涵盖的主要领域,由该刊编辑们通过咨询部分技术领域的顶级专家而调查评出。所调查的问题非常简单:这项技术是否可能会改变世界?同时,该刊还预测这些技术对人类生活和社会的改变和重大影响,这些改变可能是大范围,如更好的生物燃料、更高效的太阳能电池以及未来能应对全球变暖的绿色混凝土等;也可能是局部改变或涉及我们如何利用技术,例如移动设备上的3-D显示屏、云计算的新应用以及社会化电视等;抑或是密切影响人类健康的技术,如植入医用电子设备的新方法和新药物开发等。新兴技术是否超前、潜在影响是否重大,对世界科技发展的影响是否深远等是该刊重要的遴选标准。新兴技术一旦取得进展和突破,将攻克影响人类数十年的科技难题,引发技术和行业的革命性变革,给人们带来高质量的运用科技的解决方案。例如,癌症基因组分析、隐身材料、合成生物学、石墨烯晶体管,瞄准的是攻克癌症治疗、实现可见光隐身、合成新的物种、超越摩尔定律等极具挑战性的问题。太赫兹技术、干细胞工程、泛在无线技术、智能变压器,将在通信、网络、生物医药和电力设施等产生颠覆性影响,促进产业升级。

3.2 基础性

基础研究是技术创新的源泉,实际上很多新兴技术很难被简单地界定为基础研究还是技术开发的创新。《技术评论》遴选技术时一贯注重从基础科学、基础领域中把握新兴技术的发展方向,注重原始创新,具有突出的基础性。例如合成生物学、代谢组学、表观遗传学、脑图谱、基因组编辑和纳米线等研究体现了其在生命科学和纳米科学领域的前沿性和基础性,部分技术突破也可以说是基础理论研究的进展,验证了基础研究不断激活创新源头的特点和规律。表观遗传学研究通过对基因进行化学修饰,可进一步开发诊断癌症和认识癌症的技术手段,还可被用来解释生活方式对人体衰老过程的影响。合成生物学从组成生命最基本的要素开始,建立分子和细胞元件,最终创造出新的生命系统,将为研究生命本质开辟整合的、精准实现的崭新途径。微流光导纤维有利于提高通信可靠性、增加通信容量和节约成本,将为加快互联网速度并为下一代光学网络的形成奠定基础,而量子密码将提供理论上绝对安全的保密通信。纳米线可以被用于下一代计算设备,还可被广泛应用于新兴的领域,例如纳电机系统(NEMS纳机电系统)。同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器。纳米生物力学研究人体细胞对于微弱力的反应,以及疾病对细胞物理状态的影响,将使人们能更精确地测度细胞特性以及了解患病细胞与健康细胞的区别,将对未来医学产生重大影响。

3.3 交叉性

从前面的介绍来看,130项新兴技术绝大多是多学科交叉融合的结晶。其所展现的特点,不仅体现在所涉及学科的广度上,更体现在运用多学科知识进行集成创新的能力中。信息、生物、材料、能源、制造、数理乃至社会科学领域前沿的交叉综合,促成一大批新兴技术的诞生。例如,单细胞分析是分析化学、生物学和医学之间渗透发展形成的跨学科前沿领域。脑机接口研究将有利于更好地了解大脑的工作机制,让大脑得以控制计算机和其它机械。生物机械通过在昆虫中植入无线接收器、微控制器、微电池及电极,实行昆虫飞行、盘旋、降落等行为的人为控制。由于微流控芯片在生物、化学、医学等领域的巨大潜力,已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。许多新兴技术中都包含着材料科学的身影,如超高密度数据存储、纳米无线电中的碳纳米管、可移植芯片中的生物材料、赛道内存中的磁性材料、纳米压电传感器中的氧化锌纳米线、纳米太阳能电池中的镉碲化物等。

3.4 应用性

尽管《技术评论》所遴选出的部分新兴技术刚露端倪,但展现了潜在的广阔应用前景。随着太赫兹技术的发展,其在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、工业探伤、通讯雷达、战场成像、反隐身雷达、隐蔽的近距离通信、国家安全与反恐等多个重要领域具有的独特优越性和巨大的应用前景逐渐显露。微流控芯片器件在计算机芯片及半导体激光器的冷却、光通讯、航天航空、材料、医疗、化工、农林、安全检查、环保、药物制备等方面也都会有着重要的应用。双效抗体使一个抗体紧密地结合到两个不同的抗原上,“一箭双雕”治疗癌症,被称为“抗体研发史上美丽的篇章”;纳米康复技术利用纳米级蛋白质碎片快速止血,适用于手术、事故现场救助和战场急救等特殊情况,并有助于恢复受损的脑和脊柱组织;隐身材料实现了可见光隐身,还能大幅提高信息存储量、信息传输速度和太阳能利用效率,将引发通信、数据存储和太阳能等方面的革命。纳米医学研究利用多用途纳米粒子穿越血管壁等障碍,接近癌细胞,用荧光色对癌细胞进行标记,同时用药物把癌细胞摧毁,将彻底改变人类诊断和治疗癌症以及其它疾病的方式。无线传感器、太赫兹、认知无线电、量子密码、隐身材料和脑机接口等新兴技术在信息传输、目标探测、通信指挥、信息安全、伪装防护、武器操控等军事领域的应用前景已经比较清晰。微飞行器、机械昆虫等生物机械研究也即将被用于军事侦察和监视等领域。

4 结语


当前,世界各国都在加快推进科技创新,促进产业升级和转型。由于新兴技术为后来者实现技术和经济跨越创造了难得的战略机会,因此已广泛受到各国(尤其是后发国家)政府、企业界和管理学界的高度重视。《技术评论》长期跟踪世界新兴技术的发展,为我们密切跟踪科技前沿,更好地感知科技创新提供了工具,同时也为我们探寻新的科技发展机遇提供了参考。在《技术评论》众多的新兴技术中,发展相对成熟、前景较为明朗的技术成为世界各国科技发展关注的焦点,投入大量的研发资源。但由于新兴技术的产业演化特征、运作模式、发展规律等方面都有不同于传统成熟技术的独特性,迄今我们对这些规律的认识还很不够。


大力培育发展战略性新兴产业是中央为转变经济发展方式、调整产业结构和把握新一轮全球产业发展机遇的重大战略部署。当前,移动互联网、社交网络、3D打印、云计算、大数据等新兴技术的发展为战略性新兴产业注入了新的动力和活力。新兴技术对原有技术知识体系的依赖性相对较弱,为我国新兴产业的跨越式发展提供了巨大的机会窗口。围绕当前我国创新型国家建设、战略性新兴产业发展,对十大新兴技术进行深入研究,找寻其发展规律,敏锐地把握科技重大机遇,超前布局我们的一些重大研究计划,必将能更好地立足科技最前沿开展原始创新,充分发挥新兴技术的引领作用,将科技创新转化为生产力,在更高的层次上形成我国经济的新增长点。

5 参考文献

[1] 10Emerging Technologies (2001-2015) [EB/OL]. .

[2]沈雪石,刘长利,吴集,敖锋. 近10年来《技术评论》十大新兴技术解读[J]. 科技进步与对策,2013,01:155-160.


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