第六章当代科学技术发展趋势

当代科学技术发展趋势

及我国科技的发展黎懋明内容纲要（一）当代科技发展的新特点（二）世界科技发展的优先领域（三）我国科技发展的战略需求（四）制约我国科技发展的主要问题（五）我国科技发展的指导方针（六）我国科技发展的思路（七）我国科技发展的目标（八）我国科技发展的总体部署（一）当代科学技术发展的新特点

20世纪中叶以来50多年间，科学技术发展经历了6次大变革：20世纪40年代至50年代以原子能释放和控制为标志，人类开始利用核能的新时代；20世纪50年代至60年代以人造地球卫星的成功发射为标志，人类开始向外层空间的进军；（一）当代科学技术发展的新特点20世纪60年代至70年代以重组DNA实验成功为标志，人类进入了可以控制遗传和生命过程的新阶段；20世纪70年代至80年代以微处理器大量生产和广泛使用为标志，人类揭开了扩大大脑能力的新篇章；（一）当代科学技术发展的新特点20世纪80年代至90年代以个人计算机和软件开发为标志，在世界范围内开始掀起信息化浪潮；20世纪90年代以来以互联网和无线通讯的广泛应用为标志，人类加速了知识生产和传播的进程，正在迈向知识型社会的新纪元；（一）当代科学技术发展的新特点

50多年世界科技发展的历程，揭示了科技发展的规律，证实了科技是推动人类社会发展的力量，显示了科技发展的新趋势和新特点。表现在以下几个方面：

1.科学技术成为支撑、引领经济社会发展的主导力量量子理论促进了集成电路计算机的发展，奠定了信息产业的发展；相对论和原子核裂变原理形成了核技术和核能工业；分子生物学和遗传学成就发展了生物技术和生物产业。（一）当代科学技术发展的新特点

2.科学技术向应用转化速度不断加快，科技成果产业化周期大大缩短20世纪上半叶，电话走进50%美国家庭用了60年的时间；90年代互联网进入50%的美国家庭只用了5年时间；单位面积芯片的存储量每18个月增加一倍，主干网带宽将每6个月增加1倍（一）当代科学技术发展的新特点

3.科学的交叉融合和技术的集成，导致重大的创新突破，孕育着新的科学和技术革命学科之间交叉融合和渗透，导致新学科诞生，如信息科学、生命科学、环境科学、能源科学、纳米科学、空间科学等；自然科学与人文社会科学相互渗透，改变人们价值观、思维方式、生活方式；技术融合日益显著，最具代表性的是纳米、生物、信息和认知四大领域的汇聚融合。（一）当代科学技术发展的新特点

4.科技全球化深刻改变了科学研究的传统组织结构和方式近年来，科技全球化成为经济全球化的主要表现形式，科技资源在全球范围内的融合和有效配置改变了科技传统组织结构。国际大科学工程研究方式出现，推进世界科学家的合作；跨国公司在不同国家建立研发机构，充分利用全球科技资源，获取强大竞争力，成为促进科技全球化的主要力量。（二）世界科学技术发展的优先领域1.信息科学和技术是实现经济增长的主要力量；是知识型社会的基础科学技术；未来微电子、计算机、软件、通信、网络等技术发展方兴未艾，可能引发新一轮产业革命。互联网、无线通讯将提供更为有效的知识生产平台和传播、扩散空间，引发经济形态和社会组织的巨大变化。（二）世界科学技术发展的优先领域2.生命科学和生物技术生命科学在揭示生命本质规律和认识、控制生命过程方面的进展，以及生物技术在解决农业持续发展和人口健康领域的问题提供新的途径。功能基因学、蛋白质组学、干细胞、生物信息学、系统生物学、整合生物学等不断突破，未来15年可能形成与信息产业并驾齐驱、充满活力的生物产业群。

（二）世界科学技术发展的优先领域3.能源科学和技术能源科学在全球范围内重新升温，以解决世界性能源短缺、气候变暖等重大问题；节能技术、清洁能源、核能、可再生能源的开发利用成为研究开发的重点。4.环境科学和技术重点研究污染控制、荒漠化治理、生态恢复、全球气候变化等，以保持经济社会可持续发展。

（二）世界科学技术发展的优先领域5.材料科学和技术重点开发下一代高密度存储材料、生态材料、生物材料、碳材料和高性能结构材料等，将生产出体积更小、更加智能化、多功能、与环境兼容性好的产品，从而对制造、物流和个人生活产生重要影响。6.纳米科学和技术纳米材料、纳米生物、纳米传感、纳米加工与组装、纳米检测等技术已在高技术领域显示其强大的生命力。（二）世界科学技术发展的优先领域7.先进制造技术先进制造技术将呈现系统化、智能化的特点。在智能集成制造系统、高速精密加工设备、绿色制造技术等方面的研究，将为产业升级提供重要基础技术和装备，并创造高附加值的新产品。二.当代高新技术发展现状与趋势

科学革命：相对论、量子力学、分子生物学。高新技术主要领域：信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、海洋技术、航天技术。信息技术是核心和先导。信息产业；信息经济；信息社会。以信息化带动工业化；加速国家信息化建设。（一）信息技术１.微电子技术——微型化

超大规模集成电路（芯片：微处理器、存储器）----电子信息技术的基础、主要硬件。英特尔。“龙芯”。发展趋势：超导芯片、激光芯片、生物芯片、纳米芯片。２.计算机技术

计算机系统：硬件系统和软件系统（１）科学研究——巨型化

弹道计算、核爆炸模拟、天气预报、地质勘探、基因工程、大型管理系统。微分方程组：

dxi/dt=fi(x1,x2,…,xn)(i=1,2,…,n)

例dv/dt=F/mdv=(F/m)dt神威计算机（每秒3000亿次以上）联想深腾6800（4.18万亿次/秒）

曙光4000A（10万亿次/秒）（２）过程控制——自动化

工业自动化、先进制造技术。特点：自、数、智、精、极、集、网、绿。技术基础——计算机辅助设计与制造（ＣＡＤ／ＣＡＭ）、数控机床、工业机器人；新生产模式——集成制造系统（ＣＩＭＳ）、柔性生产线、虚拟一体化。军事自动化——精确制导技术、C4IRS系统（指挥、控制、通讯、计算机、情报、侦察、监视）中国雷达旅指挥自动化系统（３）信息处理——网络化

网络时代：全球范围的信息交流与知识共享时代。

革命性变革：信息传播、电子商务、远程教育、电子政府、生活方式等。

趋势：三机合一（电视、电话、电脑——多媒体），三网合一（电信网、广电网、计算机网——高速宽带网），三业合一（电信业、广电业、网络业——信息服务业）。

下一代互联网。内部网络与外部网络（4）智能模拟--智能化

专家系统

机器翻译

智能型机器人

中国机器人导游３.通信技术现代通信系统*终端设备：电话、可视电话、手机、IP电话、传真机、数据终端、图象终端等。*交换设备：程控交换机、移动交换系统。*传输设备：同轴电缆、卫星通信、无线移动通信、微波通信、光纤通信。趋势：“信息高速公路”——高速宽带网（宽带接入技术）。

交换机4、传感器技术、音像技术

传感器：获取信息的装置。（利用声、光、电、热、力检测距离、速度、角度等信息，各类仪器仪表）。遥感技术（对地观测）。音像技术：电视（数字、高分辨率、纯平、大屏幕、微型、壁挂、上网电视、IP传送），VCD，DVD，摄录机，音响。5、激光技术

原理：受激辐射光放大。特点：（1）高亮度，（2）高方向性，（3）单色性，（4）相干性应用：光纤通信、计算机、测量、工业、农业、医疗、军事等。中国新型激光炫目步枪和步枪新瞄具激光武器（二）生物技术

1、微生物工程

利用细菌发酵生产各类产品。用于食品、药品、农业（农药、肥料）、能源、矿业、环保等。

2、酶工程

借助现代工艺手段和生物反应装置，利用酶的催化作用生产各类产品。用于化工、食品、医疗、能源等。３.细胞工程

在细胞水平上改变品种、创造新物种的技术。细胞融合：植物、动物、动植物。细胞和组织培养技术——农作物的试管化、工业化、商业化。克隆技术：无性繁殖、生物复制。干细胞技术：万能细胞，制造器官组织。

细胞工程培养的试管苗

4、基因工程

在分子水平上对生物遗传物质进行改造的技术。遗传的物质基础--DNA（脱氧核糖核酸），双螺旋结构的长分子链；基因：带有遗传信息的DNA片段，由核苷酸的不同排列顺序所决定（四种碱基A、C、T、G）；基因工程：通过改变基因来改变品种、创造新物种。人类基因结构图谱--30亿个碱基配对。人类基因组"初步解析"--3万多个基因。对医疗诊断、医药、基因治疗有重大意义。转基因马铃薯（三）新材料技术

1、结构材料：新型金属材料，新型高分子材料（工程塑料等），新型非金属材料（新型陶瓷等），复合材料。

2、功能材料：光、电、磁、热、声、力、气等。３.纳米材料

纳米：10亿分之一米。纳米技术：在0.1—100纳米范围内，对物质和材料进行加工处理的技术。最终目标是用分子、原子组装特殊性能的材料和产品。纳米材料：用纳米级超微粒子构成的材料。特性：强度、弹性、延塑性、顺磁性、导电性、稳定性等。应用：各种材料、所有领域。（四）新能源技术1.节能技术与环保技术及产业

2.新能源

海洋能、地热能、风能、生物能、氢能、太阳能、核能（裂变反应与聚变反应）３.中国核技术发展（五）海洋技术海洋资源开发利用工程——*矿产资源*生物资源*化学资源*动力资源*空间资源*海水资源（六）航天技术

1、火箭技术

2、人造地球卫星

通信卫星、气象卫星、对地观测卫星、导航卫星、科学实验卫星、军事卫星。

3、载人飞行器

飞船、空间站、航天飞机。

4、中国航天事业的发展（三）我国科技发展的战略需求1.以资源、环境和十几亿人口为基点，确保经济发展的需求；2.促进社会可持续发展的需求；3.保障国防和公共安全的需求。（三）我国科技发展的战略需求1.以资源、环境和十几亿人口为基点，确保经济发展的需求农业制造业高技术产业现代服务（三）我国科技发展的战略需求1.以资源、环境和十几亿人口为基点，确保经济发展的需求农业：科学技术创新能力明显不足，难以为保障粮食安全和满足农业结构的调整、提供可靠的支撑。中国农业人口多、土地资源有限和气候差异大等特殊农业国情，决定了必须另辟蹊径，抓住当代信息技术和生物技术推进农业科技革命。（三）我国科技发展的战略需求1.以资源、环境和十几亿人口为基点，确保经济发展的需求制造业：效率低，装备落后，对国外技术的过度依赖全行业人均劳动生产率为美国的1/25，德国的1/20；主要产品的耗能比发达国家高出25－90%；占固定资产投资的设备中，60%靠进口解决。（三）我国科技发展的战略需求1.以资源、环境和十几亿人口为基点，确保经济发展的需求高技术产业：技术密集度和增加值率低，高技术企业仍处在劳动密集型阶段，核心技术受制于人。在中国申请的发明专利中，外国企业在信息领域占90%，计算机占70%，医药占60%，生物占87.3%，通信占92%；中国高新技术产品出口中，外资企业占82%。现代服务业：水平不高，特别是金融、电信、中介服务严重滞后。我国服务业占GDP33%，而2000年低收入国家占42%，中低收入占44%，中上收入国家占61%，美国为87%。（三）我国科技发展的战略需求2.促进社会可持续发展的需求人口的需求资源的需求环境的需求社会的需求（三）我国科技发展的战略需求2.促进社会可持续发展的需求人口需求：从人口大国向人力资源大国转变。提高人口科学技术素质；通过科学技术扩大就业；提高公共卫生与健康水平。资源需求：从资源消耗型向节约型转变。水资源全国668个城市，400个缺水，50%城市地下水受到污染；全国七大水系和湖泊，仅有40%达到三类环境质量标准；农业水利用系统为0.45，先进国家为0.7-0.8。（三）我国科技发展的战略需求2.促进社会可持续发展的需求资源需求：从资源消耗型向节约型转变。能源石油对外依存度高达50%；能源加工、转换、贮运和终端利用综合效率33%，比发达国家低10个百分点；八个高能耗行业单位产品能耗比世界先进水平高20-50%，而八个高能耗行业能源消费占工业部门能源消耗量的70%；我国1公斤煤创造GDP为0.8美元，日本为5.5美元，韩国为1.56美元。矿产资源大宗支柱矿产需求缺口大，对外依存度高；矿产资源采选回收率低，综合利用程度差；环境污染严重。（三）我国科技发展的战略需求2.促进社会可持续发展的需求环境需求：从忽视环境保护向重视环境保护转变。占国土面积52%的干旱、半干旱区，2/3的山地，200万平方公里青藏高原，90万平方公里的岩溶地，60万平方公里的黄土高原；水土流失占国土面积37%；沙化面积100万平方公里，近年以3400平方公里/年扩展；草原退化面积已达62%；中东部耕地污染达20%；垃圾堆放量60亿吨。（三）我国科技发展的战略需求2.促进社会可持续发展的需求社会需求：从非均衡发展向协调发展转变。贫富差距：基尼系数从1980年0.33到05年3月的0.465，超过国际警戒线0.4的指标；东、中、西部差距以信息化建设为例，全国平均为100。因特网普及率东：中：西为197：45：32人均电信业务比东：中：西为182：71：49（三）我国科技发展的战略需求3.保障国防和公共安全的需求国防安全冷战结束后，冷战思维尚在，部分西方国家对中国实行“接触与遏制”政策；中亚问题、南海问题、朝鲜半岛问题、恐怖主义、分裂势力等国防安全面临复杂局面。公共安全我国每年因公共安全造成数十万人死亡和伤残，经济损失6500亿元，是世界安全事故、灾害最多的国家之一。（四）制约我国科技发展的主要问题1.我国科技创新能力不足2001年我国创新能力在49个国家（占世界GDP的92%）中位居28位；我国对外依存度在50%以上，发达国家在30%以下，美国仅为5%；占固定资产投资40%左右的设备投资中60%靠进口；2000年我国发明专利授权量国际排名31位，占世界专利的1.8%。中国大陆在美国获得的发明专利占非美国人发明专利的0.2%，台湾地区占6.4%。法国5.3%韩国4.6%中国台湾6.4%中国大陆0.2%其他21.1%日本43.2%德国14.1%英国5.1%我国在美国获得发明专利数占非美国人发明专利的比重（四）制约我国科技发展的主要问题1.我国科技创新能力不足科学研究质量不高。1993－2003年，美国每篇SCI论文被引用的次数是12.23，我国为2.78，排名第20位，低于韩国、巴西和印度。12.2310.388.938.77.154.253.773.032.7802468101214美国英国德国法国日本巴西韩国印度中国部分国家1993－2003科技论文平均每篇被引用次数比较（四）制约我国科技发展的主要问题1.我国科技创新能力不足科技投入不足1991－2000年，我国10年累计研发经费投入553亿美元，为美国同期投入的1/36，韩国的1/2；2003年我国研发经费180亿美元，相当于美国的1/16；全国研发人员年平均经费是韩国的1/7，日本的1/13。19937126384919317423191229104598572656055302000400060008000100001200014000160001800020000美国德国英国加拿大荷兰中国日本法国意大利韩国俄罗斯1991－2000我国与部分国家科技累计投入强度比较单位：亿美元（四）制约我国科技发展的主要问题2.提升科技创新能力存在诸多制约因素计划经济体制的长期影响企业尚未成为技术创新的主体，企业R&D投入强度（占销售额的比例）10年来一直徘徊在0.5%左右；政府职能转变滞后，尚未形成民主高效、责任明确的决策机制和事权一致的责任追究制度；经济政策和科技政策之间缺乏有效的衔接；条块分割观念比较突出，致使科技资源分散、重复、效率低下。（四）制约我国科技发展的主要问题2.提升科技创新能力存在诸多制约因素粗放型增长方式的路径依赖重要素投入轻科技投入。1992－2002年，国家财政科技拨款占财政支出拨款比重从5－6%下降到3－4%。电子、通信、设备制造、医药制造等高技术领域企业研发经费，不到企业销售额的2%，而OECD国家相同指标达到8%以上；2003年《中国科技统计年鉴》，我国大中型企业技术引进费用为327.5亿美元，而用于消化吸收的费用为25.7亿美元，相比为1:0.078，而日本、韩国在相近发展时期为1:5-8。

（四）制约我国科技发展的主要问题2.提升科技创新能力存在诸多制约因素小生产方式和思想意识束缚自我封闭。门户主义、小团体思想时有滋长，部门之间、研究机构之间、科学家个人之间缺乏学术交流，科技资源缺乏共享；急功近利，尚未一贯坚持按科学自身规律办事；缺乏创新精神，习惯跟踪模仿，缺乏鼓励自由探索、宽容失败的宽松环境。

（五）我国科技发展的指导方针1.历史回顾 新中国成立以来，编制了七次科技规划，针对不同时期经济、社会发展需要，提出了指导科技发展的基本方针。《1956－1967科技发展远景规划》重点发展，迎头赶上《1963－1972十年科技规划》自力更生，迎头赶上（五）我国科技发展的指导方针1.历史回顾《1978－1985全国科技发展规划纲要》全面安排，突出重点《1986－2000科技发展规划》科学技术必须面向经济建设，经济建设必须依靠科学技术（简称“面向、依靠”）1992《国家中