自1970年代以來,持續進步并能夠對未來產生重大影響的技術領域主要有四個:信息技術,納米技術,材料技術和生物技術。這幾個科學技術領域日臻成熟,相互融合,逐漸形成一波新技術浪潮,因應社會需求,開始成為推動社會發展與進步的強大動力。
幾個技術領域相比較,信息技術發育最為成熟,產生的社會經濟效益最為顯著。計算機、互聯網和信息技術徹底改變了人們既往的溝通聯絡方式、生產方式、甚至學習方式,也已經形成巨大的產業。預計數年之內,信息技術將出現質的飛躍,它的信息處理能力將得到極大提升,將實現不受地點限制的網絡接入、海量數據存儲與交換,并且在射頻跟蹤、視頻監測、高性能移動計算、指紋與虹膜身份鑒定以及智能機器人、人腦與機器連接界面等領域獲得長足發展。信息技術仍將是技術進步以及促進社會經濟增長與發展的龍頭。
生物技術自身的發展可謂飛速,它已經能夠快速檢定生物體微量成分,在基因層面進行診斷治療,利用基因手段改變生物形狀,運用計算機進行生物生長和性狀模擬,在分子層面進行器官和腫瘤治療。然而它的應用受到社會倫理的制約,引發廣泛爭議,其產業化也步履蹣跚。
納米技術,最有希望的進展是與半導體技術融合,制造納米級器件,使得行將失效的摩爾定律得以延續數十年。實際上,目前的電腦芯片已經十分接近納米尺度;另一方面,納米技術制備的材料具備很好的分子篩功能,可用于飲用水和環境監測;納米結構的敏感器件可用于制備生物檢測設備,用于健康、藥物和環境監測與控制。
基于納米技術的新材料已經顯示,它在以下領域有著廣泛應用可能:新型高能電力存儲,可大規模制造的廉價高效太陽能電池,綠色制造技術與設備,具備特殊性能的可穿戴衣料和特殊涂層,飲用水過濾與凈化,高亮度顯示與高速計算元器件制造,活體生物組織培養。
十項已成為現實或即將成為現實的重要綜合技術
在未來十多年里,將有數十項重要綜合技術成就出現,既標志著新的技術革命的到來,也將全面更新世界經濟與和社會運行所依賴的技術架構,它們將是上述四大科學技術領域的綜合應用的結果。其中,有十項已經成為現實或即將成為現實。
一,廉價太陽能系統。現有太陽能采集與轉換技術,嚴重受制于光伏轉換效率和電能存儲技術,而且體積龐大,價格高昂。基于納米粒子和納米結構的新型光伏電池和蓄電池,配合以大規模制造,將極大改變目前太陽能利用現狀,而且它還具備體積小巧、價格低廉優點。預計未來幾年內將實現技術突破,并實現規模量產。這將大大改變現有能源供應結構和環境溢出,對于發展中國家、低發達國家以及旅行者甚至作戰部隊有重要意義。
二,潔凈水濾膜。采用全新的納米結構材料,用有效、可靠的潔凈、除污技術與工藝,以低廉的價格生產可食用潔凈水。這一技術將很大程度改觀缺水地區和高污染地區的供水狀況,野外和營地使用十分便利。
三,基因改進作物。基因工程食物,改善其維他命和微量元素成分,根據其產出地土壤和氣候情況改進基因組分,提高營養價值,增加產量,同時增進其抗病蟲害能力。從科學上看,在有限的耕地與日益增長的人口雙重壓迫下,基因改進農作物是解決世界糧食和食品供應不足的根本途徑,舍此并無他途。
四,可以隨時隨地進行信息接入的通訊設備與無線通訊技術。通訊設備包括通訊和存儲,可海量傳輸、存儲文字、圖像、視頻。無線通訊技術無需有線設施,可在任何地點通過無線接入方式進行電話與聯網活動。兩者相結合可以實現無線傳輸和接收。
五,移動射頻跟蹤與認證(無線射頻識別技術)。廣泛用于零售商品與人物個體的移動遷徙過程。
以上幾項信息技術及應用已經在很大程度上實現,未來發展趨勢是進一步在空間和地域上覆蓋,設備更加小型、廉價、便捷與可靠。更徹底的市場應用對于信息技術的發展有極大促進作用,但是也帶來管理問題。問題來自信息技術濫用,技術、法律、監管幾方面需要協調和控制。
六,更可靠的信息技術。包括可穿戴電腦與量子加密:電腦可鑲嵌在衣服或手包、錢包和首飾中;量子加密運用量子力學方法進行信息加密,安全數據傳輸。
七,混合動力車輛。使用內燃機和電動機,配備有納米材料制備的高能蓄電池或燃料電池,車輛加速行駛時,以及減速行駛與制動時能量被轉換成電能形式;在車輛巡航行駛時由電力驅動。與此同時,車輛的地盤與外殼也采用新型材料,減輕重量同時提高強度。
八,綠色制造。在定制化、個性化制造的同時,消除或極大減少制造過程中有害液體和有毒物質排出。綠色制造不是新概念,早在1980年代已經提出,惟新型信息技術和納米技術綜合運用之后才成為可能。
九,生物技術、信息技術和納米技術的結合。服務于人類健康和醫療,也有益于創造新需求和新產業,主要包括:快速生物檢定,快速甚至瞬時測定生物物質的有無與含量;靶向藥物,攻擊腫瘤和異常基因,無損人體組織與細胞;組織工程,活體組織的設計和培植,用于組織和器官移植或替換;先進診斷與手術方法,精確診斷,極大提高手術過程的精確性和有效性,同時極大減少失誤和康復時間。
十,廉價房舍。采用輕便的新型復合材料建造房舍,以低廉代價、因地制宜獲得堅固、同時采用高效太陽能采集設備和高效廉價便捷的潔凈水設備,為屋舍提供適宜的溫度,為餐飲提供能源和潔凈水源,為較高的生活質量提供電能。配合以無所不在的無線接入設備,使居住者在任何地點都能夠獲得網絡與計算機服務。總之為現代人提供宜居條件。它將使得鄉野、營地、移動人群以及城市人群的生存、生活變得舒適,代價低廉,同時幾乎不消耗化石能源,也幾乎沒有碳排放。
從上述技術覆蓋領域看,它們將影響國民經濟幾乎所有方面,從根本上改變現行的制造業格局,甚至整個社會生產格局,乃至現有經濟運行模式。這些科學技術的革命性發展,對社會和人類生活的影響,必將是革命性的。
我們有理由期盼,一波新的技術革命的浪潮正蓄勢待發。這些技術的突破與運用不僅將引領世界走出現在的經濟危機與頹勢,還將更新人類的生存和生活所必須依靠的物質技術基礎,開創一個全新的世界。
(作者為中共中央黨校現代科學技術與科技哲學教研室主任、教授、博導)