百年技术创新的回顾与展望

作者:中国科学院院长路甬祥

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科技进步管理

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百年技术创新的回顾与展望

中国科学院院长

回顾已经过去的!"世纪，考察纵贯#""年来技术创新的历史轨迹，分析它给予生产力发展和人类文明进步所带来的巨大贡献，以及种种矛盾与新的挑战，展望!#世纪技术发展的大趋势及将对社会产生的影响，无疑具有重要的意义。

路甬祥

导体、集成电路为标志的现代电子技术革命，更使机器的整体结构与控制部分发生了根本性的变化。首先是程序控制机床与自动生产线，接着是生产过程采用电脑控制的柔性自动生产线与计算机集成制造系统，智能化机器人的出现以及机电一体化产品所形成的智能化的机器体系，实现了用机器（计算机）代替人对机器的操纵与控制，计算机进入到生产、生活和社会的管理领域，解放和拓展了人类的体力和脑力。

各种家用电器的发明与普及、办公自动化和弹性工时制的实现等，不但使人类摆脱了繁重的体力劳动，甚至一部分脑力劳动也已经被机器所替代，从而提高了工作效率，使人类有更多的自由从事学习、创造与休息，引发了社会生产力新的革命，推动了人类传统的生产方式、生活方式和社会组织结构的变更，促进了人类文明进步。

（二）现代技术的创新拓展了人类活动的时空。继铁路运输业发展之后，#%世纪末，汽车的发明和规模化生产以及高速公路的出现引发了交通运输领域的一场新的革命。其结果不仅扩展了人的活动范围，改变了人们的生产、流通和生活方式，也改变了城乡发展的整体格局，带动了制造技术与管理工程的现代化，推动了材料与制造产业的发展和工业化经济的持续繁荣。汽车和高速公路已成为国家与地区工业化、现代化的重要标志。

美国莱特兄弟发明了飞机，这项发明#%"&年，

和后来的发展不但使人类飞翔的梦想得以实现，而且大大了克服了高山与大洋对人类活动范围的天然阻隔。到!"世纪末，几乎所有的远程客运与快运都依靠航空运输，中短程的航空客运量也在大幅度上升。

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进入!"世纪，人类在技术领域获得了前所未有的创新成就：在合成化工、能源与环保、材料与先进制造、航空航天、微电子与光电子、自动控制、计算机与通讯网络、科学仪器与生物医学工程、纳米技术与微机电系统等领域中，高新技术创新层出不穷，成为推动生产力空前发展和人类社会进步的决定性因素，极大地改变了人类的生产与生活方式，促进了工业化与城市化的进程，缩小了三大差别，影响了人类社会的组织结构、人类的思维模式和观念，为人类认识世界和改造世界提供了新的工具、方法与手段，使人类社会发生了空前的变化与进步。

（一）现代技术的创新与解放拓展了人类的体力和脑力。人类的体力和脑力一般是通过创造和使用工具发挥作用的，生产工具进步的标志一般由制作工具的材料、结构、动力以及动力传递与控制这四个因素所决定，其中尤以动力传递与控制因素最为重要。

从#$世纪的产业革命开始，手工工具被机器所取代，人、畜、水力被蒸汽机动力所取代。电力技术革命发生之后，结构复杂庞大的蒸汽机与机械传动机构被汽轮机、发电机与电动机所取代，从而使得动力机械和工作机器在结构、动力传递等方面发生了一场新的革命。以微电子、半!"世纪下半叶以来，

作者:中国科学院院长路甬祥

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!"#$年俄国科学家齐奥尔科夫斯基发表了火

箭运动方程；!"%&年，美国戈达德成功地发射了世界上第一枚流体燃料火箭，最终导致航天器的诞生，使人类实现了宇宙航行的梦想。前苏联!"’(年，运用洲际导弹的火箭装置将世界第一颗人造地球卫星送上太空；美国“阿波罗”!"&"年，!!号飞船登上月球；前苏联建造宇宙空间站，使人类首!"(!年，次在太空中有了活动基地；!")!年，美国首次发射哥伦比亚号航天飞机成功，人类从此可以自由往返太空。%#世纪"#年代以后，人类开始了深部宇宙探测活动。

在%#世纪，人们研制发展了电子显微镜（!"$!年）、射电天文望远镜（!"$(年）、空间天文望远镜、*光与核磁共振扫描仪、隧道扫描显微镜和原子力显微镜等观察仪器，创造了超级粒子加速器和对撞机，同步辐射光源和宇宙线探测装置等。目前，人们运用光学望远镜、射电望远镜、空间天文望远镜等大型天文仪器，可观测到大约!#%&米的宇宙空间（约百亿光年距离）；可通过隧道扫描显微镜等，观测到纳米（!#+"米）尺度的微观范围。更小的尺度则利用加速器进行间接观测，精度已达到!#+!)米。也就是说，现代科学仪器使人类的视野横跨,,个数量级的空间尺度，极大地拓展了人类的观察能力。

今天，在高速发展的通讯卫星、宽带网络、蜂窝移动电话、超级计算机以及其他先进技术的推动下，信息技术所带来影响的深度和广度空前发展。信息技术在金融、商业、教育、医疗保健、管理服务等领域带来了新的突破。至%##!年’月，全球网民数量已逾$-$%亿，中国网民也达%&##万户。在中国，已经有超过,##万名学生接受国家卫星电视大学教育。远程教育已从根本上改善了知识传播的效率、多样性和全球化程度。在过去的!#年中，全球远程医疗也开始取得了显著的成果。

（三）现代技术的创新不断提高人类的生活质量和健康水平。电视、洗衣机、吸尘器、微波%#世纪，炉等家用电器的不断创新，不但引起“厨房革命”，而且带来家庭分工角色、生活方式的改变，并且改善和提高了人们的生活质量。

抗菌素和免疫疗法的发明与发展使人%#世纪，

类基本摆脱了传染病的困扰；维生素和氨基酸的人

工提取与合成提高了人类的营养水平；各种医疗诊断与治疗仪器及其技术的发明和发展使人类有可能从整体水平、器官水平、细胞水平乃至分子水平上，充分而准确地以数据和图像形式获取反映人体健康与病变所形成的结构与功能变化，显著提高了疾病的临床诊断和防治水平。

!"’$年英国科学家沃森和克里克构建了./0

双螺旋分子模型之后，分子生物学迅速兴起。!"($

年至!"(,年科恩和博耶发明了./0重组技术。在此基础上，博耶于!"(&年成功地运用./0重组技术制成人的生长激素。!")$年，人的生长激素产品进入市场。!"(&年由博耶加盟的123234256公司成立，这是继成立于!"(!年的72489公司之后的世界第二家基因工程公司，从此引发了%#世纪(#年代末、)#年代初的基因工程工业化的热潮。到!")!年美国就成立了%##多家生物工程公司。现代生物工程由此崛起，它包括基因工程、细胞工程、酶工程与发酵工程等。从!")’年开始，日本、美国等又着手研究新一代生产技术、蛋白质工程，这项技术将可用来开发多元疫苗、新抗癌药、激素等。现代生物技术是人类认识能力的又一重大突破，到%#世纪末，全世界已有据有关资料’#多个国家和地区拥有生物工程企业。统计，迄今生物工程所获得的产品不少于!&#种。这些最新成果已经对人类健康、生命质量、农业生产及其产品的加工产生了积极而深远的影响。基因诊断、基因治疗和基因药物等的出现也将给人类健康带来福音。

人类社会在%#世纪虽经两次世界大战的浩劫，但!##年来人类的平均寿命延长了%#余岁。!"世纪末，世界的平均人口寿命大约只有,#岁，据美国商业部最新发表的一份报告指出，!""(年世界平均人口寿命已达到&%-%(岁。中国人!","年的平均寿命为$’岁，（!"""年《中国人口》!""&年增长到(#-)岁公布）。这很大程度上应当归功于人类生活水准的提高以及现代生物医学技术发展。可以预见，随着科技发展和社会进步，世界的人口寿命以及生命和生活质量将得到进一步提高。

（四）现代技术的创新提高了人类开发利用自然资源的水平。%#世纪，人类除了开发利用传统的自然资源（农产品、矿产与化石能源）满足人类在

作者:中国科学院院长路甬祥

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衣、食、住、行方面越来越多的需求以外，最值得一提的是以煤化工和石油化工为基础的高分子合成材料的发明与发展。性能多样的金属材料、高级陶瓷、功能晶体、碳素材料以及复合材料相继问世，并已成为现代能源、运载工具，以及一切民用与国防装备的基石。至今世界上的结构与功能材料已有几十万种，并继续以每年大约!"的速度递增。

硅材料的开发利用，以半导体、#$世纪下半叶，

大规模集成电路、计算机以及光纤和因特网为标志的信息时代的到来，充分显示了新材料及相关工艺技术是现代高新技术创新发展的关键因素之一。

技术与生产规模空前发展，导致自然资源濒临枯竭，生态环境严重恶化。#$世纪%$年代起人类开始认识到：只有走与自然协调发展之路才能保持人类社会的可持续发展。人们开始致力于开发可再生能源技术，材料的可再生利用技术，发展有利于环境的工艺技术及可自然降解与治理技术，这些技术后来被统称为“绿色技术”。

结合；人们将愈加重视技术伦理道德方面的研究和对技术的社会作用的法制管理与监督。

#&世纪，高技术仍将突飞猛进并和谐地发展，

新世纪的技术创新将为人类文明进步展现新的前景，为我国实现第三步发展战略目标提供强有力的支持，全球化下的知识经济和技术合作与竞争也对我们提出了新的挑战。认真分析和把握新世纪科技发展的态势，加快国家创新体系建设，对提高我国技术创新能力与国际竞争力，促进我国经济和社会可持续发展具有十分重要的意义。

#&世纪，技术创新活动将活跃在以下五个层

面，并对人类社会的文明进步产生深刻影响，为最终实现为人类造福的宏伟目标打下坚实的基础。

（一）信息技术在学科交叉、融合的基础上将不断取得新的重大进展。以计算机和宽带通讯网络技术为核心的信息技术将在容量、带宽、速度、智能化程度等方面不断取得新的进展；量子物理、凝聚态物理、纳米技术、生物技术等将为信息技术提供新的存储、传输、处理、显示材料与器材；人们将最终突破人与人之间、人机之间的语言文字障碍，实现计算机(网络跨越不同语言文字的直接交互，将实现人与机器之间、机器与生物体之间的直接信息交互；数学、脑与认知科学的进展将可能引发计算机结构、网络通讯模式以及信息表达与处理方式新的革命；信息技术将为数学、物质科学、生命科学与生物技术、天文与地球科学、洁净安全可再生能源、生态与环境科学技术等提供新的研究方式、工作平台、数据库和数值建模与处理方法，将衍生出新的交叉科学与技术前沿；以信息技术为基础的)*系统将发展为数字地球系统，从而为全球生命元素循环、全球资源生态环境、全球自然灾害、全球经济与交通运输及国防安全提供可靠的技术平台。信息技术将继续以日新月异的发展速度与空前的影响力、渗透力，改变人类经济发展形态、生活方式、社会结构、学习与认知形式、政府与企业管理以及文化传播与交融的形式。

（二）生命科学与生物技术正酝酿着新的突破，将带来一个全新的世纪。可以预计在未来二三十年内，人类在认识自身起源与演化、脑与神经的结构发育、功能发展以及认知与信息传递、处理、存储本

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“人&’世纪和#$世纪的技术以及工业文明强调类征服自然的能力”，强调技术创新可能带来的市场竞争能力、经济效益、武器系统的破坏能力与杀伤能力，强调工程技术的规模效益。伴随着生产力的高度发展带来的自然资源的枯竭和生态环境的恶化，以及第二次世界大战大规模杀伤性武器造成的空前浩劫，#$世纪%$年代以来，人们开始意识到技术对人类文明进步及生态环境可能带来的负面作用，逐步形成了可持续发展的技术经济与社会发展的理念；伴随着信息及知识经济时代的到来，人们在重视经济效益的同时，更加重视生态和环境影响，探索对有限自然资源和无限知识资源的分享、共享，可再生，可持续利用与发展；在武器系统方面更加重视制空能力、制海能力、制信息能力，重视信息制胜，快速反应和精确打击制胜；在继续发展工程技术的规模效益的同时，更加重视技术的多样性、开放性、可发展性；在重视技术作为生产力决定性因素的同时，更加重视为新的科学探索、生态环境保护和医疗保健提供新的手段；在继续科学与技术的紧密结合的同时，更加重视技术与人文艺术的

作者:中国科学院院长路甬祥

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质等方面将取得重大进展；基因组学、蛋白质组学、生物信息学、分子神经发育生物学和分子生态学等学科的进展将使人类从分子水平认识遗传、发育与衰老、代谢与免疫、生态与进化，以及生物多样性的演变规律，从而将宏观生物学与分子生物学连接与统一起来。

人类及重要物种的全基因图谱的测序完成已经为后基因组研究开辟了道路，基因图谱中功能基因信息将被全面解读。随着基因组、蛋白质组结构与功能研究，基因、细胞和组织工程及干细胞技术的进展，将为农业育种、基因治疗、器官再生和移植、生殖调控、药物研制、生态环境的保护与治理等发生前所未有的影响，农业、医疗与健康事业将呈现全新的面貌。

生物芯片、生物计算机、生物质能源、生物与仿生材料等将形成未来技术创新的热点与全新的产业。

（三）物质科学将跨越生命与非生命物质的界限，产生新的高技术前沿。由于!"世纪的物质科学将跨越生命与非生命物质的界限，量子理论、分子生物学、物理生物学、化学生物学以及信息生物学的进展将把量子论推进到新的阶段；极端条件下的物性及相互作用研究将进一步揭示在纳米空间尺度、飞秒时间尺度物理条件下的物质运动、结构与相互作用规律，由此将可能给材料、能源、信息技术带来革命性影响。纳米材料、纳米器件、纳米尺度的监测技术以及微机电系统技术新的发展，使人们将能够进入分子、原子调控、组装乃至自组装的时代。人类将会不断创造与制备超纯、超强度、智能化，具有自适应、自补偿、自组装能力的材料和可再生循环、可自然降解的多样化生态环境友好的结构与功能材料。人们将发展生态环境友好的“绿色工艺”，并发展可再生能源，洁净、高效、安全的核反应堆，将开发实现商业化聚变能源，将发展并应用洁净、高效经济的氢能和相应电站及新一代运载工具。

（四）多领域的技术创新带来先进制造时代。由于材料、工艺、计算机及宽带网的进展，以及经济全球化的发展，!"世纪的制造业将进一步采用虚拟现实设计、全球并行设计，向计算机集成制造和全球虚拟制造系统方向发展。不仅制造机电一体化的生

产设备、工作机器，而且将拓展到极端条件下的科学实验装备与工作机器、微电机设备、新型医学诊断及治疗设备、生化及生物工程仪器及设备。

纳米技术将带来材料和微细加工新的变革；制造技术将从传统的工厂、车间的屋顶下走向全球。以信息、工艺与管理的计算机集成为特征，以社会生产要素与市场行销和服务相结合的虚拟工厂将形成全球制造体系的补充。由于当代消费的多样化、个性化特点，功能性产品将被功能艺术性产品代替，大批量、同造型的产品将被多品种、小批量，甚至单件定制产品所替代。制造业的全盘自动化将被以人为核心、以计算机为中介的人机一体智能制造系统所代替。未来的制造业将全面进入柔性、智能、敏捷、精益、绿色、艺术化、全球化、人性化的先进制造新时代。

（五）为技术造福于人类、实现可持续发展的宏伟目标奠定基础。技术最终要为造福人类服务，实现人类社会的可持续发展。人类在!"世纪将更加关注自身的健康、居住、自然生态环境和有关远程诊断、监护、治疗、手术、康复和保健技术。综合智能大厦、智能家庭及办公系统技术，以及生态环境监控与治理技术等，亦将得到长足发展。

!"世纪的知识经济时代将是终身学习的时代，

远程教育设备、智能电子出版虚拟影视制作技术、高品质的多维数字音像技术等将得到进一步创新及普及。以信息、生物和纳米为代表的!"世纪的技术发展，将引发一系列新的信息安全、生物与生态安全、生命与健康安全、经济安全与国防安全问题和对技术伦理道德的挑战，可能带来新的南北和贫富差距的扩大，可能成为强权和国际犯罪集团的工具。因此，!"世纪技术发展不仅需要弘扬科学精神，更要弘扬与发展人文精神，需要广泛的国际合作，共享、分享人类技术创新成果和建立并共同完善共同的道德准则与法制理念，这样才能使技术发展避免可能的、空前的负面影响，才能缩小数字和知识鸿沟，才能使技术创新为人类社会可持续发展与繁荣造福。

（摘自《前线》!##!$!）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c9m1.html