當代世界科技發(fā)展趨勢

1、當代世界科技發(fā)展 趨勢 和信息與計算科學(xué)專業(yè) 當代科技發(fā)展主流：高新技術(shù)。主要領(lǐng)域：電子信息技術(shù)，生物技術(shù)，新材料，新能源，海洋技術(shù)，航天技術(shù)。 1信息技術(shù) 現(xiàn)代信息技術(shù)是一門綜合性很強的技術(shù)，它包含微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光纖通信技術(shù)，衛(wèi)星通信技術(shù)、遙感、遙測技術(shù)、遙控技術(shù)以及人工智能等各種高技術(shù)?，F(xiàn)代信息技術(shù)的主要特征是：各種信息的數(shù)字化和信息傳遞、信息處理的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化。當代最偉大的數(shù)學(xué)家和貝爾實驗室最杰出的科學(xué)家之一，信息論之父香農(nóng)（Claude Elwood Shannon) 幾個概念信息：人類對自然世界的了解的物化形式數(shù)據(jù)、信息、知識和智慧數(shù)

2、據(jù)是未加工過的“信息”信息通過將事實和給定的語境關(guān)聯(lián)而導(dǎo)出知識將某語境中的信息和在不同語境中得到的信息相關(guān)聯(lián)智慧是從完全不同的知識導(dǎo)出的一般性原理幾個概念2生物技術(shù) 應(yīng)用于有生命物質(zhì)的技術(shù)?？梢詣澐譃閭鹘y(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)兩種。 現(xiàn)代生物技術(shù)一般包括基因工程、細胞工程、微生物工程與酶工程四大領(lǐng)域。3新能源技術(shù) 能源指能夠提供出能量的自然資源。能源是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，社會經(jīng)濟發(fā)展的原動力。 人類利用能源大致經(jīng)歷柴草、煤炭、石油三個時期，現(xiàn)在人類面臨能源短缺問題。 4. 新材料技術(shù) 材料指人類能用來制造有用器物的物質(zhì)。材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會文明的重要支柱。 新材料，主要是

3、指最近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異性能的一類材料。材料、能源和信息技術(shù)已成為現(xiàn)代文明的三大支柱。 5航天技術(shù) 探索、開發(fā)和利用空間以及地球以外天體資源的一項工程技術(shù)，又稱空間技術(shù)。1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，標志人類已經(jīng)進入了空間時代，開始認識、研究、利用和開發(fā)空間。經(jīng)過近40年的努力，航天技術(shù)有了飛速的發(fā)展，為人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 6海洋技術(shù) 通過海洋資源的開發(fā)，解決人類面臨的各種問題。 海洋是一個名符其實的“聚寶盆”。海洋蘊藏著極其豐富的生物資源、礦物資源、化學(xué)資源、能源和其他許多資源。這些資源的種類和數(shù)量，遠遠超過了大陸，多的

4、令人難以置信。一.信息技術(shù).微電子技術(shù)微型化 超大規(guī)模集成電路（芯片：微處理器、存儲器）-電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)、主要硬件。 發(fā)展趨勢：超導(dǎo)芯片、激光芯片、生物芯片、納米芯片。.計算機技術(shù)（）科學(xué)研究巨型化 彈道計算、核爆炸模擬、天氣預(yù)報、地質(zhì)勘探、基因工程、大型管理系統(tǒng)。 微分方程組： dxi /dt = fi (x1,x2,xn) ( i=1,2,n ) 例 dv / dt = F / m dv = (F / m) dt（）過程控制自動化 工業(yè)自動化、先進制造技術(shù)； 技術(shù)基礎(chǔ)計算機輔助設(shè)計與制造（）、數(shù)控機床、工業(yè)機器人；新生產(chǎn)模式集成制造系統(tǒng)（）、柔性生產(chǎn)線、虛擬一體化。 軍事自動化精確制導(dǎo)

5、技術(shù)、C4IRS系統(tǒng)（指揮、控制、通訊、計算機、情報、偵察、監(jiān)視）（）信息處理網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)時代：全球范圍的信息交流與知識共享時代。 革命性變革：信息傳播、電子商務(wù)、遠程教育、電子政府、生活方式等。 趨勢：三機合一（電視、電話、電腦多媒體），三網(wǎng)合一（電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、計算機網(wǎng)高速寬帶網(wǎng)），三業(yè)合一（電信業(yè)、廣電業(yè)、網(wǎng)絡(luò)業(yè)信息服務(wù)業(yè)）。4.智能模擬智能化 專家系統(tǒng)：計算機程序系統(tǒng)，利用專家知識，推理解決問題。結(jié)構(gòu)包括知識庫+推理機。 機器翻譯：文字翻譯、語音錄入系統(tǒng)、語言翻譯。 智能型機器人。（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。）.通信技術(shù)現(xiàn)代通信系統(tǒng) *終端設(shè)備：電話、可視電話、手機、IP電 話、傳真機、數(shù)據(jù)終端、圖

6、象終端等。 *交換設(shè)備：程控交換機、移動交換系統(tǒng)。 *傳輸設(shè)備：同軸電纜、衛(wèi)星通信、無線移動 通信、微波通信、光纖通信。 趨勢：“信息高速公路”高速寬帶網(wǎng)（寬帶接入技術(shù)）。.傳感器技術(shù)、音像技術(shù)*傳感器：獲取信息的裝置。 聲、光、電、熱（紅外）、力等敏感元件，測量距離、速度、角度等，各類儀器儀表。 遙感技術(shù)（對地觀測）。*音像技術(shù)：電視（數(shù)字、高分辨率、純平大屏幕、微型、壁掛、上網(wǎng)電視、傳送）,，攝錄機，音響。.激光技術(shù)原理：受激輻射光放大。特點：（）高亮度，（）高方向性，（）單色性，（）相干性應(yīng)用：光纖通信、計算機、測量、工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等。 電磁波資源的全波段開發(fā)利用 波長（nm）

7、 頻率射線波長*頻率=光速109 108 107 106 105 104 103 102 10 1 10-1 10-2 10-3射線可見光紫外光紅外光無線電波增加增加信息產(chǎn)業(yè)是發(fā)展規(guī)模最大，發(fā)展速度最快的一門高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。目前發(fā)達國家信息產(chǎn)業(yè)在國民生產(chǎn)總值中所占比重已超過50。航天工業(yè)是高度綜合的尖端產(chǎn)業(yè)，航天工業(yè)的開發(fā)應(yīng)用會帶動其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)新工藝新產(chǎn)品的開發(fā)。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)正發(fā)展成為高經(jīng)濟效益的重要產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化也給鋼鐵、機械、汽車等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來了空前的技術(shù)改造。鋼鐵企業(yè)一旦采用計算機自動化控制新技術(shù)，生產(chǎn)同樣產(chǎn)量鋼鐵只需原來六分之一以下員工。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，全世界已有57萬臺機器人問

8、世，還出現(xiàn)了第四代智能機器人。日本汽車制造業(yè)使用機器人，生產(chǎn)一輛汽車的速度從原來的31小時縮短到9小時。傳統(tǒng)工業(yè)信息化、自動化技術(shù)改造帶來就業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的大變動大調(diào)整，新技術(shù)革命正迎來一個朝陽工業(yè)崛起的時代，一個新產(chǎn)業(yè)革命的時代。信息社會 1.信息技術(shù)高速發(fā)展 2.信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達 3.信息基礎(chǔ)設(shè)施高度完善 4.信息設(shè)備產(chǎn)品高度普及 5.信息需求應(yīng)用快速增長 6.信息成為最重要的資源和財富二.生物技術(shù).微生物工程 利用細菌發(fā)酵生產(chǎn)各類產(chǎn)品。用于食品、藥品、農(nóng)業(yè)（農(nóng)藥、肥料）、能源、礦業(yè)、環(huán)保等。.酶工程 借助現(xiàn)代工藝手段和生物反應(yīng)裝置，利用酶的催化作用生產(chǎn)各類產(chǎn)品。用于化工、食品、醫(yī)療、能

9、源等。.細胞工程 在細胞水平上改變品種、創(chuàng)造新物種的技術(shù)。細胞融合：植物、動物、動植物。細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)農(nóng)作物的試管化、工業(yè)化、商業(yè)化。克隆技術(shù)：無性繁殖、生物復(fù)制。干細胞技術(shù)：萬能細胞，制造器官組織.基因工程在分子水平上對生物遺傳物質(zhì)進行改造的技術(shù)。遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)（脫氧核糖核酸），雙螺旋結(jié)構(gòu)的長分子鏈；基因：帶有遺傳信息的片段，由核苷酸的不同排列順序所決定（四種堿基、）；基因工程：通過改變基因來改變品種、創(chuàng)造新物種。人類基因結(jié)構(gòu)圖譜億個堿基配對。人類基因組“初步解析”萬多個基因。對醫(yī)療診斷、醫(yī)藥、基因治療有重大意義。三.新材料技術(shù).新型金屬材料，新型高分子材料（工程塑料等），新型非金屬材料

10、（新型陶瓷等），復(fù)合材料。.新型功能材料：光、電、磁、熱、聲、力、氣等。尼米茲級航空母艦B 2隱形轟炸機E2C鷹眼預(yù)警飛機NMD骨干反導(dǎo)雷達愛國者 vs 飛毛腿B52.納米材料 納米：10億分之一米 納米技術(shù)：在0.1100納米范圍內(nèi)，對物質(zhì)和材料進行加工處理的技術(shù)。最終目標是用分子、原子組裝特殊性能的材料和產(chǎn)品。 納米材料：用納米級超微粒子構(gòu)成的材料。 特性：強度、彈性、延塑性、順磁性、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性等。 應(yīng)用：各種材料、所有領(lǐng)域。納米藥針四.新能源技術(shù) 1.節(jié)能技術(shù)與環(huán)保技術(shù)及產(chǎn)業(yè) 2.新能源 海洋能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物能、氫能、太陽能、核能（裂變反應(yīng)與聚變反應(yīng)）.中國核技術(shù)發(fā)展秦山核電站

11、太陽能電池五.海洋技術(shù)海洋資源開發(fā)利用工程 *礦產(chǎn)資源 *生物資源 *化學(xué)資源 *動力資源 *空間資源 *海水資源六.航天技術(shù).火箭技術(shù).人造地球衛(wèi)星 通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、對地觀測衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、科學(xué)實驗衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星。.載人飛行器 飛船、空間站、航天飛機.中國航天事業(yè)的發(fā)展人類對月球的探索人類對月球的探索登上月球的阿波羅宇航員登上阿波羅飛船阿波羅飛船外形月球車神舟號飛船在天空中翱翔的神舟號長征系列運載火箭火箭的發(fā)射航天飛機現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展趨勢（1）物質(zhì)科學(xué)繼續(xù)揭示自然界更深遠、更廣闊的層次和各種極限狀態(tài)下的物質(zhì)運動規(guī)律；另一方面，系統(tǒng)科學(xué)和生命科學(xué)正逐步闡明與人類有更密切關(guān)系的各類復(fù)雜系統(tǒng)的行

12、為規(guī)律，后者的重要性正在超過前者，系統(tǒng)科學(xué)和生命科學(xué)將是21世紀的帶頭科學(xué)?，F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展趨勢（2）在基本規(guī)律已經(jīng)清楚的領(lǐng)域內(nèi)，科學(xué)家正在努力擴大研究的范圍，向各種條件的極限進軍。目前科學(xué)研究逐漸深入的領(lǐng)域包括： 時空尺度。同時向宇觀與微觀的極限延伸 溫度極限。觀察到溫度處于-2730C、早期宇宙形成的高溫狀態(tài)(億億度)。 提高壓力，模擬地心的壓力狀態(tài)。 提高超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度，希望能最終達到室溫超導(dǎo)。 （3）研究復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜現(xiàn)象。復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜現(xiàn)象普遍存在于自然界，過去由于認識的偏差與手段上不足，曾被忽略?，F(xiàn)在隨著混沌現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與非平衡態(tài)熱力學(xué)的建立，人們認識復(fù)雜系統(tǒng)并不必然等同于雜亂無章的無序，大多數(shù)是有規(guī)律可循的，可以通過分形、耗散結(jié)構(gòu)等觀念和數(shù)學(xué)手段，建立起針對復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律與演化的科學(xué)理論，這一理論通常被稱作“非線性科學(xué)”（4）當代科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)與17世紀19世紀的傳統(tǒng)科學(xué)體系相比，也有顯著的變化。 當代科學(xué)在高度分化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了高度的綜合，綜合表現(xiàn)為多層次、多維度的學(xué)科交叉與滲透，更表現(xiàn)為橫斷學(xué)科和綜合性的學(xué)科群不斷涌現(xiàn)。這個整體化趨勢的具體表現(xiàn)是數(shù)學(xué)