科技创新正改变世界面貌

开栏的话：

进入21世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。学科交叉融合加速，新兴科学不断涌现，前沿领域不断延伸。传统意义上的基础研究、应用研究、技术开发和产业化的边界日趋模糊，科技创新链条更加灵巧，技术更新和成果转化更加快捷，产业更新换代不断加快。科技创新活动不断突破地域、组织、技术的界限，演化为创新体系的竞争，创新战略竞争在综合国力竞争中的地位日益重要。

从今日起，本报陆续推出文章，请国内外专家学者向读者介绍全球科技创新发展的新态势和特征。

近年来，全球科技迅猛发展，世界各国都在寻找新科技革命的突破口。科学技术前沿不断拓展，学科间交叉融合加速、会聚频繁，宇宙演化、生命起源、意识本质等基础科学领域正在或有望取得重大突破性进展。与此同时，信息技术、新材料技术、生物技术、新能源技术广泛渗透，带动了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命。

中国科学技术信息研究所研究员陈颖健在接受本报记者采访时表示，当今科技多个领域都取得了重要进展，并呈现出三大趋势：科技发展呈现交叉融合的态势；大数据科学日益受到世界各国重视，正在成为继理论、实验、计算之后的第四种范式；人类可持续发展的重大问题成为全球科技创新的焦点。

基础科学领域正在或有望取得重大突破

茫茫宇宙蕴藏着无尽的秘密和宝藏，近年来人类在宇宙演化、生命起源等学科领域不断取得突破。2012年8月底，美国航天局1977年发射的“旅行者1号”探测器已经飞离太阳系，成为首个跨入星际空间大门的人造物体。

寻找暗物质粒子、研究暗能量的物理本质、探索宇宙起源及演化的奥秘、结合粒子物理和宇宙学的研究已成为21世纪天文学和物理学发展的一个重要趋势。美国哈佛—史密森天体物理学中心今年3月宣布，研究人员利用位于南极的望远镜，首次从“宇宙微波背景辐射”中发现了磁性偏振信号，获得了支持宇宙“暴涨期”理论的最有力证据。哈佛大学理论物理学家阿维勒布表示，这个发现揭示了“宇宙如何开始”等最根本问题。

去年4月，美国航天局宣布了雄心勃勃的小行星捕获计划，准备在2025年前将一颗近地小行星拖拽到月球轨道，并对其展开载人探测，为在本世纪30年代登陆火星铺路。今年2月，美国国家航空航天局宣布，科学家通过“开普勒”太空望远镜发现了715颗新行星，使人类在太阳系外发现的行星总数增至近1700颗，其中4颗行星的体积小于地球的2．5倍，轨道位于距离恒星远近合适的“宜居带”。

去年2月，美国杜克大学医学中心研究人员米格尔·尼古莱利斯采用电子传感器，捕捉到巴西一间实验室里小老鼠的脑活动信号，通过互联网将信号传输到美国一只小老鼠的大脑里，结果美国小老鼠获得信号后模仿出巴西小老鼠的动作。实验中的“意识融合”概念已出现了40多年，并在近年取得诸多进展。这一研究可以帮助瘫痪病人重新获得某些活动能力，并在消费电子等许多领域有着广阔的应用前景。

人类可持续发展成为全球科技创新焦点

陈颖健认为，人类社会正在经历由主要依赖化石能源向依靠太阳能、风能、核能等新能源的转变。多种能源形式将实现互补与系统融合，特别是信息技术与新能源的结合将产生新型工业模式。

长期以来，利用核聚变发电被称为能源领域的一座“圣杯”。去年9月底，全球最大的激光聚变装置、美国加利福尼亚州北部劳伦斯利弗莫尔国家实验所的“国家点火装置”取得重要科研进展。该实验利用192条激光束聚焦到氢燃料球上，通过高温高压点燃核聚变反应。在实验中，反应释放出的能量超过了氢燃料球吸收的能量。目前，核电站采用的都是核裂变技术，产生的放射性废物长久存在，而一旦可控核聚变技术应用取得突破，将为人类提供更为清洁的核能。

可燃冰有望成为人类未来重要的清洁能源之一。可燃冰学名为甲烷水合物，一般存在于大陆架海底地层和地球两极的永久冻土带，在地球上的储量很大。美国能源部长莫尼兹去年11月宣布，该国将投入500万美元资助能源部下属的国家能源技术实验室管理的7个可燃冰研究项目，重点在于可燃冰提取办法、从可燃冰中提取天然气对环境的影响以及可燃冰的商业化前景等。

中国管理科学学会副理事长邵立勤对本报记者表示：“工业革命形成的科技与产业的宏观布局是以人为中心的。未来10年世界可能在能源与资源，材料与制造，包括网络、云、大数据等在内的信息技术，脑活动机制、干细胞、光合作用、农业、人口健康等在内的生物技术，生态与环境，空间与海洋以及重大基础前沿与交叉领域取得重大科技突破。”

材料与制造领域日趋绿色和智能化

材料与制造领域的绿色和智能化趋势明显，三维打印、人机共融的智能制造模式成为新的研究热点。欧盟委员会负责数字化技术应用部门的法兰克·阿卡狄诺告诉本报记者，三维打印是材料科学、工业设计等领域尖端科技融合的体现，会对现有的社会生产与生活方式带来巨大影响。在西方社会，从汽车制造到医疗治疗，从时尚产业到建筑行业，三维打印已经直接影响人们的生产和生活方式。

三维打印，又称积层制造，有别于传统打印与制造技术，以数字模型文件为基础，直接制造几乎任意形状三维实体。三维打印可广泛应用于工业设计、土木工程、汽车制造、航空航天、医疗产业等领域。

“三维打印将可以帮助人们以更低的生产成本实现许多个性化的创意和设计，但是要真正实现三维打印的应用，需要一大批懂得产品设计和工程设计的人去支持，这是我们未来面临的机遇和挑战。”比利时快速成型专业企业马特瑞尔莱斯公司的咨询顾问卡拉·斯提伯格告诉本报记者。

大数据分析是认识客观世界的新工具，将开拓计算机科学的新领域——数据科学。大数据的兴起将导致计算机科学的重点从算法研究向数据科学转移，同时基于大数据分析的科学研究范式必将对全球科技发展产生深远的影响。例如，生物领域有基因组学，制药、干细胞等领域也都在研究基因组，事实上这些基因组都是构成学科整体的基本元素。而发现这些基因组需要通过计算机对海量数据进行分析，这导致各学科领域纷纷出现“某某信息学”的分支学科，凸显了大数据在许多学科中的基础性作用。

同时，越来越多的研究人员开始在数据不断涌现的科学领域探索，数据驱动型发现也将成为科研的主要形式。据麦肯锡公司预测，广义的大数据应用几乎覆盖所有产业，仅在教育、保健等7个行业便可释放3．2万亿至5．4万亿美元的经济价值。

（记者陈一鸣、刘栋、李宁、彭敏、强薇）