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积极推动技术融合 顺应科技发展趋势

发布日期:2015-4-1 信息来源:中国自动化网

摘  要:近年科学技术的发展越来越呈现融合之势。当技术本身发展到一定程度,很难有突破性进展,这时就需要引进别的技术,用技术融合的方式来取得突破。技术的融合将会给人类发展带来莫大的个人、社会和历史意义。   
  关键词:技术融合  信息技术  生物技术  纳米技术  认知科学 

   
  1.“合久必分,分久必合”,融合是当代科学技术发展的一大趋势 
   
  500年前的文艺复兴在比以前更坚实的基础上重建了科学,此后技术进步不断加速。这次复兴的标志是它的整体性,复兴的领导者们如达.芬奇、勃鲁列乃斯基等同时是几个领域的大师。然而,几个世纪以后,复兴的整体性已经被专门化和智力分裂取代,科学技术出现了越来越多、越来越细的分支领域,每个人只能掌握人类的一小部分创造力。最近几十年科学技术的发展向我们展示了自然组织更深层次的根本统一,预示着一个新的复兴即将到来,这个复兴必须基于科学技术的整体观。“合久必分,分久必合”也是科学技术的发展规律。今天,一个科学技术领域要想取得突破,必须利用其他领域技术的进步,一个科学家只懂得自己所处领域的知识,而不与其他领域科学家进行合作,很难取得显著的成效。只有多种技术的融合才能使科学技术获得飞速的发展。 
   
  日本通产省早在在1985年为日本产业结构调整所写的一份报告中就提出了技术融合的概念。其含义是指两种或两种以上不同技术之间互相渗透,互相融为一体而形成的一种技术现象。 
   
    我们知道研究开发不外乎有两种基本方式:一种是在现有的技术上寻求突破,产生新的技术替代原有的技术,我们称之为“技术突破”方式;另一种是将多种现有技术或改良技术融合在一起,产生杂交技术,这称之为“技术融合”方式。而技术本身发展到一定程度,很难有突破性进展,这时就需要引进别的技术,只能用技术融合的方式来取得突破。融合后的技术功能和优越性是单一技术无法比拟的。20世纪70年代机械技术与电子技术融合而导致机电一体化复合技术的兴起,是技术融合最为典型的一个例子。在齿轮的转速达到了前所未有的快通,超大规模集成电路所集成的电子元件也几乎不可能再增加,这两个过去并无关系的技术达到了发展的极限时,却有机地结合在一起而形成了机电一体化技术,带来了数控机床和自动化机床的问世,使机械加工业提升到了一个新的高度。80年代开始了光学技术与电子技术的融合,导致光电一体化复合技术的诞生;90年代后,将光学、机械、电子三者融合而产生光机电一体化的复合技术。 
   
  事实证明,一个领域的发现和创新可以给其它领域带来进步。例如,信息科学领域的进步主要依赖于集成电路速度的不断提高,目前的方法正接近其物理极限,纳米技术则会给硬件发展带来突破。在提高软件能力方面,生物计算方法可能会带来突破,另外认知科学能帮助计算机科学家开发软件,他们在工作中从对人脑实际使用的神经结构和算法的更多认识中获得启发。再如,如果没有信息技术的进步,我们就不可能在诸如破译人类基因组、模拟蛋白质分子的动态结构等领域充分利用生物技术。信息技术和微生物学能为装配纳米结构提供手段。人工智能的研究也涉及到认知科学、系统科学、计算机科学、心理学和脑科学等众多学科。 
   
  目前,随着科学技术的发展,在纳米技术、生物技术、信息技术等高技术领域开展的技术融合越来越多。信息技术领域内部不同技术,如电信技术、数据通信技术、移动通信技术、有线电视技术及计算机技术之间的相互融合是现在比较热门的话题。纳米技术与其它高技术融合出现了纳米电子技术、纳米材料技术、纳米生物技术、纳米显微技术等纳米技术群(Nano-tech);生物技术与其他高技术融合出现了生物芯片、生物信息、生物材料、生物能源、生物光电、生物传感器等新技术领域,即生物技术群(Bio-tech)。 
   
  在技术融合初现规模之际,2001年12月美国商务部(DOC)和美国国家科学基金会(NSF)共同组织召开了一次关于技术融合的专题讨论会,在其题为“推动技术融合,提高人类素质”的报告中提出了“融合技术”(NBIC技术)的概念,指的是科学技术四大领域的有机结合,这四个领域目前都在飞速发展,它们是:(1)纳米科学和纳米技术;(2)生物技术和生物医学(包括遗传工程);(3)信息技术(包括先进的计算通信技术);(4)认知科学(包括认知神经科学)。如图1所示。报告中指出,在未来几十年中,融合技术可望大大增强我们的认知能力和体能,使卫生保健领域发生革命性的进步,提高工作和学习效率,激发个人和团体的创造力,为我们提供极为有效的通信技术(包括脑与脑之间的互动),完善人机界面(包括工业和个人使用的神经形态工程),增加人类的防卫能力,提供可持续的智能型环境,实现可持续发展以及改善老年人体力和认知能力下降等。四大技术的融合可以使人类精神、身体和社会能力持续增强,从而给予我们成功应付各种挑战的方法。 

   
  美国将于2003年2月在洛杉矶再次举行NBIC融合会议,同样将探讨NBIC技术融合给人类素质提高带来的机会,包括学习和工作效率、感觉和认知能力、交流、人机界面、生命的延长、防御,及人类健康等。同时将研究NBIC研究中心的活动、革命性的NBIC新产品、融合技术的统一原则、跨学科合作的挑战与机遇及政府对NBIC计划的资助与支持等议题。多技术融合在技术上都有其融合的合理性,而纳米、生物、信息与认知四大技术领域之间的互补性则使它们的融合更有意义。 
   
  2.技术融合的意义 
   
  从1985年日本提出技术融合的概念,到今天美国又提出融合技术的概念,可以看出技术的融合是技术发展的趋势,将会给人类发展带来莫大的个人、社会和历史意义。 
   
  1)科学的统一和技术的融合将引起新的科技革命 
   
  18世纪60年代,以蒸汽机的发明和应用为主要标志的第一次科技革命使社会生产力发生了革命性的变革,使人类进入机器时代。19世纪末20世纪初,以发电机和电动机的发明和应用为主要标志的第二次科技革命把社会的工业化提高到一个崭新的阶段,使社会生产力进入电力时代。第三次科技革命发生于20世纪中期,以原子能、电子计算机和空间技术的发展为主要标志,把人类推进到信息时代。在21世纪的头几十年,人们会集中力量在自然统一性的基础上将科学统一起来,从而推动纳米技术、生物技术、信息技术以及认知科学等多种技术的融合。科学的统一和不同技术领域之间的融合将引起新的科技革命,促使社会经济结构和社会生活结构发生革命性的变化,极大地推动社会的发展和人类生活质量及自身能力的提高。使人类社会进入“融合技术”时代。 
   
  2)技术融合将会为经济增长作出巨大贡献 
   
  不论是从增强国际竞争力方面,还是从新产业成长方面,经济增长都会大大受益于先进技术的迅速发展。融合技术可以将一些低技术领域转变成高技术领域,从而提高国家的经济地位。多技术融合将带来加速的科学和社会进步,为产业结构调整带来深远的影响,带动经济的快速增长。近几年的经济滑坡使全球的高科技产业遭受重创,某些技术的融合可能会给下一轮创新浪潮提供动力,创造出许多新兴的产业,使经济获得复苏并快速增长。随着几大技术领域的相互融合,在生物材料、生物芯片、纳米机器人、信息材料等新兴领域将创造出很多新机会。据Goldman Sachs最新技术报告显示,美国科技巨头IBM、Sun、康柏和摩托罗拉等公司每家已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向,其有140多项合作协议,内容涉及到各种技术领域。IBM公司表示,到2004年,生命科学领域的IT销售每年将达到30亿美元。据专家估计在世界范围内的生物芯片市场2010年有可能达到600亿美元。另外,加拿大卫生组织进行的市场调查显示,到2005年融合技术的全球市场将达到2600亿美元。在美国湾区,下一个以融合技术为主的硅谷已出现规模,在此地区已经形成了一批以推动融合技术领域研究和发展的湾区研究中心和实验室,以及一批致力于纳米技术、信息技术与生物技术融合产品商业化的湾区公司,其中有25家公司从事于所有三种技术的融合;39家公司从事于纳米和信息技术的融合;36家从事生物与信息技术的融合。融合在硅谷地区已是一个现实,形成了湾区现象,并以多种方式进行着,而且有越来越多的中小企业和新兴企业集中于技术融合所带来的机遇。下一个硅谷将会给美国经济带来的增长是可想而知的。 
   
  技术融合给经济带来的增长已初见端倪,可以预见,在未来几十年,融合技术的发展对经济增长和社会进步的贡献会越来越大。 
   
  3)技术融合将会大大提高人类自身的素质 
   
  纳米科学和纳米技术、生物技术、信息技术、认知科学的融合必将带来人类生活方式的改变和自身素质的提高,导致人类认识和改造世界的能力重大突破。如利用纳米生物技术,日本已制造出了1厘米见方、里面有传感器的纳米机器人,可以作为医疗用的体内机器人,在人体的血管中移动,到达患病的部位进行治疗;纳米显微技术使人类观察原子真面目的愿望得以实现;生物芯片技术的开发与运用将在生物学和医学基础研究、农业、疾病诊断、新药开发、食品、环保等广泛的领域中开辟一条全新的道路,它将改变生命科学的研究方式,革新医学诊断和治疗,极大地提高人口素质和健康水平,为人类的健康和长寿造福。随着融合技术的不断发展,必将给人类带来更大的利益。 
   
  3.启示与建议 
   
  以纳米级的整合为开端,科学技术融合带来一个巨大的机遇,对人类发展有重大意义。随着人口、资源开发和潜在社会矛盾的增加,技术将越来越支配着世界。因此,融合技术这一领域的成功对人类的未来至关重要。 
   
  美国关于融合技术专门由美国国家科学基金会(NSF)和美国商务部两个重要部门组织召开了研讨会,说明美国在国家层面上对技术融合现象给予了高度重视。其他国家也都非常重视技术融合,早在1985年,日本通产省为日本产业结构调整所写的一份报告中就最早提出了技术融合的概念。这说明日本政府把产业结构调整与技术融合是放在一个同等重要的位置上加以考虑的。2002年7月下旬,日本综合技术会议在确定未来三至五年的科研课题时,又将纳米技术与生物技术的融合作为了研究重点,决定将开发运用纳米技术的人工脏器探测装置、基因排列解析装置等。近十几年来,日本50家最大企业在融合技术创新方面的投资占总投资的50%以上。加拿大也非常重视技术的融合趋势,渥太华研究创新中心(OCRI)和渥太华生命科学委员会(OLSC)准备将渥太华建成加拿大第一的技术融合社区,并领导建立了技术融合联合特别工作组,指导战略(想法的产生、投资和人力资源)的规划,以支持多技术融合方面的创新工作。 
   
  我们知道综合国力的竞争就是国家科技实力的竞争,发展高技术,建立高技术企业,要充分注意到技术融合同样会形成高技术,技术的融合会带来业务的融合、市场的融合及产业的融合,对产业和经济结构调整具有重要意义。为了在新一轮的科技竞争中争得主动,提出以下建议: 
   
  1)顺应科技发展趋势,重视技术融合 
   
  科学的统一和技术融合是科学技术的发展趋势。江泽民主席在北戴河会见诺贝尔奖获得者谈到二十一世纪科学技术的发展前景时说,在下个世纪里,科学研究应更加重视与人类前途命运攸关的全球性问题,尤其要加强跨学科交叉研究,进一步走向极端条件与物质本原、系统综合与统一,进一步加强科学与技术的相互渗透与融合,形成新科学的重要增长点。这与技术融合的发展趋势是相一致的。 
   
  我国已经开展了一些技术融合方面的研究工作,如纳米技术与生物技术相结合的“核壳生物纳米颗粒的研究与应用”项目,生物芯片的研究与开发,以及信息技术内部的融合等,但目前尚无国家层面的有关技术融合发展的计划和战略。 
   
  我们知道不论是否有政策来引导或促进,科学和工程以及社会活动都会发生变化。为了在最有利的方向上影响和加速改变,只是耐心等待着科学家和工程师们自发地完成其传统工作是不够的。而应该在国家层面上,制定相应的政策,给予正确的引导。为此,建议科技部门组织相关力量在跟踪国外科技发展战略的基础上,加强研究技术融合现象,找出哪些技术在最近或将来有可能发生融合,并能开拓出新产品;深入调查研究我国在四大技术领域发展水平上与美国等发达国家的的差距,分析四大技术发展到什么水平才能有效地融合,根据我国实际国情,确定融合技术方面的国家研发优先领域,制定符合我国国情的融合技术发展战略。 
   
  由于许多统一必然发生在基础科学的层面上。因此,有必要支持每一个领域的基础科学研究,同时也要支持各领域交叉处的基础研究。建议在“973”计划中列入有关技术融合的项目。另外,建议在“中医药现代化发展战略”的研究中开展跨学科的团队实验,摸索出一条有中国特色的跨学科研究之路。在科技部规划的“国家创新体系”及“科技基础条件平台”建设中,也应充分考虑到技术融合趋势,合理地优化资源配置,以促进技术融合。 
   
  2)充分考虑到融合技术带来的负面效应 
   
  在未来的几十年中,融合技术可望极大地提高人类控制自然和自身的能力。但同时应认识到科技是一把双刃剑,我们应充分考虑到技术融合将会带来的负面效应,避免像前几次科技革命所带来的生态环境的破坏、对自然资源的掠夺以及战争对人类造成的伤害等。同时需要考虑与技术相关的社会、法律、道德、伦理等问题。要解决这些问题,必须用跨学科的方式进行研究。科技和伦理的互动是自然科学与社会科学之间的互动。在科技和伦理、自然科学和社会科学之间没有不可逾越的鸿沟。在重视技术融合的同时,也要加强自然科学、社会科学和人文科学之间的融合。在研究、开发和运用融合技术的过程中,找到解决伦理、法律和道德问题的途径。 
   
  3)建立“自上而下”的运行机制 
   
  在国家层面上,建立“自上而下”的机制来激励跨学科、跨部门的融合技术的研究,在政策上鼓励科技人员敢于进行跨行业、跨学科进行技术交流。为防止项目参加者因经费、成果等问题而浪费时间精力,建议由科技部参照“两弹一星”的研究机制,确定对国民经济和人民生活能够带来重大利益的需要跨学科、跨部门研究的重大项目,解决研究费用问题,组织相关领域专家,组成跨学科团队并制定研究计划,实现融合技术所要求的集体行动的广度和水平,使之能取得一些突破性成果,为经济发展和人民素质提高做出贡献。 
   
  纳米技术、生物技术和信息技术等高技术正日趋融合,前所未有的突破剧增。但它们对于人类的影响还只是刚刚出现,许多领域的工作才刚刚开始,另外,还有许多新的领域未曾引起科学家和工程师的注意。我们要在研究现有技术融合现象的基础上,更要研究未来有融合趋势的技术领域,顺应科技发展趋势,争取在新的复兴中争得主动。在发达国家对各领域知识产权进行跑马圈地式的保护之时,在融合技术领域争得一席之地,避免出现象计算机产业那样因没有自己的芯片专利和技术而受制于人的被动局面。 
   
  4)个人及其他组织也应制定相应措施,充分利用技术的融合带来的机遇 
   
  对各行各业的科研人员来说,要积极进行跨学科、跨行业的交流与合作,发起一些能推进技术融合的创新项目,“博才取胜”是科研人员的发展方向。各级教育机构应进行主要课程和组织的改革,打破数、理、化、天、地、生的界线,使原先相互独立的学科能以共同原理相互融合,为未来培养技术劳动力。私营部门、专业学会和其他组织也应在自己的范围内制定应对措施,以便最大限度地利用技术融合带来的机遇。 
   
  5)更大程度地发挥专家在科技决策中的作用 
   
  建议我国科技部门借鉴DOC和NSF这种对重大问题组织召开专家研讨会的方式,联合相关部门,定期组织几大技术领域的专家进行专题讨论,研究科学技术的发展趋势,确定当前应重点研究的领域及课题,使我们不是总处于跟随的地位,而能够及时发现新问题、新趋势,同时做好应对措施。 
   
  4.结语 
   
  技术融合现象不仅是客观事实,而且也是技术发展的客观规律,是一种不可阻挡的技术发展趋势。科学技术的发展将不再是单一领域的突进,人类的创造已经进入了一个“融合”的时代,“融合就是创造,创新需要融合”的思想将会逐步深入人心,并将引起教学、科研体制及产业结构的相应变革。我们应该正视这一现象,遵循科技发展的规律,抓住这次机遇,积极推动技术融合,实现我国在新世纪的跨越发展。

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