一、当前世界科技发展的新趋势及其影响 
　　自二十世纪九十年代以来，人类正在经历一场全球性的科技革命。其中，信息技术、生物技术、能源技术和纳米技术作为最具代表性的科技领域，对社会进步和发展起到了巨大促进作用。这几个领域的发展状况，也是人们普遍关注的热点。 
　　1、信息技术：是走到顶峰还是孕育新突破？ 
　　在过去近半个世纪里，信息技术及其产业对其他产业的巨大渗透性和带动性，超出了几乎所有人的预想。但是，近两年来大量信息类公司纷纷倒闭并陷入困境，信息产业增长速度急速下滑，又使人们怀疑信息革命的高潮已经过去。我们认为，导致目前信息产业走入困境的原因，主要是由于媒体过度炒作以及股市虚假泡沫破灭后投资者表现出的信心危机所致。但就信息技术本身而言，现在仍远未达到技术发展的顶峰，而且正孕育着新的创新浪潮。主要体现在以下几个方面： 
　　一是集成电路等微电子技术正在孕育新的突破。最新的研究显示，芯片集成晶体管数量每18个月左右增加一倍的摩尔定律已被突破，达到每12个月增加一倍。现在人们普遍认为微电子技术即将进入“后光刻时代”，如用纳米电子学的方法代替光刻工艺，将使集成电路的集成度等指标在现有的基础上提高上万倍，引起微电子领域的一次新的革命。预计本世纪应用电子自旋、核自旋、光子技术和生物芯片的功能强大的计算机将要问世，可以模拟人的大脑，用于传感认识和思维加工。 
　　二是计算机技术向多极化方向发展。巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等五大类构成了计算机的家族世界，它的发展轨迹不同于自然界的“大鱼吃小鱼”，而是“快鱼吃慢鱼”，谁占领了市场先机谁就成为主导产品。在计算机性能上，IBM最近提出超高性能计算机研制计划，峰值将达到300万亿次以上。美国计划在2010年前研制出千万亿次计算机。我国在这一领域也取得了骄人成就，金怡濂院士在大规模并行计算机研制中，实现了超级计算机峰值速度的巨大跨越，达到2001年国际领先水平。 
　　三是通信技术与网络技术相互融合，构成了以无线保真技术为基础的无线联网。它可以通过便携式电脑或其他运算器件随时随地高速联网，而无需电缆。正如个人计算机把计算机从机房中解放出来，为个人拥有计算能力创造先机一样，无线保真技术将使个人拥有网络通信能力，这既是一次深刻的社会进步，又将为大量创新提供条件。这次伊拉克战争中，美国第四机步师就已率先实现了单兵和军事系统无线接入的网络化和数字化。 
　　最近，微软研究院的吉姆·格瑞归纳了未来信息技术发展的12个根本问题，其中提到：存储容量可扩展一百万倍，具有与人一样的目标识别、记忆和自动应答能力，远程的身临其境感受，无故障、高可靠性系统等。目前的计算机速度和内存根本无法实现上述目的。但从量子理论可以推出未来的极限计算机，其速度将达1051次／秒，且内存可达1031比特。这些预测，实际为人们展现了信息技术无限广阔的发展前景，也说明信息技术离“成熟”还很远，还有很大的发展空间。 
　　2、生物技术：是否正在酝酿新的主导产业？ 
　　今年4月25日是DNA发现五十周年纪念日。DNA双螺旋结构模型的提出，标志着分子生物学引发新的一场科技革命的开始。近些年来，世界上主要国家纷纷加大对生命科学和生物技术的投入力度，取得众多突破性成果，生物技术产业化加速推进。据不完全统计，近两年生命科学研究占全世界自然科学总研究经费60％以上，生命科学论文数占全世界科学论文总数的一半以上，生物技术专利数占专利总数的30％。 
　　目前，生物技术正在酝酿大的突破。在农业转基因生物技术方面，利用转基因技术，转基因谷物、大豆、杂交水稻等抗逆、抗病高产作物、转基因动物等不断培育成功，是对传统农业的重大技术革命。在医药生物技术方面，基因克隆、细胞克隆、个体水平克隆等无性繁殖技术发展迅速。基于器官的修复和移植的干细胞克隆研究取得了积极进展，为人类从治疗疾病到预防疾病的历史性转变奠定了坚实基础。在生物芯片方面，DNA芯片成为生物技术与微电子技术相结合的产物，它的应用将大大提高疾病的检测准确度和效率，对更快地发现一些疑难疾病带来希望。就在日前，中、美、日、法、德、英六国政府首脑共同签署声明宣布，被称为“生命天书”的人类基因组结构图绘制全部完成。这项工程及其意义堪与原子弹研制的曼哈顿计划、人类登月的阿波罗计划相媲美。现在世界上已完成包括病毒、细菌以及高等动植物在内的几十个物种的全基因测序。水稻基因组精细图的绘制工作也已初步完成，我国科学家在此领域已赢得先机。 
　　生命科学和生物技术的发展正在步入“后基因”时代。最具代表性的发展趋势是功能基因组的破译。目前完成的人类基因组测序，仅是弄清了各基因结构的排序，离弄清这些基因的功能是什么，与各种疾病、各种生命机理有何关系，还有很长的路要走。目前包括我国科学家在内，只是破译了个别功能基因，如耳聋基因、肥胖基因等等。随着越来越多功能基因的破译，目前对人类健康构成严重威胁的心血管病、癌症、爱滋病、神经系统疾病等，有望找到根治的办法，对人脑的功能也将有更深入、系统的了解。据预测，完成所有功能基因的测序，尚需要几十年的时间。另一个重要趋势是干细胞克隆取得快速进展，这可实现通过干细胞分化制备器官（如心脏，肝脏、肾脏等），进行器官修复，治疗白血病等恶性疾病。 
　　生物技术强烈地依赖于生命科学的发展。而生命科学中的许多问题目前还只是停留在科学（Science）阶段，对许多现象人们还不知道为什么（Why），非典型肺炎就是一个例子。不知道为什么，也就是科学问题没有解决，对于技术发展便造成了巨大障碍。因此，对于生物技术，各发达国家不仅大量投资于技术发展，同时也大量投资于基础研究，这也是所有学科领域发展应当遵循的普遍规律。但没有人怀疑，在各国大量投资生命科学和生物技术之后，在生命科学中的疑惑被人类一个个破译和解答之后，将会形成一个巨大而充满活力的生物产业，并对环境、农业等产业的发展带来巨大影响。 
　　当然，生命科学和生物技术的发展也并非一帆风顺。目前在生物技术的某些领域如转基因食品、克隆技术以及基因组学等方面，已经出现了涉及伦理、道德、宗教、隐私和环境的强烈争议。比如，人们担心转基因作物和食品中的外来基因会扩散到其他物种中，从而对人体健康和环境产生负面影响。实际上，正如核技术一样，生物技术究竟给人类带来福音还是祸害，并不取决于技术本身，而是取决于掌握它的人。植入了优良基因的转基因农作物产量高，营养好，对环境保护也有益处，可以大大减少能量消耗和化肥用量，使渗入地下的污染也随之减少。正因为如此，世界上许多国家对转基因等技术研究开发的支持力度始终有增无减。我国是一个人口大国、农业大国，规范生物技术研发是必要的，但要注意不能错过这一历史性的重大发展机遇。 
　　3、能源技术：为什么重新升温？ 
　　进入新世纪以后，有关能源问题的研究话题又在全球范围内重新升温。这种现象并不是偶然的，它与能源在今天世界政治、经济和人类生活中的作用密切相关，也与石油资源的巨大消耗和日益紧缺密切相关。我今年3月份在美国休斯顿听了诺贝尔奖获得者Smally教授（C60发现者）关于二十一世纪人类面临的科学问题的报告。他在谈到环境、人口控制、粮食安全等问题后说，所有这些问题最终都与能源有关。我在这里简单谈一下能源技术的四个重点发展方向。 
　　第一，化石能源是今天国际上能源领域的重要话题之一。我的理解是，化石能源的核心之一应当是洁净煤问题，包括煤炭转化（气化和液化）、洁净煤发电技术等。按照小布什的能源政策，美国能源部研究开发的重点已转向煤技术的利用，这是美国退出《京都议定书》的科技背景。去年，美国启动了新世纪远景计划，包括煤的转化利用总能源系统（发电、氢分离、生产化工产品和分离回收CO2）等。需要特别指出的是，富煤少油是我国的基本国情。在我国一次能源消费中，煤炭占70％以上，而且这种局面在相当长的时间内不会改变。目前，国际上在整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）方面已基本成熟，是迄今世界上效率最高、最洁净的发电技术，其效率可达40－45％，二氧化硫、氮化物排放为常规带脱硫脱硝设备电厂的1／10－1／20。美国、西班牙、荷兰等国均有商业示范电站。我国在煤的间接液化汽柴油技术方面也已取得重要进展，1000吨／年级煤间接液化中试装置已经完成。洁净煤技术的突破及其广泛应用，将从根本上改善我国日益严峻的能源安全局面。 
　　第二，太阳能与风能、生物质能并称世界三大可再生洁净能源。在今天面对能源紧缺、环境污染之际，人们重新认识到太阳能和风能的开发利用问题。最直接、最重要的太阳能利用方式之一是光伏电池，它是通过光电效应或者光化学效应，直接把光能转化成电能的装置。打个比方，如果将地球表面积的0.1％安装转换效率为10％的光伏电池，所转换的电能就可以满足目前全世界所有能源消耗。目前，单晶硅太阳能电池转换效率已达到约15％－27％，现在的关键是要解决成本问题。另外，我国风能资源较为丰富，全国风能发电资源约2.5亿千瓦，已建风电场27座，装机容量40万千瓦。我国600千瓦的风电机组已实现了产业化，正在研制1000－1500千瓦的风电机组。但与世界先进国家相比，我国风能利用技术和发展差距较大，应当借鉴德国、丹麦、西班牙等国家的经验，通过相应的政策支持，加快形成风能产业。在生物质能方面，目前美国学者已发现30多种富含油的野草，如乳草、蒲公英等。科学家还发现300多种灌木、400多种花卉富含“石油”。去年，我国科学家利用转基因技术，使油菜籽的生物柴油含量由10％提高到40％，展现了开拓能源全新领域的美好前景。 
　　第三，在轿车走进百姓家庭的今天，面对石油资源日益贫乏、大气污染日趋严峻的状况，科学家们又把目光聚焦到电动汽车方面。继镍氢电池、锂离子等储能电池的电动汽车开发取得重大进展后，科学家把电动汽车动力问题的最终解决寄希望于污染很少、发展潜力巨大的燃料电池。美国、日本、欧洲等国的一些燃料电池样车已经展出，可望在今后几年取得实质突破并投入实际应用。估计人们大量使用清洁燃料电动汽车是在2020年左右。另外，发展电动汽车也为我国提供了另一次历史性机遇。目前我国电动汽车技术已经具备了一定基础，应充分利用后发优势，大力发展电动汽车技术及其产业，实现汽车工业的跨越发展。在这方面，我国应借鉴日本的经验，主要通过政府优惠政策予以扶持，避免因初期开发阶段成本过高半途而废。 
　　第四，核聚变是人类获取能源的理想方式。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。从高能量、少污染和燃料获取等多方面考虑，核聚变都将是核能利用无可回避的主流方向。因为可用于聚变的氘元素在海水中藏量丰富，如果全部用于聚变反应，释放的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。目前，世界上需要投资百亿美元的最大核聚变研究项目———国际热核实验堆（ITER）计划正在积极实施。去年，美国、欧洲以及我国都相继在核聚变研究方面取得重要突破。科学家们估计，到2025年以后，核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后，受控核聚变发电将广泛造福人类。需要说明的是，热核、核聚变等核能的开发与利用，不仅将对经济和社会发展产生重大影响，而且对国防建设也至关重要。目前我国科学家也已经加入到这一国际大科学工程中。 
　　4、纳米技术：何时取得革命性突破？ 
　　纳米本意上是一个尺寸的概念。我们可以在纳米尺度上研究信息材料、生物材料和能源材料。因此，纳米科学发展的价值是其在其它领域的创造发明并有所作为。但纳米科学的发展不是一个简单的尺度上的深化，即从微米进到纳米。如果是这样，我可以提出皮米（pico）技术，飞米（femto）技术，并且不断缩小下去。纳米科学的真正意义是当材料尺寸减小到纳米量级后，它所表现出的一些新奇的物理效应。发现、掌握、利用这些效应，可能会在信息、生物、能源领域带来深刻的技术革命。从这个意义上讲，纳米技术更带有基础性，更需要与其它领域的交叉。 
　　纳米技术的发展有一些新的特点。第一，发展微加工手段，对原子、分子进行加工，从而塑造全新的微观世界。通过纳米技术，现在人们已成功地制备出单电子晶体管、纳米发光二极管、微型探测器等原理器件。最近，我国科学家在这一领域已经取得世界领先的成果，如全同量子点阵、大面积定向纳米管、纳米锥等。第二，纳米技术可能引发相关领域的产业革命。在材料方面，纳米技术可能使材料性质发生根本转化，如硬的变软，导电的不导电，无磁性变成有磁性等等。在微电子学与器件方面，纳米技术可以制造更节能、更便宜的微处理器，使计算机效率提高百万倍，更高工作效率的宽带网，海量存贮器，集传感、数据处理、通讯为一体的智能器件。在环境与能源方面，纳米技术可用作高精确灵敏的监测环境的传感器，可有效处理核废料。在生物和农业方面，纳米技术可制造新的化学药品，可对动物和植物基因改良，可利用纳米阵列测试DNA，了解生物的基因和基因表达。 
　　目前由纳米科学和技术引发的概念突破还很少，其相应产业革命还远没有到来，谈到建立有产业目的的“纳米谷”还为时过早。即便如此，由于这门新科学具有的巨大潜力和美好远景，以及其对人类文明和社会进步带来的不可估量的影响，各国都对纳米技术的发展投入了大量资金。值得强调的是，纳米技术刚刚起步，我们既要反对产业界、科技界因浮躁吹起的纳米气泡，又要避免因浮躁而使其断送大好前程。 
　　二、当代科技发展的新规律和特点 
　　我们从以上几个科技热点问题的发展态势可以发现，新世纪的科技既遵循过去一些规律，又呈现出一些新的特点。可以粗略概括如下： 
　　1、科技创新出现群体突破态势，并且不断突破人类的传统认识极限。 
　　与近代历史上数次技术革命相比较，当代新科技革命不只是表现为比较单一技术、单一产业的发展，而是表现为群体突破的态势，表现为新的技术群和新的产业群的蓬勃发展，标志着科学技术进入一个前所未有的创新密集时代。除了信息技术之外，现代生物技术和生命科学、纳米科技、航空航天科技、环保科技也正在孕育一系列重大突破。许多高新技术产业群的迅速崛起壮大，成为当代经济发展的主要推动力。 
　　各种先进实验仪器设备的发展，为科研活动提供了前所未有的条件，大大提高了人类认识和改造物质世界的能力，也使科学技术正在宏观和微观两个尺度上向着最复杂、最基本的方向发展。如在超强磁场、极低温、超高压等极端条件下，新物质的形成，新效应的发现，新理论的建立，新技术的开发。建立在多学科基础上的复杂系统研究已经列入科学研究的重大议程，如对社会系统、经济系统、大脑和生命系统、生态系统、网络系统的研究，将对经济、社会和人类自身的发展产生重大影响。对微观系统的深入探索，如对基本粒子和受控核聚变、基因、微机械、微加工和纳米材料等的研究，完全突破人类的传统认识局限，可能引发全新的技术革命。 
　　2、学科的交叉和融合，使重大创新更多地出现在学科交叉领域。 
　　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。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，使得科学技术领域不断细分。最近几十年里，科学技术的发展又向我们展示了自然组织更深层次的根本统一，特别是科学的交叉融合正在开创科技复兴的新时代。 
　　第一，科学和技术之间的高度融合，是当代科学技术发展的一个基本特征。科学和技术的结合和相互作用、相互转化更加迅速，逐步形成了统一的科学技术体系。在这个统一体中，一方面，基础科学的作用日益增强，不断为技术的进步开辟新的方向，并且以更快的速度向应用开发和产业化转移；另一方面，技术发展又为科学发展提供了有效手段，许多大科学工程越来越依赖于技术装备的突破。 
　　第二，数学和定量化方法的广泛应用是当代科学技术发展的又一个基本特征，标志着人类对自然的认识已从定性阶段全面进入到定量阶段。量子力学的突破促进了量子化学、量子生物学应运而生，使化学、生物学进入了定量化阶段，深化了人类对于化学、生物学基本原理的认识。数学和统计力学的发展，结合大规模计算和仿真技术的应用，深化了人类对于复杂系统的认识，促进了地学、环境科学等学科向定量化的演进。 
　　第三，自然科学和人文社会科学的相互渗透，极大地改变着人类的生活方式。历史经验告诉我们，任何一个技术创新活跃的时代，无不伴随着人文创新的导引。十八世纪以来，世界科学中心和工业重心从英国转到德国、再到美国，其中无不包含着深厚的文化根由。今天，科学不仅在物质生活层面上支持和促进人和文化的发展，而且在精神生活层面上关注和推动人和文化的发展，从而给人的生存和发展注入更加完整和深刻的内涵。我认为，未来人类的前途虽然取决于诸多因素的交互作用，但是科学与人文的结合无疑是其中一个重要的决定性因素，经济社会的发展也将必须建立在科技与人文两个车轮之上。 
　　3、科技创新、转化和技术更新速度不断加快，原始性创新的地位日益突出。 
　　目前，科研成果转化为现实生产力的周期越来越短，技术更新速度也日益加快。在十九世纪，电的发明到应用时隔近300年，电磁波通信时隔近30年；到了二十世纪，集成电路仅仅用了7年的时间得到应用，而激光器仅仅用了一年。今天，人类基因组、超导、纳米材料等本属于基础研究的成果，在中间成果阶段就申请了专利，有些甚至迅速转化为产品走进生活。在计算机技术方面，每五到七年速度就增加十倍，体积减少十倍，价格下降十倍。这充分说明，当前科学与技术的界限日益模糊，技术和产品更新换代速度不断加快，经济竞争已前移到原始性创新阶段。原始性创新能力已经成为国家间科技竞争成败的分水岭，成为决定国际产业分工地位的一个基础条件。 
　　4、科技与经济、教育、文化、社会等的联系和相互影响日益紧密。 
　　今天，人类面临的许多问题都具有综合性质，如温室效应、臭氧层破坏和资源问题等，既是科技问题，也是经济、社会问题。这些问题的解决超出了自然科学技术能力的范围，必须综合运用各门自然科学、各种技术手段和人文、社会科学的知识去研究解决。在科学技术发展中，我们不仅要考虑其对自然的开发能力，而且更要重视人与自然的和谐相处，尽可能以知识投入来替代物质投入，以达到经济、社会与生态的和谐统一。这也启示我们，科技、经济、教育、文化、环境等已经构成了一个共生的社会生态系统，任何一个环节出现问题或某种不确定因素的干扰，都有可能引发出重大事件。 
　　三、科技创新和进步对经济社会的影响 
　　科技创新和进步的深刻影响，广泛表现在经济社会的各个领域和层面上，突出表现在对国家竞争力的决定性作用。 
　　1、科学技术特别是高技术已经成为经济和社会发展的主导力量。 
　　二十世纪以前，科学技术在经济发展中一直处于从属地位，基本特点就是生产的实际需要刺激技术的发展，并进一步为科学理论的形成奠定基础。例如：在生产力发展的驱动下，人们在1782年制造出往复式蒸汽机，但作为蒸汽机理论依据的热力学原理，直到十九世纪中叶才建立起来。时至当代，科学理论不仅走在技术和生产的前面，而且为技术生产的发展开辟了各种可能的途径。比如，先有了量子理论，而后促进了集成电路和电子计算机的发展；运用相对论和原子核裂变原理形成了核技术；运用分子生物学和遗传学的最新成就，发展了生物技术。现代科学技术这种特点，决定了它在经济发展中必然成为主导力量。 
　　特别是过去二十多年来，信息革命极大地促进了世界经济结构的变革。信息制造业和信息服务业等新兴产业迅速崛起，已成为世界第一位的支柱产业，成为带动世界经济增长的火车头。值得注意的是，信息技术与传统产业的有机结合，有力地促进了传统产业的技术升级。据有关资料统计，美国九十年代长达十年的经济持续高速增长，其中35％来自于新兴产业的发展，而65％则是由于传统产业的技术升级和生产率的提高。最近美国官方公布的数据显示，尽管美国经济处于周期性低谷，其生产率却继续保持飞速增长，2002年达到5％（1991－1995年为1.8％，1996－2001年为2.6％）。高新技术在对产业结构产生重大影响的同时，还将带动劳动力结构的重大调整。据美国兰德公司预测，到2020年美国从事制造业的劳动力占总劳动力的比例，将由目前的20％下降到5％左右，而服务业的就业人口将占到总就业人口的90％以上，其中多数将工作在各种知识服务业领域。此外，生物技术、纳米技术和能源技术对经济的影响，更主要的也是体现在新技术与现有传统产业的结合上，从而引发农业、医药、材料、能源等产业结构的新一轮变革，加速传统产业的高技术化。 
　　2、科技全球化和社会知识化进程加快，对社会生产方式和生活方式将产生深刻影响。 
　　新一代网络通讯技术进一步加快经济全球化进程，科技全球化正在成为经济全球化的重要表现形式。主要目标是利用全球科技资源来加强本国或本企业的研究开发工作，以更低的成本、更高的效率获得更强大的竞争力。这一方面表现为人类对自然界的征服方面合作最多的就是国际大科学工程，如人类基因组、核聚变、空间站、全球气候变化等国际合作计划的实施；另一方面表现为跨国公司加速在不同国家建立研发机构，如近年来跨国公司为实现生产经营的本土化，在我国建立研发机构近百家，其中规模较大的就有30多家。总体上看，R＆D国际化强化了发达国家及其跨国公司在全球科技生产和消费方面的强势地位，也使欠发达国家获得相应的人才和技术溢出效应。 
　　社会知识化是与经济全球化同样显著的另一个重要发展趋势。这主要表现为发达国家产业的知识含量日益增加，知识经济的社会形态正在成为现实，知识资源正在成为主要的财富源泉。以科技创新为主的知识创新活动，将成为人类的主导性社会活动。国民的知识文化水平将越来越高，终身学习成为必然要求，整个社会将成为学习型社会。 
　　3、国际竞争日益激烈，自主创新能力成为国家核心竞争力的决定性因素。 
　　今天，科技创新能力已经成为市场竞争成败的决定性因素。美国经济学家在上个世纪末就提出了“胜者全得”的理论，即一个企业在高技术领域领先一步，哪怕是一小步，就有可能占领绝大多数市场份额，其他竞争者将很难生存。最为典型的是英特尔和微软，他们分别占有世界微处理器（CPU）、系统软件90％的市场份额，后来者似乎连参与竞争的机会都没有。 
　　实际上，这种“胜者全得”也越来越显著地体现在国家间竞争的层面上。在世界产业体系中，居于“中心”的少数发达国家，利用自己的科技优势，向不发达的“外围”国家转移低端技术及低技术含量产业，并通过资本力量、金融手段、舆论引导甚至军事手段来固化这种“中心—外围”格局。其结果是强者恒强，弱者愈弱。东南亚金融危机、拉美经济危机等的相继爆发，表面上看是经济体制、管理体制的问题，但更深层上则是对外技术依赖、市场依赖和资本依赖的结果，核心是国家创新能力不足的结果。总体来看，在现代科学技术知识生产和应用的国际分工体系中，发展中国家基本上处于依附地位，面临着日趋严峻的经济安全、文化安全和军事安全。发达国家与发展中国家知识鸿沟不断拉大的趋势，对于人类社会的进步和发展是一个无可回避的挑战。