導(dǎo)語：如何才能寫好一篇納米技術(shù)發(fā)展史，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導(dǎo)和推進本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術(shù)計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術(shù)計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機構(gòu)的力量，加強其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎(chǔ)性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點推進能有效促進經(jīng)濟發(fā)展和加強國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計劃將納米技術(shù)作為一個最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內(nèi)的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計劃。

（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟體瞄準先機

意識到納米技術(shù)將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟體，為了保持競爭優(yōu)勢，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術(shù)10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術(shù)開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實施規(guī)則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計劃結(jié)束時，韓國納米技術(shù)研發(fā)要達到與美國和日本等領(lǐng)先國家的水平，進入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標，意在引領(lǐng)臺灣知識經(jīng)濟的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。

（3）發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實力較強的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達國家納米科技發(fā)展的勢頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會、國家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發(fā)展綱要將明確中國納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發(fā)任務(wù)，以便在國家層面上進行指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項國家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對從事材料科學(xué)研究的科研機構(gòu)和項目的支持力度，加強材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開發(fā)。

二、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國還是渴望富裕的工業(yè)化中國家，都在對納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計為20億歐元。這說明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達50億歐元。

美國的公共納米技術(shù)投資最多。在過去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀納米技術(shù)研究開發(fā)法》，在2005～2008財年聯(lián)邦政府將對納米技術(shù)計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術(shù)投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學(xué)研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。

在歐洲，根據(jù)第六個框架計劃，歐盟對納米技術(shù)的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。

中國期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術(shù)投入預(yù)計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。

另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業(yè)對納米技術(shù)的投資也快速增加。美國的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營機構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術(shù)的創(chuàng)新時代必將到來。

三、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優(yōu)勢，但現(xiàn)在尚無確定的贏家和輸家。

（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據(jù)中國科技信息研究所進行的納米論文統(tǒng)計結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優(yōu)勢領(lǐng)先于其他國家，3年累計論文數(shù)超過10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經(jīng)超過德國，位居世界第三位，與日本接近。

在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國3年累計論文總數(shù)都超過了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。

（2）在申請納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國獨占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標局，所以美國的專利數(shù)量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實用化的能力。多數(shù)國家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個國家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國家和地區(qū)只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實用化能力較弱。

（3）就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國納米研究熱點已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國國家的優(yōu)先科研計劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術(shù)計劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內(nèi)的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國科研人員正在加緊納米級半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術(shù)本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導(dǎo)線。

日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實力強大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。

在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時積極開發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內(nèi)即可進入批量生產(chǎn)階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W(xué)家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學(xué)和研究機構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學(xué)方面頗具實力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強。

中國在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達國家有明顯差距。

四、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強國為了盡快實現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進產(chǎn)業(yè)化進程。

美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國在該領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術(shù)改進其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。

日本企業(yè)界也加強了對納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國立科研機構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進會議”，以大力促進本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進各自從事的產(chǎn)業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺，推動納米技術(shù)在歐盟成員國的應(yīng)用。歐盟委員會指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術(shù)工業(yè)平臺和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國。

篇2

隨著全球化、網(wǎng)絡(luò)化進程的加快，計算機技術(shù)得到了空前的發(fā)展，同時也給人類的生產(chǎn)和生活方式帶來了極大的變革。我國正處于科學(xué)技術(shù)突飛猛進的重要時期，計算機技術(shù)更是推動富國強兵進程的重要組成部分。本文通過回顧計算機技術(shù)的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，分析其發(fā)展趨勢，從而更好地指導(dǎo)我國計算機技術(shù)的發(fā)展，推動社會進步，造福人民群眾。

【關(guān)鍵詞】計算機技術(shù) 發(fā)展概況 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

上個世紀中葉以來，現(xiàn)代科技的高速發(fā)展推動了計算機技術(shù)的革新，并且深刻地影響著人們生活的方方面面。計算機技術(shù)作為信息時代的標志性技術(shù)，已經(jīng)逐步成為各國綜合國力競爭的重要組成部分，掌握計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢，不僅能夠推動社會發(fā)展，更能在信息革命中掌握主導(dǎo)地位，為中華名族的偉大復(fù)興打下堅實的基礎(chǔ)。

本文將從計算機技術(shù)過去、現(xiàn)狀、未來以及我國在計算機技術(shù)發(fā)展情況等方面探析計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1 計算機技術(shù)發(fā)展概況回顧

1946年在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺電子計算機ENIAC，它是由埃里克和莫克利主持研制，主要是用來計算導(dǎo)彈的彈道。20世紀50年代，由于電子計算機體積龐大、制作成本高昂等多種原因，計算機主要服務(wù)于軍事部門或是大型科研機構(gòu)。1958年平面半導(dǎo)體集成電路的橫空出世催生了新興的微電子技術(shù)，極大推動了計算機元器件集成等工藝技術(shù)的發(fā)展。隨著計算機的結(jié)構(gòu)不斷微型化，1982年第一臺個人計算機誕生了。自此之后，計算機才逐步由軍事部門、科研機構(gòu)轉(zhuǎn)入向普通企業(yè)和普通家庭，其應(yīng)用也由單一的軍事需求向多元化發(fā)展。90年代以后，計算機向兩極化發(fā)展：一方面向小型微型化發(fā)展，成本低廉，主要面向普通家庭；一方面向大型巨型化發(fā)展，仍然面向軍事部門以及科研機構(gòu)。

從整體上看，20世紀40年代開始，計算機的出現(xiàn)到繁榮經(jīng)歷了半個多世紀的變遷，其在運算速度、性能增強、體積縮小以及應(yīng)用前景開發(fā)方面都得到了空前的發(fā)展。無論是軍事領(lǐng)域、教育領(lǐng)域還是商業(yè)領(lǐng)域，計算機技術(shù)無時無刻地影響著人類的日常生活?？梢赃@么說，計算機技術(shù)已經(jīng)滲透到了世界的每一個角落。

2 計算機技術(shù)發(fā)展原因

2.1 源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造

源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造活動是推動計算機技術(shù)跨越式發(fā)展的不竭動力?，F(xiàn)實需求的推動、關(guān)于計算機技術(shù)的認識以及信息的共享性可以對這種源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造活動作出很好的解釋。

2.1.1 現(xiàn)實需求的推動

正是二戰(zhàn)時期對于信息的迫切需求減少了創(chuàng)造的障礙，使得資源、人力等條件得到最大化利用，從而催生了計算機技術(shù)。在計算機發(fā)展的早期階段，軍事部門、科研機構(gòu)等對于科學(xué)計算的迫切需求推動了計算機迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼靡约肮I(yè)產(chǎn)品，促進了計算機工業(yè)的發(fā)展。在計算機行業(yè)，領(lǐng)先一步可能意味著占有市場，競爭的壓力以及利益的最大化因素往往使得計算機技術(shù)發(fā)展水平領(lǐng)先市場需求。同時作為一個國家綜合國力的重要組成部分，計算機技術(shù)的發(fā)展往往能夠得到政策扶持和資源支持，從而保證創(chuàng)造活動的持續(xù)性。

2.1.2 對計算機技術(shù)認識的反饋作用

重復(fù)的實驗與糾錯是計算機工作者不可避免的過程。客觀的科學(xué)設(shè)計不僅需要在理論上可行，更需要接受客觀實際的約束檢驗。試錯，有時甚至是錯誤的原理，也有可能導(dǎo)致催生行之有效的計算機技術(shù)。“鋁―硅―氧化物”觸面控制就是在反復(fù)的試錯中發(fā)現(xiàn)的，并且為超大型集成電路打下堅實的理論基礎(chǔ)。這些蘊含在新技術(shù)中的知識又被繼續(xù)挖掘出新的內(nèi)涵，新的知識又成為實踐的基礎(chǔ)。這種循環(huán)往復(fù)的過程往往能夠迸發(fā)出新的技術(shù)，推動創(chuàng)造活動源源不斷地開展下去。計算機技術(shù)的發(fā)展過程少不了這種試錯法的學(xué)習(xí)經(jīng)驗。通過試錯法不斷加深對于計算機技術(shù)的理解，并且應(yīng)用于計算機硬件與軟件的開發(fā)過程中，極大地縮短了技術(shù)更新的周期。

2.1.3 信息的共享

信息時代的顯著特征就是信息的共享性以及信息的全球化。信息的共享性給創(chuàng)新活動提供了一個信息交換的平臺，有效縮短了信息傳遞的時間，提高了新技術(shù)研發(fā)的效率。

2.2 主客體的選擇機制

在客體方面，計算機面向的群體對于計算機技術(shù)進行選擇。對于用戶和市場來說，在條件相同的情況下，先進的技術(shù)能夠占有更多的市場，取得更大的成功，間接導(dǎo)致了經(jīng)濟競爭轉(zhuǎn)化為技術(shù)競爭。這種針對計算機服務(wù)對象的研究有效引導(dǎo)了計算機技術(shù)更好地滿足用戶的需求，追求更加和諧的人機界面。

計算機技術(shù)的研制者作為主體，在有效分析計算機用戶的需求之后，就需要能夠解釋所觀察到的事實現(xiàn)象并能使問題得到解決和發(fā)展得以進行。正因為計算機用戶需求的多樣性，計算機技術(shù)的研制者才能夠信息共享的基礎(chǔ)上不斷采取新技術(shù)或新方法，為選擇提供了有效的支持。選擇機制在計算機技術(shù)的主客體之間建立了一種雙向鏈接，推動計算機技術(shù)的發(fā)展。

3 計算機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 普及性和深入發(fā)展性

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，日新月異的計算機技術(shù)在潛移默化著影響著人類的生活生產(chǎn)方式，逐步成為社會的重要生產(chǎn)力，甚至在人類社會發(fā)展史上有著舉足輕重的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機技術(shù)滲透到人類生活的方方面面，在數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、石油探測與開發(fā)、橋梁設(shè)計等基礎(chǔ)學(xué)科或是工程領(lǐng)域都扮演著中流砥柱的角色。計算機技術(shù)服務(wù)的對象也由單一的軍事部分和科研機構(gòu)轉(zhuǎn)入數(shù)以萬計的普通家庭?？梢灶A(yù)見的是，計算機技術(shù)的影響力會隨著時間推移進一步加深。

3.2 專門化和綜合化

在計算機越來越普及的同時，其性能向著綜合化和專門化兩極發(fā)展。一方面，網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)逐步取代了單機操作的模式，綜合性能的提升極大地方便了人們的生活。另一方面，由于經(jīng)濟發(fā)展以及政策扶持，計算機的專門化在綜合國力競爭以及維護國家安全方面也扮演了重要的角色，并且得到了顯著發(fā)展。

3.3 突破性和普適性

隨著計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域的普及與發(fā)展，計算機應(yīng)用領(lǐng)域的分化有效推動了計算機技術(shù)在多個方面取得突破性的進展。計算機技術(shù)的突破性主要體現(xiàn)在計算機科學(xué)的更新周期上。從1904年電子管的發(fā)明到1946年第一臺電子計算機，總共耗時42年，而半導(dǎo)體晶體管到半導(dǎo)體計算機只用了10年時間。此外，微電子精細加工到集成電路的誕生，只用了不到2年的時間。可以預(yù)見的是，隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)將根據(jù)不同人群的需求，進一步改造升級，體現(xiàn)更多的人性化關(guān)懷。

4 計算機技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 計算機技術(shù)發(fā)展的整體方向

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時代，計算機技術(shù)也將面臨一系列新的重要變革，但統(tǒng)觀計算機的未來發(fā)展，主要還是向著“高”、“廣”、“深”三個方向發(fā)展，以下將對三個方向進行具體分析。

第一，向“高”度發(fā)展。性能越來越高，運算速度越來越快，最為明顯的表現(xiàn)就是計算機的主頻越來越高。2010年，Intel公司已經(jīng)研制出集成10億以上晶體管的微處理器，也就是說一臺計算機并不是使用一個微處理器，而是幾百個、幾千個微處理器并行處理，極大地提高了計算機的性能。并行計算機的關(guān)鍵技術(shù)在于如何連接龐大的計算機網(wǎng)絡(luò)，并且能夠有效地管理，使之相互配合、協(xié)調(diào)工作，這就對于并行計算機的系統(tǒng)軟件――操作系統(tǒng)提出了很高的要求。截止目前，世界性能最高的通用機已經(jīng)使用上萬臺處理器。

第二，向“廣”度發(fā)展。計算機技術(shù)發(fā)展的廣度體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化范圍的擴大和各個領(lǐng)域的全方位滲透。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機的普及率迅速上升，逐步成為個人常用之物。日常使用洗衣機、電冰箱、筆記本電腦等處處體現(xiàn)著電子化，可以預(yù)見的是，不久的將來，計算機也會像馬達一樣存在于人類生活的每一個角落。網(wǎng)絡(luò)化范圍的擴大給信息共享提供了一個寶貴的平臺，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、電子教學(xué)會帶著強大的優(yōu)勢登上歷史的舞臺。有人預(yù)言，再過二十年或是三十年，計算機可能如同紙張一樣物美價廉，學(xué)生們使用的不再是陳舊的教科書，取而代之的是筆記本大小的計算機。

第三，向“深”度發(fā)展。即向人工智能發(fā)展，信息的更加智能化。面對網(wǎng)絡(luò)上浩如煙海的信息，如何將有用的信息收為己用，人機互動如何更好的互動，這些問題成為新時期計算機技術(shù)最為重要的研究課題。所謂人工智能，即計算機的智能成分占主要，具備多種感知能力以及思維邏輯能力，人機界面將更加和諧，人機交流將更加便捷。例如，將來人們可以直接用自然語言和計算機交流，甚至面部表情、手勢等微小動作也能被計算機識別。當下，虛擬交互設(shè)備是人工智能的集中體現(xiàn)，相信在未來將有更多的人工智能設(shè)備將被推向市場。

4.2 計算機技術(shù)發(fā)展的具體趨勢

4.2.1 智能化的高性能計算機

伴隨著計算機并行技術(shù)的高速發(fā)展，計算機系統(tǒng)能夠同時執(zhí)行多條指令或是同時處理多個數(shù)據(jù)，運行速度得到了極大地提高。一方面，量大的超級計算機接近于復(fù)制人類的大腦，智能成分在計算機結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位。很多優(yōu)秀的動畫作品、影視作品都是通過超級計算機模擬而成?？梢赃@么說，超級計算機在科技界內(nèi)引起開發(fā)與創(chuàng)新狂潮。另一方面，硅芯片越來越接近其物理極限，計算機的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)都將經(jīng)歷一次質(zhì)的飛越。

（1）量子計算機。量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)、邏輯運算和存儲量子信息的物理裝置。在對可逆計算機的研究中，人們借助量子效應(yīng)開發(fā)了量子計算機。它利用一種鏈狀分子聚合物的特性表示開和關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子狀態(tài)，從而使得信息沿著聚合物移動，達到運算處理的目的。量子計算機利用量子位進行數(shù)據(jù)存儲，不僅大大提升了存儲量，計算速度也比目前的Pentium DI晶片快10億倍。另外，量子計算機對保密體系產(chǎn)生了一定的沖擊，從而在國家安全意識方面扮演著重要角色。

（2）光子計算機。光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸以及存儲的一類新型計算機。在光子計算機中，光子取代了電子，光互連取代了導(dǎo)線互聯(lián)，光運算取代了電運算，復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速并行處理，從而運算速度在現(xiàn)有基礎(chǔ)上呈指數(shù)增長。

（3）分子計算機。分子計算機是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并且以有效方式進行組織排列的新型計算機，具有體積小、耗電少、運算快、存儲量大等特點。分子計算機通過蛋白質(zhì)與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用進行數(shù)據(jù)運算，尤其具備在生化條件下，在生物有機體中以分子形式與外部環(huán)境進行交換的功能。另外，由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機在與分子活體相連的同時還具備自我修復(fù)功能。預(yù)計在不久的將來，分子計算機將正式投入實用。

（4）納米計算機。納米計算機是基于納米技術(shù)研究開發(fā)的新型高性能計算機。納米技術(shù)從20世紀80年代開始得到迅速的發(fā)展，最終目標是人類按照自己的意愿直接操縱單個原子，制造出特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)衍生出的納米管元件具備幾到幾十納米的尺寸范圍，質(zhì)地堅硬，有著極強的導(dǎo)電性，不僅取代硅芯片成為新型計算機元件，而且能夠放大電子開關(guān)和晶體管的功能。專家預(yù)測，數(shù)十年后納米技術(shù)將走出實驗室，推動計算機行業(yè)的發(fā)展。

4.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)為信息共享和交換提供了一個全新的平臺，在計算機技術(shù)發(fā)展的過程中逐步占據(jù)主導(dǎo)與核心地位。HDSL、ADSL、DSVD和HFC等技術(shù)的發(fā)展帶動了計算機技術(shù)的改革和創(chuàng)新，有利于提高話音、圖像與數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量。局域網(wǎng)技術(shù)中的100M交換式技術(shù)逐步成熟，并在與ATM局域網(wǎng)的競爭中占有一定優(yōu)勢。

4.2.3 計算機軟件技術(shù)的發(fā)展

計算機軟件技術(shù)與每一位計算機用戶息息相關(guān)。這項技術(shù)不僅需要考慮計算機用戶的需求，也要順應(yīng)計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢。另一方面，軟件技術(shù)也將進一步進入工業(yè)發(fā)展的領(lǐng)域，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將進一步發(fā)展與完善，計算機的協(xié)同工作技術(shù)將趨于成熟。

5 結(jié)語

隨著社會進步，計算機技術(shù)在我國各行各業(yè)中的地位越來越重要，對我國的經(jīng)濟發(fā)展起到了不可磨滅的作用。但從另一角度講，我們需要積極態(tài)度應(yīng)對計算機技術(shù)的高速發(fā)展。首先要做到的就是做好計算機技術(shù)的革新，其次健全相關(guān)計算機技術(shù)的規(guī)章制度，另外加大對于計算機技術(shù)研究和開發(fā)的鼓勵力度也能起到標桿作用。最后，我們需要緊跟計算機技術(shù)進步的腳步，引導(dǎo)計算機科學(xué)技術(shù)健康發(fā)展，共同探索未知而神秘的世界。

參考文獻

[1]蔡芝蔚.計算機技術(shù)發(fā)展研究[J].電腦與電信，2008，（02）：25-27.

[2]張瑞.計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢探析[J].制造業(yè)自動化，2010，32（8）：237-240.

[3]甘黛嫻.計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢探析[J].工程技術(shù)，2012，（8）：96-98.

[4]謝平.對計算機科學(xué)與技術(shù)發(fā)展趨勢的探討[J].工程技術(shù)，2012，（5）：125-126.

篇3

信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域

信息、生物、新材料是21世紀前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當今世界最強勢的研究力量。但在這些關(guān)系未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進國外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。

從更寬的視野來看，不僅僅是這三個領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實際上，整個中國科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對外要適應(yīng)國際科技競爭的緊迫形勢，對內(nèi)要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展進程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當前和未來相當長時期內(nèi)影響我國整體競爭力的極大障礙。

面向未來15年的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國科技“未來”的探討與關(guān)注，在最近一年多來達到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國科技發(fā)展的共識。

帶著這個共識，再來看中國科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來發(fā)展的重大機遇。未來10年，中國在這三大領(lǐng)域中最有可能實現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費究竟應(yīng)當投入到哪些突破口？

下一代移動通信技術(shù)

移動通信是人類社會發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動通信用戶總數(shù)已達17億以上，超過已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數(shù)。過去10年，移動通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過渡，當前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動通信技術(shù)過渡的進程中。

目前，世界發(fā)達國家紛紛投入力量進行第三代及下一代移動通信標準、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。

——3G移動通信：國際電信聯(lián)盟（ITU－T）批準為3G的三大標準分別是歐洲的WCDMA，美國高通公司的CDMA2000和中國大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個國家開始商用。

——增強型3G（Enhanced3G）：為了克服3G技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國際電信聯(lián)盟已在制定增強型3G技術(shù)標準。專家預(yù)測，增強型3G技術(shù)將進入商用。

——4G（或Beyond3G）：下一代移動通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱Beyond3G）技術(shù)的研究是國際上的熱點。Beyond3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。歐盟、日本、韓國等國家已開始4G框架的研究，預(yù)期Beyond3G技術(shù)可望在2010年后開始商用。

中國移動用戶總數(shù)已達3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國際同步，處于由第二代向第三代的過渡時期。我國3G移動通信技術(shù)已經(jīng)具備了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標準已成為國際電信聯(lián)盟正式采納的三大標準之一。此外，在國家“863”計劃的支持下，開展了Beyond3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。

Beyond3G技術(shù)對我國經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)具有十分重要的意義。德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右，通過自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識產(chǎn)權(quán)。以華為、中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國際前沿，打破了國外公司對高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國際通信標準的制定，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國際競爭的能力，具備實現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機。

中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。

世界各國和國際通信標準化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國際電信聯(lián)盟電信標準化部門（ITU－T）、歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國、日本、韓國、新加坡以及歐盟都已啟動了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計劃，全面開展各項核心技術(shù)的研究和開發(fā)。

我國在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進展?！熬盼濉逼陂g，863計劃建成了“中國高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國家自然科學(xué)基金委支持的“中國高速互連研究試驗網(wǎng)NSFCNET”等重大項目，目前已開始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機，可應(yīng)用于國家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國內(nèi)公司還開始自行設(shè)計高端分組交換定制ASIC芯片。我國已成為少數(shù)幾個能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國家之一。

下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對促進我國高新技術(shù)的發(fā)展，以及對改造和提升我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對國家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時機地開展中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標準都是外國的，給國家安全造成隱患。

納米級芯片技術(shù)

當前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀90年代以來，全球集成電路制造技術(shù)升級換代速度加快。當前國際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm，英特爾等部分技術(shù)先進的芯片制造公司已在用90nm進行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國AMD公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級，考慮到擴大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片，這也必將帶來半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。

近年來我國一些先進集成電路制造公司的崛起，使國內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國際先進水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進國家相差2～3代。目前，我國集成電路設(shè)計公司年設(shè)計能力已超過500種，主流設(shè)計水平達到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。以中科院計算所為代表的研究機構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進展，標志著我國集成電路設(shè)計具有較強能力，與國際先進水平的差距進一步縮小。目前我國芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動保障、身份識別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA3G手機核心芯片10月9日在重慶問世

今后的IC是納米制造技術(shù)的時代，而納米級芯片技術(shù)是我國趕超國際的關(guān)鍵，它的成功將會是我國IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動力，專家認為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術(shù)

包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語言學(xué)和計算機科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語言學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會生活的各個方面。1994年，微軟開始進入中文軟件市場，微軟的WORD把國產(chǎn)WPS擠出了市場，繼而Windows中文版又把國產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強大的優(yōu)勢地位，使國產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經(jīng)過二三十年的努力，我國的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級階段快速發(fā)展的時期。包括中文的文字識別機和手寫文字識別、語音合成、語音識別、語言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國加入WTO與世界各國交流的逐漸擴大以及網(wǎng)絡(luò)信息時代的來臨，中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動化水平的提高，將大大促進我國科技、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，同時使中華民族的文化在信息時代得到新的發(fā)展。未來無疑應(yīng)當加強中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類功能基因組學(xué)研究

20世紀末啟動的人類基因組計劃被公認為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過了曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測定工作的完成，國際基因組研究進入到功能基因組學(xué)新階段。

功能基因組學(xué)已成為21世紀國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實驗手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個基因或蛋白質(zhì)同時進行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對基因組動態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計，其中不少發(fā)表在《細胞》《自然》《科學(xué)》等國際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點集中在四個方面：一是基因測序技術(shù)研究。預(yù)計今后幾年內(nèi)，測序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達調(diào)控研究等；四是計算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。

近幾年來，在國家“863”計劃、國家重大科技專項等的資助下，我國功能基因組學(xué)研究取得了一系列進展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國發(fā)展功能基因組研究的有利因素。“十五”期間，我國參與國際蛋白質(zhì)組計劃、國際人類基因組單體型圖計劃，高質(zhì)量按時完成了項目中所承擔(dān)的21號染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，在國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報了一批國家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國家級基地，培養(yǎng)了一支隊伍，建立了一批技術(shù)平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識和產(chǎn)品。

未來研究重點包括：

——功能基因組研究。重點開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；

——生物信息技術(shù)。我國的研究重點應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。我國生物芯片研究緊跟國際前沿，它將對我國生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動作用，也將對我國人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護等作出巨大的貢獻。

專家認為，我國人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右，若能高度重視，充分利用我國已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢，未來10年我國可能實現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究

隨著被譽為解讀人類生命“天書”的人類基因組計劃的成功實施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點。以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個研究過程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質(zhì)組一詞問世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進的發(fā)展。我國的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973”計劃的資助下，我國已經(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。

如何抓住國際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動的時機，迅速地進入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國際前沿，是擺在我國生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個重要課題。

目前我國在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進國家落后5年左右。蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專家建議結(jié)合我國現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國特色或優(yōu)勢的領(lǐng)域開展研究，不要重復(fù)或追隨國際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。

生物制藥技術(shù)

生物制藥被稱為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。

在過去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國著名咨詢機構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營收達410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準上市，激發(fā)起投資者對生物技術(shù)股與融資的興趣。

近20年來，我國醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，據(jù)《中國生物技術(shù)發(fā)展報告2004》統(tǒng)計，我國已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的上市藥物達9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。

為加快我國生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點是：

——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；

——高通量篩選技術(shù)。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬多個化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測技術(shù)、液體處理及自動化、連續(xù)流動以及信息處理將成為未來高通量篩選技術(shù)研究的重點；

——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進步，人們自我保健意識增強，對天然藥物的追求與日俱增。當前世界各國都在加強天然藥物的研發(fā)。

生物信息學(xué)研究

在生命科學(xué)的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析，對基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時，闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認識代謝、發(fā)育、分化、進化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機理，最終進行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計、藥物設(shè)計和個體化的醫(yī)療保健設(shè)計。

生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計算與模擬以及藥物設(shè)計有機地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。

科學(xué)家們普遍相信，本世紀最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時代。據(jù)預(yù)測，到2005年生物信息的全球市場價值將達到400億美元。

我國生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀80年代末，國內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報道了免疫球蛋白基因超家族計算機分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫、鏡像數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫也已經(jīng)逐步建立，同時我國還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實現(xiàn)了與國際主要基因組數(shù)據(jù)庫及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預(yù)測等多種軟件。中國學(xué)者還運用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進展，尤其在人類基因組基因數(shù)目的預(yù)測上獲得了與目前的實驗事實相當吻合的結(jié)果，在國際上獲得普遍認可。

農(nóng)作物新品種培育技術(shù)

最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)技術(shù)進行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級木薯。

我國該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國棉花種植面積的50％左右；利用細胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計推廣1100多萬畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。

專家認為，我國農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢，很可能在該領(lǐng)域取得突破。

納米材料與納米技術(shù)

納米科技是上世紀末才逐步發(fā)展起來的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場革命性的變化。納米材料是未來社會發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。

近年來，科技強國在該領(lǐng)域均取得了相當重要的進展。

在納米材料的制備與合成方面，美國科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實現(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位、實時監(jiān)測；德國科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。

在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進展。與此同時，國外大企業(yè)紛紛介入，推動了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程。

當前納米材料研究的趨勢是，由隨機合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術(shù)很可能在以下四個領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標記各種蛋白酶等方面蘊育新的突破，預(yù)計2010年納米技術(shù)對國際GDP的貢獻將超過2萬億美元。

我國納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進國家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國有關(guān)權(quán)威機構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國納米專利申請件數(shù)排名世界第三位。

國內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達到或接近國際水平。與發(fā)達國家相比，我國的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標的牽引，集成不夠；二是納米材料計量、測量和表征技術(shù)明顯落后于國外，對標準試樣和標準方法的建立重視不夠，對表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。

鏈接：

信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革

目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來巨大的經(jīng)濟利益；電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢進一步加快，無線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會公眾提供各種信息服務(wù)，越來越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。

微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對支撐交通運輸、能源動力、電子信息、航空航天以及國家重大工程起著關(guān)鍵性作用。

新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當前國際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計正處于日新月異的發(fā)展之中。

篇4

【關(guān)鍵詞】機器人；科學(xué)技術(shù)；發(fā)展；領(lǐng)域；高智能；

1.1智能機器人的定義及分類

智能機器人：以人工智能決定其行動的人。 我國的機器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務(wù)機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。目前，國際上的機器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。空中機器人又叫無人機，近年來在軍用機器人家族中，無人機是科研活動最活躍、技術(shù)進步最大、研究及采購經(jīng)費投入最多、實戰(zhàn)經(jīng)驗最豐富的領(lǐng)域。80多年來，世界無人機的發(fā)展基本上是以美國為主線向前推進的，無論從技術(shù)水平還是無人機的種類和數(shù)量來看，美國均居世界之首位。

1.2智能機器人的起源與發(fā)展

機器人的起源要追溯到3000多年前。“機器人”是存在于多種語言和文字的新造詞，它體現(xiàn)了人類長期以來的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機器或人造人，以便能夠代替人去進行各種工作。直到四十多年前，“機器人”才作為專業(yè)術(shù)語加以引用，然而機器人的概念在人類的想象中卻已存在三千多年了。春秋時代（公元前770～前467）后期，被稱為木匠祖師爺?shù)聂敯?，利用竹子和木料制造出一個木鳥，它能在空中飛行，“三日不下”，這件事在古書《墨經(jīng)》中有所記載，這可稱得上世界第一個空中機器人。

在1920年，原捷克斯洛伐克劇作家卡雷爾·凱培克在他的科幻情節(jié)劇《羅薩姆的萬能機器人》中，第一次提出了“機器人” （Robot）這個名詞，被當成了機器人一詞的起源。在捷克語中，Robot這個詞是指一個賦役的努力。

20世紀初期，機器人已躁動于人類社會和經(jīng)濟的母胎之中，人們含有幾分不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問世的機器人將是個寵兒，還是個怪物。針對人類社會對即將問世的機器人的不安，美國著名科學(xué)幻想小說家阿西莫夫于1950年在他的小說《我是機器人》中，首先使用了機器人學(xué)（Robotics）這個詞來描述與機器人有關(guān)的科學(xué)，并提出了有名的“機器人三守則”：

（1） 機器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀；

（2） 機器人必須絕對服從于人類，除非這種服從有害于人類；

（3） 機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出犧牲。

這三條守則，給機器人社會賦以新的倫理性，并使機器人概念通俗化更易于為人類社會所接受。至今，它仍為機器人研究人員、設(shè)計制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導(dǎo)方針。

1.3我國智能機器人取得的成就

我國是從20世紀80年代開始涉足機器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。1986年，我國開展了“七五”機器人攻關(guān)計劃，1987年，我國的“863”高技術(shù)計劃將機器人方面的研究開發(fā)列入其中。目前我國從事機器人研究和應(yīng)用開發(fā)的主要是高校及有關(guān)科研院所等。最初我國在機器人技術(shù)方面研究的主要目的是跟蹤國際先進的機器人技術(shù)。隨后，我國在機器人技術(shù)及應(yīng)用方面取得了很大的成就，主要研究成果有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩足步行機器人，北京自動化研究所1993年研制的噴涂機器人，1995年完成的高壓水切割機器人，沈陽自動化研究所研制完成的有纜深潛300m機器人、無纜深潛機器人、遙控移動作業(yè)機器人。

篇5

關(guān)鍵詞大學(xué)物理實驗教學(xué)改革質(zhì)量體會

一、引言

物理學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科，是整個自然科學(xué)的基礎(chǔ)。而其中的物理實驗在培養(yǎng)高水平的工程技術(shù)人才中具有不可替代的重要作用。特別是在當今的經(jīng)濟社會發(fā)展中，突出物理實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)，卓有成效的實施教學(xué)改革，不斷提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。通過教學(xué)實踐，作者深刻的認識到，加強實驗室建設(shè)是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要條件保證，明確實驗課程的定位與教學(xué)目標是教學(xué)實施的基本原則，深入開展教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的有力推動，積極開展教學(xué)研究活動是提高教學(xué)質(zhì)量的有效方式，嚴格實驗成績管理是保證教學(xué)質(zhì)量的必要手段。做好上述工作，會給物理實驗教學(xué)工作帶來新的起色。

二、加強實驗室建設(shè)是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要條件保證

縱觀千年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展史，可以看出科學(xué)實驗起著關(guān)鍵性作用。實驗室的建設(shè)發(fā)展已經(jīng)達到了高度繁榮階段，它發(fā)揮著科學(xué)技術(shù)手段的巨大效能。這些效能體現(xiàn)為：在實驗室里，人們可以排除一些次要因素或偶然因素的干擾，把研究對象固定在某種人為環(huán)境和條件下進行考察；實驗室的科學(xué)研究，可以導(dǎo)致基礎(chǔ)科學(xué)實現(xiàn)理論上的新突破；在實驗室里，人們可以用模擬的方法重復(fù)某些現(xiàn)象；實驗室能為開拓全新的生產(chǎn)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)；實驗室是科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯由a(chǎn)力的中間環(huán)節(jié)；實驗室可以縮短科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)的周期?？傊诂F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的條件下，實驗室的科學(xué)地位日益突出，這個趨勢是與實驗室具備的多方面的效能分不開的。

對于大學(xué)物理實驗課程肩負著培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)性實驗的訓(xùn)練，實驗室發(fā)揮應(yīng)有的效能如何，與其實驗室建設(shè)密切相關(guān)。我校非常重視實驗室建設(shè)工作，2000年以來學(xué)校對大學(xué)物理實驗室建設(shè)投入經(jīng)費近300萬元，實驗的硬件條件得到了極大的改善。教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容100%開出。每個實驗課題實現(xiàn)1人1組獨立地進行操作，充分鍛煉學(xué)生的動手能力，為有效的提高實驗教學(xué)質(zhì)量提供了良好的條件保證。

三、明確實驗課程的定位與教學(xué)目標是教學(xué)實施的基本原則

每門課程應(yīng)有明確、客觀、準確的定位和教學(xué)目標，它是教學(xué)實施中要遵守的基本原則，物理實驗課程也是如此。物理實驗課程及教學(xué)目標是：

1、物理實驗課程的定位。實驗是科學(xué)理論的源泉，由物理學(xué)倡導(dǎo)的用實驗觀測和定量探索自然，總結(jié)規(guī)律的科學(xué)方法，是一切現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)的基礎(chǔ)方法。大學(xué)物理實驗是對理工科類各專業(yè)學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修的公共基礎(chǔ)課。

2、物理實驗課的教學(xué)目標。第一、幫助學(xué)生進一步掌握基礎(chǔ)物理理論。學(xué)生通過自己動手實驗，觀察現(xiàn)象，可以獲得比課堂上講授更為深刻的感性認識；又通過對實驗結(jié)果的分析、驗證，使感性認識進一步深化上升為理性認識，從而達到深刻理解、正確掌握物理理論的目的。特別是有些實驗把較為復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問題進行簡化剖析，突出主要因素、找出主要因素的內(nèi)在關(guān)系，這不僅有助于學(xué)生正確的掌握重要的基本物理理論，而且可以幫助他們擴大知識領(lǐng)域，靈活應(yīng)用這些基本理論。

第二、培養(yǎng)學(xué)生具有科技工作者所必須的實驗?zāi)芰退刭|(zhì)。包括：讓學(xué)生掌握常用科學(xué)儀器的基本原理和測試技術(shù)，熟悉基本實驗方法和程序，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)以及嚴肅認真、對學(xué)術(shù)負責(zé)的好品德。上述實驗?zāi)芰退刭|(zhì)實際上是一種綜合能力的訓(xùn)練。它不僅表現(xiàn)為會做實驗，更表現(xiàn)為對實驗方案的設(shè)計，實驗中的分析研究，實驗后的總結(jié)與提高；同時也包括實驗者的科學(xué)態(tài)度、求實精神和發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的能力。

四、深入開展教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的有力推動

我校大學(xué)物理實驗課程組以“提高起點，精選題目，優(yōu)化內(nèi)容；注重個性，培養(yǎng)技能，提高質(zhì)量”為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想，結(jié)合學(xué)校特點，2003年以來課程組兩次修訂了“物理實驗”課程教學(xué)大綱，在大學(xué)物理實驗教學(xué)改革方面作了一系列扎扎實實的工作，對提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量起到了強有力的促進作用。其中主要的教學(xué)改革工作為：

1、堅持實驗內(nèi)容的先進性和前沿性。確定實驗教學(xué)內(nèi)容時，堅持提高起點，精選題目，優(yōu)化內(nèi)容的指導(dǎo)是想，避免與中學(xué)實驗的重復(fù)，避免較低層次的實驗開設(shè)，精選、優(yōu)化實驗內(nèi)容，堅持物理實驗教學(xué)內(nèi)容的先進性和前沿性。2000年以來，我校的大學(xué)物理實驗條件得到了極大的改善，儀器設(shè)備得到了大幅度的更新，目前有60多個實驗題目，其中更新率約為50%。開設(shè)的核磁共振實驗、太陽能電池特性測量、溫度傳感器實驗等充分體現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的先進性。此外，任課教師中70%的教師主持或參與科研課題，在主講實驗課程中結(jié)合自身的科研經(jīng)歷和有關(guān)前沿科學(xué)技術(shù)（如：納米技術(shù)、光電技術(shù)等）有機地向?qū)W生滲透，讓學(xué)生“既見樹木，又見森林”。2、建立先進的實驗教學(xué)模式。根據(jù)實驗教學(xué)發(fā)展的需要，2003年以來，我校大學(xué)物理實驗教學(xué)模式逐步實行層次化、模塊化，并不斷進行完善。按實驗性質(zhì)和實驗方法將實驗課題主要劃分為三個層次，第一層次：驗證性和訓(xùn)練性實驗；第二層次：綜合性實驗；第三層次：設(shè)計性實驗。此外，還開設(shè)了創(chuàng)新性實驗、研究性實驗等。盡可能地按照力、熱、光、電及近代物理等體系開設(shè)出各種層次的實驗，實現(xiàn)實驗內(nèi)容模塊化，按照認識規(guī)律實施教學(xué)，有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

3、堅持教學(xué)方法的先進性。物理實驗教師努力鉆研教學(xué)理論，依據(jù)教育學(xué)、心理學(xué)原理，遵從教育、教學(xué)規(guī)律。在講清基本原理的基礎(chǔ)上突出重點和難點（如不確定度概念、誤差分析、楊氏彈性模量測量的技巧等），努力強化“三基”訓(xùn)練。結(jié)合不同教學(xué)內(nèi)容，采用了靈活多樣的教學(xué)方法。如：對于基礎(chǔ)性實驗（如：固體密度測量、示波器的使用等），采用啟發(fā)式、引導(dǎo)式的教學(xué)方法，講解與示范相結(jié)合；對于綜合性實驗（如：沖擊法測螺線管磁場、聲速測量），充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，采用討論式、提案式的教學(xué)方法；對于設(shè)計性和研究性實驗（如：太陽能電池特性測量、用電位差計校準電表），采用研究式、答辯式的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生增強自我探索的心理意識和習(xí)慣。利用先進的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生對自然科學(xué)現(xiàn)象的興趣，促進學(xué)生對現(xiàn)象、模型、概念和原理的深入理解。

4、實現(xiàn)實驗教學(xué)開放化。為適應(yīng)實驗教學(xué)發(fā)展的需要，大學(xué)物理實驗從2005年9月起在校內(nèi)率先實行開放式教學(xué)，學(xué)生自主在網(wǎng)上選擇實驗題目及上課時間，學(xué)生成績實行計算機管理，建立了網(wǎng)上實驗教學(xué)基本平臺，為發(fā)揮學(xué)生積極性、加強個性培養(yǎng)提供了充分的自由空間，實踐表明效果良好。物理實驗在對學(xué)生時間和空間開放的同時，我們更重視的是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的開放，教師不斷樹立以傳授知識和能力培養(yǎng)并重的思想，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，實現(xiàn)“教”和“學(xué)”的全面開放。教學(xué)實踐表明，物理實驗教學(xué)開放化受到了學(xué)生的普遍歡迎。

五、積極開展教學(xué)研究活動是提高教學(xué)質(zhì)量的有效方式

大學(xué)物理實驗課程組經(jīng)常開展教學(xué)研究活動，推動了教學(xué)改革工作的不斷深入，并取得了明顯的成效。主要做法有：

1、課程建設(shè)群策群力。我校大學(xué)物理實驗課是校及精品課程，大學(xué)物理實驗課程組積極研討實驗室建設(shè)、課程建設(shè)等問題。如實驗室建設(shè)規(guī)劃，課程建設(shè)規(guī)劃，教學(xué)大綱的制定，教學(xué)日歷的制定，網(wǎng)上資源的擴展及內(nèi)容的更新等，集中集體智慧，深入進行討論和研究，使得制定的規(guī)劃及文件即與時俱進又切實可行。

2、集體備課互相提高。教學(xué)中，堅持集體備課，對大綱中的內(nèi)容做統(tǒng)一要求。鼓勵每位教師參與課程內(nèi)容的改革。根據(jù)教改立項要求，課程組對教學(xué)中的難點內(nèi)容（如物理實驗緒論等），由教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師做專題講授，共同研討，互相提高，效果良好。

3、教學(xué)交流互相學(xué)習(xí)。教師間堅持開展教學(xué)交流活動，包括會議交流、同行聽課檢查交流，評價實事求是，互相促進，互相學(xué)習(xí)，形成了良好的教學(xué)交流氣氛。

六、嚴格實驗成績管理是保證教學(xué)質(zhì)量的必要手段

我校大學(xué)物理實驗課程組十分重視對學(xué)生實驗成績的考核，有嚴格的學(xué)生成績考核規(guī)定，考核規(guī)定在教學(xué)實踐中得到全面的貫徹落實，對保證教學(xué)質(zhì)量起到了重要的作用。成績評定包括以下內(nèi)容：

1、實驗報告評分規(guī)范。各實驗課題有統(tǒng)一的評分標準，實驗報告成績評定中，每份實驗報告滿分10分，其中預(yù)習(xí)1分，課堂操作4分，實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理、回答問題5分。指導(dǎo)教師評閱實驗報告按照評分標準進行，評分規(guī)范。

2、總成績評定公正嚴格。學(xué)期總成績評定，按規(guī)定所做實驗題目的得分之和除以應(yīng)完成的實驗題目數(shù)，所得的平均分數(shù)作為實驗成績的分數(shù)。按照不同分數(shù)段制定優(yōu)、良、中、及格、不及格標準。如果曠課一次在上述評定成績中降一檔，如果曠課兩次及以上其學(xué)期成績按不及格記。成績的確定公正嚴格。

3、實驗成績管理科學(xué)。學(xué)生實驗成績輸入微機保存，總成績由計算機處理，在保證成績計算正確性的同時，提高了工作效率。主講教師按時報送實驗成績單，提交給教務(wù)處和相關(guān)學(xué)院。成績計算及管理科學(xué)化。