二十一世紀的十大關鍵技術

何君臣

在即將到來的二十一世紀，什么樣的技術最有潛力呢?以下十大技術是目前最熱門的，同時也是發達國家所高度關注的:

并行計算技術計算機運算速度紀錄的刷新已不再是以年月，而是以周以天計。1991年1月21日，日本電氣公司推出每秒能進行256億次運算的新型超級計算機SX—344R。打破了在此之前美國克露研究公司創造的每秒240億次運算的世界最高紀錄。然而這種運算速度仍不能滿足科學家的要求。科學家期望著看到每秒可完成一萬億次以上運算的超級計算機。

要實現萬億次運算的超級計算機必須使用并行計算技術。并行計算技術是把成千上萬臺獨立處理器組合在一起，同時進行運算，而不是一般計算機所進行的一步一步運算。萬億次運算的計算機可以解答至今最大的計算機也無法解答的難題。它具有以下用途:模擬人體對某種新藥的反應而無需進行人體試驗；描繪人體基因結構以便更好地了解遺傳病癥；可研制更加先進的氣候模型，以估計地球“溫室效應”造成的影響；在汽車和航空航天工業，可減少研制新的模型所用的時間等，所以并行計算技術是制造超級計算機的關鍵技術之一。

轉基因技術今年3月，德國拜耳化學公司與英國愛丁堡醫藥蛋白公司達成一筆交易，前者答應出資1000萬英鎊購買后者培育的一只轉基因綿羊。這種羊分泌的奶含有人體蛋白AAT，每升大約價值4000英鎊，被譽為“液體黃金”。英國科學家計劃在本世紀結束時能培育出數百頭這種稱之為“生物工廠”的轉基因綿羊。目前，美、英、日、法、中都看準了轉基因動物的醫藥價值和市場潛力。

自從1982年科學家首次成功地將外源人生長激素基因導入小鼠生產出轉基因“超級小鼠”以來，科學家們繼續生產出轉基因豬、牛、羊、兔、雞、魚。1991年美國DNX公司培育出的轉基因豬，其血液中含有人體血紅蛋白。到下世紀轉基因技術將普遍應用。

基因工程師正在尋找更為便宜和精確可靠的基因移植方法。專家們認為，基因工程師將制造出治療癌癥、免疫系統疾病、心血管疾病以及其它病癥的藥物。在農業方面，轉基因植物將超越孟德爾的幻想，加速培育出滿足人類需要的新品種。

超導技術1992年2月，日本三菱重工業神戶造船廠研制出的世界上第一艘超導電磁推行船頭“大和一號”下水投入實驗航行，這是超導技術的最引人注目的應用之一。這種船不用螺旋漿，噪音低。

超導研究經過科學家多年勞而無功的努力后，正在向商業應用領域進軍。1991年3月，日本住友電氣公司展示了世界上第一個超導磁體；1991年7月，澳大利亞科學家宣布生產出非常柔韌的超導導線。這些應用成果不斷鼓勵著科學家。據美國商務部估計，僅到2000年，世界超導材料市場達100億美元。超導可能給能源、交通、醫藥等行業帶來革命性的變化:超導輸電線能毫無損失和阻礙地輸電，采用超導材料輸電，費用可減少10—15%，超導材料將會使電儲存到需求高峰期使用，可使核電站建造在遠離城市的地方；超導導線可以繞制大的電磁鐵，用于制造馬達和高速懸浮列車。

芯片加工技術1991年2月在舊金山召開的國際固體電路會議上，日本東芝、松下、富士通和三菱四家公司宣布，他們使用0.4微米設計規劃，開發64MbDRAM(兆位動態隨機存取存貯器)的最新成就。64MbDRAM是一種超大規模集成電路，在一個大約200平方微米面積的芯片上集成了1.4億個電容、晶體管等電子元件。據估計到90年代末這種芯片市場每年達500億美元。芯片是計算機，通訊設備及電子消費品等電子裝置的基本部件，也是武器、工廠自動化系統的關鍵組成部分，具有巨大的市場潛力。為了開發容量更大的256MbDRAM或1000MbDRAM芯片，科學家們正在尋找更先進的微細加工方法。

納諾技術1987年6月在日本召開的第四屆傳感器、作動器國際會議上，美國科學家展示了他們用制造集成電路的方法，在硅片上試制大小只有幾十微米的齒輪和渦輪機，并首次提出了納諾技術的概念，隨后在全世界掀起了研究納諾技術的熱潮。納諾技術是制造大小只有幾毫米到幾十毫米或更小的微型機器所需的技術，微型機器在醫療、宇航、生物、能源等領域具有廣泛的用途。

人們把納諾技術看作是繼80年超導技術后的又一熱潮，它可以同發現激光技術相提并論。目前納諾技術正處于從研究走向應用的前期，美國國家科學基金會的科學家說:“在30年之內，這種技術將無處不有”。

太陽能技術在航天領域，航天器用太陽能電池板提供動力已經比較普遍。科學家們通過艱苦努力不斷刷新光電轉換率紀錄。1991年澳大利亞新南大學科學家研制出使用自然光轉換效率最高的太陽能電池，其光電轉換率為24.2%，這一成就被科技界的報紙評為1991年十大科技新聞。隨著石油、天然氣、煤炭資源的耗竭，下世紀人類將面向取之不盡的太陽能。專家們估計，下世紀太陽能發電有可能取代火力發電。太陽能技術也將成為最有活力、最緊迫的一項技術。

彩顯平板顯示技術目前電視機、臺式計算機和其它電子消費產品中有一個體積龐大的陰極射線管，科學家們正尋找用液晶平板顯示器取代陰極射線管。液晶顯示可以使裝置的體積薄型化，重量輕，耗電少。

目前日本在液晶平板顯示技術方面投入了巨資。液晶顯示技術面臨如下挑戰:制造出顯示面積更大的屏幕；減少它們的電力需要，以及能大量地制造出沒有缺陷的顯示屏。如果這些問題得到解決，從計算機到辦公室、家庭的映像設備將發生革命性變化，壁掛式高清晰度電視將不是夢想。

光纖通信技術光纖通信是70年代在世界上發展起來的一種新型通信方式。光纖就是光導纖維。有人計算，從北京到上海的中國軸電纜系統，需要銅876噸，鋁2917噸，而光纖通信系統只需要10公斤的純石英。光纖通信的高容量和簡便易行等特點，使各國把它當作提高通信技術水平的關鍵技術。日本計劃在2015年之前用光纖把日本所有住宅連接起來。一條條光纖通信象“高速公路”一樣，把計算中心，研究實驗室、大學、公司、家庭等緊密地聯系在一起，世界會因此變得更小。

新型陶瓷技術在下一代幾倍于音速的噴氣式飛機的發動機內，人們將發現大量的金屬合金被陶瓷材料所取代，陶瓷材料具有較好的高溫性能和較輕的重量。用陶瓷材料做成的發動機的功率——重量比將比現在提高一倍。陶瓷材料是現在最熱門的材料研究領域。

軟件編制技術據美國《幸福》雜志報道，1990年，世界計算機硬件市場的交易額為1630億美元，而軟件和服務市場的交易額為1440億美元，軟件成了比硬件更有利可圖的市場。由于醫學設備、飛機和武器的計算化程度不斷提高，如果找不到更為迅速可靠的軟件編制方法，程序錯誤將越來越有可能造成毀滅性的嚴重后果。軟件開發周期已經成為阻礙計算機新技術應用的“瓶頸”。

目前，多數計算機公司用于軟件的數據處理預算遠比用于硬件多，然而它們還是發現在開發所需的全部軟件方面落后了大約兩年。開發軟件技術是關系到計算機發展的一大關鍵技術，科學家將為之不懈地奮斗。

(黃小麗摘自《大學生》)