90年代科学技术的发展趋势

90年代科学技术的发展趋势周光召（1929~ ），理论物理、粒子物理学家，中国科学院院士，中国科学技术协会主席。

60年代从事核武器理论研究，对我国第一颗原子弹、第一颗氢弹和战略核武器设计作出了重大贡献现在一般的提法90年代是信息时代，这还不全面。

因为微电子学、光电子学、计算机科学、数学和其他综合发展的结果，会产生像自动化这样一些科学。

众所周知，80年代有两个值得注意的事情，一个是由于微电子的发展，而且已经从科研机构进入到生产工厂，正开始像电视机一样进入到第个家庭。

在70年代末，微型计算机的运算速度大约是每秒几万次，存贮量4K（千）；到80年代末，则是计算速度每秒达1000万次，存贮量M（兆），并已经在市场上出现。

这个发展速度是非常迅速的，90年代还将继续下去。

通讯由于采用光纤通讯，信息传输的容量和速度都空前扩大了。

现在可以预测到90年代末，由于微电子的发展，巨型计算机的运算速度比80年代末可能增加1000倍。

进入家庭的计算机可望达到80年代巨型机的速度，并可通过网络系统与许多的计算机联网，形成一个家庭工作站。

这种工作站不仅有很快的运算速度，而且利用光缆，具有大的存贮容量。

这种工作站已经具备语言的识别，荧光屏有高清晰度的彩色图像显示；同时还可以配备多种专门的系统软件。

工作站还可以通过光纤网络，通过卫星系统，与世界各个地方联通。

在家庭里可以把高清晰度电视图像、电子新闻、邮件、可识电话、传真、激光打印、文件复制等各种智能服务联结起来，现在已经认为是可以实现的了，将对整个社会的生产和生活带来根本性的变化。

在工厂领域，计算机、微处理机和精密机床相结合带来自动化的生产系统。

利用计算机辅助系统可以从订货开始，按照一个顾客的需要来进行设计、生产、销售，实现完全的计算机管理和控制，在工作中基本是用机器人组成的综合的计算机控制的完全自动的生产系统。

这种新的由于微电子和计算机所带来的生产力的变化，毫无疑问会对社会的生产组织和人们的生活方式带灰重大的影响。

当然现在还很难预计这种影响深刻的和长远的含义。

这种生产系统现在已经有雏型出现，在90年代将得到很大普及。

它除了带来上述的变化外，就设计来讲，过去要设计一架飞机，需要做许多实验，需要有大的风洞，最后才能定型。

但由于科学研究对整个空气动力学的规律，对于材料的性质有了很清楚的了解之后，从规律性认识出发，完全可以做到用计算机来模拟各种不同设计的飞机的性能。

由于巨型计算机的出现，使得可以直接从规律性的认识出发，在一些复杂的条件之下进行模拟，这就使设计过程与过去完全不同了。

这种做法最早是在军事工业开始，例如，原子弹的设计，做试验是困难的，非常之困难，需要事先用计算机来模拟。

当时，由于计算机运算速度不够快，存贮量不够，不能处理这么复杂的问题，只好用计算机计算，不断用实验来验证的办法。

尽管这样，计算机仍然对核武器的研制起了非常重要的作用。

同时也带动了大型计算机的发展。

现在微电子技术的发展，使得大型计算机不断出现，价钱变得相当便宜，使得一般民用工业也能采用。

总之节约了许多设计费用，不需要建造大型的风洞，同时的设计的多样性增加。

因为在电子计算机里模拟所花的费用和时间远少于做一个真正的模型试验。

另外，现在还能够提出一个过去不能想象的设计思想，就是过去用风洞来设计试验飞机，这架飞机必须在任何情况下都是稳定的，即在飞行过程中不会掉下来。

现在如果用计算机来设计和控制之后，有可能设计出这样一架飞机，它在某些条件下是不稳定的，而在计算机的控制下，加以操作又可以在任何情况下是稳定的，设计这样的飞机可以节约很多的资金和材料，因为要设计制造一架完全稳定的飞机，强度在各方面要求都很高，要浪费掉很多的材料；如果是在计算机控制下稳定的话，就可以使很多的要求降低，这时设计出的飞机样子就可能和现在的很不一样。

这些都会给设计领域带来种种变化，生产过程也会带来许多变化，在社会的许多方面同样也带来很多变化。

例如，金融活动和商业活动，据预测，在90年代将没有10元钱以上的钞票在市面上流通，全部都用信用卡，变得如此方便，买东西很可能通过家庭电视来订货，而不是现在这样到市场购买，在电视里显示出各种各样的商品，任你挑选，还可以通过电视把自己的特殊要求提出来进行订货，因此商业活动、推销活动跟过去完全不一样了。

又如现在的交通非常拥挤，将来可能通过光纤网络系统把各种劳动加以计划和组织，而不需要把这么多的人都聚集到一个地方去工作。

随着科学技术的发展，会带来整个社会的生产组织、生活组织和生活方式的变化。

这个变化中，上面讲到的是可以看到的方面，在80年代已有一些个别的局部实现了，有些模型已显示出来，只需要大规模的推广；另一方面，可以预计的是智能的发展，就是用机器来部分代替人的脑力劳动。

智能的发展已经过了几个阶段。

就是引进很多专门统计，把许多专家的经验总结起来，然后通过电子计算机来进行智能判断。

现在正开始第六代计算机，是完全模拟人的大脑活动，就是要计算机像人的脑子一样工作，它能够接受信息，能够处理这些信息，这里有记忆、推理、判断等等过程。

因此这样的电子计算机或用这样的电子计算机武装的机器人，开始具有部分的思考能力，在外界的环境的变化之下能够自行进行调节、适应、判断的能力，最近发展起来的神经网络的计算机已经在这方面迈开了第一步。

过去的计算机尽管运算速度很快，存贮量很大，但与人脑还是有很大区别。

人脑有两个部分，左脑和右脑。

它们的功能不完全一样，一部分能够进行逻辑揄，现在电子计算机能够完成；另一部分是进行形象思维，例如，一个小孩子能够很快识别第三和李四，能够很快抓住一个图像的特点，把它存入记忆，再看到一个图像，能把这个特点以出来，进行识别。

可是，现在所有的计算机都很困难，把某个人的特征输入计算机，情况有一点变化，计算机就识别不了。

现在要发展一种新原理的电子计算机，要完全模拟人脑的功能，既有逻辑推理能力，又能对图像、声音识别，能够在不是很精确的情况下进行推理和判断，这种计算机完全有可能在90年代取得基本上的突破。

这也交进计算机科学上的重大突破，这个突破将对生产、对社会的各个方面产生极大的影响。

人类社会的进步，由于机器的发明代替了体力劳动引起了一个飞跃性的变化。

虽然最好的计算机也不能代替整体人的智力发展，计算机的智力发展是人给予的，人创造出来的，但现在计算机开始部分代替人的脑力劳动，完全可以把很多专家的知识集中在一起，有可能做到比个别人更聪明，更加有经验。

这样一个时代，对人类的进一步发展会是一个强有力的推动和挑战，90年代在微电子技术和电子计算机技术方面，将会有较大的发展。

生命现象一直是非常重要的，直到现在人们对许多生命现象还是非常无知的。

而生命现象规律的揭开，对人类社会起到不亚于计算机所起到的作用，对于人类生存有密切关系，对农业、医疗卫生、环境等都有极其密切的影响。

如果了解生命现象的规律和本质就可以从根本上改造农业、医疗卫生，改变人类的生存环境。

生命科学在最近几十年有了秀大的发展，人们已经弄清了遗传是怎么产生的，遗传的基因在分子水平上的结构。

脱氧核糖核酸，有10万个以上，这样的基因以一种密码的排列次序，存在染色体和因位之中。

虽然都是同样种类的生物，但是它的个体又有千种万种不同的差异，这些差异都反映在它的遗传基因上。

这些生物体虽然每一个都不一样，但都经历了很多共同的阶段，都是从一个受精卵、单细胞逐步地发育成一个成熟的生物。

那么这些基因到底在时间上、空间上怎样排列，怎样启动？而且一个成熟的个体，很可能每个细胞里都载着原来的全部基因信息，那么它为什么不会再生呢？人已经变成一个成人以后，为什么不会重复它原来的发育过程？为什么一定遵循发育、生长、最后衰老这样一个过程？原来长出一只手来这样一个基因，为什么经过这个过程以后就不起作用了？如果让这个基因再次产生作用，会不会再次产生一只手来？此类问题在学科上叫做基因的表达和调控。

这样一些基本问题在高等生物里是个空白。

这些是涉及到生物的整个发育、生长过程，是一个大的课题。

另外在生命科学中还有一个重要的课题，就是生命中，个体有很多重要系统，如神经系统，不仅需要了解的分子水平上神经是如何发育的，如何生成的，同时还要了解它如何传递信息，如何进行记忆和思考，如何识别外界的声音、图像，所以它不仅是单个细胞的问题，或是细胞里基因的问题，而是一个系统的部下，即整个神经系统是怎样工作的，中枢神经系统和下边的系统是怎样连接的？免疫系统也是一个非常重要的系统，生物体在复杂的环境中生存，它必须有保卫自己的系统。

它怎样识别外来的敌人，又怎样去消灭外来的敌人，在什么情况下产生缺陷？现在有许多免疫系统的疾病，就是它不能识别外来的还是自己的，对自己的细胞进行攻击，这是一个重要的免疫系统的疾病。

在一个生命体中还有很多的重要的其他系统。

这样一些总理2，一方面从分子的水平，从基因的角度来了解生物体；另一方面又从一个复杂系统的角度来了解，这是当前生命科学所面临的重大问题。

90年代生命科学会有突破性的进展，一方面是由于这方面知识的积累，已经创造了很多的条件；另一方面其他科学的发展为观测分析生命科学的现象提供了很好的条件，如电子计算机，还有很多物理的、化学的、仪器设备。

所以现在世界上许多国家把大量资金投入到这个领域，人体科学就是生命科学最重要的一部分。

当前国际上还有一个重要计划，要把全部人的遗传基因（大约有10万个以上）在因位和染色体中的地位全部分析出来，如何再装进去。

即把不需要的基因拿走，需要的某种基因装进去，这叫做重组定的技术。

把这些结合起来，对人体从分子水平了解人体的发育、生产衰老过程，了解神经系统、免疫系统在分子水平的活动机理，将起到新的突破。

这是世界科学家的联合的巨型计划，投资几十亿美元之多，社会已为生命科学的进一步发展提供了各方面的条件。

要把人的10万个基因都搞清楚，这相当于500本书，每本书有1000页，每页3有1000个6个字组成的基因符号。

这么一个量，没有大型计算机的帮助是根本做不到的，现在这些条件都开始具备了。

最近找到了把一段段基因取出来加以复制的新的办法，这样会加快计划的完成，90年代，这方面会有很大的发展。

这个发展会对农业、医药卫生、环境产生秀大的影响。

这种影响已经开始，但时间比较短，规模比较小，能不能大规模应用，还需要观察。

例如，把生长激素基因移到动物里，这样一种转基因的猪少耗饲料，多产瘦肉，已经做到了。

但这种猪有缺点，很容易得病，因此，，这种猪肉能不能吃，能不能大规模推广，还须进行大量的试验。

如果把人的基因、动物的基因结构都搞清楚了，不但能把有用的基因放进去，同时也能清楚放进去的基因对其他的基因有什么影响，会不会把某些有害的基因启动，等等。

因为农药需求很大，所以现在对生物技术抱有很大希望。