二十一世纪的十大关键技术

何君臣

在即将到来的二十一世纪，什么样的技术最有潜力呢?以下十大技术是目前最热门的，同时也是发达国家所高度关注的:

并行计算技术计算机运算速度纪录的刷新已不再是以年月，而是以周以天计。1991年1月21日，日本电气公司推出每秒能进行256亿次运算的新型超级计算机SX—344R。打破了在此之前美国克露研究公司创造的每秒240亿次运算的世界最高纪录。然而这种运算速度仍不能满足科学家的要求。科学家期望着看到每秒可完成一万亿次以上运算的超级计算机。

要实现万亿次运算的超级计算机必须使用并行计算技术。并行计算技术是把成千上万台独立处理器组合在一起，同时进行运算，而不是一般计算机所进行的一步一步运算。万亿次运算的计算机可以解答至今最大的计算机也无法解答的难题。它具有以下用途:模拟人体对某种新药的反应而无需进行人体试验；描绘人体基因结构以便更好地了解遗传病症；可研制更加先进的气候模型，以估计地球“温室效应”造成的影响；在汽车和航空航天工业，可减少研制新的模型所用的时间等，所以并行计算技术是制造超级计算机的关键技术之一。

转基因技术今年3月，德国拜耳化学公司与英国爱丁堡医药蛋白公司达成一笔交易，前者答应出资1000万英镑购买后者培育的一只转基因绵羊。这种羊分泌的奶含有人体蛋白AAT，每升大约价值4000英镑，被誉为“液体黄金”。英国科学家计划在本世纪结束时能培育出数百头这种称之为“生物工厂”的转基因绵羊。目前，美、英、日、法、中都看准了转基因动物的医药价值和市场潜力。

自从1982年科学家首次成功地将外源人生长激素基因导入小鼠生产出转基因“超级小鼠”以来，科学家们继续生产出转基因猪、牛、羊、兔、鸡、鱼。1991年美国DNX公司培育出的转基因猪，其血液中含有人体血红蛋白。到下世纪转基因技术将普遍应用。

基因工程师正在寻找更为便宜和精确可靠的基因移植方法。专家们认为，基因工程师将制造出治疗癌症、免疫系统疾病、心血管疾病以及其它病症的药物。在农业方面，转基因植物将超越孟德尔的幻想，加速培育出满足人类需要的新品种。

超导技术1992年2月，日本三菱重工业神户造船厂研制出的世界上第一艘超导电磁推行船头“大和一号”下水投入实验航行，这是超导技术的最引人注目的应用之一。这种船不用螺旋浆，噪音低。

超导研究经过科学家多年劳而无功的努力后，正在向商业应用领域进军。1991年3月，日本住友电气公司展示了世界上第一个超导磁体；1991年7月，澳大利亚科学家宣布生产出非常柔韧的超导导线。这些应用成果不断鼓励着科学家。据美国商务部估计，仅到2000年，世界超导材料市场达100亿美元。超导可能给能源、交通、医药等行业带来革命性的变化:超导输电线能毫无损失和阻碍地输电，采用超导材料输电，费用可减少10—15%，超导材料将会使电储存到需求高峰期使用，可使核电站建造在远离城市的地方；超导导线可以绕制大的电磁铁，用于制造马达和高速悬浮列车。

芯片加工技术1991年2月在旧金山召开的国际固体电路会议上，日本东芝、松下、富士通和三菱四家公司宣布，他们使用0.4微米设计规划，开发64MbDRAM(兆位动态随机存取存贮器)的最新成就。64MbDRAM是一种超大规模集成电路，在一个大约200平方微米面积的芯片上集成了1.4亿个电容、晶体管等电子元件。据估计到90年代末这种芯片市场每年达500亿美元。芯片是计算机，通讯设备及电子消费品等电子装置的基本部件，也是武器、工厂自动化系统的关键组成部分，具有巨大的市场潜力。为了开发容量更大的256MbDRAM或1000MbDRAM芯片，科学家们正在寻找更先进的微细加工方法。

纳诺技术1987年6月在日本召开的第四届传感器、作动器国际会议上，美国科学家展示了他们用制造集成电路的方法，在硅片上试制大小只有几十微米的齿轮和涡轮机，并首次提出了纳诺技术的概念，随后在全世界掀起了研究纳诺技术的热潮。纳诺技术是制造大小只有几毫米到几十毫米或更小的微型机器所需的技术，微型机器在医疗、宇航、生物、能源等领域具有广泛的用途。

人们把纳诺技术看作是继80年超导技术后的又一热潮，它可以同发现激光技术相提并论。目前纳诺技术正处于从研究走向应用的前期，美国国家科学基金会的科学家说:“在30年之内，这种技术将无处不有”。

太阳能技术在航天领域，航天器用太阳能电池板提供动力已经比较普遍。科学家们通过艰苦努力不断刷新光电转换率纪录。1991年澳大利亚新南大学科学家研制出使用自然光转换效率最高的太阳能电池，其光电转换率为24.2%，这一成就被科技界的报纸评为1991年十大科技新闻。随着石油、天然气、煤炭资源的耗竭，下世纪人类将面向取之不尽的太阳能。专家们估计，下世纪太阳能发电有可能取代火力发电。太阳能技术也将成为最有活力、最紧迫的一项技术。

彩显平板显示技术目前电视机、台式计算机和其它电子消费产品中有一个体积庞大的阴极射线管，科学家们正寻找用液晶平板显示器取代阴极射线管。液晶显示可以使装置的体积薄型化，重量轻，耗电少。

目前日本在液晶平板显示技术方面投入了巨资。液晶显示技术面临如下挑战:制造出显示面积更大的屏幕；减少它们的电力需要，以及能大量地制造出没有缺陷的显示屏。如果这些问题得到解决，从计算机到办公室、家庭的映像设备将发生革命性变化，壁挂式高清晰度电视将不是梦想。

光纤通信技术光纤通信是70年代在世界上发展起来的一种新型通信方式。光纤就是光导纤维。有人计算，从北京到上海的中国轴电缆系统，需要铜876吨，铝2917吨，而光纤通信系统只需要10公斤的纯石英。光纤通信的高容量和简便易行等特点，使各国把它当作提高通信技术水平的关键技术。日本计划在2015年之前用光纤把日本所有住宅连接起来。一条条光纤通信象“高速公路”一样，把计算中心，研究实验室、大学、公司、家庭等紧密地联系在一起，世界会因此变得更小。

新型陶瓷技术在下一代几倍于音速的喷气式飞机的发动机内，人们将发现大量的金属合金被陶瓷材料所取代，陶瓷材料具有较好的高温性能和较轻的重量。用陶瓷材料做成的发动机的功率——重量比将比现在提高一倍。陶瓷材料是现在最热门的材料研究领域。

软件编制技术据美国《幸福》杂志报道，1990年，世界计算机硬件市场的交易额为1630亿美元，而软件和服务市场的交易额为1440亿美元，软件成了比硬件更有利可图的市场。由于医学设备、飞机和武器的计算化程度不断提高，如果找不到更为迅速可靠的软件编制方法，程序错误将越来越有可能造成毁灭性的严重后果。软件开发周期已经成为阻碍计算机新技术应用的“瓶颈”。

目前，多数计算机公司用于软件的数据处理预算远比用于硬件多，然而它们还是发现在开发所需的全部软件方面落后了大约两年。开发软件技术是关系到计算机发展的一大关键技术，科学家将为之不懈地奋斗。

(黄小丽摘自《大学生》)