二、21世紀(jì)科技發(fā)展前瞻

21世紀(jì)是人類新千年的開始?？茖W(xué)的全球化、社會化和社會的科學(xué)化，科學(xué)的交叉性、復(fù)雜性和綜合性，科學(xué)、技術(shù)與社會的密切結(jié)合和相互作用，科學(xué)技術(shù)促進(jìn)世界和平、促進(jìn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，這些都是21世紀(jì)科技發(fā)展的趨勢和方向。我們已經(jīng)滿懷信心地跨入人類的新世紀(jì)，迎來全球化知識經(jīng)濟(jì)的新時代。

21世紀(jì)的科學(xué)面臨巨大挑戰(zhàn)與生機(jī)。物理學(xué)中相對論的局域性與量子力學(xué)的全域性之間的不協(xié)調(diào)問題，生物學(xué)中遺傳與進(jìn)化的統(tǒng)一問題，腦與認(rèn)知科學(xué)中腦知識結(jié)構(gòu)和本質(zhì)問題，自然界中宇宙、物質(zhì)和生命的起源問題，是人類帶進(jìn)新世紀(jì)的四大科學(xué)難題。有科學(xué)家預(yù)言，建立統(tǒng)一的宇宙理論，發(fā)現(xiàn)包容一切的科學(xué)理論，可望在今后的一百年內(nèi)變?yōu)楝F(xiàn)實。當(dāng)今世界正處于新科技革命的前夜。據(jù)中國科學(xué)院組織多名院士和專家的研究，未來可能發(fā)生重大突破的科技領(lǐng)域有以下六個方面：基本科學(xué)問題、能源與資源領(lǐng)域、信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、先進(jìn)材料和制造領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、人口健康領(lǐng)域。

在基本科學(xué)問題中，關(guān)于宇宙演化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、意識本質(zhì)的探索有可能獲得重大突破。揭開暗物質(zhì)、暗能量之謎，將是人類認(rèn)識宇宙的又一重大飛躍。科學(xué)家對量子世界的探索已從“觀測時代”走向“調(diào)控時代”，將在量子計算、量子通信、量子網(wǎng)絡(luò)、量子仿真等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)變革性突破，成為解決人類對能源、環(huán)境、信息等需求的重要手段。而探索智力的本質(zhì)、了解人類的大腦和認(rèn)知功能等基礎(chǔ)科學(xué)問題一旦獲得突破，將極大深化人類對自身和自然的認(rèn)識，引發(fā)信息與智能科技新的革命。

在能源與資源領(lǐng)域，后化石能源時代和資源高效循環(huán)利用時代即將來臨。世界能源發(fā)展日益呈現(xiàn)出多元化、低碳化、智能化和分布式等特征。未來，在太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)換原理與技術(shù)、光伏發(fā)電材料體系、能源植物的選育與種植、海底與凍土天然氣水合物開發(fā)利用等方面有可能獲得重要突破。

在信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、云計算等正在引領(lǐng)信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個轉(zhuǎn)折期。集成電路正在逐步進(jìn)入“后摩爾時代”，計算機(jī)逐步進(jìn)入“后PC時代”，互聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)入“后IP時代”，云計算和大數(shù)據(jù)的興起是信息技術(shù)應(yīng)用模式的一場變革。智慧地球、智慧城市、智慧物流、智能生活等應(yīng)用技術(shù)不斷拓展，將形成無時不在、無處不在的信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，推動人類生產(chǎn)生活方式發(fā)生深刻改變。

在先進(jìn)材料和制造領(lǐng)域，全球化、綠色化、智能化是未來的發(fā)展方向。在未來30—50年，能源、信息、環(huán)境、人口健康、重大工程等對材料和制造的需求將持續(xù)增長，先進(jìn)材料和制造的全球化、綠色化、智能化將加速發(fā)展，制造過程的清潔、高效、環(huán)境友好日益成為世界各國追求的主要目標(biāo)。從分子層面設(shè)計、制造和創(chuàng)造新材料的智能制造，將是制造業(yè)未來發(fā)展的方向。智能制造與直接數(shù)字化制造的結(jié)合，將產(chǎn)生爆炸性的經(jīng)濟(jì)影響。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，糧食安全和農(nóng)副產(chǎn)品需求壓力持續(xù)加大，高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，以及高效、安全、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)始終是農(nóng)業(yè)科學(xué)的研究主題。實現(xiàn)上述目標(biāo)，要求我們在生物多樣性演化過程及其機(jī)理，高效抗逆、生態(tài)農(nóng)業(yè)育種科學(xué)基礎(chǔ)與方法，營養(yǎng)、土壤、水、光、溫與植物相互作用的機(jī)理和控制方法，食品結(jié)構(gòu)合理演化等問題上取得突破。

在人口健康領(lǐng)域，疾病診斷、治療和預(yù)防的策略、途徑、方法更加多樣化、個性化，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展迅速，再生醫(yī)學(xué)已現(xiàn)曙光，基因組學(xué)成為主流研究領(lǐng)域，系統(tǒng)生物學(xué)的應(yīng)用和整合醫(yī)學(xué)成為新興領(lǐng)域。未來，我們要進(jìn)一步控制人口增長，提高人口質(zhì)量，就要通過疾病早期預(yù)測診斷與干預(yù)、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)等發(fā)展，攻克影響健康的重大疾病，將預(yù)防關(guān)口前移，走一條低成本普惠的健康道路。

上述任何一個領(lǐng)域的突破性原始創(chuàng)新，都會為新科學(xué)體系的建立打開空間，引發(fā)新的科技革命。而上述任何一個領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，都有可能引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)革命，為世界經(jīng)濟(jì)增長注入新的活力，引發(fā)新的社會變革，加速現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

對于未來科技發(fā)展的展望，簡而言之有三句話：信息科學(xué)技術(shù)方興未艾，新能源、新材料迅猛發(fā)展，生命科學(xué)、生物技術(shù)、基因工程后來居上?？偠灾菑男畔r代走向生物時代，走向科技創(chuàng)新的新時代。