现代高技术概述

现代社会的发展越来越依赖于科学技术。20世纪中叶以来崛起的高技术，已成为现代社会发展的关键性推动力量。作为现代社会公民，对高技术相关知识有一个概要性的了解是非常必要的。

一、高技术的特征

高技术的概念源于美国，是一个历史的、动态的、发展的概念。目前，国际上对高技术比较权威的定义是：高技术是建立在现代自然科学理论和最新的工艺技术基础上，处于当代科学技术前沿，能够为当代社会带来巨大经济、社会和环境效益，并能对提高生产力、促进社会文明、增强国防实力起先导作用的知识密集、技术密集的新技术群。与新兴技术、尖端技术不同，高技术并不是指技术本身，而是对产业和产品中技术的含量及水平的评价。某些产业或产品，其中技术所占的比例超过一定标准时，就称为高技术产业或高技术产品，因此，高技术实际上是高技术产业或高技术产品的代称，它存在于新兴和传统的所有产业和产品领域。

高技术具有以下基本特征：

第一，高技术是带有全局性、战略性的竞争中的 “制高点”，它直接影响着一个国家的政治、经济、国防和在世界格局中的地位，成为衡量一个国家综合国力的重要标志之一。因此，20世纪80年代以来，美国、日本、苏联和欧共体等国家和地区，都根据科学技术迅猛发展的新形势，从各自的战略意义考虑，先后制定了以发展高技术及其产业为基点的国家或集团总体战略，意在掌握主动权，增强在国际上的竞争能力，如：美国的 “星球大战”计划，西欧的 “尤里卡”计划，日本的 “振兴科技政策大纲”等。我国也于1986年制定了 “高技术研究发展计划纲要”即 “863计划”，以求在世界高技术领域占有一席之地。

第二，高技术本质上是开辟出与过去有根本区别的技术途径，往往具有独占性。因此采用高技术的设计、工艺和手段制成的产品，将大幅度增加产品的性能，显著地增加经济效益，并提高劳动生产率和资源利用率。高技术能产生前所未有的高附加值，成为产生社会效益和经济效益的倍增器。

第三，一项成功的高技术，往往是多种知识的融合、多种学科的交叉以及多学科人才共同合作的结果。它们作为崭新的学科综合体，对相关领域的适应性极强，因而能广泛地向其他领域横向流动，向各传统工业部门融合渗透，对其落后的工艺流程、生产管理和产品性能进行技术改造，提高工艺流程的合理性，促进企业产品质量上档次和更新换代等。从高技术具有的广泛渗透性考虑，发展高新技术及其产业所带来的好处，远远地超出了纯技术和纯生产的范畴，它的触角已深深触及商业、交通、国防、医疗卫生、文化教育、社会服务、家庭生活等各个方面，对产业结构、社会结构、生活方式甚至思维模式都将产生深远的辐射效应和影响。

第四，高技术是知识、人才、资金密集的新兴技术群体，这三方面的投入明显高于一般传统技术。高技术是在当今高水平的科学发现和发明的摇篮中孕育诞生的，体现了 “先进”“前沿”甚至是 “尖端”的特点。举世瞩目的 “星球大战”计划，就集中体现了社会科学、自然科学和军事科学的交叉和多学科、多门类的高技术集成。同时，由于高技术的综合化和整体化发展，又对博学多才、善于创新、才思敏捷、能谋善断、勇于献身、勤于合作等各路人才的网罗和使用提出了更高的要求。高技术作为知识密集型和人才密集型的研究开发活动，以及高技术多变灵活的市场行为，决定其发展必须投入大量的资金。高技术研究首先需要高、精、尖设备的投入；高技术产品更新换代快，为了抢占市场，往往需要一次性的快速、大量投入。对一些国家级大工程来说，资金的投入也将是国家级的，非某一个企业所能承受。

第五，高技术具有不同于传统技术的高风险。一般而言，任何一项技术及其产业的开发，都具有一定的风险。对于传统技术，其风险主要源于技术开发与创新对未知的探索中。但传统技术一般都比较成熟，由创新而增加的技术含量不会太大，不确定的因素不可能太多，因而技术风险也相对较小；而高技术的研究开发不仅需要耗用大量的人力、物力、财力和时间，而且大多处于当代科学技术的前沿，具有明显的超前特点。任何一项高新技术计划，从技术原理的探索构思到技术开发的组织实施，由于技术不成熟而具有很多难以预料的不确定性。另外，高技术的开发是和市场经济紧紧绑在一起的，能否抓住市场需求的有利时机，在激烈的竞争中开发出产销对路的产品，取得 “捷足先登”或 “后来居上”的效应，都具有明显的风险性。所以，只有不失时机地发展和经营具有独占性的高技术产品，并力争主动去开拓和占领市场，才有可能获得高额利润。

根据高技术发展中风险度高的特点，为适应高技术发展的需要，人们普遍采取如下做法：一是将具有战略性的高技术项目列入国家战略发展计划，由国家运用多种行政手段，制定各种减税、优惠政策来扶持高新技术的开发研究。二是大力发展风险投资事业，实行风险共担、利益共享。一般的风险投资方式为投资者以资金入股，高技术拥有者以技术入股，一旦开发成功，所获回报将是一般传统产业所无法比拟的。三是强调高效率高水平的组织管理，尽量减少由于决策失误、管理不善、信息不灵等因素带来的产品质量不可靠的风险。从这个意义上讲，组织者的坚定性和强有力、组织者的创造性和富有成效，往往成为高技术成败的关键。所以，有人把人才、资金和管理视为高技术的三个基本要素，称之为3M（Men，Money，Manage），甚至把高技术竞争归结为人才、资金和管理的竞争。

于是，为了解决技术人力和财力的不足和开拓更大的市场，各国都采取走出国境的联合开发形式，一个产品从开发到生产，都通过国际间的分工合作而实现，而且其市场也具有典型的国际性，高技术产品的出口比重普遍较高。所以，高技术的竞争日趋国际化，人们把它视为一场 “没有硝烟的真正的世界战争”。在这场国际化的现代化 “战争”中，谁能在激烈的角逐中占有优势，谁就能从这场经济大战中找到出路，谋取到经济、军事乃至战略上的好处。

综上所述，高技术的特征可大致归结为：高战略、高群落、高渗透、高竞争、高智力、高投资、高风险、高收益。

二、高技术具体学科知识简介

高技术的主要学科有：信息技术、生物技术、新材料技术、空间技术、自动化技术、激光技术、海洋技术、新能源技术等。下面就上述这些学科做一个简要的知识性介绍。

1.信息技术

信息技术，是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。

人们对信息技术的定义，因其使用的目的、范围、层次不同而有不同的表述，可以从广义、中义、狭义三个层面来定义。

广义而言，信息技术是指能充分利用和扩展人类信息器官功能的各种方法、工具与技能的总和。该定义强调的是从哲学上阐述信息技术与人的本质关系。广义而言，信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达的各种技术之和。该定义强调的是人们对信息技术功能与过程的一般理解。狭义而言，信息技术是指利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备及软件工具与科学方法，对文图声像各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。该定义强调的是信息技术的现代化与高科技含量。

信息技术的主要特征有：首先，能高速地传递人们所需要的各种文字和非文字信息。非文字信息包括计算机程序、静止图像、照片、音乐、动画信息 （电影和录像）。其次，能安全准确地传递数字化的多媒体信息。再次，能以全新的方式贮存千千万万篇文献资料。最后，所支撑的系统是一个开放的系统，通过双向交互式的网络访问，用户不仅是信息资源的消费者，而且可以是信息的生产者和提供者。

信息技术推广应用所产生的显著成效，促使世界各国致力于信息化，而信息化的巨大需求又驱使信息技术高速发展。当前信息技术发展的总趋势是以互联网技术的发展和应用为中心，从典型的技术驱动发展模式向技术驱动与应用驱动相结合的模式转变。微电子技术和软件技术是信息技术的核心。

2.生物技术

生物技术，是指用活的生物体 （或生物体的物质）来改进产品、改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术。生物工程则是生物技术的统称，是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合，来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种，以工业规模利用现有生物体系，以生物化学过程来制造工业产品。简言之，就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。

生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等。其中，基因工程是现代生物工程的核心。基因工程 （或称遗传工程、基因重组技术），就是将不同生物的基因在体外剪切组合，并和载体 （质粒、噬菌体、病毒）的DNA连接，然后转入微生物或细胞内，进行克隆，并使转入的基因在细胞或微生物内表达，产生所需要的蛋白质。

目前，有60％以上的生物技术成果集中应用于医药产业，用以开发特色新药或对传统医药进行改良，由此引起了医药产业的重大变革，生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程，其中最为主要的是基因工程方法，即利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物药品，根据其用途不同可分为三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在诊断、预防、控制乃至消灭传染病、保护人类健康中，发挥着越来越重要的作用。

此外，生物技术还被应用于农业产业、军事、环境保护等领域。如，基因克隆农作物的开发、生物农药、基因武器、生物排解土壤污染，等等。

3.新材料技术

新材料，是指那些新近发展或正在发展之中的、具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料技术被称为 “发明之母”和 “产业粮食”。没有新材料，任何高技术都只能是 “无米之炊”。

新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非金属材料 （如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光、热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。

当代新材料技术的发展趋势是，不仅继续向微观领域深入，而且同时向着宏观、交叉和综合化的方向发展，其综合性将愈来愈强。大力发展集结构材料与功能材料于综合一体化的新型材料，是新材料技术的一个重要发展趋势。例如近年发展起来的梯度功能材料，它既可以用作热应力缓和用途的结构材料，又可以用作包括电、磁、声、光、核以及生物等多种功能在内的新型功能材料，并从无机材料发展到了有机材料。又例如纳米材料、超导材料，等等。

4.空间技术

空间技术是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又称为太空技术、航天技术。目的是利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间的物理、化学和生物等自然现象。

对 “天”，目前学术界有两种理解：一是把地球大气层以外的无限遥远空间称为 “天”；二是把地球大气层外、太阳系以内的有限空间叫作 “天”。若按前一种理解，空间技术和航天技术完全是一回事；若按后一种理解，人们把地球大气层以外、太阳系以内的空间活动称之为航天，超出太阳系以外的空间活动称之为航宇。这样，空间技术则应涵盖航天技术和航宇技术。但由于在相当长的时间内，人类主要还是在太阳系内从事活动，因此，当今把航天技术和空间技术视为同义词已得到公认。

空间技术的主要特点可概括为两个方面：

第一，空间技术是一门高度综合性的技术，是很多现代科学和技术成就的综合集成。它主要依赖于电子技术、自动化技术、遥感技术和计算机技术等众多先进技术的发展。因此，一个国家空间技术的成就，最能体现其科学技术的水平，是衡量其科技实力的重要标志。

第二，空间技术是一门快速的、大范围的、在宏观尺度上最能发挥作用的科学技术。比如，通信卫星可以大面积覆盖地面以至全球；气象卫星可以进行全球天气预报；侦察卫星可以及时监视广大地区的军事活动，等等。

空间技术是当代科学技术中发展最快的尖端技术之一，是一个国家科学技术发展水平的重要标志，开发和应用空间技术已成为世界各国现代化建设的重要手段。未来的空间技术还将向探测宇宙空间的纵深方向发展，扩大空间应用领域，研制可重复使用的低成本运输系统，并在太空建造能适应生物生长、有人类居住条件的太空城和卫星太阳能电站，实现太空加工、制造产业化，开辟太空信息服务、太空旅游等新型项目。

5.自动化技术

自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响为最大。

近代蒸汽机的发明，标志人类开始进入了使用机器的时代。蒸汽机借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。20世纪40年代，通过美国数学家维纳等人的努力，在自动调节、计算机、通信技术、仿生学以及其他科学互相渗透的基础上，控制论产生了。这一理论对自动化技术有着深远影响。维纳提出的反馈控制原理，至今仍然是控制理论中的一条重要规律。20世纪60年代，随着复杂的工业生产过程、航空及航天技术、社会经济系统等领域的进步，自动控制理论得以迅速发展，自动化技术水平大大提高。两个显著进展是数字计算机得到广泛应用以及现代控制理论的诞生。

工业自动化是自动化技术应用的一个最为重要的方向。其具体运用的方面有：计算机辅助设计、计算机辅助制造、综合办公自动化、过程控制与自动化仪器仪表、人工智能技术。

自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，尤其是在石油、化工、冶金、轻工业等行业，由于采用自动化仪表和集中控制装置，促进了连续生产过程自动化的发展，大大提高了劳动生产率。

6.激光技术

激光技术，是指依据一定的原理，改变激光振荡或激光辐射的参数，使之适合于某一目的的技术。激光，于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光，具有方向性好、亮度高、单色性好等特点。现已发现的激光工作物质有几千种，波长范围从X射线到远红外。

激光技术的核心是激光器。激光器的种类很多，可按工作物质、激励方式、运转方式、工作波长等不同方法分类。根据不同的使用要求，采用一些专门的技术提高输出激光的光束质量和单项技术指标，应用比较广泛的有共振腔设计与选模、倍频、调谐、Q开关、锁模、稳频和放大技术等。

激光技术的开发最开始是为了满足军事的需要，因此，激光测距技术、激光制导技术、激光通信技术、强激光技术、激光模拟训练技术首先发展起来。现在，激光技术已在各个行业领域得到应用，如激光手术、激光能源，等等。

激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。

激光热加工和冷加工均可应用于金属和非金属材料，进行切割、打孔、刻槽、标记等。热加工金属材料进行焊接，对表面处理、生产合金、切割均极有利；冷加工则对光化学沉积、激光快速成形技术、激光刻蚀、掺染和氧化都很合适。

7.海洋技术

海洋技术，是研究海洋自然现象及其变化规律、开发利用海洋资源和保护海洋环境所使用的各种方法、技能和设备的总称。

海洋能源、资源的开发与利用，海洋与全球变化、海洋环境与生态的研究，是人类维持自身的生存与发展、拓展生存空间、充分利用地球上这块最后的资源丰富的宝地的最为切实可行的途径。海洋开发，需要获取大范围、精确的海洋环境数据，需要进行海底勘探、取样、水下施工等。要完成上述任务，需要一系列的海洋开发技术，包括海水淡化、深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。

下面对海洋技术中的几个具体领域做一下简要介绍。

海水淡化。向海洋要淡水已成定势。淡水资源奇缺的中东地区，数十年前就把海水淡化作为获取淡水资源的有效途径。美国正在积极建造海水淡化厂，以满足人们目前与将来对淡水的需求。全世界共有近8000座海水淡化厂，每天生产的淡水超过60亿立方米。

深海探测。深海是指深度超过6000米的海域。世界上深度超过6000米的海沟有30多处，其中的20多处位于太平洋洋底；马里亚纳海沟的深度达11000米，是迄今为止发现的最深的海域。深海探测，对于深海生态的研究和利用、深海矿物的开采以及深海地质结构的研究，均具有非常重要的意义。

海洋遥感。海洋遥感技术，主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。

8.新能源技术

新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、海洋能技术等，其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志。通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。

新能源含义是相对的，今天的常规能源在过去是新能源，现在的新能源在将来也许就成为常规能源。比较全面地说，高技术中的新能源应叫作新能源和可再生能源。它包括常规能源之外的太阳能、风能、地热能等可以直接利用的天然能源，也包括利用家畜粪便等生物质和有机体所产生的生物质能等可再生能源，还包括废热、废弃物的能源利用。虽然人类使用太阳能、风能的历史已经很久远，但在高技术条件下，人类已赋予了它们新的 “生命”，所以，也将其列为新能源之列。

为此，人们将新能源的特征归纳出如下几点：①必须是取之不尽、用之不竭、能进行大规模开采利用的；②清洁、安全，不会威胁迫破坏人类生存环境；③具有高热值，便于贮存、运输和使用；④价格低廉；⑤具有可再生性。

能源是物质生产的基础，能源是人类生存之本，也是现代文明的三大支柱之一。从人类使用火开始，以柴薪、煤炭、石油、天然气为主的传统能源曾给这个星球带来无限光明，但是从人类进入后工业化时代，由于过度的开发和使用化石燃料，也给我们的生存环境带来了严重的危害和后果。地球只有一个，大自然为人类留下的地下能源和森林资源毕竟有限。社会要发展，人类要前进，都需要能源，在环境保护和利益需求的驱动下，人类正在以自己的智慧探索新型节能技术和未来的新能源。

本章要点

本章是有关现代科技知识体系的概述。内容包括：现代科技的分类和发展趋势、现代科技基础科学概述、现代高技术概述。

现代科技的分类和发展趋势，主要叙述现代科学的分类、现代技术的分类，以及现代科技知识综合化和数学化的发展趋势。以此，对现代科技知识体系中的交叉学科、横断学科等有一个概要性的了解。

现代科技基础科学概述，主要讲述现代自然科学中数学、物理学、化学、生物学、天文学、地学的学科基本知识，包括学科的概念、特征、研究领域、分支学科等内容。

现代高技术概述，简要叙述了现代高技术的高战略、高群落、高渗透、高竞争、高智力、高投资、高风险、高收益等特征，概要介绍现代高技术中信息技术、生物技术、新材料技术、空间技术、自动化技术、激光技术、海洋技术、新能源技术这八大学科的基本知识。

思考与练习

1.试以化学和生物学为例，阐述现代科技知识的综合化特点。

2.你如何理解现代高技术的学科聚集性？试举例说明。