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论文范文生物、纳米和材料的发展趋势

论文类型:论文范文
论文字数:
论点:技术,生物,基因
论文概述:

这篇论文主要从生物革命、生物技术、材料、装置和制造业的革命等几个方面分别作了详细的论述,本论文由硕博论文网毕业博士论文中心翻译整理生物论文频道提供。

论文正文:

前言:本文主要详细讨论了生物、生物技术、材料、设备和制造领域的革命。本论文由硕博论文网研究生博士论文中心生物论文翻译整理渠道提供。

关于生物、纳米技术和材料的发展趋势
美国兰德公司国防研究所于2001年向国家情报委员会提交了一份报告,描述了2015年之前生物、纳米技术、材料技术和信息技术的发展趋势。报告的主要内容如下。

前言
本报告由国家情报委员会资助,是1996年出版的《展望2010年全球发展趋势》的续篇。国家情报委员会认为,各种技术,包括信息技术、生物技术、纳米技术(广义上)和材料技术,对世界有着重大而决定性的影响。本报告的内容包括:预测2015年生物技术、纳米技术和材料技术的发展趋势及其对信息技术和世界的意义和影响,为决策者、情报分析师和公众提供参考。本报告由兰德公司国防研究所技术政策中心编写。该研究所是由美国联邦政府资助的研发中心,由国防部长办公室和参谋长联席会议主席资助。

这份中长期战略和情报研究报告为美国中央情报局局长和关键决策者寻求国家利益和制定外交政策优先事项提供了参考。

摘要

科学技术影响着人类社会、经济、政治和个人生活的方方面面。到2015年,随着各种学科和技术的发展,人类生活将发生根本性的变化。生物技术将使我们能够识别、理解、操作、改进和控制生物(包括人类本身)。信息技术将继续深刻影响世界的各个方面。智能材料、敏捷制造和纳米技术将改变制造设备的方法,同时扩大设备的能力。到2015年,如果及时克服一些技术困难,这些技术将能够创造出“疯狂的卡片”。

世界将经历惊人的变化。包括人类生活质量和生活范围的大幅度提高、极高的工业周转率、工人的终身培训、持续的全球化、财富重组、文化融合或入侵、可能加剧的紧张局势和冲突、国家向非政府组织和个人的权力转移、环境因素的相互影响、伴随着繁荣和紧张局势缓和的生活质量的提高,以及可能的人类优生学和克隆。

许多因素决定了这些预测是否真的能成为现实。这些因素包括地方政府对技术变革的接受程度、对技术和基础设施的投资水平、市场驱动和限制、技术突破和进步。这些因素在世界各地都有所不同,技术实现的程度也因地而异,特别是在发展中国家。然而,在大多数发达国家,总体变化趋势将继续。

技术的快速发展和突破使得预测变得困难,但是全球技术革命的发展趋势是非常有意义和有希望的。
本报告讨论了生物技术、材料技术和纳米技术之间的相互作用趋势,以及它们与信息技术之间的相互促进。

生物革命

到2015年,生物技术将开始改变生物学本身。疾病、营养不良、粮食生产、污染、人类寿命、生活质量、犯罪和安全将受到极大关注、治疗、改善和辩论。随着生态系统的变化,一些进展可能被认为是动植物人工改良的结果。

以下是一些最重要的问题:
1。提高人们的寿命和生活质量。2015年,随着人类生活质量的大幅提高,人类生活将进一步增加。更好的疾病控制、靶向药物、基因治疗、抗衰老药物、记忆增强药物、修复技术、仿生移植、动物器官移植等诸多进步将继续提高人类的寿命和生活质量。一些进步甚至会使人类质量超过当前水平(例如通过人工传感器)。

2.优生学和克隆。到2015年,人们可能能够使用基因工程技术来“改良”人类品种和克隆。这些发展将是人类历史上最有争议的。不清楚到2015年是否会在这方面开始广泛努力。然而,人们可能至少会看到一些有限的尝试,例如遗传性疾病的基因治疗和通过适者生存的实验进行克隆。辩论将会非常激烈。

也就是说,如果没有争论和不可预见的变化,就不会有生物革命。在转基因食品、克隆和基因图谱领域,人们就伦理、道德、宗教、隐私和环境问题展开了激烈的辩论和抗议。在接下来的15年里,随着生物技术被用来控制人口,这些争论将继续下去。然而,生物革命不会被中断,而只是修订过程。

生物革命在很大程度上依赖于各种技术的发展趋势,不仅是生物科学和技术,还有微马达系统、材料、成像、传感器和信息技术。技术发展和快速突破使得预测变得困难,但是基因定位、克隆、基因修饰、生物医学工程、疾病治疗和药物开发方面的进展正在加速。

生物技术

不管可能性有多大,人们都会继续讨论这些问题:

1.优生学。

2.克隆人,包括道德、错误、医学问题、基因所有权和人类杂交。

3.基因专利、基因测序所有权和知识产权保护。

4.转基因生物的安全和伦理。

5.干细胞用于细胞工程。

6.动物器官移植,以及随之而来的动物权利保护和物种间疾病传播的风险。

7.基因测序结果的隐私性(例如,全国警察局的脱氧核糖核酸数据库,因遗传性疾病的基因预测而拒绝就业或保险)。

8.转基因品种造成环境破坏的风险。
9。生物武器的风险增加。

在发达国家,生物医学和其他健康改善方面的进步将继续提高人类的预期寿命。同时,它将加速人口老龄化,增加退休人员的财政支出和个人医疗保险费用。

材料、器件和制造的革命

材料技术将使产品、组件和系统更小、更智能、多功能、环境兼容、更和谐和专业。这些产品不仅有利于信息革命和生物革命,也有利于制造业、物流支持和个人生活方式。

1.智能材料

一些具有敏感性和激励能力的材料将越来越多地用于不同的环境条件。可预测的用途包括:

(1)适应天气变化的衣服、信息系统的各种接口、生命体征监测器、药物释放和伤口保护;

(2)个人身份识别和安全系统;

(3)随着天气变化自动调整环境条件的建筑物和交通工具。

增加材料的功率、感应和激励特性,或者基于生物模型,使得开发新的和更精确的机器人和遥控车辆成为可能。

2.敏捷制造术

快速样品生产和嵌入式传感器为加速复杂组件和系统的开发提供了一种手段。到2015年,随着灵活制造方法和设备的增加,将有可能转向敏捷制造系统。零部件将更容易专业化,制造将更全球化,从而促进全球企业的发展。

3.纳米半导体

半导体硬件呈指数级变小、变快、变便宜,这是信息技术进步的基础。到2015年,将实现20-25微米的规模,从而大大降低计算成本,并使在消费产品、电器和环境中设置嵌入式传感器和计算系统成为可能。

到2015年,纳米材料(如“量子半导体”)可以开始彻底改变化学标记,使快速实现药物发现、血液检测、基因检测和其他生物应用成为可能。

4.集成微系统

在未来5-10年,化学、流体、光学、机械和生物组件将与计算逻辑一起集成到一个芯片中。计量测试设备是近期最有前途的应用领域。到2015年,依靠这些进步,生物技术、化学合成和传感器的研究和生产可能会大大改进。即使整个系统(如卫星和实验室自动处理设备)是由微观组件集成的,其成本也只是当前大系统成本的一小部分,这将大大改善种军民各种两用设备中的信息传感和处理过程。此外,一些目前受到限制的处理能力(如核同位素分离)可能会得到发展。

科技疯狂卡

尽管上述技术看起来很有希望,并具有重大的全球影响,但由于不确定性,这些预测仍然难以保证。随着时代的进步,这些预测可能会被不可预见的技术发展或影响所掩盖。2015年,由于技术挑战,由于技术突破,尚未出现的其他趋势可能变得非常重要。提出了“疯狂卡片”的概念,这有助于画出一幅未来可能发生的画面。

1.2015年后,传统半导体制造技术将面临严重困难。量子计算机是克服提高计算能力的障碍的一个潜在的长期解决方案。另一种是分子电子学,它使用化学组装的逻辑开关来形成一台大型计算机。开发低功耗、大规模并行计算设备是一个有吸引力的想法,但预计到2015年不会取得太大成就。

2.分子制造
许多梦想家提出了分子制造的概念,即从下到上排列一个原子(或分子)(而不是用传统的制造技术从上到下排列)。尽管分子制造技术将改变世界的希望很大,但它目前只是处于最基础的研究阶段。可以预期,在未来15年内,将会开发出一个小规模的综合系统,但大规模的系统还不确定。

3.自组装
到2015年,自组装方法(包括生物方法的使用)将最终对自上而下的半导体光刻和分子制造技术构成挑战,尽管它们尚未形成规模。

总趋势
到2015年,信息革命、生物革命、材料革命、设备革命和制造革命将普遍形成。
1。技术变革加速。技术变革和工业技术创新的加速将增加继续教育和培训的重要性。这可以通过远程学习和其他替代机制来实现,但这些变化将使社会难以适应。在未来15年内,文化适应性、经济必要性、社会需求和资源的可获得性将影响每个行业和社会的技术利用规模和速度。这些变化的规模和速度反过来会对大多数国家的经济、社会和政治产生深远的影响。科学技术能在多大程度上实现这些变革和利益,完全取决于创始人、推动者和实施者的决心。
2。技术的多学科性质日益增加。由于跨学科的整合和相互影响,许多技术趋势是可能的。生物技术将在很大程度上依赖于芯片实验室的分析实验设备和生物信息学的进展。微机电系统、智能材料和新材料将使安装小型传感器成为可能。此外,工程师将越来越多地求助于生物学家来理解生物体如何解决涉及自然环境的问题。这些“仿生”的努力,结合了自然界的最佳解决方案和人工成分,可以开发出比现有生物体更好的系统。
3。技术发展中的竞争领先。每个技术领域的领导和参与将取决于许多因素,包括未来的区域经济安排(如欧盟)、国际知识产权和保护、未来多国合作的性质以及公私投资在研发中的数量和作用。目前,出现了区域经济一体化和区域竞争的趋势,对全球知识产权保护制度的支持日益增加,全球化程度提高,研发投资(如公共研究投资和私人发展投资)的责任分工更加明确。
4。继续全球化。信息技术及其对敏捷制造等其他技术的影响将继续推动全球化进程。
5。潜在的横向渗透。到2015年,旧的成熟技术将进入发展中国家的新市场。这将涉及一些创新,以使现有技术适应新的条件和需求,但发展中国家不需要进行新技术的基本开发。

值得注意的问题

许多国家已经存在以下问题,并将在未来15年继续发展。
1。等级差异。技术将给用户带来利益和繁荣,同时也将带来新的差异水平并扩大这种差异。虽然技术有助于缓解发展中国家的一些严重困难(如粮食短缺和营养问题),但它也将在发达国家和发展中国家之间和内部产生真正的经济差异。那些不打算或不能接受再培训和新技术的人将进一步落后。此外,在发展中国家的特定市场条件下,经济激励往往不足以推动新技术或新工艺的获取。
2。减少隐私。对个人隐私的威胁包括连接到互联网的数据库、增强的传感器能力、脱氧核糖核酸检测和指示先天性疾病的遗传数据。因为这些技术也有潜在的好处,所以有利也有弊(例如个性化的产品和服务)。由于立法往往落后于技术进步,隐私往往会适得其反。
3。文化威胁。许多人会觉得他们文化的活力受到新技术带来的新生活方式的威胁。尤其是年轻一代,他们看到了新技术的好处,所以很难阻止这种威胁。即使有些技术可以保护文化遗产和宝藏,这种变化趋势也很难逆转。

结论
在农业和工业革命之后,一场广泛的多学科技术革命正在改变世界。信息技术已经在改变人们的生活(尤其是在发达国家),并将继续在材料技术和纳米技术的突破中发挥作用。生物技术将改变生物体。材料和纳米技术将使新设备和装置具有不可预测的能力。这些技术不仅对人们的生活产生影响,而且相互交叉融合、相互影响,从而使技术革命更加广泛,加速了这些技术的发展。

生物技术革命的影响也许是最令人惊讶的。技术突破的结果将提高人类生活质量,延长寿命。环境污染和保护将达到空之前的水平。对公众来说,其他领域的技术发展趋势可能不那么明显,但事后看来可能很有意义。制造技术基本原理的突破可以使人们生产出更专业化、功能更强大的新产品。

没有辩论,技术革命就不会继续。当世界人口得到控制时,我们必须处理道德、经济、法律、环境、安全和人们关心的其他问题。也许最关键的问题是隐私、经济差异、文化威胁和生物伦理。尤其是优生学、克隆人和基因改造将在伦理道德上引起最强烈的抵制。这些争论相当复杂,因为它们既推动了技术的发展方向,又相互影响。这要求公众和决策者理解技术,全面分析它们之间的复杂关系和相互作用,以便真正理解围绕技术的这些争论。