跨入科技创新加速的时代——中国科学家展望科学技术的世纪大突破，本文主要内容关键词为：科技创新论文,科学技术论文,中国科学家论文,世纪论文,时代论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
无论是在政治层面还是在经济层面或其他层面，也无论是政治学家、经济学家或者是其他领域的学者，人们在分析和预测21世纪世界走向的时候，几乎没有人会忽略科技的因素。也许没有哪一位科学家能够预测21世纪科技革命将会朝什么方向、以什么速度发展，但20世纪末以信息技术为代表的新科技革命给世界带来的新的发展浪潮，使人们得出一个共同的结论，即科学技术每一项具有决定意义的突破，都将带来生产力的飞跃，都将改变世界政治、经济乃至科技本身的发展进程。
新世纪，人类社会正面临着科学技术的重大突破。历史上，每一次大的科技突破，都会带来生产力的飞跃，并导致人们生活方式的根本性变革。火药的发明，蒸汽机的出现，电的使用，电脑和网络的普及等等，莫不如是。而今天的科技突破，比起历史上人类曾经经历过的，要更广泛，更深刻。当时光渐近世纪之交时，越来越多的人感到，信息技术、生物技术、纳米技术，可能是新世纪最有望获得突破的三大领域。与之同样重要的，可能还有新材料技术、能源技术、空间技术和海洋技术等等。
① 信息技术
"863"计划“光电子主题”首席科学家谢世钟：光电子技术将使电信业发生彻底变革
光电子技术在更好地传输信息、处理信息方面能克服目前微电子技术传输速度、容量、交换等领域的“瓶颈”。在信息处理、传输、交换等方面，它所具有的突出优势，以及光通讯技术（光纤传输）已经对世界通讯业的高速发展所起的推动作用，正在向人们透露这样一个信息，21世纪在可以预见的技术突破后，光电子产业至少将和微电子产业并驾并驱，也许“业绩”还要更好。
之所以这样预言，是因为光电子比微电子具有“更快”的传输速度。对于微电子技术来说，信息传输容量每18个月才增长一倍，而仅仅目前光电子技术所能达到的水平，其传输容量的增长速度就已经是每9个月翻一番，这还远不是它能够达到的上限，从某种意义说，它在传输速度的提高上甚至可以是无限的。
就目前光电子技术发展状态，进入21世纪后最初的几年，完全可以实现相当于线路交换的光交换技术，即被称作全光交换的OXC技术。再进一步的突破就是实现类似于互联网那样复杂的交换技术，即光的分组交换，也叫包交换技术，实现光通讯的超高传输和无限带宽，使现在基于线路交换管理模式的电信业发生彻底变革。
"863"计划“通讯技术主题”首席科学家邬贺铨：2010年移动电话将超过固定电话
通讯技术的快速发展，正在从以话音为主转变为以数据为主。到2010年，预计移动电话将超过固定电话，移动电话可以人手一部，不但能实现人与人之间的通讯，而且能完成人与机器之间的控制和联系。互联网也将飞速发展，其终端数将超过人口数，所有工业、商用、家用电器CPU都可以联网。通讯技术虽然越来越复杂，但却会越来越普及，演变发展结果就是网络越来越大、越来越简单。
在网络传输上，目前所使用的光纤传播，已有320G的传输能力，400万条光路，但它只被开发出了1%，也就是说在21世纪它还有100倍的发展上限。这使得下个世纪通讯技术的发展将呈现两个主流，一是宽带化，就像高速公路，可以容纳众多的车辆而不会堵车，通讯道路非常畅通。二是IP传输。这两个方向的发展，不仅仅是简单的容量扩大，更是所有业务质量的保证。
移动电话超过固定电话后，因为没有足够的频谱资源，发展上会遇到限制。在这种情况下，通讯技术的发展将向光电子领域拓展。目前光的传输容量每9个月增长一倍，10年后，将会实现光网通信，通信技术将完成PC、光和电的全融合。
"863"计划“曙光3000型高性能计算机”负责人孙凝晖博士：高性能计算机技术的发展将呈现五个方面的重大突破
第一，终端通道将深入渗透到社会生活的各个领域。我们的日常生活中会出现越来越多的服务器终端，它们被置于手机、彩电、冰箱、空调等家用电器，广泛使用在现代工业制造的各个环节，商业服务和决策的诸多方面，提供深层次的内容服务和数据处理，PC化、网络化将把终端通道无所不在地融入日常生活，这个趋势现在已经开始了。
第二，电子商务。其实就是网络化的商业，日常商务活动的电子化。这其中，商务谈判、采购、下定单、货物发送等等，形式上会越来越复杂、交易量会越来越大，要求计算机在处理能力上达到足够高的水平，不仅能处理数据，还要处理语音图像文字等等多媒体内容。
第三，网络化。也就是下一代的互联网。现在我们使用的互联网，数据是杂乱无章的，要搞搜索引擎，而且信息变化非常快，一点到一点的网路是无序。未来的互联网就被要求应该是有序的。这就是网络化，它是由无数无限连接的点构成的，点与点之间用宽带连接，每一个点上放有某个专门方面的信息，比如有专门的生物技术信息点、专门的新闻信息点，在这个庞大的网络中，不但会非常快地告诉你数据应该向哪儿发、内容应该上哪儿查，还会告诉你哪一个点离你最近。这种庞大的网络需要处理能力非常强的高性能计算机和足够大的宽带。
第四，.NET策略。这是基于未来互联网发展的一种高性能计算机发展方向，在这里，处理器、各种类型和各个应用领域的软件都会被放置在.NET网站上，你所使用的终端不需要有处理器、存储器和应用软件，这些东西都可以通过互联网从网站上利用。这将导致目前信息产业的巨大变革。
第五，数字化。这种数字化发展有两个方面，一个是内容的数字化，语音图像等多媒体都可以数字化，像DVD、VCD等等。它有个很大的优点就是可以改动；另一个是传输上的数字化。现在正在进行的“三网合一”，有线网、电信网和计算机网合成一体就是这种趋势。
总之，未来高性能计算机技术总的发展趋势将是从以CPU为中心向以网络为中心发展。这种趋势在明后年会越来越明显。另一个大趋势将是以数字化的内容为中心，应用和数据的分离。数据只是在各个分类的应用间跑来跑去，应用会越来越远离数据，越来越独立，越来越简单。
② 生物技术
中科院院士、中科院上海药物所所长、国家"973"项目首席科学家陈凯先：21世纪人类有望找到更多更有效的新药
新药的寻找迄今为止仍是一件耗费巨大而效率很低的工作，迫切需要通过应用新的理论方法和技术加以改进，药物分子设计就是在这种社会需求的强大推动下逐步发展起来的。21世纪将是科学技术更加蓬勃发展的世纪，可以预期，药物分子设计领域将会成为一个充满新的挑战的激动人心的科学前沿。
——人类基因组和生物信息学的发展，已为药物设计研究开辟更广阔的空间。据统计，目前治疗药物的作用靶点共483个，其中受体占45%，酶占28%，激素和细胞因子占11%，DNA占2%，核受体占2%，离子通道占5%，其余7%为未知。随着人类基因组研究的进展，大量的疾病相关基因将被发现，这将使得药物作用的靶标分子急剧增加，药物分子设计将面临前所未有的广阔用武之地。
——超级计算机的发展将为复杂生物体系的理论计算和药物设计创造有利条件。计算机技术的发展日新月异，必将引起计算化学、计算生物学和药物分子设计领域的革命性变化。美国IBM公司提出了“兰色基因”计划，NIH提出万亿次计算时代的分子生物医学计划，目前复杂生物大分子体系的理论计算和分子模拟仍面临严重困难，其主要原因是受到计算机能力的限制，随着计算机技术的迅速发展，这种状况将有很大改观。
——计算机辅助药物设计与组合化学技术相结合将显示巨大威力。组合化学是90年代发展起来的能迅速产生大量不同化合物的新方法，由于它在寻找新药和发展新型材料方面具有巨大的应用前景，受到国际学术界和产业界的高度重视，发展很快，几年来的实践表明，组合化学与计算机辅助药物设计两者之间不仅没有出现互相代替的动向，相反出现了互相结合、互相促进的趋势。药物分子设计方法在组合化学库的模拟和优化，具有特定导向的“聚焦库”的设计、以及以天然产物为基础的组合化学库的结构衍化等方面，将可发挥独特的重要作用。
——基于结构的药物设计将向基于作用机理的药物设计方向发展。目前的药物设计方法主要是一种基于药物和靶标生物大分子三维结构的设计方法。这种方法仅仅考虑了化合物与靶标生物大分子之间的相互结合，而未考虑两者之间的其它作用方式。随着生命科学、计算机科学的发展，基于作用机理的药物设计方法将逐步建立和完善。
中国科学院生物物理研究所研究员徐建兴：人类生活方式将因为纳米技术与生物技术结合而迅速出现革命性的变革
纳米技术是可以在微小空间重新排列基因密码的技术，设想如果把基因密码进行重新排列那将意味着什么？为了读懂基因中记载的故事，科学家设法用显微操作技术移动果蝇染色体的基因，结果培育出了比正常果蝇多长了一个胸脯和翅膀的果蝇，科学家已经可以通过基因操作把果蝇的眼睛搬到不该有眼的地方，把翅膀搬到不该长翅膀的地方。由此不难想象若用纳米技术操纵生物基因会制造出什么样的“怪物”来。基因芯片制作技术的发展就是典型的纳米技术与基因生物学结合的产物，人们将可以通过基因芯片迅速查出自己基因密码中的错误并利用纳米技术对错误基因进行修正。这就是异军突起的基因医学，可以设想包治各种遗传缺陷疾病的一天不会太远了。
仿生学是生物物理学的一个分支，物理学家总是希望模仿生物的行为制作各种灵巧的机器。飞机是模仿鸟类飞行的产物，照相机是眼睛的仿制品，智能机器人更是当前科学家热衷发展的技术。纳米技术渗入仿生学就可以研制微型机器人，制造一些仅由数千个原子组成的机器可以在细胞水平的空间进行工作。微型医用机器人已在瑞典开始制造，据说这种机器人由多层聚合物和黄金制作，外形类似人的手臂，其肘部和腕部很灵活，有2～4个手指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的阶段。科学家希望这种微型医用机器人能在血液、尿液和细胞介质中工作，可以捕捉和移动单个细胞，成为微型手术器械。
纳米技术是一项物理学新技术。1953年物理学家沃森和克里克利用X射线衍射技术揭开了DNA双螺旋结构从而开辟了分子遗传学的新时代，50年后正是这两位学者主持了人类基因组计划的实施。基因序列的揭晓把生物学家又引入了另一个更有希望的新时代，这个新时代的特征将是物理学的纳米技术向生物学研究的各个领域广泛地渗透。纳米技术的发展会使物理探测技术产生革命性的进步，把原子尺度的探针有序排列在芯片上面的探测器可以瞬间同时取得成百上千个相关数据。用这样的探头武装起来的物理探测技术，配合计算机大容量的数据处理，将不可估量地提高人们分析认识事物的能力，生命的奥秘将在纳米技术的推动下迅速被人类揭晓。
③ 纳米技术
国家"973"纳米项目首席科学家、中国科学院固体物理研究所研究员张立德：纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术
从1999年开始，美国政府决定把纳米技术研究列入21世纪前10年11个关键领域之一。1996年德国科学技术部对2010年的纳米技术市场做了预测，估计达到1.44万亿美元。美国基础研究的负责人威廉姆斯说，纳米技术未来的应用远远超过计算机工业。下个世纪纳米材料的研究有可能在以下几方面获得突破：
——纳米组装体系的设计和研究。目前的研究对象主要集中在纳米阵列体系；纳米嵌镶体系；介孔与纳米颗粒复合体系和纳米颗粒膜。目的是根据需要设计新的材料体系，探索或改善材料的性能，目标是为纳米器件的制作进行前期准备，如高亮度固体电子显示屏，纳米晶二极管，真空紫外到近红外特别是蓝、绿、红光控制的光致发电和电子发光管等都可以用纳米晶作为主要的材料，国际上把这种材料称为“量子”纳米晶。介孔与纳米组装体系和颗粒膜也是当前纳米组装体系重要研究对象，主要设计思想是利用小颗粒的量子尺寸效应和渗流效应，根据需要对材料整体性能进行剪裁、调整和控制达到常规不具备的奇特性质，这方面的研究将成为新世纪引人注目的前沿领域。
——高性能纳米结构材料的合成。对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度，利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错或低位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍，屈服强度高12倍；对纳米陶瓷材料，着重提高断裂韧性，降低脆性，纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍。
——纳米添加使传统材料改性。在这一方面已出现了很有应用前景的新苗头，高居里点、低电阻的PTC陶瓷材料，添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度，致密速度快，减少Pb的挥发量，大大改善了PTC陶瓷的性能。纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强，寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性。纳米材料添加到其他材料中都可以根据需要，选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的，应用前景广阔。
——纳米涂层材料的设计与合成。这是近一两年来国际上研究的热点之一，主要的研究聚集在功能涂层上，包括传统材料表面的涂层、纤维涂层和颗粒涂层，在这一方面美国进展很快。近年来人们根据纳米颗粒的特性又设计了紫外反射涂层，各种屏蔽的红外吸收涂层、红外涂层及红外微波隐身涂层，目前除了设计所需要的涂层性能外，主要的研究集中在喷涂的方法，大部分研究尚停留在实验室阶段，不久的将来，应该有所突破，并使之进入工业化生产的阶段。
——纳米颗粒表面修饰和包覆的研究。这种研究主要是针对纳米合成防止颗粒长大和解决团聚问题进行的，有明确的应用背景。包覆的小颗粒不但消除了颗粒表面的带电效应，防止团聚，同时，形成了一个势垒，使它们在合成烧结过程中（指无机包覆）颗粒不易长大。有机包覆使无机小颗粒能与有机物和有机试剂达到浸润状态。这为无机颗粒掺入高分子塑料中奠定了良好的基础。这些基础研究工作，推动了纳米复合材料的发展。美国在实验室中已成功的把纳米氧化物表面包覆有机物的小颗粒添加到塑料中，提高了材料的强度和熔点。同时防水能力增强，光透射率有所改善。若添加高介电纳米颗粒，还可增强系统的绝缘性。在封装材料上有很好的应用前景。
上海大学理学院化学系彭子飞：纳米材料与技术将为新世纪的环保技术带来突破
纳米技术在治理有害气体方面的应用。空气中超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影响人类健康的有害气体，纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染源问题。工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车动力的燃料油，在燃烧时会产生二氧化硫气体，所以石油提炼过程中有一道脱硫工艺以降低硫的含量。纳米钛酸钴是一种非常好的石油脱硫催化剂，经它催化的石油中硫的含量小于0.01%，达到国际标准。最新研究成果表明，复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其它任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳和氮氧化物的污染问题。而更新一代的纳米催化剂，将在发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生一氧化碳和氮氧化物，无需进行尾气净化处理。
纳米技术在污水处理方面的应用。污水中的贵金属是对人体极其有害的物质。它从污水中流失，也是资源的浪费。新的一种纳米技术可以将污水中的贵金属如金、钌、钯、铂等完全提炼出来，变害为宝。一种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10～20倍。因此它能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀下来，先使水中不含悬浮物，然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭的净化装置，能有效地除去水中的铁锈、泥沙以及异味等污染物。经前二道净化工序后，水体清澈，没有异味，口感也较好。再经过带有纳米孔径的特殊水处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后，可以将水中的细菌、病毒100%去除，得到高质量的纯净水，完全可以饮用。这是因为细菌、病毒的直径比纳米大，在通过纳米孔径的膜和陶瓷小球时，就会被过滤掉，水分子及水分子直径以下的矿物质、元素则保留下来。该技术在医学领域血透中已开始应用，有“体外肾脏”之称。肝、肾功能衰竭者饮用这种水后，会大大减轻肝、肾脏的负担。
纳米TiO2与环境保护。由于纳米TiO2除了具有纳米材料的特点外，还具有光催化性能，使得它在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色。它可降解空气中的有害有机物；可降解有机磷农药；通过催化降解处理毛纺染整废水；可降解石油，解决海洋的石油污染问题；可加速城市生活垃圾的降解；利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。在医院的病房、手术室及生活空间细菌密集场所安放纳米TiO2光催化剂还具有除臭作用。由于其表现具有超亲水性和超亲油性，因此具有自清洁效应，即其表面具有防污、防雾、易洗、易干等特点。
④ 新材料技术
北京钢铁研究总院安泰科技股份有限公司总工程师周少雄：新型功能材料—非晶和纳米晶合金将成为21世纪材料“新宠”
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，每一种新材料的发现和使用都将把人类支配和改造自然的能力提高到一个新水平。与晶态合金相比，在物理、化学和力学方面具有更卓越的性能的非晶态合金也不例外，作为一类高新技术材料，采用了冷却速度可达每秒百万度的快速凝固工艺，将处于熔融状态的高温钢水直接制成30微米以下的非晶态薄带，省却了传统冶金工艺中的铸、锻、轧、中间退火等多道工序，可节省大量能源和基建投资，是迄今为止冶金工艺中的最短流程，因而它以及它的制备工艺的发明，被国际公认为是金属材料和冶金工艺的两项革命性进展。目前，它已经成为电子、电力、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料。预计到21世纪，因为这类材料市场需求的继续扩大，将带动一批相关技术和领域的技术进步和协同发展。
将与非晶态合金同时被21世纪“看好”的还有纳米晶合金。纳米晶合金薄带和细丝是80年代末问世的新型磁性功能材料。它的制备技术采用了先进的快速凝固技术，由钢液一步喷制厚度小于30微米的非晶带材或直径小于100微米的非晶丝材，再经过适当后处理获得晶粒直径为10-20纳米的纳米晶结构。纳米晶带材具有优异的物理性能，如高饱和磁感应强度、高磁导率、低损耗以及低成本等，被誉为新一代软磁材料。纳米晶丝材具有独特的磁效应，是新型智能传感材料。
中国工程院副院长、中国科学院院士、中国工程院院士师昌绪：21世纪将出现更多的按照人的意志设计生产出来的新材料
时代不同，新材料的含义也不同。到21世纪，所谓“新材料”应该是那些按照人的意志设计生产出来的材料。材料几乎是所有的高新技术的基础和先导，因此非常重要。从目前看，21世纪新材料领域的科技突破主要将集中在以下几个“竞争焦点”方面：
首先是纳米材料。元素小到纳米的时候，性能就会发生改变，比如铁，正常状态时具有铁磁性，但也许小到纳米时就绝缘了。利用这个突变就可制出许多材料。又比如我们中国科学家已经做出来的碳纳米管，细到几乎是看不见，强度却很高，是一种极好的储藏氢能的材料，比现在用的金属储管先进得多。而氢是一种极清洁的能源，一个电站，白天用电很多，晚上用电少时可以电解水，使之产生氢和氧气，再把氢用纳米炭管储存起来，其意义之大非同小可。第二个热点是信息材料，包括光学材料，比如光缆，就是一种光学材料；光储存材料，下个世纪也将有很大的发展。第三个热点是能源功能材料。第四是生物材料，现在的科技发展已经到了这样的地步：就是人的器官除了神经都能做，21世纪能否作人的神经呢？第五是环境材料，就是那些无污染、少污染，可回收的材料。
新材料的发展，首先取决于材料设计。过去的材料研究像中药配方，这味药放一点，那味放一点。而21世纪新材料的研究、发展，很可能就是根据你所要的性能，设计具体成份、采用什么样的工艺，最后达到要求。现在在功能材料领域已经有这个苗头。这是材料发展的趋势。
国家超导技术联合研究开发中心专家委员会委员袁冠森：到2020年世界将有1500-2000亿美元的超导产业市场
超导技术被认为是21世纪具有战略意义的高新技术，在能源、信息、交通、科学仪器、医疗技术、国防、重大科学工程等方面将有重要应用。美国能源部认为：高温超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备，是检验美国将科学发现转化为应用技术的能力的重大实践。国外产业界预测到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60%到70%，低温超导占30%到40%。
预计高温超导在低压大电流输电、变压器、限流器、中小型储能、超导磁体、移动通信和因特网技术、精密电磁测量、卫星通信等方面的应用将在5到10年左右成为有一定规模的应用技术。美国已有近300台使用高温超导滤波系统的移动通信基站在试运行，效果很好。普遍认为，高温超导滤波系统在移动通信上的应用会于近期形成有相当规模的市场。
作为这些应用技术的基础，高温超导实用成材和实用器件技术，包括：用粉末套管法(PIT)制备铋系复合超导带材，熔融织构技术制备的钇系准单畴块材，新型钇系涂层带材，高温超导薄膜和器件，以及高温超导结型器件等，将会成为有一定规模的市场产品。
⑤ 能源技术
原中国工程院院长、中国科学院院士、中国工程院院士朱光亚：提高能源转换和使用效率的技术将成为国家的关键技术
首先是发电技术。目前全球的发电平均效率为30%左右。到下个世纪，由于能源技术的突破，高效发电的总效率预计可提高到60～70%以上。在提高能源终端使用效率方面潜力更大，新技术新设备的使用，将再降低单耗50～90%。高效洁净的发电技术，无疑将成为未来世界发电技术的主流。
——联合循环发电。即在高温区工作的燃气轮机的勃莱敦循环与在低温区工作的蒸汽轮机的朗肯循环结合起来，形成热能的梯级利用，从而提高效率。最新推出的以天然气为主要燃料的联合循环电站的效率可达58%。
——燃料电池。它可将燃料的化学能直接高效转化为电能。与经燃烧生成热能再转变为电能的传统火力发电方式相比，燃料电池方式有发电效率高、噪音小、对环境污染很小、省水、适合分布式供电、安装周期短等优点。作为洁净、高效的发电方式，未来燃料电池将在清洁的分散电源、火电的替代电源、车辆船舶动力、移动电话和笔记本计算机电源等方面得到广泛应用。
——核电技术。核电技术可以避免煤电造成的酸雨，是一个清洁的能源。核电经过短短40年的发展，目前世界上已经建造480座核电机组，装机容量达4亿千瓦。在核电的开发和建设中需要重视的问题是，核裂变释放的大量能量被利用后，产生大量放射性物质，一旦这些放射性物质逸出核电站，对环境会造成严重污染，破坏生态平衡。因此，下个世纪，开发更加安全和经济的新型反应堆将是核电技术需要突破的关键。目前全世界的核电站主要有两种，一种是改良型的核电站，一种是革新型的核电站。预计到下个世纪，非能动安全系统将成为新一代压水堆的发展方向。非能动安全系统将由重力、自然循环或压缩气体等自然规律所造成的力量来驱动或投入运行。运用非能动安全技术后，系统进一步获得简化，经济性能则大幅度提高，更重要的是，核电站的安全性将大大改善。发生事故后，操作人员可在72小时内不进行干预也能确保核电站的安全，比现在运行的反应堆不干预时间成倍增加，将比现有核电站安全100倍。
原能源部部长黄毅诚：可再生能源的地位会越来越重要
在未来可以预见的时间里，发展可再生能源将在各国可持续发展战略中成为重要的组成部分。
1.风力发电。作为可再生能源，世界这些年发展很快，每年递增26%以上，可以说在加速发展。不少国家已确定的目标是，今后10～20年内，把风力发电的比重提高到总电量的10%。在这种情况下，与之有关的技术，如大型风电设备的制造技术等，必将因为有需求而加速突破。
2.太阳能发电。目前世界上光电技术及其所用材料进步很快，光电材料成本成倍下降，光电转换效率不断提高，从而将带动太阳能发电成本大幅度下降。预计不要10年，其发电成本就可能赶上煤电，进一步发展还会低于煤电。在下个世纪，用现代技术组织大规模生产的冬夏都能使用的真空管式太阳能热水器，将因为其大规模生产而使价格降低到一般农民家庭都买得起的程度被广泛推广，成为能源的一个主力。
3.生物能源。目前世界上有一些国家，如南美洲的巴西，已有几百辆汽车不用汽油，而用酒精这种生物能源作为燃料。酒精对大气的污染低于汽油。用甘蔗生产酒精，用酒精来替代汽油，将促使生物能源技术的发展。
原煤炭部副部长、中国工程院院士范维唐：传统化石能源的加工利用技术将出现大的突破
我国化石能源（煤、油、气）在一次能源消费结构中占90%以上，当前一个紧迫的任务就是要洁净、高效的开发和利用化石能源，减少有害物的排放，还我一个蓝天、白云、碧水的环境。为此，化石能源的加工、燃烧、转化、输送技术方面将会有突破。例如，先进的煤炭洗选加工技术，三次采油技术，煤层气开发技术，煤气化多联产技术，循环流化床燃烧技术，高温空气燃烧技术，油气机稀薄燃烧技术，高效超临界发电技术，回收低温余热的高效热泵技术，超导发电和输电、蓄电技术等。从较长一段时间看，发展新能源和可再生能源是21世纪降低污染物和温室气体排放的有效途径，也是化石能源的替代能源。预计未来新能源和可再生能源的开发利用会有突破性进展，尤其是在核能、氢能、生物质能、风能和太阳能等方面。
⑥ 空间技术
"863"计划“803主题”专家组成员、中国科学院遥感研究所所长郭华东：太空将成为21世纪新技术革命的摇篮
近40年来的空间研究向人们传递着这样的信息：外层空间将是研究开发新材料、新工艺、新的更有价值的微生物制品（如单克隆抗体、干扰素、疫苗、激素等）的理想场所。人类大规模开发天疆的活动始于70年代后期。经过近30年的奋斗，对太空的认识在不断加深。令人欣喜的是一些商品已经贴上了“空间”的商标，如大尺寸微乳胶球和高纯药物等。同时，进一步深化对空间微重力环境的应用，特别是其在材料加工方面的潜力的认识，形成了微重力流体力学、空间材料学、生命科学及生物技术体系。
已经进行的空间流体物理学研究表明，在微重力条件下，液体不会因比重不同而产生上下对流或沉积等移动现象，因此，可以使融化了的金属或其他材料更为均匀地结合。据此完全有理由相信，太空将是一座理想的材料加工厂，有望研制出更好的、地面无法合成的金属合金和材料。
在微重力流体力学方面，通过在太空中对当代物理学临界点现象、液滴燃烧、颗粒云等许多前沿理论、实践课题的研究，揭示出许多新的规律，一些新兴产业由此应运而生。在空间已制备了在地面很难合成的诸如导磁体、难混合金等具有各种功能的材料。实践证明，空间生产砷化镓，将成为大有希望的产业。
在加工工艺方面，已产生了皮壳工艺、无容器加工工艺、电泳工艺等一批新工艺。这些新工艺既进一步促进了空间材料生产的发展，又为改进地面材料的生产指明了方向。在生物材料加工方面，已分离出地面很难分离的哺乳动物特种细胞和蛋白质，其纯度比地面所分离的高4～5倍，分离速度提高400～700倍，这些都给药物学研究带来了新的生机。
在空间生物学方面，科学界已发现空间策重力环境对生物生长以及植物种子遗传基因的改变有很大的影响，从而为改良品种找到了捷径。在空间失重的条件下，蛋白质晶体可以比地球上生长得更为纯净。通过对这些晶体的分析，可以更深入地揭开蛋白质、酶和一些病毒之奥秘，研制出新的药物。
国际宇航科学院通讯院士、中国空间技术研究院研究员朱毅麟：20年后人类可能上火星
从世界范围的技术发展看，航天科技活动主要集中在三个领域：人造地球卫星及其应用：载人航天技术；升空探测。
卫星及其应用方面，国际航天界的发展方向有两大特点：一是朝着多功能多用途的综合性应用卫星网发展；一是发展小型卫星。发展小型卫星可以降低成本，缩短生产周期，减小风险，包括研制风险和运行风险。发展航天事业，需要投入大量资金，稍有不慎，就会造成巨大损失。因此现在倾向于发展小型卫星，建立多功能，多用途的综合应用卫星网，把原来的一个大卫星的功能，通过几十个小卫星组成一个网来完成，这叫“以十代一”，即使一个出了故障，也不会影响其他部分的工作。比如美国铱星公司发射的66颗卫星，覆盖了全球，他们用低轨道的小卫星代替静止轨道上的大卫星，不仅减少了运行风险，还简化了地面的接收机，改善了通话效果，减少了声音的滞后。
载人航天技术方面，下个世纪重大的技术突破可能会是：重返月球，并建立基地，开始对月球进行开发；2020年以后，进行火星的载人飞行。要完成这两个目标，就必须发展国际间合作。载人航天耗资巨大，建一座空间站得花六七百亿美元，以后每年的维修费约10亿美元。目前国际合作已在“6方16国”之间开展起来，6方指欧洲空间局（包括11个成员国），以及美、俄等其他5个国家。此外还必须发展低成本的载人航天系统。目前美国正在研制可重复使用、单级入轨的飞行器，作为天地往返的运输工具。目前，人类每运1公斤物体到地球低轨道上，需投入2万美元。如果该技术研制成功，费用可望降低到每公斤2000美元，甚至只要几百美元。到那时，人类上天旅行的愿望就可以实现了。
在升空探测方面，国际宇航界的首要目标是加紧对火星及月球的探测，重点是火星。目前可望于2020年到2030年间，把第一批宇航员送上火星。火星是地球之外最有开发价值的行星，在太阳系九大行星中，除地球外最适合人类居住，如果条件许可，将来还可实现向人火星移民。
北京空间科技信息研究所副所长、研究员张兆炎：空中信息高速公路将实现任意地方任意时间的自由通信
根据目前的技术发展状况来看，通讯卫星的发展重点已转向甚小天线终端(VSAT)小容量、专用网通信，移动通信及电视直播。预计VSAT卫星通信，卫星移动通信，以及卫星电视直播是今后十年卫星通信发展的主要潮流。
特别是卫星电视直播，直接和人民日常生活相关联。卫星电视直播技术最早由美国ATS-6卫星于1974年试播成功，但由于卫星功率大，寿命短，频道少，造价高，地面接收装置偏大，安装不便，故在美国长期未得到发展，随着卫星高功率转发器，低成本微波播放机（单片微波集成电路MMIC和低噪声放大器LNA），图像压缩数字信号处理和纠错编解码技术的进步和成熟，使得地面接收设备天线由2～3米减小至0.45～0.6米，尤其是数字视频压缩技术在美国的突破，使得家庭只需一副0.45米天线对准一颗装有16台转发器的静止轨道直播卫星，即可接收上百套电视节目。于是卫星电视直播出现了重大转机。90年代，世界上又掀起了发射直播卫星浪潮，它向目前光缆、电缆有线电视发起了反挑战，它不仅可解决尚无光缆的广大农村、边远地区的电视接收问题，而且也已成为城市有线电视网的强劲竞争对手。可以想象，在不远的将来，只要拧开电视机，任何一个家庭都可以收看到上百个电视频道。
⑦ 海洋技术
国家海洋局海洋发展战略研究所研究员刘容子：21世纪是开发利用海洋的新时代
海洋开发技术可以分为海洋高技术和海洋实用技术。主要包括：海底探查技术，用于探索深海多金属结核、钴结壳、多金属硫化物、深海生物基因、深海天然气水合物等新的可开发资源，属于当今世界高技术范畴；新的海洋开发技术，包括海洋生物技术和海水增养殖技术、海洋油气资源勘探开发技术、海水综合利用技术、海洋能利用技术等；海洋生命支持系统研究与保护技术，包括海洋监测和海洋生态恢复治理技术、海洋观测技术、海洋预报技术等。
为适应油气田向深海区开发的需要，深海油气新型勘探开发技术发展十分迅速，新世纪初海底采油系统可获得普遍应用；水下自动钻井技术将使作业人数减少3/4，成本降低30%；深潜采样技术将进一步向智能化机器人方向发展。
海底矿产资源勘查开发技术将充分利用现有各相关领域高新技术成果，集成和开发更高层次的新方法、新工艺和新设备，解决采矿系统及其设备工作的可靠性、开采的经济性以及开采作业对海洋生态环境的影响。
由多波束测深系统、卫星导航定位系统、自动绘图计算机系统等组成的海洋探测系统，可在走航过程中实时获得高分辨率的三维成像立体海底地形地貌地质构造图像。海洋环境监测高技术随着现代电子数字技术的发展逐步提高自动化、智能化程度。装载各种传感器的浮标可提供实时海洋环境要素数据。海洋监测将逐步形成由天基、空基、岸基、海面、水下平台上的传感器组成的监测系统，代替单一的耗时、耗资的调查船监测，并逐步构成海洋环境监测网。
海洋生物高技术的发展将扩展生物技术的研究领域，改变海洋养殖产业结构，形成全新的产业群。优良品种培育、性别控制、种质保存、病害防治和养殖新技术将更广泛地应用于海水养殖业。抗盐、耐海水植物的培育和转基因研究将促进海水农业的形成和发展。海洋生物技术产品将迅速增加，包括海洋生物药品、食品和精细化工产品等。在海洋养殖中，为解决海洋养殖生态环境的新技术和新设备将不断出现并得到广泛的应用，促进海洋养殖产业发展的飞跃。
中国科学院海洋研究所海洋地质学专家秦蕴珊院士：海洋地质理论研究正蕴酿新突破
勘探开发海底矿产资源以及研究海洋地质和人类的生存环境的关系是海洋地质研究的主要目标。目前世界上大陆边缘的研究是一个热点问题，其中陆坡区油气勘探和天然气水合物研究最受关注。21世纪日本将实施的IODP计划将为人类的海洋地质研究推向一个新的理论高度。我国首先是海上油气理论研究和勘探方面，其次是天然气水合物研究将有重大发展。在理论研究方面我国大陆边缘地质研究将取得突破。
（李永增、顾卫临、浦树柔、刘爱虹、王健君、万静波、杨茵娟、廖文根、秦秀玲等采访整理）