上海微系统与信息技术研究所 上海市老科协中科委 联合举办 第六次科技革命 上海微系统与信息技术研究所 上海市老科协中科委 联合举办 第六次科技革命 高培德 2012,05,22

在2011年9月21日举行的第十三届中国科协年会上，中国科学院院长白春礼在题为《新科技革命的拂晓》的报告中指出，历史经验表明，全球性经济危机往往催生重大科技创新与突破。当今，一些重要科技领域已显现出革命性突破的先兆，新技术革命和产业革命初现端倪，世界正处于新一轮科技革命的“拂晓”，挑战与机遇并存，中国科技工作者应将目光投向黎明，勇做第六次科技革命“领头羊”。

一、概述 在人类历史上，科技、文明和现代化是相互促进的。人类的历史是一部不断创新的历史（表1）。从人类诞生到21世纪末，人类文明进程可分为4个时代：工具时代、农业时代、工业时代和知识时代。工业时代按技术特点分为三个阶段——机械时代（18世纪开始）、电气时代（19世纪开始）、电子时代(20世纪40年代开始)；知识时代按技术特点也分为三个阶段——信息时代（20世纪70年代开始）、再生时代（预计21世纪20年代开始）、宇航时代（预计21世纪下半叶）。

人类文明进程具有周期性、加速性和周期转移性特征 有些文明要素遵循进化论，从低级到高级，从简单到复杂，如科技的发展等。有些文明要素的变化具有周期性，如权力分配从原始民主、封建专制到现代民主，个人权利从原始平等、等级制度到现代平等。人类文明进程的发展周期在加速：工具时代为200多万年，农业时代为5000多年，工业时代为200多年，知识时代预计为100多年。

有些文明要素如生产力水平的提高和科技进步等也在加速 例如：世界平均的人均GDP的年增长率，在公元1000-1700年期间约为0.05%，在公元1700-1950年期间约为0.5%，在1973-1998年期间约为1.33%。在人类历史上，文明发展方向发生了3次转变。在工具时代，采集、狩猎和社会化是人类发展的主导方向。在农业时代，种植、畜牧和满足生存需要成为文明发展的主导方向。在工业时代，工业、服务业和满足物质生活需要是文明发展的主导方向。在知识时代，知识、信息和满足精神生活需要成为文明发展的主导方向。随着人类文明发展方向的周期性转移，文明前沿和文明中心周期性转变，文明和现代化的主导产业、生活需求也在周期性转变。

各种技术普及速度对照

世界范围信息家电量增长 (Worldwide Internet Appliance Shipment, by Type,1997-2002E)

人类历史上革命性创新和历史进步

世界现代化与科技革命是相互促进的。在18-21世纪，世界现代化的前沿过程可分为两个阶段和6次浪潮。其中，第一次现代化是从农业经济和农业社会向工业经济和工业社会的转变，第二次现代化是从工业经济和工业社会向知识经济和知识社会的转变。其中，第一次现代化包括3次浪潮：机械化、电气化和自动化；第二次现代化包括3次浪潮：网络化、仿生化和体验化（表2）。

世界现代化的前沿过程的两个阶段 和6次浪潮 注：第5/6次浪潮是一种预测，先行国家的第6次浪潮是先后发生的，后发国家可以把几次浪潮的内容压缩在同一个时期进行。产业革命指18世纪以来的产业革命。

第一次工业革命（蒸汽时代）开始的时间是1765年 英国人哈格里夫发明珍妮纺纱机为开始标志 到十九世纪50年代英国基本完成以机器生产代替手工劳动的工业革命 这一阶段被称为蒸汽时代 是因为瓦特在1781年发明的蒸汽机正式投入到工厂，以后广泛应用与纺织、采煤、冶铁等个行业。 第二次工业革命开始的时间是19世纪下半叶，1831年法拉第发现了磁电感应现象，到1865年德国人西门子发明了发电机，1870年比利时工程师格拉姆发明了电动机，电力在工业领域开始代替蒸汽成为主要的能源和动力的来源，之后一系列与电有关的发明也开始应用与生产和生活如电话电灯电报电影，所以以电力的广泛使用的第二次工业革命被称为“电气时代”

第三次科学技术革命：20世纪四五十年代兴起的新的技术革命，发展速度远远超过以前所有的时代，在原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得重大突破，标志着新的科学技术革命的到来，人们称之为第三次科学技术革命。 第三次科技革命(自动化)具有技术群体化、科技社会化和发展进程高速化这三大突出特点。

第四次科技革命(信息化)指70年代以来以微电子技术及通信技术为核心的新兴技术群引起的当代技术领域的巨大变革。 第四次工业革命的序幕是1995年-2005年互联网信息革命的初期,2006年-2012年正式进入第四次工业革命,也就是互联网信息革命,2030年左右结束。 也有人认为：世界第四次产业革命将是新能源革命。

摩尔定律:集成度以几何级数方式增长

一些新的学科（如机器人学、仿生学、定向组装工程学、进化学）相继诞生，基于这些新学科还不断衍生出许多新技术、新产品（如仿生机器人、分子计算机、地球生命支撑系统—生物圈和大气的动态模拟、综合性药物等）。

英国聊天机器人会说40种语言爱卖弄风情

分子计算机结构和运算说明： A）状态和符号编码；B）硬件；C）软件；D）输入；E）通过符号复合与分解进行计算

在2000-2020年间通过NBIC（纳米科技、生物技术、信息技术、认知科学）会聚实现纳米级系统创新

由于人类发展和世界现代化的科技需求是全方位的，发达国家与发展中国家的科技需求有所不同，只有部分需求可以引发科技革命。引发科技革命的科技需求，可以从不同角度进行分析，一般而言，它与人类文明的世界前沿有关；与科技革命的判断标准有关；发达国家的科技需求与科技革命的关系更加紧密。 (1) 基于人类的科技需求分析。人类的生存和发展离不开4个要素（表3）：空间、能源、物质和信息。生存空间涉及陆地、海洋、太空和外太空等。

人类发展的四种要素和科技需求

不同时代工业、农业服务业和信息业所占比重

在农业时代，人类面临的重大问题是生存压力，民以食为天，它的需求属于基本需求，科技发展主要是农学、天文学和实用技术等。在工业时代，人类面临不断增长的物质生活需要，它的需求属于基本和中级需求，科技发展主要是与物质生产相关的科技，包括现代科技的各门学科。 而在知识时代，人类的物质生活已经非常丰富，面临的压力主要是提高生活质量和满足精神生活需要（如健康长寿和遨游太空等），这种需求属于高级需求。 如果说，18-20世纪的重点是认识自然、改造自然和满足人类的需求，那么21世纪的科技重点将是人类认识自己、改造自己和适应太空环境，全面提高生活质量，提高人类发展可持续性和适应宇航时代的需要。

美国国家导弹防御系统（NMD） 第7次拦截飞行试验示意图

美国空基激光武器 飞机进行立体空间作战示意图 美国空基激光武器 飞机进行立体空间作战示意图

1969年 7月16日阿波罗11号首次登月。今日探测和开发月球氦-3核聚变能已成为探月的主要目标之一

美国宇航局“好奇”号火星车2012年8月登陆火星， ChemCam火星机器人将利用激光分析火星表面的物质，最大工作距离可达到23英尺

(2) 基于人心理学的科技需求分析。20世纪40年代美国心理学家马斯洛提出的“需求层次理论”具有广泛的影响力。他把人的需求划分为5个层次：生理需要、安全需要、情感需要、尊重需要和自我实现需要。

人的需求层次和相应的科技需求

Geminoid F还能模仿人类的声音说话和唱歌，拥有65种面部表情

(3) 基于科技革命标准的科技需求分析。在世界科技史层次上，科技革命大致有3个判断标准：①显著改变人类的思想观念；②显著改变人类的生活方式和生产方式；③社会影响人口覆盖率一般超过50%（估计数）。其中科学革命需要满足条件①和③，技术革命需要满足条件②和③。

技术革命: 第一次工业革命（蒸汽时代）开始的时间是1765年 英国人哈格里夫发明珍妮纺纱机为开始标志 到十九世纪50年代英国基本完成以机器生产代替手工劳动的工业革命 这一阶段被称为蒸汽时代 是因为瓦特在1781年发明的蒸汽机正式投入到工厂，以后广泛应用与纺织、采煤、冶铁等个行业。 第二次工业革命开始的时间是19世纪下半叶，1831年法拉第发现了磁电感应现象，到1865年德国人西门子发明了发电机，1870年比利时工程师格拉姆发明了电动机，电力在工业领域开始代替蒸汽成为主要的能源和动力的来源，之后一系列与电有关的发明也开始应用与生产和生活如电话电灯电报电影，所以以电力的广泛使用的第二次工业革命被称为“电气时代”

科学革命: 第三次科学革命发生在19世纪末到20世纪初，X射线、电子、天然放射性、DNA双螺旋结构等的发现，使人类对物质结构的认识由宏观领域进入微观领域。相对论和量子力学的建立使物理学理论和整个自然科学体系以及自然观、世界观都发生了重大变革，有机化学、分子生物学与基因工程、生物技术、微电子与通讯技术飞速发展，标志着科学发展进入了现代时期。

综合人类学、心理学和科技革命标准的相关分析，可以解释和理解16世纪以来的科技革命。16世纪和20世纪的两次科学革命，改变了人类对物质世界的认识，形成了新的世界观和方法论；工业时代的技术革命主要发生在物质、能源和电讯技术3个方面，并扩散到运输方面，主要满足人类物质生活的基本和中级需要；知识时代的科技革命可能主要发生在信息、生命和空间科技3个方面，并扩散到能源和物质科技方面，它将满足人类生活的高级需要，包括文化生活、健康长寿和太空生活的需要。

二、历次科技革命介绍 在过去的500年里，世界上先后大约发生了五次科技革命（表5），包括两次科学革命和四次技术革命，其中第五次科技革命包含了第3、4次技术革命。这五次科技革命推动了世界现代化的前四次浪潮。第一次科技革命（第一次科学革命）促使近代物理学的诞生，第二次科技革命是由蒸汽机诞生掀起的机械革命，第三次科技革命是电气和运输革命，第四次科技革命（第二次科学革命）是相对论和量子力学革命，第五次科技革命是电子和信息科技革命。

16世纪以来科技革命与产业革命的关系

注：根据《科技革命的历史、现状和未来》一书，电子技术和信息技术革命分别是第3、4次技术革命（钱时惕 注：根据《科技革命的历史、现状和未来》一书，电子技术和信息技术革命分别是第3、4次技术革命（钱时惕.2007）。根据《科技革命与中国现代化》一书，电子技术和信息技术革命属于第3次技术革命的组成部分（中国科学院编著.2009）。

科学革命存在一种“蘑菇效应”，一个重大科学突破往往会引发一簇相关科学的突破，最后形成一次改变科学范式和人类观念的科学革命。16世纪以来历次科技革命的结构和特点见表6：

16世纪以来科技革命的历史结构

第1次科学革命，发生于16～17世纪,主要涉及两个学科：天文学和物理学。从哥白尼的《天体运行论》到牛顿的《自然哲学的数学原理》，前后历经144年。以哥白尼的“日心说”为代表,后经开普勒、伽利略,特别是以牛顿为代表的一大批科学家的推动，建立了近代物理学的理论体系和实验研究方法，为近代科学的形成和发展奠定了重要的基础。

第2次科学革命，发生于20世纪上半页,以化学、物理学、生物学的重大理论突破为内容。主体部分包括相对论（1905-1916）、量子论（1900-1905）、量子力学（1911-1926）以及X-射线、放射线和电子的发现，使人类对物质结构的认识由宏观领域进人微观领域。相对论和量子力学的建立使物理学理论和整个自然科学体系以及自然观、世界观都发生了重大变革，第2次科学革命的“扩展部分”涉及天文学（宇宙大爆炸）、粒子物理学、遗传学（基因和DNA双螺旋）、现代地学（板块学说）和计算机科学等；并促使有机化学、分子生物学与基因工程、生物技术、微电子与通讯技术飞速发展，标志着科学发展进入了现代时期。

第2次科学革命，X射线、电子、天然放射性、DNA双螺旋结构等的发现，使人类对物质结构的认识由宏观领域进入微观领域。相对论和量子力学的建立使物理学理论和整个自然科学体系以及自然观、世界观都发生了重大变革，有机化学、分子生物学与基因工程、生物技术、微电子与通讯技术飞速发展，标志着科学发展进入了现代时期。

第3次科学革命（即曾邦哲的第四次科学革命）预期发生在21世纪中后期，是系统科学、新老三论与计算机、人工智能、纳米化学、生物医药等科学的集成与方法整合，系统生物科学的诞生开启第3次科学与技术革命，包括系统生物学与系统医学、系统遗传学与系统生物技术、合成生物学与系统生物工程等，将导致的是21世纪的转化医学与生物工业革命，从而形成完整的实验与系统二维度的科学体系。

从18世纪中叶开始，科学的技术化和社会化成为这个历史时期的突出特征。近代自然科学理论的发展转变为技术科学，同时，技术的发展与革新，也为自然科学的理论研究提出了新课题。技术革命存在一种“绵羊效应”，一个技术领域的突破，可以带动相关领域的技术进步，或者辐射其他领域，促进它们的技术进步；形成一个又一个新技术群体，进而形成一次改变人类生活和生产方式的技术革命。历次技术革命的结构和特点如下：

第1次技术革命（18世纪60年代始）——机械革命，以18世纪末蒸汽机的发明和应用为主要标志。蒸汽机的发明带动了纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机等的产生，造成了纺织、印染、冶金、采矿的迅猛发展，创造了人们以前难以想象的技术奇迹，第1次技术革命推动了第1次产业革命，使社会生产力发生了革命性的变革，以机器生产代替工场手工业，促进了经济的迅速发展，使人类进入机器时代。

第2次技术革命（19世纪70年代始）——电力革命，以1834年电动机诞生、1866年德国人西门子发明发电机、1882年法国的一位电气技师建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路、1890-1891年从法国劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输电线路为标志。随着交流技术的不断发展完善，为电力工业的发展开辟了广阔的前景。此后，电灯、电车、电话、电影放映机等电器产品相继问世，以及在电力、内燃机、新材料和海洋技术等领域取得了重大突破，人类从此由蒸汽时代进入电气时代。电力革命再次大大促进了社会生产力的发展。它不仅深刻改变了人类的生活，而且使产业结构发生了深刻变化。电力、电子、化学、汽车、航空等一大批技术密集型产业兴起，使生产更加依赖科学技术的进步，电力革命使从机械化时代进入了电气化时代。

第3次技术革命（20世纪四五十年代始）——电子和自动化革命，是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及诸多领域的一场自动化控制技术革命。这次科学技术革命始于战后初期，50年代中期至70年代初期达到高潮。这场革命发源于美国,尔后迅速扩展到西欧、日本、大洋洲和世界其他地区,涉及到科学技术各个重要领域和国民经济的一切重要部门。它不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也影响了人类生活方式和思维方式，使人类社会生活和现代化向更高境界发展。

第4次技术革命（20世纪70年代始）——新能源、网络/信息革命，由于化石能源危机和温室气体效应造成全球气候变化，促使风能、太阳能、氢能和智能电网等新能源技术受到世界各国的高度重视。这将改变对现有化石能源的过度依赖，掀起能源技术探索的革命。与此同时，计算机网络技术、生物信息技术、基因工程技术、微电子集成技术、纳米技术和无线传感技术等获得了迅速发展，促使物联网和云计算、“智慧城市”和“智慧地球”的兴起，在5I基础上在全球逐步推行任何时间、任何地方、任何事物联结的物联网——无所不在（Ubiquitous）的网络，催生世界又一次信息技术的革命。

第5次技术革命（21世纪中后期）——新生物革命，预期系统生物科学与技术导致第五次技术革命，它包含合成生物学与系统生物技术带来的生物信息技术、个性化医学技术、生物芯片技术、生物能源技术、生物太阳能技术、生物计算机技术等。例如：生物能源技术，可采用转基因与合成生物学改造富油生物如藻类等生产生物柴油；也可采用合成生物学与仿生学筛选生物有机分子，或模仿细胞内叶绿体光合作用或叶绿素光电转换效应制造生物能源，从而将导致传统硅太阳能技术的变革。

第3-5次科技革命的特点： (1) 科学技术在推动生产力的发展方面起着越来越重要的作用，科学技术转化为直接生产力的速度加快。如过去从发明到大规模地运用，照相用了122年，电话用了56年，而现代的电视只用了5年，激光用了2年，从原子能的发现到世界上第一座核电站投入使用，用了15年。 （2）科学和技术密切结合，相互促进。随着科学实验手段不断进步，科研探索领域也不断开阔。以往的技术革命，科学和技术是相对分离的，这就造成研究成果要经历相当长的时间才能导致生产过程的深刻变化，或者是在技术革新后的相当一段时间才能有科学理论的概括。第3次技术革命中，科学与技术之间的相互关系发生了巨大变化，科学与技术相互渗透，科学、技术、生产形成了统一的革命过程。一般来说，二次大战后的重大技术突破，都是在自然科学理论的指导下实现的，而重大的技术革命的成果，又进一步丰富、充实了自然科学的理论，二者相辅相成。

(3) 科学技术各个领域之间相互渗透。在现代科学技术发展的情况下，出现了两种趋势：一方面学科越来越多，分工越来越细，研究越来越深入；另一方面学科间的联系越来越密切，科学研究朝着综合性方向发展。在第3-5次技术革命中，科学、技术、生产（产、学、研）三者之间的联系大为加强。科学提供物化的可能，技术提供物化的现实，生产则成为物化的具体实现过程。对于科学来说，技术是科学的延伸；对技术而言，科学是技术的升华；对生产来说，科学技术是其实践活动的必要前提。三者之间相互渗透、相互影响以致出现了密不可分的趋势。

三、第六次科技革命 第六次科技革命（2020～2050年）包括第3次科学革命和第5次技术革命，是科学革命和技术革命的融合。从人类文明和世界现代化前沿角度看，第6次科技革命可能会以生命科学为基础，融合信息科技和纳米科技，提供解决和满足人类精神生活需要和提高生活质量的最新科技。从科学革命角度看，第6次科技革命可能是新生物学革命，生命合成、人体再生和再生工程等都属于新生物学的概念；从技术革命角度看，第6次科技革命可能是包括仿生、创生、再生的“三生”技术革命。生命科学、信息科学、纳米科学、仿生工程和机器人学的结合，信息转换器、人格信息包、两性智能人、人体再生和互联网的结合，使人类将获得三种新的“生存形式”——网络人、仿生人、再生人。

在生物学的发展史上，已经有几次学科内部的革命，如达尔文进化论的提出、分子生物学的诞生等。16世纪以来，生物学发展的基本轨迹是从整体、器官（系统）、细胞到分子。但似乎这条路已经快走到尽头；因为人们发现，即使把生物体内的每一个分子都搞清楚了，也不能完全解释生命现象。在原有研究路径基础上，我们需要开辟新的道路，从分子、细胞、器官到生物体，研究大量分子如何协同、耦合、整合形成细胞？细胞如何协同、耦合、整合形成组织和器官？器官如何协调、耦合、整合形成生物体？整个过程是自组织的。如果把这些细胞、组织、器官组装起来，能否“制造一个生命”？生物体与机器的多种组合能否创造新的生命形式和新的物种？目前，自组织理论、协同学已经诞生，耦合理论和整合理论还在孕育中。这是生物学的一种范式（模式）转变。

第6次科技革命主要涉及生命和再生工程、信息和仿生工程、纳米和仿生工程等。生命和再生工程包括操纵遗传物质，改变生物特性，制造新物种；操纵神经系统，改变生物行为特性；操纵生物节律，实施人工休眠和人工唤醒，改变生物的生命周期；操纵生物细胞，实现无性繁殖（克隆）；操纵组织器官，进行器官体外培养，随时替换生物体的组织和器官；操纵生物繁殖，进行体外受孕、怀胎（体外子宫）和生殖；操纵生物性状，建立“生物工厂”，生产人类需要的产品（如干扰素）；操纵生命形式，实现生物和机器的组合等。

从技术角度看，将可能是一次“创生和再生革命”。主要涉及生命和再生工程、信息和仿生工程、纳米和仿生工程等。再生工程包括细胞、组织、器官、躯体、人体和物种的仿生、创生和再生等。“创生和再生”属于生命科学的扩展。今天，大家会发现，我们正在获得人体的全部遗传信息，已经认识了成千上万的生物体内的分子和细胞，以及各种组织和器官。如果把这些分子、细胞、组织、器官组装起来，能不能“制造一个生命”？生物体与机器（技术）的组合，能否创造新的生命形式和新的物种？我们说的是某种意义上的“永生”：由于生命科学、信息科学、纳米科学、仿生工程和机器人的结合，信息转换器、人格信息包、两性智能人、人体再生和互联网的结合，使人类将获得三种新的“生存形式”——网络人、仿生人、再生人。肉体不可永生，但人体可以再生。地球将成为人类文明的摇篮和发源地，人类最终可能会走向太空，宇宙可能是人类高级文明的更大舞台。所以，第7次科技革命将是新时空革命。

第六次科技革命也可能是一次“再生和永生革命”。何传启认为第六次科技革命的主要标志可能包括信息转换器、人格信息包、两性智能人、人体再生、合成生命、神经再生、体外子宫、耦合论、整合论和永生论等。其中，信息转换器实现人脑和电脑之间的直接信息转换；两性智能人解决和满足人类对性生活的需要，引发家庭和性模式的革命；体外子宫实现体外生殖，进一步解放妇女，可引发生殖模式和妇女地位的革命；人体再生通过虚拟、仿生和再生实现某种意义的“人体永生”，引发人生观的革命。

克隆羊

人体器官复制--裸鼠长“人耳”

世界首个可移植人造心脏问世 英国《每日电讯报》报道:巴黎蓬皮杜医院负责心脏移植和假体研究的阿兰·卡朋提埃教授昨天展示了他研制的世界上第一颗完全可移植式人造心脏。这个人造心脏与人类心脏大小相当，上面覆盖有经过特殊处理的组织以避免引起人类免疫系统的排异反应，尤其是血栓的形成。人造心脏的跳动与真正的心脏类似。这种人造心脏重约1公斤，其唯一的体外部分是一个有5小时燃料使用期限的电池。

世界首个可移植人造心脏问世

美国少女靠人造心脏存活118天

异种器官移植: 科学家最新培育的去细胞化猪心脏

首颗体外可自我生长人造心脏培育成功

人造肌肉可自我修复并发电 在最新一期出版的《先进材料》杂志上，美国加州大学的科学家裴齐冰教授公布了他们的这一最新研究成果。作为此次研究的发起人，裴齐冰教授说：“我们已经制造出了一块人造肌肉，它会在通电后膨胀(超过200%)，在运动和能量方面都与人类肌肉非常相似。”研究人员们使用了普遍存在的、柔韧灵活的碳纳米管作为电极。采用了含催化剂的碳纳米管电极，可作为燃料电池的电极将化学能转化为电能，也可作为超级电容器的电极来储存电能，还可作肌肉电极将电能再转化为机械能。

英研制出可使人伪装的人造肌肉 2012年5月8日BBC报道:英国布里斯托大学的科学家罗斯特指出：“我们制造出的人造肌肉能复制天然肌肉的活动，并且具有非常强的视觉效果。这些材料以及这种方法可以很好地制造出智能变色皮肤或柔性设备（这些设备内的液体可以从一个地方泵压到另一个地方），并有望在此基础上创造出很多新技术，制造出能改变颜色进行伪装的智能服装以及让人体冬暖夏凉的‘智能’皮肤。”

怎样制作个性化人造器官 制造人造器官时，生物学家首先会制定构建某种组织或器官的设计图，并按照图纸要求制备一种特殊的骨架，这种骨架具有降解特性，降解后对人体无害，并能提供细胞生长场所。生物学家将患者残余器官的少量正常细胞作为“种子细胞”，“种”在人造骨架上，并提供合适的生长因子，让细胞分泌出建造组织或器官所需的细胞间质，最后制作骨架的生物材料在细胞培育过程中，逐渐降解消失。整个器官在完全无菌的生物反应器里培养，等到整个器官在体外“长”好之后，再移植到患者体内，由于是患者自身细胞“长”成的器官，因此不会产生排斥反应。 美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为，在50年内，人类将能够培育出人体的所有器官。个性化人造器官将是21世纪具有巨大潜力的高技术产业，必将产生巨大社会效益和经济效益。

日本发明人造子宫, 体外生育将成为现实

信息和仿生工程包括人脑思维和动物信息处理的数字化模拟和仿真、开发以新原理为基础的计算技术、模拟人脑的认知和思维原理，并行处理和整合各种类型信号，逐步建立非线性推理功能（直觉）、开发网络技术，大幅提高信息传输速度。纳米和仿生工程包括纳米仿生材料、纳米仿生器官、纳米仿生设计和制造。例如：细胞、组织、器官、躯体、人体和物种的仿生、创生和再生等。纳米工程、信息工程和仿生工程的结合，不仅为我们开辟了一个新领域，而且开创一个新的工作平台。

1988年，科学家法威尔和杜切尔利用P300事件相关电位(ERPS)实现了用大脑直接控制虚拟打字机的操作。 1999年，第一次BCI国际会议给出了BCI的明确定义，即“脑—机”接口技术是一种不依赖于通常由外围神经和肌肉组成的传输通路的通讯系统技术。 BCI技术系统的关键技术包括大脑神经生物信号采集技术、大脑神经生物信号处理技术及人机高效交互技术。

美国麻省总医院最近进行的大脑成像研究:新型核磁共振成像扫描仪获取的大脑图像，片状平行神经纤维呈直角交叉

猴子大脑内的网格状纤维连接，就像布料上的纹路一样

用脑电图机器测量脑波：科学家最近获得重大突破，首次“看到”人头部内的情况。但用该技术真能创造阿凡达机器人？

IBM设计的模拟脑程序芯片

2006年6月15日清华大学研制成功脑机接口系统

IBM正在研发智能手机和PC的意念控制技术,预测意念控制电脑有望5年内上市 。借助于这项技术，如果用户想给某个人打电话，只需要在脑子里想一下就可以了，无需亲自拨号

2012年03月02日俄科学家欲将人类意识移植机器人实现永生 卡梅隆的“阿凡达”：艾提斯科夫的阿凡达计划以10年内把藏于人脑的思想“装进”机器人体内为目标。

美国国防部近年来还执行了以下一些相关项目：制造在视频信号中叠加视觉潜意识指令材料的设备；神经系统的潜意识声音操纵，与共振频率调谐的潜意识声音脉冲，能够激发人类的感觉共鸣；潜意识信息保护；无声潜意识交流系统，运用超低、超高或近超生波等非声音载体，将希望传送的信息用调幅或是调频的方式调制，用声波或是振动的方式播送，特别是通过喇叭、耳机、压电设备等送达对方大脑，引导其产生预期行为；向人的头部发射特殊波形调制的100兆赫兹到10000兆赫兹的微波，在其头部产生声音。

除了上述研究项目外，DARPA还借助军地双方技术力量 研究超物理学、纳米技术、机器人、生物技术、无性繁殖及人体冷冻学等学科对人大脑的影响。值得我们关注的包括以下研究项目：脑听器，可以将声音转化为能够沿着皮肤传入大脑的电子脉冲；心灵及生理影响系统；无线电催眠发生器；旨在研究控制动物大脑的关键技术及相应的脑定位的“MKULTRA”项目，该报告称其“对几种动物行为进行远程控制的可行性已经得到验证。”

尽管我国在以往历次科技革命中失去了不少机遇，但我国在新能源和信息革命中已大大缩小了与发达国家之间的差距。面对21世纪第六次科技革命即将来临，为中国科技发展提供了难得的机遇，如果我们能够超前布局，就可以抢占制高点，有可能成为“领头羊”。相反，如果无所作为，那就会坐失良机。

四、科学革命、技术革命和产业革命之异同 科学革命是由科学的新发现和崭新的科学基本概念与理论的确立而导致的科学知识体系的根本变革。它是人类认识领域的革命，是科学理论体系的根本改造和科学思维方式的变革，从而把科学对客观世界的认识提高到一个新水平，并提出种种新的认识客观世界的原则。科学革命的内容是新的科学基本概念及理论体系的建立，并替代了原有的概念及理论体系。科学革命本质上是科学思维方式的革命，科学思维方式的重大变革是科学革命的实质。科学革命往往是社会变革的先驱，推动着社会进步。科学革命可能涉及到整个科学知识体系，也可能涉及广泛的科学领域，或者只涉及到某一学科。当原来的占统治地位的科学概念和理论体系在新的事实材料面前 ，遇到了极大的困难，无法圆满地说明和解释新的事实的时候，预示着理论上的突破。这种理论的危机正是科学革命成熟的标志。

科学革命、技术革命和产业革命不可混为一谈。科学革命通常是指人类对自然界认识的飞跃和科学研究的社会组织形式的重大变革；技术革命是指生产工具和工艺过程的重大变革，而产业革命不仅具有科学技术的性质和内容，而且具有经济和社会的性质和内容。所以，科学和技术的革命只是在具备了一定的经济和社会条件时才会促使产业革命发生，并非任何技术革命都能导致产业革命。

科学革命、技术革命、工业革命和产业革命几者区别和联系 　　张象认为[8]，科学技术革命包括科学革命、技术革命和产业革命三个既有联系、又有区别的过程。它们在近代以来，特别是20世纪以来，逐渐联系在一起，依次而出现，又在交错中进行。科学革命是技术革命的理论基础，人类在对自然界及其发展规律的认识过程中产生的飞跃被称为科学革命；技术革命是在人类改造自然过程中关于制造和操作的系统知识的社会性和根本性的变革；产业革命是由技术革命引起的，是指国民经济的实际产业结构发生了根本变革，致使经济、社会等方面出现了崭新的面貌。

孙衔、刘迅等人认为，科学革命一般是指人类对客观世界认识上的重大飞跃，它常以科学理论突破的形式表现出来；技术革命是人类改造客观世界的手段的重大变革，它往往以科学革命作为基础，又常常作为工业革命或产业革命的先导；工业革命仅指人类在工业化社会中生产领域里所产生的飞跃；产业革命是指由于科学技术的飞跃而在整个经济领域和社会领域中引起的重大变革。工业革命与产业革命的根本区别在于，前者所反映的是工业社会中生产领域内的进步，而后者反映的则是任何社会中主导产业形式的变化。

曾邦哲（21世纪的生物科技与产业革命）认为科技革命与产业革命是不同的概念，而且产业革命又是制造业或工业革命带动其它产业变革，第一次工业革命是动力机的发明及延续到内燃机、电动机等动力革命，第二次工业革命则是自动化、计算机到互联网的信息革命，从石油化工、有机化工与生物化学、分子生物技术到系统生物学与合成生物学应用的系统生物工程开发生物资源，可能导致细胞机器人、细胞制药厂、生物柴油炼制产业而带来第三次工业革命 - 也就是生物工业革命。

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