2003科技大事回顾与展望

2003科技大事回顾与展望“猎兔犬”2号与“火星快车”通讯示意图

编者的话 2003年是世界科技界不平静的一年:“哥伦比亚”号不幸失事，非典病毒让人类意识到自身的局限，能源危机席卷全球，电脑病毒和垃圾邮件的泛滥为虚拟世界增加了不安全的因素。 科技的进步就是在应对挑战的过程中实现的，在这一年里，航天航空、信息技术、生命科学和能源技术四大领域均取得了一系列重大进展：中国首次实现载人航天梦想，科学家成功研发用于疾病诊断与治疗的芯片，人类基因组序列图绘制完成，新型能源的开发和使用取得重大突破。 2004年，人类又将取得哪些新的科技成果，哪些难题有望得以解决？本报特邀科技领域专家，在回顾一年来大事的同时，展望科技界前景。 “机遇”号探矿，“勇气”号找水，“猎兔犬”寻找生命痕迹 明年，揭开更多火星秘密（科技年终评点之航天航空篇） 庞之浩 2003年是人类飞行100周年。百年来，冲破地心引力的束缚，向遥远的太空探索既是人类不懈的追求，也是充满危险的征程。2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回地面途中解体，7名宇航员蒙难，给世界航天业投下了厚重的阴影。8月22日，巴西VLS型运载火箭在发射前的最后检修测试过程中爆炸，20多人付出了生命，2 颗科研卫星被毁，发射平台倒塌。11月29日，日本H2A运载火箭起飞后出现故障，地面控制中心被迫发出自毁指令，价值数亿美元的运载火箭及两颗侦察卫星在数分钟内香销玉殒。 中国成功发射“一船六星” 灾难和失败无法阻止人类探索宇宙的决心。就在“哥伦比亚”号失事后的第二天，俄罗斯“进步M—47”飞船在拜科努尔航天中心发射，并在两天后与国际空间站成功对接。4月26日，俄罗斯“联盟TMA—2”载人飞船将两名宇航员送上太空，完成了“哥伦比亚”号失事以来的第一次载人航天飞行。10月18日，“联盟TMA—3”载人飞船又为国际空间站送去了第八长期考察组的两名成员和一名短期考察员。 今年，日本和巴西都试验了自己的运载火箭。韩国建设了独立的航天发射基地。印度、尼日利亚等也借助别国的火箭把自己的卫星送入轨道。日本、印度等国都在为研制新型载人航天器作技术准备，甚至计划探测月球和火星。“哥伦比亚”号的意外失事，使美国加快了研制轨道空天飞机的进度。在经历了20多年的研发和多次推迟之后，价值7亿美元的美国空间红外望远镜也在8月25日由火箭带入太空，它发回的观测结果将为了解宇宙中生命的形成提供新的线索。 今年对于中国航空航天业来说更是标志性的一年。10月16日，中国“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行21小时23分之后返回地面，在世界航天史上写下了辉煌的新篇章。12月30日，中国又把“双星计划”中的第一颗卫星送入太空。2003年成为中国发射卫星最多的一年，成功发射了6颗卫星，向世人表明，中华民族完全有能力依靠自主创新在世界科技领域占据一席之地。 火星探索成为热点 2003年，火星到地球的距离是近6万年来最近的，火星探测在这一年里成为航天领域的热点。 目前，美国“火星环球勘测者”号和“奥德赛”号探测器仍在火星轨道工作。6月2日，欧洲航天局成功发射“火星快车”探测器，该探测器由1个方形轨道器和1个名叫“猎兔犬”2号的着陆器组成，拉开了新一轮火星探测的热潮。6月10日，载有美国“勇气”号火星车的飞行器发射升空。7月7日，“机遇”号火星车又成功升空。美国宇航局助理局长韦勒说，这是有史以来人类对另外一颗行星发起的最密集的探测行动。 按原定计划，“猎兔犬”2号应于12月25日进入火星大气层，并借助降落伞和气囊垫的缓冲降落于火星表面，它的使命是寻找 火星上生命的痕迹。预计“勇气”号将于美国东部时间2004年1月3日晚到达火星表面，而“机遇”号也会在明年初到达。“机遇”号着陆后将对火星矿物质进行勘察，以证实火星形成早期曾存有高温热水的设想；“勇气”号则用于对火星水形成的原因进行研究。 人类最适合居住的地方 火星素有“航天器坟场”之称。40多年来各国筹划了30多次火星探测，20多次以失败告终。12月9日，日本宣布，由于主发动机停止工作，“希望”号火星探测器无法进入预定轨道，探索火星的使命就此终结。而欧洲第一个火星探测器“猎兔犬”2号在登陆后一直保持沉默，科学家29日说，这个全球关注的探测器有可能落入火星火山口。很多科学家仍存一线希望，欧洲航天局一位负责人称：“在这场游戏中我们尚未打完手中所有的牌。我们希望，淘气的小猎免犬能够对妈妈的呼唤作出回应。” 到目前为止，在所有被探索和研究的星球中，火星是最适合人类移居的地方。明年，探测器将为人类揭开更多火星的秘密。 （作者为中国空间技术研究院高级工程师） 芯片尺寸越来越小通信网络更新换代 信息技术产业将飞速发展（科技年终评点之信息技术篇） 沙踪 2003年，信息技术产业获得巨大发展。在这一年里，集成电路的特征尺寸已经从130纳米进一步缩小到90纳米，65纳米的芯片也即将面世；用于疾病诊断与治疗的芯片成为新亮点，日本和美国开发出化验肝功能和修补大脑内海马部位的芯片，为患者带来福音；通信领域，第三代移动通信已进入应用阶段，第四代移动通信正在开发；我国继美国、日本之后，迈入能够生产10万亿次以上巨型计算机的国家行列。在今后几年，信息产业和技术将获得更大的发展。 微电子技术：冲破摩尔定律 1965年，戈登·摩尔根据经验预言，硅晶元每平方英寸所能容纳的晶体管数量每12个月将增加一倍。这一预言被称为“摩尔定律”。多年来，微电子基本上按照“摩尔定律”发展。 未来，集成电路继续向“芯片尺寸更小、晶元尺寸更大、功耗更低”的方向发展，12英寸晶元和90纳米芯片将投入批量生产。硅材料的物理极限成为进一步发展的限制：芯片的特征尺寸已经远远小于光波的波长，光刻技术已经不能使用；一块芯片上集成愈来愈多的晶体管，散热也成为严重的问题；由于导线愈来愈小，已不能足够快地传输信号。科学家正在积极寻找新的替代材料和替代技术，推动芯片向更高水平发展。预计摩尔定律还将继续一段时间，但是也许已经到了不再按它发展的时候。 网格技术：整合分散资源 网格技术进一步完善，将充分整合分散在各地的计算机资源，实现资源的全面共享。及时天气预报、地球环境模拟等过去由于运算能力所限而无法解决的难题将迎刃而解。在电子商务、教育、娱乐等领域，网格技术也有广泛的用途。 数字化将最复杂的事物和图像简化为二值码，任何事物只要具有两种可以控制的状态存在，就有可能发展成为信息的储存器和运算器。新近国际上发展迅速的传感器网络技术，就是利用许多结构简单，

具有信号感知、通信和处理能力的传感器组成网络，达到测量、跟踪的目的。 消费电子：家电功能更多 今年，电脑病毒和垃圾邮件的泛滥引起了人们的普遍关注。未来的网络将在速度和安全性方面有很大改进。在不远的将来，电视网、通信网、计算机网将发展成为一个统一的网络系统，新的网络将更快、更能干、更安全。随着蓝牙技术的普及，近距离（10米左右）的家庭网络成为新的热点。 在近三五年内，随着消费类电子的发展，家电会变得越来越聪明。电视机将具备计算机的大部分功能，上网、购物、打游戏都可以在电视机上进行，电视节目也可由用户自行选择。家用电器将联成家庭网，在办公室、汽车里控制家中的电器设备已经可以实现。 智能化计算：模拟人脑规则 现在的计算机运算速度很快，但却不怎么聪明：虽然计算机的运算速度即将超过每秒100万亿次，但是下棋它还是要输给国际象棋大师；一个3岁的小孩，可以迅速认出他的母亲，计算机识别则不那么容易。 这些说明我们现在的计算机的算法存在缺陷，人工神经网络就是要模仿人脑的计算规则，找出一种新的算法，更好地解决图像识别、语言识别等问题。遗传算法、分形几何、智能识别等技术的发展，形成了一门新的智能计算学，它试图发展一些新的算法，更好地模拟人脑的运行机制、社会的发展规律、经济的运行法则。 未来，在某些特定的专业领域，肯定会出现使人类的脑力和体力空前解放的机器助手，这些智能计算机的智商或许比不上一名5岁的儿童，但其专业知识却会超过该领域的专家。 （作者为中国电子学会学术工作委员会主任委员） 《环球时报》 2003年12月31日 第二十版“猎兔犬”2号登陆火星模拟图