科学创造未来(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李牧皖

出版社：辽海出版社

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科学创造未来试读：

前言

科普知识数不胜数，但采用广大读者喜闻乐见的存在于广泛科学事件中富于启发性的小故事来传达科学的精神和思想，就能对我们广大读者产生共鸣和启迪，就能培养我们的科学兴趣和爱好。

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。

为此，我们特别编辑了这套“科学百家讲坛文库”，主要包括《科学创造万物》、《科学创造生活》、《科学创造精彩》、《科学创造未来》、《科学创造无限》、《科学走向太空》、《科学解密地球》、《科学揭晓自然》、《科学关注健康》、《科学警告生存》共10册。本套书将科学与故事结合起来，大到天文地理，小到生活琐事，都能告诉我们一个科学的小道理，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

一.世界前沿科技

机器人

人们想象中的机器人，往往具有人类的体貌特征，甚至会唱歌、跳舞、工作、读书。其实那只是机器人的狭义理解。机器人的完整意义应该是一种可以代替人进行某种工作的自动化设备。它可以是各种样子，并不一定长得像人，也不见得以人类的动作方式活动。

人们对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世却是近几十年的事。1920年，一名捷克作家写了一个剧本《罗素姆万能机器人》。剧本描写了一个依赖机器人的社会。剧中有一个长得像人，而且动作也像人的机器人名叫罗伯特（robot，捷克语的意思是强迫劳动，）从此，“robot”以及相对应的中文“机器人”一词开始在全世界流行。进入20世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关注与支持，一些实用化的机器人相继问世，1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人，装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人还不能走动。

20世纪60年代前后，随着微电子学和电脑技术的迅速发展，自动化技术也取得了飞跃性的变化，普遍意义上的机器人开始出现了。1959年，美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，取名“尤尼梅逊”，意为“万能自动”。尤尼梅逊的样子像一个坦克炮塔，炮塔上伸出一条大机械臂，大机械臂上又接着一条小机械臂，小机械臂再安装着一个操作器。这三部分都可以相对转动、伸缩，很像是人的手臂了。英格伯格和德沃尔认为汽车制造过程比较固定，适合用这样的机器人。于是，这台世界上第一个真正意义上的机器人，就应用在了汽车制造生产中。

经过近百年来的发展，机器人已经在很多领域中取得了巨大的应用成绩，其种类也不胜枚举，几乎各个高精尖端的技术领域都少不了它们的身影。在这期间，机器人的成长经历了三个阶段。第一个阶段中，机器人只能根据事先编好的程序来工作，这时它好像只有工作的手，不懂得如何处理外界的信息——如果让这样的机器人去做会损害它自身的工作，它也一定会去做。第二个阶段中，机器人好像有了感觉神经，具有了触觉、视觉、听觉、力觉等功能，这使得它可以根据外界的不同信息做出相应的反馈。第三个阶段的机器人不仅具有多种技能，能够感知外面的世界，而且它还能够不断自我学习，用自己的思维来决策该做什么和怎样去做。

1968年，美国斯坦福研究所研制出世界上第一台智能型机器人。这个机器人可以在一次性接受由计算机输出的指令后，自己找到目标物体并实施对该物体的某些动作。1969年，该研究所对机器人的智能进行测定。他们在房间中央放置了一个高台，在台上放一只箱子，同时在房间一个角落里放了一个斜面体。科学家命令机器人爬上高台并将箱子推到地下去。开始，这个机器人绕着台子转了20分钟，却无法登上去。后来，它发现了角落里的斜面体，于是它走过去，把斜面体推到平台前并沿着这个斜面体爬上了高台将箱子推了下去。阿西莫机器人这个测试表明，机器人已经具备了一定的发现、综合判断、决策等智能。

到了20世纪70年代，第二代机器人开始迅速发展并进入实用和普及的阶段，而第三代机器人在今天也已经得到了突飞猛进的变化。它能够独立判断和行动，具有记忆、推理和决策的能力，在自身发生故障时还可以自我诊断并修复。尽管如此，机器人的发展还是没有止境，人们希望它有更高的拟人化水平。

20世纪80年代，日本建立了首座无人工厂。工厂有1010台带有视觉的机器人，它们与数控机床等配合，按照程序完成生产任务。1992年，日本研制出一台光敏微型机器人，体积不到3立方厘米，重1.5克。1997年，日本的本田公亩制造出高1.6米的“阿西莫”（ASIMO）机器“勇气号”火星车人。这个机器人有三维视觉，头部能自如转动，双脚能躲开障碍物，能改变方向，在被推撞后可以自我平衡。该机器人由150位工程师历时11年，耗资8000万美元研制而成，可以照料人和完成多种危险及艰苦工作。2004年1月，美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星车先后成功登陆。火星车在火星表面行走、拍摄、钻探，化验，非常精彩地完成了自己的使命。

目前，科学家们正在研制更精密的小型机器人。随着纳米技术的成熟，分子级机器人的诞生指日可待。人们可以想象会有一种比尘埃还要小的机器人，飘在空气中，游进人体里，为人们服务。

人工智能——AI

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI，是指由人工制造出来的，并由电脑系统所表现出来的智能，是模拟和扩展人类智能的理论、技术及应用系统的一门新的技术科学。20世纪70年代以来与空间技术、能源技术并称为世界三大尖端技术，也被认为是21世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学，人工智能）之一。

人工智能的传说可以追溯到古埃及，但随着20世纪以来

电脑技术

从20世纪80年代开始，人工智能前进的脚步更为迅速，已经能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。“专家系统”是人工智能最活跃、最有成效的一个研究领域，它是一种具有特定领域内大量知识与经验的程序系统，能解决人类专家所解决的问题，而且能帮助人类专家发现推理过程中出现的差错。在人工智能被引入了市场领域后，更显示出了强大的实用价值。杜邦、通用汽车公司和波音公司都大量依赖人工智能系统。人们开始感受到电脑和人工智能技术的影响。

人工智能的发展引起了人们广泛的关注，对人工智能的讨论也出现了“强人工智能”和“弱人工智能”的说法。

持强人工智能观点的人认为，有一天人类有可能制造出真正能推理和解决问题的智能机器，并且，这样的机器能将被认为是有知觉的，有自我意识的。而持弱人工智能观点的人认为，不可能制造出能真正地推理和解决问题的智能机器，这些机器只不过看起来像是智能的，但是并不真正拥有智能，也不会有自主意识。

其实，早在1941年美国著名的科幻小说家艾萨克·阿西莫夫就已经在思考人工智能在未来的智慧程度能否达到人类的智慧水平，以及未来的人类如何与人工智能相处。并且还在他的作品《Runaround》中第一次明确提出了著名的“阿西莫夫机器人三大定律”，即：（1）机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观；（2）在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给予的任何命令；（3）在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。阿西莫夫希望用这样的定律来规范人工智能机器人。这虽然只是科幻小说中的假象，但是随着时代的进步和电脑的飞速发展，艾萨克·阿西莫夫的小说引起了更多人的思考，当人工智能有了人类大脑的推理能力、感知能力以及自我意识，那时的世界会怎样？未来的世界和人类会被机器人所控制吗？

有的哲学家提出人工智能与人类思维是有本质区别的：人工智能不是人的智能，更不会超过人的智能；人工智能只是无意识的机械的物理的过程，而人类智能主要是生理和心理的过程；人工智能没有社会性，而且人工智能没有人类的意识所特有的创造能力。

但是在1997年5月11日，人与电脑之间进行的国际象棋挑战赛中，机器人“深蓝”在正常时限的比赛中首次击败了排名世界第一的棋手——加里·卡斯帕罗夫时，人们开始感受到了人类的智慧尊严受到人工智能的强力挑战。正如最早提出“强人工智能”的科学家约翰·希尔勒所说：“电脑不仅是用来研究人的思维的一种工具，只要运行适当的程序，电脑本身就是有思维的。”

人工智能不仅仅是逻辑思维与模仿，科学家们对人类大脑和神经系统研究得越多，他们越加肯定：情感是智能的一部分，而不是与智能相分离的。因此人工智能领域的下一个突破可能不仅在于赋予计算机更多的逻辑推理能力，而且还要赋予它情感能力。许多科学家断言，机器的智能会迅速超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的智能之和。有的科学家认为用克隆技术复制智能比制造人工智能要有效而且容易得多，但是未来学家们预言，总有一天，人类所能做的大多数事情，电脑会做得更好。

虽然目前人工智能的发展相对人们的期望与想象的还有差距，但是现代科学技术尤其是电脑的发展，都已经为人们展现了一个又一个奇迹。因此，无论在未来人工智能是否会达到人类智慧水平甚至超越人脑，它带给人类乃至这个世界的都将是一场影响深远的革命。

美国人工智能专家曾大胆预测：未来地球上将有两种聪明的物种同时存在，人类将不再是万物之灵，机器人将具有人类的意识、情绪和欲望，电脑智能将比人脑高出1万倍。在2045年之前，人类跟机器会融合成一体。

当机器人真的被赋予了人类式的情感和意志，它将像人类一样，具备各方面的人性特征：创造性的思维、独立的思考与决策、自觉性的行为及各种人情世故，面对与人类一样有人格自尊的机器人，人类该如何以待？机器人是不是也该像我们一样拥有生存与发展的基本权利，谋求政治上的自由和平等？它们会不会凭借自身强大的功能揭竿而起，来一场人工智能的反叛以摆脱人类的控制？一手缔造了机器人神话的人类，是否已经准备好迎接未来的机器人时代？

科技的发展给了人类无穷的想象空间，其实这些场景在各种科幻作品，尤其是电影中已经常可见。这些影片中不仅演出了对未来的畅想，更表达了人类对自身的反思。《我和机器人》

影片《我和机器人》（《I，ROBOT》）是根据著名科幻小说家史萨克·阿西莫夫1950年发表的同名小说改编而成。影片中展现的是公元2035年的世界。智能型机器人已被人类广泛利用，作为最好的生产工具和最忠实的伙伴，人类对这些能够胜任各种工作且毫无怨言的机器人充满信任。影片《我和机器人》

但机器人控制系统，巨型高智能机器人“薇琪”认为人类正在危害自身的安全：国家发动战争，人类摧残地球，而根据机器三大法则，薇琪认为机器人必须保护、拯救人类。它因此利用了上行线路来控制机器人的程序来实施“拯救计划”——不允许人类走出家门。而这种“保护”在人类看来，无疑就是“监禁”与“奴役”。

影片的最终薇琪被摧毁，“人类保护计划”的所有命令也随即终止。城市恢复了正常，机器人重新开始为人类服务。而影片所讲述的故事正是现在人们担心和热衷讨论的话题：随着科技的飞快进步，机器向智能化靠拢，人性在机器面前萎缩，甚至被它反制，人们对于那些逐步替代人类工作的电脑和机器人产生了担心，是否真的会有一天，人类会反被自己的设计所控制呢？电影《人工智能》《人工智熊》

影片《人工智能》（A.I.）描写了人类对于机器人情感的幻想。莫妮卡·史文顿的爱子马丁因重病而离开了她，丈夫为排解她的寂寞，特意收养了一个看来与真人无异的机器人男孩——大卫，与她做伴。聪明的大卫竟然学会了人类的感情，与莫妮卡发展出亲如母子的关系。不料马丁奇迹般康复回家，重新夺回莫妮卡的爱，大卫妒意大发，与马丁争宠。莫妮卡无奈之下忍痛将大卫遗弃在野外。

大卫开始了他的寻爱历险，他一直想变成真人，获得莫妮卡的母爱。在机器舞男“乔”的帮助下，大卫进入冰河期的水底世界找寻仙女实现他的愿望。两千年后，沧海桑田，水底世界变为陆地，冰封的大卫得以复生。他终于在机器人统治的世界利用DNA技术将早已去世的莫妮卡复制出来，母子俩度过了最快乐的一天……

电影中，导演斯皮尔伯格以一个非人类为主角，讲述了一个机器男孩的心路历程。人工智能是人类科技的产品，人类一如既往地对自己的科技产品怀有敌意和偏见。虽然大卫探求与人类平等的情感的努力孜孜不懈，但最后仍以失败告终，片中包含了斯皮尔伯格对于科技如人类自身的一些反思：当科技力量已经足够强大的时候，科技是否只能为人类服务，还是能拥有和人类对等的地位？人类惧怕科技的毁灭性力量，但是毁灭人类的并不是科技而是人类对于科技的狂热与偏见。

剧终时的温情毕竟留下了一丝希望：大卫终于能与人类母亲重会共叙天伦。在未来人的世界中，人类、机器人、仙女终于平等地相处在了一起。《机器人瓦力》

公元2700年，人类文明高度发展的同时，地球却因污染和生活垃圾大量增加，而不再适于人类居住。人类被迫乘坐飞船离开故乡，进行一次漫长无边的宇宙之旅。临行前他们开发了名为瓦力（WALL·E，Waste Allocation Load Lifters Earth，地球废品分装员）的机器人担当清理地球垃圾的重任。

随着时间的流逝和恶劣环境的侵蚀，瓦力们接连损坏、停止运动。最后只有一个仍在运行这项似乎永无止境的工作。经历了漫长的岁月，他开始拥有了自己的意识。他喜欢将收集来的宝贝小心翼翼藏起，喜欢收工后看看几百年前的歌舞片，此外他还有一只蟑螂朋友做伴。直到有一天，一艘来自宇宙的飞船打破了他一成不变的生活。瓦力遇见了前来地球探寻生命体的伊娃，并爱上了这个显然比自己高级许多的女机器人。追随爱人而去的它采到漂浮在太空中的城堡，发现这里的人类已经退化，他们有着肥胖的四脚和脑袋，生活在机器人给予的虚幻世界中。这个被人类遗弃在地球上的瓦力，最终把人类从机器人给予的过度保护中唤醒了过来，让这些在椅子上生活了一辈子的人们恢复了直立行走，然后一起返回地球重建生命。在影片中的机器人瓦力拥有丰富的内心情感：初遇伊娃时就如一个青春期的懵懂少年，向她大献殷勤，请人到家里做客却又手足无措，想方设法找些让电影《机器人瓦力》她感兴趣的话题，献上自己的宝贝收藏以博取其欢心，偷偷地想牵人家的手却又不敢……之后瓦力又如同一位爱情坚贞的守护者，始终不渝地守护着陷入休眠的伊娃，陪着她经受风吹日晒，雨淋雷劈，甚至追随她飞向茫茫宇宙……

而反观人类却因自身的贪婪和欲望对地球环境资源严重破坏，导致人类最终走向太空的深渊，结果却被人类创造的智能机器所管制，使得人类变成了傻乎乎、胖墩墩的群体并失去了自主意识。好在最后的希望并没有破灭，在瓦力的帮助下，人类重返地球，开始了家园的建设。电脑技术

电脑是现代社会最有价值的工具之一，电脑科学技术现在已深入到社会的政治、经济、军事、文化、科技以及人类工作、学习与生活的各个方面。它的出现极大地推动了人类社会的发展。电脑的发展水平，已经成为衡量一个国家现代文明的重要标志。

世界上第一台电脑于1946年问世，它是宾夕法尼亚大学研制的。当时正处在第二次世界大战期间，为了解决许多复杂的弹道计算问题，在美国陆军部的资助下这项研究工作开始了。这台电脑于1945年底完成，1946年正式交付使用。这台机器被命名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer——电子数字积分计算机），因为它是最早问世的一台电脑，所以一般认为它是现代电脑的始祖。

由于这台机器具有计算、模拟、分现代电脑始祖ENIAC析问题、操纵机器、处理问题等能力，被看做是人类大脑的延伸，是一种有“思维”能力的机器，尤其是微型机又具有体积小重量轻的特点，可作为各种系统，设备的控制中枢，所以常被人们俗称为“电脑”。

人们通常所说的电脑硬件是指构成电脑的所有物理部件的集合。这些部件是“看得见、摸得着”的“硬”设备，故称之为“硬件”。

一般情况下，数字电脑由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构成。控制器是电脑的控制中枢，发布各种操作命令和控制信息，控制各部件协调工作；运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算；存储器用来存储程序和数据，是电脑各种信息的存储和交流的中心；输入设备用于输入原始数据和程序等信息。常用的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机等；输出设备用于输出计算结果和各种有用信息。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

软件是相对于硬件而言的，电脑软件指各类程序和文档资料的总和。电脑硬件系统又称为“裸机”，电脑只有硬件是不能工作的，必须配置软件才能够使用。软件的完善和丰富程度，在很大程度上决定了电脑硬件系统能否充分发挥其应有的作用。电脑的应用非常广泛，已经深入到生产、科研、生活、管理等各个领域。科学计算一直是电脑的重要应用领域之一，例如在天文学、空气动力学、核物理学等领域中，都需要依靠电脑进行复杂的运算。在军事上，导弹的发射及飞行轨道的计算控制、先进防空系统等现代化军事设施通常都是由电脑控制的大系统其中包括雷达、地面设施、海上装备等。现代的航空、航天技术发展，例如超音速飞行器的设计，人造卫星与运载火箭轨道计算更是离不开电脑。过去人工需几个月、几年的时间，甚至根本无法计算的问题，使用电脑只需几天、几小时甚至几分钟。

除了国防及尖端科学技术以外，电脑在其他学科和工程设计方面，诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、土木工程设计等领域内也得到广泛的应用，并促进了各门科学技术的发展。

利用电脑对数据进行分析加工的过程就是数据处理的过程。当前大部分电脑都用于数据处理。银行系统、财会系统、档案管理系统、经营管理系统等管理系统及文字处理、办公自动化等方面都大量使用电脑进行数据处理。如现代企业的生产计划、统计报表、成本核算、销售分析、市场预测、利润预估、采购订货、库存管理、工资管理等，都通过电脑来实现。电脑的应用程度，已经是衡量一个部门和领域现代化管理水平的重要方面。

在现代化工厂里，电脑普遍用于生产过程的自动控制。例如在化工厂中用电脑来控制配料、温度、阀门的开闭等；在炼钢车间用电脑控制加料、炉温、冶炼时间等；程控机床的精确制造；产品加工的自动工艺过程等。采用电脑过程控制，可大大提高自动化水平，提高产品质量，提高劳动生产率，降低成本，提高经济效益。在生活中用电脑控制的电冰箱、电视机、空调、洗衣机也给现代生活带来了极大的方便。

电脑还可以进行辅助设计和辅助制造。由于电脑有快速的数值计算、较强的数据处理及模拟的能力，因而目前在飞机、船舶、光学仪器、超大规模集成电路等的设计制造过程中占据着越来越重要的地位。使用已有的电脑辅助设计新的电脑，达到设计自动化或半自动化程度，可减轻人的劳动强度，并提高设计质量。电脑除了可以进行辅助设计、辅助制造外，还可以用于进行辅助测试、辅助工艺、辅助教学等。

信息通信电脑网络是电脑在通信方面的重要应用，它是电脑和通信技术结合的产物。通过全球电脑网络，可实现全球性情报检索、信息查询、电子商务、电子邮件等。企业网、城域网、校园网改变着人们的管理经营方式。银行系统可通过全国性网络实现联机取、存款业务；民航、铁路系统可通过全国性网络实现异地订、售票业务；旅游系统可通过网络进行客房预订等业务。

和互联网有关的科幻作品，最广为人知的莫过于《黑客帝国》。这部作品的前身是美国“塞伯朋克”派的科幻小说，早在20世纪的80年代就已经出现。也就是说，人类自由地穿梭于互联网、黑客干扰人类的正常生活、电脑病毒泛滥给世界带来灾难……这样的科学想象，早在20多年前甚至更早就已经出现。虽然《黑客帝国》中电脑程序成为生物、毁灭人类世界的幻想并没有变成现实，人们也无从预测，人工智能是否真的会高于人类智能，互联网的飞速发展最终将给人类带来什么，但是，互联网却成为现代生活中无法摆脱的一部分，深入到了每个人生活的细微之处——已经很难想象，没有网络的世界将会是什么样的世界。

在过去的十年里，互联网的发展和普及可以说是日新月异：90年代中期，网络游戏只是电脑高手和网络精英的专利，对于普通大众来说，网络还只是看不见也摸不着的概念，但是，仅仅数年之后，网游就蔓延到全世界，并被一部分人视为“公害”。

世纪之交，最引起世界关注的事情就是网络大潮席卷全球——那个时候，一个刚从学校毕业、初出茅庐的年轻人，只要他精通电脑与网络，就可以凭着几页薄薄的创业计划书从风险投资商那里拉到几百万上千万的投资，世界网民的数量从此呈几何级数增长。但是，两三年后，互联网的冬天迅速到来，网络经济泡沫迅速破裂，大量的网络公司倒闭。不过，这并没有影响互联网在大众当中的普及，21世纪初，几乎所有的人都在学习如何上网、如何发电子邮件，许多爱钻研的网友甚至开始自建主页、网站——网络开始深入到千家万户。特别是近两年来，博客、播客快速兴起，3G手机的浪潮高调推出。网络，已经渗透到人们生活的方方面面。

信息技术——IT

信息技术（Information Technology）简称IT，指人类开发和利用信息资源的所有手段的总和。也可以说，信息技术是指获取、传递、处理和利用信息的技术。最近半个世纪，是有史以来科学技术发展最迅速的阶段，各种高新技术层出不穷，其中最为突出的就是信息技术，而且已经成为当代新技术革命最活跃的领域。信息技术是一门综合性非常高的新技术，它是所有高新技术的基础和核心，对其他高新技术的发展起着先导作用。一般地讲，其他技术是作用于能源和物质，而信息技术则是改变了人们对空间、时间和知识的认识和理解。信息技术的普遍应用将会充分的挖掘人类的智力，使物质和能源更有效地被人们所利用，起到催化和倍增的作用。20世纪中叶，由于生产社会化程度空前提高，人类在信息处理方面也进入了一个全新的阶段，我们可以称之为信息处理的电子时代。所谓现代信息技术，就是指在这十年内迅速发展起来并且迅速普及的一系列技术，正是这些技术构成了现代信息处理的基础。

现代信息技术的核心是微电子技术、电脑技术和现代通信技术？作为信息处理的设备——电脑，无论在信息量的存储方面，还是在信息处理加工速度方面都有长足的发展。电脑的价格大幅度下降，性能大幅度提高，这些都为电脑广泛应用于信息处理提供了可能。现代通信技术主要包括数字通信、卫星通信、微波通信、光纤通信等。通信技术的普及应用，是现代社会的一个显著标志。通信技术的迅速发展大大加快了信息传递的速度，使地球上任何地点之间的信息传递速度缩短到几分钟之内甚至更短，加上价格的大幅度下降，通信能力的大大加强，多种信息媒体如数字、声音、图形、图像的传输，使社会生活发生了极其深刻的变化。

信息技术的广泛应用改变了人们的社会生活环境，也改变了人的生活方式、行为方式和社会互动关系。随着网络技术的广泛应用，人们不但可以通过连接在网络上的家用电脑随时使用世界各地的丰富信息资源，还可以积极地参与网络信息资源的生产。而且，电脑多媒体技术创造出的“虚拟现实”环境，以其形象逼真的效果反映客观真实世界，使网络传播的内容更具社会渗透力。以国际互联网为代表的网络技术的出现，不仅拓宽了人们认识世界的视野，增加了人们了解世界的机会，而且对人的社会化方向、内容产生了深远影响。

当今世界正在向信息时代迈进，信息已经成为社会、经济发展的“血液”、“润滑剂”；现代信息技术广泛地渗透并改变着人们的生活、学习和工作；信息产业正逐步成为全球最大的产业。在这股席卷全球的信息化浪潮的冲击下，城市规划、城市建设、城市管理、城市的传统形态与功能等城市发展的诸多方面也无一例外地受到了现代信息技术的强大影响，城市正面临着新的发展契机。“智能城市”是信息技术为现代社会带来的最重要影响之一，是一种不同于以往任何时代的城市空间结构的重组，它以地球信息科学、人居环境科学、区域可持续发展为理论与方法基础，以体现城市规划。信息技术使城市的产业结构发生了巨大变化。这主要体现在：在现代信息技术基础上产生了一大批以往所没有的新兴产业；信息技术通过对传统产业的改造，使传统产业明显带有信息化的痕迹，从而获得新生。可以说，现代社会的产业结构已经向信息经济模式转变。

随着信息技术的迅猛发展，人类社会正逐步从工业化社会向信息化社会迈进。为迎接挑战，各国正在规划和实施适应信息时代的全国性、乃至全球性高速信息公路。世界上几乎所有发达国家都已相继建成了国家级的电脑网络。这是一场跨越时空的新的信息网络革命，它将比历史上的任何一次技术革命对社会、经济、政治、文化等带来的冲击更为巨大，它将改变人们的生产方式、生活方式以及工作和学习方式。随着电脑网络的发展，也带来了许多政治、法律、伦理道德和社会问题，如信息泛滥、信息污染、信息犯罪等等。研究探讨信息技术发展所带来的伦理道德问题，已经成为国内外各界人士普遍重视的前沿性课题。

2008年，权威部门总结出了IT发展至今几十年来，发生的最具历史意义的25个事件，以示纪念。

1.1986年9月9日：康柏模仿IBM而胜出

个人电脑产业刚兴起时，号称蓝色巨人的IBM几乎没有遇到来自其他厂商的挑战。然而当英特尔骤然把它的处理器从16位升级到32位时，康柏让这位巨人大吃一惊。这一标准一直沿用至今，并一直占据主导地位。它在当时的市场上提供了一款价格具有相当竞争力的电脑，售价6499美元，配置了英特尔最新的386芯片。突然之间，IBM无法再为PC行业设定发展节奏与制定价格标准了。

2.1989年8月1日：微软推出Office办公软件

微软小试牛刀，首次推出零售价500美元的苹果电脑套装软件，它包括了三款当时已非常流行的程序（Word，Excel，Power Point）。Windows版的此套件在一年后上市，许多专家都认为office办公软件，而不是Windows操作系统，才是微软最为赚钱的产品。

3.1990年2月19日：台式电脑取代胶片暗室

托马斯·诺尔写了一篇论数字图像处理的博士论文，却因为他的图像处理软件无法呈现论文中提到的“灰阶度”而备感苦恼。他不得已写了个小程序来模拟这一效果。他任职于工业光魔公司的兄弟约翰鼓励他把这个小程序制作成了一个软件，兄弟二人还为这个软件取名为“图像专家”（ImagePro）。不过当时的硅谷显然对此并不感兴趣，直到约翰把它展示给Adobe公司。从那一刻起，这个被重新包装命名的软件就一直与数码图像关系密不可分，人们甚至把它作为一个动词来使用，比如经常这样说：“我要PS掉这颗痣”。

4.1990年5月22日：Windows升级至3.0

最初发行的几版Windows操作系统都没能吸引太多注意，但Windows3.0增加了虚拟内存、内存保护等新特性，开始让个人电脑具有多项任务并行处理能力。微软卖出了大约1000万份Windows3.0，从此奠定了自己统领个人电脑操作系统的地位。

5.1991年5月24日：互联网迈向商业化

对于美国国家科学基金会将互联网开放用于商业应用这一决定，曾有批评人士将此喻为“把联邦公园变成菜市场”。最开始的一段时间里，商业应用只意味着企业之间电子邮件的互相往来。但是很快的，一个叫杰夫·贝佐斯的企业家创办了Cadabra，它就是亚马逊网上书店的前身，后者于1995年开始正式投入运营。如今，亚马逊每年都要处理来自全球超过10亿美元的订单，销售数百万种五花八门的商品。这个网上巨人还在不断增长中，据估计，网上购物业每年有大约1000亿美元的市场。

6.1991年10月5日：Linus发布Linux

在1981—1991年间，MS－DOS操作系统一直是电脑操作系统的主宰。此时计算机硬件价格虽然逐年下降，但软件价格仍然居高不下。Linus是赫尔辛基大学计算机科学系的二年级学生，从1991年4月起，他通过修改终端仿真程序和硬件驱动程序，开始编制自己的操作系统。1991年10月5日，Linus发布消息，正式向外宣布Linux内核系统的诞生。

7.1993年12月8日：Mosaic登上《纽约时报》“轻点鼠标：就能看到一段NASA（美国航空航天局）卫星拍摄于太平洋上空的气象视频。”《纽约时报》在一篇报道中如此写道。“再点一下，一张小小的数字照片能告诉你，远在英格兰的剑桥大学电脑科学实验室里，某个咖啡壶是满的还是空的。”这篇文章让Mosaic，这一最早的网络浏览器进入寻常百姓家。

8.1994年4月12日：垃圾邮件崭露头角夫妻律师二人组Laurence Caner和Martha Siegel在网络上为他们自己的法律服务做起了广告。这项服务有个响亮的标题——“拿绿卡的好运，谁是下一个？”夫妻俩把这条广告发到了大约6000个Usenet（最悠久的网络之一，任何用户都能自由发布信息的地方）讨论组里。因此而愤怒的程序员编写了一个叫做Cancelbot的程序运行在Usenet上，用于寻找这条广告的出处，并使得Usenet的访问速度大大下降。不知悔改的夫妇俩则宣称，通过这则近乎免费的广告，他们一共获得了1000个新客户以及10万美元的收入。

9.1995年8月24日：微软推出Win95

Windows95摒弃了其前几任操作系统对于DOS的依赖，增加了多项任务和保护模式32位程序应用支持，并增加了一个“开始”按钮，用户通过它可以启动任何程序。微软花了300万美元用于Win95的广告推广，电视广告中播放着滚石乐队的签约广告歌曲“Start Me Up”，并让帝国大厦闪耀着Windows95微标上的颜色。

10.1995年9月4日：eBay的第一笔拍卖生意

据说，eBay的创始人Pierre Omidvar创办网站是为了帮他的未婚妻销售处方药。但当时叫做Auction Web的这个小网站上，所销售出的第一件拍卖品是一个破损的

激光

11.1998年3月：palm试航PDA

Palm能容纳多达750个联系人与地址簿、一整年的约会记录、100项待办事件或者备忘，却只有口袋大小，而且还可以与PC或者iMac电脑同步。Palm的Pilot1000当时售价为299美元，有128K大小的内存容量，装有手写识别软件。

12.1996年10月30日：AOL提供包月上网服务

拨号上网用户们一直以小时计时交纳上网费用，并因此时刻留意着时间。AOL不顾争议推出每月只需20美元即可无限时上网的服务，立即使得该公司的网络设备负载过大。然而3年后，AOL拥有了1000万个用户，包月上网制也成了行业准则。为了避免网络拥挤，AOL的用户们只要不断开网络连接就行，而他们也由此意外地发现了永远在线的好处。

13.1997年7月9日：从流放中归来在被排挤出自己一手创办的公司达十年之久后，史蒂夫·乔布斯终于又说服苹果电脑收购他创办的另一家公司NeXT，苹果电脑也由此获得其OSX操作系统的根基。在数次会议讨论后，乔布斯重归苹果重新任职CEO，并在不长的时间里，先中止了失败的Newton便携设备项目，又秘密研发了半透明蓝色的史蒂夫·乔布斯iMac，接着说服比尔·盖茨继续开发Internet Explorer和Microsoft Office的Mac版本，然后收购了一系列专业多媒体应用软件如FinalCut等。通过这一系列举措，乔布斯挽救了苹果公司的命运，使其再次辉煌。

14.1998年10月28日：版权保卫战

由世界知识产权组织起草的《数字千年版权法》，或许是网民眼中最不受欢迎的一部法规，1998年10月28日美国前总统克林顿授权这部法规开始实施。该法涉及网上作品的临时复制、网络上文件的传输、数字出版发行、作品合理使用范围的重新定义、数据库的保护等，规定网络著作权保护期为70年，未经允许在网上下载音乐、电影、游戏、软件等为非法。

15.1999年1月19日：黑莓的神话

黑莓（Bhck Berry）是加拿大RIM公司推出的一种移动电子邮件系统终端，其特色是支持推动式电子邮件、手提电话、文字短信、互联网传真、网页浏览及其他无线资讯服务。只需花上399美元，再加上数据服务的费用，这个设备就成了商务应用利器。在一段时间里，这套装备一直是青少年追逐的科技趋势。随着其型号在这些年一直不断地演变，黑莓仍然是当今世界上最畅销的智能手机——对于科技品牌来说，这像是一段神话与史诗。

16.1999年3月29日：梅丽莎病毒燃起燎原野火黑莓手机

一个携带Wotd病毒的文件出现在网络上，宣称自己含有大量色情网站的登录密码——这就是梅丽莎病毒。它还通过被感染电脑的Outlook地址簿，自动把其自身发送给电脑主人的前50个联系人，使得许多邮件服务器不堪重负，并导致美国经济损失估计高达8000万美元。梅丽莎病毒的作者被判监禁20个月，此举显然并未能对其他病毒作者起到任何警示作用，他们仍在大量编写病毒程序。

17.1999年3月31日：TiVo改变电视

TiVo是一种数字录像设备，它能帮助人们非常方便地录下和筛选电视上播放过的节目，让录像变得非常简单，只要根据节目菜单设定录影计划，就可以从硬盘上随时回放节目。由于TiVo具备了自动暂停和跳过功能，使用者还可以轻松地跳过电视台插播的广告。

18.2000年1月1日：千年虫的一场虚惊

这一天什么也没发生——部分原因是许多公司花费了上千亿美元用于修复软件防止出差错。包括之前人们最添油加醋的那些千年危机预言——核电站熔毁、监狱门庭大开、电网悉数毁坏——都只是焦虑、无知的人们臆想出来的。

19.2000年4月3日：联邦法院裁决微软垄断

美国政府指控微软利用其在电脑操作系统的垄断性统治地位，通过在其Windows操作系统内集成Interne Explorer浏览器。意图控制网络浏览器市场。联邦地方法院法官Thomas Penfield Jackson的裁决签发于这一天，责令微软分离重组为两家业务公司——微软通过再次上诉推翻了这一裁决。但这场旷日持久的诉讼战让微软变成一个更为友好和温和的竞争者，或者至少是它变得非常谨慎了。

20.2000年6月26日：Napster被迫转型

Napster是一款可以在网络中下载自己想要的MP3文件的软件名称，它还同时能够让自己的机器也成为一台服务器，为其他用户提供下载。法官Marilyn Patel在2000年6月26日就Napster被诉侵权一案做出裁决，这项颇为流行的音乐服务必须于两天内关闭。一时间网络上掀起轩然大波。Napster的用户们都在向娱乐行业传达同一个信息：不行方便，毋宁死。Napster随后以同一品牌名称重生转型，提供有偿音乐服务，但“toNapster”的含义一直未变，仍然意味着通过数字盗版行为侵害商业利益。

21.2001年7月9日：Webvan清场

时尚的送货车队与巨大的仓库，这一切都让Webvan——一家在线零售商成为网络大潮中臃肿而迟早注定关门的企业里的典型。Webvan寄予重望的在线订单暴涨的情形没能出现，这家公司也在这一天宣告破产。从中能得到的教训是：人们或许会在网上购买图书和CD，但他们更愿意自己去市场购买生菜，以省下退货费用。TiVo

22.2001年10月1日：iPod与音乐

在这一天，外观光滑，能容纳下100张专辑的苹果新时尚iPod正式上市。便携音乐播放器从此不再是一件装饰品，而是一种生活方式的符号，引领着数字音乐新时代的到来。

23.2004年11月9日：Fire fox掀起第二次大战

针对微软反垄断一案的裁决并没有把IE浏览器打败，反倒是无休止的病毒、恶意软件和漏洞让用户时刻准备甩掉Intemet Explorer。但是直到2004年中期，Mozilla基金会旗下的开源软件在经过漫长的6年开发后，也没有发布一个1.0版，否则当时市场上也不至于没有一款能与IE相抗衡的浏览器。所以一小部分反叛者把Mozilla的浏览器改头换面一下，推出了一款轻量级的浏览器，它致力于更有效和更安全的网络冲浪体验，它就是Firefox，在2004年11月19日这一天向公众发布，其他的一切，都将由历史来述说。

24.2006年4月6日：YouTube把电脑变成电视

在这一天，一个默默无闻的喜剧演员Judson Laipply在YouTube上传了一段舞台表演视频——“舞蹈的进化”，在这段视频中他模仿了各种各样的流行时尚舞蹈。这个视频剪辑自上传后一共被观看了7000万次，充分展现了访问YouTube的便捷性，以及它前所未有的构建巨大视频网络的能力，只要有网络接入，人人皆可访问，随时皆可访问它。YouTube是设立在美国的一个视频分享网站，它是一个可供网民下载观看及从事视频短片的网站，至今已成为同类型网站的翘楚，并造就多位网上名人和激发网上创作。Firefox浏览器

25.2007年6月29日：iPhone朝圣者的光荣日

尽管iphone预先的大肆宣传有些可笑，但排在队伍中的人们并不抱怨什么。iPhone的影响力已经远远超过购买它的200万用户，它的成功，使人们可以期待将来看到更多装备精良的手机——触摸屏，更少的按键，和更像电脑的应用程序。

智能微尘

智能微尘（smart dust）是指具有电脑功能的一种超微型传感器，它可以探测周围诸多的环境参数，能够收集大量数据，进行适当计算处理，然后利用无线通信装置，将这些信息在微尘器件间往来传送。

近年来，由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进，集成有传感器、计算电路、双向无线通信技术和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小，但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件，未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理、发射信息。而且，它仅依靠微型电池就能工作多年。

智能微尘的应用范围很广，除了主要应用于军事领域外，还可用于健康监控、环境监控、医疗等许多方面。但这一领域目前仍存在一些技术瓶颈，限制了其向市场产品的广泛转化。

智能微尘系统可以部署在战场上，远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动。智能微尘可以被大量地装在宣传品、子弹或炮弹壳中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的运动自然清晰可见。

美国希望在战场上放置这种微小的无线传感器，以秘密监视敌军的行踪。美国国防部已经把它列为一个重点研发项目。如果像预想的那样，智能微尘用在战场上，美国的军事实力又将与其他国家再度拉开距离。智能微尘还可以用于防止生化攻击——智能微尘可以通过分析空气中的化学成分来预告生化攻击的到来。

在生活中，通过智能微尘装置，可以定期检测人体内的葡萄糖水平、脉搏或含氧饱和度，将信息反馈给本人或医生，用它来监控病人或老年人的生活。科学家设想，将来老年人或病人生活的房间里，将会布满各种智能微尘监控器，如嵌在手镯内的传感器会实时发送老人或病人的血压情况，地毯下的压力传感器将显示老人的行动及体重变化，门框上的传感器会了解老人在各房间之间走动的情况，

衣服里的传感器会发送出人体体温的变化，甚至于抽水马桶里的传感器可以及时分析排泄物并显示出问题……这样，老人或病人即使单独一个人在家也是安全的。

英特尔公司正在研究通过检测压力来预测初期溃疡的“Smart Socks”，以及通过检测伤口化脓情况来确定有效抗生物质的“智能绷带”。一个胃不好的病人吞下一颗米粒大小的小金属块，就可以在电脑中看到自己胃肠中病情发展的状况，对任何一个胃病患者来说，这无疑都是一个福音。智能微尘将来还可以植入人体内，为糖尿病患者监控血糖含量的变化。届时，糖尿病人可能需要看着电脑屏幕上显示的血糖指数，才能决定适合自己的食物。

智能微尘还可用于发生森林火灾时，通过从直升飞机上的温度传感器来了解火灾情况。此外，智能微尘还可以进行大面积、长距离的无人监控。由于输油管道许多地方都要穿越大片荒无人烟的无人区，这些地方的管道监控一直都是难题。传统的人力巡查几乎是不可能的事，而现有的监控产品，往往复杂且昂贵。智能微尘的成熟产品布置在管道上，将可以实时地监控管道的情况，一旦有破损或恶意破坏，人们都能在控制中心实时了解到。

智能微尘在拥挤的闹市区，可用作交通流量监测器；在家庭可监测各种家电的用电情况以避开高峰期；还可通过感应工业设备的非正常振动，来确定制造工艺缺陷，智能微尘技术潜在的应用价值非常之大。随着微尘器件的价格大幅下降，今天智能微尘将具有更加广阔的市场前景。

全球定位系统——GPS

GPS是导航卫星测时与测距全救定位系统（Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position system）的缩写，是一种结合卫星及通讯发展的技术。它是美国从本世纪70年代开始研制，历时20余年，耗资300亿美元，于1994年3月全面建成的具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS包括绕地球运行的24颗卫星，它们均匀地分布在6个轨道上，每颗卫星能连续发射一定频率的无线电信号。只要持有便携式信号接收仪，则无论身处陆地、海上还是空中，都能收到卫星发出的特定信号。接收仪中的电脑对接收到卫星发出的信，号进行分析，就能确定接收仪持有者的位置。

美国最初开发GPS的主要目的是为美军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。在1991年的海湾战争中，美军就曾利用这一技术在沙漠中部署军队。

最初的GPS计划方案是将24颗卫星放置在三个轨道上。每个轨道上有8颗卫GPS卫星网星。但由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在6个轨道上。然而这一方案使得卫星可靠性失去了保障。1988年美国进行了最后一次修改，使用2l颗工作星和3颗备份卫星工作在6条轨道上。从1978年到1984年，美国陆续发射了11颗试验卫星，并研制了各种用途的接收机，实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，至此宣告GPS系统进入工程建设状态。1993年底实用的GPS网即GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。位于轨道中的GPS卫星

由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。成功地应用于土地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科。在人们的社会生活中，CPS的应用更加是无处不在。天文台、通信系统基站、电视台可用GPS精确定时；道路、桥梁、隧道的施工中大量的工程测量在使用GPS后将更加精确；有了GPS野外勘探，城区规划的测绘变得更加简单和准确；GPS在现代交通运输方面更加不可或缺，车辆的导航、调度、监控，船舶的远洋导航、港口和内河引水，飞机航线导航、进场着陆控制都由于GPS的应用而更加安全便捷。使用GPS人们旅游及野外探险变得更加轻松，GPS甚至能用语音提醒人们转弯的方向以及目的地的路程；车辆安装了GPS定位防盗系统后将不再担心丢失，无论被盗车辆开到哪里，车内的GPS防盗系统都会发出信号向警方报告车辆位置，从而帮助警方抓住罪犯并追回被盗车辆。目前手机、PDA、PPC等通信移动设备都可以安装GPS模块，GPS的便携性使人们在日常生活中对GPS的应用更加得心应手，电子地图、城市导航让人们身在他乡却不会感到陌生，城市的建筑和街道都在掌握中。儿童及特殊人群的防走失系统则是GPS更加重要的功能体现。

随着技术的进步，GPS接收设备的价格也直线下降。20世纪80年代末期，一些船队使用GPS的花费为数万美元；而1991年海湾战争期间手持的GPS接收仪价格就降到了1000美元以下；如今GPS接收仪在美国的体育用品商店里就能买到，价格在100美元左右。随着技术的进步GPS的接收仪价格将更加低廉，更多的电子产品都将配有GPS导航功能，GPS走进千家万户指日可待。

正如人们所说的那样：“GPS的应用，仅受人们的想象力制约。”GPS问世以来，已充分显示了其在导航、定位领域的霸主地位。许多领域也由于GPS的出现而产生革命性变化。目前，GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。

电子商务

随着网络和相应技术的出现和发展，人们通过网络进行的沟通越来越多，因此通过网络进行商务活动也得到了广泛的发展，并进而产生了一个新名词——“电子商务”。

电子商务（Electronic Commerce）简称EC，通常是指在全球各地的商业贸易活动中，在网络开放的环境下，买卖双方不用谋面而进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。电子商务涵盖的范围很广，一般可分为企业对企业（Business to Business），或企业对消费者（Business to Customer）两种。另外还有消费者对消费者（Customer to Customer）这种发展迅速的模式。

电子商务将传统的商务流程电子化、数字化，一方面以电子流通代替了实物流通，大量减少了人力、物力，降低了成本；另一方面突破了时间和空间的限制，使得交易活动可以在任何时间、任何地点进行，从而大大提高了效率。电子商务所具有的开放性和全球性的特点，也为企业创造了更多的商机。

电子商务的出现重新定义了传统的商品流通方式，减少了中间环节，使得生产者和消费者的直接交易成为可能在破除了时空的壁垒的同时，电子商务还提供了丰富的信息资源，为各种社会经济要素的重新组合提供了更多的可能。

电子商务还使商家之间可以随接交流、谈判、签合同，消费者也可以把自己的反馈建议反映到企业或商家的网站，而企业或者商家则要根据消费者的反馈及时调查产品种类及服务品质，做到良性互动。

随着网络使用人数的增加，利用网络进行网络购物并以银行卡付款的消费方式已渐流行，电子商务网站也层出不穷。阿里巴巴、亚马逊、eBay、淘宝等大型电子商务网络的出现，更使得电子商务成为流行时尚。

在飞速发展的同时，网络安全问题浮出水面并成为制约电子商务发展的重要因素。

因为网络自身的特点，任何一个人都可以使用特定技术，看到在网上传输的信息，并可以替代和修改这些信息。另外，规范网络的法律法规不健全也是影响到电子商务的一个重要因素，确认网上的数字身份证明和数字契约的法律有效性是十分重要的。与此同时，还有其他一些因素，如商家和用户对网上电子商务方武的认同、网络普及的程度等都会影响电子商务的发展。

对电子商务的安全技术而言，其中包括加密技术、数字签名技术和认证技术等。加密技术是用来保护敏感信息的传输，保证信息的机密性；数字签名技术是用来保证信息传输过程中信息的完整和提供信息发送者的身份认证；认证技术是保证电子商务安全的重要技术之一。认证分为实体认证和信息认证：前者指对参与通信实体的身份认证；后者指对信息进行认证，已决定该信息的合法性。

电子商务是一种商业新潮流，在一定程度上改变着整个社会经济运行的方式，它的出现必将给人们生活带来种种便利。

电子政务

电子政务并不是狭隘的政府上网工程，其确切定义是利用互联网作为新的服务手段，来实现政府对居民和企业的直接服务。需要注意的是，政府机关内部的事务处理如税收工作等等的电子化并不列入电子政务的范畴。当前，电子政务在很多领域都得到了广泛的应用。

政府信息门户

政府信息门户是电子政务系统框架的核心，通过政府信息门户这样一个集成的门户入口，使得用户可以随意地得到政府信息与服务。政府门户网站作为政府对外宣传政治、经济和利会发展等各方面情况及服务市民、服务企业的窗口和桥梁，区别于其他商业性、事业性网站，并可体现出政府的现代化办公的形象。

电子公文交换系统

电子公文交换系统包括交换处理系统、交换数据库系统、公文收发管理系统、公文信息web系统、电子印章系统、CA认请系统、文档管理系统等。电子公文交换系统的建设目的，就是按照统一的标准，在不同的政府部门之间进行电子公文的传输，并保证公文在传递过程中的安全性和有效性。

协同办公系统

协同办公系统主要由个人办公、文档管理、行政办公、信息园地、人事信息、系统管理和帮助系统等子系统组成。该系统提供了一个协同的、集成的办公环境，使所有的办公人员都在同一个且个性化的信息门户中一起工作，这样就摆脱了时间和地域的限制，实现了协同工作与知识管理。

电子税务应用系统

税务信息化是政府信息化的重要组成部分。开展电子税务是各级政府电子政务的重要内容。它与整个社会的信息化，与其他宏观管理部门的信息化，与居民、企业的信息化密切相关。电子税务应用系统是传统税务工作的电子化、信息化、网络化。即指充分利用电脑网络应用等技术手段实现包括纳税申报、数据处理、税务登记、发票管理、查询违章记录、税收征管等整个业务流程的电子化、网络化、信息化。对纳税人和税务机关、人员的纳税和执法情况进行全方位的监控分析，同时辅助上级部门实施管理和决策的功能。电子税务不仅大大提高了政府税收的有效性和效率，而且有效地提高了全社会的完税率。此外，电子税务还可以实现全社会最复杂的档案系统的建立，较之传统的政府税务行政工作，其优势是不言而喻的。电子政务决策支持系统实践经验表明，政府部门的决策越来越依赖于对数据的科学分析。因此，发展电子政务，建立决策支持系统，利用电子政务综合数据库中存储的大量数据，通过建立正确的决策体系和决策支持模型，可以为各级政府的决策提供科学的依据，从而提高各项政策制定的科学性和合理性，以达到提高政府办公效率、促进经济发展的目的。电子政务决策支持系统能够为政府机构内的每个领域的管理决策人员提供全面、准确、快速的决策信息。对政府的相关业务起到事前决策、事中控制、事后反馈的效果。

社区信息化系统

社区信息化系统是指运用各种信息技求和手段，在社区范围内为政府、居委会、居民和包括企业在内的各种中介组织和机构，搭建互动网络平台，建立沟通服务渠道，从而使管理更加高效，服务更加优质，最终使居民满意，进而不断提升居民的生活质量。

电子政务的实施，不但使信息技术与互联网在发挥政府职能和政府管理方面起到了更加积极的作用，而且使政府的行为方式发生了变化。当前，电子政务建设已开始成为许多国家行政改革的重要推动力量。电子政务推动的政府行政改革是一个由浅至深的过程，从改变政务流程开始，逐步改变政府的组织结构及决策过程、调控途径、行为方式等，并进而提高政府的行政能力。

克隆

一个细菌经过20分钟左右就可一分为二；一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄；仙人掌切成几块，每块落地就生根；一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎，一年内就能长出数百株草莓苗……凡此种种，都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代，这就是无性繁殖。无性繁殖的英文名称是“clone”，音译为“克隆”。如今，克隆是指利用生物技术，由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组的后代的过程。

在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中的遗传物质没有产生不可逆的变化。利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，这为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法。

克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮。1997年3月，即“多莉”诞生后1个月，美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。同年7月，罗斯林研究所和PPL公司宣布，用基因改造过的胎儿的纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”（Polly）。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。1998年7月，美国夏威夷大学宣布，用小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，这是继“多莉”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。

科学家们在不同物种间进行细胞核移植实验也取得了可喜的成果，1998年1月，美国威斯康星—麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎。虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可能性做了有益的尝试。1999年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；我国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎。

克隆技术被誉为“一座挖掘不尽的金矿”，它在生产实践上具有重要的意义，已展示出广阔的应用前景。当今世界人口在增长，土地在锐减，迫使人们不得不想办法提高作物的单位面积产量。人们利用“克隆”技术可以培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，大大提高了粮食产量。如果将克隆技术在农业中推广，将有效解决人类的吃饭问题。过去人们培养一个优良畜种，需要数代杂交选种，而且变异和退化时常威胁品质的稳定。利用体细胞克隆技术，这一世纪难题就迎刃而解。如用一头高产奶牛作供体，就可以克隆出十头、百头甚至千头、万头同样高产的奶牛。很多吞噬人类健康的疾病的根源用现代医学还无法查出。科学家们把体细胞中可能与疾病有关的“嫌疑”基因，导入实验动物基因中，然后克隆出一批转基因的实验动物。由于人与动物的疾病发生机理有很多相似之处，如果导入的嫌疑基因在动物身上发病，就证明那一基因是“肇事元凶”。在当代，医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技克隆羊多莉术而言，器官移植中的排斥反应仍是最难解决的问题。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。利用克隆技术培育人体器官则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。猪的一些器官与人类器官在功能、大小、结构上较接近，比如心脏，所以克隆猪被认为是研究异种器官移植、构建人类疾病模型的理想材料。科学家们通过克隆猪进而培植可供移植给人类的器官，这将解决全球可供移植的人体器官极为短缺的问题。人们还通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素。

从血液中提取的蛋白药物，成本高，价格昂贵，而且有些血液制品中可能隐匿有艾滋病、乙肝等病毒，这使人们在使用这些药物进行医疗的同时又有被传染的危险。如果大量克隆具有特殊药用价值的基因动物，就可以利用这种动物的血液和乳汁，生产具有特殊效用的蛋白药物，既提高效率，又可在安全问题上高枕无忧。

每年，地球上都有许多物种灭绝。克隆绵羊多莉的诞生，为我们开辟了一条保护濒危动物的途径。即使在自然交配成功率很低的情况下，科研人员也可以从濒危珍稀动物个体身上选择适当的体细胞进行无性繁殖，达到有效保护这些物种的目的。从生物学的角度看，这也是克隆技术最有价值的地方之一。

克隆器官将造福人类

20世纪，器官移植已取得重大成就，但人类现在所进行的器官移植都是从他人身上取下来移到病人身上，可供移植的器官数量总是满足不了等待做移植手术者的需要，而且能提供的器官来源也很紧缺，大部分病人等待器官移植的过程痛苦而漫长。同时，机体组织的排异性仍未被攻克，病人往往要花上为数不少的药费来克服免疫排斥问题。

21世纪，人类将迎来人体器官更换的新时代，克隆技术将为更多的患者带来福祉。克隆技术可利用病人的体细胞（如一点皮肤细胞）逆向克隆出病人的胚胎细胞，当发育到囊胚期取出胚胎干细胞，在体外诱导成病人所需的组织细胞，用于以治疗为目的的治疗性克隆。目前，动物实验已经把小鼠的胚胎干细胞诱导成有功能的心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞，并成功地完成了治疗相关疾病的动物模型。

在美国，每年可用于心脏移植手术的心脏才2000多个，而需要做手术的有5万多人。这意味着每年有近5万人因为没有可供移植的心脏而死去。于是，科学家们设想出了用人类自己的细胞，克隆出各种器官，以满足器官移植的需要的方法。2003年5月24日，美国华盛顿大学宣布，他们将历时10年，完成在实验室培植人类心脏的计划。培植人类心脏的材料取自病人的细胞。这个被称为“小阿波罗计划”的计划完成后，全世界每年将有成百万心脏病患者获得新生。

目前，全世界很多实验室在开展克隆人体器官的研究，正在实验室中培植的人体器官，有心脏、肝脏、胰腺、乳房、皮肤、骨骼等。其中，由实验室培育的克隆胸骨、克隆血管、克隆皮肤和克隆神经组织正在进入人体实验阶段。

科学家们推测，在未来10年至20年内，克隆人体器官将成为一个产业。到那时，人体无论哪个器官出现问题，换一个新的器官就可治愈。这在人类的文明史上，会成为一个里程碑式的进步。

从解冻老鼠到复活猛犸象

据报道，日本科学家于2008年末成功地进行了一次克隆实验，使得一只死亡并冷冻长达16年的老鼠“复活”。这是科学家们首次成功克隆存放如此长时间的冷冻动物，这一技术未来将有望使得猛犸象和剑齿虎等早已灭绝的动物重新复活。

日本神户发育生物学研究中心的科学家们完成了冷冻死亡老鼠的克隆实验，并成功使得一只已死亡并冷藏了16年的老鼠产生新的生命。科学家们宣称他们的研究成果将能够造福人类，还可以让一些早已灭绝的动物，比如猛犸象和剑齿虎等复活。但克隆实验却受到了一些社会学家的批评与指责，实验结果令他们惶惶不安。批评者认为，随着这一实验的成功，人类克隆已近在咫尺，也许只是时间问题。如果有人愿意将死亡的亲戚复活，就可以把其尸体冰冻储藏起来以待克隆。这将可能导致产生一个恐怖的新行业——克隆行业。人们只要把遗体冰冻起来，就有希望有朝一日通过克隆复活。

如果能通过克隆技术成功复活猛犸象等已经在地球上灭绝的动物，对于拯救濒危动物是一大突破性进展。澳大利亚的一个研究小组已经着手研究克隆已灭绝的塔斯马尼亚虎；美国的一个研究小组已经开始尝试复活5年前灭绝的一种野生白山羊。在所有复活计划中，人们最关注的恐怕是恐龙的复活了。从理论上讲，恐龙是不可能复活的。因为经过六千多万年的时间，恐龙的基因都被分解了。科学界对再造猛犸象的计划褒贬不一。赞成者认为这是一次大胆的挑战，如果成功，将把生物技术向前推进一大步。而反对者认为，从生物学的角度讲，复活猛犸象并不具备特别的意义，因为它在生物进化链上的地位已经很清楚。还有人提出，根据达尔文“物竞天择。适者生存”的进化论，物种灭绝是自然现象；人为干涉生物界的自然淘汰，违背了自然规律。

自克隆羊多莉诞生之后，科学家就一直希望能利用这种技术克隆出已经濒临灭绝的哺乳动物，但是用克隆技术挽救濒危动物面临着很多难题。首先，现有的克隆技术往往需要很多该动物的卵细胞，而与之相矛盾的是，越是稀有的动物，其卵细胞也就难以得到。多莉就有3个妈妈：一个提供乳腺细胞，一个提供未受精卵，一个负责将胚胎抚养成小羊羔。虽然科学家们已经在异种克隆方面做了很多工作。但是无法从初期实验的顺利进展中推断是否能最终获得圆满的结果，迄今为止还未成功通过这种方法复制动物。

基因工程

基因工程又称遗传工程，旨在研究生物遗传特性的奥秘，利用人工的方法修改生物染色体内的基因，改变基因原有的氨基酸序列，从而产生生物的特变体，即产生一种新的物种。

基因工程是现代生物技术的核心，它是20世纪70年代发展起来的一门边缘学科，它的诞生源于现代生物学理论上的发展和技术上的发明。有人称基因工程是人类创造的操纵生命最有效、最准确的生物工具。这是建立在分子生物学理论基础之上的一种大胆设想。如果这种没想变成了现实，那么它对人类的贡献是不可估量的。有人认为，这一学科发展的重要性足以相当或超过原子能的利用。基因工程的最终目的是获得目的基因的表达产物，即蛋白质（酶）。人们掌握基因操作的时间并不长，但已经获得了多种多样的表达产物。用基因工程改造过的微生物、动物、植物层出不穷，它们都被人为地赋予了特殊的使命。基因工程在农业方面的应用是培养“超级植物”，或称“转基因植物”，其主要方向和取得的成果主要有：改良作物品种，提高作物产量；提高农作物的抗病能力；培养耐寒、耐旱、耐热、耐盐碱特性的农作物，以扩大作物播种面积；提高农作物的蛋白质含量；使一般作物具有类似豆类作物一样的固氮能力；使植物含有动物蛋白质；提高某些作物的光合作用能力。

基因工程在畜牧业方面的应用是培养“超级动物”，或称“转基因动物”，其主要方向有提高家畜、家禽的生长速度，减少饲料消耗；提高家畜的出肉率和瘦肉的比例；提高家畜、家禽的抗病能力；提高家畜的产奶率和家禽的产蛋率；培养新的家畜和家禽品种；培育某些家畜令其奶中含有药物成分。

在医学方面基因工程的应用是制造“超级药物”以消除遗传疾病及癌症、艾滋病一类绝症，其方向主要是采用基因重组技术，使人体恢复胰岛素生产功能，根除糖尿病；制造抗癌药物，使癌细胞转化为正常细胞或消灭癌细胞，以根治癌症；培养防治艾滋病、肝病、小儿麻痹症等病症的疫苗；修改有缺陷基因，消除遗传疾病；在水果或食用植物中转移药物基因，培育有免疫功能的水果。基因还可培养用于人体的动物器官。

基因工程应用于刑事鉴定科学，可制作基因指纹。基因指纹用于刑事鉴定的准确率远高于传统的指纹。而且只需获得亿分之一的取样量就可进行，方便易得。亲子基因的鉴定，还可使被拐骗儿童找到自己的亲生父母。

基因工程还可应用于研究动植物的物种起源——科学家利用基因比较发现，鲸与牛的亲缘关系比鱼更接近；中国、美国、加拿大三国科学家通过基因研究宣布鸟类起源于恐龙。

基因工程在其他领域的应用也很广泛。美国科学家利用基因工程在山羊奶中炼出了“生物钢”，他们将蜘蛛蛋白基因转移到山羊的乳房细胞中，使山羊乳汁中产生蜘蛛蛋白，以此制造出一种崭新的蜘蛛丝式纤维。这种纤维不仅可降解，而且其强度足以防弹。科学家们还一直试图从恐龙化石中找到恐龙基因，希望由此复活已灭绝的恐龙。

转基因食品能不能吃？

所谓转基因生物，就是利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变，以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。90年代初，市场上第一个转基因食品出现在美国，是一种保鲜番茄。

此后，转基因食品一发不可收拾。据统计，美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种。美国是转基因食品最多的国家，60%以上的加工食品含有转基因成分，90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麦是转基因的。转基因食品有转基因植物，如：西红柿、土豆、玉米等，还有转基因动物，如：鱼、牛、羊等。虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别，但转基因的植物、动物有明显的优势：优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、可逆境生存等。

面对越来越多的转基因食品，人们的看法并非一致，美国、加拿大两国的消费者大多已接受了转基因食品。而在欧洲，大多数人是反对转基因食品的——在英国尤为明显。缘由是1998年英国的一位教授的研究表明，幼鼠食用转基因的土豆后，会使内脏和免疫系统受损，这是对转基因食品提出的最早质疑。并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论。虽然英国皇家学会于1999年5月发表声明，说此项研究“充满漏洞”，转基因土豆有害生物健康的结论完全不足为凭。但是，转基因食品的安全性问题已引起了消费者的怀疑。其实从本质上讲，转基因生物和常规育成的品种是一样的，两者都是在原有的基础上对某些性状进行修饰，或增加新性状，或消除原有不利性状。常规育成的品种仅限于种内或近缘种间，而转基因植物中的外源基因可来自植物、动物、微生物。从理论上讲，转基因食品是安全的。长期食用转基因食品并不会产生副作用，因为转基因食品上市之前是经过大量试验和许多部门严格检验的，而且转基因食品在人体内并不积累。人们怀疑转基因食品可能对人体产生种种危害，主要是人们对基因工程不了解，而且这些“危害”是毫无科学根据的。

虽然人们对于转基因食品还存在着争论，但它的优势还是表现得越来越显著。在美国得到普遍种植的转基因玉米中色氨酸含量提高了20%。色氨酸是人体必需的氨基酸，无法自己合成，只能从外界摄取，一般植物性食品中色氨酸含量很低甚至没有，只能在动物性食物中获取。转基因玉米的出现，对于素食主义者而言，无疑是个喜讯。转基因油菜中，不饱和脂肪酸的含量大增，对心血管有利。转基因牛奶，增加了乳铁蛋白、抗病因子的含量，降低了脂肪含量。

基因工程可使青春常驻

一项最新研究显示，一种基因能让皮肤变得更加年轻。这就意味着，长生不老药并非完全没有可能，至少从理论上说是这样。

研究人员通过阻碍这种基因的活性，能够让老年实验鼠的皮肤重现青春活力，让它们看起来年轻2岁。实验结束后它们的皮肤不仅看起来更年轻，而且从生物学水平来看，它们就像新生儿。加利福尼亚斯坦福医学院的霍华德·常博士领导了这项研究，他表示，这表明衰老可以被暂时逆转：“这些发现显示，衰老并不只是因机体受损所致，它还是一种持续不断的活性遗传程序造成的结果，我们可以通过阻止这种程序提高人类健康。我们发现一种惊人的方法，通过它可以让皮肤看起来更加年轻。这暗示衰老过程具有可塑性，或许我们能通过某种方法阻断它的进程。”

虽然常博士提及了让皮肤恢复青春活力的可能性，但是他强调说，他没有估量这种方法对寿命的影响，并警告说，不要产生“青春之泉”可以重现的错误希望。目前没有人知道这种回春程序能够持续多长时间。

仿生技术

仿生技术是通过研究生物系统的结构和性质，以此来为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。仿生技术一词bionics是1960年由美国科学家斯蒂尔根据拉丁文“bios”（生命方式）和字尾“nic”（具有……的性质）构成的。

仿生技术的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是人类向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。仿生技术的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的，最接近于生物系统的技术系统，为人类造福。

生物自身具有的功能比迄今为止任何人工制造的机械都优越得多，而仿生技术，就是要在工程上实现并有效地应用生物的功能。在信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等方面，生物体的结构与功能在机械设计方面都给予了人们很大启发。

生物学的研究可以说明，生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制，生物所具有的许多卓有成效的本领是人造机器所不可比拟的。人们在技术上遇到的某些难题，生物界早在千百万年前就曾出现，而且在进化过程中就已解决了。在20世纪40年代以前，人们并没有自觉地对生物的功能进行模仿，而走了不少弯路。从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，开始自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。

苍蝇，是细菌的传播者，可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，从而实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由3000多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它做镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线不利于人眼。为了制造只发光不发热的光源，人类又把目光投向了大自然。在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且这种冷光一般都很柔和，很适合保护人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类的理想光。

科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合成便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素和水等物质混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，还可以做清除磁性水雷的工作。

人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙服装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。

生物许多的行为都与天气的变化有着一定的关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。水母，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前，它就漂浮在海洋里了。这种低等动物一直有着预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就会游向大海中避难。其中原因在于，由空气和波浪摩擦而产生的次声波，从来都是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，而水母对此却很敏感——仿生技术家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就刺激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。

仿生技术家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可旋转360°的喇叭会自行停止旋转，它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴做出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上“电击冠军”，它甚至能击毙像马那样的大动物。

科学家们通过对电鱼的解剖研究，发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫做“电板”或“电盘”的半透明盘形细胞构成的。电鱼这种非凡的发电本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电“鲨鱼皮”泳衣池是根据电鱼的天然发电器设计的，所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

专业泳衣制造商SPEEDO公司推出的第四代鲨鱼皮泳衣一经推出便极度风光：美国“飞鱼”菲尔普斯在2008年奥运会上获得8枚金牌，名将霍夫创造了女子400米混合泳的纪录……自投入市场以来，身着第四代鲨鱼皮的选手已接连刷新了40多项游泳世界纪录。这款泳衣之所以叫做“鲨鱼皮”，是因为它的核心在于模仿鲨鱼的皮肤。鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使鲨鱼得以快速游动。“鲨鱼皮”泳衣的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面而制成的。这款泳衣还融合了仿生技术原理，在接缝处模仿人类的肌腱，为运动员向后划水提供动力。

长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部，是由于长颈鹿的血压很高。据测定，长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压却没有使长颈鹿出现脑溢血——这与长颈鹿身体的结构有关。首先，长颈鹿血管周围的肌肉非常发达，能压缩血管，控制血流量；同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧，利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示，在训练宇航员时，设置一种特殊器械，让宇航员利用这种器械每天锻炼几小时，以防止宇航员血管周围肌肉退化；在宇宙飞船升空时，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤控制血管压力的原理，研制了宇航飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安装有充气装置，随着飞船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的气体，从而对血管产生一定的压力，使宇航员的血压保持正常。同时，宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装置中的，这样可以减小宇航员腿部的血压，利于身体上部的血液向下肢输送。

根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电线杆、台阶、路上的行人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。

龟壳的背甲呈拱形，跨度大，其中包括了许多力学原理。虽然它只有2厘米的厚度，但铁锤敲砸都很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院就像一组停泊在港口的群帆。

随着仿生技术的发展，科学家已经能够利用模仿人体组织的仿生材料，来代替人体器官的功能，解决各种医学难题。悉尼歌剧院

大脑的结构非常复杂，大脑部分替换不像替换四肢那样简单。美国南加州大学教授伯格发明了一种仿生材料制作的电脑芯片，这种电脑芯片能够取代海马（大脑内控制短时记忆和空间感的区域）。如老年痴呆或中风等病症，这种芯片的植入可以帮助病人的大脑维持一定的正常功能。

有时候，当人们需要把药物准确无误地传到身体的某个部位时，一颗药丸或是一次注射都不能达到理想的效果。美国宾州大学生物工程教授丹尼尔·哈姆找到了一种更好的方法：人造细胞。它由仿生材料制作而成，能模仿白细胞自由地在身体内流动。这些假细胞能够准确无误地把药物送到它应该到达的部位。可以说，在假细胞的帮助下，某些疾病的治疗更容易、更安全了，其中也包括对癌症的治疗。

对于肾功能失效的人来说，基本的生活需求，例如，血液排毒和保持体内液体平衡，都需要数小时与透析机的连接来维持。科学家马丁·罗伯特和大卫·李设计了一种轻便的人造肾，尽管它的尺寸很小，但它却是自动化的、可穿戴的人造肾。人造肾不仅很小很轻，足以放置在身体的肾部位置，同时还可以帮助人体恢复肾功能。它的实际功能要强于传统的透析，因为它可以全天24小时正常使用——这和真正的肾没有什么区别。

试管婴儿

试管技术，又称体外受精联合胚胎移植技术，是指分别将卵子与精子取出后，置于试管内使卵子受精，再将受精卵移植回母体子宫内发育成胎儿。试管婴儿就是用人工方法让卵子和精子在体外受精并进行早期胚胎发育，然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。“试管婴儿”最初是由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功的。“试管婴儿”一诞生就引起了世界科学界的轰动，甚至被称为人类生殖技术的一大创举，也为治疗不孕不育症开辟了新的途径。“试管婴儿”是将体外受精的新的小生命送回女方的子宫里，让其在子宫腔里发育成熟，并使怀有试管婴儿的母亲与正常受孕妇女一样，怀孕到足月，正常分娩出婴儿。受精卵在体外形成早期胚胎后，就可以移入女性的子宫了。如果女性的子宫有疾病，还可将早期胚胎移入自愿做代孕母亲的女性子宫内，这样出生的婴儿就有了两个母亲，一位是给了他遗传基因的母亲，一位是给了他血肉之躯的母亲。这一技术的产生给那些可以产生正常精子、卵子但由于某些原因却无法生育的夫妇带来了福音。1944年，美国人洛克和门金首次进行这方面的尝试。世界上第一个试管婴儿路易斯·布朗于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生，此后该项研究发展极为迅速，到1981年已扩展到10多个国家。现在世界各地的试管婴儿总数已达数千名。

先进的生殖医学研究已将人类生殖的自我控制推向新的极限，如今被称为“第三代试管婴儿”的技术更是取得了革命性的突破，它从生物遗传学的角度，帮助人类选择生育最健康的后代，为有遗传病的未来父母提供生育健康孩子的机会。

科学家在实验室中，可以为每一对选择试管婴儿技术生育儿女的夫妇，在试管中培育出若干个胚胎，在胚胎植入母体之前，可按照遗传学原理对这些胚胎作诊断，从中选择最符合优生条件的那一个胚胎植入母体。人类的某些遗传病是有选择地在不同性别的后代身上发病的。如男性血友病患者，一般来说他的儿子是正常的，而女儿或正常或携带血友病基因的概率各占一半；血友病患者如是女性，那她的儿子会发病，而她的女儿或正常或携带血友病基因的概率各占一半。营养不良、色盲等遗传病的原理与血友病相同。只要了解这种遗传特征，就可以对试管培育的胚胎细胞进行基因检测，选择没有致病基因的胚胎植入子宫，从而避免带有遗传病孩子出生。

试管婴儿技术不但能够解决妇女的不育症，还能为保存面临绝种危机的珍贵动植物提供有效的繁殖手段。此外还可以通过试管婴儿技术限制人口数量、提高人口素质。试管婴儿是现代科学的一项重大成就，它开创了胚胎研究和生殖控制的新纪元。

从伦理学范畴分析，试管婴儿技术产生的初衷是为了家庭的完整和社会的正常发展，对科学技术发展和社会道德伦理均有着支撑作用。试管婴儿技术的问世以及成功的案例一方面从根本上解决了生殖医学上的难题，人类通过人为方式控制了人类的生殖过程，将一个个带有缺憾的家庭又带回到快乐的生活中；但另一方面，试管婴儿技术的应用范畴拓宽，在某种意义上给予传统的家庭伦理、社会道德伦理等方面以强烈的冲击。

从人类进化的角度看，人类群体内存在部分不能生育的个体，是其生育能力经受自然选择的必然结果。有人便由此提出：用人工技术手段使其生育后代，与自然法则不相吻合，通过人工的力式干预自然生殖，与传统生殖相悖。

第一代试管婴儿实验是从有生殖器官功能障碍的母体内取卵，与其丈夫的精子在体外受精，然后移植回原母淬子宫内发育成熟，这其中没有夫妻之外的人参与，因此，应当说是没有什么伦理道德问题的。但在其后来的发展过程中却产生了很多伦理道德问题。如在夫妻中男方无法获取精子的情况下，运用其他男子精子与母体卵子实现体外受精，使其受孕，使得试管婴儿同时存在遗传学和法律上的两位父亲。如果一名提供者向若干受体母亲提供精子的现象发生时，由这些母亲生育的子女之间均为“同父异母”关系。他们之间完全有可能因互不知情而发生相互婚配，而由此产生的遗传上和伦理关系上的混乱是人们难以想象的。同理，如若“借用子宫”也使得婴儿存在两位母亲，一位是遗传学上的母亲，一位是具有生养关系的母亲。这些都打乱了传统的血缘关系和家庭伦理关系，这点也被很多强烈反对试管婴儿技术的人士所抨击。“借用精子”和“借用子宫”产生的初衷是为了更多的家庭、更多的妇女实现自身孕育、血脉延续的梦想，但是，也不乏一些利欲熏心的人开始利用人们渴望实现孕育的心理，非法地出卖精子和代人孕育，从中牟取钱财。这里，精子和子宫被作为商品进行着金钱交易，使得单纯的人类繁殖过程被添加进了复杂的金钱因素，这是与传统伦理道德思想格格不入的。

光纤

光纤是光导纤维的简写，它比头发丝还要细，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成光传导的工具。

光导纤维在20世纪20年代就研制出来了，是用超纯石英玻璃在高温下拉制而成的，有很好的光导能力。但是，由于传输过程中能量衰减太大，因此没有实用价值。1966年，英籍华人高琨博士发表了一篇著名的论文，首次提出：解决玻璃纯度和成分问题，就能够得到光传输衰减很小的玻璃纤维。1970年。美国康宁玻璃公司首先拉制成功第一根石英玻璃光导纤维，并大大降低了能量在光纤中的衰减。到了90年代人们研制出了衰减率更低的氟化物玻璃纤维，这种高纯度氟化物玻璃光导纤维的传输能力也十分强，一次传送距离能长达4800公里。

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