新科技革命孕育重大創新突破

當今世界科學技術發展呈現出多點、群發突破的態勢，某些領域將會引發群發性、系統性突破，產生一批重大理論和技術創新，涌現一批新興交叉前沿方向和領域，進而引發新一輪科技革命。

新一輪科技革命和產業革命，涉及科學和技術的深刻變革，為中國科技發展提供了難得機遇，也帶來了前所未有的挑戰。科技工作者身處時代潮流，也肩負著偉大歷史使命，理應將目光投向黎明，理應勇於獲得新一輪科技革命的“第一棵蘑菇”，敢於成為“第一隻領頭羊”。作為中國的科技工作者，如何能夠在新一輪科技革命當中搶得先機，不再像前幾次科技革命那樣落后於人，需要我們認真思考。

新一輪科技革命會在哪些領域發生呢？在哪些領域可能發生重大突破呢？應該在哪些領域進行前瞻性部署呢？這些都是非常重要的問題。坦率地說，對於新科技革命的重大創新突破可能發生在哪些方面，科學預測也不會很准。有些科學家回顧過50年前做的一些科學預期、技術預見，發現很多都不准，但是，大的發展方向是可以預期的。

中國科學院組織了多名專家、院士，用了大約一年的時間來研究未來可能發生重大突破的領域。今天，我把研究的主要成果和主要觀點跟大家報告一下。我們認為在一些基本科學問題以及能源與資源、信息網絡、先進材料和制造、農業以及人口健康等領域，孕育著新科技革命的重大突破口。

第一，在宇宙演化、物質結構、意識本質等一些基本科學問題上，孕育著新的科技突破。

首先，在宇宙演化方面，揭開暗物質、暗能量之謎，將是繼哥白尼的日心說、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論及量子力學之后，人類認識宇宙的又一重大飛躍，將引發新的物理學革命。暗物質是具有質量，但是不會和光發生任何作用的物質。暗能量是充滿宇宙空間，使宇宙膨脹加速、具有負壓力的能量。

2012年3月，我國科學家通過國際合作，首次實現了中微子第三種振蕩模式的精確測量。第三種中微子振蕩到底存在不存在？測量的精度能否達到十分肯定的程度？科學界對此抱有很多期待。中科院、國內有關機構及國際合作者在大亞灣中微子實驗中發現的中微子振蕩模式，標志著我國在粒子物理研究的最前沿取得了世界領先的重大成果。上周，它被列為美國《科學》雜志評選出的2012年世界十大科技突破之一，也是以中國科學家為主研究的成果首次被國外評為當年度十大科技突破之一。2012年7月4日，歐洲核子中心向全球宣布，找到一種新亞原子粒子，與之前預言構成質量的“上帝粒子”（希格斯玻色子）特征“一致”，這項成果也被美國《科學》雜志評為2012年世界十大科技突破之一。

其次，在物質結構方面，隨著科學家已經能夠對單粒子和量子態進行調控，量子世界的探索從“觀測時代”走向“調控時代”，量子計算、量子通信、量子網絡、量子仿真等領域將實現變革性突破，也可以成為解決人類對於能源、環境、信息等需求的重要手段，其意義不亞於量子力學進展導致的20世紀信息革命。

例如，2012年諾貝爾物理學獎獲獎者在量子物理學方面取得了卓越的成就。法國的塞爾日·阿羅什打造出一個微波腔，借助單個原子在微波腔中會輻射或吸收單個光子的特性，實現了操縱單個光子。美國的大衛·維因蘭德制造出了一個離子阱，先用光來俘獲離子，然后用激光冷卻離子，進而對離子進行測量和控制。兩位物理學家用突破性的實驗方法，使單個粒子動態系統可被測量和操作。

再次，在意識本質方面，探索智力的本質、了解人類的大腦和認知功能，是當代最具挑戰性的基礎科學問題，一旦突破將極大深化人類對自身和自然的認識，會引起信息與智能科學技術新的革命。

例如，2011年4月11日，《自然》雜志刊載：英國科學家開發出一種新技術，繪制出小鼠視覺皮層的部分神經連接“布線圖”，使揭開大腦之謎、開發出計算機大腦模型的夢想離現實又近了一步。2011年8月，國外媒體報道：美國國防預研規劃局（DARPA）研制的大腦控制機械手臂問世，它可能以通過大腦植入微小芯片的手段，讓大腦直接將指令傳輸給機械手臂，瞬間完成指定動作。2012年2月17日，英國《每日郵報》報道：DARPA正在進行一項綽號為“阿凡達”的研究項目，研制像電影《阿凡達》所展現的，用人腦遠程控制機器人軍團，實現讓人類士兵用思維控制機器人參戰，使真人遠離戰場。隨著科研成果不斷進步，對意識本質的探索也逐漸深入。