納米科技是在20世紀80年代末、90年代初才逐步發(fā)展起來(lái)的前沿、交叉性新興學(xué)科，它的迅猛發(fā)展將在21世紀促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。目前所有發(fā)達國家的政府和企業(yè)都在對納米科技的研發(fā)進(jìn)行大量的投入，試圖搶占這一21世紀的科技戰略制高點(diǎn)。關(guān)注納米科技的發(fā)展，盡快組織和部署我國納米科技的發(fā)展規劃，對于我國新世紀的發(fā)展影響深遠。
納米硬件的出現
不久以前，美國邁特技術(shù)公司納米技術(shù)權威詹姆斯•埃倫博根教授作出驚人的預測：不久的將來(lái)（也許是幾年），任何人不僅可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載軟件，而且也可以下載硬件。這家由五角大樓資助、重點(diǎn)研究毫微技術(shù)的研究中心，正在為美國軍方研制21世紀的新型武器裝備，包括微型軍用機器人。埃倫博根的解釋是，當今人們從網(wǎng)上下載的軟件，是以改變分子團磁性特征的方式重新安排磁盤(pán)的物質(zhì)結構，以此獲得網(wǎng)上的軟件或其它信息。因此，只要將硬件的構造設計得比分子團的體積還要小，就可以如同轉移軟件一樣，將其它地方的硬件拿過(guò)來(lái)為已用，包括從網(wǎng)上下載一臺設備。當然，這種硬件是肉眼看不見(jiàn)的“納米硬件”，它的體積比現今用于磁盤(pán)驅動(dòng)器上記錄信息的有形結構要小得多。
盡管有關(guān)納米技術(shù)的想法聽(tīng)起來(lái)很荒唐，但它確實(shí)屬于主流科學(xué)，遍布全球的實(shí)驗室都在設法使其發(fā)揮作用。2000年12月，美國前總統克林頓宣布要實(shí)施“全國納米技術(shù)計劃”，并承諾為該計劃撥款5億美元。
“納米機器人”
科學(xué)家指出，人們似乎應該想到這一點(diǎn)：一旦電腦達到能與人的智力相抗衡的水平，它必將超過(guò)人腦?？梢赃@樣認為：機器的優(yōu)勢，在于它們能輕易地分享知識。人的知識、技能和記憶的保存在大腦中的，通常很難迅速取得或傳送。但是，當一臺電腦獲得一項技能或者具備相當的悟性時(shí)，其他數十億臺電腦也將同步達到相同的智力水平。
科學(xué)家預計，到21世紀30年代，人類(lèi)將能夠破解大腦的構造和功能，同時(shí)也將能夠在相當先進(jìn)的神經(jīng)計算機中再造這些設計。到那個(gè)時(shí)候，計算機不僅大超過(guò)人腦的計算能力，人類(lèi)的復雜而豐富的技能，以及超過(guò)人類(lèi)的速度、精確性和知識分享能力。
不久的將來(lái)，“納米機器人”技術(shù)將提供身臨其境而令人信服的虛擬現實(shí)。將“納米機器人”放在連接來(lái)自所有感覺(jué)器官（即眼睛、耳朵、皮膚）的每一個(gè)神經(jīng)元間連接的位置，它就能夠抑制所有來(lái)自真實(shí)感官的信息，并以虛擬環(huán)境的適當信號來(lái)替代它們?？茖W(xué)家預計，利用上述技術(shù)，人類(lèi)將進(jìn)入一個(gè)虛擬現實(shí)環(huán)境。植入人體的“納米機器人”將產(chǎn)生替代真實(shí)感覺(jué)的感官信息流，于是創(chuàng )造出一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境。
這一技術(shù)的應用，將使我們能夠與其他人（或者模擬的人）一起進(jìn)行虛擬現實(shí)的體驗，而無(wú)須在人腦中事先置入任何設備。不僅如此，這種虛擬現實(shí)將與現實(shí)一樣真實(shí)而精細。你無(wú)須給朋友打電話(huà)，就能與之相聚在巴黎的咖啡館，或者一同漫步在虛擬的地中海海灘，或在網(wǎng)絡(luò )上獲得新知識。如果“納米機器人”技術(shù)得以普及，大腦移植芯片將大大地擴展我們的記憶，從而大大改善人類(lèi)所有的感官、模式識別以及認知能力。
雄心勃勃的計劃
事實(shí)上，納米技術(shù)有著(zhù)純正而長(cháng)久的科學(xué)淵源。早在1959年，被認為是愛(ài)因斯坦之后最偉大的理論物理學(xué)家理查德•費因曼曾發(fā)表了一篇題為《底部有很大空間》的談話(huà)。在談話(huà)中，他提到也許有一天，人們會(huì )造出僅幾千個(gè)原子組成有微型機器。這樣的一臺機器有什么好處呢？它可以使用分子甚至是單個(gè)原子作為基本構件，構筑規模最小的建設工程。這就意味著(zhù)人類(lèi)可以從零開(kāi)始制造幾乎任何東西——因為化學(xué)和生物學(xué)說(shuō)到底就是分子的改變和重排，而制造只不過(guò)是聚集大量分子并使它們組成有用物品的過(guò)程。
埃倫博根教授預計，再過(guò)10年—15年，人類(lèi)將掌握制造如同鹽粒般大小的“納米電腦”的技術(shù)。這種電腦可以吞入肚中，用以執行醫學(xué)上的某些任務(wù)，例如診斷疾病和確定手術(shù)的部位，有關(guān)信息通過(guò)傳感器送至體外。這種極微電腦還將作為商品的附屬裝置而被大量應用。例如，嵌在衣服上的這種電腦將告訴洗衣機應當用哪種洗滌劑和多高的水溫，嵌在眼鏡上的這種電腦會(huì )告訴主人該休息一會(huì )或應該做眼保健操上。毫微技術(shù)將在促進(jìn)人類(lèi)健康上發(fā)揮難以替代的作用。在日本、美國、德國和英國，科學(xué)家們正在利用毫微技術(shù)加工中藥材，使藥材成為超細粉末，使人體能輕易吸收。這位專(zhuān)家甚至預測，利用毫微技術(shù)，人類(lèi)將制造出大量改造垃圾的微型機器人。它們在垃圾堆里爬來(lái)爬去，其任務(wù)是將垃圾分解成原子，再使垃圾復原成有用的東西。
實(shí)際上，每個(gè)細胞都是活生生的納米機器的例子。它們不僅可以將食物轉變成能量，還能根據其DNA上的信息制造并輸出蛋白質(zhì)和酶。通過(guò)將不同物種的DNA重新組合，基因工程師已經(jīng)學(xué)會(huì )了如何制造新的納米裝置。
十到十五年后商業(yè)化
在納米技術(shù)領(lǐng)域，科學(xué)家對其預見(jiàn)能夠達到多遠？美國半導體工業(yè)協(xié)會(huì )不久前草擬了一個(gè)處理器、傳感器和傳輸設備的開(kāi)發(fā)路線(xiàn)圖，但是這個(gè)路線(xiàn)圖只延伸到了2010年，并且只達到了大小為100納米的結構。該協(xié)會(huì )預計，納米技術(shù)還要再過(guò)10到15年才能成熟，屆時(shí)的市場(chǎng)總規?？沙^(guò)1000億美元。
美國半導體工業(yè)協(xié)會(huì )認為，這場(chǎng)信息技術(shù)硬件的革命，可以與30年前用微電子設備取代晶體管而引發(fā)的那場(chǎng)革命相提并論?？茖W(xué)家預計，未來(lái)出現的微型晶體管和存儲器芯片，將使計算機的速度和效率提高數百萬(wàn)倍，存儲容量達到數萬(wàn)億比特，并使能耗降低到現在的幾十萬(wàn)分之一，通信寬帶可能會(huì )增大好幾百倍，可折疊的顯示器將比目前的顯示器明亮10倍。另外一個(gè)重要意義是，基于納米技術(shù)，生物的和非生物的部件將可能結合成交互作用的傳感器和處理器。
固然，目前納米元件制造廠(chǎng)的成本不會(huì )低。一家生產(chǎn)70納米微電子器件的工廠(chǎng)估計要花100億美元才能建成。美國國家納米技術(shù)中心希望，能夠在5年內，以每年300萬(wàn)美元的資金資助10個(gè)納米科學(xué)和技術(shù)中心以及科研網(wǎng)絡(luò )?？茖W(xué)家和經(jīng)濟學(xué)家們都深信不疑，投資于納米技術(shù)將是一本萬(wàn)利的事。
孕育新的技術(shù)革命
科學(xué)家認為，本世紀的技術(shù)革新，在很大程度上是依據于弄清更加微觀(guān)的現象和據此發(fā)展而來(lái)的。但是，基于宏觀(guān)世界的這種傳統的技術(shù)開(kāi)發(fā)，在很多領(lǐng)域都將迎來(lái)極限。
在半導體世界，基于傳統原理的元件，到了50納米就將達到極限。在被認為是解決環(huán)境能源問(wèn)題王牌手段的光觸媒技術(shù)，為了摒棄原有的能源轉換系統，必須使其效率大大提高。如果沒(méi)有與傳統技術(shù)根本不同的新發(fā)現，就無(wú)法登上新的臺階。
如上所述，納米技術(shù)就是發(fā)現量子效應（在微觀(guān)世界中，物質(zhì)作為波來(lái)運動(dòng)的特性）的人工的獨特的結構技術(shù)。也就是說(shuō)，它在本質(zhì)上從一開(kāi)始就是以量子為前提的。雖然21世紀被稱(chēng)為“光的時(shí)代”、“高度信息化時(shí)代”和“生物工程時(shí)代”等，但是無(wú)論哪一個(gè)“時(shí)代”，它的技術(shù)的關(guān)鍵都是量子效應。因此，納米技術(shù)有可能引起計算機革命、光革命乃至生物工程革命。正因為如此，美國的國家納米技術(shù)戰略才得以涵蓋眾多領(lǐng)域。
毫無(wú)疑問(wèn)，納米技術(shù)在21世紀是一項關(guān)鍵技術(shù)，它將給眾多領(lǐng)域帶來(lái)新的重大成就?，F在，世界各國間新的競爭已經(jīng)揭開(kāi)序幕。躊躇滿(mǎn)志的美國正從多方面進(jìn)行基礎研究，力圖在納米技術(shù)領(lǐng)域霸居主導地位。歐盟的戰略則是著(zhù)眼于應用，力爭實(shí)現材料與生物工程的結合，開(kāi)辟新的市場(chǎng)。日本正在加大馬力，實(shí)施以納米技術(shù)為突破口的產(chǎn)業(yè)轉移。
有識之士相信，要不了多久，納米技術(shù)開(kāi)發(fā)將成僅次于集成電路制造的世界第二大新興產(chǎn)業(yè)，而爭奪該產(chǎn)業(yè)的潛在大市場(chǎng)將成為各國在知識經(jīng)濟時(shí)代展開(kāi)高科技角逐的重頭戲。
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