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第13章 科技规划(4)

现代工程的自动化、智能化、信息化、动态化的发展趋势。科学技术的飞速发展,必然使现代工程出现大量新的特点,为适应这些情况的变化,工程人员必须及时掌握工程技术信息,不断提高自身的主观素养,掌握多种技术能力,健全知识结构,以跟上时代的发展,满足现代社会提出的要求。

科学工程能极大地推动科学发展吗

在工程活动中,科学工程和一般工程的不同在于科学工程的目的是为科学研究服务,它通常使用正在开发、尚未发展成熟的技术,因而在工程进行过程中还需要进行实验研究,才能确定最终采用的材料、部件和方案。它和一般科学研究项目的不同则在于规模宏大,常常需要多个学科的参与,需要按工程的要求有组织有计划地进行。科学工程的成果是大型观测仪器设备和丰富的观测资料,它为科学前沿的研究提供重要的条件和手段。为实现科学工程而开发的技术是尖端技术,结合市场需求能开辟崭新的企业发展方向。

20世纪以来,工程不仅在人类改造自然和社会的活动中发挥了重要的作用,而且对科学技术的发展也产生了巨大的影响,科学技术发展的工程化趋势越来越明显。

从科学技术的发展来看,对20世纪科学技术发展产生重大影响的科学工程当首推曼哈顿工程,它首次成功地塑造了科学工程这一20世纪科学技术发展的新形式。二次世界大战以后,世界各国都开始高度重视科学工程,把它作为组织和发展科学技术的基础设施和基本活动形式。从1961年开始实施,历时8年时间,耗资240亿美元,动员了120所大学、2万家企业、400万人参加的阿波罗登月计划,又是一个典型例证。

随着科学技术的发展,科学工程的规模越来越大,投资越来越多,逐渐发展到了大科学工程的水平。大科学工程在极大地推进了当代科学技术发展的同时,也带来了一个新的问题,即单凭一个国家的财力、人力和物力往往无法承担。因此,现在许多大科学工程大多依靠国际合作共同完成。例如,欧洲联合核研究中心正在建造的高能强子对撞机,国际合作建设的国际信息高速公路、航天站和聚变临界反应堆,合作进行的深海钻探计划、人类基因组测序、全球气候变化研究,等等。这些工程对21世纪的科学技术发展必将产生巨大的推动力。

生物工程有哪些分支

生物工程是应用生物体(包括微生物、动物细胞、植物细胞)或其组成部分(细胞器和酶),在最适宜条件下,生产有价值产物的生物技术。它包括生物体或其亚细胞组织在制造业、服务业和环境管理等方面的实际应用技术。生物工程是以细菌、酵母、真菌、藻类、植物细胞和培养的哺乳动物细胞作为工业生产过程的原料,因此,只有微生物学、生物学、遗传学、分子生物学、化学和化工诸学科,及多技术的结合才能使生物工程的应用获得成功。

生物工程通常包括生物细胞或生物材料的生产以及所需化学转化物的获得。后者又可分为:所需最终产物的合成(如酶、抗生素、有机酸、类固醇)及特定起始物的分解(如污水处理、工业废物及废油的分解)。

生物工程通常有下列几个分支:发酵工程(微生物工程);细胞工程;酶工程;基因工程;生化工程,其中发酵工程占主要位置。从理论上讲,几乎所有有机物都可以用生物工程的方法产生。

何谓农业系统工程

农业系统工程是运用现代科学方法和技术手段,对农业系统进行分析和综合平衡,为选择最优设计提供定量、定性依据的工程技术。它是介于农业科学和系统科学之间的一门边缘科学,以研究农业的战略目标为主,并运用系统工程的思想方法解决农业领域中某一方面的问题。最终目的是在现代农业的组织管理中,找到人们需要的高效能生态系统的最佳发展途径,达到最优综合效果。

农业系统工程采用模型化的研究方法和电子计算机技术。它作为一门综合性的管理工程技术,除应用现代数学方法(如运筹学、统计数学、计算数学、模糊数学、逻辑数学、组合数学等)外,还涉及模拟、通信系统以及农业经济学、经营管理学、社会学、心理学等多种学科。

农业是一个“生物—自然环境—人类社会”的复合系统。其中,生物与生物、生物与自然环境(水、土、光、气、热)之间存在着物质和能量的交换关系,彼此间相互依存、相互制约。同时,这个系统又经常受人类生产活动和科学实验活动的干预,要求对其加以控制和改造,以达到提高生产率的目的。而农产品的生产、收获、贮藏、加工、运输、销售又与各种社会发展需要相关联,并受市场价格的影响。农业系统工程的目的就在于对上述复杂系统的内、外各方面、各因素之间的关系进行研究,从中找出其内在规律,以便采取各种措施(包括规划、预测、计划、设计、组织、管理等)使农业的发展能满足人类社会发展的需要。农业系统工程紧密结合农业生产实际,经受实践的检验;它涉及与农业生产有关的许多方面和因素,必须强调多学科的协作;它的任何部分和因素都要从整体出发,以求得整体的最优化;在系统内部各子系统、因素间相互依存、相互制约,具有规律性和层次性,在时间和空间上都是有序的;系统要完成的特定功能可以最优化,从诸方案中选择出最佳系统方案。

农业系统工程的一般步骤是:明确问题,选择评价目标,系统综合(形成可能的系统方案),系统分析,系统选择,确定最优化方案,决策和决定实施方案。其中最关键的是系统分析,估计各备选系统可能达到的效果并加以比较。模型可分为图式模型和数学模型。

应用农业系统工程,可研究一个农场、地区、国家的农业发展规划和农业政策问题,预测农业生产的发展前景,研究改进农业的经营管理,研究不同农业技术措施对动、植物生长发育的影响,从而设计最佳的农业生产过程,确定农业工程设施的最佳设计方案等。

开发航天港和太空城有何重要意义

航天港是指月球和火星基地建成后,在地球、月球和火星周围将建起的一些作为航天运输飞行器的停靠和转运中心。现今的航天站可以发展成未来的近地轨道航天港,作为保障空间运输作业的永久性中心。飞往月球的转运飞船,将在这里补充燃料和其他供应品,进行维护修理,也可作为其他在轨机动飞行航天器的存放和发射基地。在近地轨道航天港上,有动力设施、服务车间、机库、推进剂存放、加注和其他服务设施,还有供人员居住和工作的设施,等等。

火星航天港除了是对火星表面进行科学研究的基地外,还必须是接待来往飞船的交通枢纽。火星的两颗卫星火卫一和火卫二,它们靠近火星,引力又小,飞往火星的航天器不需着陆,只需与两颗卫星对接,可节省能量。在火卫一和火卫二表面和附近的大气层中,可能有水、氮和碳氢化合物,可用作生命保障和火箭燃料,火卫一、火卫二是两个天然的火星轨道航天港。

月球航天港将是个繁忙的运输枢纽,它通过系缆,将从地球来的居住舱、升降设备、科研设备、月球车、材料加工和制造设备等送到月球表面,将提取金属、氧和氢的原料从月球表面提升到月球港上,用作扩建和补给之用。

还有地月平衡点(自由点)上的航天港,它是地球与火星之间最低能量的转运站,是建设火星基地的重要跳板。其上设有旅馆、加油站、仓库、餐厅和机库,与其他航天港一样,有封闭循环的生命保障系统和人工重力。

人类除了开发月球和火星,到那里去居住外,还将建设太空城。科学家们已设想出许多太空城方案。如美国斯坦福大学设计的轮胎形太空城,圆环直径1 800米,以每分钟1转的速度旋转,以产生人工重力,有住房、学校和农业生产区,可供1万人居住。

普林斯顿大学的奥尼尔博士设计的太空城,像一把没有张开的大伞,一个个农业舱室连成圆环,构成伞的边缘,伞柄是个直径达6 500米的大圆筒,长32 000米,2分钟旋转1圈,以产生人造重力。圆筒内与地球上的景色一样,有高山河流、树木花草,可以人工降雨,水、陆、空交通繁忙。农业区的密封舱可以控制四季,任何时候都有四季蔬菜和水果。农业区还饲养各种动物,这里可供100万人居住。

重大国际科技合作计划是何年正式启动的

2000年底,中国决定首次制定和推出“十五”期间“重大国际科技合作计划”。“重大国际科技合作计划”旨在围绕国家科技发展战略,瞄准国际科技前沿,组织和参与高层次、高水平的重大的国际科技合作,增强中国科技创新能力,加速发展高科技,实现产业化,为提高中国的综合国力服务。

“重大国际科技合作计划”将对中国“十五”期间的重大国际科技合作进行战略部署和安排,国家将安排国际科技合作计划资金,支持重大国际科技合作计划的实施。重大国际科技合作计划将发挥政府引导和协调作用,整合资金,集中人力、物力资源,充分利用国际科技资源和国际上的科技成果,在高起点上提高中国科技创新能力,带动生产力水平跨越式发展。

为进一步明确中国国际科技合作在新时期的目标和任务,科技部通过了《“十五”期间国际科技合作发展纲要》。“十五”期间,推动中国国际科技合作的主要政策和措施是:深刻认识国际科技合作的战略意义,为迎战激烈的国际竞争,实现跨越式发展,国际科技合作应以双边、多边、官民并举形式,广泛和深入地开展国际科技合作;促进中国科技自主创新能力的提高;推动中国高新技术产业的发展;实施“走出去”开放战略,推动科技兴贸;加强部门、地方及企业各层次的对外合作;大力开发和利用国外智力资源;积极推进西部对外科技合作;为海外人才参与国内科技发展和经济建设创造条件;制定重大国际科技合作计划,设立国际科技合作资金;建设一支高素质的国际科技合作队伍。

“重大国际科技合作计划”于2001年正式启动,中国将改变过去单纯购买技术和引进硬件的合作方式,在注重消化、吸收和创新,以及注重经验、法规、创新机制引进的同时,加快推进高新技术产业化进程,积极扶持以企业为主体的经济活动尽快与国际规则和惯例接轨,提高企业的国际竞争力,拓展中国企业的国际化发展空间。该计划的推出,对加快国家创新体系建设,加速科教兴国战略的实施,增强中国21世纪的国际竞争力,在重大国际科技合作中互惠互利,争取双赢,具有重大意义。

国家重点新产品计划优先支持哪些新产品

国家重点新产品计划(以下简称新产品计划)是科技部1988年推出的一项政策性扶持计划,其宗旨在于引导、推动企业和科研机构的科技进步和提高技术创新能力,实现产业结构的优化和产品结构的调整,通过国内自主开发与引进国外先进技术的消化吸收等方式,加速经济竞争力强、市场份额大的高新技术产品的开发和产业化。

新产品计划优先支持下列范围的新产品:

高技术新产品,包括:微电子科学和电子信息技术;空间科学和航空航天技术;光电科学和光机电一体化技术;生命科学和生物工程技术;材料科学和新材料技术;能源科学和新能源、高效节能技术;生态科学和环境保护技术;地球科学和海洋工程技术;基本物质科学和辐射技术;医药科学和生物医学工程;以及其他高新技术产品。

利用国家及省部级科技计划成果转化的新产品,特别是对国民经济基础产业、支柱产业能起重大促进作用的新产品。

具有自主知识产权的新产品。

外贸出口创汇新产品,替代进口及引进技术消化吸收并实现国产化率在80%以上的新产品。采用国际标准和国外先进标准的新产品。

基础研究重大项目计划有哪些

国家基础研究重大项目计划是根据中国科技发展的总体规划和基础研究“九五”计划的总体设想,由国家重点组织的基础研究计划。主要包括:国家重点基础研究发展规划项目、攀登计划和国家自然科学基金重大项目。

国家重点基础研究发展规划项目主要面向国家需求、围绕国家未来发展需要解决的重大关键问题开展多学科、综合性基础研究;攀登计划主要围绕中国科技发展中的重大关键科学问题开展的科学前沿研究;国家重点基础研究发展规划和攀登计划由科学技术部组织实施。国家自然科学基金重大项目主要围绕学科发展中的重大问题开展前沿、交叉研究,由国家自然科学基金委员会组织实施。三者各有侧重,相互衔接,共同推动中国基础研究的发展。

实施重点规划项目的目的是:

按照“统观全局,突出重点,有所为有所不为”的指导思想,鼓励优秀的科学家和研究集体面向中国未来经济建设和科学技术发展的需要,围绕农业、能源、信息、资源环境、人口与健康及材料等领域国民经济和社会发展中的重大科学问题,开展多学科综合性研究,提出解决重大关键问题的理论依据和形成未来重大新技术的科学基础,并借以做出高水平的成果,培养有创新能力的高素质人才,推动中国基础研究乃至科学技术事业的全面发展。

为何说中国地壳运动观测网络工程已进入世界先进行列

以预测地震活动为主、同时兼顾大地测量、电离层监测、海平面监测、气象预报、卫星导航定位的国家重大科学工程——中国地壳运动观测网络,2000年12月25日正式通过国家验收并投入使用。这也是“九五”期间9项国家重大科学工程投入运行的第一项。这标志着中国在世界高精度、高分辨率、连续动态监测地壳运动方面,已进入世界先进行列。

中国地处地震多发带,“中国地壳运动观测网络”是通过监测地表位移,达到判断地震活动趋势的目的,这将大大提高中国地震科研和预报水平。该工程共拥有25个GPS连续观测站、56个GPS定期复测站、1 000个GPS不定期复测站和数据中心以及3个共享子系统。如此庞大繁杂的“骨架血肉”,使整个网络工程运行极为精确通畅——可对基准站之间每年两毫米的位移变化进行高精度监测,同时也可对网络覆盖区域内1 000千米内3毫米的距离变化实时监测——“这意味着1 000千米内观测误差至多在3毫米内”。

该工程由国家计委1998年批准立项并开工,由中国地震局等几家单位共同实施。工程监测到的大范围、时空密集的地壳运动数据,已在国家年度地震会商、国务院抗震救灾指挥、预测21世纪初中国可能发生的强烈地震等业务中得以应用。投入运行后,工程还将采取共享数据的管理体制,并向社会提供数据服务。

何谓从中国制造到中国创造

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