納米(1 nm =10-9 m)技術是在納米尺度上研究和應用原子分子現象及其結構信息的高新技術。其最終目標是直接利用原子和分子,在納米尺度上制造出具有特定功能的產品。納米不僅意味著壹定的空間尺度,而且提供了壹種全新的認識和實踐方式。1990年3月,在美國舉行的世界首屆納米技術大會上,正式宣布了納米技術的誕生。
納米化學和其他納米技術的發展離不開掃描隧道顯微鏡(STM)。這種非凡的儀器是在20世紀80年代早期研制成功的。
納米技術的關鍵技術是借助STM直接操縱和移動原子和分子。目前,這項技術已經取得了重大突破。隨著納米技術的發展,人們已經能夠直接利用原子和分子來制備含有幾十到幾百萬個原子的“納米粒子”,並將其排列成三維納米固體。納米固體具有普通晶態材料和非晶態材料所不具備的優良特性,被譽為“21世紀最有前途的新材料”。例如:
——合格的固體火箭推進劑火藥是火箭發動機的生命。
這種燃料在燃燒時必須有非常高的化學反應速率,所以它的表面積要足夠大,相應的,它的顆粒也要足夠細。超細粉末具有大的表面積和高的化學活性,可用作高效催化劑。例如,在固體火箭燃料中,以小於65,438+0重量%的超細鋁粉或鎳粉作為添加劑,燃燒值可提高約65,438+0倍。
-血液中的血細胞大於0.1um(微米),所以可以將某種具有治療或檢測功能的物質制成小於0.01um的超細顆粒,註射到血管中,使其隨血液流向身體各個部位,進行更有效的治療或健康檢查。
許多滋補藥物,如人參、鹿茸、天麻、當歸等。制成超微粉末,不僅服用方便,而且可以大大提高有效成分的利用率。
總之,這些由納米技術制成的超細粉體的奇特特性是傳統理論難以解釋的,其應用前景非常誘人。
納米技術還可以提供壹種將原子組合成新物質的能力,使人類創造新的智慧生命或其他物種成為可能,人類也有可能成為壹種“超人”。
計算機技術
世界上第壹臺計算機是約翰·馮·諾依曼等人在1946年發明的。它使用電子管作為元件。電子管元件工作時發熱太多,導致可靠性差,工作速度慢,價格高。這臺電腦有三個倉庫那麽大,重約30噸,耗電近150千瓦。顯然,這樣的電腦價格昂貴,使用不便。
1956年,晶體管電子計算機誕生了,這是第二代電子計算機。晶體管開始被用作計算機的部件。晶體管不僅可以實現電子管的功能,而且具有體積小、重量輕、壽命長、效率高、發熱少、功耗低等優點。晶體管使用後,電子電路的結構有了很大的改進,更容易制造高速電子計算機。
20世紀60年代,第三代集成電路計算機出現。集成電路是制作在芯片上的完整電子電路,芯片比指甲蓋還小,但包含成千上萬個晶體管元件。196265438+10月,IBM采用雙極集成電路生產IBM360系列計算機。壹些小型計算機在編程技術上形成了三個獨立的系統:操作系統、編譯系統和應用程序,統稱為軟件。值得壹提的是,操作系統中“多道程序”和“分時系統”的概念,結合計算機終端設備的廣泛使用,使用戶能夠在自己的辦公室或家中使用遠程計算機。第三代計算機的特點是體積更小,價格更低,可靠性更高,計算速度更快。
自20世紀70年代以來,這是計算機發展的最新階段。到1976年,由LSI和VLSI制成的“克雷I”使計算機進入第四代。隨著超大規模集成電路的發明,電子計算機不斷向小型化、低功耗、智能化和系統化方向升級。
世界上第壹臺個人電腦是IBM在1980年推出的。IBM推出了基於英特爾x86硬件架構和微軟MS-DOS操作系統的個人電腦,並制定了PC/AT規範。之後英特爾推出的微處理器和微軟推出的操作系統的發展幾乎等於個人電腦的發展史。Wintel架構完全取代了IBM在個人電腦領域的主導地位。
90年代,計算機向“智能”方向發展,創造出類似人腦的計算機,可以做思考、學習、記憶和網絡交流。
21世紀,計算機更加筆記本化、小型化、專業化,運算速度超過每秒1萬次。它不僅操作簡單,價格便宜,而且可以代替人的部分腦力勞動,甚至在某些方面拓展人的智力,所以稱之為計算機更為恰當。人工智能人工智能是壹門新學科。它只有10年的實踐歷史,主要研究人類的壹些智能行為的計算機模擬,如感知推理、模式識別、場景分析、自然語言和理解等,具有認知推理和思維能力。它幾乎已經涉及到社會科學和自然科學的各個領域,是壹門綜合性很強的邊緣學科。最具代表性和前沿性的兩個領域是專家系統和機器人。專家系統主要以計算機為基礎,集合存儲專家處理問題的專業知識和經驗,利用專家的推理得出與專家相同的結論。專家系統不同於簡單的存儲,而是專家推理的規則和知識。目前,它以其準確性和經濟性的優勢被廣泛應用於地質勘探、化學結構研究、醫學診斷、基因工程等領域。
另壹個分支是機器人技術。自1961年世界上第壹臺機器人在美國問世以來,各國出現了多種多樣的機器人,但目前的機器人大致可以分為以下三類。
1.重復性機器人。它可以代替人進行重復性的操作,比如搬運材料、焊接等。也就是俗稱的工業機器人。
2.操縱機器人。主要用於對人體有害或人無法接近的場所;或者做壹些艱苦危險的工作,比如在海底、核電站、地震災區等地方工作。我們通常稱之為遙控機器人。
3.智能機器人。這種機器人裝有微型計算機,所以能說話,能走路,有視覺、聽覺、嗅覺、觸覺,甚至有壹定的“思考”能力。
超級導航GPS
眾所周知,許多動物都有遷徙的本能。令人驚訝的是,在遷徙的過程中,它們往往表現出壹種近乎完美的導航能力,這是我們人類通過各種手段都無法達到的。
終於,直到1994,美國完成了GPS全球定位系統的布局,人類開始有了永不迷路的能力。GPS是壹種全新的高精度定位導航系統,無論是在月球的暗夜,還是在惡劣的氣候條件下,都可以讓用戶在海、陸、空甚至太空的同壹個三維空間中確定自己的位置!
GPS系統由三部分組成:空間、地面控制和用戶接收。空間部分使用24顆衛星(21工作,3備用),分布在距離地面20000公裏高度的6個不同的平面軌道上。為軍事用戶提供的導航數據可達15米!地面控制部分由五個地面監測站、三個上行數據註入站(向衛星註入數據)和壹個主控站組成;用戶接收部分是導航接收器。有了它,妳可以隨時隨地準確知道自己在地球上的位置!
有了GPS系統,我們永遠不會迷路,船只可以安全進出霧港,飛機可以準確到達指定目的地,裝有GPS系統的導彈也可以極其準確地命中目標...
將GPS與電子地圖相結合,可以動態顯示地圖——隨著GPS接收機地理位置的變化,電子地圖上的信息也會隨之變化,這樣我們不僅不用擔心走錯路,還可以選擇捷徑!
克隆技術
孫悟空,齊天大聖,有壹技之長。他可以在頭發上拉壹根手指,呼吸,所以他可以變成壹只和自己壹模壹樣的孫猴子。用今天的科學術語來說,孫悟空可以“克隆”自己。
所謂“克隆”是英文Clone的音譯,意思是無性繁殖。
克隆有許多方法,例如復制動物的下壹代或復制動物本身。當然,後者更難。然而,1996年7月,英國人做到了這壹點,他們培育出了世界上第壹只真正的克隆羊——多利。
克隆技術是壹項驚人的發明,它可以直接造福人類:利用克隆技術,我們可以拯救那些瀕臨滅絕的物種,如大熊貓和東北虎;可以改良動物品種,節省人力物力;可以培養大量的“基因動物”,使其擁有壹些與人類相同基因的器官,用於人體器官移植。
但是克隆技術也可能給人類帶來麻煩,比如克隆人類是否合適?妳和妳的克隆人是什麽關系?父子?兄弟?例如,如果某人有壹個克隆的自我,而這個克隆體在他死後仍然活著,那麽這個人是完全死了還是...看來克隆技術如果人類掌握不好會給我們帶來很多問題。
如果我們想要先進的科學技術為我們服務,我們也必須擁有先進的智慧。