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网易电子杂志__时代科技

2000-1-25 星期二 总第1期 

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本 期 索 引


   【前沿科技】 
          1......
生物芯片技术正在崛起
          2......
数码眼镜:看电影的新方式         
          3......
一块骨头可定性别年龄身高
          4......
电视机未来的十大变化
   【未来世界】    
          1......
未来学家:下世纪机器将与人体混血      
   【科技追综】 
          1......
奇妙的非晶态金属
   【科技与生活】 
          1......
西门子推出银色概念冰箱
   【军事科技】 
          1......
众说兵器:智能武器 

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【前沿科技】
1......生物芯片技术正在崛起
 
  美国《财富》杂志对生物芯片技术领域非常看好,它刊文讲道:“微
处理器使我们的经济发生了根本变化,给人类带来了巨大的财富,改变了
我们的生活方式。然而,生物芯片给人类带来的影响可能更大。”

  中国工程院日前在京举办首次工程科技论坛,专题就是“生物芯片技
术”,我国在人类基因组和生物芯片技术研究领域处于一流水平的十多位
院士和专家阐述了各自的看法。

  关于生物芯片,最出语惊人的是清华大学生物芯片与开发中心教授、
主任程京博士,他说:“五十年前,位于美国旧金山的硅谷孕育了给本世
纪人类各个方面带来巨大冲击的一场工业革命,即‘硅革命’。用硅作为
基质材料,将分离元器件构成的庞大电路通过光刻加工,缩微到了指甲盖
大小的集成电路芯片中。无独有偶,五十年后的世纪交替之际,又是在美
国的硅谷开始出现了另一种芯片——生物芯片。以生物芯片为核心各相关
产业现正在全球崛起,世界工业发达国家已开始大投入、争先恐后地、有
计划地对此领域中的知识产权进行跑马圈地式的保护。在今后的5年之内,
应用生物芯片的市场销售将达到200亿美元左右。”

  如何看待生物芯片,我国科学家各有见解。南京东南大学教授陆祖宏
博士认为,生物芯片主要指通过平面微细加工技术在固体芯片表面构建的
微流体分析单元和系统,以实现对细胞、蛋白质、核酸以及其他生物组分
的准确、快速、大信息量的检测。高密度基因芯片是最重要的一种生物芯
片,芯片上集成的成千上万的密集排列的基因探针,能够在同一时间内分
析大量的基因,使人们可迅速读取生命的篇章,准确高效地破译遗传密码
。这将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。

  吴镭博士则说,生物芯片是近年来在生命科学领域中崭露头角的一项
新技术。它通过使用半导体工业中的微加工和微电子技术和其他相关的技
术,将现在庞大的分立式生物化学分析系统缩微到半导体硅芯片中,从而
具有高速度、分析自动化和高度并行处理能力。据预测,今后十年内生物
芯片将走进人们的生活当中。

  军事医科院放射医学研究所王升启认为,生物芯片技术是一种高通量
检测技术,它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。

  关于生物芯片的作用,程京博士做了这样的描绘:用生物芯片所制作
的具有不同用途的全功能缩微芯片实验室可使分析过程全自动化,分析速
度可获得成千上万倍提高,而且体积小、重量轻、便于携带。我们今后可
以通过自己拥有的个人化验室,在地球上任何地方,随时对自己的身体健
康状况进行监测,并通过环球通讯系统将结果传回到居住地的家庭医生处,
通过其分析,开出医嘱,再立即送回给我们。可以设想,届时通过医学互
联网,不但可以做远程诊断,还可以做远程手术和其他治疗。缩微芯片实
验室的出现将会给分子生物学、疾病诊断和治疗、新药开发、农作物育种
和改良、司法鉴定、食品卫生监督等领域带来一场革命。

  上海细胞生物学研究所研究员胡赓熙说,生物芯片在医学诊断、农业、
环保以至军事上具有巨大的应用潜力。生物芯片可能会像计算机那样从各
个方面影响人类的生活方式。我们计划发展一种可同时进行多种肿瘤(包
括肝癌、肺癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌等高发肿瘤)早期诊断的生物芯
片,在患者还没有明显身体不适时进行普查。这可以极大地提高肿瘤病人
的生存率,并产生巨大的市场。

  王升启认为,生物芯片技术的发展不仅为生命科学的诸多领域研究带
来一场革命,而且给我国创新药物研究和开发及中医药现代化等药学领域
带来了一次新的契机。
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2......数码眼镜:看电影的新方式
 
  美国电器厂商新推出了一种设备,可以让人们任意欣赏自己喜爱的片
子,而且画面、音响效果超一流,花的钱也不算多,这就是——数码眼镜


  所谓的数码眼镜看上去像一个比较复杂的潜水眼镜,它的“镜片”是
两块小型液晶显示屏。用户只需将它戴在头上,然后把导线接入计算机、
电视机、影碟机、录像机等设备上。“眼镜”会接收到计算机、电视机等
传来的图像和声音信号,将声音信号送入耳机,图像则在两块小型液晶显
示屏上播放出来,让用户的两只眼睛分别看到。由于视觉作用,用户眼前
就会浮现出一幅巨大、清晰、高保真、色彩鲜明的“虚拟银幕”,效果不
输于80英寸大彩电,比小小的电视屏幕酷多了。

  将数码眼镜与游戏机相连,就能欣赏到身临其境的游戏效果,无论赛
车、飞机或格斗,画面和声音感觉都非常逼真,游戏厅的“街机”也未必
比得上它。更酷的是,把数码眼镜与便携式数字影碟机(DVD)相结合,就
成了便于携带、效果绝佳的梦幻组合———“随身影院”,随时随地都能
欣赏喜爱的影片,效果仿佛置身于电影院。而且不会受别人的干扰,也不
会打扰别人。专家预期,这种“随身影院”在未来几年里将成为消费电子
产业新的天之骄子,目前那些9英寸小液晶屏幕的便携式DVD机,恐怕只有
望洋兴叹了。

  在不久后的某一天,如果你乘坐国际航班时想看电影,却发现座位旁
边放的不是一个小屏幕电视机,而是一副奇怪的眼镜,一点也用不着惊讶!

  戴上它,你就不用管身边的扰攘,眨眼间就进入一个神奇的梦幻世界!
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3......一块骨头可定性别年龄身高
  据《重庆日报》报道,哪怕只有一小块骨头,也能准确判断事主的性
别、年龄、身高。重庆市刑事科学技术研究人类各种骨(块、枝)法医专
家咨询系统日前通过国家有关部门的鉴定。

  在刑事案件中,白骨案、碎尸案、高度腐败尸体案等是令民警头痛的
“疑难杂症”。重庆市自行研究成功的这项刑侦技术,不但提高了鉴定的
准确性,而且使原来10天的鉴定时间缩短到只需5至10分钟;当事人年龄误
差也从5岁降至2岁,身高误差从5厘米精确到2厘米。
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4......电视机未来的十大变化
 
  据世界电子学会分析预测,在本世纪末和下世纪初,电视技术将发生
十大惊人变化。1.壁型化。2.投影化,是目前实现大屏幕显示的主要
手段。3.立体化,使观众从任何角度看都是立体的。4.双向化,不仅
能收、听、看,还可直接参与荧屏上的活动。5.有线化,将在很大程度
上取代无线电视在家庭中的地位。6.彩管液晶化,其耗电量只有同等规
模显像管彩电耗电量的1/3。7.多功能、组合化。集电视、电脑、电
话于一体的“网络电视”则将在今后几年大行其道。8.高智能化,如在
家中进行电视购物、听课、听诊等。9.多节目化,即“画中画”电视。
如不愿收看主画面节目,戴上耳机就可以听和看副画面的节目,且不会影
响收看主画面的节目。10.高清晰度化。
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【未来世界】
1......未来学家:下世纪机器将与人体混血

  最近资讯科技专家柯兹威尔发表了一本新书“精神机器的时代:当电
脑超越人类的智慧”,书中大胆的预测,未来电脑将进一步与人脑直接结
合,下世纪的“新新人类”将是机器与人体的混血。

  据CNET报导:提出这项惊人之论的柯兹威尔现年五十一岁,毕业于麻
省理工学院,一辈子与电脑为伍,过去三十四年他专注于人工智慧的开发
。然而,他并非一般的“电脑怪胎”,在他的发明中,包含许多由美学与
社会良心所激发的作品。最近他在网站发表的一套新程式,竟然会写诗。
他还做出帮助盲人阅读的机器、会画画的程式、模拟各种音效的电子键盘,
以及至今最成功的电脑语音辨识软体。这些成就使他获颁九个荣誉学位,
美国科技界也称他为“本世代顶尖的未来学家”。

  在新著中,他预期在五十年内,机器将比人类聪明,其聪明的程度会
让人们相信机器有自己的意识。

  除了对智慧与意识的定义之外,柯兹威尔书中最令人叹为观止的想法,
就是他预期我们的后代一定会是人类与机器的混血。根据目前电脑与生化
科技的发展趋势,他认为这种混血将产生超级智慧。他说,人脑与电脑回
路结合而成的新物种,将具备重新自我设计的能力,不但可以决定自己的
命运,还能主宰整个宇宙。他说,今天我们所创造出来的机器,正是我们
开始进行形态转变的开端,从会思考的哺乳动物变成全知的混血物种。

  柯兹威尔说,自然的生物进化已经让位给更快速且更有条理的科技进
化。他预料,三十年内,人脑的神经将会与电脑回路直接连结,这种连结
代表人脑的所有内容可以“非实体化”,复制并保存到一个外部的资料库
中。人脑的生物能力可以由大量的数位记忆加以补充,还能在思考运转的
一瞬间,和网际网路这类大量讯息资源连接。他强调这并非科幻小说,事
实上目前医学界已经在人脑中植入矽晶片,与脑神经直接连结,试图治疗
帕金森氏症与听觉障碍。柯兹威尔料想中的人类与机器混血物种,外表不
会像科学怪人。混血将透过显微科技完成,一种会自我复制的超微型机器
人将存在人体血管中,与所有脑神经互动。这些小机器人会扫瞄所有的脑
神经细胞,建立一个包含所有脑部内容的庞大资料库。小机器人还会透过
无线通信系统彼此连接,也可以和脑部以外管理资料库的电脑或网路通讯


  几年前,科学家发现一种碳分子,应用在电脑上的计算能力远超过目
前的矽晶片,而且体积极小,未来这种碳分子可望制作成上述比红血球还
小的微型机器人。

  当然,这种科技含有极大的危险。脑部扫瞄成为资料库之后,个人所
有的思想与隐私难免面临骇客入侵的危险,人脑也可能遭到外来控制。柯
兹威尔说,这种风险的确值得忧虑,未来政府、宗教组织或恐怖分子可能
培养微型机器人侵入人体,监测或控制他人。然而,他指出,这类如同
“特洛伊木马”电脑病毒的问题今天就已经存在,而人类走向科技进化的
路却已无法回头。他说:“我个人倾向保持乐观。但这条路上当然会有风
险,也可能会失败。”
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【科技追综】
1......奇妙的非晶态金属
作者:李俊义

  在日常生活中,人们所接触的材料不外乎两类,即晶态材料和非晶态
材料。所谓晶态材料,是指材料内部原子的排列遵循一定规则;反之,原
子排列处于无规则状态的材料则称为非晶态材料。形象地说,如果材料中
的原子排列像被检阅的士兵方阵那样有序,该材料就是晶态材料;如果原
子排列像集市的人群那样杂乱无章随意站立,那么这种材料就是非晶态材
料。在我们接触的物质中,食盐、钻石等都属晶态材料,而木材、纺织品
和玻璃都属非晶态材料。以往我们认识的所有金属,也几乎无一例外地属
晶态材料。

  金属能不能产生非晶态呢?这一直是近代材料科学着重要破释的一道
难题。世界上有关非晶态合金研究的最早期报道是1934年德国人克雷默采
用蒸发沉积法制备出的非晶态合金。1950年,他的同胞布伦纳又声称用电
沉积法制备出了Ni-P非晶态合金。1960年,美国人杜维兹等发明直接将熔
融金属急冷制备出非晶态合金的方法。与此同时,苏联的米罗什尼琴科和
萨利也报道了制备非晶态合金的相似装置。1969年,美国人庞德和马丁关
于制备一定连续长度条带的技术为规模生产非晶态合金奠定了技术基础。1976
年美国联信公司利用快速凝固技术生产出10毫米宽的非晶态合金带材,到1994
年已经达到年产4万吨的能力。

  制备非晶态合金带材采用的是一种快速凝固工艺,即将处于熔融状态
的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。在这里,钢水以每秒百万度的速
度迅速冷却,以致金属中的原子来不及重新排列而形成了杂乱无章的组合,
这样就产生了非晶态合金。

  与晶态合金相比,非晶态合金在物理性能、化学性能和机械性能几方
面都发生了显著的变化,它的新特性主要表现在:

  研究表明,非晶态合金的强度、韧性和耐磨性明显高于普通钢铁材料,
用非晶态材料和其它材料可以制备成复合材料,也可以单独制成耐磨器件,
时至九十年代,我们在日常生活中接触的非晶态材料已经很多,如采用非
晶态合金制备的高耐磨音频视频磁头在高档录音、录相机中广泛应用;而
采用非晶丝复合强化的高尔夫球杆、钓鱼杆已经面市。

  优异的磁学特性。

  如今,电力电子器件正朝着高效、节能、小型化的方向发展,新的科
技发展方向相应对磁性材料也提出了新的要求。于是,一种体积小,重量
轻的非晶态软磁材料即以它低损耗、高导磁的优异特性正逐步代替一部分
传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体材料,成为目前研究最深入、应用领域最
多、最引人注目的新型功能材料。常常有人对图书馆或超市的书或物品中
所暗藏的报警设施感到惊讶,其实,这不过是非晶态软磁材料在其中发挥
着作用。

  优异的化学性能。

  研究表明,非晶态合金对某些化学反应具有明显的催化作用,可以用
作化工催化剂;某种非晶态合金通过化学反应可以吸收和释放出氢,可以
用作储氢材料。由于没有晶粒和晶界,非晶态合金比晶态合金更加耐腐蚀,
因此,它可以成为化工、海洋等一些易腐蚀的环境中应用设备的首选材料


  由于铁基非晶态合金具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点,现代工
业多用它制造配电变压器,铁心的空载损耗与硅钢铁芯的空载损耗相比降
低60%—80%,具有显著的节能效果。

  应用非晶态合金配电变压器所带来的巨大节能效益意味着可以通过节
能减少新建电厂的数量,同时减少新建电厂对环境的污染,从这个意义上
讲,非晶态材料被誉为“绿色材料”。

  非晶态合金铁心还广泛地应用在各种高频功率器件和传感器件上,用
非晶态合金铁芯变压器制造的高频逆变焊机,大大提高了电源工作频率和
效率,焊机的体积成倍缩小;采用微晶材料制造的高压互感器铁心则可将
测量精度由0.5级提高到0.2级。

  我国从1976年开始非晶态合金的研究工作,现已初步形成具有中国特
色的非晶态合金科研开发和应用体系,达到国际先进水平,共取得100多项
科研成果和20多项专利。“九五”期间,随着“国家非晶微晶合金工程技
术研究中心”的组建和“千吨级非晶带材生产线”的建立,非晶态合金的
产业化进程也将大大加快,将为我国电力电子工业的发展作出更大的贡献
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【科技与生活】
1......西门子推出银色概念冰箱

  自去年大众公司推出的银色甲壳虫概念车大放异彩之后,银色以其高
贵典雅充满神秘感而倍受人们青睐。最近,西门子家电集团在京城各大商
场家电专柜首次亮相了新千年概念型家电,这就是西门子家电全球首次推
出的被称为本年度最酷的产品——“银冰星”电脑温控冰箱和“银水星”
全自动滚筒洗衣机。这两款银色家电是西门子家电特邀德国著名的工业设
计师专为迎接新千年而特别定制,该产品外形呈流线型,通体银色外观,
气派别致,堪称白色家电领域的经典之作。

  西门子冰箱中的酷哥——“银冰星”除了他吸引人的外观之外,更增
加了电脑温控技术,控温精确,节能效果尤其显著,每百升耗电量仅为0.81
度。该冰箱采用电脑读写程序,能对意外停电自动报警,防止误食变质食
物,增强您的购买信心。特有的速冻键,令冷冻能力提高至18公斤/24小
时,能使食品迅速降温,强力保鲜,避免营养成分流失,更加关照您的健
康。为适应现代都市家庭少食冻鱼冻肉多食新鲜蔬果的趋势,该冰箱采用
国际流行大冷藏小冷冻设计,加上他人性化的门把手,使银冰星不仅成为
居室中光彩照人的亮点,还令你轻松惬意地打开新鲜生活之门。

  “银星”全自动滚筒洗衣机的出现,将会成为您家里新的亮点。这款
采用荣获国家金奖静音专利的洗衣机,配合了西门子独有的自动负载平衡
系统,不仅洗涤效果好,高速脱水的静音效果达到目前国内最好,为您创
造最舒适宁静的生活环境。由于秉承西门子HSE(健康+节能+环保)设计
理念,该机装有西门子特有的健康节能球阀,使耗水和洗涤剂用量只有普
通波轮洗衣机的一半,40度洗涤水温时能耗只有0.5kwh。另外,它还设有
“尽洁喷淋系统”,该系统不仅能充分溶解洗衣粉,提高洗涤效率,又可
以自动清除门圈等不易清洁的角落和以残余泡沫,保证全家皮肤健康。

  为了迎接新世纪,两款充满未来感的银色家电冰箱闪亮登场,与居室
的现代设计构成完美的配合,给讲究家居艺术的您提供高水准的全新选择
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【军事科技】
1......众说兵器:智能武器
作者:路庆和

  智能武器,是一种不用人操作而可自行完成侦察、搜索、瞄准、攻击
目标以及情报的搜集、整理、分析与综合等多种军事任务的新型武器。有
人预言:“谁能在人工智能领域中取胜,谁就将赢得21世纪战争的主动权”


  智能多用机器人是一种四肢齐全,耳聪目明,具有一定思维、感觉、
知觉、识别以及分析和判断能力,能更多地模仿人的功能,从事较复杂的
脑力劳动,执行多种军事任务的机器人。未来的智能机器人将有100多种不
同的战场应用。目前,世界上已经研制和列入发展计划的智能机器人主要
有防御反舰导弹机器人、欺骗系统机器人、排雷机器人、防化机器人、烟
幕机器人、侦察机器人、反装甲机器人、水下机器人、图像判读机器人、
航天机器人等。

  智能C3I系统是一种以会“思考”的计算机为核心,不仅可对大量的信
息、数据进行分类与鉴定,而且能提出敌人可能采取的行动和己方应采取
的最佳对策的武器系统,能在瞬息万变的战场上帮助指挥官在几分钟甚至
几秒钟内判断情况,定下决心,下达命令。因此,它被誉为是一个忠实、
精明、冷静的“高参”。

  智能无人机是一种不需人驾驶而能自行完成侦察、干扰、电子对抗、
反雷达等多种军事任务的无人驾驶飞机。据推测,到21世纪,各国无人机
的总数将达到23000架之多。

  智能坦克是一种重量只有普通坦克的十分之一的新型坦克,它可以顺
利通过各种障碍物,能够识别目标的不同特征,并通过比较确定最佳行动
方案,从而控制武器射击,具有很强的火力和突击力。它能在时速60多公
里的情况下自行鉴别道路,区分人员与自然地物,绕过障碍物,探测地雷,
绘制地形,分清敌我,确定目标。

  智能导弹是一种自动搜索、识别和攻击目标,并能在找不到攻击目标
的情况下自动返航、回收的新型导弹。如美国研制的“黄蜂”反坦克导弹,
由超低空飞机远距离成批发射后,它就会自动爬升到上千米,然后自动俯
视战场,自动选择目标,互不干扰。若目标已有导弹跟踪,后到的导弹就
会自动寻找其他的目标,以获得最大杀伤效果。

  此外,随着科学技术的进一步发展,智能火炮、智能舰船、智能地雷
等也将纷纷亮相。不难预测,随着科学技术的迅猛发展,人工智能技术在
武器装备上的大量应用,在21世纪的战场上,将有越来越多的智能武器频
频出现,必将引起未来作战理论、作战样式、编制体制乃至战略战术等方
面的一系列变革。
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