技术发展论文十篇

技术发展论文篇1

教学方法的实质是通过某种有效的形式、手段来达到教学目标，完成教学任务。教学方法的发展与选择受一定社会发展特别是生产力发展水平的制约。

目前，我国大部分高校的教学手段较为落后、陈旧，粉笔和黑板是最主要的教学工具，现代科学技术在教学手段中很少体现。我国高等学校的教学方法，几十年来几乎没有什么改进，仍然以课堂讲授法为主。教师的任务是读讲义、做演算，学生在课堂上的主要任务是记笔记，做练习。这种以教师为中心，以讲授为主的填鸭式教学方法，不利于调动学生学习的积极性、主动性和创造性；不利于教师与学生、学生与学生之间的交流与相互作用；制了课堂的信息量，教师在课堂上难以把大量的新信息、新知识传递给学生，不利于调动学生学习的积极性，学生上课忙于记笔记，无法调动多种感官参与教学活动

因此，要注意教学手段的现代化，将现代媒体诸如投影、录像、计算机辅助教学软件、多媒体技术等运用于课堂教学。不仅有利于扩大课堂教学的信息量，调动学生学习的积极性，也有利于学生牢固地掌握知识，培养能力。

二、高校教育技术的定位及特色

教育技术的应用划分为三个领域，即教育技术在学校教育教学中的应用、在培训中的应用和作业技术方面的应用。随着计算机技术、电子技术、计算机多媒体技术的飞速发展，许多新技术都应用到教育领域之中，教育技术的应用模式呈现出多样性，选择哪些应用模式，对高校教育技术的发展起着重要的作用。目前，在教育技术领域中以媒体应用的教学模式：基于传统多媒体（幻灯、投影、电影、电声系统和语言实验室系统等）的“常规模式”，基于多媒体计算机的“多媒体模式”，基于广播系统的“远距离教学模式”，基于Internet的网络模式，基于计算机仿真技术的“虚拟现实模式”。其中常规模式无论在发达国家还是在发展中国家目前仍然是教育技术应用的主要模式。多媒体模式在我国尚处在实验性的阶段。高校要根据自身的实际情况，在重视常规应用模式的同时，积极选用其他教学模式，为加快实现教育现代化进行大胆的探索。

特色是指事物所表现出的独特的风格和色彩，它反映了事物的个性。高校教育技术的特色是指结合自身的实际情况和外部环境在促进高校教学改革与发展、提高教学质量和效率、培养高素质人才等方面所表现出来的并为国家和社会所承认的风格和鲜明的色彩。从功能上说，主要表现在教学设备电子化和数字化、电教教材形声化、教学媒体多样化、教学手段先进性、教学系统整体性、教学技术综合性等方面。从实力和水平上，体现在建立了具有军队特色的教育技术学科；在理论与实践中，硬件设备设施已具一定规模；电教教材的品种多、质量优、门类齐；电教理论水平高、专家学者多、力量强；队伍的整体素质好，事业心和责任心强。这些实力和水平推动了军队院校教育技术的发展，也形成自身的特色。三、高校教育技术工作坚持以教学为中心

1.更新观念和转变职能是前提

更新观念就是要以教育技术理论为指导，彻底摆脱束缚我们发展的陈旧观念，一改过去落后的工作方法，拓宽我们的工作领域。树立起现代教育的观念、开拓创新的观念和质量效益的观念。转换职能就是要摆正位子，要从单纯的教学服务型提高到以教学为基础的教改型，促进教学教改和课程建设。

2.坚持开展“三深入”的教学活动是重要途径

坚持开展教育技术“三深入”是高校教育技术置身于教学之中的重要体现。教育技术“三深入”的根本目的是实现教学过程的最优化。而优化又必须通过教学设计才能实现。教学设计是用科学的方法，对教学全过程的诸多要素进行规划和安排。在整体规划的前提下，再进行每段每节甚至每一堂课的教学设计。教学设计包括了教学目标、学生特征、教学方法与媒体、教学效果评价四个要素。

3.处理好与其他工作的关系是重要保证

高校教育技术是一个大系统，包含教学在内与教育有关的若干项工作，高校教育技术必须适应这个大系统中各种工作的需求。这也就要求高校教育技术中心必须是个综合性很强的教学单位，不仅要坚持以教学为中心，还要兼

顾其他工作。许多实践证明，要保证教学工作的顺利完成必须处理好与其他工作的关系。

四、高校教育技术的内涵发展

高校教育技术的发展，应当以系统思想为指导，以现代教育媒体研究与应用为核心，以解决教学问题为侧重点，作为教育技术体系的现实基础。本着立足于现在着眼于未来，高校教育技术的内涵发展应着重于以下几个方面。

1．以培训为龙头，加强队伍建设

高校教育技术能否适应未来形势持续发展，其关键是加强队伍建设，提高人员的素质。现阶段队伍建设可采取两种方式。通过引进和培训要逐步提高电教人员的教学设计、软件编制、教学培训、应用开发、理论研究和科学管理等方面的能力，使教育技术人员具有现代教育思想理论、掌握现代教育技术（硬、软件技术）和现代教学方法（媒体教学方法），能够指导专业学科老师对教学过程和教学资源进行教学设计、开发、利用、管理和评价，从而实现提高队伍整体素质水平的目的，为高校教育技术的发展提供强有力的保证。

2．以教师为主体，促进教育技术发展

教育技术工作的出发点及归宿都应落实在实现教育过程最优化和提高教学质量上，所以必须有广大教员的积极参与，因为教员是教学的主体。如果离开了教员的参与，教育技术将成为一句空话。调动和发挥教员参与教育技术的积极性必须有一套相应的政策和措施，起保证作用。只有措施得力，落实政策才能产生良好的效果。

21世纪将是一个科学技术迅猛发展、信息技术高度发达的时代，高校教育技术必将顺应时代的发展。作为军队高等教育重要组成部分的高校电教只有以开拓创新的精神面貌、实事求是的科学态度、脚踏实地的工作作风，才能把一个充满希望、生机勃勃的高校教育技术带入21世纪。

[摘要]在难得的发展机遇和严峻的挑战面前，高校教育技术工作如何正确地评价自己，找准自身的位置，并把握机遇，促进军事教育技术事业的大发展，是一个值得探讨的问题。本文着重从高校教育技术的定位、特色及发展三个方面，对高校教育技术的深入发展进行了一些探讨。

[关健词]高校教育技术定位内涵发展

现代教育技术是现代教育的一种有效手段。高等院校就必须把教育内容、课程体系、教学方法的改革建立在教育技术的平台上，运用教育技术对教育内容、方法、体系进行改革。作为任职教育重要组成部分的现代教育技术，理应为高等院校的改革与发展服务，提供更多的教育技术支持。因此，现代教育技术的应用是岗位任职教育的必然趋势和有效途径。

参考文献：

[1]南国农.世纪之交，电教者的使命[J].电化教育研究，1998，（1）.

[2]何克抗.当代教育技术的发展趋势[J].中国电化教育，1996，（2）.

技术发展论文篇2

网络隔离技术的目标是确保把有害的攻击隔离，在可信网络之外和保证可信网络内部信息不外泄的前提下，完成网间数据的安全交换。网络隔离技术是在原有安全技术的基础上发展起来的，它弥补了原有安全技术的不足，突出了自己的优势。

隔离技术的发展历程

网络隔离，英文名为NetworkIsolation，主要是指把两个或两个以上可路由的网络（如：TCP/IP）通过不可路由的协议（如：IPX/SPX、NetBEUI等）进行数据交换而达到隔离目的。由于其原理主要是采用了不同的协议，所以通常也叫协议隔离（ProtocolIsolation）。1997年，信息安全专家MarkJosephEdwards在他编写的《UnderstandingNetworkSecurity》一书中，他就对协议隔离进行了归类。在书中他明确地指出了协议隔离和防火墙不属于同类产品。

隔离概念是在为了保护高安全度网络环境的情况下产生的；隔离产品的大量出现，也是经历了五代隔离技术不断的实践和理论相结合后得来的。

第一代隔离技术——完全的隔离。此方法使得网络处于信息孤岛状态，做到了完全的物理隔离，需要至少两套网络和系统，更重要的是信息交流的不便和成本的提高，这样给维护和使用带来了极大的不便。

第二代隔离技术——硬件卡隔离。在客户端增加一块硬件卡，客户端硬盘或其他存储设备首先连接到该卡，然后再转接到主板上，通过该卡能控制客户端硬盘或其他存储设备。而在选择不同的硬盘时，同时选择了该卡上不同的网络接口，连接到不同的网络。但是，这种隔离产品有的仍然需要网络布线为双网线结构，产品存在着较大的安全隐患。

第三代隔离技术—数据转播隔离。利用转播系统分时复制文件的途径来实现隔离，切换时间非常之久，甚至需要手工完成，不仅明显地减缓了访问速度，更不支持常见的网络应用，失去了网络存在的意义。

第四代隔离技术—空气开关隔离。它是通过使用单刀双掷开关，使得内外部网络分时访问临时缓存器来完成数据交换的，但在安全和性能上存在有许多问题。

第五代隔离技术—安全通道隔离。此技术通过专用通信硬件和专有安全协议等安全机制，来实现内外部网络的隔离和数据交换，不仅解决了以前隔离技术存在的问题，并有效地把内外部网络隔离开来，而且高效地实现了内外网数据的安全交换，透明支持多种网络应用，成为当前隔离技术的发展方向。

隔离技术需具备的安全要点

要具有高度的自身安全性隔离产品要保证自身具有高度的安全性，至少在理论和实践上要比防火墙高一个安全级别。从技术实现上，除了和防火墙一样对操作系统进行加固优化或采用安全操作系统外，关键在于要把外网接口和内网接口从一套操作系统中分离出来。也就是说至少要由两套主机系统组成，一套控制外网接口，另一套控制内网接口，然后在两套主机系统之间通过不可路由的协议进行数据交换，如此，既便黑客攻破了外网系统，仍然无法控制内网系统，就达到了更高的安全级别。

要确保网络之间是隔离的保证网间隔离的关键是网络包不可路由到对方网络，无论中间采用了什么转换方法，只要最终使得一方的网络包能够进入到对方的网络中，都无法称之为隔离，即达不到隔离的效果。显然，只是对网间的包进行转发，并且允许建立端到端连接的防火墙，是没有任何隔离效果的。此外，那些只是把网络包转换为文本，交换到对方网络后，再把文本转换为网络包的产品也是没有做到隔离的。

要保证网间交换的只是应用数据既然要达到网络隔离，就必须做到彻底防范基于网络协议的攻击，即不能够让网络层的攻击包到达要保护的网络中，所以就必须进行协议分析，完成应用层数据的提取，然后进行数据交换，这样就把诸如TearDrop、Land、Smurf和SYNFlood等网络攻击包，彻底地阻挡在了可信网络之外，从而明显地增强了可信网络的安全性。

要对网间的访问进行严格的控制和检查作为一套适用于高安全度网络的安全设备，要确保每次数据交换都是可信的和可控制的，严格防止非法通道的出现，以确保信息数据的安全和访问的可审计性。所以必须施加以一定的技术，保证每一次数据交换过程都是可信的，并且内容是可控制的，可采用基于会话的认证技术和内容分析与控制引擎等技术来实现。

要在坚持隔离的前提下保证网络畅通和应用透明隔离产品会部署在多种多样的复杂网络环境中，并且往往是数据交换的关键点，因此，产品要具有很高的处理性能，不能够成为网络交换的瓶颈，要有很好的稳定性；不能够出现时断时续的情况，要有很强的适应性，能够透明接入网络，并且透明支持多种应用。

网络隔离的关键点

网络隔离的关键是在于系统对通信数据的控制，即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换。由于通信硬件设备工作在网络七层的最下层，并不能感知到交换数据的机密性、完整性、可用性、可控性、抗抵赖等安全要素，所以这要通过访问控制、身份认证、加密签名等安全机制来实现，而这些机制的实现都是通过软件来实现的。

因此，隔离的关键点就成了要尽量提高网间数据交换的速度，并且对应用能够透明支持，以适应复杂和高带宽需求的网间数据交换。而由于设计原理问题使得第三代和第四代隔离产品在这方面很难突破，既便有所改进也必须付出巨大的成本，和“适度安全”理念相悖。

隔离技术的未来发展方向

技术发展论文篇3

关键词：网格Globus开放网格服务结构OGSA沙漏结构

2003年10月13日，IBM与中国国家教育部在京宣布，双方将建立中国教育科研网格以促进全国高校在教育、科研及更广泛项目上的全面合作。该项目由北京大学、华南理工大学、清华大学等12所大学联合提出，是迄今由政府推出的最宏大的网格工程，也是迄今为止世界上规模最大的网格计算工程之一。其应用领域包括从生命科学、图像处理到远程教育等方面的众多领域。到网格建成时，它将在教育科研网上把全国100所211工程建设重点大学的资源广泛共享，并将在该工程完成时达到超过15万亿浮点运算的功能。美国《福布斯》杂志的科技版《ForbesASAP》2001年就曾预言下一代互联网浪潮将是万维网（WorldWideWeb）升级为网格（GreatGlobalGrid）。那么到底什么是网格呢？

1网格的涵义

1.1网格概念

网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。它能够把整个互联网集成为一台巨大的超级计算机，实现全球范围的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源甚至是人才等各种相关的广泛分布的各种资源的全面共享。网格的根本特片是资源共享，消除资源孤岛。当然，我们也可以构造地区性的网格、企事业内部网格、局域网网格甚至家庭网格和个人网格。可从以下三方面理解网格概念：

第一，从概念上，网格的目标是资源共享和分布协同工作。网格的这种概念可以清晰地指导行业和企业中各个部门的资源进行行业或企业整体上的统一规划、部署、整合和共享，而不仅仅是行业或大企业中的各个部分自己规划、占有和使用资源。

第二，网格是一种技术。为了达到多种类型的分布资源共享和协作，网络计算技术必须解决多个层次的资源共享和合作技术，制定网格的标准，将Internet从通讯和信息交互的平台提升到资源共享的平台。但是目前并行计算、分布计算中间件等现行技术远远没有解决多组织之间资源的共享问题，以及广域范围的多系统之间联合处理和计算等网格计算所面临的关键问题。因此，网格计算技术研究具有独特性、紧迫性和挑战性。

第三，网格是基础设施，是通过各种网格综合计算机、数据、设备和服务等资源的基本设施。这种设施的建立，将使用户如同今天我们按需使用电力一样，无需在用户端配套大量的全套计算机系统和复杂软件，就可以简便地得到网格提供的各种服务。这样，设备、软件投资和维护开销将大大减少。

图1

1.2网格组成

网格环境的构建层次如图1所示，主要由资源、中间件、工具软件和应用程序等几部分组成。其中资源由分布在Internet上的各类资源组成，包括各类主机、工作站甚至PC机，也可以是上述机型的机群系统、大型存储设备、数据库或其他设备。中间件是网格计算的核心，负责提供远程进程管理、资源分配、存储访问、登录和认证、安全性和服务质量（QoS）等。工具软件和应用程序提供用户二次开发利用的环境、工具、语言及接口等，以便更好地利用网格资源。

1.3网格的判断标准

证判一个系统是否是网格，从根本上说，必须看此系统所能提供的应用、商业价值和科学结论，而不是它的系统结构。全球网格研究的邻军人物伊安·福斯特（IanFoster）对于网格作为三点限制：

首先，协调非集中控制资源。网格整合各种资源、协调各种使用者。这些资源和使用者在不同控制制域中，比如，个人电脑和中心计算机、相同或不同公司的不同管理单元；网格还解决在这种分布式环境中出现的安全、策略、使用费用、成员权限等问题。否则，只能称得上本地管理系统而非网格。

其次，使用标准、开放、通用的协议和界面。网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。否则，只能是一个具体应用系统而非网格。

其次，使用标准、开放、通用的协议和界面。网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。否则，只能是一个具体应用系统而非网格。

第三，得到非平凡的服务质量。网格允许它的资源被协调使用，以得到多种服务质量，满足不同使用者需求，如系统响应时间、流通量、有效性、安全性及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功效总和要大得多。

2网格的体系结构

目前，比较重要的网格体系结构有两个：一个是伊安·福斯特（IanFoster）等在早些时候提出的五层沙漏结构；另一个是以IBM为代表的工业界的影响下，在考虑到Web技术的发展与影响后，伊安·福斯特（IanFoster）等结构WebService提出的开放网格服务结构OGSA（OpenGridServicesArchitcture）。

2.1五层沙漏结构

五层沙漏结构是一种影响十分广泛的结构，它的主要特点就是简单，主要侧重于定位的描述而不是具体的协议定义。其基本思想就是以"协议"为中心，也十分强调与API（ApplicationProgrammingInterfaces）和SDK（SoftwareDevelopmentKits）的重要性。

五层沙漏模型从底层开始分别为构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层。

网格构造层由各种物理资源所构成，包括存储资源、计算资源、目录、数据库、网络资源、传感器等，构造层的基本功能就是控制和管理局部的资源，向上提供访问这些资源的接口。

网格连接层实现构造层资源之间的通信、数据交换，定义了核心的通信和认证协议。

网格资源层建立在连接层的通信与认证协议之上，工、提供数据访问、计算机访问、状态与性能信息访问等服务。它考虑的是单个的局部资源，全局状态和跨越分布资源集合的原子操作由汇聚层考虑。

网格汇聚层的主要功能是协调“多种”资源的共离，协同完成任务。汇聚层在资源基础上，实现更高级的应用。汇聚层可分为通用的汇聚层和面向特定问题的汇聚层。

网格应用层是在虚拟组织环境中存在的，应用可根据上面作一层次上定义的服务来构造，它可以调用资源层的服务，也可以调用汇词聚层的服务，从而满足应用需求。拿电力系统做个比喻，前四个层次就相当于发电厂、电网、变电所和配电房，而应用层相当于住宅里的电闸、电表和电源插座。

其另一个重要特点就是沙漏形状，如图2所示。核心协议就形成了协议层次结构中的一个瓶颈，资源层和连接层共同组成这一核心的瓶颈部分，它们提供资源的安全访问。

2.2开放网格服务结构OGSA

开放式的网格服务体系OGSA是一个由节点和连线构成的框架。该框架的节点是网格服务而网格服务之间的连线是网格服务相互交流时所用的语言。网格服务是特殊的网络服务专供用来维持和管理网格体系。

OGSA网格也为五层结构，其结构同五层沙漏结构，自下而上为结构层、连接层、资源层、汇聚层及应用层。但OGSA结构较五层沙漏结构有着以下特点：

（1）以服务为中心的模型

如果说五层沙漏结构是以协议为中心的“协议结构”，其试图实现的是对资源的共享，则OGSA就是以服务为中心的“服务结构”，其实现的是对服务的共享。OGSA将一切看作服务，并定义了“网格服务”，该服务提供了一组接口，这些接口明确遵守特定的惯例，解决服务发现、动态服务创建、生命周期管理、通知等问题。因此，网格是可扩展的网格服务的集合。简单地说，网格服务=接口/行为+服务数据。

（2）统一的WebService框架

WebService描述了一种新出现的、重要的分布式计算范式，定义了一种技术，用于描述被访问的软件组件、访问组件的方法以及找到相关服务才蝗发现方法，解决了发现和激发永久服务的问题。OGSA是符合标准的Webservice框架的。但是在网格中，大量的是临时服务，因此OGSA对Webservice进行了扩展，提出的是网格服务（GridService）的模仿，使得它可以支持临时服务实例，并且能够支柱创建和删除。

（3）突破科技应用领域

正如Web技术一开始是科学协议而出现的，但是后来在商业领域却大量使用一样，OGSA将原来主要在科技领域应用的网格技术转移到工商业领域。OGSA而向服务的特点允许我们在不同的层次虚拟化资源，因此相同的机制与抽象可以应用于多个组织之间的分布式网格支持的协作，或者是跨越多个特点主要环境。

2.3应用实例：Globus系统

Globus是美国Argonne国家实验室研发的网络计算项目，有12所大学和研究机构参加该项目。Globus对资源管理、信息安全、信息服务、数据管理等网络计算关键理论进行了研究，开发了在各种平台上运行的网络计算工具软件（Toolkit），帮助组建和规划大型网络试验平台，开发大型网络系统运行的应用软件。Toolkit是Globus最重要的成果，其第一版在1999年推出。2003年1月13日，符合OGSA规范的GlobusToolkit3.0（Alpha版）已经在第一届Globusworld会议上。这标志着OGSA已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。Toolkit开放源码，任何人都可以从其网站上直接下载源代码。

Globus的协议分为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。每层都有自己的服务、API和SDK，上层协议调用下层协议的服务。网格内的全局应用都通过协议提供的服务调用操作系统。Globus的网格计算协议建立在互联网协议之上，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等功能为基础。在Globus看来，现有的共享方案，比如互联网、B2B、ASP、SSP、Java、CORBA、DCE等，要么在共享配置的灵活性上、要么在共享资源种类上不能完全满足虚拟组织的需要。同时，Globus并不试图取代现有技术，而是希望在现有技术之上建立更高层次的共享。为了有效支持网格计算环境，Globus工具包针对Globus项目中提出的各种协议，提供了一系列的服务、软件库、编程接口（API）和使用例子。

迄今为止，GlobusToolkit已经成为事实上的网格标准。一些重要的公司，包括IBM、Microsoft、Compaq、Cray、SGI、Sun、Fujitsu、Hitachi、NEC等公开宣布支持GlobusToolkit。目前大多数网格项目都是基于GlobusToolkit所提供的协议及服务而建设的，例如美国的物理网格GriPhyN、欧洲物数据网格DataGrid、荷兰的集群计算机网格DAS-2、美国能源部的科学网格、DISCOM网格、美国学术界的TeraGrid等等。

3网格的研究历史与现状

从美国、日本及欧洲的发达国家到印度这样的发展中国家都启动了大型网格研究计划，并得到了产业界的大力支持。网格的发展到目前为止基本上可以划分为以下几个阶段：

一是萌芽阶段：在上个世纪90年代初期，主要是千兆网的测试床以及一些元计算的实施。

二是早期实验阶段：在上个世纪90年代中期到晚期，如I-WAY项目，还包括一些学术性的软件项目，例如Globus、Legion等。

三是飞速发展阶段：2002年以来，出现了大量的应用社团和项目，主要基础市话的开发和使用，工业界对网格计算的兴趣在增长，例如IBM、Platform、Microsoft、Sun、Compaq等重要的公司。同时也出现了一比较显著的技术基础，如GlobusToolkit，形成了具有相当规模和世界影响的全球网格论坛GGF（GlobalGriaForum）组织。

目前，IBM是网格系统和服务方面的领先供应商，已经为很多科技团体、政府机构、商业化用户的网格系统提供了产品和服务，其中包括英国国家网格、荷兰国家各、北卡州的生物网格等等。美国太阳微系统公司2002年了“网格引擎”企业版的测试版。HP公司也提出了UtilityComputing计划和UtilityDataCenter产品。Oracle公司2002年11月推出面向网格的基于Globus的数据库应用工具。2008年北京奥运会的计算机信息处理系统将应用网格，IBM、Oracle、SUN、NP都已推出了一系列可应用网格的产品。日本文部科学省2003年5月决定投资700亿日元开发超大型网格计算机，它出现在世界上运算速度最快的计算机还快近10倍，将达每秒300万亿次。

我国“十五”863计划的高性能计算专项和软件专项等重大科研项目都与网格技术相关。目前，我国已开展了“国家高性能计算环境”和“先进计算基础设施北京上海试点工程”两个项目，对网格计算进行研究。中科院计算所正在进行的“织女星计划”（Vega计划）正是以元数据、构件框架、智能体、网格公共信息协议和网格计算协议为主要突破点对网格计算进行的研究。

4网格存在问题及发展前景

4.1存在问题

下一代互联网技术是完全崭新的，从光纤到路由器、交换机、上层服务器、操作系统、各种系统软件和应用软件都将产生革命性的变革。因而，在网格的发展道路上，Globus和它的各种替代版本将面临巨大障碍。为实现网格的广泛应用，还必须解决下列问题：

（1）标准是成功关键。就像TCP/IP协议是互联网的核心一样，构建网格计算也需要对标准协议和服务进行定义。迄今为止，网格计算还没有正式的标准，但在核心技术上，GlobusToolkit已成为网格计算事实上的标准。

（2）网格资源动态分配问题。如何在动态、异构虚拟组织间实现协同的资源共享以及协同是网格中非常重要的问题。已有的一些并行和分布计算系统的资源分配技术，并不能很好地适应计算网格资源分配问题的特点。

（3）数据通过因特网时形成的延迟问题。智能软件应确保按时传送数据，否则，网格处理问题的手段将被限定在“并行运算”。并行计算在不同的机器上完成，某一台计算机不需要等待另一台计算机的处理结果。

（4）目前互联网的数据传输能力不足问题。为此，发展网格要和建设下一代宽带互联网（如美国的“下一代Internet（NGI）”和“Internet2等”）结合起来。另一方面，采用无线移动和卫星通信，也是一种现实的途径。

（5）进一步解决人机结合问题，使网络格更加个性化、智能化和科学化。

（6）通过法律的手段解决网上资源共享中的智能产权、相互信任和报酬等问题以及如何保障网格计算的安全性、认证和可靠性等。

技术发展论文篇4

技术就是运用知识、工具和技能解决、探索一些实际问题，用以扩展人的能力的手段与方法体系之和。技术是一个技术性过程，它是人们在做、制造和实施的不断演化过程中提高技术水平、发挥技术功效（美国2061计划）；技术是人们认识世界和认识自我的一种体现，它是随着人类社会的进步而不断进步，是人类文明的基本象征，也是推动历史发展的一种动力源。从古代的钻木取火技术、近代的蒸汽机技术，到今天的信息社会中的信息技术，从扩充人的体力的技术到如今扩充人的脑力的技术，无不体现出技术的价值和它所承载的人类智慧。综观技术的发展，人类为了更好地生存与发展，创造了许许多多的技术，它们或多或少都与数学的发展有着不可分割的联系，可以说是相生相伴。人类最初掌握的比较完善的技术之一可以说是记数技术，从几万年前的刻痕记数（以树干、骨头为物质载体，把数刻在其上记事）、结绳记数（用草绳打结记事）、石子记数、手指记数，到近代用的纸笔记数、现代的计算机计数，这些记数方法的不断改进与演化已经形成了今天相当完善的记数制与计算技术。这些计算技术也就成为数学技术的主体，而承担其实施的载体就是电子计算机。现代计算机就是神奇的0与1的组合体。要是没有德国数学家莱布尼茨（1646～1716）发明的二进制，也就不可能有今天计算机的出现。正是由于数学以它惊人的特性与人类的发展息息相关，以独特的身份介入技术的发展并融入其中，而且以它的精确性和内在美体现出它在方方面面的有效性，那么数学也就理所当然地成为关键技术的关键，成为信息技术的支撑点。

数学技术一般指实现数学运算、推理、应用的信息技术，它总是伴随着数学的进步而进步。数学的原理、思想、方法与技术结合而形成的数学技术本质上就是一种高科技。离开了数学技术，信息技术将成为无源之水，也就谈不上发展了。

数学技术是数学与技术以灵巧方式组合而成的二者不可分割的和谐整体。从某种角度讲，数学上的每一次重大的发展和突破都是技术（当然包括科学）有大的发展与进步的前奏，而事实是数学的发展往往超前于重大技术的发现而走在前面。数学的追求与技术（科学）发展的目标是相一致的，都追求简单、清晰、方便、可操作、易于掌握。其实，现阶段数学总是任何计算机仿真的核心，数学通过对复杂现象的仿真建模，借助计算机对数据流进行缩成和可视化，将有助于人们把事情做得更好、更快、更安全、更便利。数学技术正在以不同的形态广泛地应用于现实生活世界的各个方面。检查身体的CT扫描技术，车辆、飞机的模拟、设计和控制技术，金融证券价值的估算技术，天气和气象的预测技术，电子设计自动化以及生物工程等技术，其核心都是数学技术。数学技术正是依附于计算机来显现它的威力，而计算机正是依靠数学技术得以工作与革新换代。

“信息技术是指对信息进行采集、传输、存储、加工、交流、应用的手段和方法的体系。”信息技术按表现形态的不同分为硬技术与软技术，前者指各种信息设备，即一种物化形态的技术；后者指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能，即一种智能形态的技术。前者就是将人类的一切信息都以计算机语言的0或1的二进制来表达，这是人类文明在数学基础上的一次史无先例的科学整合，是影响人类生存和发展的巨大科学成就，而最具代表性的计算机的设计者就是20世纪最著名的数学家冯·诺依曼；后者所指的信息获取与处理的知识、方法、技能都是与数学技术密不可分的，从某种程度上看，就是数学化的过程。由此可见，数学技术是信息技术中最为关键的技术，是信息技术的技术支撑点。

二、信息技术——数学及数学技术发展与应用的平台

现代信息技术的发展、应用，把数学以技术化的方式快速地传送到人们日常生活的各个领域，使得数学对科学、技术、社会的发展起到了更加巨大的推动作用，同时也促使数学技术的不断发展。数学技术的发展使得图形计算器、数学软件的功能增长，用于计算、解方程、绘图像、解微积分方程、因式分解、数据统计、数值计算、符号演算、机器证明、图形演示以及进行思维实验都能以更加简洁快捷的方式进行，而且使得计算机的验证功能、编程功能、联网功能更加强大。由于数字化经济、数字信息处理以及大量的探索性数据分析、观察、实验、模拟与计算技术密不可分，因而数学就同时具有科学和技术的双重身份，这也就从某一侧面反映了数学的实质性内涵。由于计算机的发展，使人们可以解决非常复杂的非线性问题，已经超越了常规解决问题的方法，利用计算机的支撑能揭示本来数学的现象，能给数学以强大的推动力，计算机不仅为数学应用提供了解答，而且赋予人们以灵感和直觉，数学实验室软件能够动态地揭示知识的构造，并形象地对数学知识进行表述，而且能动态地呈现问题产生的过程，并自动解决，相互推理。计算机的应用对数学家而言犹如望远镜对于天文学家、显微镜对生物学家，给数学家进行数学研究和创造提供了锐利的武器。

信息技术为数学的发展注入了活力，在计算机面前由于好多知识变成动态化，可以激发人们对数学的热爱，引发人们展开想像的翅膀不断思索与追求，使得数学以与以往不同的形态——可视化、快捷化、人文化而展现在人们面前。由于计算机的影响，数学正在加速改变着它的内容、结构和方法，也加速改变着人们对数学的理解方法，这是因为几何现象的实验成为可能，从数学上看，迄今为止代数的表现形式在书写表示方面有非常有利的一面，几何不是记号，而仅仅是你头脑中的某个几何对象——图形，表现的是更为抽象和复杂的数学概念，借助计算机就可以传送出比现在更多、更丰富的几何内容，如可以展现一些分形模型、一些动态的复杂曲线等。用计算机进行科学计算是计算机最为基本的功能，它可以在很短的时间内收集和处理大量的数据，作出判断，形成公式，构建理论；计算机可用于作数学实验，如火箭发射、核弹爆炸、军事演示、飞机汽车桥梁设计等都是借助计算机进行实验的；计算机同时还可以进行数学证明，如四色定理在1976年被两位美国数学家用计算机予以证明，我国数学家吴文俊也在计算机上用代数方法证明了欧氏几何已知的一切定理。

数学是一个非常美的领域，这是因为数学的主要部分是由人类的心灵构成的。你可以自由探索自己心目中的数学世界，正是这种自由探索才是数学美的力量所在。计算机技术为数学这种美的展现提供了一个丰富的平台，给人们以丰富的探索与实验空间。数学是对现实世界的一种思考、描述、刻画、解释、理解，其目的是发现现实世界中所蕴藏的一些数与形的规律，为社会的进步与人类的发展服务。正是有了信息技术，加快了人类认识自然与人类自身的速度与质量，基因工程就是一个典型的例题。在信息技术条件下，许多新的数学思想与方法不断突破，数学结构与内容的不断丰富，一些新的学科——近代数学技术、运筹优化、工程自控、信息论、数理统计、计算机科学、模糊识别等也就应运而生。计算机与数学的结合，使得数学开拓了研究领域，成为数学探索的新平台。

数学家们总是用他们的思想眼光来审视出现于数学研究所有领域中的抽象的目标与过程。计算机技术的巨大进步已经使得把这些模糊、主观和只能在头脑中想像的抽象的对象、目标、过程外在化而变得很容易，也就是用精确、客观和其他人可以共享的可视化来表现、演示，从而使思维及过程视觉化。数学对象可以用计算机来表示、展现，从而使人们对数学对象产生新的认识，由静到动、构形、成形，进而进行操作、实验，特别是几何对象——曲线、曲面、多面体，而成为任何计算机仿真的核心。在计算机环境下，人们更多的是用渐近方法、数值方法去探究数学规律，进行建模和科学计算。如利用计算机可以对进行小数点几十亿位以后的计算，用来检验人类的智慧水平。同样好多在数学领域无法实现的一些设想在计算机环境下正在不断实现，如几千年来人们梦想的数学定理的机器证明的实现就是一个极具代表性的例证。由于计算机的介入使得数学的应用与普及不断深入，已逐渐渗透到各个学科，取得了惊人的成绩，数学价值与功能的不断挖掘促使人们对数学的认识更加全面深刻。

三、信息技术——教学课程整台的助推器

随着21世纪的到来，以计算机和互联网为代表的当代信息技术，正在以惊人的速度改变着人们的生存方式和学习方式，也迫切需要我们改变教育方式。为了迎接信息技术的挑战，为了中华民族的复兴，为了每位学生的发展，新一轮基础教育课程改革正在全面展开。

正是由于数学、数学教育与信息技术有着天然的不可分割的依存关系，那么在当前基础教育课程改革的新形势下，数学课程的改革就显得意义更加深远和重大。现代信息技术的发展一方面为数学教育的普及与传播提供了得天独厚的土壤，另一方面也对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大的影响。数学课程改革要反映信息技术所引发的变革，就必须在数学课程理念、数学课程的设计与实施中与信息技术进行整合。

1．信息技术与教学课程理念的整合

理念是理性化的一些观念，具有稳定性、长效性、持续性、指导性。形成正确的数学课程理念是更好从事数学教育的逻辑起点，因为理念在数学教育活动过程中具有统驭作用。在义务教育阶段的数学课程标准中，基本理念专门有一个方面来阐述现代信息技术在数学课程中的地位，其他的几个方面也间接或直接地涉及到信息技术。在高中数学课程标准的框架设想中也高度重视信息技术对数学课程的影响，认为应不仅重视利用信息技术来呈现课程内容，更应重视信息技术与课程内容的有机整合。设想中提到要在课程中使用科学型计算器以及各种数学教育平台，加速数学与信息技术的结合。在内容上，要突出算法在整个数学发展中的独特作用，使算法成为理解数学发展的重要线索，力求把算法融入到数学课程的各个部分。正是因为信息技术已经融化到数学教育的深层结构，融入数学教育的知识体系，成为传播内容的最佳工具和学生探究知识、体验数学、感受知识的中介，在可预见的将来，信息技术将使数学教育发生一些实质性的变化，数学教育的面貌将会焕然一新，数学教育的实践与数学教育的理论研究将会更加深入。

信息技术的发展改变了人类学习与生存发展的环境，也改变了几个世纪数学教学、数学学习的方式。由于它对人发展的重要性，迫使人们不断思索数学与现实的切合度；更是因为信息技术与数学技术的千丝万缕的联系，使人们认识到它在数学课程结构中的重要性。信息技术不仅被看做是教师教的工具、是学生学的工具、是学生的认知工具与情感发展工具，而且也是数学教育工作者在建构数学内容体系时首先考虑的因素，进而引发人们重新思考数学课程的基础性、多样性、选择性以及如何在信息技术条件下使学生积极主动地学习，在打好基础与追求创新中不断提高学生的数学思维能力，更进一步促使人们思考在数学教育过程中如何利用与发展学生的信息技术能力，如何处理好师生关系。在信息技术条件下，必将改变人们对数学的内容、形式、应用、人文价值以及评价的认识与看法，可见信息技术与数学课程理念的整合是数学教育发展的必然。

2．信息技术与教学课程内容选取的整合

信息技术与数学课程内容的整合可以打破数学知识间的条块分割局面，使传统代数、几何、三角分家的体系成为一个有机的整体，打通知识融合的道路。义务教育阶段，数学课程标准按不同层次将学生必须学的数学知识分为数与代数、空间与图形、统计与概率以及实践与综合运用四部分，然后按不同学段整合成学生的学习领域。而这些内容标准只给出具体目标，不直接对教学具体内容、教材编写体系、教学先后顺序等问题作出硬性统一的规定，使学生所学和教师所教富有弹性和力量。在当今信息技术迅猛发展的时代，各种信息扑面而来，越来越需要人们综合素质的提高，需要学生动用各种知识、方法和手段来获取信息，特别是一些数据信息的处理，借用计算机来完成更加快捷方便，使得与我们不能分离的数显得更具应用价值。即使对一些烦琐的计算、方程的求解、递归、迭代，也能在计算机上实现，使得日常生活中一些重要的数学知识以快捷方便的形式出现在课堂上，成为学生学习的内容，大大丰富了学生的知识疆界。利用计算机可以更方便地寻找数与形的规律，使得观察与验证得以进行，使得数与形的结合真正从理论走向实践。正是借助于计算机，才使得一些现代数学的内容能够及时地渗透到中学数学内容体系之中，如分形、混浊问题、孤立子等非线性知识进入学生课堂。同时才有可能把原先一些费劲的烦琐计算问题简化下来，使学生有更多的时间考虑如何探索获取更多的知识，使得有更多的内容以方便的形式介入学生的学习过程中，真正实现数学内容的弹性化、学生发展空间的扩大化；使学生有机会接触一些有重要价值的数学知识，如高中数学中设计逻辑框图让计算机去执行、用计算机符号系统表示数学内容、用计算机语言表达数学命题、用程序和算法表示数学过程、“IF…，THEN…”这样的语句可以在数学课程中出现等。

信息技术的介入使得数学知识的结构发生了一些变化，可以使学生认识数学知识的组成要素，特别是对它的一些基本属性进行重新认识，使知识更多的以过程的方式进入学生的学习生活中。而从事编写教材的人也有更多的选择余地、更大的思考空间，数学教材中的一些知识呈现方式动态化、可操作化，更多的是让学生去试验。使得师生的思维方式得以不断扩展，人们更有信心和力量。

3．信息技术与教学教学的整合

信息技术与数学课程的整合最直接的就是教学方式的变革与学习方式的变革。在信息技术条件下，引起数学教育工作者更多的就是对教学观的反思与课堂结构变化的关注。信息技术环境下所发生的最根本的变化之一是教师作用与角色、学生学习环境的变化，教师不再是知识的提供者、权威和智慧的源泉，而成为学生进行探索和发现的伙伴、援助者和指导者、促进者、引导者。学生不仅仅是从听与做作业中获取知识，而是在自主探索、合作交流的情境中进行学习；学生不再是知识的被动接受者，而是知识的主动探索者，问题讨论的启动者和调整者，问题解决的参与者、经历者，使学生获得更多的学习机会与权利。

技术发展论文篇5

所谓技术理性，是指人类追求技术合理性、规范性、有效性和理想性的抽象思维活动、智慧和能力，是一种扎根于人类物质需求及人对自然界永恒依赖的实践理性和技术精神。技术理性作为人类理性特殊的和典型的形式，是人类多种理性的某种合取，它贯穿于人类实践活动的始终[1]。技术理性并不追求单纯的手段或目的，而是把科学合理性、社会合意性整合到技术原理的可行性和技术规范的有效性中，既追求功效又内含目的，基于自然又面向社会，实现人类与自然的可持续发展。

科学技术具有两面性，使得图书馆学需要技术理性的支撑。现代科学技术已全面渗透到图书馆学的发展之中，成为图书馆学的催长剂，导致图书馆学技术研究和学科建设存在技术评价缺失规范、技术至上、技术误导等问题的出现。特别是在全球科技浪潮和信息化、知识化的时代背景下，图书馆的发展越来越依赖于社会生产力的发展和科学技术的进步，图书馆学的发展与科技也有着解不开的情缘。面对科学技术的全面渗透，图书馆学应走出一条有中国特色的符合技术理性的发展之路。

2、科学主义与图书馆学技术理性的缺失

19世纪30—40年代，科学主义产生于法国和英国，其创始人——法国实证主义哲学家孔德，经过一个多世纪的历史沿革，先后演绎出马赫主义、逻辑实证主义等众多的哲学派别，成为一股在世界影响力很大的哲学思潮。科学主义思潮的一个重要特征，就是强调用实证科学方法研究自然、社会的各种问题，崇拜科学，技术至上。从科学主义的本质和特征来看，不难发现科学主义本身具有一系列危害性，包括：压制科学精神和人文理性；盲目应用科学技术，忽视科学技术应用的负面效应；扭曲人文社会科学，将自然科学方法和技术方法机械地应用到人文社会科学领域的研究中[2]。

科学主义思潮对图书馆学界也颇有影响，最主要的表现就是不同时期、不同形式的技术论。在西方图书馆学发展史中，先后产生了图书馆学技术论的两大流派——传统技术学派和新技术学派。20世纪末期以来，网络信息技术高度发展，国内外图书馆学界再度兴起技术热，图书馆学的不少研究都反映了科学主义的学术思想。

传统技术学派把图书馆看作是一个孤立的实体，认为图书馆学研究的对象是具体的图书馆技术、操作方法和工作内容。该学派的代表性思想有施莱廷格的“整理说”，德国艾伯特的“技术说”以及杜威的“技术实用论”。传统技术学派对图书馆学和图书馆人的影响是深远的，尤其是杜威实用主义思想在我国图书馆界仍有很大市场，表现为片面强调图书馆学的技术性、实用性，忽视了图书馆学的理论研究。

新技术学派产生于20世纪60年代，是以计算机技术为核心的现代信息技术在图书馆领域应用的产物，它注重发展新的信息技术，以新技术为前提预测图书馆的未来。其代表人物有兰开斯特、利克利德、泰勒、戈曼和道林等人[3]。该学派目前在国内外有广泛的影响，具体表现为对网络信息技术的迷信和狂热，鼓吹技术决定论。

由于受科学主义思潮的强烈冲击，我国的图书馆学研究中形成了科学主义的研究范式，企图用自然科学的数理量化方法来解释图书馆实践中的问题，使图书馆学走上精密科学的道路。备受我国图书馆学界批评的抽象图书馆学就是最为典型的代表。不少研究成果体现了这种思想和主张：大量借用数学和统计的方法，移植与图书馆的社会功能研究相关的其他方法，使图书馆学研究走出假象的误区，步入学科发展的正常轨道[4]。然而，现实并非如此，单纯地依靠技术方法不能解决图书馆学的根本问题。

科学主义思潮及其衍生的科学主义研究范式表现出明显的非理性，是图书馆学发展过程中逐渐导致技术理性缺失的内在根源。在《图书馆学研究：科学主义思潮的非理性倾向》一文中，作者从抽象图书馆学的基本主张出发，指出科学主义思潮体现了当代图书馆学的非理性倾向[5]。非理性导致对图书馆学进行消极的、随意的否定，轻率立论，带来的危害是显而易见的。我们必须反对图书馆学的科学主义思潮，恰当地运用科学主义研究范式，促进图书馆学的良性发展。

3、图书馆学发展过程中非理性的技术误区

图书馆学的技术传统虽然不如人文传统那样源远流长，但它伴随科学技术在图书馆的广泛应用和在图书馆学科体系中的全面渗透而发育为浓厚的学术传统。基于现代科学技术迅猛发展的客观要求，图书馆学界从图书馆的功能和效益出发，积极探索图书馆工作面临的技术问题，这有利于图书馆服务质量和效率的提高，从而推动图书馆事业的发展。然而，学术界和图书馆员更多地意识到图书馆学的技术因素导致的负面效应，指出图书馆学研究中一直存在着技术化倾向，片面强调图书馆学的技术性，这种倾向阻滞了图书馆学理论的科学化进程[6]。也有人质疑图书情报学的单向度发展，认为技术的崇拜无益于图书情报学显学的努力[7]。事实上，图书馆学发展过程中的很多问题都与过分强调技术因素有关。

3.1技术情结排挤人文理性

早期的图书馆学理论有着人文主义的深厚底蕴，随着现代信息技术在图书馆领域的全面应用，图书馆的业务工作和文献信息服务越来越依赖于对技术的掌握运用程度和各种技术设备的配置水平，实践的依赖导致了理论思维和研究的依赖，图书馆学的理性精神被淹没在现代科学技术的迅猛大潮中，以至于片面强调科学技术的价值，忽视人文理性应有的价值。20世纪40年代以来，我国图书馆理论和实践中的科技与人文一直未能很好地统一和协调发展，长期表现为技术游离于理性之外，一味地热衷于科学技术应用，忽视了传统人文理性的继承和发扬，使图书馆学陷入了技术传统极度膨胀而人文传统日渐衰竭的不妙境地[8]。

针对图书馆学技术至上论和技术片面化的倾向，很多研究者担忧技术的广泛应用将削弱图书馆学的人文传统。美国著名的图书馆学家巴特勒和谢拉就是批评技术至上论的典型代表。巴特勒认为企图使技术合理化以及理论技术化的尝试是不结果实的花朵；谢拉则一再告诫人们：图书馆学始于人文主义[9]。国内学者也指出：强调人文传统是图书馆学理论的一个基本点[10]；图书馆学是一门研究人的学问，它的终极价值目标是为人的全面发展服务[11]，等等。

在学科建设和图书馆学教育方面，技术排挤人文的问题同样存在。图书馆学最初主要是目录学和图书分类学等构成的学科体系，这些分支学科是适应早期图书馆手工服务方式的产物。现代信息技术使图书馆业务流程和服务方式发生了根本性改变，为解答图书馆在发展变化过程中出现的新问题，图书馆学需要充实新的理论。为此，学科内部整合过程中增添了许多“技术色彩”很浓的内容。由于图书馆学的技术性内容不断扩张，技术科目的比重越来越大，挤占了图书馆学基础性科目的生存空间。如从教育部公布的专业目录来看，图书馆学专业不同于信息管理与信息系统专业，教学内容固然也有差别，可有的学校不仅为图书馆学专业披上“信息”的外衣，在课程设置上也“全盘信息化”，大量开设诸如信息社会学、信息伦理学、信息系统分析与设计、企业信息工作、信息市场管理等与信息有关的课程，以至于图书馆学课程仅占一小部分甚至已被完全抛弃[12]。这样的图书馆学专业教育必然偏离最初的培养目标和自身的发展轨道。

3.2技术因素引发的学科术语不规范

技术的突破必然带来学科概念和术语的增长与更新，由于技术发展太快，学术研究一时难以规范用语，给人们的认识带来混乱和不便。目前，人们对图书馆学的新概念大多以感性认识为主，许多图书馆学新概念和术语的涵盖面大，使用起来易迷惑人。本来，图书馆学领域的一些基本概念和术语具有规范，人们已经取得共识，但是技术的发展和学科之间的交叉融合，原有某些术语的内涵和外延都发生了显著的变化，有待于图书馆学界去重新界定和认识。有些研究者还大量套用社会学、经济学、教育学等其他学科的技术性术语，而对图书馆实践中涌现出来的许多体现自身特征的概念不予重视。当然，一味反对引进概念和术语不是科学的态度，但如果生搬硬套无益于图书馆学发展的术语，不加以学科化的解释，则不是明智之举。

3.3与技术因素有关的图书馆学无限制泛化和扩张

已有学界人士对泛化和扩张问题进行了较为详细的论证[13—14]。图书馆学研究中的适度泛化和扩张也并非坏事，但是无度地泛化与扩张就易产生问题。伴随着新技术运用于图书馆，图书馆学理论的研究视野由馆内扩展到馆外甚至社会，研究范围从传统图书馆扩大到整个文献信息领域。如果图书馆学理论超越了自身的极限，表现为漫无目的的膨胀，最终也会失去自我，陷入虚无缥缈之中而无法自拔。由于现代科学技术高度分化与高度融合的客观趋势，图书馆学研究中的“大图书馆观”存在一定的市场，在某种程度上使图书馆学走上无节制的粗放型扩大外延的路子。20世纪80年代改革开放以来，中国图书馆学进入快速发展时期，学术研究热点不断，除了学界开拓创新、学科建设和图书馆学本土化等因素外，技术是最为重要的原因。像电脑与图书馆、图书馆电子学、信息高速公路之类的研究便是学科泛化和扩张过度的表现。图书馆学的学科体系建设，有其应有的内涵和外延，远离和超越主体的研究不利于图书馆学的健康发展，必须引起重视和有效控制。

3.4激进论调的产生

每一次技术革命都会对图书馆事业和图书馆学的发展产生不同程度的冲击波，当然也震撼着图书馆人，引起对图书馆事业及其价值的怀疑和关注。

在过去的一个世纪，最让图书馆人灰心丧气的理论莫过于“图书馆消亡说”，庆幸的是现实情况并非如此。究其原因，制造这理论与现实截然相悖状况的无形怪手，是对图书馆影响越来越大的信息技术[15]。图书馆消亡论者在国外的典型代表首推美国学者兰开斯特，他试图让人们相信未来的社会是“无纸社会”[16]；英国图书馆学家汤普森则认为，图书馆最终会成为博物馆[17]。国内也有图书馆消亡论的支持者，他们认为传统图书馆将随着信息技术的发展逐步走向消亡[18]。不少研究者针锋相对地指出：图书馆消亡论是网络时代的神话[19]；“无纸社会”不会出现，任何社会都不能没有图书馆[20]。

预测是一门科学，科学和合理的超前预测为人们所欢迎，但割断历史与现实联系的预言是不可取的，特别是在我国这样一个发展中国家，图书馆发展东西部不平衡，缺乏必要的资金和技术，所谓图书馆消亡更是没有充足的理由。值得欣慰的是，我国图书学界通过学术讨论，对图书馆的未来已基本形成共识，认为复合图书馆是现代图书馆的必然走向。当前，国内外图书馆学界的很多学者对技术至上的观念和研究范式进行了不同程度的批评，指出了其中的危害，为图书馆学回归正常的技术理性之路发挥了积极的作用。

4、适合中国图书馆学的技术理性道路

现代科学技术使图书馆事业发生了巨大变化，但带来的技术思想误区也被图书馆学界所共知，呼吁和回归技术理性已是图书馆学进一步发展的必然选择。

4.1树立技术理性观

图书馆学界是推动图书馆学发展的直接动力，呼吁技术理性首先在于图书馆学研究要有理性的支撑。面对新技术，学界人士有必要树立技术理性观，用客观的尺度把握图书馆学技术的发展进程及其应有的地位和作用。从中国图书馆学目前的状况来看，技术理性观念主要体现在技术价值、技术手段、技术选择、技术发展等方面。

技术价值观。图书馆学技术的价值不仅在于改变图书馆落后的工作环境和工作方式，而且在于以“图书馆自由”理念为社会价值目标。这一理念已被联合国教科文组织制定的《公共图书馆宣言》所确认，美国、英国、日本等国家在图书馆法律制度中也体现了这一精神。因此，在技术研究中我国图书馆学界对待技术应有理性的价值取向。

技术手段观。图书馆学技术归根到底是为了实现图书馆事业使命的一种服务手段。在图书馆学的发展过程中，技术问题对图书馆发展无论有多么重要，对图书馆学的学科建设而言，终究是表层的东西，只有那些对技术现象进行深度思考所形成的理论，才具有久远的学术价值[21]。科学技术与人文理性是图书馆学不可缺少的部分，但现代技术以其单一性、两面性特征，成为人文理性的一种巨大的排斥和异化力量，图书馆学需要在科技与人文之间维持一种必要的张力，即技术服从人文的需要。图书馆实践所利用的所有技术，都是方法论意义上的工具和中介手段，取代不了图书馆人的主体和主导地位。

技术选择观。新技术飞速发展的今天，不同领域中都同样充满复杂的选择，坚持有选择地应用新技术来发展图书馆事业，是图书馆界义不容辞的责任[22]。目前，我国的数字图书馆研究和建设正方兴未艾，图书馆学技术的研究和图书馆技术应用都存在技术选择问题，必须从我国的现实出发，用理性的眼光对技术进行必要的审视。

技术动态观。历史的发展告诉人们，一定历史时期的技术，无论在当时有多么先进，随着时间的流逝和时代的发展，终究要被更先进的技术所取代。况且，现代科学技术发展速度越来越快，新旧技术更替的周期越来越短，技术发展呈现的动态性特征更加明显。信息技术是推动图书馆发展的核心技术之一，为了更好地利用信息技术为图书馆事业服务，图书馆界应牢牢确立技术动态发展的理性观念。

4.2加强图书馆学前沿技术的研究

图书馆学技术研究包括技术应用和技术发展两个层面的研究。图书馆技术应用研究主要解决网络化、数字化等新技术在图书馆的实际应用问题；图书馆技术发展研究则是研究现代科学技术在图书馆应用的发展趋势，解决图书馆与新技术相适应的问题。从目前来看，处于图书馆学发展前沿的核心技术是信息技术，而纳米技术将在图书馆未来发展中扮演极为重要的角色。由于图书馆学应用性极强，技术应用研究的社会效益和经济效益也非常明显，这使得技术应用研究成为图书馆学研究的重点。

基于信息技术而产生的数字图书馆，成为当前学科的前沿问题。对数字图书馆的研究，主要是信息网络技术、数据库技术、信息资源开发利用技术、知识管理技术、信息存储技术在图书馆的应用，并将它们转化为现实的生产力直接服务于图书情报工作。据《光明日报》报道，中国数字图书馆工程建设面临十大技术瓶颈，包括资源建设、多媒体信息标准、信息存储与压缩、信息分类、索引与检索、信息传输与安全保护、交互界面、信息输出与表现、工具与平台、高层信息服务协议[23]。从客观上讲，我国在技术方面比发达国家落后，图书馆界要在图书馆自动化网络化方面赶超世界先进水平，抢占图书馆学的前沿阵地，就要求图书馆学研究人员调整落后的思维方式，更多地从技术的原创层面发掘，进一步提高研究水平。

4.3注重图书馆学技术的哲学审视

图书馆学发展至今，理论体系还不完善。图书馆学要成为具有科学逻辑和真正说服力的理论体系，必须借助于哲学思维，以图书馆哲学研究为突破口，从哲学层面上关注图书馆，把握图书馆本质上的问题。为此，我国图书馆学界进行了长期的研究，尤其是20世纪80年代以来，图书馆哲学研究进入了一个高潮时期，形成了一股持续的“图书馆哲学研究热”[24]。综观图书馆学界的研究，其内容局限于图书馆哲学的概念、性质、任务、意义、范畴体系及相关概念辨析等。从哲学角度研究技术问题，用哲学指导图书馆实践，还有待于图书馆学界继续努力和不断创新。我们在解决图书馆实际技术问题的同时，必须重视对技术的哲学反思，用哲学的思辨来解答图书馆学发展过程中存在的技术困惑。

图书馆学技术需要哲学支点，已被事实证明。西方技术学派的集大成者——杜威既是哲学家又是图书馆学家，在他的实用主义哲学思想支配和指导下的图书馆学，占据了美国图书馆学的主流地位，不但深刻地影响了美国的图书馆学研究，在很大程度上也影响着我国图书馆学界。当然，作为学科技术支点的哲学，应该是符合科学与理性的哲学。杜威的哲学强调“有用即真理”，对技术持实用主义的观点，必然走入“唯科学主义”的陷阱。

长期以来，由于图书馆学界缺乏对图书馆哲学的深入探讨，使学科理论难以上升到真正科学的高度。一般研究者大多简单地套用马克思主义哲学或西方哲学家波普尔等人的思想来解析图书馆事业发展中的现实问题，这种生搬硬套的做法不可能构筑图书馆哲学的理论大厦。学术界应该从科学融合的角度，广泛地学习人类思想史上的哲学理论，吸取其思想精华，对哲学领域的相关思想和概念做出图书馆学学科化的合理解释，紧密联系我国图书馆事业的实际，建构全新的理论体系。图书馆技术的哲学理论是图书馆哲学的一个重要方面，在建构图书馆哲学新体系的过程中，借用科学技术哲学的思想和理论是必不可少的。

4.4培养创新型的图书馆学技术人才

对于图书馆学的可持续发展而言，人才是第一资源。科学技术越发展，图书馆学技术应用的广度和深度越是不断地延伸，对图书馆学学科技术人才的培养提出了越来越高的要求。从总体上看，我国图书馆学专业技术人才匮乏，加快人才培养的步伐，造就一批具有创新精神的图书馆学技术人才，是新世纪不断发展的重要保证。图书馆学人才培养要求制定科学的人才发展战略，顺应市场需求，调整图书馆学专业课程设置，积极引进新的理论和技术充实和完善原有理论体系。在目前的实际工作中，由于缺少图书馆学专业技术人才，往往是用计算机专业人才充当图书馆技术工作的业务骨干，这种做法是欠妥当的。计算机专业人才由于不具备图书馆理论及业务知识，在实际工作和技术研究中容易碰上诸多困难，不利于图书馆事业与图书馆学的发展。解决类似问题的关键措施就是加强图书馆员的专业培训，采用各种形式，使图书馆员终身接受教育，造就一支信息时代高素质的专业图书馆员队伍。

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技术发展论文篇6

【关键词】科学技术；科技创新；融合

党的十报告指出，“文化实力和竞争力是国家富强、民族振兴的重要标志。”“要增强文化整体实力和竞争力”，就必须“促进文化和科技融合，发展新型文化业态，提高文化产业规模化、集约化、专业化水平。”充分发挥科技对于文化发展的支撑作用，促进文化发展与繁荣，实现科技与文化的协同创新、共同提升，是新时期文化和科技工作共同面临的新机遇、新挑战。

一、文化与科技融合的概念

“文化与科技融合”是指“文化创意”和“科技创新”的融合。当前，世界正处在大发展大变革大调整时期，文化与科技融合的态势逐渐显现，文化与科技相互融合、相互促进的趋势逐渐明朗，文化与科技融于一体支撑经济社会发展的作用日益增大。发达国家把这种在国民经济发展和增长中发挥重要作用的文化产业视为“文化创意经济”，它以文化创意为核心，以知识产权保护为手段，通过现代科技手段物化文化创意，形成高文化附加值和高技术含量的文化产品和服务，在提升国民经济竞争力的同时提高国民生活的幸福指数。是从工业现代化向生态现代化转型的重要途径。

文化与科技的融合主要体现于经济、产业、产品和人才培育。对我国从“制造国家”向“创造国家”转型具有十分重要的战略意义。“文化与科技融合”，与“文化是民族创造力的重要源泉”“文化是综合国力的重要要素”“文化是经济社会的重要支撑”，而不能简单地等同于我国以往“文化创新”概念下的“文化与科技融合”。“文化创新”概念体系下的“文化与科技融合”，主要指“科技是文化创新的核心引擎”，强调“文化艺术”和“科学技术”之间的结合，更确切地说，是“科学技术”在“文化艺术”领域的应用，以推动文化艺术创新发展。

二、科技创新是文化发展的重要引擎

科技与文化历来如影随形，科学技术的每一次重大进步，都会给文化的传播方式、表现形式、发展样式带来革命性变化。文化的发展离不开科技的支撑。长期以来，科技创新给社会生产方式、全球竞争格局带来重大变革，深刻影响着人们的思维方式和生活方式，并从文化的内容、形态、传播与影响等各个方面，不断推动文化的发展与演变，成为文化发展的重要引擎。

科技的发展，以其独特的方式增强着文化的表现力、吸引力和感染力，同时也对我们有效占领新兴文化阵地、运用现代传播技术加快文化发展提出了新的要求。科技创新使文化表现形式更加多姿多彩。数字化技术、网络技术、新型显示技术等高新技术在文化领域的广泛应用，大大丰富了各类文化产品的表现力，显著增强了新闻出版、广播电影电视、演艺会展、休闲娱乐等文化行业的发展活力。数字影像、声光多媒体、数字三维虚拟展示等诸多高新技术的应用，明显提升了传统演艺、会展及大型文化传播活动的表现形式和感染力。3D、电脑特技等数字技术在电影制作中的应用，大大丰富和增强了人们对传统影视产品的感受和体验，同时也为影视业的发展提供了更为广阔的空间。

文化的传承和传播离不开科技进步，文化产业是科技应用最广泛、科技创新最活跃的产业之一，科技对文化产业支撑作用已经渗透到文化产业各个环节之中。

科技创新是社会文化形态演进发展的催化剂。人类文明的进步、社会的发展是伴随着科技的进步而不断演进发展的。从狩猎文明、农耕文明到工业文明，再到今天以工业化、信息化高度发展为特点的后工业文明、生态文明，技术的每一次革命性突破，都推动着社会及其文化形态产生一次深刻的变革。科技创新是文化的重要组成部分，不断丰富文化的内涵。科学技术作为社会智力发展的一个方面，既是文化的重要内容，也是文化的重要体现形式和载体。科技创新在不断提高人类认识自然、顺应自然、改造自然和利用自然能力和水平的同时，也在不断完善人类的知识体系、创新人类的思维方式、丰富人类的精神世界，从而不断丰富文化的内涵。

科技创新是促进新型文化业态形成发展的核心动力。现代科技的发展和应用，不断塑造和影响人类文化的内容与形态。运用高新技术创新文化生产方式，培育新的文化业态。以动漫、网络游戏、手机游戏、手机媒体等为代表的新兴文化业态，已逐渐成为继IT产业后最具潜力的产业之一。

三、科学技术是先进文化的基本内容

1.科学技术是先进文化的基本内容

爱因斯坦曾经指出：“科学对于人类事务的影响有两种方式。第一种方式是大家熟悉的：科学直接的、并且在更大的程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具。第二种方式是教育性质的――它作用于心灵。仅管草率看来，这种方式好好像不大明显，但至少同第一种方式一样锐利。”其中，第一种方式所说的是科学技术的物质生产功能，第二种方式则指科学技术的精神文化功能。

说起科技文化，就必然要提到哥白尼的日心说的提出和传播，这点事情不仅是一件科学事件，更是一起文化事件。在当时，仅从观察实证的角度来看，哥白尼的日心说甚至处于劣势，但日心说为什么能够拥有布鲁诺、伽利略等坚定地支持者呢，这与当的地形说时的文化心态有关。人们反对地心说、倡导日心说的一个重要原因是，他们已定十分厌恶教会及其用于附会《圣经》地心说，而日心说一旦成立，正好用于宣泄心中强烈的反宗教的情绪。结果日心说胜利了，这胜利是反宗教的文化心里的胜利，也是科技文化的初次大捷。日心说只是一系列胜利的开始，在接下来的400多年里，维萨里的《人体构造》、牛顿的《自然哲学的数学原理》、拉瓦锡的《化学纲要》、达尔文的《物种起源》、麦克斯韦的《论电学和磁学》、爱因斯坦的《论动体的电动力学》等胜利的里程碑相继树起。与此同时，电报、电话、汽车、广播、电视、计算机、互联网等新的运用技术层出不穷，并以文化的形式融入人们的日常生活之中，这些胜利的结果之一就是，科技文化逐渐发展为一种相对独立的社会亚文化系统。

科技文化在与其他文化的互动融合中不断发展，已经成为当代社会的一种先进文化之一。科技文化在现代社会的拓展和渗透，主要有三个途径。其一是科技对生产方式的变革，从器物层面传导到制度层面再影响到文化价值层面。由于科技的介入，生产过程日益复杂，这就必然导致了组织结构和制度文化的变革，在这样的变革中，逐渐形成了求实与创新、效率与公平、批判与宽容等文化价值观。其二是科技在生活中的广泛应用，新的科技文化不断涌现。科技供应与消费需求互动互促，一方面，新科技的应用，起到了直接塑造人们生活方式的作用；另一方面，个人与群体的偏好，又反过来影响到科技应用的方向。这样就形成了汽车文化、通信文化和网络文化等，而且，还有很多对社会有负面影响的价值观，如汽车文化中的享受意识对于实现可持续发展是极其有害的。为了克服科技文化的负面影响，必须从人的角度出发，使科技文化与人文文化相融合。当前得到广泛提倡的绿色技术、工业生态技术等都兼顾科技发展和人的需求的努力，也是科技文化与人文文化互动的产物。其三是通过教育、宣传和普及直接进入社会文化价值领域。人们认识到科学技术、科技进步是推动历史发展的最高意义上的革命力量之后，科技文化在世界大多数国家都被视为主流文化，科技文化得到了广泛深入的传播。

2.现代创新理论认为，创新是指人的思维活动和实践活动具有创造性且具有不同于前人或超越自身的独特的途径和方法。科技创新的成果丰富了现代文明，繁荣了灿烂的科学文化。现代科学的精神气质已渗透到人们生活的各个方面，深刻地影响了人类文明的走向。然而，科学文化与人文文化的对立却给现代人类带来了科学危机，只有消除科学文化与人文文化之间的人为对立，改变两种文化分裂的态势，科技创新才能获得真正的文化动力。

文化是社会文明的精华，文化的概念有广义和狭义之分，广义的文化是指人类在社会历史实践过程中所创造的物质财富和精神财富的总和。狭义的文化是指社会的精神文化，是社会的思想、道德、科技、教育、艺术、传统习俗等及其制度的复合体。作为一个整体的人类文化可以分为两大部类――科学文化与人文文化。

3.科学文化与人文文化融合以促进科技创新

科技创新需要良好的文化环境。综观科技发展史，重大的科学创造和技术发明需要创新文化先行，需要文化的繁荣，有利于科技进步的思维方法、价值观等一系列文化要素为科技创新提供了良好的文化环境。这种良好文化环境的显著特征是科学文化与人文文化的融合。科技创新的文化动力来自于两种文化的融合而不是对立与分裂。

科学文化与人文文化尽管形成的背景、关注的对象、涵盖的内容有所侧重和不同，但在深层底蕴和价值取向上是相互融合、相互补充、相互促进的，其共同的目标指向是人类真善美的崇高理想境界。就科学文化与人文文化的起源和本质而言，两者是交融的，它既体现了有科学基础的人文精神，又代表了充满人文关怀的科学精神。可以说，科学文化是人文文化的奠基石，人文文化则是科学文化的导航灯。

科学文化与人文文化融合的关键是科学精神与人文精神的融合创新。人类已经进入了二十一世纪的第二个十年，如何应对全球化的冲击，如何在激烈的文化竞争中生存与发展，核心是文化创新。 创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是一种文化生生不息的源头。即使是优秀的文化传统也需要适应时代的需要，实现现代性的、创造性的转化，同时融入民主精神，科学精神，市场精神，法治精神，竞争精神，公平精神。只有永远保持创新的精神才能谱写新时代民族文化的新篇章，赋与它新的内涵与活力。

科技工作者也需要科学素质与人文素养的融合，知识需要理性，理性是可以培育的，而科学创造的灵感在很大程度上则依赖于悟性，悟性属于非理性范畴。科学技术与文化发展的融合是极其重要的，当代中国处在前现代化的现实与后现代化的世界环境这样的微妙环境中，指出：“在世界新科技革命推动下……科技发展从来没有像今天这样深刻地影响着社会生产生活的方方面面，从来没有像今天这样深刻地影响着人们的思想观念和生活方式，从来没有像今天这样深刻地影响着国家和民族的前途命运。”面对这种因科技发展而深刻影响并迅速改变着的当今世界，文化建设应对科技发展对当今世界的深刻影响和迅速改变，通过文化与科技的融合，不断拓展并衍生出时代新兴的价值观念、行为方式、活动领域和产业业态，推动社会主义文化强国建设。

技术发展论文篇7

当今世界，环境污染日益加剧，环境保护已成为国民经济可持续发展的重要组成部分。临沂市是鲁西南重要的商贸枢纽，近几年来，随着商贸批发市场规模的发展，城市人口迅速增加。相应的城市生活垃圾的数量也在急剧增加，据统计，现在每天产生城市生活垃圾约600吨左右，并以每年平均10%增长率递增。临沂市政府把垃圾处理列为99年度市政府“为民十大工程”之一，决定投资5000万元，在临沂市城西北36公里处征地1500亩，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500亩，现在正在进行勘探、水文调查、基础处理等前期工作。

城市生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥、焚烧等。填埋法方便易行，处理量大，是现在城市垃圾处理的一种主要方法，但是易造成二次污染，特别是垃圾中的一些有毒有害物质填埋腐烂后，渗透到地下，引起地下水的污染；同时产生的一些有害气体

造成环境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚烧法是最有效的方法，使城市垃圾处理基本上达到了减容化、无害化和能源化的目的。垃圾焚烧后，一般体积可减少90%以上，重量减轻80%以上；高温焚烧后还能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质，可有效地控制二次污染。垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热，实现了能源的综合利用。

2垃圾发电供热技术的可行性分析

城市生活垃圾焚烧发电技术在国外已有四十多年的历史，最先利用垃圾发电的是德国和法国，近几十年来，美国和***在垃圾发电方面的发展也相当迅速。目前，***拥有垃圾发电厂一百多座，发电总容量在320MW以上，单台设备最大处理垃圾能力为552吨/日。

我国垃圾焚烧发电供热技术起步较晚，现在还处于研究开发阶段。现已建立的部分垃圾发电站，基本上是引进国外的设备和技术。我国第一座垃圾发电站是在深圳，引进的是***三菱重工生产的两台炉排式垃圾焚烧炉，日处理垃圾150吨，配置500kW的汽轮发电机组来发电供热。1992年又上了一台杭州锅炉厂(引进***三菱重工技术)制造的垃圾焚烧炉，日处理垃圾150吨，配置1500kW汽轮发电机组。在上海、天津等城市也相继与法国、澳大利亚等国家合作建设垃圾发电厂。引进的这些垃圾锅炉基本上都是炉排炉，价格昂贵，而且在燃用低热值、高水份的垃圾时，为了保证锅炉的正常燃烧，达到需要的工艺参数，必须添加燃料油，运行成本较高，经济效益差。发展适合我国国情的垃圾焚烧炉，实现设备国产化，达到低污染和高效燃烧是众多科研单位和生产厂家正在研究开发的课题。

流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。他利用炉内燃料的充分流动、混合，达到高效燃烧。我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。特别是浙江大学热能工程研究所多年来进行废弃物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究开发和应用。成功开发出异重流化床城市生活垃圾焚烧技术，可实现高效清洁燃烧。采用流化燃烧技术焚烧垃圾的优点主要表现在以下几个方面：

a操作方便，运行稳定。由于流化床床料为石英沙或炉渣，蓄热量大，因而避免了床的急冷急热现象，燃烧稳定。垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同时进行，无需复杂的调整，燃烧控制容易，易于实现自动化和连续燃烧。

b设备寿命长。炉内没有机械运动部件，使用寿命长。

c可采用全面的防二次污染的措施。对焚烧时产生的有害物质进行处理，在不增加太多投资的前提下，可将NOX、SO2等气体排放控制在国家标准以下，炉渣呈干态排出，便于炉渣的综合利用。

d流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高，相同垃圾处理量的流化床焚烧炉和炉排炉相比体积要小，故而投资小，适应于大型化发展。

e燃料适应性广，可燃烧高水分、低热值、高灰分的垃圾，床内混合均匀，燃尽度高，使垃圾容积大大减少，特别适应于垃圾热值随季节变化很大的特点。

因此，流化床垃圾焚烧是一种综合性能优越的焚烧方式，尤其适合我国垃圾热值低、成分比较复杂的国情。随着我国人民生活水平的提高，城市生活垃圾中无机物含量将大幅度下降，有机物、纸、塑料等高热值废弃物成份逐渐上升，使之具备了能源化利用的可能。当城市生活垃圾随着季节变化或影响过低时，为保证供电或供热，可将垃圾与辅助燃料(如原煤、废油等)在同一炉内混烧。

目前，城市生活垃圾流化床焚烧发电新技术已应用到商业化运营的热电项目上。1998年浙江大学热能研究所与杭州锦江集团将联合开发的此项技术应用到余杭热电厂，把余杭热电厂原有的一台35t/h链条锅炉改造为垃圾流化床焚烧炉，燃用杭州市部分地区的城市生活垃圾。锅炉经改造后，单台炉日处理垃圾150～250吨，同时补充部分辅助燃料--原煤，以保证热电厂的正常供热和发电。

余杭热电厂的垃圾焚烧炉至今已运行十个月，运行状况良好。其运行情况如下：垃圾焚烧炉运行稳定，各项技术参数和指标均达到了设计要求，保证了发电机组的正常运行；最长连续运行时间超过一个月；平均每小时焚烧垃圾约7吨，最大量可达到11吨/小时；对垃圾成分、热值随季节性变化和适应性好。

通过以上的分析说明，在我国发展垃圾发电，在技术上已经有了很大的突破，特别是近几年来循环流化床燃烧技术发展迅速，为垃圾焚烧技术的发展创造了有利的条件。目前，我国各地热电厂循环流化床锅炉的数量正在大幅度上升，并向大型化发展，运行操作和管理水平在不断提高，并趋于成熟，对垃圾流化床焚烧炉的推广应用又创造了较好的环境。

3方案的选择

垃圾焚烧发电项目建设方案的确定，应从本地的实际情况出发，结合城市发展水平而定。国外的技术比较成熟，但设备的价格昂贵，投资太大，一般中小城市难以承受。采用国内的技术和设备，投资小，很适合我国的国情。一般来说，在一个城市是新建一座垃圾焚烧发电厂，还是利用现有的热电厂进行改造，应进行可靠的分析和研究。笔者认为，利用现有的小热电厂进行改造将比新建一座更有利，分析如下：

王云翠等：开发垃圾发电技术实现热电持续发展

热电技术2000年第1期(总第65期)

a新建一座垃圾发电厂，在整体布局和结构上可能合理些，但投资较大，如新建一座日处理垃圾300～500吨中型垃圾发电厂，要建3×35t/h锅炉+2×6MW汽轮发电机组，需投资1.4～1.5亿元。投资大，产出低，项目经济效益低下。

b热电厂在现有的基础上进行改造，可以利用原有的生活办公设施及生产厂区和配套设备，节省投资，见效快。同时，进行改造也可以有两个方案；一是在热电厂厂地允许的情况下，建新的垃圾焚烧炉和发电机组，那样机组分布较合理，但在目前电力需求趋于饱和的情况下，新机组发电并网比较困难；原有的锅炉进行改造，配套热电厂现有的机组，比较容易操作，可以节省大量的投资，实施容易，能起到事半功倍的效果。

临沂热电厂位于临沂市西南部的工业区内。现有3×35t/h链条锅炉+1×75t/h循环流化床锅炉和1×C6+1×B6+1×C12中温中压汽轮发电机组。供热主管线长20余公里，主要为50余家工业生产用户和机关宾馆居民采暖供热。现有的两台35t/h链条炉需要燃用优质烟煤，虽经几次改造，但是效果不大。锅炉效率低，经测试锅炉热效率为78%，面临着被淘汰的可能。如果把链条炉改造成流化床垃圾焚烧炉，可以解决临沂市的垃圾处理问题，同时提高锅炉的热效率，适应时代的发展，对我厂经济效益将有很大的改观。因此，我们选择了利用原有锅炉进行改造的方案。

4锅炉改造方案

4.1锅炉本体改造

锅炉改造维持原炉膛中上部及尾部烟道不变，将炉膛下部炉排及渣斗拆除，使炉下部改为流化床密相燃烧区，密相区内布置倾斜埋管。埋管采用加装鳍片和喷涂方式防止磨损。炉体水冷壁内侧敷有耐火层，防止磨损。锅炉本体外部的汽水管道系统不变。增加了流化风室及布风板、风帽，阻力大大增加，原有风机压头不能满足要求，所以选用高压头送风机。引风机也需改型。在炉膛出口设置分离器和返料器，经分离器分离下的颗粒可实现炉内循环，增加其停留时间，这样大大提高燃烧效率，且尾部受热面的磨损程序大大减轻。

4.2垃圾处理系统

生活垃圾由汽车运至厂内垃圾储存仓，在厂内渣场位置建一座半地下的全密封的垃圾库。

与现在的输煤栈桥并行建一条密封的耐腐蚀的垃圾输送皮带。垃圾储存仓内设有破碎机，单梁吊车。并设有电磁去铁器、污水泵等。垃圾运至库内，经垃圾炉前处理系统送入炉内。预处理系统一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、砖块石块等杂物，同时也可使垃圾均匀入炉，破碎后的垃圾用吊车抓到输送带上，送到炉前，经往复式给料机送入炉内。

采用吸风管将垃圾坑内散发的臭气吸至炉内，进行燃烧脱臭，不让垃圾臭气弥散。垃圾中的污水收集在坑底废液池内，然后经泵喷射至炉内流化床段上方焚烧，使其充分裂解，减少污染。

4.3焚烧系统

因垃圾焚烧炉是链条炉改造的，用石英砂或炉渣作床料。每小时燃烧垃圾6～9吨。垃圾进入焚烧炉后，与炽热的床料混合焚烧，由于流化床良好的横向混合特性，可确保床内焚烧能保持稳定运行。焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别为850℃和3秒左右，并保持强烈混合，使有害成分在炉膛内充分裂解和破坏。高温烟气从炉膛出口至过热器、省煤器、空气预热器、烟气处理装置和电除尘器，最后经烟囱排入大气。

由于垃圾热值受来源、气候、季节等因素的影响很大，为达到高效低污染焚烧的目的，用煤充当辅助燃料。

点火采用床下自动点火系统，经预燃室进入风室，关入炉膛。

整个除灰系统处于干式密封状态，因此避免了厂区内粉尘污染和污水污染，排出的灰渣可综合利用。

4.4热工控制系统

焚烧炉采集了较全面的运行参数，供垃圾焚烧炉运行调节、操作与检测，主要参数有各主要部分的温度显示与记录，各主要部分的压力显示，主要管路的流量，炉膛含氧量。另外控制系统除含有常规温度、压力、流量、远控、报警等功能外，还配套垃圾预处理及焚烧炉内重要部位的实时工业电视监视。考虑到垃圾的脏臭等特殊性，绝大多数的调节手段均集中于主控室内，使运行人员工作强度降低，提高了工作效率。

4.5锅炉厂用电系统

本期工程厂用电采用380伏电压，利用原有的厂用电系统。本期工程不再增加低压厂用变压器。

4.6环保措施

垃圾流化床锅炉是城市解决环保问题的重要设施，对保护环境、减少污染起到了很大的作用。垃圾处理实现了减量化、资源化、无害化，解决了困扰城市发展的一大难题，保护了人民身心健康，美化了城市环境，提高了人民的生活质量。垃圾流化床锅炉本身亦采取了一系列措施来解决产生的污染问题。

4.6.1建立全密封的垃圾库。将垃圾存放在垃圾库中，并用吸风管将垃圾坑内散发的恶气送入炉内做二次风，运行燃烧脱臭；垃圾底部设有一废液池，收集污水，当达到一定量后，把污水喷射到炉内流化床段上方焚烧，使用充分分解，减少污染。

4.6.2垃圾在垃圾库中经简单破碎后，经一条全密封的皮带送入炉内。炉内设计温度为850℃左右，烟气停留时间为3秒左右，炉内床料并保持充分混合，使有害成分在炉膛内充分裂解、破坏、焚烧。

4.6.3采取较全面的防止二次污染的措施，对焚烧时产生的有害的物质进行了处理，可将NOX、SO2及HCl等气体控制在国家标准之下。为进一步净化尾气，在尾部安装了脱除有害气体的烟气处理装置。炉渣呈干态排出，无渣坑废水，亦不需处理重金属污水的设备。

当处理含硫或含氯高的垃圾时，基于流化床燃烧方式的优点，采用炉内加石灰石可脱除SO2和HCl。

4.6.4由焚烧炉尾部排出的飞灰经过电除尘器，飞灰浓度低于国家标准，排出烟囱。整个系统处于干式密闭状况，因此避免了厂区内的粉尘污染和污水污染，排出的灰渣可综合利用。

5垃圾焚烧发电项目的经济性分析

热电厂现有的三台35t/h链条炉改造为流化床垃圾焚烧炉后，日处理垃圾能达到600吨，配置一台C12MW的汽轮发电机组，原热力系统、汽水系统、输煤系统不变，新建垃圾处理系统。项目经济性分析如下：

整个改造工程需要投资4800万元左右；

销售收入按设备的容量计算，销售电、汽年收入约5360万元；

年运行费用约4100万元；

年销售税金及附加费约350万元；

年获利润约900万元(包括所得税)；

项目投资回收期约5.5年；

总投资利率约18.8%；

总投资利税率约26.2%；

该项目在财务上是可行的。

垃圾焚烧发电供热项目是一项社会公益事业，主要体现了社会效益。同时热电厂通过技术改造，设备更新换代，取得了一定的经济效益，找到了新的经济增长点，实现了热电厂的可持续发展。

6结束语

6.1结论

6.1.1城市生活垃圾焚烧发电供热属一项新兴的产业，它解决了城市垃圾造成的污染。与填埋、堆肥相比节省了大量土地，减少了二次污染，同时充分利用了再生能源，达到了对垃圾处理的减容化、无害化、资源化的目的，社会效益显著。

6.1.2城市生活垃圾焚烧技术已日渐成熟，已实现了垃圾焚烧炉设备全部国产化，并有示范工程，而且已显示出它的可靠性、稳定性。我国的垃圾焚烧发电供热事业已初露端倪，并已纳入产业化轨道，其发展势头迅猛。据有关部门资料介绍，北京、天津、武汉、长沙、南京、温州、汕头、珠海、中山等城市都有发展规划。至2000年，全国将建有大中型垃圾发电厂3～5座，小型工厂10～15座，至2010年，各地将建有各类垃圾能源工厂150～200座。我省已有荷泽、平度、枣庄等市垃圾发电厂已立项及设备订货。

6.1.3热电厂的原有锅炉设备特别是35t/h链条炉效率低，要求煤种好，需要进行更新改造。改为垃圾焚烧锅炉后，技术水平高，是一条优化组合资产，节能降耗，提高经济效益的开拓之路。

6.2建议

城市生活垃圾焚烧发电供热工程是一个社会公益和环保事业，它体现出巨大的社会环保效益，并且又是一个投资高，技术密集型的企业。就其性质来讲，它属于综合利用高新技术产业项目。它的发展需得到各级政府及有关行业的支持配合，国家应加大力度，研究落实扶持政策，促进该项目顺利运行。它应该享受有关的优惠政策。

6.2.1按照国家有关规定，该项目银行应优先安排基本建设贷款，并给予一定比例的财政贴息。

6.2.2垃圾发电的电量应全部上网，电力主管部门不安排该项目机组作调峰运行。

6.2.3垃圾发电供热机组的并网运行电价、供热热价在还款期内应实行“生产成本+本付息+合理利润”的定价原则。

6.2.4该项目企业所得税、增值税要按照资源综合利用企业和高新技术企业的规定执行。

技术发展论文篇8

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。

系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

技术发展论文篇9

计算机网络技术的发展正在改变和影响着我们社会的各个方面。因此，处身于信息时代中的考古工作者所面临和需要思考的一个重要问题，就是在考古学的未来发展中，计算机及其网络技术究竟会带来怎样的推动和变化?考古学的学科目标是通过对古代历史信息的辨识、认知和分析、整合来复原古代社会。考古学科的这一特性和需求，也正是计算机及其网络技术所具有的优势之一，因此我们相信，网络技术与考古学的紧密结合，将会对考古信息的认知和进一步的分析、整合提供强有力的工具，也势必将会对考古学的研究方法、手段产生意义深远的影响。本文就计算机网络技术在考古学中的应用进行初步的讨论，并对计算机网络技术与考古学的未来发展作出前景展望。

一、计算机网络技术在考古学中的应用

由于种种客观条件的制约，考古界目前对计算机的应用还处于起步阶段，目前在考古领域最广泛的应用仍停留于对考古发掘资料的计算机输入和数据库管理等方面。经过近十年的发展，考古资料信息的数据库管理技术已经在考古文博界得到了长足的发展和应用，而计算机网络技术因其自身也是处于不断发展的过程中，因此，在考古工作中还有待引入和普遍应用。

计算机网络技术的最大优势就在于能够将众多原本分散、孤立的计算机和其他相关的外部设备通过网络互联，从而以最小的成本付出，最大限度地发挥资源优势，达到人们对沟通信息、共享资源的目标要求。网络技术在考古工作领域的引入，其优势之一就在于能够将较昂贵的各类外部设备，如高精度扫描仪、磁带备份机、彩色打印机、光盘刻录机等通过网络进行共享，以充分拓展外部设备的应用范围。近年来，随着各类计算机外部设备的发展，原本较昂贵的硬件设施在性能大幅提高的情况下，其价格却在不断下降，一些原本无条件普遍使用的设备也正在逐步普及，利用网络实现硬件资源共享的这一基本目的随之也就不再具有明显的优越性。因此，计算机网络技术在考古工作中的应用，其最主要的意义是在于借助于网络架构模式，实现考古信息的网络化管理、共享、传播以及信息的检索和交流。

1.考古信息的网络化管理

考古信息的有序、科学管理是考古工作中的一个重要方面和后期研究的实际需求。在20世纪90年代初期对全国文博单位计算机应用状况的调查中，有半数以上的文博单位希望能够将计算机应用于田野工作、资料检索与处理系统及藏品管理系统等方面，由此可见，国内文博界已普遍认识到了传统信息管理模式的种种弊端，并迫切地需要一套现代化、高效率的信息管理模式[1]。近年来，随着计算机数据库和多媒体技术的日趋成熟，考古部门已能够研制开发出符合考古工作需要的专业信息数据库管理系统。在计算机技术支撑下的新的考古信息管理系统，可以针对自身的学科特点和工作需要，充分利用计算机的多媒体技术、可视化技术和数据库技术，将考古信息以图、文、声、像等多种形式，按考古遗址、地层、单位等分门别类进行输入和归档、管理，并可按照研究者的不同要求快速、准确地对资料进行检索、查询、统计和研究。因而，考古信息管理系统的开发研制，在国内考古界已成为计算机应用的主要领域之一。

然而，随着计算机数据库信息管理技术在考古工作中应用的不断深入，普通的计算机数据库管理技术的缺陷和不足也日益凸显。最明显的不足是，目前应用于考古工作中的数据库管理软件，其操作方式还大多停留于单机工作状态，这种方式已不能充分满足考古发掘信息的科学有效管理和共享要求，在一定程度上限制了考古信息在后期分析、归纳和整合等应用方面的效率。这一问题目前已被考古工作者认识到，并着手进行了构架于网络平台管理系统的开发[2]。

通常来说，一个考古部门的田野考古工作不可能长期固定于某一特定区域，因此，普通的考古信息管理系统在这种情况下就无法及时地补充和更新考古发掘的最新信息，即使在具有便携式计算机等条件下，不具备网络化信息管理系统支持，也只能够做一些必要的基本资料录入，而考古信息的最终归档工作，则只能待一个区域的考古发掘工作告一阶段后，再进行后期的补充输入。这种情况无疑造成了考古资料信息归档工作的滞后和资料输入工作的重复。网络技术在考古信息管理中的应用，可以充分发挥出信息资源共享的优势，使考古信息通过网络实现实时的远程输入、检索、归档和管理。借助构建于网络技术平台的考古信息管理系统，考古工作者通过对网络服务器中专业数据库的远程访问，可以实现对考古信息的网络输入、检索和管理，并及时追加和补充考古发掘的最新信息。这种方式不仅有助于提高信息的输入和检索效率，考古工作者还可结合数据库中同类遗迹、遗物的资料比照，对考古发掘工作中的各类考古遗迹作出对比分析，有助于进一步提高田野考古发掘研究工作的主动性。

为了保证发掘资料检索、使用的有序和安全，可以根据使用者的不同，在网络管理系统中设置不同的使用权限。如考古机构中的领队人员等，可以通过网络对已归档的各个发掘区域的考古信息进行实时地全面检索和查询，并就已归档的资料加入批注，以有效地实施对田野发掘工作的全面指导；发掘人员根据其不同的工作区域，拥有在特定模块进行检索、输入的权限，以便将最新的发掘资料进行远程追加输入。这种方式，在保证已归档考古信息安全性的同时，提高了考古信息管理的同步、更新效率。

2.考古信息的网络化共享

网络技术应用于考古工作的另一个重要方面就是考古信息的网络化共享。考古信息的网络化共享，首先是在网络管理系统平台支持下的考古信息共享。构建于网络平台之中的考古信息管理系统，不仅为远程输入和管理考古信息奠定了基础，同时也为远程共享考古信息提供了可能。以规范化为基础构建的考古信息管理系统，其基本信息是可以实现相互沟通的。假设在全国考古机构的信息化工作步入一定的阶段后，各级相关的考古机构都拥有了既相对独立又可相互沟通的考古信息管理系统，那么借助于网络技术平台，就可以在全国范围内实现考古信息的网络化共享。这种工作方式的优势是显而易见的。一方面，相关考古机构的上级主管部门可以借助这一考古信息网络管理平台对考古发掘与研究现状实现有效的实时监督和指导，最大限度地减少因信息滞后所带来的种种弊端；另一方面，考古工作者也可借助这一网络平台及时地了解和掌握已公布的考古发掘和研究信息，并可在一定程度上实现考古信息的交流。当然，由于考古发掘工作的自身特点和考古信息的相关要求，这一层次的考古信息网络化共享应当严格限制于考古专业人员，并且要遵循考古信息的相关规章制度，以保证考古信息的安全和有序。

实现考古信息网络化共享的另一个重要的方式，就是借助于专业化的考古学信息网站的考古信息来实现的。随着计算机网络技术应用的不断深入，目前在互联网上已经出现了越来越多的考古学专业信息网站，这些专业网站在一定程度上为考古工作提供了获取和共享考古信息的一个窗口。例如说，中国文物信息网()是《中国文物报》主办的网站，它借助于网络将最新的考古动态和信息进行，考古工作者只须登录该网站就可及时了解到这些信息。此外，一些专业网站还将已发表的考古专题研究资料输入数据库并联入网络，为学者开展相关课题的研究提供了可贵的资料信息。

3.考古信息的网络化传播和

借助于网络而实现的考古信息的传播与，其优势首先在于其“无时差”性。通过网络平台，最新的考古信息可以在第一时间内实现在网络上的和传播；其次，考古信息的网络化传播与，除了在初始的制作过程中需要投入一定的费用外，后期几乎不需再有什么费用的投入，与传统的传播方式相比较，显然是具有“低成本”的优势，这一特性也就为考古信息的网络传播与提供了有力的支持；第三，就是考古信息的“可及性”。借助于网络所实现的考古信息的传播与，为研究者提供了极大的便利，只要是有条件接触网络的地方，就可以及时地通过网络了解和掌握考古发掘和研究工作的最新信息。这一优势极大地改变了传统的研究方式，也在一定程度上改善了研究过程中资料收集工作的困难局面；第四，就是由于信息技术的独特优势，考古信息的网络化传播和具有“信息的多样性和交互性”这一显著的特点。传统方式的考古信息的传播和，囿于传播载体的局限，往往只能以文字、图像或者绘图等几种方式来传达考古信息，而信息技术所具备的优势，不仅可以提供更多的信息类别，比如说在线视频信息等，而且还可以提供诸如三维虚拟遗址地层图、虚拟现实等交互式的信息传播方式，为研究者提供全方位、多角度的研究资料。如上所述，考古信息的网络化传播与，由于其所具有的这些显著的特点和优势，使考古信息的网络化传播和具有着传统方式所无法比拟的优点。

考古信息网络化传播和的形式，目前主要有考古专业网站的信息，专业电子期刊的信息以及专业网上论坛等多种方式。借助于考古专业网站所实现的考古信息，可为研究者提供丰富和详实的专业信息；专业电子期刊，也是及时传播考古信息的重要途径之一。专业电子期刊，是在传统意义上的专业学术期刊基础上，借助于网络实现的一种形式，它具有着较好的时效性和信息类别的灵活性，是对传统印刷型期刊功能的拓展，其主要类别可分为在线WEB阅读和邮件订阅发送以及电子文档下载等多种方式。电子期刊与传统纸媒体杂志相比，具有许多新的特点和优势，从出版速度上看，即使出版速度最快的传统杂志也无法与网络电子刊物的即时性相比。据统计，世界各地见于著录的重要考古学期刊有950多种，出版者包括学术出版社、大学出版社、科研机构或学术团体以及独立的出版者等几个类别，其中20%拥有自己的网站[3]。这些电子专业期刊的出现，为考古信息的传播和提供了重要的途径。考古信息网络的第三种形式，就是专业网上论坛，这主要包括以公告板(BBS)等形式的田野考古动态、学术会议、热点学术问题的讨论等内容，这种方式因主要为研究者自发性地活动，是上面所述两种主要类别的补充。

4.考古信息的网络检索和实时交流

借助于网络技术所实现的考古专业信息的检索，是对传统信息检索手段的全面革新。考古信息的网络检索，彻底地摆脱了时空的限制，使专业信息的检索工作易如反掌。而且，随着网络考古专业信息的日益丰富，相信未来的信息检索工作将会主要依赖于网络技术进行。

专业考古信息的网络检索主要是指考古及其相关信息网络数据库检索[4]。正如上文所谈到，如果未来的考古信息处理系统能够通过网络实现互联的话，借助于这样一个庞大的考古专业信息的网络检索数据库进行考古专业信息的检索，将会为考古学的未来发展提供现代化的信息工具。目前从技术层面而言，实现这一目标是完全可以做到的，但是要建立这样一个全国性质的庞大的考古专业信息网络数据库，最主要的难度在于要建立一整套规范、科学、统一、安全的考古信息管理系统，并在全国范围内进行推广使用。此外，目前在网络中还存在着不可计数的专题性考古信息网络数据库，这些提供网络检索的专题性质的考古数据库，为我们的考古发掘和研究提供了十分重要的研究工具。

除了本学科信息的网络检索工作外，借助于网络平台，我们还可以实现对相关自然科学信息的网络检索。比如说，借助于网络平台，我们可以对考古发掘工地的GIS地理信息和早期航片进行检索，对于我们制订田野考古工作的实施计划有着一定的帮助。

此外，各种数字化的考古资料层出不穷，如《史记》、《汉书》等古代文献已经出现了电子版本，一些专业网站提供了在线式的文献检索服务，为查询、检索古籍提供了高效地现代化手段。我们还可以通过考古机构的专业网站及时地获取国内外相关考古信息。

目前而言，大部分网络用户使用的接入方式还是拨号上网，这种方式由于速率较低，在未来将会逐步为ADSL、光纤接入等宽带网络接入方式所取代。在现有接入方式的限制下，考古信息的实时交流还仅限于诸如网络虚拟论坛，网络实时文字信息交流等简单的方式，而需要更大带宽支持的视频实时交流等方式在现有的条件下还不能发挥出其应有的作用。随着宽带网络的日益普及，通过视频播放、网络虚拟论坛等方式实现的考古信息的网络实时交流，可以预见将会是未来考古网络化工作的一个重要内容。

二、计算机网络技术与考古学未来发展的前景展望

考古学的学科目的，归根到底是通过对古代遗迹、遗物的发掘，来获取各类蕴含的历史信息，以最终复原古代社会，探究古代社会发展规律。从这个意义上说，考古学的学科目的也可视作是对古代历史信息的辨识、认知，并通过对这些信息的分析、整合来复原古代社会。考古学科的这一特性和需求，也正是计算机及其网络技术所具有的优势之一。网络技术与考古学的紧密结合，将会为考古信息的认知和进一步的整合、分析提供强有力的工具，带给考古学以新的研究方法、手段，也将会对考古学的未来发展产生深远的影响。

计算机网络技术于考古学中的应用，从表层来说，是为考古学增添了一对信息时代飞翔的翅膀；而从深层次来说，将会对信息时代考古工作的结构重组起到有力地推动和促进。正如上文所述，计算机网络技术之应用于考古工作，不仅有助于我们进行考古信息的网络化管理、共享，而且还为考古信息的传播、以及网络检索和实时的交流提供了有力的工具，这些不同层次的应用，都将会对考古学的未来发展带来深远的影响。而在未来的发展中，最为令人振奋的当为构建于计算机网络技术的、统一规范的国家考古信息管理系统的建立，以及它所带来的考古工作模式的重组和进一步完善。

构架于计算机网络技术的考古信息管理模式，为考古学基础信息的整合和后期研究提供坚实的基础，将会对考古学的既有工作模式产生重要的影响。在不远的将来，随着条件的日渐成熟，将有可能构架出一个以计算机网络技术为运作平台的、覆盖全国范围的考古信息管理系统，这种管理系统相信不仅为考古工作的宏观管理提供一个有效地管理方式，而且也为考古研究者后期资料的整合与研究提供一个利器。例如，借助于现代的计算机及网络技术，我们不仅可以将考古发掘信息进行科学、规范地管理，而且还可以通过网络平台进行远程的信息管理、共享和交流。相信随着全国范围内统一、规范的考古信息管理模式的构建完成，考古工作的每一个工作步骤，从初期踏勘、田野发掘到后期的资料整理都可以在此管理模式中进行运作，考古工作的网络化宏观管理将会得以实现。

当然，限于目前计算机技术的发展水平，本文只是对网络技术应用于考古学所做的初步设想。我们相信，随着未来计算机技术的不断发展成熟和在考古工作中应用的不断深入，计算机网络技术将会在考古工作中发挥出更大的作用。

【参考文献】

[1]李科威，于冰，童波.全国文博系统计算机应用状况调查.东南文化，1991，(3、4)：253.

[2]广东省文物考古研究所.田野考古资料的信息化处理与＜田野考古2000＞.考古，2000，(6)：88～95.

技术发展论文篇10

关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

（3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2．1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2．2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2．3材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2．4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2．4．1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2．4．2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)实施无污染绿色制造。