现代科技知识有哪些

时间：2023-06-13 22:49:24 文/阿林知识北考网www.beiweimall.com

现代科技知识

一、现代生物技术

现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术在农作物改良、医药研究、食品工程、治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。由于现代生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景，因此越来越为各国政府和企业界所关注，与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。

(一)遗传工程

遗传工程的研究发展，为器官移植提供了一个很有前途的新手段——利用动物的器官代替人的器官。科学研究表明人体异种器官移植，猪较为合适。首先猪器官的大小与人的相当，生理上也比较接近;其次猪在无病原体条件下比较容易饲养和容易保证无病的供体;此外猪的繁殖率高，每窝可产十几只猪崽，存活率也较高。为了保证植入的器官不被排斥，生物学者正在培养具有人的基因的新型猪，这种猪叫转基因猪。

(二)基因治疗

基因治疗是21世纪国际生物技术的又一个热点。基因治疗就是将外源基因通过载体导入人体内并在体内(器官、组织、细胞等)表达，从而达到治病的目的。基因治疗开辟了医学预防和治疗的崭新领域。自从1990年临床上首次将腺苷酸脱氨酶(ADA)基因导入患者白细胞，治疗遗传病——重度联合免疫缺损病以来，利用基因治疗的手段治疗囊性纤维化(CF)、血友病，还扩大用于治疗肿瘤和艾滋病的临床试验已数以百计，基因治疗将引起临床医学的一场革命，将为治疗目前尚无理想治疗手段的大部分遗传病、重要病毒性传染病(如各型肝炎、艾滋病等)、恶性肿瘤、心脑血管疾病和老年病等开辟了十分广阔的前景。可以比较乐观地认为，随着人类基因组计划的顺利实施，随着“后基因组”时代的即将到来，人类23对染色体大约60亿个核苷酸的排列顺序被测定，人类基因组所包含的约3万个基因中与人的重要生命功能和重要疾病相关的基因将不断被发现，6000多种人类单基因遗传病和一些严重危害人类健康的多基因病(如恶性肿瘤、心血管疾病等)将有可能由此得到预防、诊断和治疗。基因治疗的研究将从过去的盲目阶段进人理性阶段。基因治疗有可能在21世纪20年代以前，成为临床医学上常规的治疗手段之一，人类很多目前无法治疗的疾病将通过基因治疗手段而获康复。

(三)农业生物技术

在农业生物技术中，转基因动植物的研究与开发最为突出。1983年转基因植物问世，1986年被批准进入田间试验，根据美国农业部动植物检疫局(APHIS)的数据，截止1997年1月31日，美国已批准的转基因植物田间试验达2584例。近年来，抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的马铃薯等转基因植物开始进入市场，成为农业生物技术的第一批成果;转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛和能从奶中提取药物的转基因羊等也将进入实用化阶段。未来农业的模式将是：农业工厂化，按人类要求高水平的控制环境因素，实现规模化、机械化、自动化生产，产生质量稳定、供应稳定、价格稳定、营养丰富的农业产品;安全的转基因动植物投放市场;具有营养保健、医疗功效的猪牛羊、蔬菜水果等转基因食品大批走向餐桌。

农业生物技术的应用在我国也取得了丰硕成果，我国用花药培养、染色体工程等育种技术培养出水稻、小麦、油菜、橡胶等一批作物新品种、新品系、新种质。其中较突出的有京花3号、小偃107号小麦和中花10号水稻等新品种，具有优质高产、抗病、抗盐碱等特性，已经在生产中推广应用。我国转基因技术在家畜及鱼类育种上也初见成效，中科院水生生物研究所在世界上率先进行转基因鱼的研究，成功地将人生长激素基因、鱼生长激素基因导入鲤鱼，育成的当代转基因鱼生长速度比对照组快，并从子代测得生长激素基因的表达，为转基因鱼的实用化打下基础。

(四)海洋生物技术

随着海洋生物学的发展和海洋生物资源开发规模的扩大，海洋生物技术兴起并成为一个新的研究开发领域。海洋生物技术的研究范围广泛，发展迅速。其中包括探索、开发和利用有价值海洋生物，优良养殖品种的培育和病害防治，海洋生物天然产物的利用，海洋特殊功能的阐明和利用，海洋生态系统的阐明和利用，海洋生物利用系统和辅助系统。海水养殖、海洋生物、天然产物开发和海洋环境保护的生物技术是三大研究热点。海水养殖是提高水产品产量的重要途径，海水养殖的主要对象是鱼类、藻类、对虾和贝类。美国重点发展鲑、鳟等鱼类的养殖;日本主要养殖的鱼类有狮鱼、真鲷和香鱼等;西欧海水养殖业较发达的国家有挪威、意大利和法国：挪威重点发展网箱养殖，意大利主要发展鲸及金鲷等鱼类，法国主要发展鳟鱼养殖。在海洋生物天然产物的研发方面，利用海藻生产的褐藻胶、卡拉胶在世界上占有重要地位。继用海带制碘和甘露醇之后，又开发了各种医用品，如降血脂药甘露烟酸酯和抗血栓新药藻酸双酯钠(PSS);利用甲壳素(水溶性的虾皮，人体可吸收)和甲壳胺已制成864人工皮肤、创伤愈合海绵、做化妆品用的类透明质酸(AHA)等新产品。并且从一些软体动物和腔肠动物中初步筛选到抗血凝、降血压、防治心血管病、抗病毒病和抗癌的活性物质。

1996年，我国政府已将海洋生物技术列入863计划，主要方向是大规模发展海水养殖。并已初见成效。海水养殖总产量、海藻、贝类等产量均居世界首位，对虾产量也曾一度居世界首位;裙带菜无性繁殖系、三倍体扇贝和牡蛎的培育，都已列入国家“攀登计划”，正在组织实施;山东省海藻养殖和海藻化工已成为世界上该领域第一大产地。此外我国在世界上首次研究成功了海带的单倍体育种技术、紫菜的体细胞育苗技术、对虾的三倍体与四倍体育苗技术、对虾精荚移植技术等;在海水鱼、贝类的三倍体育苗技术和鱼类性别控制技术的研究方面也取得了重大进展。

(五)环境生物技术

环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。人类赖以生存的环境，由于人类活动自身造成的各种污染(包括工业废水、废气、各种废弃物、有毒化学物质、声、光、电磁和放射性物质等)对环境生态的破坏，已成为威胁人民健康、制约经济发展的严重问题。治理环境污染，改善人类生活环境的质量已经成为人类共同努力的长期任务。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。环境生物技术不是一个新概念，过去用微生物处理工业废水就属于这一类研究。美国更把环境生物技术作为21世纪生物技术6个主要研究领域之一，美国培育的基因工程“超级菌”，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油;日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌，使该菌株既能有效处理环境汞污染，又能将汞回收利用。

我国政府也十分重视环境保护，把它提高到可持续发展的基本国策的高度。考虑我国目前治理环境污染的迫切问题：如煤燃烧造成空气污染;工业废水污染水源和农田;不可降解塑料造成的白色污染;化学农药残毒对人和禽畜的危害等问题。21世纪我国环境生物技术的重点在于：用工程微生物处理原煤脱硫的工业化工艺;无污染、能大量生产的生物能源的开拓性研究;高效、多抗转基因微生物农药的研制;生物来源的可降解的透明膜材料等。

二、信息技术

计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。信息技术主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。现代信息技术是以电子技术，尤其是微电子技术为基础，以计算机技术(信息处理技术)，以通信技术(信息传递技术)为支柱，以信息技术应用为目的的科学技术群。包括信息获取技术、信息处理技术、信息传递技术、信息控制技术、信息存储技术等内容。具体来讲，信息技术主要包括以下几方面：

1.感测与识别技术。它的作用是扩展人获取信息的感觉器官功能。它包括信息识别、信息提取、信息检测等技术。这类技术的总称是“传感技术”。它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能。传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术，更使人感知信息的能力得到进一步的加强。

2.信息传递技术。它的主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。各种通信技术都属于这个范畴。广播技术也是一种传递信息的技术。由于存储、记录可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动，因而也可将它看作是信息传递技术的一种。

3.信息处理与再生技术。信息处理包括对信息的编码、压缩、加密等。在对信息进行处理的基础上，还可形成一些新的更深层次的决策信息，这称为信息的“再生”。信息的处理与再生都有赖于现代电子计算机的超凡功能。

4.信息施用技术。是信息过程的最后环节。它包括控制技术、显示技术等。由上可见，传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术是信息技术的四大基本技术，其中现代计算机技术和通信技术是信息技术的两大支柱。

现代科技的发展

电的出现

从我小时拆各种小电机、马达的经验，突然有一天我意识到，其实电机就是两块磁铁和几个线圈的组合(初中物理的时候当时老师演示用一根电线绕在一个钉子上，然后通上电，那个钉子就有了磁性)，再结合同性相斥的原理，让实体磁铁对线圈产生的电磁铁进行排斥，从而达到旋转的效果。

然而当你在马达的后面接两根电线并连上一个二极管(就是个灯泡)的时候，手动快速转动马达，电机就会产生电量出来，这样就有了电的出现，当然，实际应用中要比这个复杂很多的，但是原理还是一致的。

紧接着又有了电灯的发明，相信很多人都见到过把电线的正负两级碰到一起的时候就会出现火花，虽然大家公认爱迪生发明了电灯，但是我相信在爱迪生之前肯定也有很多人尝试过，只是在爱迪生这里实现了。其实最后的结果就是让正负极连接的时候不要让连接的部分融掉，所以通过真空的环境加上钨丝实现了。结合着这个原理，大家又创造了各种其他各式各样各种类型的电灯出。

显示器的出现

更早的我就不知道了，反正还是小时候拆的东西，这次是电子计算器，其实细心的同学都会发现最原始的计算器其实都是由八位阿拉伯数字的8组成的，而且每个8都是由7个独立的棍组成的，其实那个棍就是一个灯泡的原理。再结合着计算器内核控制着每个灯的开关让大家看到不一样的现实效果，也就通过数字0和1代表开和关，从而得到复杂的运算效果再以灯泡开关的形式实现了数据可视化的效果(以上仅仅是我个人认为的)。

当然，行业在不断的发展，各种设备的技术也越来越成熟。慢慢的出现了汉字显示的，比如当你的BB机，就是从刚开始的数字，变成汉显，再到黑白屏，再发展到彩屏，其实都是在最原始的基础上灯泡越做越小，数量越做越大，到现在大家看到的视网膜屏，其实就是由很多个带着三种颜色的灯泡组成的(在显微镜下大家就可以清楚的看到了)，平时我们说到的分辨率1920_1080其实代表的就是横向有1920个灯泡竖向有1080个灯泡组成的，包括现在说到的4K，原理是一模一样的，就是技术更成熟了而已，所以不管是什么，只要我们能找到根源，就会有无限可能的出现。

计算机的出现

其实有了前面的铺垫，大家就不难理解计算机的原理了，其实就是配合着各种的开关，也就是各种的0和1控制任何数据的计算。从第一台计算机的出现，再到刚开始486、586的出现，那时候电脑的处理速度和现在比，根本都可以忽略不计了。所以，关于这些硬件的提升，其实基本上就是不断的把元件做的更小，元件的数量做的更多。就像现在的手机比起往年的电脑，计算能力都非常的强，更甚至现在结合着网络可以让很多设备同时运算一个东西，从而达到更高的效率，这也就是我们说到的云计算。

网络的出现

紧接着就是网络的出现了，其实最起初的网络就是把两台电脑通过一根电线连接，然后把当前电脑上的数据全部都转成0和1的数据，在另外一台电脑上再通过0和1的数据还原出来，就等于复制过去了。后来又实现了这台电脑实时发送，那台电脑实时接收的效果，其实等于是把数据拆成了多段，一段一段发送的。

原理大概是这个原理，当然实际的运算量现在要大的多的多，再然后就是无线网的出现，其实原理就是人们发现了电磁波，然后通过一个设备发射电磁波，另外一个设备接收电磁波，从而实现无线传输。同样的道理，通过电脑控制电磁波发射，1为发射，0为不发射，然后另外一个设备接收到的也就是正确的信号数据了。当然现在的发射设备功率也越来越强大，所以速度也越来越快，包括现在正在用的4G，和未来的5G，其实都是不断的优化算法出来的概念。

VR与AR的出现

当然，有了前面的那些是远远不够的，人们也在不断的探索着新的事物，包括前两年出现VR和AR的概念，其实原理来源于陀螺仪是使用，最简单的VR设备是通过在设备上陀螺仪控制画面的旋转，从而让大家感觉上认为自己就在虚拟的世界里。剩下的就是通过分屏的方式，强制让左眼看到一个画面，右眼看到另外一个画面，从而实现景深的效果。再对比市面上各种各样的VR设备，其实都是在这个原理上下功夫去研究，包括有几大厂商生产的，比如HTC的，索尼的，三星的，包括小米，还有各式各样的VR设备，有的加入了激光定位的方式，模拟你在场景里的空间位置，其实就是把你在现实中的位置转换成电脑可以识别的位置信息。。

再到后来又出现了AR，那么VR是什么呢?AR又是什么呢?

VR叫虚拟现实，从字面上可以看到的就是虚拟出一个画面，让大家从感觉上以为自己就在那个世界。

AR叫混合现实，就是可以在看到虚拟画面的同时还可以看到现实的画面，就是在现实的基础上增强了效果。

AR在使用中用到的原理其实是通过玻璃面反射的原理实现的，就是把画面通过投影的方式投射到玻璃镜面上，让我们以为就是视频画面。

当然也是因为这些概念的出现，在行业上又是掀起了很大的热潮。

3D打印和3D扫描的出现

关于VR和AR的内容我们可以稍微放一会儿，再聊聊3D扫描和3D打印的出现。

其实不管是3D打印还是3D扫描，原理都是把现实中的数据转换成了电脑上的三维数据，或者是把电脑中三维的数据转换成了现实中是数据而已。

关于3D扫描，市面上无非就那几种算法，一种是通过照片的方式得到数据信息，其实原理就是通过多张图片去检测图片上相同特点的信息，然后通过检测出的信息计算出三维空间的位置，就是一个数学算法的问题。因为是图像采集的，所以要求图片清晰度越高越好，这样才可以避免计算出错。最终都是交给电脑去算的。

还有一种是通过激光扫描的方式，其实就是从设备发射出无数条激光，然后当激光碰到物体后就会反馈出一个数据信息，再实时返回到电脑上还原出相应的位置。这种方式也是最直接最暴力的解决方式，当然要做到很精细，那就需要更好的设备才可以实现，其实就跟显示器的原理是一样的，分辨率越高的显示就越清晰，当然价格也会越贵。

还有其他方式的，比如深度相机的，原理跟激光的很类似，现在很多手机都加入了这个功能，比如苹果的，还有华为的，那些扫描或者动捕的原理都是结合着这个功能实现的。

理解了上面的原理，这个时候大家就不会再觉得这些技术高深了，而且这些技术也会想显示器的发展一样，会越来越成熟，直到有一天也会发展到大众化平民化。

现代科技基本知识

1.科学

科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一方面的本质特征，而且科学本身也在发展，人们对它的认识不断深化，给科学下一个永恒不变的定义是难以做到的。我们把众多的科学定义解释加以概括，指出为多数人可以接受的共同概念，那就是科学知识、科学研究活动、科学社会建制的统一体。

2.技术

技术是人类运用知识、经验和技能，并借助物质手段以达到利用、控制和改造自然目的的完整系统。它是人们的知识和能力同物质手段相结合，对自然界进行改造的过程。

3.技术创新的定义和本质

技术创新被定义为与新产品的制造、新工艺过程或设备的商业应用有关的研究开发、设计、制造及其他商业活动。它包括产品创新、工艺创新和服务创新。简单地说，技术创新是指将一种新产品、新工艺、新服务引入市场。4.诺贝尔奖

5.“863”计划

1986年3月，在四位著名老科学家王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允的积极倡议下，我国制定了《高技术研究发展计划纲要》，简称“863”计划。

6.基因技术

基因由人体细胞核内的DNA(脱氧核糖核酸)组成，变幻莫测的基因排序决定了人类的遗传变异特性。人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图，或化学中的元素周期表;也有科学家把基因组图谱比作字典。但不论是从哪个角度去阐释，人类自身基因密码，以促进人类健康、预防疾病、延长寿命，其应用前景都是极其美好的。人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后，将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。

7.“克隆”技术

“克隆”(Clone)本意是无性繁殖，它不靠性细胞而是生物的体细胞进行繁殖。

8.纳米技术

就像毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，是一米的十亿分之一，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1～100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们在20世纪70年代用蒸发法做了超微离子，并通过研究它的性能发现，一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约 20～30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1 000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。纳米技术是一种在纳米尺度空间内的生产方式和工作方式，并在纳米空间认识自然、创造一种新的技能。

纳米技术的内涵非常广泛，它包括纳米材料的制造技术，纳米材料向各个领域应用的技术(含高科技领域)，在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等。

9.信息技术

信息技术是指信息的获取、传递、处理等技术。它是高技术的前导，信息技术以微电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。

10.计算机网络

计算机网络是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互联构成的系统。计算机网络可以分成局域网、城域网、广域网、互联网。

11.激光

1960年，贝尔实验室的查尔斯〖DK〗·托尼斯和同事们一起，成功地在25英里的距离内发射出具有巨大能量、极其狭窄的光束，它的亮度要比太阳光高出100倍，这就是激光。目前，激光在医学、印刷、唱片等行业有着广泛的应用。

12.细胞工程

细胞工程是在细胞水平上的生物工程，细胞工程所使用的技术主要是细胞养殖和细胞融合。

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