美国发展会聚技术的目标及其战略影响(4)

        ·先进传感、计算及通信系统的基本原理，特别是把分散的组件集成到独特的全球网络中。未来20年计算机硬件快速进步需要纳米技术取得突破。生物学深入认识复杂动态系统的行为，提供感知环境中有机和化学试剂的具体方法。认知科学提高人的感知能力，使人类高效利用信息。目前困扰计算机科学、信息科学和工程的一批挑战性问题是如何实现网络的可靠性和安全性，这个网络在任何地点和任何时刻收集和提供多元的、多种平台的信息。

        ·智能系统，特别是人脑系统的结构和功能，并常常不正常。生物技术、纳米技术和计算机模拟可以为研究脑的动态行为提供强有力新技术支持，这些包括从感受器和比单个神经元还小得多的其他结构到单个神经元、功能上许多神经元组成的具体模块、脑的主要元件、然后再到复杂而统一系统的整个脑。如果没有注意到个体与环境之间的关系，特别是丰富的文化，就不可能了解认知过程。信息技术在处理脑数据中发挥至关重要作用，突出的挑战是了解作为遗传和发育产品的成熟人脑。但是用人工智能系统开展实验也很重要，如神经网络、基因算法、自主代理、基于逻辑的学习程序、复杂的信息存储和检索系统。

        研讨会参会者W.A.  Wallace表述了四个NBIC领域的互补性：如果认知科学家能够想到它，纳米科学家就能够制造它，生物科学家就能够使用它，信息科学家就能够监控它。

        上述讨论的每项研究挑战集中在NBIC领域（纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学）的任何一个，表明与其他领域的融合可以催化进步。只有我们克服实质性知识障碍，会聚才有可能。

        科学研究与教育的统一

        改变当前科学教育和工程教育分割限制。未来知识的教学体系以纳米、生物、信息和认知科学的统一概念为基础。自然科学、工程科学、社会科学和人文科学将会聚。从小学到研究生教育就开始引入统一科学的相关基本概念。四个因素要求科学教育进行重大改革：许多社会因素与教育制度中的科学背道而驰，必须寻找方法抵制这些反科学力量；认知、生物、信息和纳米级科学的快速进步帮助人们了解如何学习，指导课程和评价，并进行组织结构调整的有效改革；会聚技术产生新的教育技艺和工具，需要更好加以利用；由于专业科学家很少有实际机会能重新改变方向，所以大部分科学的统一工作必须在学校就开始。

        没有单个学科能够支撑会聚技术。NBIC会聚技术体系中，需要开发界面，连接两项融合、三项融合和四项融合，同时每一项技术平行深入发展。加强技术会聚后的科学和科学教育的转型问题，焦点集中在教育能转变科学以及统一科学能转变教育的方式。

        （1）NBIC会聚技术能为教育做什么？21世纪的劳动力将处在会聚技术革命中。相关NBIC会聚技术的应用能为各级早期教育提供系统和解决问题的学习方式，包括提供新工具和新平台，纳米科学贯穿在不同学科教学中。

        （2）教育能为NBIC会聚技术做什么？大学有相对适宜的科学和技术会聚的环境。其他教育机构也能在科学和技术学科融合和会聚中发挥关键作用。仿照经济贸易区做法，可以建立科学贸易区，让科学家和学生发展出跨学科的沟通技艺。教育制度为会聚技术领域提供新生力量，也能成为测试NBIC的技术方向的发育实验室。

        （3）21世纪NBIC教育。着手准备跨学科教材。大学和研究生级别，需要设立多学科和跨学科奖学金计划。学生能在教授和相关NBIC学科之间流动，实现跨系和跨院，实现研究集成和产业单元的流动。学生可以确定跨学科专业，资助跟随学生，而不留在机构或导师手中。创建新的教育课程和研究方法，尽早引入NBIC会聚技术概念。小学可以教学纳米科学的基本概念和问题，纳米词汇和概念放入到初级儿童教育读物中。虚拟显示环境和网站都可以引入生动的材料。国家教育成绩标准是倡导NBIC会聚领域最有希望的手段。未来15年，期望教育基于科学和技术的统一原则，对学习者更容易理解和更有价值。一半公立学校将引进新的NBIC科学内容。采用新的学习方法和神经科学与信息技术结合开发出的加强学习设备，人们的学习会拥有各种工具选择。无论是个人还是集体在家里或在学校里，学习过程将因新方法、新工具和新过程变得更快更好。

        组织力量，提出转型战略，启动国家计划，进行集体攻关

        加速会聚，实现最大利益的变化，光耐心等待，让科学家和工程师做传统工作是远远不够的。而正相反，需要通过具体努力，克服学科领域之间的障碍，开发新的知识和自然资源，取得会聚技术的最大成果。因此需要确定以下实现技术会聚的战略：

        （1）应该为会聚技术带来的预见得到的变化做好组织准备和社会活动。这需要制定长期的组织活动的目标，并对其建模，使其在新的环境中更加有效。

        （2）必须要加强有关提升人类能力的加速技术会聚的活动，包括聚焦研究、开发和设计；增强纳米级的协同；开发科学和技术之间的界面；运用全面方法监测社会演变。目标是为个体和群体提供较大范围的吸引人的选择，同时保留基本价值，如隐私、安全和道德责任。需要启动一项开发长期潜力的研发计划。   (责任编辑：泉水)

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