1、 第四章第四章 现代现代科学技术体系与科学技术观科学技术体系与科学技术观刘则渊 教授陈悦 副教授大连理工大学公共管理与法学学院大连理工大学公共管理与法学学院2011.041第第3.13.1章章 现代现代科学技术体系与科学技术观科学技术体系与科学技术观 科学技术分类与知识体系结构的方法论 现代科学技术的知识体系 现代技术科学的形成、作用与结构 现代科学技术发展的前景与趋势 马克思主义科学技术观的新发展2 马克思主义科学体系结构思想及其发展马克思主义科学体系结构思想及其发展 科学结构和科学分类的方法论原则科学结构和科学分类的方法论原则 技术与科学的区别和联系技术与科学的区别和联系4.1 科学技术分
2、类与知识体系结构的方法论3一、马克思主义科学体系结构的思想及发展一、马克思主义科学体系结构的思想及发展 马克思:最早预见到科学的交叉渗透和统一的整体化趋势。多次指出自然科学是一切知识的基础,自然科学同哲学的结合,自然科学将成为人文科学的基础,强调“正象关于人的科学将包括自然科学一样,自然科学往后也将包括关于人的科学:这将是一门科学。”恩格斯:明确预见物理和化学之间将出现一门边缘学科;提出各门科学按照其研究的各种物质运动形式的区别和固有发展顺序进行分类与排列的原则。毛泽东:提出按研究对象所具有的矛盾特殊性进行科学分类的思想,科学的区分应依其研究的每一物质运动形式由其特殊矛盾所规定的特殊本质加以界
3、定。4 钱学森:根据系统科学理论,提出建立科学技术体系学和关于科学结构的整体性原则。各门科学是一个整体,都负有探索整个客观世界的任务,各门科学各自研究的对象领域,只是它们分别研究整个客观世界的基本着眼点。这是对科学结构理论与科学分类理论的重大发展。“科学是内在的整体。它被分解为单独的部门不是取决于物质的本质,而是取决于人类认识的局限性。实际上存在着由物理到化学,通过生物学和人类学到社会科学的连续链条,这是任何一处都打不断的链条。”普朗克5二、科学结构和科学分类的方法论原则二、科学结构和科学分类的方法论原则 科学结构与客体结构的统一原则 逻辑与历史的统一原则 整体与部分的统一原则61科学与技术的
4、语义科学：丹皮尔：论不同语言关于科学的语义差异。康德：作为知识系统整体的科学；本义上的科学与非本义上的科学。中国：科学和技术的语义变化；从格致到科学。技术：西方语义和语境：有“技术”、“工艺学”、“科技”，以及“理工科”的多重含义三、技术与科学的区别和联系三、技术与科学的区别和联系7特点技技 术术科科 学学目的 运用自然规律直接改造自然运用自然规律直接改造自然认识自然指导改造自然认识自然指导改造自然本质 人对自然的实践关系人对自然的实践关系,直接生产力直接生产力人对自然的理论关系人对自然的理论关系,潜在生产力潜在生产力任务技术发明技术发明:解决解决“做什么做什么”,“怎么怎么做做”?科学发现科
5、学发现:解决解决“是什么是什么”,“为什为什么么”?主体 智力劳动群体性强智力劳动群体性强智力劳动个体性强智力劳动个体性强客体 人工自然人工自然,预想的技术装置预想的技术装置自然界自然界,物质运动形式物质运动形式形态 物质形态物质形态:装置装置,知识形态知识形态:专利专利知识形态知识形态:论文论文(概念、规律概念、规律)方法 从一般到个别从一般到个别,从原理到试验从原理到试验从个别到一般从个别到一般,从实验到假说从实验到假说评价 实践标准实践标准:先进性先进性;价值标准价值标准:实用性实用性实验唯一标准实验唯一标准:真理性真理性法规 发明专利权发明专利权,有偿转让有偿转让发现优先权发现优先权(
6、著作权著作权),),无偿馈赠无偿馈赠管理 项目计划性强项目计划性强,注重经济效益注重经济效益选题自由性强选题自由性强,强调学术水平强调学术水平2.科学和技术的区别与联系8 技术与科学的区别技术与科学的区别 技术与科学在性质、目的、形态、功能、方法、评价和管理诸方面,都有明显的区别,属于两类不同的范畴。我们在使用“科学技术”概念时,实际上忽略了二者的区别。二者最基本的区别在于:技术反映了人对自然的实践关系,属于现实形态的直接生产力;而科学表现了人对自然的理论关系,属于知识形态的间接生产力。把科学与技术混为一谈,往往在管理、政策上出现失误或偏差,不利于科学和技术的发展。9 技术与科学的联系技术与科
7、学的联系 基本性质基本性质:都是人与自然的关系的表现,都属于生产力范畴,而不属于上层建筑。根本目的根本目的:二者的直接目的虽然不同,但最终都是为了改造自然、改造世界,为人类服务。相互渗透相互渗透:技术以认识自然的科学为指导,是运用自然规律来改造自然;科学以改造自然的技术为手段,是运用实验技术在变革自然对象中认识自然。相互转化相互转化:在一定条件下科学的概念与规律能够转化、物化为技术;技术通过需求、问题、手段和原理,能够间接直接地转化或上升为科学。科学的技术化与技术的科学化,正导致和加快科学和技术的一体化。104.科学与技术关系的演变-采集与农耕时代，科学与技术相互分离。-文艺复兴与工场手工业时
8、代，技术和科学各自相对独立发展、技术(实验技术)促进了科学的解放与独立；-18世纪工业革命初期，技术独立发展，科学对技术发展的辅助作用；-进入电气时代以来，科学和技术之间呈现彼此相互推动、新技术更依赖于科学的新关系，但这时也开始出现纯科学、纯技术，依赖科学的技术、面向技术的科学，同时并存的复杂关系；-20世纪70年代进入高科技时代，科学和技术之间呈现出相互渗透、彼此交叉，科学的技术化和技术的科学化，科学技术一体化的新趋势。114.2 现代科学技术的知识体系现代科学技术的知识体系 现代科学技术的总体结构 现代科学技术的纵向结构 自然科学的门类结构 现代技术的分类与结构 交叉科学的形成与类型12
9、以钱学森的科学技术体系学为基础,按照上述科学结构的三条原则来讨论现代科学技术的体系结构。钱学森开始提出科学技术体系肉自然科学、人体科学、社会科学、思维科学、数学科学和系统科学六大部门组成,后来将军事科学、行为科学和文学艺术等知识部门纳入科学知识结构中。考虑到人文科学(包括文学艺术)是普遍认同的知识部门,而军事科学和行为科学可以纳入交叉科学范围,因此科学技术的总体结构如下:一、现代科学技术的总体结构一、现代科学技术的总体结构13自然界自然界无机界有机界人人 体体客体系统关系客体系统关系客体数量关系客体数量关系社会社会思维思维人文人文系统科学系统科学数学科学数学科学社会科学社会科学思维科学思维科学
10、人文科学人文科学自然科学自然科学人体科学人体科学客客 体体 结结 构构科科 学学 结结 构构14马克思主义哲学自然辩证法基础科学技术科学工程科学工程技术活动认识世界认识世界 抽象性抽象性 普遍性普遍性改造世界改造世界 实践性实践性 特殊性特殊性二、现代科学技术的纵向结构二、现代科学技术的纵向结构15 前者都是后者的理论基础,后者都是前者的具体应用。哲学科学是关于自然、社会和思维最一般规律的知识体系,是关于科学世界观的学问;基础科学是关于自然界物质运动形式的普遍规律和理论的学问;技术科学是关于人工自然过程的一般机制和原理的学问;工程科学是关于设计和建造特定人工自然过程的技术手段与工艺方法的学问。
11、16三、自然科学的门类结构三、自然科学的门类结构俄罗斯哲学家、化学家凯德罗夫(.)：自然界基本物质运动形式有:微观物理运动、宏观物理运动、化学运动、天体运动、地质运动和生命运动。其中,前三种是更基本的简单运动形式,后三种是较复杂的基本运动形式,都包含有前三种物质运动形式。17微观物理运动微观物理运动基本粒子-场宇宙天体运动宇宙天体运动总星系、恒星化学运动化学运动原子-分子体系地质运动地质运动地球及各层圈宏观物理运动宏观物理运动凝聚态-物体生命运动生命运动蛋白质-核酸?微观物理学微观物理学宇宙学宇宙学天文学天文学地质学地质学地球科学地球科学化学化学宏观物理学宏观物理学生物学生物学生命科学生命科学
12、自然界物质运动形式自然界物质运动形式自然科学各门基础学科自然科学各门基础学科18四、现代技术分类与技术体系四、现代技术分类与技术体系 按技术的本质进行技术分类按技术的本质进行技术分类 按科学的应用进行技术分类按科学的应用进行技术分类 按三次产业理论进行技术分类按三次产业理论进行技术分类 按生产要素密集度进行技术分类按生产要素密集度进行技术分类 按技术一般要素进行技术分类按技术一般要素进行技术分类 按劳动生产过程进行技术分类按劳动生产过程进行技术分类 技术体系及其结构技术体系及其结构19(1)按技术的本质进行技术分类按技术的本质进行技术分类技术的本质：在于体现人对自然的能动作用自然技术自然技术:
13、即作为人与自然之间中介的物质技术,是整个人类社会的主要技术基础，它与生产技术、工程技术大致是等价的。社会技术社会技术:人与社会之间的中介手段及方法,其任务是组织和管理人类社会的一切活动,满足人的社会生活需要。思维技术思维技术:人与精神、思维之间的活动手段及方法,其任务是运用在精神生产领域中,支持和辅助人的思维活动,促进精神产品的生产,满足人的精神生活需要。20(2)按科学的应用进行技术分类按科学的应用进行技术分类 根据钱学森关于科学技术体系学的思想,任何科学技术部门都包括“基础科学技术科学工程技术”三个层次,因此每门科学都存在应用于客观世界某一领域的相应技术:自然科学技术人体科学技术社会科学技
14、术思维科学技术系统科学技术数学科学技术21 就自然科学领域的应用而言,可以按传统的自然科学分类把技术分为四种基本技术:机械技术:运用自然界机械运动规律的力学方法,创造人工机械运动过程,改变物体形状与位置的技术。物理技术:运用自然界物理运动规律的物理学方法,创造人工物理运动过程,改变物质的物理性质(声、热、光、电、磁等)的技术。化学技术:运用自然界化学运动规律的化学方法,创立人工化学过程,改变物质的成分与结构的技术。生物技术:运用自然界生命运动规律的生物学方法,改变生命活动过程与形态的技术。22(3)按三次产业理论进行技术分类按三次产业理论进行技术分类根据三次产业结构理论,可以分为:一次产业技术
15、:以农业技术为主,是从自然界直接获得产品和原料的技术。其对象是未经人类加工过的自然物质资料。二次产业技术:以工业技术为主,是对初级产品(农产品和矿产品)进行加工成为成品和半成品的技术。色括建造固定结构物的建设技术和制造活动物品的制造技术。三次产业技术:以服务技术为主,是为物质生产和社会生活提供各种服务、劳务和知识的技术。23(4)(4)按生产要素密集度进行技术分类按生产要素密集度进行技术分类 按生产活动中的劳务、资本和知识等生产要素的密集度,把产业技术分为:劳动密集型技术:投入的活劳动中体力劳动所占比例较大的产业技术。轻纺工业、农业、初级服务业一般属于此列。资本密集型技术:投入大量物化劳动,即
16、物质资本(包括生产资料和原材料)的产业技术。重化工业大都属于此类。知识密集型技术:投入的活劳动中复杂劳动特别是智力劳动比例较大、知识含量高的产业技术。它与高技术的含义相近。24(5)按技术一般要素进行技术分类按技术一般要素进行技术分类 一般认为,物质(材料)、能源和信息是人类物质文明的三大支柱和技术的三大基本要素。据此可以分为:材料加工技术:对各种矿产与非矿产资源进行加工,改变物质材料的性质、结构与形状的技术。能源动力技术:开发自然界的各种能量资源并转变为人们所需的各种终端能源和动力的技术。信息控制技术:对文字、语言、数据和资料等信息进行传输与变换,对各种仪器、设备、设施进行控制与调节的技术。
17、25(6)按劳动生产过程进行技术分类按劳动生产过程进行技术分类 日本学者星野芳郎根据对工业生产的劳动过程所做的大量分析,按照劳动过程的技术特征,将工业生产劳动过程及其相应的技术分为7种:采取技术原材料技术机械技术建设技术交通运输技术信息控制技术能源动力技术26(7)技术体系及其结构技术体系及其结构 技术体系的含义技术体系的含义单元技术：单元技术：生产劳动过程中独立运转的某种装置或设备所所依据的相关技术系统。群体技术（社会的技术体系）：群体技术（社会的技术体系）：一定社会时代各种技术依其内在联系构成的网络系统。其中,有最先产生并起带动作用的先导技术,有渗透性强、关联度大的主导技术,以及相配套的辅
18、助技术。27 技术体系的一般结构技术体系的一般结构 结构是组织的内在形式。由于不同技术时代主导技术的形态不同而形成不同的技术体系，因而具有不同的结构。但不同时代的技术体系又都存在相似的或共同的一般结构。按照前述技术的一般要素看,任何时代社会的技术体系的一般结构,都是材料加工技术、能源动力技术和信息控制技术组成的。只是材料、能源和信息控制的形态与内容各不相同。这种一般结构还具有全息性特征,即任何单元技术的微观结构都反映群体技术即技术体系的宏观结构。它们都是由材料、能源和信息三个子系统所构成。28技术体系结构的全息性技术体系结构的全息性:单元技术的微观结构单元技术的微观结构反映群体技术反映群体技术
19、(即技术体系即技术体系)的宏观结构的宏观结构物料加工系统能源动力系统信息控制系统材料技术:加工技术-运输技术能源技术:动力技术-传输技术信息技术:控制技术-传播技术输入输出单元技术的微观结构技术体系的宏观结构29劳动过程技术体系的结构劳动过程技术体系的结构物料加工系统信息控制系统能源动力系统输入输出劳动者劳动者例例1 输入输入:材料材料机械加工技术系统机械加工技术系统输出输出:机器机器例例2 输入输入:燃料燃料能源转化技术系统能源转化技术系统输出输出:电流电流30五、交叉科学的形成与类型五、交叉科学的形成与类型 现代科学技术高度分化又高度综合的整体化趋势,导致一系列交叉科学的兴起。所谓交叉科学
20、,是指用多种方法研究同一学科领域,或用多种学科研究同一类综合对象所形成的两门以上跨学科的知识体系。边缘学科 综合学科 横向学科 知识科学31边缘学科以地球为中心的科学四面体结构m=n(n-1)/2 m-边缘学科数边缘学科数 n-单一学科数单一学科数机械运动生命运动物理运动化学运动地质运动力学地质学物理学地球化学生物学物理力学地质力学生物力学古生物学生物化学化学物理化学生物物理化学力学地球物理机械运动生命运动物理运动化学运动地质运动机械运动生命运动物理运动化学运动地质运动力学地质学物理学地球化学生物学物理力学地质力学生物力学古生物学生物化学化学物理化学生物物理化学力学地球物理力学地质学物理学地球
21、化学生物学物理力学地质力学生物力学古生物学生物化学化学物理化学生物物理化学力学地球物理左：客体结构左：客体结构右：科学结构右：科学结构32m=n(n-1)/2 m-边缘学科数边缘学科数 n-单一学科数单一学科数边缘学科地质运动地质运动物理运动物理运动化学运动化学运动生物运动生物运动机械运动机械运动生物学生物学力学力学地质学地质学物理学物理学化学化学地球物理地球物理物理化学物理化学生物化学生物化学化学力学化学力学生物物理生物物理地质力学地质力学物理力学物理力学地球化学地球化学生物力学生物力学古生物学古生物学33 技术科学是关于人工自然过程的一般机制和原理的学科,是以自然科学为基础、为工程技术服务
22、的学问。技术科学的形成与发展技术科学的形成与发展 技术科学的地位与作用技术科学的地位与作用 技术科学的结构与功能技术科学的结构与功能4.3现代技术科学的形成、结构与作用34一、技术科学的形成和发展1.技术科学在科学与技术互动中形成 技术科学是技术本质在知识形态上的展现。它是关于各种人工自然过程即技术过程的一般机制和原理的知识体系。其产生与发展,钱学森在论技术科学(科学通报,1957年第4期)一文中做了概括的论述和总结。形成的主要途经是:经验技术知识上升到理论形态的产物经验技术知识上升到理论形态的产物 自然科学向工程技术活动延伸的结果自然科学向工程技术活动延伸的结果 工程力学,空气动力学35 几
23、千年来,科学和技术形成了各自的传统。古希腊,科学在哲学母体中,科学知识专属于贵族哲学家,技术则与生产经验融为一体,为奴隶工匠所掌握。中世纪后期,商业迅速发展,资本主义生产方式的形成,才使科学和技术相互接近。18世纪工业革命,机器的发明与制造主要靠工匠的经验技术知识,力学等科学知识只起辅助作用。但机器的大量制造,铁材料的广泛使用,缺乏科学理论和数据而仅凭经验无法有效解决技术问题,这就导致以技术为对象的研究,产生了机械运动学和金属材料学等技术科学的萌芽。直到19世纪技术才逐渐以科学为基础。一批专业技术人员分别从发明家和科学家中分离出来,成立了自己的学术团体,技术科学才得以兴起。36 一批受过科学训
24、练、掌握数学,又熟悉技术的工程师,推动了技术科学的发展。材料力学和水力学等技术科学在理论物理学和实验物理学的基础上建立和发展起来。19世纪下半叶到20世纪上半叶,技术知识从经验上升到理论,科学应用于技术实践形成技术原理,这两条途径逐渐汇合使技术和科学相互渗透结合,导致技术科学迅速发展起来。热机技术使热力学理论建立起来,工程热力学又使热机效率大大提高;飞机发明与制造,促进了空气动力学的形成,而空气动力学又为飞机设计制造提供了可靠的科学依据和数据支持。20世纪下半叶,技术更加依赖于科学理论。在光的受激辐射理论指导下,产生了激光技术原理,推动了激光技术发展,而激光技术的突飞猛进,又促进了激光科学不断
25、丰富和完善。37技术科学形成的两种途径技术科学形成的两种途径自然界生产活动自然科学技术科学工程技术科学科学技术技术理论理论经验经验382.技术科学在现代工业的技术基础变革中发展 “只有资本主义生产方式才第一次使自然科学为直接的生产过程服务,同时,生产的发展反过来又为从理论上征服自然提供了手段。”“大工业的真正科学基础力学,在18世纪在一定程度上臻于完善”“现代工业的技术基础是革命的,而所有以往的生产方式的技术基础是保守的,现代工业通过机器、化学过程和其他方法,使工人的职能和劳动过程的社会结合不断地随着生产的技术基础发生变革。”马克思393.技术科学家与技术科学相伴成长 大科学家牛顿作为经典力学
26、奠基人,为剑桥大学设计了一座桥,俨然是一位工程师；后来,科学家忙于构建自然科学体系,工程师忙于用积累的实际经验来改进工程实践,各自分道扬镳了；麻省理工学院把工程技术视为自然科学的应用,把工程师作为一个科学的应用者,进行了一场革命性的教育改革：先学自然科学基础理论课,然后学工程技术专业课。于是学生们前两年过着探求自然真理的学者生活,后两年忽然从学术空气中被赶了出来,进入工程师所习惯的工程经验园地。40 可是,怎样把自然规律应用到工程技术中去,却不是一个简单的推演工作。人们逐渐明白,要使工程技术活动克服经验的局限,建立有科学基础的工程理论,就需要进行自然科学和工程技术的综合,建立一个新的知识部门：
27、技术科学；需要另一种从事自然科学和工程技术综合工作的专业人才：技术科学家。这样,作为科学活动主体的科学家和作为技术活动主体的工程师,在科学与技术的不同发展阶段从一体到分手、又由分工到结合,把科学理论和工程技术加以综合而形成了技术科学,产生了一批技术科学家。钱学森论科学与技术41 1技术科学、工程科学与工程技术 技术与工程技术与工程 工程(engineering)是把数学和科学技术知识应用于规划、研制、加工、试验和创建人工系统的活动和结果,有时又指关于这种活动的专门学科。技术和工程既相联系又相区别。二者同属于改造自然的实践范畴,但工程是改造自然的一种实践活动和建造实施过程,包括目标的实现和结果;
28、技术是这种活动的手段和方法。技术是工程的基础,工程是科学技术的实际应用。工程与技术是在互动中共同发展的。二、技术科学的基本性质与学科地位42 据钱令希院士说,钱学森院士曾明确告诉他,技术科学的英文名称就是“engineering science”。这和国际上使用的技术科学英文一词“technological sciences”有所不同。在钱学森看来,技术科学和工程科学是等价的,他所说的“工程技术”相当于工程的知识形态,即通常所说的工程学(engineering)或工程科学。工程科学(engineering science)是关于改造自然的各种专门技术的知识体系。它是把基础自然科学和技术科学的原
29、理应用到生产活动和工程实践活动所形成的各门学科的总称。又称工程学或工学(engineering)。不列颠百科全书的词条也指出:“技术科学是包括传统的工程学科、农业科学以及关于空间、计算机和自动化等现代学科的一门科学。”技术科学和工程科学二者的区别在于两者的普遍性与特殊性相对程度不同,但没有截然不同的界限432自然科学、技术科学与工程科学 自然科学(基础科学)是关于自然界物质运动形式的普遍规律和理论的学问;技术科学是关于人工自然过程的一般机制和原理的学问;工程科学是关于设计和建造特定人工自然过程的技术手段与工艺方法的学问。技术科学在三者之间具有中介过渡的特征44科学技术知识体系的纵向结构科学技术
30、知识体系的纵向结构马克思主义哲学自然辩证法基础科学技术科学工程科学工程技术活动抽象性 普遍性实践性 特殊性453.自然科学、技术科学与社会科学三者的交叉渗透,导致以“社会-人-技术-自然”综合体为对象的一系列社会技社会技术科学术科学的产生和发展。如人类工程学、工程心理学、技术生态学、创新经济学、技术美学和技术管理学,等等。46技术科学与相关学科的结构关系474技术科学的基本性质 技术科学的中介性与独立性。技术科学的基础性与应用性。技术科学的纵深性与广谱性。481.技术科学的方法结构 技术问题与概念模型 数学方法及计算工具 技术实验方法及理论2.技术科学的理论结构 一般技术概念与原理 技术实验的
31、一般理论 应用数学及模型方法三、三、技术科学的结构与功能技术科学的结构与功能49 3.技术科学的理论结构 客体概念模型客体概念模型:描述拟定的技术客体有关概念与原理所构成的体系,建立客体结构模型。如比一般叶轮机械更具体的燃汽轮机结构模型。数学参数工具数学参数工具:描述技术客体结构模型的有关技术参数与数学模型,为设计具体的技术装置提供技术数据。设计试验方法设计试验方法:通过设计把技术装置的概念模型与数学模型变为三维空间结构模型,并提供进行中间试验或工业试验的原理和方法。50工程技术研究的知识结构工程技术研究的知识结构基础研究基础研究应用研究应用研究技术开发技术开发工程技术知识工程技术知识工程技术
32、系统工程技术系统自然技术知识自然技术知识自然科学知识自然科学知识社会技术知识社会技术知识社会科学知识社会科学知识应用数学知识应用数学知识系统工程知识系统工程知识514.技术科学的理论功能 解释功能解释功能:与自然科学理论解释自然现象的功能不同,它主要是对人工自然现象进行解释。包括对生产过程、工程实践中非预期现象做出解释,分析这些现象产生的原因、形成的机理,提出改进生产与工程活动的技术措施。也可以称为技术诊断功能技术诊断功能。预测功能预测功能 它主要不是预见未知的自然现象,而是预测技术发展趋势与方向,可能创造的人工自然过程与新技术。即“做什么”的功能。发明功能发明功能:其技术原理通过设计等创造活
33、动直接转化为人工自然过程与人工自然物,提供技术发明的思路。即“怎么做”的功能。这是自然科学基础理所不直接具备的,只能说蕴含着发明的种子与应用的前景。52 技术科学引领前沿技术发展的功能 技术科学促进自主创新的功能 技术科学的原始创新功能 技术科学的集成创新功能 技术科学的二次创新功能 技术科学的潜在创新功能 技术科学支撑工程教育的功能四、技术科学对建设创新型国家的作用四、技术科学对建设创新型国家的作用534.4知识科学的形成、结构与发展方略一、知识科学的孕育和兴起一、知识科学的孕育和兴起 近代以前关于知识研究,是零散而不系统的；近代以降,欧洲哲学家对于知识的思考表现出越来越高的热忱；18 世纪
34、90 年代,约翰费希特首创术语“知识学”；学者们在哲学认识论、逻辑学领域中对知识的本质、价值、获取方式、逻辑表达、逻辑检验等问题的不懈探究；20 世纪初,以杜尔克姆为代表的欧洲社会学家,将知识纳入社会学的研究视野；1977年,费根鲍姆在马萨诸塞理工学院召开的第五届国际人工智能会议上首次提出“知识工程”或“知识工程学”概念；2000年9月,在王众托教授的倡导和组织下,大连理工大学着手筹组跨学科的研究共同体知识科学与技术研究中心。54二、知识科学的学科结构二、知识科学的学科结构55三、知识科学的发展方略三、知识科学的发展方略 关联式发展:扩充研究队伍 集纳式发展:加强基础研究 扩张式发展:拓延研究
35、领域564.5 现代科学技术发展的前景与趋势 20世纪科学技术成就世纪科学技术成就现代科学革命与自然科学前沿现代科学革命与自然科学前沿现代技术革命与高技术体系现代技术革命与高技术体系 21世纪科学技术前景世纪科学技术前景信息、生命、环境三大主导学科信息、生命、环境三大主导学科生物技术与材料、能源和信息的交叉融合生物技术与材料、能源和信息的交叉融合纳米技术：新世纪技术革命的转折点纳米技术：新世纪技术革命的转折点 现代科学技术发展趋势现代科学技术发展趋势57一、一、2020世纪科学技术成就世纪科学技术成就现代科学革命与自然科学前沿现代科学革命与自然科学前沿 在20世纪初物理学革命的基础上,战后物质
36、科学领域正向两极端层次突进:微观物理学与宇宙物理学 20世纪50年代的生物学革命,引起生命科学领域变革,思维科学领域变革 20世纪中叶系统论、控制论和信息论的创立,促进系统科学与非线性科学的变革 以上汇合为近代以来的第四次科学革命58NANOLETTERS 用用DNA分子链写分子链写“DNA”的过程与的过程与美国美国纳纳米通讯米通讯杂志封面杂志封面59现代技术革命与高技术体系现代技术革命与高技术体系 现代文明的三大支柱技术现代文明的三大支柱技术 智能信息技术:包括计算机、微电子、光机电及软件等构成的智能化信息平台技术;由光缆、通信卫星、数字程控交换、智能终端等技术和因特网为基础的信息通信技术;
37、由多媒体、新闻传播等组成的信息内容技术。60 新材料技术:金属、无机(水泥、陶瓷等)、高分子三大传统工程材料由长大重厚向短小轻薄转变;以力学为基础的传统结构材料向以物理学为基础的新型功能材料转变。61电动汽车 新能源技术：由煤、石油、天然气等化石原料不可再生性能源向太阳能、地热能、海洋能、生物质能等在生性能源转变；由传统污染性能源向安全性、清洁性能源（包括新一代安全核反应堆、受控核聚变、磁流体发电、燃料电池、清洁燃烧技术等）转变；传统低效高耗能源技术向新兴高效节能技术转变。62 生物工程技术生物工程技术 在分子生物层次和细胞分子层次上，设计或改良生物品种的农业生物技术；在生命科学和医学基础上，
38、提高人体素质、防治疾病的健康技术、医疗技术、生物工程技术；在思维科学、信息科学和脑科学的基础上，模拟、改进和提高人的智力的人工智能技术。63 空间技术空间技术 开发和研制人造卫星、航天飞机、载人飞船、空间站等各种航天器的空间工程技术；利用空间低温热沉微重力、高真空、高洁净、高位置等空间资源开发技术；认识空间和认识宇宙起源、行星系、恒星系和星际空间现象的空间探测技术。64 海洋技术海洋技术 海洋工程技术：包括台等各种工程结构技术；海洋支撑技术：海洋测量、海洋预报、海洋环保、水下通信、导航定位、防腐蚀、防生物附着等技术；海洋应用技术：包括海底石油等矿产资源的开采技术；海洋水产、捕捞的增养殖技术；海
39、水淡化及综合利用的海洋化工技术；海洋能利用技术（海洋潮汐、波浪等）。以上六大技术形成了以信息技术和生物技术为中心的近以上六大技术形成了以信息技术和生物技术为中心的近代以来的第四次技术革命和高技术体系代以来的第四次技术革命和高技术体系。65二、二、21世纪科学技术前景世纪科学技术前景1.信息、生命、环境三大主导学科信息、生命、环境三大主导学科2.生物技术与材料、能源和信息的交叉融合生物技术与材料、能源和信息的交叉融合3.纳米技术：新世纪技术革命的转折点纳米技术：新世纪技术革命的转折点 66三、现代科学、技术、工程三大领域发展前景1.20世纪科学、技术、工程领域的巨变2.科学、技术、工程三大领域并
40、行发展3.科学、技术、工程之间的互动与转化三、三、现代科学、技术、工程三大领域发展前景67四、现代科学技术的发展趋势四、现代科学技术的发展趋势1.现代科学技术的整体化现代科学技术的整体化 现代科学技术高度分化与高度综合加速了科学技术的整体化。自然科学各个学科之间交叉渗透，促进了一系列边缘学科的形成和发展。自然科学和社会科学的交叉融合，导致一系列综合学科的形成和发展。如技术生态学、创新经济学，人类工程学、技术美学工程心理学等社会技术科学的发展。数学和系统科学向各门科学的渗透扩散，加速了现代科学技术的数学化和一体化。68 马克思在1844年就指出：“自然科学往后将包括关于人的科学，正象关于人的科学
41、将包括自然科学一样：这将是一门科学。”列宁在1900年指出：“自然科学奔向社会科学的强大潮流，不仅在配第时代存在，在马克思时代也是存在的。在2020世纪，这个潮流是同样强大，甚至可以说更加强大。”69美国学术界关于科学知识图谱 的研究进展美国每日科学网和国家科学基金会网上关美国每日科学网和国家科学基金会网上关于绘制科学图谱的报道于绘制科学图谱的报道 http:/ http:/www.nsf.gov/od/lpa/newsroom/pr.cfm?ni=6970Here There Be Data:Mapping the Landscape of Science711982-2001年大量高次引用
42、美国国家科学院学报年大量高次引用美国国家科学院学报(PNAS)论文中的论文中的 50个个“热点热点”词汇制高点图谱词汇制高点图谱 A map of the top 50“hot”words in the most highly cited PNAS articles from 1982-2001.Words appearing more often have larger circles,while the circle color and ring color identify when the word first appeared and when its popularity peak
43、ed,respectively.(Credit:Ketan Mane and Katy Borner,Indiana University.)72 2.现代科学技术的加速化现代科学技术的加速化 (1)恩格斯在19世纪就提出了科学技术加速的规律，指出：“科学的发展从此便大踏步的前进，而且得到力量，这种力量可以说是与其出发点起的（时间的）距离的平方成正比的。”，还指出：“科学至少是按几何级数增长的。”(2)美国科学计量学家曾提出了科学知识按指数增长的规律：科学出版物按指数增长，如19世纪到20世纪50年代每十年增长一倍，80年代每6-7年增长一倍；科学家人数每50年增长10倍。18001000人
44、1900100000人 19501000000人 19703200000人 知识的增长与科学家增长总数的平方根成正比。科学家增长3倍，科学知识成果1.73倍。73科学家人数每科学家人数每50年增加年增加10倍倍32000003200000100000010000001000001000001000010000100010000 050000050000010000001000000150000015000002000000200000025000002500000300000030000003500000350000018001800185018501900190019501950197019
45、70单位:人单位:人74(3）科学向技术的转化，发明到创新的过程不断加快科学向技术的转化，发明到创新的过程不断加快 转化周期：17世纪18世纪 100年左右 19世纪 3040年 20世纪初 20年左右 20世纪2030年代 10年左右 20世纪40年代后 5年以下(4）生产到市场的周期不断缩短生产到市场的周期不断缩短 1885年1919年 发明到应用 30年；生产到市场7年 1920年1944年 发明到应用 16年；生产到市场8年 1945年1964年 发明到应用 9年；生产到市场5年75近代近代100项技术从发明到创新的平均周期项技术从发明到创新的平均周期年代年代按发明年代划分的各个时期按
46、发明年代划分的各个时期165516981707179418201869187418991900192019211930193119391941194919531961项数项数37131221181079周期周期(年年)13887.7 41.9 35.9 19.9 11.88.95.04.87617世纪以来发明世纪以来发明-创新周期缩短趋势创新周期缩短趋势4.858.911.819.935.941.987.71380204060801001201401601655/16981707/17941820/18691874/18991900/19201921/19301931/19391941/194
47、91953/1961发明发明-创新平均周期创新平均周期(年年)773.现代科学技术的国际化现代科学技术的国际化 科学技术的加速发展和对经济社会的作用不断扩大,使科学技术成为一种社会化的建制与活动。其组织规模日益扩大，逐步达到国家规模、国际规模和全球规模。科学技术的国际竞争和分工与合作并行不悖，人类进入大科学、大技术、大生产的时代。这是世界经济全球化、知识化的重要表现和组成部分。78(1)20世纪下半叶联合国组织下的一系列全球性科学计划。如全球海洋计划、大气研究计划、全球环境保护计划和“21世纪议程”行动计划。(2)国际双边和多边科学技术合作日益发展，出现了许多跨过性的机构。欧洲欧共体的“尤里卡
48、”计划；美、英、法、德、日、中的人类基因组计划；欧洲原子能研究中心；国际水稻研究中心；国际应用系统研究中心等。79 2001年12月，美国商务部、国家科学基金会和国家科技委员会纳米科学工程与技术分委会在华盛顿联合发起了一次由科学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议，会议就“提升人类技能的会聚技术”议题进行研讨，首次提出了“NBIC会聚技术”的概念，它是指当时迅速发展的四大科技领域的协同与融合，即：纳米科学与技术、生物技术和生物医学（包括基因工程）、信息技术（包括高级计算和通信）、认知科学（包括认知神经科学）。4.基于会聚技术的前沿技术融合创新80ts=converg*technolog*o
49、r ts=nbic*or ts=nano-bio-info-cogn*8182834.5 马克思主义科学技术观的新发展马克思主义科学技术观的新发展 一、科学是第一生产力与科学技术本质观一、科学是第一生产力与科学技术本质观 科学是第一生产力的原理，明确地从质和量的规定性两方面表征了科学技术属于生产力范畴，发展了马克思主义的科学技术本质观。84 马克思分析了资本主义生产过程，第一次明确地指出，“生产力中也包括科学”“社会的劳动生产力，首先是科学的力量。”“科学的力量也是不费资本家分文的另一种生产力。”“只有资本主义生产才第一次把物质生产过程变成科学在生产中的应用。”“科学技术是第一生产力”的论断，
50、不仅从质的规定性上肯定了科学技术本质上属于生产力范畴而且第一次从量的规定性上阐明了现代科学技术在数量上成为现代生产力中的第一位因素。从质和量想统一的观点看，这种量的变化达到一个新的数量界限，又越过一个新质的临界点，意味着科学技术和生产力都发生了质的飞跃。85“科学技术是生产力”的理论内涵：现代科技进步在生产力增长中的作用，相对于其他要素数量对增长的贡献，已日益成为含量居第一位的增长因素；现代科学技术加速转化为现实生产力，使科学、技术、生产越来越一体化，导致科技越来越超前于生产而发展，起到第一位的先导作用；现代科学技术作为一种社会现象，同促进生产力变革的其他社会力量相比，已愈来愈成为第一位的推动
