NBIC聚合科技及其对我国科技发展的启示

张玲

（清华大学科学技术与社会研究所，北京 100084）

NBIC聚合科技及其对我国科技发展的启示

张玲

（清华大学科学技术与社会研究所，北京 100084）

NBIC聚合科技，是以纳米科技、生物医学技术、信息技术和认知科学四大科学技术聚合而成的全新科技领域。四大科学技术的交叉融合，顺应了科技与人类融合发展的趋势，体现出一种先进的大一统科技发展观。作为新世纪科技的最前沿，NBIC聚合科技将在扩展人类认知能力、提高健康体能、维护国家安全等方面发挥巨大的功用。十年间，世界许多国家都高度重视发展NBIC聚合科技，形成了许多研究成果。这些经验对中国树立大一统科技发展观、政府主导多学科聚合发展、关注科技发展负效应等具有重要的启示意义。

NBIC；聚合科技；大一统科技发展观

科学技术是第一生产力，积极开拓科技发展的前沿领域，对一个国家的未来发展至关重要。21世纪初，美国提出 “NBIC聚合科技”（Nanotechnology, Biotechology,Information technology and Cognitive science,纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学，Converging Technology）概念，引起世界许多国家密切关注。NBIC聚合科技已经成为未来科学技术发展的主要方向，抓住机遇深入研究，对促进我国社会发展和增强国际竞争力具有重大意义。

1 NBIC聚合科技的提出

1.1 NBIC聚合科技的缘起

为了探讨21世纪的科技发展方向，2001年12月美国国家科学基金会（NSF）经过前期筹备，与美国商务部技术管理局（DOS）、国家科学技术委员会纳米科学技术与工程分会（NSTC—NSEC）在华盛顿共同发起了一个圆桌会议。会议规模不大，与会专家学者不到百名，但背景相当广泛，分别来自美国政府机构（如美国国家航空航天局）、军方（如海军研究办公室）、国家实验室（如山迪亚国家实验室）、高校（如斯坦福大学）和企业（如波音公司）。会议结束后，美国国家基金会的高级顾问米黑尔·罗科和威廉·班布里奇汇总并整理了各方专家学者提交的50多份研究报告，形成了一本名为《聚合四大科技，提高人类能力》（Converging Technology for Improving Human Performance）的报告集。此书虽然长达近500页，但探讨的核心议题只有一个，即NBIC聚合科技。

1.2 NBIC聚合科技的内涵及意义

NBIC聚合科技，主要指当前发展迅速并与人类发展密切相关的四个科学技术领域，它们分别是：纳米技术 （Nanotechnology）；生物技术和生物医学（Biotechnology），包括基因工程；信息技术（Information Technology），包括高级计算和通信；认知科学（Cognitive Science），包括认知神经科学。这四大科学技术的英文缩写为NBIC。

在NBIC聚合科技中，任何一项科学技术的出现都比NBIC这一概念的提出早很多。NBIC只是第一次提出将这四种科学技术聚合发展。所谓 “聚合”，不是纳米科技、生物技术、信息技术与认知科学的简单叠加，更不是个别技术的单独发展，它包含两层涵义。一是四大科学技术的会聚，圆桌会议的与会专家一致认为，这四个科技领域与人类的联系最为密切，在接下来的10～20年间，一些重大的突破将会出现在它们之中，它们是新世纪最前沿的科技领域，我们应该比以往任何时候都更加关注并投入这四个领域的研究发展之中。二是四大科学技术的交叉融合，当前，科学技术的发展正处在历史性拐点，NBIC聚合科技应时而生。科学的发展使学科分类越来越细，专业化程度越来越深，科学家已经成为科学这部庞大机器上的一颗极其微小的零件。然而，随着科学研究的深入，科学向人类显示出更深层次的自然组织的基础统一性。一个学科将不可避免地触及到其他学科的研究，学科之间的界线越来越模糊,依赖越来越强。因此，科学技术只有通过聚合才能继续向前。过去在彼此独立的科技领域发生的革命性进步，现在为NBIC的融合准备了必要的手段，例如科学仪器、分析方法和全新的材料［1］。NBIC四大科技的会聚融合将会产生新的研究领域、研究内容和研究成果。

NBIC顺应了科技与人类融合发展的趋势，体现出一种先进的大一统科技发展观。它以学科的融合为基础，通过技术的交叉发展，使人类比以往任何时候都更加理解自身，从而实现人类自身能力和社会的全面进步。科学家们预言，NBIC聚合科技将在人类未来科技发展领域中扮演最重要的角色，甚至可能从根本上改变人类，其重大的意义甚至可以与语言的使用相媲美。

2 NBIC聚合科技的未来发展方向

NBIC聚合科技具有六个方面的功能：聚合科技的整体潜力、扩展人类认知和沟通能力、增强人类健康和体能、丰富团体和社会的成果、增强国家安全、统一科学和教育。综合这六个功能，参加圆桌会议的学者们对NBIC未来可能取得的巨大成就进行大胆且丰富的预测与想象，描述了随着NBIC聚合科技的迅速发展，人类的未来将是一幅怎样令人激动兴奋的图景。

2.1 科学的聚合

NBIC聚合科技带来了科学的聚合，无论是科学领域的两两会聚、三种融合，还是四种聚合，都会产生新的研究领域和研究内容，促进新的科研成果产生。NBIC聚合科技最初的提出，就充分体现出一种科学的聚合。参与美国国家纳米计划(NNI)的科学家在对纳米科学研究不断深入的过程中发现其与信息、生物和认知等领域密切相关，继而形成了一个新的研究领域。因此，纳米科技是聚合科技的基础。纳米水平上的生命科学研究主要有以下内容：RNA、DNA、蛋白质、其他生物大分子及它们的各种复合物；细胞（细胞膜、细胞器、细胞核等）及细胞间联系；物质和能量代谢及信息交流；可调、可控、可适应的自组装的纳米系统。纳米水平上的认知神经科学主要包括：基于电学、化学原理的神经突触；神经元连接的方式与模式；学习、记忆、脑疾病等的分子机制；意识、思维、智慧、情感的物质基础；脑功能的实时、定位、无损伤监测。纳米水平上的信息科学的研究内容有：材料、硬件、人机界面、超微系统和仿生（计算、逻辑与智能）等［2］。

在未来的发展中，NBIC聚合科技将体现出科学之间的系统化整合。伦斯勒理工学院的威廉·华莱士教授认为，NBIC四大科学技术领域之间存在这样一种关系：如果认知科学家能够想到它，纳米工程师就能够建造它，生物工程师就能够实现它，信息技术工程师就能够监测和控制它［3］。在大一统科技观的指导下，四大科学技术将会更加明确自身的定位，通过有效的聚合来产生新的技术。

你是否经常遇到这样的情况：快递送货到家，自己却在单位上班无法签收，或是快递已到楼下，而自己5分钟前已飞奔在路上。这样的尴尬场景在有了速递易、丰巢柜等快递柜后有了很大改善。

2.2 技术的发展

在四大科学聚合的基础上，NBIC将会产生许多新的技术成果。

（1）新的产品，例如：物质、设备和系统，农业与食品。农牧业工作者、食品经营者和消费者将在NBIC聚合科技的发展中获益良多。纳米遗传学，将使人们更好地保护和控制食物的生产；纳米传感器，可实时监控农牧场中农作物与牲畜的生长情况，食品店或超市中货物的新鲜程度；与信息技术结合，纳米传感器还可将数据传输给管理者，向他们提出合理建议，从而避免浪费、提高效率、增加收益；NBIC聚合科技，可能提供一种更加便捷的方法，使消费者能够全面了解食物的营养成分和有效日期。

（2）新的存在方式，例如：机器人。NBIC聚合科技的发展，有可能使纳米尺度的机器人成为医疗干预中比较普通的工具。许多聚合科技的研究者都强烈地预见到，把个体的人格特征载入计算机或机器人的远景。在这一远景中，加载了人类个体的目标和意识的个性化机器人或智能软件，将可能按照人类个体的意识调节它们自身的行动，使人类经验和行动得以扩展和延长。

（3）新的社会交往方式，例如：统一科学教育与学习。四大科学技术聚合发展将改变各门学科单一发展的模式，科学统一性将被努力建立起来，一个综合的时代即将到来。为迎接这一机遇和挑战，科学教育需要相应的改变，新的课程、观念和教育形式都将建立起来。

（4）新的中介，例如移动工具和人造物。快速宽带界面，将会把人脑和机器直接连接起来；人类的自身健康状况、外部环境及社会资源等信息，会反映在可以穿戴的传感器和计算机中；飞行器等交通工具将采用新型材料建造，能够更好地适应变化的环境。

（5）新的空间。通过宇宙飞船、宇宙基地机器人，能够有效探索月球和其他一些近地小行星上的资源，最终实现人类对外层空间的开发。

2.3 提升人类能力与促进社会进步

除了可以加快科学和技术聚合发展的步伐之外，NBIC还将提高人类在各个领域的能力，促进社会进步。在人际关系方面，人们能够超越传统的文化、语言、距离和专业障碍，人与人之间将会通过脑与脑交流的高效通讯手段进行有效的沟通、协作，大大提高团体的效率；在决策能力方面，人们将拥有更多的关于认知力量、社会力量和自身生理力量的知识，使他们可以协调自身的行为，作出正确的决策；在人类健康方面，人体感知外界事故和疾病的能力将会增强，技术和治疗方法的结合将会消除许多生理和心理疾病，人类将能以原子或分子为起点诊断和修复自身与世界，更好地抵抗各种压力、疾病和衰老；在社会发展方面，人机结合、信息共享与快速传播等科技的发展将加快经济增长，极大提高社会生产力，减少对资源能源的消耗，降低对生态环境的破坏污染；在国家安全方面，轻量级别的战斗系统可以充分适应信息战争的需要，战斗装备采用智能材料、数据网络和能够有效抵抗生化、放射、核攻击的设备，将大大增强国家安全。

3 NBIC聚合科技的十年进展

NBIC聚合科技一经提出，就引起世界许多国家政府、学术界、教育界和产业界的高度重视。在NBIC聚合科技发展的十年中，这些国家无论在理论研究领域，还是在技术开发方面都做出了巨大的努力，取得了丰富的成果。

3.1 各国发展NBIC聚合科技的规划

圆桌会议后，世界许多国家都开始关注NBIC这一未来科技发展的新趋势，美国更是把NBIC聚合科技视为确保其21世纪优势地位的着力点，和推动经济长期繁荣发展的关键。2003—2005年间，圆桌会议的主要策划者、组织者和参与者在美国召开了3次NBIC聚合科技年会，进一步探讨并实施报告集中的远景规划，并分别发表了《人类潜能与聚合科技共同发展》、《管理NBIC创新：社会中的聚合科技》和《聚合科技进展：有助于人类健康的科技》三份报告。享有“硅谷动力之都”美誉的美国加州圣何塞市，是世界技术创新的带头区域之一。顺应NBIC新趋势的发展潮流，圣何塞市政府在2003年出台了一份未来五年经济发展的战略报告［4］，这份报告明确指出了圣何塞未来的发展方向：紧扣信息技术、生物技术、纳米科技和包括设计和媒体在内的创意技术等融合的新浪潮。

欧盟各国在圆桌会议后，也对NBIC聚合科技做出了积极的回应。2003年12月，欧盟资助的纳米论坛举办了主题为“如何聚合纳米科技和生命科学”的会议。会议研究了怎样在若干关键的医学领域聚合纳米科技和生命科学，开发能产生科学技术突破的新一代器件。同年，欧盟委员会成立了一个由25名各个领域专家组成的“预见新科技浪潮”的高级专家组（HLEG）来开展NBIC研究工作。他们于2004—2005年间召开多次研讨会，发布了《聚合科技改变欧洲》、《聚合科技：影响未来欧洲社会》和最终报告《促进欧洲知识社会的聚合科技（CTEKS）》［5］。报告指出：欧盟委员会及其成员国应该承认聚合科技的新潜力，对聚合科技的合理投资可以激励科技研究，增强经济竞争力并满足欧洲社会及其公民的需求。

加拿大也非常重视聚合科技的发展。2003年4月，隶属加拿大国防部的国防研究与发展组织（DRDC）在渥太华召开了一次研讨会，会议的主题是探讨NBIC聚合科技可能带来的破坏力对国防科技的影响。

此外，日本、韩国等国也对NBIC这一未来科技新浪潮迅速做出反应。2002年，日本综合科学技术会议确定了未来3～5年的科研课题，研究核心之一就是纳米科技与生物技术的聚合。2003年，韩国科学技术部也开始实施“聚合科技”发展规划。

3.2 NBIC聚合科技的新成果

尽管NBIC聚合科技还是一个很新的科技发展领域，但它所依赖的四大科学技术都有坚实的发展基础，并且在近几年间呈现出交叉和融合的发展趋势。NBIC目前的发展模式大多是依托于一个主要的科技领域，积极寻求与其他三个科技领域的交叉发展。在这一模式下产生了一些杰出的研究成果。

在以信息技术为主体的聚合研究方面，巴佐格罗在斯坦福大学开发的基因组解析程序 “可以易如反掌地用廉价的奔腾机小集群，把整个人类基因组保留在主存储器中”，这样就能够快速搜寻特定的与DNA序列相关的数据；Sana Security公司是身份盗窃预防软件领域的领先开发商，该软件正是以人体免疫系统保护自身不受外来入侵者侵犯的原理为基础而构建的计算机安全系统；麻省理工学院的辛西娅·布雷泽尔建造了名为“莱昂纳多”的机器人，它具有人类面部表情、能够识别自身和作出相应反应，布雷泽尔还希望帮助美国宇航局建造一个 “机器人宇航员”，用来在太空中执行维修任务。

在以生物医药技术为主体的聚合科技研究方面，曾就读于哈佛大学医学院的尤金·陈创立了U. S.Genomica公司，研发了一种能够从单个分子中直接读取DNA序列的仪器；克利夫兰临床基金会的罗伊研制出了一个微型机器，能够在心脏病即将发作时发出警告、并监控术后康复情况。

在以纳米科技为主体的聚合科技研究方面，美国Nanofluidics公司的特纳开发出一种新型纳米技术设备，能够捕捉个别的DNA串并直接进行分析；加州大学伯克利分校的杨培东研制的半导体纳米线，将推动超高速的光通信、超快处理及超高密度的计算机数据存储等；美国Nanosys公司的段镶锋开发了一种制造纳米线的方法，并发明了将这些纳米线组建到功能电路中的技术，运用这种方法和技术将可以制造可折叠式或可穿戴式计算机。

认知科学与其他科技的结合主要体现在学术领域，华盛顿大学的PNP研究中心结合哲学、神经科学和心理学来研究心智（mind）问题；伊利诺伊大学贝克曼学院在生物智能、人机智能交互和分子与光电子纳米技术方面进行跨学科的研究；加州大学伯克利分校认知与脑科学研究中心利用心理学、计算机科学、神经科学等多学科交叉研究人类认知，都取得了丰富的学术与专利成果。

3.3 对NBIC发展负效应的反思和控制

NBIC为人类描述了一幅美好的远景，但在发展它的同时我们也应为它设置底线。2003年，在首届NBIC聚合科技年会上，美国商务部副部长邦德告诫我们：在考虑到四大科学技术积极影响的同时，还要考虑到它们给社会、道德、法律和文化造成的潜在负面效应。在这次会议上值得注意的是，“聚合科技律师协会”（CTBA）宣告成立，它是一个专为NBIC聚合科技创办的非官方组织，也是世界上第一个关注NBIC聚合科技的发展可能带来的法律和道德问题的律师协会。该组织由法律、科学、工程、经济等专业社会团体组成，关注聚合科技本身的多面属性以及所产生的影响，研究聚合科技究竟会对法律、伦理道德和社会产生怎样的影响［6］。2003年，加拿大国防研究与发展组织也发起了一个“NBIC聚合科技监控研究”，对NBIC聚合科技发展可能带来的潜在破坏性进行监控和预警。

尽管一些国家对NBIC聚合科技可能带来的负面效应有一定的反思和控制，但令人遗憾的是，这一问题并未引起足够的重视。以纳米科技为例，2003年美国政府对纳米及其相关领域研发的资金投入为7亿美元，与此相比，用于纳米科技对环境影响的研究经费却不到50万美元。这一现实有待于引起各国的重视。

4 NBIC聚合科技对我国科技发展的启示

NBIC聚合科技预示了一个新的科技发展浪潮来临，发展NBIC聚合科技，将会大幅提升我国人民的身体素质、心理素质和文化素质，促进社会经济形成新的增长模式，极大提高整个国家的生产力水平和创新能力，有力保障国家安全和增强国际竞争力。为了实现这一远景，我国应当继续发挥自身的科研优势，努力平补战略规划等方面的不足，大力促进以NBIC聚合科技为主导的科学技术全面发展。

4.1 我国发展NBIC聚合科技面临的问题。

近年来，NBIC聚合科技已经引起我国学术界重视，但是，政府尚未发挥主导作用。在NBIC概念提出的十年间，我国已有一些专家学者撰文介绍聚合科技的主要内容。2004年10月，在“国家杰出青年科学基金实施10周年学术报告会”上，数十位科学家都作了与NBIC聚合科技相关的前沿报告。2010年，清华大学心理学与认知科学研究中心蔡曙山教授主持翻译了圆桌会议报告集《聚合四大科技，提高人类能力》，引起学术界广泛关注。但是，与美国等聚合科技发展较快的国家相比，我国仍然缺少国家战略规划来支持指导NBIC的发展，政府的政策、资金投入也相当不足。

其次，我国四大科技领域的发展基础较好，其中一些技术处于世界领先地位，但四大科技领域的交叉发展明显不足。以纳米科技为例，我国是世界上少数几个从20世纪90年代就大力发展纳米科学的国家之一，无论在政府规划、资金投入，还是在机构设置上均十分重视。此外，我国在纳米材料及其应用方面已经达到世界先进水平，关于纳米材料的基础研究论文数量位于世界前列。但是，在纳米科技与其他科技的交叉研究发展领域（如纳米电子学、纳米生物医学），与发达国家相比，差距依然很大。

再次，我国重视科技人才培养，高校学科门类齐全，这是NBIC聚合科技发展的有利条件。但高校和科研机构尚未形成综合的大科学发展观念，各学科之间相互封闭，缺少交流，研究团队规模小、学科少，资源分散，科技人才知识结构单一。此外，高校和科研院所等机构在与政府、企业合作方面也存在很大的发展空间。

4.2 NBIC对我国科技发展的启示

（1）树立大一统的科技发展观。NBIC聚合科技，是21世纪形成的一个新的综合研究领域，体现了纳米科技、生物技术、信息技术与认知科学研究的结合，给我们树立了大一统的、综合的科技发展观。从NBIC十年的发展历程看，四大学科领域之间的聚合趋势，正在向社会、人文、法律等学科领域不断拓展。这是人们对科学技术和人类社会整体性认识的一个必然趋势。如果将20世纪看做是科学技术发展的一个分析的时代，那么在21世纪之初，NBIC聚合科技的提出和发展就为新世纪的科技开创了综合发展的主题。在这样的背景下，我国应紧抓这一主题，制定战略，发展科技，重视科学技术之间的聚合发展。

（2）发挥政府在科技发展中的主导作用。从欧美等发达国家发展NBIC聚合科技的例子看，在促进科学技术的聚合发展方面，政府的组织与协调作用显得尤为重要。政府的作用应体现在：高瞻远瞩，认清未来科技发展的潮流趋势并加以引导；确立科技发展的重点与优先领域；及时制定国家未来科技发展的中长期规划；为科技发展提供有力且持续的资金支持；健全科技发展的制度机制和法律保障；促进科技领域的国际交流与合作。

（3）加强高校科技人才培养，形成多学科聚合发展。高校是培养科技人才，生产并传播科技知识的主要基地。高校学科门类多、综合性强、智力资源丰富，加之自由宽松的学术氛围，为学术交流、学科聚合创造了得天独厚的条件和良好的基础。高校能够以对学科发展和经济社会发展有影响的国家重大科研项目为依托，发挥多学科群体优势，在科学研究、工程建设中组织带头学科、支撑学科和相关学科形成学科群体，组织大兵团作战。形成一批学科基础相关、内在联系紧密、资源共享的学科群。这些学科群是学科发展新的形式［7］。如果说科技人才是NBIC聚合科技发展的基础，那么聚合学科则是NBIC聚合科技发展的有力保障。

（4）推动多学科、多机构、多层面同步交叉发展。要实现NBIC聚合科技快速和长远的发展，就不能再沿袭“从理论到研究、再到实际应用”的传统科技发展模式。多种学科、多种机构、多种层面的同步交叉发展至为关键。首先，对NBIC中任一科技的深入研究，都会涉及相关学科领域的研究，只有将它们联结起来进行聚合研究，才能更好地促进其发展。其次，应当将政府、科研机构和企业联结起来，政府要发挥协调作用，组织、动员包括高等院校、科研院所、民间研究机构在内的科研机构和企业进行合作，形成学术界、教育界和产业界的共同发展。再次，应当将研究、开发和应用联结起来，形成理论与技术共同研究，技术与应用一同开展的同步发展模式，缩短从理论研究到成果应用的周期。

（5）认真研究并有效监控科技发展的负效应。技术历来都是一把双刃剑，NBIC聚合科技最激动人心之处也正是其最可怕之处——它可能影响人类自身的能力，这涉及伦理、道德、法律、环境、社会等诸多问题。如果对NBIC聚合科技带来的风险和负面效应不予理会，或者没有充分准备，那么它将带人类上天堂还是下地狱也只在一线之间。因此，在大力发展NBIC聚合科技的同时，重视并及早开展对其负面效应的研究和监控，是一项必要且紧迫的工作。

［1］裴钢.纳米—生物—信息—认知会聚技术：中国的新机遇？［R］.中国科协2005学术年会报告，2005，8.

［2］赵克.会聚技术及其社会审视［J］.科学学研究，2007，（6）：431.

［3］M.C.Roco,W.S.Bainbridge（eds）.Converging Technologies for Improving Human Performance［M］.Kluwer Academic Publishers.2003.13,2.

［4］21世纪的科技复兴——NBIC会聚技术［J］.科技成果纵横，2004，（4）：31.

［5］王海涛.NBIC融合技术与交叉学科发展模式研究［D］.北京：中国人民解放军军事医学科学院，2008，（5）：11-12.

［6］四大技术会聚，世界将会怎样——NBIC会聚技术将实现21世纪科学技术新的复兴［J］.世界科学，2004，（5）：11.

［7］向渝梅，章波.“NBIC会聚技术”对学科会聚的影响［J］.科技管理研究，2006，（10）：138.

NBIC Converging Technology and Its Inspiration of the Technological Development in China

Zhang Ling
（Institute of Science and Technology Studies,Tsinghua University,Beijing 100084，China）

Converging technology is an new area of science and technology which is based on nanotechnology,biotechnology, information technology and cognitive science and called NBIC for short.NBIC conforms to converging development of science，technology and human society and demonstrates unified developmental concept of science and technology.It will play important role in new century by expending human cognition,improving human healthy and physical capabilities,strengthening national security and so on.Many countries pay attention to develop NBIC.Their experience is important for establishing unified developmental concept of science and technology,government-led multi-disciplinary converging development,concerning about the negative effects of technological development and so on in China.

NBIC;Converging technology;Unified developmental concept of science and technology

2011-06-21

张玲（1982-），女，河北邯郸人，清华大学科学技术与社会研究所博士生；研究方向：科技哲学，科技与社会。

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（责任编辑 迟凤玲）