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美报告称亚洲挑战美科技领域领先地位

美国国家科学委员会(National Science Board)本月公布的报告发出警告，美国在科技领域的优势地位正遭到削弱。

报告强调，在知识密集型与技术密集型领域，例如高科技制造业、能源业与制药业，美国依然强势。文中称，此类行业总体占到美国经济总产出的40%左右，领先于所有其他发达国家。

不过报告认为，由于竞争力日益增强的新兴经济体的崛起，美国研发投入的不足，有可能会使其未来的经济生产力下降、优势衰减。而这种投入不足，部分源于联邦经费的缩减。

美国国家科学委员会主席、国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)执行主任丹·E·阿尔维祖(Dan E.Arvizu)表示，世界正在经历“全球科学版图的剧变”。

“新兴经济体深知科学与创新在全球市场及经济竞争力中起到的作用。它们已越来越多地把加强科技方面的能力建设摆到了优先的位置，”他说。

美国国家科学委员会负责管理联邦政府资助的国家科学基金 (National Science Foundation)，并向白宫和国会提供咨询意见。本次报告是该委员会每两年发布一次的系列中最新的一期，其中更多地展示了亚洲新兴工业化国家的强势崛起，在美国的停滞与退步上着墨相对不多。

报道指出，美国仍然是在研发领域投入最多的单一经济体，年开支达4290亿美元(约合2.6万亿元人民币)左右。

不过，美国在年度全球研究开支中的占比大幅下滑，从10年前的37%降至了2011年的30%。至于欧洲，则是从当时的26%跌至22%。

与此同时，亚洲国家研究投入的占比从25%升至34%，单是中国，就从2000年的2%跃升至15%。因此，亚洲经济体如今在全球研发中的占比超越了美国。报告认为，中国在高科技制造领域的制造活动堪比美国。

文中还强调，在部分重要的市场部门里，美国看来正趋于落后。

比方说，2012年，新兴经济体向清洁能源领域投入了约1000亿美元，单是中国的投资就超过了600亿美元。美国的投入仅为290亿美元。

更令人担忧的是，报告发现，美国在研发方面的开支或许也在掉队，而科学家们认为，这是未来创新最重要的驱动因素。

而且，许多国家正将经济产出中更大的比例用于研究，这方面的增长也更快。

“美国仍然在科技领域保持了全球第一的位置，”国家科学委员会的雷·M·榜(Ray M.Bowen)说。“可是，有不少指标显示，世界正在快速变化，别的国家正在挑战我们的领先地位。随着其他国家将注意力放在加强创新能力上，我们不能停滞不前。”

美国科学家首次制作出人造肺 鱼缸立大功

据《休斯顿纪事报》2月14日报道，美国科学家近日首次培育出人造肺，但将其用于器官移植可能还要等上很多年。由于研究器材所限，人造肺竟然是在鱼缸中培育出来的。

研究主管之一、德克萨斯大学的琼·尼科尔斯说：“这个领域里发生的变化着实令人兴奋，酷的不得了。这就像是科幻小说，但我们正在把它变成科学现实。”

车祸等意外事故遇难者的肺部严重受损，不能用于移植，就成为制作人工肺的原材料。科学家先将这肺部的组织几乎全部剥离，只留下胶原蛋白和弹性蛋白充当“骨架”。接着，科学家再从其他肺部中选取健康细胞，使其附着在“骨架”之上，再把整个结构放入营养液中，促进细胞生长发育。大约4个星期之后，人造肺部就大功告成了。另外，科学家已经成功重复了这一过程，如法炮制出了另一个肺。

尼科尔斯说：“人们每年扔掉很多受损的肺。现在我们可以回收利用，造福大众……如今没有专门的设备培育人工肺，我们就在鱼缸里装满营养液，培养人工肺。”

这项研究成果是器官移植界的福音。有学者称，它有望解决器官短缺的难题。不过，尼科尔斯没有过分乐观。她认为还要再等上大约12年才能真正用这些人造肺做移植。谈到未来的研究，她用愚公移山的口吻说道：“当我老了，退休了，连研究设备都拿不动的时候，我的学生们会接着做。”

新型转基因玉米获欧盟种植许可 各成员国可种植

当地时间2月11日，欧盟开会讨论并投票通过了一种对“玉米螟蛾”有很强抵抗力的转基因玉米的种植许可，允许美国一家公司生产的这种新型转基因玉米在欧洲推广。

这种转基因玉米对害虫“玉米螟蛾”有很强的抵抗力，因为其自身会产生一种毒液，可有效防止害虫入侵。但这种毒液是否会对动物或者其他昆虫造成影响还不得而知。由于这种转基因玉米为动物和环境带来的风险不确定，欧盟此前一直禁止该型号玉米在欧盟境内种植，现允许美国杜邦先锋良种公司的TC1507号转基因玉米在欧洲推广。

据世界粮食组织统计，每年全球范围内有4%的玉米因遭到“玉米螟蛾”侵害而被销毁。世界贸易组织也曾经指责欧盟对转基因玉米的推广过于严苛，甚至影响了欧洲的科研地位。

对转基因玉米持赞同意见的阵营中包括英国、西班牙、芬兰、瑞典等国家，而大部分欧盟国家对于转基因作物应该说是持反对态度的。在这次的投票中有19个国家投了反对票，包括转基因作物一直以来坚定的反对者——法国。但由于本次投票采取的是“有效多数表决”，简单来说这种投票机制就是各成员国根据其在欧盟中地位和影响力的不同，拥有不同票数的表决权，也就是说大国拥有的票就多，小国拥有的票就少，以确保投票结果可以代表欧盟5亿公民的意志。这样一来，投反对票的19个国家总共有210票，没有达到有效多数的260票，就没能阻止这种转基因玉米进入欧盟。那么在这种投票机制下，弃权票也是至关重要的，而欧盟最重要的成员国之一——德国就选择了弃权，使得TC1507号转基因玉米最终在欧盟获得了种植许可。事实上，调查显示，88%的德国公民反对在本国种植转基因玉米，而德国政府内部对于是否支持欧盟发放许可也是意见不一，总理府及科研部门认为，引进这种玉米对本国农业经济是一个机会，而以农业经济部为代表的反对意见则呼声更高，于是最终德国总理默克尔决定投弃权票，导致成员国中的反对方没有占到多数票。

按照欧盟规定，即便在欧盟层面对TC1507号玉米发放了种植许可，各成员国依然有权自行决定是否接受这种转基因玉米在本国种植。比如说，欧盟此前曾经向另外一种类型的转基因玉米发放过种植许可，但包括德国、意大利、卢森堡等国在内的许多国家至今都禁止在本国种植。对于这次的这种转基因玉米，德国也已经有两个州表示，即便TC1507号获得了欧盟的种植许可，他们也会在本州内禁止种植。因此，从拿到许可到广泛种植之间还有很远的距离。

法国飞行汽车 吸引军方浓厚兴趣

法国一家公司以越野敞篷车为原型，研发了一款名为“飞马”（P gase）的飞行汽车。预计飞行高度可达到3000米，法国军队对此非常感兴趣，已经在这一研发项目中投入了近6万欧元的援助资金。

杰罗姆（J r me）自从2008年以来一直负责这个项目，他解释说：“我们的目标是在任何情况下，飞马都可以独立自主的方式，实现在陆地或者是空中的快速移动。”航空爱好者、航空学校的工程师以及几个在赛车运动和特种车辆领域具有一定竞争力的企业（SERA，托克工程与奥雷卡引擎公司）一起，共同研发此项目。

这架敞篷飞行汽车是由斯特拉斯堡（strasbourgeoise）的一家公司Vaylon发明，成为欧洲首台在市场上销售的可飞行汽车。这台机器是敞篷越野车和轻型飞机ULM的结合体，配备有面积约为38平方米的机翼和螺旋桨发动机，而且，可以实现低空起飞和降落，仅仅需要几百米的高度。这台名为“飞马”的飞行汽车，一旦升空，飞行高度可以达到3000米，并以60～80公里的时速在空中连续飞行约3小时。这架飞机也可以在地面行驶，速度可达到每小时100公里，计划使用98号无铅汽油。

“飞马”售价预计为10万欧元

这种越野车还处于原型阶段。首次飞行被定在三月初。前不久，该公司加入了巴黎航空孵化器项目，如果试验成功，将就此推出一个全面的商业营销策略。最后，该设备必须符合欧洲标准，并获得地面行驶和空中飞行安全的双重批准。当被问及该飞行汽车是否能够在交通拥堵的高峰时段实现高空飞行的时候？杰罗姆的回答是否定的，“飞马”将满足轻型飞机ULM的各项标准，因此它是不允许飞到附近城市的。但目标是，“飞马”几乎可以实现在世界的任何地方移动。

同时，斯特拉斯堡公司希望可以指望得上未来的大客户还有军队。在该项目中，有许多具有创新能力的中小规模企业（PME）都获得了军队的支持，国家装备总局（DGA）已经在这个项目上投资了6万欧元，委托该企业生产第一台样机，并在年底前进行技术和实际操作的测试。装备总局发言人表示：“ 飞马的价格更加便宜，而且比直升机更加隐秘，容许我们进行秘密侦查工作，同时也可以进入到崎岖地区和难以接近的地形去进行勘探工作。例如，当基础设施被毁的情况下，它可以保证我们顺利过河。”

在该销售计划启动之前，还会遇见另外一个挑战：那就是寻找客源。杰罗姆希望能够在2015年实现“飞马”飞行汽车商业化。销售价格是多少？10万欧元，这么高昂的价格几乎与轻型飞机ULM的价格相持平。“飞马”的发明者承认：“可以肯定的是，购买飞马的客户，一定是被它的高品质所吸引，价格就不会成为阻碍因素。”另外一个限制因素是，“飞马”驾驶员必须持有专门的动力伞飞行驾驶执照，并可以在空中实现20小时的飞行。杰罗姆保证称：“但是，这一点是非常容易做到的”。他也希望飞行汽车可以吸引民用安全机构，非政府组织和其他专业人士的青睐。

2013年，军队共向64家中小规模的企业提供支持

一架能够实现飞行和攀爬墙壁的微型无人驾驶机，一个能够在白天和夜晚都能够辨别颜色的摄像机，一个安装在腹部、以触觉的方式秘密提供信息的指南针……自从2009年起，国家装备总局就开始对有创新能力的中小型企业提供支持。为了被顺利选中，那些小型企业必须开发和研制与军事和民用领域相关的产品。国家装备总局发言人说：“这个扶助项目可以让这些小企业获得一定的知名度，同时提供帮助他们实现计划的实力，因为他们可能缺乏足够的资金。”在2013年，国家装备总局总共资助了64个项目，大约提供了4000万欧元的援助资金。

全球晶圆代工产业发展趋势分析

全球半导体芯片产业创造的价值约3000亿美元/年，渗透到几十万亿美元/年的全球财富创造中。2013年全球晶圆代工业的总收入约为346亿美元(Garnter数据)，45nm及以下的先进工艺收入约150亿美元，占全部营收的比重超过1/3。

(一)新产品需求加速制造工艺升级

随着智能手机和平板电脑等移动智能终端向小型化、智能化、节能化发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求越演越烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件须用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著提升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3D结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式实现硅集成的提高，以迎合市场需求。目前，全球工艺最先进的企业英特尔22纳米技术已实现量产(领先行业1～2年)，2014年，英特尔将采用16/14nm，可以期待的物理节点为7n m.CPU、DSP、存储器、FPGA以及关键SoC要求采用最先进工艺。从下表主要代工企业的产能分布及收益情况可以发现，台积电最先进的28nm工艺已占其全部营收的22%。

(二)技术进步导致资金投入门槛攀升

半导体厂商的竞争将演变为‘财力之争’。在设计环节，IC设计线宽的不断缩小和设计复杂度的持续增加，使得设计成本快速提高。一块90纳米线宽芯片设计成本约为1400万美元，到45纳米则攀升至5000万美元以上，32纳米、22纳米则更高。在制造业方面，建设一条12英寸28纳米、产能3.5万片/月的生产线的投入约需35-40亿美元。

半导体工艺制程为22 n m/20 n m时，它的建厂费用45亿美元～60亿美元;工艺研发费用10亿美元～13亿美元;产品设计费用1亿美元～1.5亿美元;掩膜(套)费用500万美元～800万美元，因此要实现财务平衡，产品的出货量至少在1.0亿片以上，而目前具备如此规模市场需求的产品很难寻觅。所以下一代14nm及以下的工艺制程费用一定会高得惊人。

(三)投资门槛提升加速垄断竞争格局

三星、英特尔、台积电这三家世界最大的芯片制造公司利用每年新增百亿投资的资本壁垒加速推进先进工艺的导入，并向产业上下游渗透形成更多垄断。产业工艺水平和产能的竞争促使优势资源不断向龙头企业集中，产业垄断进一步加剧。未来集成电路企业的竞争将变为资金投入和企业规模的竞争，没有持续的资本和技术研发投入就意味着提前出局。考虑到目前英特尔积极介入芯片代工领域，并已拿下全球第二大FPGA芯片厂商Altera的先进制程订单，业界普遍认为，未来全球半导体代工将呈现英特尔、台积电、三星三足鼎立局面。

ICInsights预测，2013年全球半导体企业资本支出总额将达到598.35亿美元，较去年微幅成长2%。排名全球前五大的每一家半导体资本支出业者在2013年至少都有30亿美元的投资，这与2012年和2011年的情况大致相同。相较于2012年，在2013年资本支出排名前十大的半导体业者总计将增加5%的投资，而除了前十大以外的其它厂商预计将删减8%的支出，行业集中度将进一步上升。

IC代工是规模制胜的行业，呈现大者恒大趋势，TSMC占全球代工业务近44%，并持续增长，领先优势扩大。

Intel、Samsung、TSMC三家企业的资本支出占总支出的比重超过50%，投资强度持续增加。

(四)垄断竞争带动产业链深刻变革

为取得垄断地位的激烈竞争正在推动全球集成电路产业格局深刻变革，各大跨国企业以强化产业链整合及控制能力为主要目的，加速进行兼并重组，相互间展开激烈的竞合博弈，产业竞争模式已正式向“全产业链竞争”转变。如设计与制造、封装的集合越来越紧密，高通欲投资台积电，为其开辟一条专门的生产线;制造商与设备商加强互动，Intel、台积电、三星电子分别以41亿美元、14亿美元、9.7亿美元投资全球最大的光刻机厂商ASML，紧密的类IDM模式环境正在形成。

天然提取物取代人工添加剂将成食品工业界宠儿

长期以来，含有蓝色1号、二丁基羟基甲苯和阿巴斯甜这类合成配料和添加剂的食品始终不能受到那些厌恶人工食物添加剂消费者的青睐。美国化学会旗下新闻杂志周刊《化学和工程新闻》近日报道说，从藻类、迷迭香和罗汉果中获得的提取物作为天然的添加剂，有望在不久的将来帮助食品工业界取代人工色素、甜味剂和防腐剂。

《化学和工程新闻》周刊资深编辑麦乐迪·博姆加德纳强调，采用天然提取物取代人工添加剂的趋势的转折点在于人们更加担心人工添加剂在人体健康方面的副作用。新近的多项研究显示，儿童多动症与人工色素相关。而其他研究结果还表明，某些合成的防腐剂能够导致啮齿动物患癌。这些研究引起了消费者的关注。在美国，2013年大约有1/4的消费者表示他们在购物时会查看商标，了解食品中是否含有人工色素和味素，这类人群比2012年增加了15%；在欧洲，相关的规定促使情况发生了迅速变化，天然色素的销量大增。食品色素的市场高达15亿美元，天然色素的增长已超过了合成色素。

现在，众多的食品生产厂家正在转型，利用新的发酵途径来获取天然的黄、红、紫等色素；利用迷迭香和罗汉果分别作为防腐剂和甜味剂。天然的绿色和蓝色色素很难获得，但是研究人员仍成功找到了获得它们的途径。2013年，美国糖果制造商Mars公司从蓝绿海藻类植物中提取的蓝色色素获得了美国食品和药物管理局的审批。科学家同时也在寻找新的天然保存肉类的途径，以及生产不含热量的香草和甜品。

美科促会主席认为解决全球挑战需生物学第三次革命

美国科学促进会2014年会13日在芝加哥召开，科促会主席、诺贝尔奖获得者菲利普·夏普在开幕致辞中表示，要解决全球在粮食、能源等领域面临的挑战，需要生物学的第三次革命。

夏普是一位遗传学家和分子生物学家，因发现断裂基因在1993年获得诺贝尔生理学或医学奖。他在致辞中说，生物学已经经历了两次革命，第一次革命的代表是沃森和克里克发现DNA（脱氧核糖核酸）的双螺旋结构，第二次革命的代表是“人类基因组”计划；生物学目前正经历第三次革命，即生物学在分子层面与物理学、工程学等领域的融合。

他强调，生物学第三次革命已经出现了一些重要应用，例如对植物进行基因改造而得到的新型作物，它们可用于转基因食品生产或生物能源开发等领域。对于人们关注度很高的转基因食品，夏普说，在解决全球面临的粮食挑战时是否可以不大规模应用转基因作物，“我认为答案是不”。

夏普表示，生物学的第三次革命可以与之前的信息技术革命相提并论。之前在物理学家深入了解电子如何运作后，工程师们就带来了一次信息技术革命；现在生物学家已经比较深入地了解基因构造，可以想象他们接下来会带来什么。

美国科学促进会本次年会的主题是“以发现和创新应对全球挑战”，夏普认为，生物学的第三次革命正可以帮助全球应对粮食和能源等领域的挑战。

美国科学促进会（AAAS）是全球最大的通用性科学协会，也是《科学》杂志的出版方。其2014年会于13日至17日在芝加哥举行，预计有8000多人参加本届年会，其间将有大量的学术演讲、研讨会和科研成果展示等活动。

俄开发出1分钟诊断早期癌症技术

俄罗斯科学院西伯利亚分院热物理研究所科学家近日宣布，他们开发出一种通过激光纳米技术诊断早期癌症的新方法，从采样到分析完成仅需1分钟，且不需要对病人进行穿刺，十分简便易行，准确率可达85%以上。

该研究所首席研究员弗拉基米尔·梅列京介绍，现有的诊断方法是根据血液中的血红细胞沉降率间接测量与癌症相关蛋白质的流体动力学半径，初步确定受检者是否患有癌症。研究人员发现，由于纳米粒子可以在不同液体间自由循环，借助激光光谱仪测量尿液中相关纳米粒子半径，可为诊断癌症提供依据。

梅列京说：“我们已经研制出专门的激光光谱仪，用于测量尿样中的纳米颗粒。经过充分的试验论证，我们确定了这些颗粒的正常半径范围，如果超过这一范围，则说明受检者可能患有癌症。经过临床实验，该方法检测癌症的准确率超过85%，对于如此简便易行的早期诊断方法来说，这样的结果非常理想。”

梅列京指出，这项研究是与新西伯利亚市第一医院合作开展的，该院已利用新方法对数百名膀胱癌患者的尿样进行了分析。专家认为，该方法从采样到分析完成仅需1分钟，且不需要对病人进行穿刺，十分简便易行。

目前，该研究所已向俄罗斯专利局申请专利，希望获得相关企业的资助，用于项目的后续研究及产品化。梅列京说：“我们的最终目标是生产一种廉价易用的早期癌症诊断产品，将来大家在药房就能够买到它，就像买眼压计一样方便。”

美科学家在猴子中实现“阿凡达”式异体控制

科幻电影《阿凡达》中，人通过脑电波控制可以掌控克隆外星人“阿凡达”的躯体。美国科研人员2月18日报告说，他们首次在猴子身上实现了这种异体操控，这一成果有助于未来帮助瘫痪者重新控制自己的身体。

脊髓损伤会阻碍大脑指令信息向躯体的传递，导致运动能力受损甚至瘫痪。目前许多科学家都在研究通过模拟脑电波信号对受伤脊髓进行电刺激，使伤者的躯体能重新接收运动指令。

美国哈佛大学医学院等机构研究人员在新一期英国《自然-通讯》杂志上报告说，他们在实验中使用了两只猴子，一只作为发出指令的“主体”，另一只则是接收指令、完成动作的“阿凡达”。

研究人员先在“主体”猴子的大脑中植入一个芯片，对多达100个神经元的电活动进行监控，记录它支配每个身体动作时的大脑神经元电活动，而猴子“阿凡达”脊髓中则植入了36个电极，并尝试刺激不同的电极组合以研究对肢体运动有何影响。

在实验中，研究人员通过仪器将这两只猴子身上的装置相连接，并给“阿凡达”服用了镇静剂，使它的身体动作可完全由“主体”的脑活动所控制。它俩的任务是协作使得电脑屏幕上的光标上下移动，操纵杆掌握在“阿凡达”手中。结果“主体”控制“阿凡达”完成这一任务的成功率高达98%。

研究人员说，他们的终极目标是利用此类技术使瘫痪人士重获运动能力，不过上下移动光标这种简单能力还远不足以改善瘫痪患者的生活，而且猴子与人有很大的机体差异，将这种技术运用到人体前还需更多研究。