中国科学技术前沿（第12卷） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:中国工程院 编

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2010-6

价格:79.90元

装帧:

isbn号码:9787040288087

丛书系列:

图书标签:

• 科学技术
• 前沿
• 中国
• 科技发展
• 学术研究
• 科技创新
• 科技进展
• 综合性
• 科普
• 未来科技

探索未知：当代科学发现与未来科技蓝图 图书名称： 探索未知：当代科学发现与未来科技蓝图 图书简介： 本书是一部面向广大科技爱好者、专业研究人员以及对未来趋势抱有好奇心的读者的综合性前沿科学与技术导览。我们正处在一个技术飞速迭代、科学认知边界被不断拓展的时代。本书旨在系统梳理和深入剖析当前全球范围内最具颠覆性和影响力的几大核心领域，勾勒出未来十年乃至更长时间内人类社会可能面临的变革图景。 第一部分：生命科学的革命性突破 本部分聚焦于生命科学领域，深入探讨基因编辑技术、合成生物学以及神经科学的最新进展。 1. 基因编辑技术的精准化与伦理困境： 从CRISPR-Cas9的早期应用，到如今发展出的碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）等更精细的工具，我们详述了这些技术如何在疾病治疗、农业改良乃至人类增强领域展现出巨大潜力。特别关注了体内（in vivo）递送系统的优化，以及如何解决脱靶效应这一核心挑战。同时，本书也对当前围绕人类胚胎编辑、基因驱动技术所引发的复杂伦理、法律和社会接受度问题进行了严肃而细致的探讨，邀请多学科专家阐述不同立场。 2. 合成生物学的“设计与制造”浪潮： 合成生物学已不再是理论构建，而是成为了一种工程学科。我们将介绍如何利用模块化、标准化设计原理来构建具有特定功能的生物系统。重点案例包括利用工程化微生物进行生物燃料的生产、新型药物的定向合成，以及开发具有环境修复能力的“活体传感器”。书籍详细分析了“设计-构建-测试-学习”（DBTL）循环在生物学领域的工业化应用，预示着生物制造将成为新的产业支柱。 3. 脑科学：解码意识与实现脑机接口（BCI）： 神经科学的突破正在以前所未有的速度重塑我们对人脑的理解。本书系统回顾了高精度神经记录技术（如光遗传学和钙成像）在解析复杂认知功能（如记忆、决策和情感）中的应用。高潮部分在于对侵入式和非侵入式脑机接口技术的深度解读。我们不仅展示了BCI在恢复瘫痪患者运动功能上的成功案例，更探讨了其向认知增强领域迈进的可能性，以及如何克服信号去噪、长期稳定性和接口生物兼容性的技术瓶颈。 第二部分：信息技术的深度融合与超越 信息技术的进步构成了当代科技发展的基石。本部分着重分析了人工智能（AI）的下一阶段演进、量子计算的实用化进程，以及下一代通信基础设施的构建。 4. 通用人工智能（AGI）的路径探寻： 深度学习的黄金时代仍在继续，但研究的焦点正转向如何实现更具泛化能力和推理能力的AI。本书详细剖析了当前大模型（LLMs）的内在局限性，并着重介绍了符号推理与神经网络的结合、因果推理的引入，以及多模态学习的最新进展。我们分析了“具身智能”（Embodied AI）如何通过与物理世界的交互来构建更鲁棒的世界模型，这被认为是通往AGI的关键一步。 5. 量子计算的“噪音中生存”： 量子计算正从理论走向工程实践。我们清晰地描绘了超导、离子阱、光量子等不同物理实现路线的优劣与竞争态势。本书的重点放在容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC）的必要性，并详细介绍了纠错码（如表面码）的复杂结构和当前面临的资源消耗问题。同时，也探讨了量子退火等非通用量子计算在特定优化问题上的实际应用价值。 6. 沉浸式体验与空间计算的崛起： 随着硬件性能的提升，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）正在融合，形成“空间计算”的新范式。本书不仅关注显示技术的提升（如微显示技术和光场显示），更侧重于用户体验的底层革新，包括高精度眼动追踪、自然手势交互以及对物理世界实时语义理解的能力。这预示着人机交互将从屏幕平面转向三维空间。 第三部分：能源、材料与可持续发展的未来工程 应对气候变化和资源挑战是未来几十年人类工程学的核心任务。本部分关注颠覆性能源技术和前沿材料科学的突破。 7. 核聚变能的工程化竞赛： 可控核聚变被视为终极清洁能源的希望。本书详细介绍了托卡马克（Tokamak）和仿星器（Stellarator）路线的最新实验进展，特别是对高约束模式（H-mode）的控制和长时间运行的挑战。更重要的是，本书着眼于“点火”之后的工程化难题，包括先进材料对高能中子流的抗辐照能力，以及氚燃料的闭式循环技术，展现了从科学演示到商业电厂建设的漫长而艰巨的工程路径。 8. 先进电池技术与固态电解质的突破： 面对电动汽车和电网储能的需求，锂离子电池的能量密度已接近理论极限。本书深入剖析了下一代电池化学的潜力，特别是锂金属负极的枝晶抑制技术。重中之重是固态电池的研发现状，包括陶瓷、聚合物和硫化物固态电解质的界面阻抗问题、制造成本以及它们如何实现更高的安全性和能量密度。 9. 智能材料与自适应系统： 材料科学正变得越来越“主动”。本书介绍了形状记忆合金、压电材料和相变材料在构建自适应结构（如可变形机翼、智能建筑外壳）中的应用。此外，我们也探讨了在极端环境下（如深空探索、深海作业）所需的极端性能材料，以及如何利用AI辅助材料筛选和晶体结构预测，加速新材料的发现周期。 第四部分：太空探索与行星际文明的构建 太空不再仅仅是探索的前沿，更是技术应用的试验场和未来资源的潜在来源。 10. 低成本进入与在轨制造： SpaceX等商业航天公司的成功重新定义了进入太空的成本结构。本书分析了可重复使用火箭技术的工程经济学，并展望了下一代超重型运载系统。关键的篇幅留给了在轨制造和组装（On-Orbit Servicing and Manufacturing, OOSM）技术，这对于维持大型太空基础设施（如大型空间站、太阳能电站）和深空任务至关重要。 11. 行星资源利用（ISRU）的现实挑战： 登月和登陆火星不再是科幻，但实现自给自足是关键。本书详细阐述了利用月球南极水冰制备燃料和生命支持系统的关键技术，以及在火星大气中利用萨巴蒂埃反应制取甲烷燃料的技术路线。这些ISRU技术是构建地外永久基地的技术先决条件。 本书总结了这些前沿技术领域之间日益紧密的交叉性，强调跨学科合作是解决未来全球挑战的唯一途径，并以对技术伦理和社会治理的深刻反思作结，引导读者以批判性思维迎接这个充满机遇与挑战的科学新纪元。

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