高一电脑课第一章问题“什么是第四次信息技术革命

人类发展史上已经发生过的三次技术革命，这三次技术革命主要都是从新的生产工具诞生和应用开始的。近年来，一些专家学者提出，第四次技术革命正在来临，而新能源技术革命将是第四次技术革命的突破口。回顾人类技术革命的发展脉络，前瞻新的技术革命，吸取历史经验教训，抓住难得机遇，中国将走出一条新型现代化之路。

大趋势：新能源主导第四次技术革命

技术革命和产业革命不能消除经济周期，但危机往往又是转机。中国科学院院长路甬祥在中国科学院2009年度工作会议上预言，人类的第四次科技革命已在国际金融危机中酝酿，而新能源革命将是这次科技革命的关键突破口。

在过去100年内，人类消耗了地球历经数百万年所集聚形成的碳氢化合物的一半，石油资源已过“供应顶点”。与大量消耗煤炭、石油等化石能源不同的是，呼之欲出的新能源，将以可再生能源为主重组能源消费结构和能源利用方式，从而催生以新能源为主导的又一次全球新技术和新产业革命。

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。联合国开发计划署把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能；穿透生物质能。虽然各国从国情出发，开发替代能源特别是开发可再生能源各有侧重，但是，其中三大能源正成为大国着力开发的重点。

太阳能有望成为首选替代能源

据新华社记者欧飒2006年11月报道，美国马萨诸塞州普罗米修斯可持续发展学院院长布拉德福德在新出版的《太阳革命》一书中预言，太阳能将在未来20年内成为功效最佳、价格最低廉的替代能源。美国国防部国家安全太空办公室(NSSO)主持、有170多位海内外专家参与提出的一项研究报告建议，美国应在10年内开始实验宇宙太阳能发电。2007年10月日本共同社报道说，根据这一研究小组的报告，如果能建成宇宙太阳能发电站，一年内采集的太阳能相当于地球上已探明储量的常规能源总和。这项报告预测，2050年，宇宙太阳能发电站有望开始满足地球上的能源需求。

据俄塔社2008年12月报道，世界上最大的太阳能电站已在葡萄牙投入使用，年发电量可达9300万千万瓦时，足以保证三万个家庭的用电量。2009年4月美国《旧金山纪事报》介绍说，总部位于旧金山的太平洋天然气和电气公司计划从2016年开始，向Solaren公司购买源自太空太阳能的电力，两家公司已签署为期15年的合同。根据计划和合同，Solaren公司将利用发送到地球同步轨道上的卫星太阳能电池板收集太阳能，将其转换成射频能并传输回位于加州的地面接收站，然后再将射频能转换成电能，最终并入太平洋天然气和电气公司的电网用于商业化发电。日本政府将从2009年开始着手“宇宙太阳能发电”项目的研究。此举不仅有利于扩大太空利用的范围，而且有助于解决全球气候变暖和能源问题。

世界太阳能大会每两年举行一次，参会成员已发展到34个国家和地区，开发利用太阳能，已引起越来越多国家的关注。据报道，迄今太阳能发电仅占人类能源需求的不足0.1%。但是，利用太阳能的支持者相信，在全世界为寻找石油替代能源以及阻止气候变化而大举投资的推动下，一个太阳能时代可能正曙光初现。

开发生物燃料前景广阔

生物质能作为一种化学态能，不仅能够发电、供热，而且能够转变为液态燃料和生物基产品，是能够大规模替代化石燃料的可再生能源，因此，很多国家都在开发生物燃料，显示广阔前景。

目前，美国和巴西是世界上生物燃料乙醇的生产大国，两国乙醇产量占全球乙醇总产量的70%以上。2007年，欧洲(主要是德国)的生物柴油生产能力已达500万吨(约合58亿升)。据国际能源机构统计，2001年全球所产石油的57%用于交通领域，其中汽车是耗能大户。截止2007年，全球汽车保有量已超过八亿辆，全球每年汽车产量仍超过7000万辆，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆以上。全球所生产石油的62%将用于交通领域。巴西3/4的新汽车能够使用从纯乙醇到纯汽油的混合燃料。美国提出，到2012年实现美国联邦政府购买车辆中的半数将是插电式混合动力车或电动汽车。瑞典提出，到2020年不再依赖进口石油，主要利用森林废弃物生产的乙醇燃料。生物燃料还将广泛用于生产和居民日常需求。2004年5月，世界自然基金会和德国应用生态学研究所分别发表研究报告预测，到2020年，西方工业国家15%的电力源来自生物能发电，将有一亿个家庭用生物燃料发电。

以玉米、大豆和甘蔗等粮食和油料作物等为主要原料生产乙醇燃料，不仅占用大量耕地与“与人争粮”，而且可能会破坏森林、湿地和草原，造成新的环境和生态灾难。为了解决这些矛盾，第二代生物技术研发工作已经取得了明显进展。开发第二次生物燃料的关键技术是催化酶技术，酶是一种生物催化剂，可使生物化学反应在温和的环境下进行得更加迅速、效率更高。新型酶制剂能将植物中的纤维素分解成可发酵糖，并进一步转化为乙醇。美国能源部通过资金支持国家可再生能源实验室与企业合作，对纤维素催化酶进行优化，使第二代生物技术有望于2010年投入产业化和商业化。

第二代生物燃料具有如下优势：

首先，汽车发动机不需要改造就可以直接使用掺入生物燃料乙醇的汽油或柴油；其次，第二代生物燃料乙醇的催化酶技术未来几年成本还将快速下降，具有大规模工业化生产的可行性；第三，秸秆等纤维素类农业废弃物资源丰富。2007年1月美国公布的一项报告指出，2027年，生物燃料乙醇将拥有20%汽油市场，创造1100亿美元的经济增长，节约500亿美元的石油进口费用和增加240万个就业岗位。

核聚变解决全球性的能源问题

从1954年苏联建成世界第一座核电站至今，全球已有核电站435个，核电年发电量已占全世界发电总量的17%，其中，法国80%的发电来自核能。专家们认为，一旦解决了可控的核聚变难题，全球性能源问题将迎刃而解。

2005年6月，来自欧盟、美国、日本、俄罗斯、韩国和中国的代表在莫斯科达成协议，确定法国的卡达拉舍为国际热核实验反应堆的建造地。当今全球各地的核电站都是通过铀、钚等重金属元素的原子核发生裂变反应来获得巨大能量，而核聚变反应主要是从海水中提取氢的同位素用于核聚变反应，从而产生巨大能量。不仅海水中的氢在地球上几乎用之不竭，而且聚变过程产生放射性微乎其微，不产生核废料，对环境的污染很小。科学家从一升海水中可提炼1/6克氚，其聚变后放出的能量相当于300升汽油燃烧释放出的能量。浙江大学物理学教授盛正卯说，从海水中提炼氚技术已经掌握，问题是核聚变过程中不能实现可控，从理论上讲至少30年后可将海水聚变成能源。

几个大国在参与开发核聚变技术和应用的国际合作的同时，都在积极研究核聚变问题。美国科学家提出，通过模仿太阳能中心核聚变发能原理，打造出微型“人造太阳”，为将来探索新能源带来希望。2008年12月，英国《每日电讯》报报道说，如果试验成功，科学家将向着建立现实核聚变发电站迈出第一步。由于作为试验用燃料的氢在宇宙中普遍存在，“人造太阳”将有助于科学家探索一种几乎取之不竭的能源。

一些专家预测，人类有望在50年内实现可控核聚变，从而解决全世界面临的能源问题。“到2050年，我们将可以使用一种本质上安全，可以提供可靠的、不排放碳的无限的燃料供应——这就是核聚变发电。”

中国现代化之路：不可错失的又一次机遇

中国经济现代化曾错失三次历史性机遇。第一次是1793年错失第一次工业革命扩散的机遇；第二次是1842年至1860年错失第二次工业革命起步的机遇；第三次是从20世纪50年代中期到70年代中期错失第三次工业革命技术转移的机遇。正在到来的第四次技术革命，对中国既是难得机遇，又面临严峻挑战。中国不能重走欧美国家“先污染，后治理”的工业化老路，必须走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化、现代化道路。

没有农业现代化就没有国家现代化

2007年，中国GDP中，第一产业增加值仍占11.8%；在就业结构中，第一产业劳动力就业比率为40.8%；农村人口为7.27亿，仍占全国人口13.21亿的55%。我国正处在传统农业向现代农业、农村传统社会向现代化社会转变的关键时期。世界许多国家农业持续发展和实现农业现代化为我们提供了宝贵经验：

1、采取切实有效措施保护耕地

中国以占全球7%的耕地养活着世界22%的人口。问题是中国人口继续增加，而耕地却不断减少，从1996年到2005年，全国耕地面积减少一亿多亩，人均占有耕地降至1.4亩，仅为世界平均水平的1/3。2020年，全国耕地面积能否保住18亿亩，对我国中长期粮食供应和安全有重大影响。

土地既是广大农民最基本的生活保障，又是实现粮食等主要农产品基本自给和粮食安全的保障，我们必须采取切实有效措施保住18亿亩耕地“红线”。

2、大力发展现代农业

现代农业的主要特征是生产规模化、经营企业化、产品标准化和效益最大化，农产品加工率超过90%。要从我国农户规模小、经营分散的实际出发，在现有土地承包关系保持稳定并长久不变的基础上，推进农业经营方式转变，不断满足农业生产力发展的新要求，坚定不移地走中国特色的农业现代化道路。

3、要用现代化的科学技术、生产资料和管理方式来改造传统农业，实现农业的可持续发展。

据统计，改革开放前，农业投资占到整个国有单位投资比重的5%以上，而到1995年，农业投资的比重仅为2%。从1949年到1979年的30年间，全国共建成水库(10万立方米以上)87085座，全国拥有有效灌溉面积7.3亿亩，占世界灌溉面积的1/4。但改革开放30年来，仅建设各类水库827座。很多发达国家都大力扶持农业基础设施建设，推动农业机械化和信息化建设，特别是增加研发投资，大力发展生物技术，提高农业生产效率，加快农业现代化进程。这些经验也是值得我们借鉴的。

能源是实现全面现代化的强大动力

我国正处在工业化过程中，工农业仍占很大比重，全国人民衣食住行需求迅速增加，所需能源不断扩大。我们必须使用清洁能源，必须节能、减排，实现人与自然、人与环境和谐可持续发展，才能走出一条新型现代化道路。

1、有效开发和利用煤炭资源

据国土资源部2002年《全国矿产资源储量通报》公布的数据，我国煤资源量和基础储量分别为6860.62亿吨和3340.88亿吨，居世界第一位；可开采储量为2040亿吨，居世界第二位。主要问题是，不仅回收率、利用率低和损失严重，而且在消费过程中排放大量污染物。

据统计，从1949年到2003年，全国累计采煤350亿吨，而资源消耗量却超过1000亿吨，回收率平均不到30%，大大低于发达国家煤资源回收率高达80%的水平；煤炭在我国能源消费结构中占70%左右，但利用效益低，特别是大量煤层气白白烧掉，成为主要环境污染源之一。如果依靠先进技术，特别是采用清洁煤技术，我国煤资源不仅可以开采更长时期、减少对外能源依赖，而且能够大大改善生态环境。

2、积极开发和利用核能

据《中国经济时报》2009年报道，我国迄今已投产核电装机容量约900多万千瓦，但仅占全国电力总装机容量的2%左右。我国调整能源结构的优先选择是加快发展核电。

在核电发展战略方面，坚持发展百万千瓦级先进压水堆核电技术路线，目前按照热中子反应堆——快中子反应堆——受控核聚变堆“三步走”的步骤开展工作。积极跟踪世界核电技术发展趋势，自主研究开发高温气冷堆、固有安全压水堆和快中子增殖反应堆技术，根据各项技术研发的进展情况，及时启动试验或示范工程建设。据新华社记者蔡敏2007年1月报道，我国新一代“人造太阳”实验装置——位于合肥的全超导非圆截面核聚变实验装置通过了国家重大科学工程中科院各专业组验收，并在进行物理实验过程，多次成功放电。我国有可能成为最早实现核聚变发电的国家之一。

3、大力开发生物燃料等可再生能源

我国拥有丰富的风能、水能、地热能和海洋能等可再生能源资源，每年秸秆就达七亿吨，农业废弃物资源极为丰富，开发生物燃料潜力巨大。为应对日益加大的资源和环境压力，实现经济社会可持续发展，我国政府规划，到2020年，把可再生能源占一次能源供应的比重，从目前的8%提高到15%左右。

能源是经济社会持续发展的血液和强大动力，新能源的开发和广泛应用，不仅将保障能源供应，而且将不断改善环境。我国走出一条新型现代化道路，不仅将推动我国实现全面现代化，而且将对各国经济协调发展做出巨大贡献。

人类三次技术革命回望

一、蒸汽机“改变了世界”

工具革新在技术革命中占有主要地位，是产业革命的导火线。1733年，英国兰开夏工人发明了飞梭，1764年，织布工人哈格里沃斯发明了珍妮纺车，效率提高八倍。1768年，阿克赖特发明了水力纺纱机，这是世界上第一台“大机器”，世界第一个工厂诞生。

17世纪的科学革命已经提出“用火提水的发动机”原理，在专家和生产者大量研究和实验的基础上，1776年，瓦特制成了高效能蒸汽机，1785年，蒸汽机开始生产。瓦特完成了从动力机到工具机的生产技术体系，他的巨大成功“改变了世界”。

蒸汽机的广泛应用，大大加快了英国产业革命的步伐，带动了铁路、航运和工厂大规模生产的迅猛发展，引起能源消费结构从以生物能源为主过渡到以煤炭为主。1870年，英国的采煤量已经占世界采煤总量的51.5%。德国利用煤化学的科学成就，迅速发展了合成化学工业。1873年，德国染料工业的产值、质量都超过英国。合成染料工业带动了纺织工业(合成纤维)、制药工业(阿司匹林等)、油漆工业和合成橡胶工业。很多天然制品被化学制品所替代，人类进入“化学合成时代”、“人工制品的新世界”。

二、电力技术“开创一个新纪元”

电力技术革命起源于欧洲，完成在美国。1866年，德国维·西门子发明电机后曾给他在伦敦的弟弟写信：“电力技术很有发展前途，它将会开创一个新纪元”。

1876年美国庆祝独立100周年之际，在费城举办了有37个国家参加的国际博展会上，美国展出了大功率发动机和电动机。继西门子之后，贝尔于1876年发明电话，爱迪生于1879年发明电灯，这三大发明“照亮了人类实现电气化的道路”。在电力技术革命推动下，美国、欧洲国家和日本纷纷把电力建设作为国家承建工程的重点，世界范围内兴起的电气化热潮。

发动机和电动机的应用，导致一系列新兴产业的出现和发展。1886年，德国人戴姆勒在一辆四轮马车上安装了他研制的发动机，世界诞生第一辆汽车。1927年，美国福特汽车公司的汽车销售量达到1500万辆，美国成为“汽车王国”。1903年，美国莱特兄弟，在滑翔机上安装了12马力的汽油发动机，试飞成功，“标志着人类进入航空时代”。

公路和航空等交通运输业以及电力的普及，引起能源消费结构从以煤炭为主逐步转向以石油为主。据统计，到1862年，世界石油产量仅300万桶，在19世纪最后几十年期间，石油业成为世界上规模最大、分布最广的商业和工业。

三、计算机——人类大脑的延伸

1944年，美国在国防部领导下开始研制计算机，1946年制成世界上第一台电子数字计算机ENIAC，开辟了一个计算机科学技术新纪元，拉开信息技术革命序幕。

计算机是信息加工工具。如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸，那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具，则可以说是人类大脑的延伸。1996年第一台速度超过每秒一万亿次浮点运算的超级计算机问世以来，世界上最大的计算机制造商们一直在进行着一场竞赛。2008年6月，美国国际商用机器公司(IBM)和美国能源部宣布，美国已研制出新一代全球最快的计算机，最大运算速度每秒1000万亿次。2009年2月IBM宣布，该公司将建造一台能够进行每秒20千万亿次浮点运算的计算机，其运算能力相当于200多万台笔记本电脑。阿根廷的《21世纪趋势周刊》网站援引美国微软公司的一项报告称，人与计算机之间的生理界限将在2020年消失。

三次生产工具变革，大大提高了生产力、劳动效益和经济发展。一些经济学家认为，现在用“生产力=(劳动者+劳动工具+劳动对象)×科技”的公式表示已经不够，新的公式应该是“生产力=(劳动者+劳动工具+劳动对象)的高科技次方”，即科技对生产力三要素所起的作用不只是用乘法按倍数计算，而是按幂级数增长。

能源消耗背景介绍

在世界经济加速发展和财富急剧增加过程中，大量消耗化石能源特别是煤炭和石油资源，严重破坏了生态环境。全球大约40%的死亡事件与污染有关。据世界卫生组织调查，全世界已有12亿人因饮用被污染的水而患上多种疾病，全世界每年有2500万儿童死于饮用被污染的水引发的疾病。2008年12月美国航天局发表的最新卫星监测数据显示，2003年至2007年的五年间，地球上的南极、美国阿拉斯加和北极格陵兰岛的陆地冰川已融化逾两万亿吨。全球变暖趋势愈加明显。水温上升不仅导致永久冰冻土层甲烷大量释放，而且导致海平面升高威胁很多岛屿国家和地区以及沿海大城市安全。生态环境恶化和全球变暖还引起自燃灾害越来越严重。2008年9月美国《时代》周刊刊登的文章指出，近几十年来，洪水和暴风雨的数量每年增加7.4%，2007年受灾害影响的1.97亿人中，有1.64亿人是洪水受害者。2009年4月发展援助组织国际乐施会发表一项报告预测，到2015年全球受干旱、洪水、粮食短缺影响的人数将达到3.75亿。