21世纪分子生物学成果

A. 近年来有哪些分子生物学研究成果应用到实际当中

CRISPR/Cas9 - 靶向基因编辑技术 做基因敲除目前最好用的方法。。。除了敲除 基因编辑也都用这技术 目前最火的。

B. 21世纪伟大的科技成果有哪些

1、天宫二号

天宫二号，即天宫二号空间实验室，是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室，也是中国第一个真正意义上的空间实验室，将用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验。

天宫二号主要开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验，包括释放伴飞小卫星，完成货运飞船与天宫二号的对接。

天宫二号空间实验室已于2016年9月15日22时04分09秒在酒泉卫星发射中心发射成功，将与神舟十一号飞船对接。2016年10月19日3时31分。

神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。2016年10月23日早晨7点31分，天宫二号的伴随卫星从天宫二号上成功释放。

2019年1月14日，天宫二号完成了伽马射线暴瞬时辐射的高精度偏振探测，相关成果发表于国际学术期刊《自然·天文学》。

2、墨子号量子科学实验卫星

墨子号量子科学实验卫星于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。

中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。

当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。2017年1月18日。

中国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院等单位相关领导在交付使用证书上签字。

3、细胞核重新编程

所谓细胞核重新编程，是将成熟体细胞重新诱导回早期干细胞状态，以用于发育成各种类型的细胞，应用于临床医学，将细胞内的基因表达由一种类型变成另一种类型。

通过这一技术，可将一个体上较容易获得的细胞（如皮肤细胞）类型培育成另一种较难获得的细胞类型（如脑细胞）。

北京时间10月8日17时30分，2012年诺贝尔生理学或医学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓。因为革命性地改变了人们对细胞和生命体的理解。

在细胞核重新编程研究领域做出了杰出贡献，英国发育生物学家约翰·格登和日本京都大学再生医科研究所干细胞生物系教授山中伸弥，获得这一奖项。

4、神光二号

神光二号是我国2002年成功研制的大型激光装置，目前建在中科院上海光机所，由成百台光学设备集成在一个足球场大小的空间内。

可十亿分之一秒的超短瞬间内可发射出相当于全球电网电力总和数倍的强大功率，从而释放出极端压力和高温。

“神光二号”可用作科学实验，释放的巨大能量在实验中产生的极端物理条件，对基础科学研究、高技术应用和确保国家安全的新技术的推出，均有重大意义。

“神光”的未来前景诱人。据专家介绍，核聚变是未来清洁能源的希望所在，估计到本世纪中叶，科学家可利用激光聚变技术。

把海水中丰富的同位素氘、氚转化为巨大的、取之不尽的能源。“神光二号”的建成，为我国科学家从海水中获得能源迈出了可喜的一步。

5、神舟三号飞船

神舟三号飞船由中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院和上海航天技术研究院为主研制，“长征二号F”运载火箭由中国运载火箭技术研究院为主研制。

这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行。自1996年10月以来，中国运载火箭发射已经连续24次获得成功。

中国科学院和信息产业部等有关单位为这次发射研制了对地遥感、生命科学、空间科学等船载仪器和地面测控设备。

C. 21世纪，有哪些科技成就

1.日本研制出防瞌睡座椅提高驾驶安全性

极度疲劳往往会使人在驾驶过程中打瞌睡，而这会大大增加交通事故的发生率。东京大学的一个研究小组最近研制出一种防瞌睡座椅，有助于解决这一问题。

据当地媒体报道，研究人员在观察人打瞌睡时的血液流动和呼吸状态后发现，在进入瞌睡状态前，人体末梢血管的血流量会出现一定程度的增加。这种座椅利用安装在靠背内的电磁传感器和压力传感器可从驾驶者背部测出这一变化，并发出警告。

研究人员指出，与打瞌睡前人体发生变化类似，人在饮酒后血液的流动和呼吸状态等也会出现某些变化。今后研究小组还准备根据这一原理，开发在饮酒状态下无法发动汽车的“防酒后驾车座椅”。

2.美国科学家制出“仿生眼”助盲人恢复视力

美国科学家说，将可在两年内提供“仿生眼睛”植入手术，帮助数百万盲人恢复视力。

美国的研究人员已获准于两年内在五个治疗中心为50到70名病人安装这种“仿生眼睛”。

以希腊神话中百眼巨人阿古斯（Agrus）命名的“阿古斯二型”系统利用一个安装在眼镜上的 照相机，把视觉信号传送到眼睛里的电极。

以前接受不够先进的人工视网膜移植手术的病人能够“看到” 光线、影像和物体的运动。但图 像不够清晰。

一名失明者在1999年接受了这种手术，现在他上街时能够避开长的或较低的树枝，但看人时好像是看到一团黑影。

不过美国加州大学的科学家说，他们研造的“仿生眼睛”尝试从相机取得实时的图像，然后把它们变成微弱的电信号，输送到一个接收器后，在通过电极，刺激视网膜的视觉神经向大脑发出信号，让失明者能够“看到”景物。

这种新的装置比传统的人工视网膜更细小，但拥有多达60个电极，使解像度更高。而且面积只有一平方毫米，植入手术也更容易。

3.全球首台量子计算机在加拿大诞生

加拿大温哥华D-Wave公司首席技术官基尼-罗斯宣布，该公司已成功研制出一个具有16量子比特的“猎户星座”量子计算机。他透露，D-Wave公司将于2007年2月13日和2月15日分别在美国加州和加拿大温哥华展示他们的量子计算机。

量子计算机是物理学家费曼在19世纪80年代提出的概念。量子位可以同时表示1和0，因此能够携带更多的信息，更快地解决问题。量子计算机希望利用量子现象来增加计算的速度，最大特点是N个储存位可以同时储存2N个数据。不过量子计算机最大的问题是只要受到任何微干扰，例如过热，马上会关机。目前为止，量子计算机在实验室中只能成功运算数千次，稳定度仍然不够。D-Wave公司目前设计的16量子比特计算机是用贵金属铌制成，并且须在零下273K下运行。

有专家认为，D-Wave公司的尝试只是一种原理性检验，虽很有必要，却必须首先纠正量子计算中不可避免的错误，否则这个量子计算机将无法运行。许多科学家认为，量子计算机广泛商业化还需20年时间。但罗斯认为，2008年他们将制成世界第一台具有1000个量子比特的量子计算机。

4.美国科学家制出“仿生眼”助盲人恢复视力

美国科学家说，将可在两年内提供“仿生眼睛”植入手术，帮助数百万盲人恢复视力。

美国的研究人员已获准于两年内在五个治疗中心为50到70名病人安装这种“仿生眼睛”。

以希腊神话中百眼巨人阿古斯（Agrus）命名的“阿古斯二型”系统利用一个安装在眼镜上的照相机，把视觉信号传送到眼睛里的电极。

以前接受不够先进的人工视网膜移植手术的病人能够“看到” 光线、影像和物体的运动。但图像不够清晰。

一名失明者在1999年接受了这种手术，现在他上街时能够避开长的或较低的树枝，但看人时好像是看到一团黑影。

不过美国加州大学的科学家说，他们研造的“仿生眼睛”尝试从相机取得实时的图像，然后把它们变成微弱的电信号，输送到一个接收器后，在通过电极，刺激视网膜的视觉神经向大脑发出信号，让失明者能够“看到”景物。

这种新的装置比传统的人工视网膜更细小，但拥有多达60个电极，使解像度更高。而且面积只有一平方毫米，植入手术也更容易。

5.消失模铸造技术

项目内容及应用领域：消失模铸造技术是将泡沫塑料(EPS)制成的模型埋入无粘结剂的干砂中造型，采用微震加负压紧实，在没有芯子甚至没有冒口的情况下浇入液态金属，在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压使泡沫塑料气化继而被金属取代形成铸件的一种新型铸造方法.它具有一次成型，尺寸精度高; 大大改善铸造车间的环境条件，易实现无污染生产;铸件形状、结构不受限制，为制品设计提供了充分的自由度; 生产制造成本低，设备投资小等优点。

6.纳米二氧化硅

纳米二氧化硅微粉技术在我国是一项刚刚起步的新兴技术。由于其表面积大，吸附力强，表面能大，因此该微粉具有特殊的性能，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。世界发达国家对超细材料的研究工作十分活跃，并已取得了一定的成果。

它以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在橡胶、涂料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证，享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。自问世以来，已成为当今世界材料学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。发达国家已经把高功能、高附加值的精细无机材料作为本世纪新材料的重点加以发展。

原本国内生产氧化硅微粉采用气相法工艺路线，所用原料以SiCl4 ，Si（CH3）n为主，因来源紧张，价格昂贵，收率低，使得其产品的生产成本较高，而普通沉淀法虽采用廉价原料，但也只能生产颗粒较大的微粉，其产品粒径在30—45μm之间，达不到超精微粉的级别，难以满足市场的需要。但现在，一些公司，通过分析研究，提出一种新的工艺路线---化学直接合成法。在这个方法中，采用的为改良沉淀法，即在沉淀过程中，通过分散剂控制粒子生长的方法控制关键的反应阶段及操作数据来生产氧化硅微粉。

纳米二氧化硅微粉能使材料和产品改善并提高其固有的物理属性和化学性能。几乎所有行业提高产品质量指标所需要的。目前国内外大量生产的是粒径较大的二氧化硅。因此本项目的研制成功，填补国内空白，为我国生产纳米二氧化硅产品开辟了一条新路，对我国新材料行业的发展具有十分重要的作用。

7.空气汽车

空气汽车最高时速已达100-120公里，加速能力0-50公里为6秒，行车距离230公里或12小时，在加气站添加“燃料”只需2分钟，售价大约在6-7万港币。现在，MDI已设立设计工作室，利用电脑，改进外观设计，适应时尚需求。

空气发动机是空气汽车的关键部件，从外观上看近似一种直列的小型内燃机，它有曲轴、活塞、阀门、进气管，排气管、定时皮带等等，但它具有自己独特的运行规则。

D. 21世纪生命科学领域重大意义的研究

21世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破，在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制，这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。

生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭，很多生物在没有被人类认识以前就已消亡，这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境，否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。

顺应生命科学迅速发展的形势，发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》，一项预算就高达30亿美元。

由于生命科学的发展，人才的需求量激增，近年除越来越多的物理学家，化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外，以美国为例，近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占51％。优秀青年科学家流向生命科学前沿，这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。

2． 08． 2 21世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势

80年代有远见的生物学家把分子生物学（包括分子遗传学）、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科，无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学（主要是分子遗传学）不仅当前是生物科学的带头学科，在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。

有些科学家早就预测到，由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合，必然促进发育生物学的蓬勃发展，从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”，这种预测已逐渐变为现实。

分子生物学（包括分子遗传学）在生命科学中的主流地位，以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位，细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。

很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰，然后将促进认知科学与行为科学的兴起。

生态学可能是最直接为人类生存环境服务，井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。

A.分子生物学

分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质（有人认为还有糖）是生命的最基本物质，因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者，几乎一切生命活动都要依靠蛋白质（包括酶）来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外，今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构，因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切，核酸是遗传信息的携带者与传递者，遗传信息由DNA～RNA一蛋白质的传递过程，称为遗传信息传递的“中心法则”，是分子生物学（分子遗传学）研究的核心。其基本问题己比较清楚，当前研究的重点是：

①约经10一15年，人类基因组30亿个碱基对全序列（遗传密码）可以测出，这是具有里程碑意义的工作；

②真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透，正在形成很多新的学科，诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。

B.遗传学

遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科，且很难截然分开。

有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学，因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定，信息的表达是由基因的功能实现的，因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看，所有生命现象的机制，追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。

有人估计人体细胞内约有10万个基因，迄今弄清楚的不到5％，所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。

C.细胞生物学

著名生物学家威尔逊（Wilson）早在20世纪20年代就提出一句名言“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”，至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论，虽然当时没有找到具体解决的途径，但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学，细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化，细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的，但概括起来可能是两个基本点：

一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动，如生长、增殖、分化与衰老等，在此要涉及到一个全新的问题，细胞内外信号如何传递；二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构，并行使细胞的有序的生命活动。

今后20多年，以下一些问题可望取得重要进展与突破：

①遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者——染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。

②细胞骨架（包括核骨架与染色体骨架）的研究将得到全方位的进展。

③细胞生物学与分子生物学、遗传学的结合，将在细胞分化机理研究方面有重要突破，为发育生物学快速发展奠定基础。

④细胞衰老与细胞程序化死亡的机理将在更深层次上阐明。

⑤以细胞分子生物学为骨干学科与其他学科结合，人工装配生命体的理想可能逐步 实现。

D．发育生物学

从一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为一个结构与功能复杂的个体，是至今未能解决的生命科学的重大课题，也是发育生物学的主课题。由于近几十年分子生物学、遗传学与细胞生物学所取得一一系歹（突破性成果与知识的积累，已为解决这一重大课题创造了条件，这也就是今后发育生物学应运而飞速发展的原因。

发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质，从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题，而是一系列调节基因在时空上的联系与配合，从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题，但近年已初见端倪并有所突破。估计今后发育生物学将沿着这条道路深入下去，并可望取得丰硕的成果。

E．神经科学（或脑科学）

神经科学是研究人与动物神经系统（主要是脑）的结构与功能，在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系，含有10 11细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞，口何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域；神经科学的崛起，预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此各国政府投入巨资支持这一课题，包括美国总统签署的“命名1990年1月1日为脑的10年”不是没有道理的。

在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括：

①在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础；

②很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物；

③神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展；

④脑机能在理论上的进展与突破（如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明）会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制；

⑤一系列神经性疾病与精神病的病因可望在神经生物学研究中得到解释。

F．主态学（包括物种多样性保护研究）

生态学是研究有机体与周围环境——包括非生物环境与生物环境相互关系的科学。 由于生态学理论与应用是与世界环境保护。资源合理开发与保护，以至人类本身在地球上继续生存紧密相关的，尤其是地球环境日益恶化的情况下，生态学的重要性就变得十分突出。未来生态学的主要任务是协调人类活动与环境的关系。所以生态学经典学科的概念与研究内容必然要适应人类生存环境的保护与社会经济持续发展的要求而不断改变。

今后生态学研究的重点可能表现在以下方面：

①生态群落的多样性、稳定性与演变规律与人类活动的关系；

②全球气候变化对生态系统结构与功能的影响；

③生物多样性的保护和永续利用也是保护人类自身生存环境尤其是拯救濒临绝灭的 生物种类更加具有紧迫性；

④城市生态学与经济生态学将迅速发展；

⑤生态工程与生态技术将在国民经济建设中发挥作用。

G．空间生命科学

空间环境向生命科学提出了新的挑战，也为生命科学的发展提供了机遇。

21世纪人类的空间活动将要离开地球附近，探索月球及其他太阳系的大体。这就要求人在地球外各种环境中能长期地生活和工作，首先是在，长期空间飞行器中航行，月球站以及火星或火卫站等，空间医学必须有重大突破，解决长期在地外空间所遇到的宇航员骨质疏松，肌肉萎缩和兔疫功能变化等生理学难题，同时，与开拓大疆相关联的是受控生态系统，创造一个不需要外界补给，而使人们能在其中长期生活的环境。这些问题有希望在21世纪20一30年代解决，其中空间生理学问题有可能利用中医和中药的方法取得某些重大突破。

地球外层空间为研究重力生物学提供了理想的条件，重力条件对各种层次结构生物的影响仍然是21世纪重力生物学的主题，今后的研究重点将集中于细胞，绿色植物，一些微生物和小动物。特别是重力环境对哺乳动物细胞形态、结构、变异和基因表达的影响将是一个热点。重力生物学的学术意义在于揭示重力效应在生物进化过程中的作用，是自然科学的基本问题；另一方面，重力生物学的成果将是空间制药及空间生态系统等应用领域的基础，重力生物学的学术和应用都是下个世纪的重要课题，可望在21世纪20-30年代取得突破性的进展。

地外生物探索是生命起源的重大课题，其中地球以外的智能生物探索是一个长期的 课题。地球上的人类正在向外层空间发射电波和接收讯号。外星人与地球人之间可能存在的学术和技术差距不仅是一种危险，也是自然科学的重大前沿问题，将被持续地研究下去。

2． 08． 5 21世纪初生命科学最有可能突破的领域

①人类基因组的全序列（遗传密码）将在10一15年测定完毕，为全部遗传信息的破译奠定基础。

②与生命活动有关的重要基因与重要疾病有关的基因将被陆续发现，其中特别引人注目的是控制记忆与行为的基因、控制衰老与细胞程序性死亡的基因、控制细胞增殖的系列基因、胚胎发育多层次网络调节基因。新的癌基因与抑癌基因的发现与其生物学功能的释明将大大提高对生命本质的了解。

③人与动物的高级生命活动：感知、思维、记忆、行为与感情的发生与活动机制在脑科学研究突破的基础上，有更深的认识。

④癌症的治疗将有全面的突破，爱滋病的防治得到控制。

⑤在阐明地球上原始生命起源的基础上，人类还可能在实验室合成生命体，这种生命体应具有原始细胞的基本特征。

E. 21世纪的科技成就有哪些

1、火星月球发现有水

2004年1月4日和1月25日，美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别在火星登陆。两辆火星车的最大成就是共同发现了火星上曾经有水的证据。同时，在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”探测器也发现火星南极存在冰冻水。

这是人类首次直接在火星表面发现水。 在经历9个多月的太空旅行后，美国“凤凰”号火星探测器2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域，这是第一个在火星北极附近着陆的人类探测器。按照计划，“凤凰”号着陆后展开了为期3个月的火星地面探测。

同年7月30日，“凤凰”号的机械臂把一份土壤样本递送到热量和释出气体分析仪中。在样本加热时，分析仪鉴别出其中有水蒸气产生。这是火星上存在水的最直接证据。

2009年11月，科学家们肯定地表示，月球上有水而且数量可观。2009年10月9日，美国航空航天局利用火箭在月球表面撞出一个直径100英尺的坑，并在产生的碎片中测量到25加仑以水蒸气和冰的形式存在的水。

2、人类基因组序列图完成

2000年6月26日，美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布：人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。

2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。

人类基因组计划中最实质的内容，就是人类基因组的DNA序列图，人类基因组计划起始、争论焦点、主要分歧、竞争主战场等都是围绕序列图展开的。在序列图完成之前，其他各图都是序列图的铺垫。也就是说，只有序列图的诞生才标志着整个人类基因组计划工作的完成。

2003年4月15日，在DNA双螺旋结构模型发表50周年前夕，中、美、日、英、法、德6国元首或政府首脑签署文件，6国科学家联合宣布：人类基因组序列图完成。

人类基因组图谱的绘就，是人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑，它被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的标志。也就是说，21世纪是生物技术主宰世界的世纪，正如一个世纪前量子论的诞生被认为揭开了物理学主宰的20世纪一样。

人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。

2007年，科学家首次阐述了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃，它将影响从医生如何治疗疾病到人类如何看待自己以及保护个人隐私等各个方面。

3、细胞重新编程技术

美国《科学》杂志评选出的2008年十大科学进展，细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。

《科学》杂志说，这些细胞系以及“定制”它们的有关方法，为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具，比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。

所谓细胞重新编程，是指通过植入新的基因，改变细胞的发育“记忆”，使其回到最原始的胚胎发育状态，就能像胚胎干细胞那样进行分化，这样的细胞被称作“诱导式多能干细胞”。

2008年，有两个科研小组从罹患不同疾病的患者身上提取细胞，重新编程，使其“变身”为干细胞。他们选取的疾病大多数是很难或者不可能用动物模型来进行研究，这就使得获取人类细胞系进行研究的需求变得更为迫切。

《科学》杂志认为，这些新的细胞系将成为科研人员理解疾病如何发生、发展的重要工具，另外对医学领域筛选潜在药物可能也有帮助。如果科学家将来完全掌握细胞重新编程技术，能够更准确地控制这一技术，使其变得更加有效、安全，那么患有不同疾病的患者将有可能用自体健康细胞来治病。

4、人类最早祖先确定

身高4英尺(约合1.21米)的“阿尔迪”成为迄今为止人类发现的最古老原始人。她生活在440万年前，直到1992年被发现。经过17年的探寻和研究，科学家将埃塞俄比亚出土的100多块碎片拼接起来，并成功复原了她的骨骼模型。

2009年10月，科学家公布了这一成果。令人吃惊的是，作为人与黑猩猩的共同祖先，“阿尔迪”却与黑猩猩大不相同。此外，尽管生活在森林中但却能够直立行走的事实，推翻了此前有关空旷草原地形对于人类两足发展至关重要的理论。

5、证实宇宙暗物质存在

2003年，美国匹兹堡大学斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组，借助了美国“威尔金森微波各向异性探测器”卫星的观测数据以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”的观测计划的结果进行了对比分析。

观测分析得出结论认为，宇宙中仅有4%是普通物质，23%是暗物质，73%是暗能量。2006年一个美国天文学家小组通过美宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜等设备观测遥远星系的碰撞，发现了宇宙暗物质存在的最直接证据。2007年，欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。

F. 21世纪的科技成就

21世纪十年间照亮世界的十大科技成就

1，火星月球发现有水
2004年1月4日和1月25日，美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别在火星登陆。两辆火星车的最大成就是共同发现了火星上曾经有水的证据。同时，在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”探测器也发现火星南极存在冰冻水。这是人类首次直接在火星表面发现水。 在经历9个多月的太空旅行后，美国“凤凰”号火星探测器2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域，这是第一个在火星北极附近着陆的人类探测器。按照计划，“凤凰”号着陆后展开了为期3个月的火星地面探测。同年7月30日，“凤凰”号的机械臂把一份土壤样本递送到热量和释出气体分析仪中。在样本加热时，分析仪鉴别出其中有水蒸气产生。这是火星上存在水的最直接证据。
2009年11月，科学家们肯定地表示，月球上有水而且数量可观。2009年10月9日，美国航空航天局利用火箭在月球表面撞出一个直径100英尺的坑，并在产生的碎片中测量到25加仑以水蒸气和冰的形式存在的水。

2，人类基因组序列图完成
2000年6月26日，美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布：人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。
2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
人类基因组计划中最实质的内容，就是人类基因组的DNA序列图，人类基因组计划起始、争论焦点、主要分歧、竞争主战场等都是围绕序列图展开的。在序列图完成之前，其他各图都是序列图的铺垫。也就是说，只有序列图的诞生才标志着整个人类基因组计划工作的完成。
2003年4月15日，在DNA双螺旋结构模型发表50周年前夕，中、美、日、英、法、德6国元首或政府首脑签署文件，6国科学家联合宣布：人类基因组序列图完成。 人类基因组图谱的绘就，是人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑，它被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的标志。也就是说，21世纪是生物技术主宰世界的世纪，正如一个世纪前量子论的诞生被认为揭开了物理学主宰的20世纪一样。
人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。
2007年，科学家首次阐述了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃，它将影响从医生如何治疗疾病到人类如何看待自己以及保护个人隐私等各个方面。

3，细胞重新编程技术
美国《科学》杂志评选出的2008年十大科学进展，细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。
《科学》杂志说，这些细胞系以及“定制”它们的有关方法，为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具，比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。
所谓细胞重新编程，是指通过植入新的基因，改变细胞的发育“记忆”，使其回到最原始的胚胎发育状态，就能像胚胎干细胞那样进行分化，这样的细胞被称作“诱导式多能干细胞”。 2008年，有两个科研小组从罹患不同疾病的患者身上提取细胞，重新编程，使其“变身”为干细胞。他们选取的疾病大多数是很难或者不可能用动物模型来进行研究，这就使得获取人类细胞系进行研究的需求变得更为迫切。
《科学》杂志认为，这些新的细胞系将成为科研人员理解疾病如何发生、发展的重要工具，另外对医学领域筛选潜在药物可能也有帮助。如果科学家将来完全掌握细胞重新编程技术，能够更准确地控制这一技术，使其变得更加有效、安全，那么患有不同疾病的患者将有可能用自体健康细胞来治病。

4，人类最早祖先确定
身高4英尺(约合1.21米)的“阿尔迪”成为迄今为止人类发现的最古老原始人。她生活在440万年前，直到1992年被发现。经过17年的探寻和研究，科学家将埃塞俄比亚出土的100多块碎片拼接起来，并成功复原了她的骨骼模型。
2009年10月，科学家公布了这一成果。令人吃惊的是，作为人与黑猩猩的共同祖先，“阿尔迪”却与黑猩猩大不相同。此外，尽管生活在森林中但却能够直立行走的事实，推翻了此前有关空旷草原地形对于人类两足发展至关重要的理论。

5，证实宇宙暗物质存在
2003年，美国匹兹堡大学斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组，借助了美国“威尔金森微波各向异性探测器”卫星的观测数据以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”的观测计划的结果进行了对比分析。观测分析得出结论认为，宇宙中仅有4%是普通物质，23%是暗物质，73%是暗能量。2006年一个美国天文学家小组通过美宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜等设备观测遥远星系的碰撞，发现了宇宙暗物质存在的最直接证据。2007年，欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。

6，干细胞研究成果丰
2000年，克隆和干细胞研究取得进展。在克隆方面，科学家克隆成功了最难克隆的动物之一：猪。
2002年，以色列科学家将人体“肾脏前体细胞”移植到老鼠体内后，发育成与老鼠本身肾脏大小差不多的、具有一定功能的类似器官。
2003年，美国科学家首次对人类胚胎干细胞完成了基因工程操作，在干细胞应用于医疗研究上前进了一大步；日本科学家首次培育出人体胚胎干细胞；中国科学家首次将人类皮肤细胞与兔子卵细胞融合，培植出人类胚胎干细胞。
2006年，澳大利亚科学家在世界上首次成功利用单个干细胞使实验鼠体内新长出乳腺。英国科学家首次利用脐带血干细胞培育出微型人造肝脏。
2007年，美国和日本两个独立研究小组分别宣布，他们成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞。这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的伦理争议，从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。

7，纳米技术重要应用
2001年，纳米技术领域获得多项重大成果。继在2000年开发出一批纳米级装置后，科学家再进一步将这些纳米装置连接成为可以工作的电路，这包括纳米导线、以纳米碳管和纳米导线为基础的逻辑电路、以及只使用一个分子晶体管的可计算电路。分子水平计算技术的飞跃有可能为未来诞生极微小但极快速的分子计算机铺平道路。
2003年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家用碳纳米管研制出世界上最小的纳米电动机。
2006年，美国佐治亚理工学院教授王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。

8，欧洲强子对撞机启动
欧洲大型强子对撞机是目前世界上最大的强子对撞机。2008年9月1日，对撞机正式启动。9月19日，对撞机因事故被迫停止运作。
2009年11月20日，对撞机重新启动，并实现了第一束质子流贯穿整个对撞机。2009年11月30日创造了质子加速的新世界纪录。对撞机将两束质子流加速到了1.18万亿电子伏特的能级，打破了美国费米国家实验室加速器2001年创下的0.98万亿电子伏特的纪录，这使得大型强子对撞机真正成为世界上“最强的机器”。2009年12月8日晚，又成功实现一次总能量高达2.36万亿电子伏特的质子流对撞，再次创下能级最高纪录。
欧洲大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计，来自包括中国在内的80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与建设。它位于日内瓦附近瑞士和法国交界地区地下100米深处总长约27公里的环形隧道内。

9，人类探测器创最远纪录
欧洲航天局官员2005年1月15日凌晨宣布，地面控制中心已收到来自“惠更斯”号探测器经由“卡西尼”号飞船传回的信号，表明“惠更斯”号已成功登陆土卫六。这创造了人类探测器登陆其他天体最远距离的新纪录。
“惠更斯”号探测器是1997年10月由美国“卡西尼”号飞船携带发射升空的，经过7年约35亿公里的飞行后进入土星轨道，并于2004年12月25日分离。

10，庞加莱猜想被证明
2006年6月3日，经过美国、俄罗斯和中国数学家30多年的共同努力，两位中国数学家——中山大学的朱熹平教授和美国里海大学教授及清华大学兼职教授曹怀东，最终证明了百年数学难题——庞加莱猜想。
1904年，法国学者亨利·庞加莱提出了一个猜想：在一个封闭的三维空间，假如每条封闭的曲线都能收缩成一点，这个空间一定是一个圆球。庞加莱的短短几行字，成为数学界100多年未能证明的难题。
庞加莱猜想和黎曼假设、霍奇猜想等一样，被并列为七大数学世纪难题之一。

G. 21世纪的重大的科技成果有什么

1、两只克隆猴在我国诞生。中科院神经科学研究所孙强团队经过5年努力培育出克隆猴“中中”和“华华”，标志着我国成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题，率先开启了以猕猴作为实验动物模型的时代。

2、北京大学江颖和中科院王恩哥院士领衔的联合研究团队首次获得水合离子的原子级图像，并发现其输运的“幻数效应”，将在离子电池、海水淡化以及生命科学等领域展现出广阔应用前景。

3、国产大型水陆两栖飞机AG600成功实现水上首飞。AG600是目前世界上最大的在研水陆两栖飞机，对于填补我国应急救援航空器空白、满足国家应急救援和自然灾害防治体系能力建设需要具有里程碑意义。

4、港珠澳大桥建成通车。港珠澳大桥是世界总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥，也是公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁，创造了一系列“世界之最”。

5、首个深海实时科学观测网建成。我国新一代海洋综合科考船“科学”号在完成2017年西太平洋综合考察航次后，于2018年2月返回，标志着我国第一个深海实时科学观测网建成，所获取的连续和实时数据为我国的气候预报和环境保障提供了重要的基础支撑。

参考资料来源：人民网-科技创新大潮澎湃 重大成果竞相涌现

H. 试论述21世纪分子生物学研究方向及发展趋势.

21世纪分子生物学研究方向及发展趋势

原定2005年完成人类基因组DNA测序的计划，已提前5年完成。当前，人类基因组研究的重点正在由“结构”向功能转移，一个以基因组功能研究为主要研究内容的“后基因组”(post-genomics)
时代已经到来。它的主要任务是研究细胞全部基因的表达图式和全部蛋白图式，或者说“从基
因组到蛋白质组”。于是，分子生物学研究的重点似乎又将回到蛋白质上来，生物信息学也应运而生。随着新世纪的到来，生命科学又将进入这样一个新时代。
一、功能基因组学

遗传学最近的定义是，对生物遗传的研究和对基因的研究。功能基因组学(functionalgenomics)
是依附于对DNA序列的了解，应用基因组学的知识和工具去了解影响发育和整个生物体的特定序列表达谱。以酿酒酵母(S. cervisiae)为例，它的16条染色体的全部序列已于
1996年完成，基因组全长12086 kb，含有5885个可能编码蛋白质的基因，140个编码rRNA
基因，40个编码snRNA基因和275个tRNA基因，共计6340个基因。功能基因组学是进一步研究这6000多个基因，在一定条件下，譬如酵母孢子形成期，同时有多少基因协同表达才能完成这一发育过程，这就需要适应这一时期的全套基因表达谱(gene expression pattern)。要解决如此复杂的问题就必须在方法学上有重大的突破，创造出高效快速地同时测定基因组成千上万个基因活动的方法。目前用于检测分化细胞基因表达谱的方法，有基因表达连续分析法(serial analysis Of
gene expression，SAGE)、微阵列法(microarray)、有序差异显示(ordered differential display
，ODD)和DNA芯片(DNA chips)技术等。今后，随着功能基因组学的深入发展，将会有更新更
好的方法和技术出现。功能基因组亦包括了在测序后对基因功能的研究。酵母有许多功能重复的基因，常分布在染色体的两端，当酵母处于丰富培养基条件时，这些
基因似乎是多余的，但环境改变时就显示出其功能。基因丰余现象实际上是对环境的适应，丰余基因的存在为进化适应提供了可选择的余地。基因
组全序列还保留了基因组进化的遗迹，提示基因重复常发生在近中心粒区和染色体臂中段。
当前，研究者已把酵母基因组作为研究真核生物基因组功能的模式，计划建立酵母基因组6000多个基因的单突变体文库(single mutant library)，并可用于其它高等真核生物基因组之“基因功能作图”。
总之，功能基因组学的任务，是对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因组整体水平上阐述基因活动的规律。核心问题是基因组的多样
性和进化规律，基因组的表达及其调控，模式生物体基因组研究等。这门新学科的形成，是在后基因组时代生物学家的研究重点从揭示生命的所有
遗传信息转移到在整体水平上对生物功能研究的重要标志。
二、蛋白质组学
蛋白质组(proteome)对不少人来说，目前还是一个比较陌生的术语；它是在1994年由澳大利亚Macguarie大学的Wilkins等首先提出的，随后，得到国际生物学界的广泛承认。他们对蛋白质组的定义为：“蛋白质组指的是一个基因组所表达的全部蛋白质”(proteome indicates the proteins expressed by a genome)；“proteome”是由蛋白质一词的前几个字母"prote”和基因组一词的后几个字母"ome”拼接而成。
蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学。蛋白质组与基因组不同，基因组基本上是固定不变的，即同一生物不同细胞中基因组基本上是一样的，人类的基因总数约是32 000个。单从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻
译后加工和修饰的情况，以及它们的亚细胞分布等。这些问题可望在蛋白质组研究中找到答案，因为蛋白质组是动态的，有它的时空性、可调节性，进而能够在细胞和生命有机体的整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合，亦会对功能基因组的研究发挥重要的作用。

蛋白质组由原定义一个基因组所表达的蛋白质，改为细胞内的全部蛋白质，比较更为全面而准确。但是，要获得如此完整的蛋白质组，在实践
中是难以办到的。因为蛋白质的种类和形态总是处在一个新陈代谢的动态过程中，随时发生着变化，难以测准。所以，1997年，Cordwell和Humphery-Smith提出了功能蛋白质组(functionalproteome)的概念，它指的是在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达蛋白质。与此同时，中国生物科学家提出了功能蛋白质组学(functional protemics)新概念，把研究定位在细胞内与某种功能有关或在某种条件下的一群蛋白质。功能蛋白质组只是总蛋白质组的一部分，通过对功能蛋白质组的研究，既能阐明某一群体蛋白质的功能，亦能丰富总蛋白质数据库，是从生物大分子(蛋白质、基因)水平到细胞水平研究的重要桥梁环节。

无论是蛋白质组学还是功能蛋白质组学，首先都要求分离亚细胞结构、细胞或组织等不同生命结构层次的蛋白质，获得蛋白质谱。为了尽可能分辨细胞或组织内所有蛋白质，目前一般采用高分辨率的双向凝胶电泳。一种正常细胞的双向电泳图谱通过扫描仪扫描并数字化，运用二维分析软
件可对数字化的图谱进行各种图像分析，包括分离蛋白在图谱上的定位，分离蛋白的计数、图谱间蛋白质差异表达的检测等。一种细胞或组织的蛋白质组双向电泳图，可得到几千甚至上万种蛋白质，为了适应这种大规模的蛋白质分析，质谱已成为蛋白质鉴定的核心技术。从质谱技术测得完整蛋白质的相对分子质量、肽质谱(或称肽质量指纹，pepetide massfingerprint)以及部分肽序列等数据，通过相应数据库的搜寻来鉴定蛋白质。此外，尚需对蛋白质翻译后修饰的类型和程度进行分析。在蛋白质组定性和定量分析的基础上建立蛋白质组数据库。
从提出蛋白质组的概念到现在短短几年中，已于1997年构建成第一个完整的蛋白质组数据库-酵母蛋白质数据库(yeast protein database，YPD)，进展速度极快，新的思路和技术不断涌现，蛋白质组学这门新兴学科，在今后的实践中将会不断完善，充实壮大，发展成为后基因组时代的带头学科。

三、生物信息学

HGP
大量序列信息的积累，导致了生物信息学(Bioinformatics)这门全新的学科的产生，对DNA和蛋白质序列资料中各种类型信息进行识别、存储、分析、模拟和转输。它常由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。国际上现有4个大的生物信息中心，即美国生物工程信息中心(GenBank)和基因组序列数据库(GSDB)，欧洲分子生物学研究所(EMBL)和日本DNA数据库(DDBJ)。这些中心和全球的基因组研究实验室通过网站、电子邮件或者直接与服务器和数据库联系而获得的搜寻系统，使得研究者可以在多种不同的分析系统中对序列数据进行查询，利用和共享巨大的生物信息资源。

随着DNA大规模自动测序的迅猛发展，序列数据爆炸性地积累，HGP正式启动之时，就与信息科学和数据库技术同步发展，收集、存储、处理了庞大的数据，生物信息学逐步走向成熟，在基因组计划中发挥了不可取代的作用。建立的核苷酸数据库，已存有数百种生物的cDNA和基因组DNA序列的信息。在已应用的软件中，有DNA分析、基因图谱构建、RNA分析、多序列比较、同源序列检索、三维结构观察与演示、进化树生成与分析等。在蛋白质组计划中，由于蛋白质组随发育阶段和所处环境而变化，mRNA丰度与蛋白质的丰度不是显著相关，以及需要经受翻译后的修饰，因而对蛋白质的生物信息学研究，在内容上有许多特殊之处。现在建立的数据库，有蛋白质序列、蛋白质域、二维电泳、三维结构、翻译后修饰、代谢及相互作用等。而通用的软件，主要包括蛋白质质量+蛋白质序列标记、模拟酶解、翻译后修饰等。

当今的潮流是利用生物信息学研究基因产物——蛋白质的性质并估计基因的功能。
传统的基因组分析是利用一系列方法来得到连续的DNA
序列的信息，而蛋白质组连续系(proteomic cortigs)则源于多重相对分子质量和等电范围，由此来构建活细胞内全部蛋白质表达的图像。氨基酸序列与其基因的DNA
序列将被联系在一起，最终与蛋白质组联系在一起，从而允许人们研究不同条件下的细胞和组织。
http://wenku..com/view/8a22e94669eae009581bec35.html
看我整理了这么长时间，你就采纳了吧，亲。

I. 21世纪伟大科技成果

1.日本研制出防瞌睡座椅提高驾驶安全性
极度疲劳往往会使人在驾驶过程中打瞌睡，而这会大大增加交通事故的发生率。东京大学的一个研究小组最近研制出一种防瞌睡座椅，有助于解决这一问题。
据当地媒体报道，研究人员在观察人打瞌睡时的血液流动和呼吸状态后发现，在进入瞌睡状态前，人体末梢血管的血流量会出现一定程度的增加。这种座椅利用安装在靠背内的电磁传感器和压力传感器可从驾驶者背部测出这一变化，并发出警告。
研究人员指出，与打瞌睡前人体发生变化类似，人在饮酒后血液的流动和呼吸状态等也会出现某些变化。今后研究小组还准备根据这一原理，开发在饮酒状态下无法发动汽车的“防酒后驾车座椅”。

2.美国科学家制出“仿生眼”助盲人恢复视力
美国科学家说，将可在两年内提供“仿生眼睛”植入手术，帮助数百万盲人恢复视力。
美国的研究人员已获准于两年内在五个治疗中心为50到70名病人安装这种“仿生眼睛”。
以希腊神话中百眼巨人阿古斯（Agrus）命名的“阿古斯二型”系统利用一个安装在眼镜上的照相机，把视觉信号传送到眼睛里的电极。
以前接受不够先进的人工视网膜移植手术的病人能够“看到” 光线、影像和物体的运动。但图像不够清晰。
一名失明者在1999年接受了这种手术，现在他上街时能够避开长的或较低的树枝，但看人时好像是看到一团黑影。
不过美国加州大学的科学家说，他们研造的“仿生眼睛”尝试从相机取得实时的图像，然后把它们变成微弱的电信号，输送到一个接收器后，在通过电极，刺激视网膜的视觉神经向大脑发出信号，让失明者能够“看到”景物。
这种新的装置比传统的人工视网膜更细小，但拥有多达60个电极，使解像度更高。而且面积只有一平方毫米，植入手术也更容易。

3.全球首台量子计算机在加拿大诞生
加拿大温哥华D-Wave公司首席技术官基尼-罗斯宣布，该公司已成功研制出一个具有16量子比特的“猎户星座”量子计算机。他透露，D-Wave公司将于2007年2月13日和2月15日分别在美国加州和加拿大温哥华展示他们的量子计算机。
量子计算机是物理学家费曼在19世纪80年代提出的概念。量子位可以同时表示1和0，因此能够携带更多的信息，更快地解决问题。量子计算机希望利用量子现象来增加计算的速度，最大特点是N个储存位可以同时储存2N个数据。不过量子计算机最大的问题是只要受到任何微干扰，例如过热，马上会关机。目前为止，量子计算机在实验室中只能成功运算数千次，稳定度仍然不够。D-Wave公司目前设计的16量子比特计算机是用贵金属铌制成，并且须在零下273K下运行。
有专家认为，D-Wave公司的尝试只是一种原理性检验，虽很有必要，却必须首先纠正量子计算中不可避免的错误，否则这个量子计算机将无法运行。许多科学家认为，量子计算机广泛商业化还需20年时间。但罗斯认为，2008年他们将制成世界第一台具有1000个量子比特的量子计算机。

4.美国科学家制出“仿生眼”助盲人恢复视力
美国科学家说，将可在两年内提供“仿生眼睛”植入手术，帮助数百万盲人恢复视力。
美国的研究人员已获准于两年内在五个治疗中心为50到70名病人安装这种“仿生眼睛”。
以希腊神话中百眼巨人阿古斯（Agrus）命名的“阿古斯二型”系统利用一个安装在眼镜上的照相机，把视觉信号传送到眼睛里的电极。
以前接受不够先进的人工视网膜移植手术的病人能够“看到” 光线、影像和物体的运动。但图像不够清晰。
一名失明者在1999年接受了这种手术，现在他上街时能够避开长的或较低的树枝，但看人时好像是看到一团黑影。
不过美国加州大学的科学家说，他们研造的“仿生眼睛”尝试从相机取得实时的图像，然后把它们变成微弱的电信号，输送到一个接收器后，在通过电极，刺激视网膜的视觉神经向大脑发出信号，让失明者能够“看到”景物。
这种新的装置比传统的人工视网膜更细小，但拥有多达60个电极，使解像度更高。而且面积只有一平方毫米，植入手术也更容易。

5.消失模铸造技术
项目内容及应用领域：消失模铸造技术是将泡沫塑料(EPS)制成的模型埋入无粘结剂的干砂中造型，采用微震加负压紧实，在没有芯子甚至没有冒口的情况下浇入液态金属，在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压使泡沫塑料气化继而被金属取代形成铸件的一种新型铸造方法.它具有一次成型，尺寸精度高; 大大改善铸造车间的环境条件，易实现无污染生产;铸件形状、结构不受限制，为制品设计提供了充分的自由度; 生产制造成本低，设备投资小等优点。

6.纳米二氧化硅
纳米二氧化硅微粉技术在我国是一项刚刚起步的新兴技术。由于其表面积大，吸附力强，表面能大，因此该微粉具有特殊的性能，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。世界发达国家对超细材料的研究工作十分活跃，并已取得了一定的成果。
它以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在橡胶、涂料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证，享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。自问世以来，已成为当今世界材料学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。发达国家已经把高功能、高附加值的精细无机材料作为本世纪新材料的重点加以发展。
原本国内生产氧化硅微粉采用气相法工艺路线，所用原料以SiCl4 ，Si（CH3）n为主，因来源紧张，价格昂贵，收率低，使得其产品的生产成本较高，而普通沉淀法虽采用廉价原料，但也只能生产颗粒较大的微粉，其产品粒径在30—45μm之间，达不到超精微粉的级别，难以满足市场的需要。但现在，一些公司，通过分析研究，提出一种新的工艺路线---化学直接合成法。在这个方法中，采用的为改良沉淀法，即在沉淀过程中，通过分散剂控制粒子生长的方法控制关键的反应阶段及操作数据来生产氧化硅微粉。
纳米二氧化硅微粉能使材料和产品改善并提高其固有的物理属性和化学性能。几乎所有行业提高产品质量指标所需要的。目前国内外大量生产的是粒径较大的二氧化硅。因此本项目的研制成功，填补国内空白，为我国生产纳米二氧化硅产品开辟了一条新路，对我国新材料行业的发展具有十分重要的作用。

7.空气汽车
空气汽车最高时速已达100-120公里，加速能力0-50公里为6秒，行车距离230公里或12小时，在加气站添加“燃料”只需2分钟，售价大约在6-7万港币。现在，MDI已设立设计工作室，利用电脑，改进外观设计，适应时尚需求。
空气发动机是空气汽车的关键部件，从外观上看近似一种直列的小型内燃机，它有曲轴、活塞、阀门、进气管，排气管、定时皮带等等，但它具有自己独特的运行规则。