美國國家工程院：21世紀工程學面臨14大挑戰

　　新華網消息：阿根廷《21世紀趨勢》週刊網站2月18日發表文章，題目是“21世紀工程學面對的14項主要挑戰”，文章摘要如下。

　　美國國家工程院最近公佈一項有關21世紀工程學面對的主要挑戰的報告，報告由美國全國科學基金會召集的專家小組撰寫，報告認為如能在21世紀解決這些挑戰，人類生活將得到改善。

　　為起草這份報告，這些被視為當代工程和科學領域最成功的專家們從2006年開始就多次進行會談，討論和確定這份工程學挑戰的名單。與此同時，在長達一年的時間裏，專家們還通過網絡等渠道接受全球各地優秀科學家和工程師的意見和建議。

　　國家工程院還讓人們投票選舉他們認為的最重要的工程學挑戰，並允許大家在相關項目網站上發表評論。最終選出的項目得到了50多位專家的審評，這些項目基本上與人類發展的4個關鍵問題有關，它們是持續發展、健康、降低人類面對災難的脆弱性和提高生活質量。

　　前所未有的進步和挑戰

　　科學家認為，21世紀工程學面對的14項主要挑戰是：更加容易地獲取太陽能、提供聚變能源、發明碳凍結工藝、利用氮循環、提供飲用水、修復和改善城市基礎設施、在健康信息學方面取得成就、開發更有效的藥品、發展大腦逆向工程學、預防核恐怖、保護網絡空間、加強虛擬現實技術、發展個性化學習和發明科學探索新工具等。

　　研究者回顧了人類文明在整個歷史過程中所取得的進步，以及從工業革命以來這些進步對人類生活産生的影響，工業革命意味著機器在很多領域代替了人類勞動。另一方面，最近幾十年工程學發展迅速，汽車、飛機、廣播、電視、太空飛船等發明使人類生活得到極大改善。

　　與此同時，所有這些成就又導致了一系列前所未有的挑戰的産生。隨著人口的增加，持續發展和改善生活質量問題日益突出。公共健康方面的新舊威脅要求開發更加有效的醫療手段，流行病、恐怖暴力和自然災害迫使人們進行更多的研究以創建新的保護和預防機制。

　　同時我們還需要確保地球的未來，地球上的資源已經越來越少，無法滿足人口增長的需求。因此需要開發新的能源，同時要阻止和警惕現有環境遭到破壞。為此，人類需要找到更好的方法以方便、經濟和科學地利用和推廣太陽能和聚變能源，同時對石油燃料排放的二氧化碳的收集方法加以完善。

　　水資源的分配

　　另一個重要的環境問題是氮循環問題。從空氣中提取氮與植物(我們的食物)結合這樣一個生態化學循環已被人類活動改變。隨著化肥使用的普及和工業燃料産生的高溫效應，人類已經使氮在空氣中被提取的速度比工業革命前提高了一倍，導致酸雨和全球變暖等現象的出現。因此找到解決氮循環問題的方法是當務之急。

　　此外，淡水的質量和數量也是一個根本問題。在世界很多地方，缺水現象已經非常嚴重。水應該能夠被獲取並得到長期供應以維持地球上的生命。淡化海水的新技術也許有助於這個問題的解決，但是就地小規模凈化水的技術應該更有用。

　　提到與水的質量有關的人類健康問題，還有很多重要問題有待解決，例如瘧疾，它的治療需要新的醫學技術和方法。總之，生物化學要解決個性化醫療問題，醫生認為每個人抵抗疾病的能力和接受治療的效果各不相同，但目前的醫學技術只提供一種相同的解決方法。最新的人類基因研究和其他領域的科學進展，為分辨每個人的特徵從而分析他患病的趨勢和最佳治療方案提供了更多可能。

　　人工智慧和個人學習

　　另一方面，對大腦功能的深入研究將有助於人工智慧的發展，同時人類還需要發明新藥以對付恐怖主義者散播的新病毒和危險。此外我們還需要面對自然災害的後果，更新城市和服務基礎設施，維持脆弱的生態平衡。

　　對於工程學家來説，學習和教育也是挑戰之一。工程學家應努力發明新的工具以進行宇宙、生命和微觀領域的探索。

　　報告作者指出，所有這些努力肯定將面對巨大的政治阻力。在世界很多地方，保守集團正從舊有的能源經營體制中獲取利益，阻礙新能源公司的發展。另一方面，執行必要的能源項目需要大筆資金，因此工程學家需要和科學家、教育家以及其他領域的專家聯合起來，共同推動科學、技術和工程學的發展。

　　美國普林斯頓大學機械和太空工程教授羅伯特索科洛在採訪中指出，制定這份報告也是為了讓公眾了解在科學和工程學方面的投資能夠在何種程度上改善人類的生活。

　　索科洛是受國家工程院召集確定21世紀工程學面對的主要挑戰的18位獨立思想家之一，他指出，如果沒有前輩科學家和工程學家享用的科研投資，我們就不能享受到現代生活的種種便利，而如果沒有和目前數量相當的科研資金的投入，未來的人們就無法得到應有的生活品質。

責編：王玉西