作者通过对人工智能、量子信息、转基因等前沿科技热点科学知识的不断学习，并结合自己长期主管科技有关工作的从业经历和认知，用自己的语言和思考对前沿科技热点问题进行解读，包含“农业转基因技术发展与风险管控”“探寻基因中生命的秘密”“智能医疗：从达·芬奇到沃森”“人工智能时代的物联网”“人造太阳与人类终极能源”等科普文章和读书笔记。作者以通俗易懂的语言综述各热点前沿科技的起因、发展过程及最新前沿成果，并经相关领域学术专家把关，以保证内容科学、准确，以期弘扬科学精神普及科学与技术知识。

徐鸣，江苏无锡人，南京大学汉语言文学专业毕业，现为江苏省政协理论研究会会长。
曾为知识青年下乡插队；大学毕业后分别在县、市、省党政机关及群团、大型国有企业从事文字和管理工作，经历丰富，兴趣广泛，有一定的理论功底和文字能力。业余时间撰写的科普文章为多家报刊刊登，曾被科技部评为全国科技进步工作先进个人（2008年）。

做一个热爱科学的现代人（代序）
展望人类社会令人兴奋的未来——美国畅销书《奇点临近》读后感
科学与技术推动人类社会发展
宇宙、生命及人类起源
传说、考古与基因技术显示的远古史
历史上的气候变化与人类社会变迁
探寻基因中的生命秘密——科普书籍《DNA生命的秘密》读后感
农业转基因技术与风险管控
走进奇异的微生物世界
植物工厂的崛起与未来
人工智能：一个时代的神话
神奇的比特币和区块链技术
人工智能时代的物联网
智能医疗：从“达·芬奇”到“沃森”
人类离战胜癌症还有多远？
匪夷所思的量子物理
高能物理与粒子对撞机
打开“天眼”遥看浩瀚宇宙
人造太阳与人类终极能源
纳米技术开辟科技新天地
天才儿童与学龄前儿童的养育
在阅读中体验科学之美
后记

做一个热爱科学的现代人
我们生活在一个科学与技术迅猛发展的时代。进入近
现代社会以来，一波又一波的工业化浪潮带动着工业技术
持续不断地进步，促使科学研究在众多领域取得了突飞猛
进的发展。科学的发展也推动着技术的进步，新的技术成
果、新的产品体验，每一天都会给我们带来各种惊喜。互
联网加快了信息的传播，新的概念、新的知识扑面而来。
科学与技术以无比强大的力量重塑整个世界，给人们的社
会生活带来日新月异的变化。生活在这样一个科学的时代
，我们每一个人都需要亲近科学、认识科学，做一个热爱
科学的现代人。
人类社会的发展，经历了从工具到技术、从技术到科
学的发展变化过程。人类的第一项发明就是石器工具——
一种用天然石块制作的简单生产生活工具。手握石器工具
的古人类增强了战胜各种艰难困苦的信心，石器工具伴随
人类度过了漫长的原始岁月。人类在社会生活中不断积累
经验与知识，这种经验与知识逐步转化为人类生产生活的
技能，最终演化为各种技术。人类最初掌握的是手工技术
，然后是机器制造技术；技术改造了工具，工具又延伸出
新的使用技术；工具与技术就像是一个人的左右手，帮助
人类增长了生存与发展的本领。人类不仅有灵巧的双手，
更有充满智慧的头脑。人类在成长岁月中，既增长改造自
然的本领，也积累探索自然的知识。人类最初对自然的认
识是极其幼稚的，许多幼稚的想法保留在人类古老的神话
和宗教故事里面。公元前500年左右，古希腊的哲学家和科
学家们，如泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克里特、柏拉图、
亚里士多德、欧几里得、阿基米德等，一个个大名鼎鼎的
智者，开始了对世界本原的探讨、对自然知识的系统论述
，展现了科学的理性风貌。在古希腊时期，科学是哲学的
一部分，称为自然哲学。西方的这个传统一直延续到牛顿
生活的年代，牛顿把他原本论述经典物理的伟大著作叫作
《自然哲学的数学原理》。直到18世纪末、19世纪初，英
国爆发的工业革命、法国发起的启蒙运动使科学知识得到
了空前重视和广泛传播。科学作为系统化的自然知识，逐
步脱离哲学的范畴，独立登上了人类历史的舞台。
中国是一个文明古国，曾以陶瓷、丝织、建筑三大技
术和造纸术、印刷术、火药、指南针四大发明而闻名于世
。但是，中国两千多年的儒学传统，所重视的是道德仁术
，而忽略的则是对自然科学自由探索的精神。当鸦片战争
爆发时，西方列强以坚船利炮轰开了中国闭关锁国的大门
，一些思想先进的中国人开始幡然醒悟。20世纪初，中国
爆发的新文化运动高举民主（德先生，Democracy）和科
学（赛先生，Science）的大旗，开启了一个崇尚科学的时
代。在那个时候，学习西方的科学与技术曾是作为救亡图
存的道理而提出来的，虽然仍缺乏科学的自由探索精神，
但尊崇科学与技术之心是无比真诚的。1915年，陈独秀在
《青年杂志》的发刊词“敬告青年”中写道：“国人而欲
脱蒙昧时代，羞为浅化之民也，则急起直追，当以科学与
人权并重。”“宇宙间之事理无穷，科学领土内膏腴待辟
者，正自广阔。青年勉乎哉！”1923年，胡适在为《科学
与人生》一书写的序中说：“这三十年来，有一个名词在
国内几乎做到了无上尊严的地位；无论懂与不懂的人，无
论守旧与维新的人，都不敢公然对他表示轻视或戏侮的态
度。那个名词就是科学。”从那个时候开始，科学在中国
逐步登上了思想的圣殿，科学代表着进步，科学意味着文
明，科学昭示着发展。正如胡适所言，没有人“敢公然对
他表示轻视或戏侮的态度”。今天的中国，科学与技术的
发展与20世纪之初的中国相比有了翻天覆地的变化。在众
多领域，中国科学与技术的发展达到了世界领先的水平。
中国人在经济的持续增长中深切体会到科学与技术进步的
重要意义，不断增强的经济能力也为科学与技术的发展奠
定了坚实的基础，中国已经到了为世界科学与技术发展作
出贡献的时候。
今天的科学与技术，对众多科学家和专业技术人员来
讲，可能是一份难能可贵的职守，一份毕生追求的事业；
对广大社会大众来说，或许是工作中克服困难、提升素质
的一个途径，生活中开阔视野、增强能力的一份常识。生
活在现代社会的每一个人，无论是不是科技工作者，都不
能漠视最基本的科学知识、最常用的普通技术。我记得，
自己在一个城市从事行政工作时，有一次偶然遇到一位从
事太阳能光伏材料制造的企业家，大家聊起单晶硅与多晶
硅的区别以及硅材料的发展前景，谈得非常投机。最后，
这位企业家笑着对我说，我本来打算把企业规划在兄弟城
市的，难得您对太阳能光伏材料也这么熟悉，我决定把企
业的生产基地就放在你们的城市。事后，我十分庆幸自己
拥有了这一份科学知识。我是一个糖尿病患者，一段时间
内血糖非常不稳定，打针又有过敏反应。我曾找过多名医
生作诊断，不同的医生建议服用不同的药物，自己非常困
扰。后来，我自己买来书籍，钻研糖尿病的基础知识，在
医生的指导下形成了一套有针对性的糖尿病治疗和慢病管
理方案，后来血糖一直比较稳定。我偶尔阅读美国知名心
脏病专家埃里克·托普撰写的《未来医疗》，他在书中认
为，未来的新型医疗模式就是要赋予患者更多的自主权，
积极参与医疗管理，努力做到自己的健康自己做主。我常
想，人类学家把现代人称为智人，每一个现代人都有一颗
充满智慧的大脑。作为现代人，我们要锻炼身体，更要锻
炼大脑，发挥自己大脑的聪明才智，善于学习、勤于思考
，才能成就不凡的智慧人生。在一个知识大爆炸的时代，
如果有幸做到与科学为伍，与新技术同行，一样能够走在
时代的前列。
现在，科学与技术的发展日新月异，做一个热爱科学
的现代人必须具有学习的精神。科学与技术的进步加快了
人类知识更新的速度。据联合国教科文组织研究，在18世
纪，知识更新的周期为80～90年；19世纪至20世纪初，缩
短为30年；20世纪60～70年代，一般学科的知识更新周期
为5～10年；20世纪80～90年代，许多学科的知识更新周
期缩短为5年；进入21世纪以后，一些学科的知识更新周期
甚至只有2～3年。知识更新的周期正在缩短，必须坚持持
续学习，倡导终身学习。学习新的科学知识、新的技术技
能，其实是一件十分快乐的事情。现代的科普书籍、科普
影视大都描绘生动、意趣盎然，阅读和观赏都是一种惬意
的享受。历史学家告诉我们，在1450年时，欧洲仅不足8％
的人能够阅读，阅读曾是精英人士的特权。今天，我们倡
导的是全民阅读。我喜欢观看中央电视台的《朗读者》节
目，它对鼓励全民阅读非常有意义。但我总是感觉，《朗
读者》选择的人文篇章比较多，选择的科学篇章比较少，
而许多科学著作、科普著作一样充满了人文情怀，文字优
美，故事生动，读起来朗朗上口，听上去扣人心扉，对提
高全民科学素养也大有裨益。近几年来，我有幸参观了许
多大科学项目和装置，包括蛟龙号载人潜水器、上海中能
同步辐射光源、神威·太湖之光（无锡）超级计算机、中
国（合肥）全超导托卡马克装置、北京正负电子对撞机、
上海余山天文台65米射电望远镜等。俗话说，百闻不如一
见。这些参观与考察，使我增长了许多知识，开阔了科技
视野，感觉十分精彩。
做一个热爱科学的现代人必须具有探索的精神。科学
研究的过程本身就是一个探索未知领域的过程。进化论的
创始人达尔文曾是一个富家子弟，但他大学毕业之后，毅
然乘坐英国海军“小猎犬号”舰进行了5年的环绕世界科学
考察航行，深入丛林、海岛观察植物与动物的生长规律，
掌握第一手研究资料，终于写出了不朽的科学巨著《物种
起源》。英国动物学家珍妮·古道尔没有上过大学，凭着
一腔热情走进非洲的原始森林，为了观察黑猩猩的生活场
景，度过了38年的野外生涯，写下了著名的《在人类的阴
影下》一书，唤醒更多人来保护野生动物。达尔文和珍妮
·古道尔都收获了成功，但他们当年的科学探索却并没有
任何功利的目的。亚里士多德曾写道：“古往今来人们开
始哲理探索，都应起于对自然万物的惊讶。”“他们探索
哲理只是为想脱出愚蠢，显然，他们为求知而从事学术，
并无任何实用的目的。”据说，古希腊数学家欧几里得曾
有一个学生问他：学习几何学有什么用处？欧几里得非常
不满地对仆人说：给这个学生三个钱币，快让他走，他居
然想从几何学中捞取实利。欧几里得强调了学习几何学的
非功利性。古希腊这种“为科学而科学”的精神正是我们
今天所非常缺乏的。为“脱出愚蠢”而探索、为求真知而
探索的精神就是十分可贵的科学精神。
做一个热爱科学的现代人必须具有实践的精神。我们
经常说，实践出真知。近代科学的一个重要特点就是摒弃
了中世纪经院哲学单纯依靠逻辑推理的思维方式，而将科
学研究建立在实验和数学相结合的科学方法之上。从罗吉
尔·培根到伽利略、笛卡儿乃至牛顿等，都十分重视科学
实验和追求事物变化的数学关系，形成了十分优良的科学
传统。这种优良的科学传统一直保留至今。世界闻名的诺
贝尔自然科学奖始终遵循严格的实证原则，所奖励的科学
成果都是经过比较彻底验证的科学贡献。爱因斯坦获得诺
贝尔奖的原因是他发现了光电效应定律，而不是他的狭义
或广义相对论。费米获得诺贝尔奖的原因是他发现了中子
辐射产生的新放射元素以及慢中子产生的核反应，而不是
他创立的粒子相互作用理论。今天，我们绝大多数人可能
无法像达尔文一样去环绕世界做科学考察，像珍妮·古道
尔一样去非洲原始森林观察黑猩猩，甚至无缘穿着白大褂
在实验室里做各种有趣的科学实验，但我们一样可以在生
活实践中体验科学与技术的无比美妙。在现代生活中，高
新技术触手可及，万事万物都存在着科学的道理，就看我
们如何去悉心体会。从我自己来讲，小时候喜欢摆弄矿石
收音机，青年时代在农村务农时当过电工，参加工作后经
常去南京珠江路学着装配计算机，这几年总喜欢尝试智能
手机的各种流行APP。我以为，古人说十指连心，心灵手巧
，勤于实践，锻炼了手脚，也锻炼大脑。一个热爱科学的
人，必定会对新生的事物、未知的世界充满了好奇，充满
了激情，让自己的生活始终保持快乐与新鲜。
做一个热爱科学的现代人吧！善于学习，乐于探索，
勤于实践，让自己的脚步始终跟上科学与技术发展的时代
步伐，让自己的思绪永远对未知的世界保持一份童心般的
纯真意趣，人生岂不是会更加精彩！

这是一本面向机关干部而写作的科普读物，目的是让大家对现代科技知识有一些初步的了解。作者徐鸣以文科生的思维，用通俗易懂的语言，带你一览前沿科技热点。内容涉及人工智能、量子信息、转基因等前沿科技热点知识。

在党政机关工作多年，平常接触的许多干部，工作中
表现十分优秀，只因其大学具有文科背景，对现代科技知
识了解不多，尤其是对一些新的科技概念知之甚少，影响
了正常的工作发挥。从2016年开始，我尝试进行科普创作
，想为机关干部普及现代科技知识尽一份责任。在科普写
作过程中，我往往通过网络大数据选择热点科技题材，题
材确定后自己寻找科技图书进行学习，学习中遇到不懂的
问题便向专家学者请教，甚至在知乎网站上注册登记，时
不时提些问题征询答案等，在自己大体学通弄懂的基础上
进行创作。到政协工作之后，我曾到全国各地考察大科学
项目，更是开阔了眼界，增长了知识。时间长了以后，我
逐渐爱上这份业余的科普创作工作。我感到，科普创作的
过程，既是自己学习现代科技知识的过程，也是结识广大
科普爱好者的过程。长此以往，乐此不疲，与科技及科普
工作结下了不解之缘。
面向机关干部写作科普文章，目的是让大家对现代科
技知识有一些初步的了解，我尽量让文章写得通俗易懂，
用文字描述代替各种数学公式推导，使大家对科技新概念
有一个大体的了解。考虑到机关工作繁忙，每篇文章的文
字量一般在四五千字左右，大约花半个小时就能够浏览阅
读。如果哪一位有兴趣作进一步探讨，则可以在初步了解
的基础之上阅读专业书籍，进行更深入的学习。科普文章
写好之后，我会寻找这方面的专家学者，请他们看一看、
把把关，以免造成谬误，贻笑大方。到政协工作以后，政
协各方面人才荟萃，请教亦愈加方便。许多政协委员都被
我打扰过，我在这里一并表示深切感谢！
我的这些科普文章，大多数刊登在省级机关的内部刊
物上，偶尔也有几篇刊登在省里的公开刊物上。许多机关
老朋友看到后给了我许多肯定，也鼓励我汇集出版，进一
步发挥科普的作用。感谢中国科学技术大学出版社的大力
支持，最终有了这一本小册子，感谢南京艺术学院的孟子
茹同学为本书绘制了插图，也感谢参观的科研院所朋友为
我提供部分照片。我自己是南京大学中文系毕业，也是文
科背景。这些文章算是我这两年学习现代科学技术知识的
一些心得体会。本人水平有限，文章中不尽如人意的地方
肯定是有的，仍希望各位专家学者不吝赐教，我的邮箱为
525723421@qq.com，十分感谢！
做一个热爱科学的现代人，从你和我共同做起。让我
们在充分享受现代科学与技术带来的幸福生活的同时，一
起去探索科学与技术的奥秘。
徐鸣
2018年11月23日于南京

这个世界上有许多预言家都在乐此不疲地预测着未来。预言家预测的未来大体分为两种情况：一种是比较乐观的未来，认为人类社会发展的前景是光明的，明天会比今天更美好；一种是比较悲观的未来，认为人类社会发展的前景是黯淡的，明天甚至比今天更糟糕。我是一个乐观主义者，认可人类未来充满挑战，相信人类终究能够战胜困难，赢得未来的可持续发展。
作为一个未来乐观派，我非常喜欢阅读乐观主义预言家预测未来的书籍。阅读这类书籍，既可以了解现代科学与技术发展的趋势，因为未来的发展总是与科学技术的进步联系在一起；也可以保持乐观开朗的生活态度与精神风貌，相信今天的问题都能够在明天找到圆满的答案。在众多乐观主义的预言家中，我比较欣赏美国未来学家雷·库兹韦尔。他的畅销书《奇点临近》是一部预测人工智能和科技未来的奇书，曾被评为美国最畅销非小说类图书、亚马逊最佳科学图书。库兹韦尔是美国国家科技奖章获得者，被《华尔街日报》誉为“永不满足的天才”“世界领先的发明家、思想家、预言家”等。他的《奇点临近》写于21世纪之初，中文版问世已经是2012年了。我当年拿到新书后曾一口气读完，并反复看了三遍。这些年过去了，我仍时常把这本书拿出来翻翻，把当前科学技术发展的点滴进步与当年库兹韦尔的预言作比较，感受科学与技术的神奇变化。《奇点临近》给人类未来描绘了一幅既令人兴奋、又匪夷所思的壮阔画卷。
奇点意味着什么？
奇点是一个专有名词，表示能够带来奇异影响的独特事件。数学家用这个词表示一个超越了任何限制的值。假设奇点是y，函数公式为y＝1／X，X的值趋近于零，则y趋向于无限大。天体物理学家用奇点表示宇宙大爆炸之前宇宙存在的一种形式，奇点具有无限大的物质密度、无限弯曲的时空和无限趋向于零的熵值，奇点导致了宇宙大爆炸的发生。在大爆炸的那一刻，从奇点诞生了宏大尺度的宇宙。总之，奇点具有十分神奇的力量！
今天又有何等重大的变故可以喻为新的奇点临近呢？这就是现代科学与技术的飞速发展。库兹韦尔在书中强调了两个概念，“第一个概念说明了人类的发展正以指数级的速度增长（以一个常量重复相乘的速度）”；“第二个概念说明指数级增长的速度是多么令人震惊，开始的时候增长速度很慢，几乎不被察觉，但是一旦超越曲线的拐点，它便以爆炸性的速度增长”。库兹韦尔是一个技术决定论者，他说的奇点是“技术奇点”，主要是指技术的飞速发展与巨大进步。一般来说，科学是技术的因，技术是科学的果。技术更直接作用于人类社会的发展。科学与技术的这种“指数式”增长，给人类社会发展带来的影响必然是极其深远的，人类的生活和人类社会的发展将不可避免地发生深刻的改变。
毫无疑问，人类在进入工业文明社会以后，整个社会呈现加速发展的态势。工业制造水平的不断提高，使得人类的工具与技术持续进步，人类认识自然、改变自然的能力达到了前所未有的地步。早在20世纪50年代，被称为“计算机之父”的冯·诺伊曼就曾指出：“技术正以其前所未有的速度增长……我们将朝着某种类似奇点的方向发展，一旦超越了这个奇点，我们现在熟知的人类社会将变得大不相同。”显然，库兹韦尔延续了冯·诺伊曼的思想，而且进行了更为系统的分析与总结。库兹韦尔在书中提出了一个技术进步理论，即加速回归定律。依照这个定律，技术的发展呈现指数式、革命性的特征。指数式是指技术发展的量变速度，革命性是指技术发展的质变性质，技术的加速量变终究会引起质变，一种“范式”代替另一种“范式”。在书中，库兹韦尔将整个人类文明进程划分为六大纪元，第一纪元是物理与化学的纪元，这是宇宙诞生的纪元；第二纪元是生物与脱氧核糖核酸（DNA）的纪元，这是生命诞生的纪元；第三纪元是大脑的纪元，这是人类诞生并进化的纪元；第四纪元是技术的纪元，这是我们现在的纪元，科学技术突飞猛进的纪元；我们即将进入第五纪元，即人类智能与人类技术结合的纪元，人类将在这个纪元突破生物的限制；第六纪元是宇宙觉醒的纪元。
在深刻解析人类文明进程和当代科学技术发展的趋势之后，库兹韦尔极大胆地预测：21世纪30年代，人类大脑信息上传成为可能；2045年，奇点来临，人工智能完全超越人类智能，人类历史将彻底改变。在这里，库兹韦尔恰如其分地引用了美国著名棒球运动员尤吉·贝尔的一句话：“未来并不像它过去那样发展。”
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