未来世界的100种变化- 第1部分

　　　　2004年10月，在汉堡召开中国留德学者学生团体联合会年　　　　
　　　　会期间，留德中国物理学者学会（GPCD）的几位学者向我推荐并简要介绍了他们翻译的《未来世界的100种变化》一书。书中的内容很快吸引了我，使我欣然应邀为该书作序。　　　　
　　　　我不是科学家，也没有理工科的背景，仅能从常人的角度去审视本书的价值，但这丝毫不影响我对书中内容的浓厚兴趣和对未来世界的关注。随着现代科学技术的不断发展，人们对未来世界的勾画早已飞跃出想像的阶段。在无数的发明和创造成为人类生活中普遍之需时，伟大的科学家们依旧在为拓展人类智力而不懈努力。读罢此书，我感觉未来世界的轮廓变得愈发清晰和具体起来。相信我的这一感受也会在广大读者中产生共鸣。　　　　
　　　　留德中国物理学者学会成立于1990年，由一群在各自岗位上取得了巨大成就又有意为祖国服务的中国留德物理学者组成。十几年来，他们致力于促进、加强国内外同行之间的学术交流，办有自己的学术刊物，尤其在为国家服务方面做出了许多贡献。2004年3月，在教育部“春晖计划”的资助下，该会组成了一个　6人代表团继续他们的为国服务之举。他们告诉我，正是这次祖国之行促使他们决定把这本描述最新科技成果的德文书翻译成中文，以便国内的同行们及时跟踪世界未来科技的发展趋势，从而最大限度地接近并占领世界科技的前沿阵地。同时，也向广大读者描述了科技将怎样改变我们未来的生活。　　　　
　　　　《未来世界的100种变化》一书终于与广大读者见面了。可以想像，对于一群理工科出身的学者来说，翻译一本技术含量极高的科技书籍谈何容易：既要使其文字通俗易懂、脍炙人口，又要保证其中的高技术成分不打折扣、原汁原味。然而，留德中国物理学者学会的学者们做到了，尽管他们在成书之际也曾坦言翻译过程中的艰难始料未及。这些学者们用他们的热情和行动，为所有留德学人树立了一个为国服务的榜样，更诠释了该学会制定的以多种形式为国服务方针的真谛。我想，这应该是超出本书内容之外的更高价值所在。　　　　
　　　　中华人民共和国驻德国使馆教育处公使衔参赞　　　　刘京辉博士　　　　
　　　　2004年11月10日于柏林ê　　　　
　　　　


第一部分：前言写在德国“技术之年”

　　　　古以来人类就崇尚技术的神力，并在一直不断地探索它的奥秘。那么，未来的技术是什么样的？如何借助它来改善生活？这种好奇心是人们从事科学研究的驱动力。也正是由于人们对技术的浓厚兴趣以及技术对社会的重要意义，联邦德国教育与研究部（BMBF）选定2004年为“技术之年”。　　　　
　　　　工程师和技术人员愿意让人们知道他们所从事的工程项目对未来社会所具有的重要意义。从书中很多例子（如心脏起搏器、燃料电池和微型电机等）中都能看出现代新技术及科学工程给我们社会的发展与进步所带来的巨大影响。　　　　
　　　　根据“与科学对话”为主题的倡议，德国80多个科学协会和研究所联合参加了我们举办的“技术之年”活动。我们想利用这些活动激励当代的年轻人对科学工程及其相关专业技术的研究领域产生广泛的兴趣。我们迫切需要掌握科学技术的接班人，从而确保德国未来的技术优势。　　　　
　　　　德国教育与研究部部长　　　　
　　　　布尔曼（Edelgard　Bulmahn）　　　　
　　　　


第一部分：前言指向技术新大陆的航标

　　　　几何时，伟大的日耳曼帝国是思想家和发明家的乐园，是全　　　　
　　　　世界的实验室和工作台。“德国制造”的字样是全球一流质量、一流技术的代名词。但在今天，当其他发达国家已确定了自己技术进步的目标，并正朝着既定目标迈进时，德国的技术却滞后了，它需要付出一定的努力才能跟上。早在20世纪90年代初，德国在很多方面就开始落后，首先是德国对教育和科研的财政支出减少了，这导致德国的经济失去了创新的动力！仅仅靠老祖先积累下来的财富维持生存，对未来的投资寥寥无几，就好比农民吃掉自己的“粮食种子”一样，其后果可想而知。如果我们想重振当年德意志共和国的雄风，在全球一体化的今天保持自己的竞争优势，就必须用创新的思维来填充德国思想的“仓库”，让创新思想成为现实。　　　　
　　　　面对全球性的竞争，企业要生存下去，就必须在最短的周期里向市场推出最新最优秀的产品及优质的服务项目，并加速产品的更新换代，否则我们将穷困潦倒。通过对成功企业的研究分析可以看到，这些企业的共同点都是以创新的思维广泛使用新技术，从而使企业充满生机与活力，使企业有了长远发展的基础。如果德国想保持比匈牙利、韩国和巴西更高质量的生活标准，那么我们的企业就必须在技术上超越这些国家，生产出他们无法生产的产品。技术上仅仅靠模仿是不会有前途的。目前，德国虽然在很多领域已经失去了主导地位，但在汽车、机械制造业等领域仍保持着绝对领先的优势。只要我们在各个产业领域里保持旺盛的创新活力，德国的未来将充满希望，经济腾飞指日可待！只有这样才能使德国继续保持高就业率和繁荣富裕！　　　　
　　　　然而，革新之路遥远而又充满艰辛。人们只需看看专利局就知道上述说法的正确性：有多少专利能投入生产使用？而又有多少专利会被永远的封存在专利局的档案室？没有什么最好的办法来确切地预测未来。从另一方面来说，未来不会从天而降，它需要由我们共同来创造——现在我们已能辨认出未来的发展趋势。自从美国未来学家内斯比特在20世纪80年代首次使用“大趋势”（megatrend）这个词以来，该词汇的频繁使用已成时尚：媒体和销售行业让一切都变为“趋势或潮流”。渗透到生活方方面面的带有普遍性的长期变化过程已清晰可辨。发展趋势或潮流的迷人之处在于，它能强烈地感染人们，进而变成激发创造的动力。可以通过专家访谈、出版物调查和市场发展将稳定的发展潮流与短期的波动区别开来。因为当今的世界要延伸到未来，所以人们设计出了未来世界的景象，再从中推演出对今日世界的要求。　　　　
　　　　人们从科学及经济实验室中便可找到未来发展的预兆。在这本书中，我们通过咨询有关行业的著名专家，从几万个专利中精心地收集和筛选了几十个体现创新思想且可行性较强的优秀专利。我们在此对下列专家们的合作表示感谢：贺利氏控股公司的何里西特（Frank　Heinricht）博士负责编写“新材料”；西门子股份公司的魏利希（Claus　Weyrich）和史麦特（Ernst　Schmitter）先生负责编写“信息和通信技术”；戴姆勒－克莱斯勒股份公司的韦伯（Hartmut　Weber）和少依内曼（Wolfgang　Scheune…mann）先生负责编写“交通和运输”；弗劳恩霍夫生命科学所的海因利希（Uwe　Heinrich）教授和科罗格尔（Claus　Kroggel）博士负责编写“生命科学和健康”；此外还有弗劳恩霍夫协会系统技术和革新研究所的施莫河（Ulrich　Schmoch）博士和布拉德克（Harald　Bradke）博士。值得指出的是，如果没有汉斯尔（Hnaser）出版社利德尔（Hermann　Riedel）博士的积极支持和弗劳恩霍夫协会出版部米勒（Franz　Mueller）先生的精心“调度安排”，本书是不可能问世的。　　　　
　　　　《未来世界的100种变化》的宗旨不是对未来技术的发展做出一个可靠的预见，也没有处理和涉及技术的细节。本书的宗旨仅在于穿透各个学科的壁垒将未来技术呈献给广大读者。书中涉及哪项技术和哪个产品是无关紧要的，重要的是与之相关的商业机会。作者通过本书表达了对创新精神的复活做出相应贡献的愿望，同时以直观的方式展示出新技术所提供的机会与可能性。　　　　
　　　　《未来世界的100种变化》展示出了德国具备的创造性的潜能。一个国家的竞争力和创新力量取决于高水平、有创造性的劳动力。德国所拥有的唯一原材料便是有创造力的头脑！而正好在这一点上我们逐渐面临着短缺，因为越来越少的年轻人愿意选择技术和自然科学行业就业。我们必须充分利用年轻人的潜能并给他们提供发展的机会，使技术和自然科学行业达到相应的国际水准。　　　　
　　　　书中所选择的例子都很有发展前途并富有革新思想，像一束投向未来的光束，它时窄时宽，时短时长，有时清晰有时模糊。大部分项目都具有较强的实用性，而且将会在以后几年之内进入我们的日常生活。幻想延伸了人们对未来的视野。并不是所有的项目都能如作者们目前所估计的那样变成产品，有一些其他因素会比技术因素更强烈地影响到产品的落实过程。新的思想和见解需要革新的氛围才能产生预期的效应。　　　　
　　　　在本书中列举的项目均属目前的热门话题，其中许多类似的具有竞争力的解决方案均并列存在，哪一种方案能得以实现仍然是个未知数，关键是大趋势正确！至此，亲爱的读者，本书的内容不应作为严格的技术标准，可将它看作是对未来的展示与描绘。就像晴雨表，仅仅起到对天气变化的预测作用。诚然，凡是预测就会有偏差。在此意义上，我们将《未来世界的100种变化》这本书展现给广大读者，至于书中所展示的未来能否百分之百地“实现”，则有待历史去检验。正如中国有句古话所说的：“实践是检验真理的标准。”　　　　
　　　　错误有其价值，在此在彼。　　　　
　　　　并非每个驶往印度的航海者，均能发现美洲。　　　　
　　　　——科斯特纳　　　　
　　　　弗劳恩霍夫协会主席　　　　
　　　　布凌格（Hans…Joerg　Bullinger）　　　　
　　　　


第二部分：信息和通信技术数字电影院——感受21世纪（图）

　　　　从移动电话到思想的传输　　电影是用于展现运动图像和声音的第一种媒体。在它的成长过程中；新的技术尤其是电视的出现，使电影曾被多次认为将走向灭亡。但是尽管时不时有这样那样的危机，电影的生命力依然存在。这主要有两个原因：第一，电影是社交的一个组成部分，人们在晚上不喜欢呆在家里；第二，电影院中的播放技术（如图像和声音的质量）明显地优于电视。只要保持这两个特点，电影就会继续存在。　　　　
　　　　影院中新的感受世界的梦想给了电影制作人员设计电影的新　　　　
　　　　的空间，通过投影设备可把平面图像投到长方形的银幕上，这需要新的数字技术，是未来几年内的一个挑战。　　　　
　　　　告别电影胶卷　　　　
　　　　今天的电影制作是胶卷和数字技术的混合。要完成一个普通的数字化制作和发布链，不可缺少几个重要的组成部分，如摄像机、数据压缩软件、移动存储器和投影仪。只有在所有这些部件都齐备时，数字电影院的梦想才能成为现实。这将导致电影胶卷在电影院中消失。　　　　
　　　　数字电影院的挑战　　　　
　　　　主要的挑战在于高的质量要求和与之相关的巨大的数据量。制作90分钟的电影大约需要10～30公里长的胶卷，然后剪辑成约3　公里长的胶卷。对数字技术来讲，这意味着要拍摄大约10～40万亿比特的数据量，最后制作成约2～4万亿比特的数据量。　　　　
　　　　新开发的下一代设备可以处理这样庞大乃至更大的数据量。这意味着数字电影院即将出现：　　　　
　　　　●今天的大多数电影放映在长方形的屏幕上，将来将通过多重投影构成一个完整的虚拟环境。　　　　
　　　　●今天的电影讲述一个故事，在将来，观众将成为故事的一部分，可以交互并产生影响。　　　　
　　　　●今天的实况转播是电视的专利，明天的电影将成为事件的现场。　　　　
　　　　●电影制作人员的想像和新的技术可能性可能形成电影的新形式。　　　　
　　　　重要意义　　　　
　　　　电影技术被很多人认为是小作坊，主要原因在于电影拍摄主要使用胶卷，而录像和电视则属于电子媒体，与电影不兼容。随着数字电影的引入，这种情况会产生剧变，电影将重新获得新技术和新感受的领头羊的地位。　　　　
　　　　除了经营电影外，将来的电影院也可以用数字技术来放映现场直播，这就形成了新的商业模式，从而影响到整个媒体和休闲市场。　　　　
　　　　前景预测　　　　
　　　　专家们一致认为，只要技术的前提条件成熟并且有合适的电影制片人，同时影院经营者和观众均能得益，“数字电影”就会到来。　　　　
　　　　数字技术在动画、特技和后处理方面的应用早已存在，现在正用于加演片和电影广告。在将来的5～10年内，故事片也会运用数字化进行制作、发行和放映。　　　　
　　　　足球运动的未来　　　　
　　　　足球是一项能在世界范围内引起大喜大悲的热门运动。足球也是一项大的商业活动，误判，尤其是进球的误判会造成严重的经济后果。一项新的技术能够帮助裁判的工作并可使足球运动更加有趣。目前正在开发一种基于无线通信的实时三维定位系统，用来确定足球比赛中足球和球员的位置。这使得在线跟踪整个比赛过程成为可能，并为足球比赛的公平性带来新的可能性。弗劳恩霍夫集成电路研究所受公司的委托，设计并开发了这项技术。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　实时三维定位系统的基础是测量无线信号相对不同接收器的运行时间差。在足球上及每个运动员的护腿板上都装有微型化的发射器。为了准确地跟踪每一个发射器的三维位置，运动场上的接收器都含有非常精确的同步信号。　　　　
　　　　到达接收器的信号将通过光纤传递到中心计算机，数据的处理和位置的确定可以在极短的时间内完成。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　要对目标实现高精度的三维定位和跟踪，这对所使用的技术提出了很高的要求。足球上的发射器具有非常高的加速度和速度，因此，必须致力于开发小型化的发射器并集成到足球上。　　　　
　　　　在系统设计时必须注意到因球员存在而造成的传输性质的改变和由