2010年2月27日凌晨，智利发生了8.8级大地震，这又使人想起2010年1月发生在海地的7.3级地震和2008年5月发生在中国汶川的8.0级地震。灾难发生时的惊心动魄以及过后的惨烈场景，再一次将注意力聚焦于人们苦苦探索的难题“地震预报”上——这是寻解“未来”的另一领域。最近，中国同济大学海洋与地球科学学院教授秦建业带领他的团队，为地震预报带来了一丝新的曙光。
在大地震之前，诱发地震的区域地壳中会产生一种“微破裂”，但人类并没有那么巨大的“X光机器”去“扫描”地球，来查看“微破裂”的情况。不过，在地壳大的断层中，会发生一种很特殊的，而且每一次震动的信号都一模一样的“小地震群”，科学家可以跟踪这些震波在一天前、两天前、几个星期前、几个月前，甚至几年前的衰减的程度，来判断“微破裂”的存在。秦建业开发了一种新的计算方法来捕捉这种地震的前兆，并通过对美国提供的对某一地质大断层的监测资料分析，验证了2004年发生在此处的地震在18个月前出现了预兆。秦建业的计算方法非常简单，并能与所有的科学家共享，这一成果将发表在2010年4月的美国著名学术杂志Bulletin of the Seismological Society of America上。
科学发展的漫长路途中有着太多的未知之数，有着实验精神和创新精神的科学家与工程师，正在努力先行一步，让模糊难辨的未来之路呈现出更多的美好与希望。同时，考古学家也在利用现代的科学技术拂去层层沙土，让古老的历史重见天日。
继科学家利用基因技术解开古埃及法老图坦卡蒙身世与死亡之谜后，又一项提取古DNA技术和DNA序列分析技术的研究成果在2010年2月11日的英国Nature杂志上发表。美国哥本哈根大学的Eske Willerslev根据在格陵兰岛永久冻土中发现的一团4000年前的毛发，首次完整重建了一名远古人的基因组。由于古DNA会高度碎化并被现代环境基因污染，古DNA的研究相对现在DNA研究来说要困难很多。这一发现表明，新的基因测序技术能够复原一名古人类全部的细胞核DNA序列，这大大扩展了科学家处理古DNA的能力。
“更久远”的历史也在被发现之中。2010年2月15日，美国布鲁克黑文国立实验室研究小组负责人Steven Ludwig Duo宣布，他们在实验室环境下创造出相当于太阳中心温度的25万倍高的4万亿摄氏度高温纪录——这个温度足以融化任何物质，以模拟宇宙“大爆炸”后的情形，为探索宇宙成因提供素材。
我们的过去在哪里，未来又向何处去，这是亘古以来的人类追问。现代科学给予人们超越现在的洞察力，使过去与未来的朦胧区逐渐明亮，让人类更加清晰地认知过去，并在每一个细节上书写着未来的梦想。
4 信息时代：不断“升级”的想象力
信息科学以令人瞠目的速度飞驰前行，人类的想象力和创造力，也如同“1.0，2.0，3.9，4.0……”，“2G，3G，4G……”这些耳熟能详的计算机软件版本的专业术语一样，在持续不断日新月异地“升级”，展示出前所未有的图景，带给世界连连惊喜。
2010年6月29日，美国物理学家组织网的一则报道，就有可能成就计算机硬件的一次重大的革命性“升级”。英国雷丁大学材料化学家Howard Colquhoun领导的研究团队在《自然—化学》杂志中指出，他们通过模拟DNA链存储和处理信息的方式，设计和人工合成了一条承载有信息的聚合物短链。这项研究的关键在于制造出镊子形状的分子，让这些分子沿着这条聚合物链挑选信息，即能够“阅读”并且翻译长长的聚合物序列上的信息。最重要的是，不同种类的镊子分子可以在链上不同位置开始阅读信息，这意味着不同类的信息能够从同一个序列上读到。此时，Colquhoun也一语道破这项技术研发的重要意义，聚合物工作的整个过程同遗传信息的处理过程非常类似，在今后有望研发出在聚合物链上书写新信息的方法，最终能够在分子层面进行全合成的信息技术。
Colquhoun的研究引发世界关注，是因为他为未来最具发展潜力的第六代计算机——“DNA生物计算机”指出了其中的一种具有可能性的技术方向。DNA生物计算机的研究设想在1983年由美国科学家提出，即是利用遗传工程技术，仿制出有些有机物中具有“开”与“关”特性的蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。蛋白质制成的生物芯片，一个存储点只有一个分子大小，其存储容量可以达到普通计算机的十亿倍，而集成电路的大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，且运行速度更快。生物计算机一旦研制成功，将使目前数字信息技术的信息处理与存储方式彻底改变。
生物计算机无疑会促成计算机产业的大洗牌，但其最后选取的怎样的技术方式实现，同预测信息科学未来的发展路径一样，并不是一件容易的事。1943年，IBM的总裁Tom Watson就说：“我想大概这个世界需要五架计算机”，而现在，全世界已经几乎是人手一台计算机了。就连大名鼎鼎的微软总裁Bill Gates在1981年的时候也宣称，存储量有640个K就足够了，当然，现在家庭计算机上百个G的存储量都不行。信息科学不仅自身技术的升级换代速度之快令人难以置信，甚至还要求科学家突破想象力的局限，才能较准确地预测其未来的方向，取得开创性的世界级成果。
在这些技术中，被誉为未来互联网“神经中枢”的“云计算”正在从“云端”开始“落地”，呈现出较为明朗的前行途径。微软中国研发集团总裁张亚勤解释道：“你可以想象这么一幅图画：整个天空飘浮着许多云，这些云都是一个个庞大的数据中心。当你需要任何服务的时候，可以通过自己的电脑去访问这些云，获得信息或者自己所需的资源。”“云计算”在实际当中的应用远不止于此，在数据互联的过程中，更会催生出一些跨越行业的新服务，使目前桌面互联网的规模扩大5倍，甚至于10倍。虽然“云计算”所延伸的新服务类型还尚未知道，但可以确信的是，其时互联网的发展速度会令著名的摩尔定律也相形失色。而现在，更多信息科学的突破均在且行且探索中。
据美国麻省理工学院《技术评论》杂志报道，韩国三星公司和成均馆大学的洪秉熙教授领导的研究人员在一个63厘米宽的、能弯曲的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，制造出迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后，他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏，研究人员表示，这是制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸屏及平板显示器的第一步。从理论上来讲，今后人们可以卷起手机，然后像铅笔一样将其别在耳后。
德国弗劳恩霍夫实用技术研究所的研究人员开发出的一种新技术，实现了计算机的非接触式多点操控。操控者只要在屏幕前移动手掌或做出抓取等手势，就能对屏幕上的图片进行几乎实时的移动、缩放或删除，用两只手同时“抓”住某图片，就可以在三维显示中对图片进行任意角度和方向的旋转。虽然这套系统还需要进一步改进才能达到实用化水平，但其令人着迷的“虚拟化”操作已引发了计算机界强烈的技术追逐的兴趣。
日前，英国工程师将一段长约270千米的光导纤维成功转变成世界上最长的激光。参与此项研究的英国阿斯顿大学教授Sergei Turitsyn认为，这项技术为改进未来光通讯系统的速度、可靠性和运作能力提供了一个新的平台。270千米的超长拉曼纤维激光将促进激光技术向一个全新的领域发展。他同时强调，“更有趣的是激光以一种全新的方式应用，即作为传送介质，而不是作为相干辐射的来源。撇开激光科学的先进性不说，单是激光腔长度的基本限定就成为一个新探索的领域”。
崭新的信息科学正在重塑人类的智力与文化；帮助我们理解并处理一些超出我们控制的变化，在这个充满活力与未知的领域中，一些自然或者人为的奇迹都有可能突然发生，彻底改变其前进的方向。就像电话的发明者贝尔所说:“你别每天都要在一条路上走，有的时候你应该到树林里去，你会发现很多不同的、你从来没见过的东西。”信息科学的发展往往和人们事先的设想不同，不过有一点是肯定的：它正永久改变我们对于自身的认识，并颠覆我们的生活方式。
5 超级计算机“世界第一”的思索
2010年11月16日，国际超级计算机TOP500组织正式发布第36届超级计算机500强排行榜，中国“天河一号”荣登榜首，成为中国在超级计算机领域捧回的第一个“世界冠军”。自1993年开始发布全球最快的500台超级计算机名单以来，TOP500排行榜上的第一名，甚至前10名几乎都没有悬念地是美国机器。
TOP500是全世界最具权威性的超级计算机比赛，代表着超级计算的顶尖水平，并被视为一个国家显示信息领域科技实力的成就标杆。中国的“天河一号”是来自欧美日之外国家的超级计算机首次登上榜首位置，在此次最新的TOP500排行榜上，中国以42台机器的占有数量位居第二。同时，在排名世界前十的超级计算机中，中国拥有两台。中国的高性能计算能力已提高至全球第三，仅次于美国和欧盟，其异军突起的态势，无疑会引发世界范围的强烈关注。
如“天河一号”总设计师、国防科技大学副校长杨学军所言，从中国致力于在超级计算机研究以来，中国超级计算机研发人员就有着清晰明确的目标——“自主可控”。这种科学原则与价值代表着国家的创新目标趋向，中国科学家沿此目标，水滴石穿，一步步将中国高性能计算机研制技术推向国际前沿，印证出中国科技界的坚强信念，并以令人振奋的科学成就，凝聚起整个国家的热情与信心。
科学研究的竞争常常相似。2002年，日本的超级计算机“地球模拟器”就曾取代美国机器，成为世界第一。美国感受到巨大的冲击，集中实施振兴超级计算机研究的战略，在全世界形成新一轮的研发热潮，由此大大推动了美国以及全世界超级计算机的提升。中国的“天河一号”此次夺魁，也是中国向世界发出一种信号：竞争并不是取代，而是拉动整个世界共同提升超级计算机的水平，最终得益的将会是科学的胜利。
不过，虽然中国超级计算的整体系统走向科技领先，但在基础芯片研制、推广付诸使用、完整产业链上，中国差距明显，在信息技术领域，西方国家优势地位和美国主导地位的“游戏规则”并不像西方媒体所说，得到根本的改变，中国要将登上榜首这种“瞬间的成就”转变为“长久的优势”，还有很长的路要走，有更多的努力要付出。
超级计算机领域的竞争态势加大，源自于其在基础研究中的作用日益凸显。比如，“宇宙如何形成”，一直是全世界天文学家“研之不疲”的热点课题，而其庞大的计算过程则离不开超级计算机的运算能力。近日，中国天文学家就“借力”中国自主研发的超级计算机“联想深腾7000”，实现了超大规模宇宙模拟实验，借助近300亿个虚拟粒子，情景再现了“盘古开天地”，来分析边长为45亿光年的立方体积中物质分布的演变。
这次实验是迄今同等尺度上规模最大、精度最高的数值实验，将帮助科学家理解星系是怎样形成、演化的，超大质量黑洞是如何形成的，剖析暗物质、暗能量主导的宇宙中的结构形成过程，揭开宇宙起源的神秘面纱。中国超级计算机的繁荣为中国科学家奠定了基础研发的物质基础，使他们有可能与别国科学家一道，同时站在世界一流科学的起跑线上。
“你追我赶”的科学竞争，激发了科学家的创新潜力，就像“宇宙起源”的研究，英国牛津大学的物理学家Roger Penrose和亚美尼亚埃里温物理研究院的Vahe Gurzadyan的新发现引人瞩目，可能将颠覆现有的宇宙学理论：我们生活于一个“循环”的宇宙中——当我们的宇宙终结，标志着一个“时代”的结束。但是它会立即引发一次大爆炸，从而产生一个新的“时代”，也就是一个新的宇宙，