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科技与法律归责的关系
神经纳米技术学对于传统的自由意志的概念提出了新的问题。那就是,现代科技的发展与一个观念相悖,即:如果人的意愿是在生理原因交感的确定领域之外的话,那么人的意愿只能是自由的。随着生物科技以及神经科学开始解释人脑与意识时间的关系,以及新的技术使得科学家能够开始变更人精神状态,那么人类是否能够自由地选择某种行为模式呢?这个问题似乎已经变得不再那么确定了。这种不确定性,给刑事司法方面也带来了很多问题,一方面它可能成为我们获得刑事证据的新的途径,或者可能成为预防犯罪的手段;另一方面,它也为我们在判断行为人的主观心理时造成障碍。如果人的同样行为都只能由一种单纯的心理状态来指导(我们称之为“决定论”)的话,那么也就不存在刑事上的归责问题了。[4]但是问题不是这样,以“杀人”为例,某些行为人积极地追求被害人的死亡结果,有些出于放任,有些出于疏忽大意导致被害人死亡,还有些出于认识错误等等。如果这个“决定论”是正确的,并且责任依赖于行为人本可以做出的意思表示,那么我们将如何归责和定罪惩罚呢?即使希望杀人是源于精神上的动机,并且有一个完整的动因形成过程,刑事司法体系在当这种动机指导了行为并产生了刑事上的法律损害才予以归责。这也就是说,刑事责任从不强加于无动因的、自由的行为。未来的技术肯定会帮助我们确定行为人在杀人时的精神状态,并且将这个精神状态进行一个完整的描述。这种进步不仅能够帮助司法机关更好的认清事实,来判定被告是否有罪或者无罪,而且有利于对该罪行进行更精准的分析和归类。
神经纳米技术用于探知人的主观心理状态并影响归责
如前述,神经纳米技术的发展能够使我们获取人类主观心理状态的新信息,能改变或者抑制人的主观心理,甚至能灌输某种精神状态。首先,如果神经纳米技术能够为我们提供更准确的关于人的精神状态的信息,我们其实不用担心这作用会消极地影响刑事司法体系。实际上,这种信息应该帮助我们更好实现罪名的分类。比如在一场命案中,我们可以利用神经纳米技术成功地分析到嫌疑人的心理状态。只要我们相信通过神经纳米技术获得的信息的可信性,那么他们应该被看做是刑事司法体系的一个助手。这种进步能帮助我们更好的区分被告的一级谋杀还是二级谋杀,还是误杀,等等(这是美国刑法中关于谋杀的定性)。当然,关于神经纳米技术的先进性以及其收集数据的真实性被看作是一个有争议的事情。[5]此外,从神经纳米技术中获得的关于人的精神状态的信息,有一个关于转换的问题。也就是说,科学家需要将科学数据转换成法官和陪审团能够理解的用于归责的普通语言。法官和陪审团通常不理解一个新的科技数据所体现的归罪含义。在这种情况下,法官需要扮演一个信息筛选者的角色,要筛选不相干的信息,并且专家也应当能够将科学数据翻译成法官所理解的语言。以美国最高法院在Daubertv.MerrellDowPharmaceuticals案中[6],表示:法官应当扮演信息筛选者的角色,法院接受任何专家证据的结论,该证据应当获得该特定领域的普遍接受和认同。这个标准使得很多好的技术被拒之门外,因为它们没有获得科学家的普遍的接受。然而Daubert案要求联邦法官在决定科学证据的关联性时需要考虑被提交的数据是否已经符合严格的测试以及同行的审查。Daubert案同样要求相关的科学能够帮助发掘事实,去理解证据或者去决定事实争议。
神经纳米技术改变或者限制人格并影响归责
“纳米技术提供了一系列的搜集、积累、分配个人信息的可能性。但是另一方面,作为被施加技术的客体,接受神经纳米技术的人可能在不久的将来会被技术性介入,并影响其精神以及大脑系统。这种可能性不仅是现实的,而且是确定的。”[8]这也就意味着,纳米科技可以导致特定大脑区域的封闭,或者阻断大脑区域之间的联系,这种可能性引起了人们对于公共政策的关注。迫使犯罪嫌疑人的人格转变的技术是否有悖于道德呢?如何让这个技术具有可信赖性呢?如果上述技术证明了涉及归责的特定心理状态的存在,那么足以作为证据吗?[9]另外一个令人关注的问题是,是否接受这个化学技术的程序是自愿履行的。我们能够想象的到,如果一个人选择接受这种技术就有可能减轻获罪,那么这个过程就可能是自愿的。这种技术手段的刑罚是否超越了宪法呢?这个问题很难回答。这种惩罚看上去并不比现在的惩罚方式残酷,但是它却产生了同样的抑制效应。改变人的动机可能是在利用神经纳米技术防止犯罪方面最可能做的事情,通过这种方法可以阻止人们的犯罪。但是,这有一个严肃的道德问题。首先,这种方式是否具有自愿的性质是需要被考虑的。在现有体制下,犯人仍然允许保持其作为人的资格,但如果他们被释放后,他们又将继续追求他们私人的欲望。我们可以换一个角度去考虑这个问题,如果我们的道德标准变化了、法律标准变化了,或者他们的欲望不再是认为是犯罪了,那么这个人就可以从监狱中释放出来了。在基于社会道德规范永久地改变犯人之前,我们需要确认这种道德是否其本身具有时间性。一个相关的问题就是关于权威和规则的道德问题:谁来决定哪个罪犯有资格被改变?这种的欲望到底有多严重以至于必须要改变?进一步分析,如果国家强制改变罪犯的等级,法官以及陪审团将不再承担将罪犯归类的任务了。这种决定可能是有偏颇的,正如我们在过去将死刑的适用与种族联系到一起一样。
神经纳米技术向人“植入”意念并影响归责
最后,神经纳米技术非常可能向人的大脑灌输某些意识。一个人希望从事某种犯罪行为的时候是伴随着对于世界的错误认识,那么这个人可能对于其危害行为负较轻的责任。这种错误认识也能导致对于精神失常的主张。对于主张精神失常很重要的一点就是被告在其从事犯罪时所表现出来的症状的性质以及严重性,仅仅存在精神病是不足够的。[10]这种精神上的疾病经常与关于精神病的抗辩相联系,比如:精神分裂症,极端紊乱,而这又通常与法律责任相联系。总之,当故意是基于错误信息,这种导致的有害行为有时候会被法律所拒绝。错误认识抗辩与精神错乱的抗辩的不同点在于,后者的错误意识是源自于内部的,而错误认识的原因是源于外部。[11]从这个分析中,我们可以判断,当某种意念得以“植入”人脑时,并且当这种意念对于损害行为非常关键时,那么行为人可能不会负刑事责任或者较轻的责任。在现有的法律体系下,很难去处理这种神经纳米技术植入的案例。一般不正常以及通常的意识没有破坏归责的问题,即使这种意识明显源自精神混乱。只有当一个人的意识显示出不正常的时候才能减轻责任。我们可以想象一下几种情形:1.甲通过煽动乙对丙的仇恨,而使得乙杀害了丙;2.甲通过引诱乙吸毒,而使得乙在幻觉中杀人;3.甲通过神经纳米技术将“杀人”的意念植入乙的意识,从而酿成杀人案。我们可以判断,第一种情况下,甲因为教唆应该承担责任[12];第二种情况下,我们很难判定甲对于杀人的行为负担刑事责任。那么在神经纳米技术植入的情况下,如何确定责任呢?如何确定神经纳米技术所输入的是“杀人”的意识呢?界定这个问题是很困难的。神经纳米技术可能是比其他的传统医学工艺更复杂,因此发现这种效果也比发现传统医学工艺的效果更困难。如果刑法要对通过神经纳米技术而植入的意念采取不同的态度,那么法律就不得不修改,而这种修改将挑战公平的原则。
关键词: 物联网;无线传感器网络;RFID
中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0310046-01
0 引言
对物联网(The Internet of things)的定义有多种表述,字面上理解是“万物的互联网”,但总结后的含义大致相同,都是通过信息传感设备,按照某种协议,把特定物品与互联网连接起来,以实现智能化监控、定位、识别、跟踪和管理的一种网络。可以说它是在互联网人与人交互的基础上延伸和扩展到物与物、物与人交互的网络。物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层。
感知层相当于物联网的皮肤和五官,用来识别物体,采集信息。可以应用的技术包括智能卡、二维码标签和识读器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等;网络层相当于物联网的神经中枢和大脑,用来对信息进行传递和处理,包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等,网络层借用现有的无线网、移动网、互联网、广电网等即可实现;应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合,实现物与物之间,人与物之间的识别与感知,发挥智能作用,这类似于人的社会分工,最终构成人类社会。
由上述可知,物联网的关键技术在感知层。国际电信联盟将传感器技术、射频识别技术(RFID)、智能嵌入技术和纳米技术列为物联网感知层的关键技术。
1 物联网的关键技术
1.1 传感器技术
如果说计算机相当于人的大脑的话,那么传感器就是人的五官,通过传感器把外界的温度、硬度、磁场大小、红外线等数据信息传到计算机中,之后根据数据和信息等进行及时的处理。传感器技术是当前科技的前沿技术,其发展水平的高低可以衡量一个国家的科技发展水平,同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。传感技术主要研究关于从自然界中获取信息,并对这些信息进行识别和处理的一门涵盖多门学科的技术。传感技术的核心就是传感器,它可以实现物联网中物与人的信息交互。当前,无线传感器网络还是主要应用在比较简单和低复杂度的信息获取上,也就是说还难以实现真正意义上的人与物理世界的沟通,为了解决这一问题,还需要加强传感器网络的建设,例如:开发可以获取视频、音频和图像等矢量信息的无线多媒体传感器网络。另外在传感器网络追踪方面也存在很多挑战和困难,例如传感器在能量处理和传感能力方面的限制,传感器网络在智能性和自适应性方面的不足和单个节点信息的不准确或者不完全性。
1.2 射频识别技术
RFID(Radio Frequency IDentification),射频识别,又称电子标签,它是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID标签分为被动,半被动(也称作半主动),主动三类。由于被动式标签具有价格低廉,体积小巧,无需电源的优点,目前市场的RFID标签主要是被动式的。RFID技术主要用于绑定对象的识别和定位。通过对应的阅读设备(Reader)对RFID标签Tag进行阅读和识别。该种技术广泛应用在物流、智能交通、智能医疗等方面。
最基本的射频识别系统通常由电子标签、阅读器和天线组成。电子标签芯片内存有一定格式电子数据,作为识别物品的标识性信息,它是代替条形码走进物联网时代的关键技术。该技术的优势是能够轻易对所附着的物体进行监控并追踪定位;读取距离更远,存取数据的实时性更高;标签的数据存取的安全性更高,因为有密码保护。阅读器是读取或读/写电子标签信息的设备,与电子标签可按通信协议互传信息,即阅读器向电子标签发送读取信号,并接收标签的应答,对标签信息进行解码,之后,传输到主机以供处理。天线是标签与阅读器之间传输数据的发射和接收装置。
RFID技术与互联网、通讯等技术相结合,可以对物品进行全球范围内的跟踪与信息共享,可以使物流等行业的管理和效率得到大幅提高。RFID在发展过程中也遇到了一些急待解决的问题,如芯片标准的统一问题,芯片成本问题,安全隐私问题和产品的测试等问题,这些都阻碍了该技术的发展。
1.3 智能嵌入技术
智能嵌入式技术就是将自动控制技术、通讯技术和计算机技术等多项技术相结合的技术,是针对某一个行业,开发出智能化产品,实现产品故障诊断、本地监控或远程监控等功能,以达到管理的智能化。也就是说计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术。嵌入式技术具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点,因而应用越来越广泛,例如,智能电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数码摄像机等都广泛应用到这种技术。
嵌入式系统是软件和硬件的综合体,目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
然而,现在大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段,主要应用于工业控制和国防系统领域。而随着Internet的发展,信息家电的普及和嵌入式系统的微型化和专业化,如果把嵌入式系统应用到Internet上面,则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方,就可以在任何地方控制自己家里的电器了。
1.4 纳米技术
纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学和现代技术结合的产物。用纳米技术制作仿生传感器是当前最热的选择。仿生传感器是按照生物学原理设计的,模仿生物的感受规定输出可用信号的器件或装置。它是新型的传感器,由敏感元件和转换元件组成,另外辅之以信号调整电路或电源等。
仿生传感器的设计理念主要有两方面:一是敏感机制的仿生,包括敏感材料与敏感原理的仿生设计;二是传感器功能的仿生。仿生敏感材料也被称为仿生智能材料,它是仿生传感器的核心。另一方面,模仿生物的某些功能研制出相似的传感器为人类所用,也是极具吸引力的领域。比如模拟人手实现对各种复杂形貌物体的抓与放和搬动;模仿动物的鼻子制作电子鼻探测器;模仿鱼类制作仿生传感器等。仿生传感器技术发展至今,虽
然达到了很高水平。但随着研究的不断深入以及应用领域的逐步拓展,对仿生传感器也提出了越来越苛刻的要求。
纳米技术将是未来发展新型结构与功能仿生传感器的研究重点和热点。我们可以预见,基于纳米技术与仿生学原理开发的新一代纳米仿生传感器,将会更加丰富人类的物质世界,使人们的生活更加舒适、便利与安全。
当前,物联网被世界上各个国家所重视,我国也把物联网列为国家重点发展的战略性新兴产业。随着国家的大力支持,物联网的应用也会得到扩大和发展,而作为物联网的关键技术所在的感知层也会得到重视,相应的问题也会很快得到解决。相信不久的将来,障碍物联网发展的关键技术问题,包括技术标准、芯片成本、安全隐私等问题都会得到解决。
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关键词:会聚技术;NBIC鸿沟;社会公正
中图分类号:N39;B82 文献标识码:A 文章编号:1001—5981(2012)06—0126—05
人类进入到21世纪,旨在提升人类能力的会聚技术(Convergent Technology)诞生,它包括纳米技术(Nanotechnology)、生物技术(Biotechnology)、信息技术(Informational technology)和认知科学(Cognitivescience),简称NB!C。以上四个领域任意两两融合、三种会聚或者四者集成,都将产生难以估量的效能,极大地提高人类生存发展的能力。
会聚技术增强人类能力具有不同于历史上其他人类增强技术的突出特点:
第一,从目的看,会聚技术是把提升人类自身能力作为最根本的价值诉求。每个时代的技术都有其特定的目的,而会聚技术与以往技术的最大不同之处是把提升人类自身能力作为其直接目标。最先提出会聚技术的美国于2001年12月召开了世界上第一次会聚技术会议,对“提升人类能力的会聚技术”进行了研讨。以这次会议讨论的内容和结论为基础,2002年6月面世的研究报告指出:会聚技术最让世人震惊的是对于人类自身的改变,人类将在纳米的物质层面上重新认识和改造世界以及人类本身:人类大脑的潜力将被激发出来;人的悟性、效率、创造性及准确性将大大提高;人体及感官对外界的突然变化,如事故、疾病等的感知能力变得敏感;人类将可以以原子或分子为起点来诊断和修复自身与世界;老龄人群普遍改善体能与认知上的衰退;人与人之间产生包括脑一脑交流在内的高效通讯手段。一句话,NBIC将大大增强、提升人类素质和能力。
第二,从方式看,会聚技术实现了“外部性技术”向“内部性技术”的重大转向。按照技术作用于人类的方式,技术可以分为外部性技术与内部性技术。所谓“外部性技术”是几千年历史上人类一直倚重的、通过改变人类社会的外部环境或者增强人类所使用工具的力量来作用于人类外部世界的技术。外部性技术是以间接的方式作用于人类,即通过改善人类使用的工具或生活环境转而作用于人类。而以会聚技术为代表的高新技术彻底地改变了技术作用于人类的传统方式,直接作用于人类本身——通过提升增强人类的体力、智力、记忆力、理解力、生命力等方式来提升增强人类适应和改变生活环境的能力,这就是内部性技术。内部性技术不再仅仅追求创造工具、改善条件、改进方式等以有限“延长”人类的手臂,而是通过增强人类体力、提升和拓展人类智力、修复或替换人类组织器官等以追求无限延长人类的生命、全面提高人类的智慧。从外部性技术向内部性技术的转向是会聚技术所表征的21世纪高技术发展的一个重要特征。作为“内部性技术”的集中代表,会聚技术为我们提供了一个在纳米物质层面从全新的尺度和高度、在一个的视角来发现和改造人类自身的机会和境遇。
第三,从程度看,会聚技术增强人类能力达到了人类进化的新阶段。技术增强人类能力经历了以下几个阶段:(1)技术作为人类体力延伸拓展的阶段,如耕作和畜牧技术、畜力运输替代体力等。(2)技术作为人类感观延伸拓展的阶段,如指南针、显微镜、望远镜等。(3)技术作为人类智力延伸拓展阶段,如计算机等。(4)技术作为人类进化的新阶段。“生物技术、神经科学、计算机技术和纳米技术的进展及其结合意味着我们将拥有新的增强技术。”。会聚技术主要在三个领域增强人类能力:一是医学治疗范围,例如:视觉、听觉的修复,四肢弥补术,遗传疫苗,情绪管理,个性化用药,器官克隆,记忆修复等等。二是增加人的功能或机能,即把常人变成具有某种特别能力的“超人”。例如:增强记忆,增加红外夜视能力,增加植入式无线通讯能力,增加实时图像、声音数据挖掘、检索发现能力等等。三是有计划的进化,即可以在试管内有选择地“设计”人的某些机能。例如:通过移植猎豹的相位基因,人的奔跑速度可以超过猎豹。正如《提升人类能力的会聚技术》报告中指出:“如果认知科学家能够想到,纳米科学家就能够制造,生物科学家就能够使用,信息科学家就能够监视和控制”。会聚技术将人类体力、感官能力、认知能力拓展到一个新的阶段——人类进化的新阶段,最终将可能产生有别于现今的新人类,进入所谓的“后人类时代”。
第四,从后果看,会聚技术增强人类能力将引发极其严峻的社会道德问题。邱仁宗先生研究了这一问题,并提出了有关会聚技术将引发八个方面伦理问题:(1)狂妄自大或扮演上帝角色论证;(2)青春永驻或蔑视肉体论证;(3)轻视人性或“足矣”论证;(4)能力分隔或遗传分隔论证;(5)民主证或“美妙新世界”论证;(6)非人化论证或Frankenstein论证;(7)强迫幽灵论证或优生学战争论证;(8)生存威胁或终结者论证。。《超越治疗:生物技术与对幸福的追求——总统生命伦理学委员会的一份报告》对此也有警觉。该报告聚焦于新技术在生命医学领域将给人类带来的后果,表示出了深刻忧虑:一是健康与安全;二是竞争活动的公平;三是分配正义;四是自由问题。并且提出,即便上述问题都得到了解决,人们能够安全地、平等地、非强制地、并非赶时髦地使用生物技术,以追求幸福或自我完善,伦理与社会的问题依然存在。
个体依赖会聚技术似乎生活得越加美好,社会却因个体的追求完美而问题重重。的确,“高新技术的出现也可能带来新的问题,对平等的理念形成新的冲击,造成一些新的不平等现象,以至于在趋向平等的同时,也将我们引入不平等的新纪元。”
二
公正问题是科学技术时代伦理学的主题。会聚技术引发的平等、公正伦理问题主要体现在会聚技术研究以及应用两个层面。从会聚技术研究视角看,其研究的起点、过程和结果都存在不公平。
研究起点的不公平。主要指在会聚技术的研发中,发达国家与发展中国家相比不在同一起跑线上。会聚技术着眼于人类自身能力的提高,一方面,投资数额非常巨大,另一方面,回报无比丰厚,以至于一项专利可以成就一家企业,甚全带动一个产业。因此,谁在会聚技术上领先,谁就拥有未来的一切。美国是会聚技术研究的发起国,会聚技术已经引起了政府和科学界的广泛关注。2001年12月至今,由美国政界、商界和学术界精英参加的NBIC会议已举行了3次,并达成共识:会聚技术是推动美国经济长期繁荣发展的关键和“确保21世纪优势地位的着力点。”美国国防先进技术研究计划署也就会聚技术的关键基础领域,例如通讯技术、机器人、传感器、先进材料以及机械系统等方面的研究斥巨资支持。在欧洲,面对技术发展的无限可能性,欧洲联盟的执行机构欧洲委员会在2004年组成高级专家组研究对策,争取在这一轮竞争中迎头赶上。其中,最重要的一份报告《会聚技术——塑造欧洲社会的未来》指出:利用会聚技术发展人类社会的时机已经到来,欧盟委员会及其成员国应该理性地认识会聚技术的潜在能力,适时地制定科研任务,对会聚技术进行合理的投资以及科研奖励,增强经济竞争力。加拿大也非常重视技术融合的趋势。2003年4月,加拿大国防研究与发展组织(DRDC)在渥太华召开了一次研讨会,探讨会聚技术可能带来的破坏力在国防科技中的影响,就“技术的会聚”、“自动智能系统”、“通讯技术”、“隐形技术”、“量子计算机与加密技术”五个主题进行了研讨。韩国、日本等国也做出了积极反应。韩国科学技术部2003年已开始实施由“高新技术融合发展促进企划委员会”制定的“融合技术”开发规划。日本立足其具有市场优势的电子产品、通讯技术和纳米设备,加强会聚技术的开发应用。2002年,日本综合技术会议在确定未来3—5年的科研课题时,就将纳米技术与生物技术的融合作为研究重点。可见,世界主要发达国家和地区的政府和科技界纷纷聚焦会聚技术,投入巨资竞相研发。由于发达国家资金雄厚,投入力度大,科技水平高,研究起点也高。但是广大发展中国家由于贫穷,缺乏资金和人才,技术力量薄弱,难以开展会聚技术的研究。这种研究起点上的不平等,既是“天生的不平等”,也是在旧有不平等的基础上形成的新的不平等。这种起点的不平等,再加上知识产权制度的保护,将会剥夺其它研究者、研究机构,特别是发展中国家研究机构开发和应用会聚技术的权利。
研究过程的不公平。包括两个方面:一是用野蛮的手段掘取重要技术资源,二是研究手段不道德。从前者看,由于广大发展中国家对会聚技术的研发或尚未启动,或刚刚起步,相关重要资源往往被发达国家所攫取。以基因资源为例,基因被称之为“基因黄金”,谁拥有了更多的基因资源以及这些基因的专利,谁就能在将来占据主导地位。世界各跨国公司和研究机构正在不择手段地通过各种方式使私人资本变成基因资源的主人:或者利用所谓的“旅游观光”,对具有较大经济价值的动植物,顺手牵羊,归为己有;或者用少量金钱买下生物资源;或者用合作的名义,把具有巨大经济价值的基因资源归为己有。从后者看,研究过程中研究手段的不道德导致不公平。例如,发达国家在研发人体增强技术的药物后,接着进行人体试验。而人体试验大多选在非洲和亚洲落后的发展中国家。这些接受试验的人得到的报酬,仅仅几十美元,或数百美元,却可能承担极其严重的实验风险。“事实上,今天的高技术更明显地为利润所驱使,今天之基因工程比起传统的生物医学研究来说,考虑的更多的是投资者和公司股东的利益——他们首先从中获益,相反承担其代价的却可能是其他人或整个社会。”而这种不公平的试验方法目前在全世界有扩大之势。
研究结果的不公平。由于会聚技术研究起点不公平,研究过程不公平,必然导致结果的不公平。在发达国家向发展中国家的技术转移中,一些大公司明确宣称:技术不是免费物品,而是价格昂贵的商品。他们通过对会聚技术的垄断和在全球形成的生产销售系统来保持在世界经济中的主导地位。而资金匮乏、技术落后的发展中国家不得不接受过时的产业转移,从事低附加值产品的生产,以及用资源与市场份额换取技术升级。虽然发展中国家在会聚技术的研究过程中作了牺牲,但他们不仅不能平等地分享会聚技术带来的好处,相反还可能被迫接受会聚技术带来的严重后果。高技术一方面使人与人之间、国家与国家之间的联系更加紧密,另一方面又使其间的张力更强;它使竞争更加激烈,使财富更不能合理地分配,贫富之间和强弱之间的差距更加拉大,国际间或一国内出现更严重的不公平。技术权贵的高傲感和技术落伍者的卑微感形成更加鲜明的对照。
三
会聚技术研发中的种种不平等导致其应用中也存在不平等。肖锋教授对高技术应用中的不平等问题进行过分析,他指出:“技术本来就包含不平等的可能性。拿技术成果的使用来说,尤其是一些高技术成果只能为少数人享用,无疑是因为技术的成本太高,技术不能成为大众的技术、‘民主’的技术,而只能是少数人享用的技术,形成技术上的人与人不平等。”会聚技术在应用中由于加大了人与人之间、群与群之间的不平等,从而形成应用中的“NBIC鸿沟”。
第一,人与人之间鸿沟:代内公正与代际公正问题。
从历史上看,新出现的技术,总是首先为富人或特权阶层的人享有。“新技术刚引入时,它的花费是很大的,仅为特定人群负担得起。”“在人类的全部历史中,人类一直生活在不平等的条件下,这种不平等首先是由属于某个人的权力和财产所决定的社会不平等。”同样,NBIC并不能给所有的人带来福音,只有腰缠万贯的富人,才会最先得到服务。而权力阶层通过权力出租也可能最先获得增强。同时,研发会聚技术的科学家和技术人员也会“近水楼台先得月”。可见,利用会聚技术增强能力主要有富人、权力阶层和科学家集团三种人。随着增强技术的应用和发展,人们可能因贫富悬殊、权力和知识的差异最终分裂为两种人:一种是得到技术增强的人即“增强人”,另一种是仍然保持自然状态的人,即“自然人”。“增强人”将在教育、就业、婚姻、社会生活等方面具有巨大的优势,与“自然人”之间产生种种不平等。这种不平等既表现在经济、政治上,也表现在教育文化和社会生活上。
在经济上,将出现“经济新贵”和“穷人阶级”的分野。每一种技术都导致形成新一类的边缘人群和新的不平等。人类增强技术可为拥有更多经济资源的人所利用,加剧贫富鸿沟,造成“能力分隔”。种种增强技术越可得,能力分隔就越大。被增强的人因为更聪明、更漂亮、更强壮成为职场上的新贵而备受青睐,获得更多的收入,而未被增强的人因为先天不足,后天亏损则发展受限,这样,旧有的社会贫富差距将会再次拉大,最终导致新两极分化,形成“经济新贵”和“穷人阶级”。
在政治上,“技术权贵”的出现将使政治平等成为空壳。少数会聚技术的精英不仅掌握由于拥有技术而生产的巨额财富,而且还可能因此在政治上占据显要地位,通过技术所具有的决定社会发展方向的作用,来显示这个技术精英阶层在社会中的支配权。掌握会聚技术的人还可能成为军事上的新强人,而由经济和军事共同决定,他们还可以成为政治上的新贵,成为凌驾一切、统治世界的“技术上帝”。当会聚技术的发达造就出威力巨大的“基因权贵”和“技术权贵”之类的新贵族后,新的人间鸿沟随之产生出来。
在文化教育上,“教育新宠”的出现使教育平等权成为新的乌托邦。因采用增强技术的人智商更高、记忆力更强,计算力超群(植入芯片),成为名副其实的“教育新宠”,他们进入更好的学校学习,接受更好、高品质的教育。而未被增强的人唯有更刻苦、更勤奋,才有可能取得好的成绩,但要想赶超增强者或与增强者匹敌,仍然是不可能的神话。
在两性关系上,“增强人”之间因门当户对,通婚自由;而在增强者与未被增强的人之间则存在歧视和通婚鸿沟,婚姻平等权将被打破。在工业化社会中,女性通常只能在政治、经济和技术决策中起次要作用;随着会聚技术的进步,原本处于不利地位的妇女会被进一步边缘化:“不知道是冷冰冰的高科技不兼容柔情浪漫的女人,还是女人们不兼容高科技,总之,最近的一项相关调查表明,年轻女人已经浙渐远离计算机学位。”性别不平等的加剧,也许是会聚技术引发的一种必然现象。
此外,在社会生活中,也将产生种种新的不平等。如申请保险时的基因歧视;医疗服务时富人因付得起治疗费用将活得长寿、健康,而穷人由于分享不到新技术所带来的好处,寿命相对较短,生活质量也较差;在体育竞赛中,借助于会聚技术方法的使人更高、更快、更强。
会聚技术的使用还可能造成代际公正问题。代际分为两种类型:一种是共时性的代际关系,亦即生活在“同一时态”中相邻几代人之间的关系,其特征是代际之间的直接交往;另一种则是历时性的代际关系,亦即现在的人与以后的人或者是现在的人与以前的人之间的关系,其特征在于代际之间的间接交往。这里所说的代际公正问题主要是指共时陛的代际公正问题,包括三个方面的含义:(1)父辈使用增强技术,后代没有使用增强技术,这种不平等可能导致父辈与后代之间的不公正的问题。(2)父母根据自己的意愿使用技术,可能导致对后代自由权利的侵犯。代际自由理念强调对于每一代人自由选择权利以及代际之间差异的尊重与保护。但是,当代人将某种标准通过技术植入下一代,迫使后代人被动接受这些标准,这种行为粗暴地剥夺了后代人自主的权利。(3)人类可以通过修补缺陷和病变基因等使自己的寿命大大延长,个体可以活150年甚至1000年以上。个体过于长寿会带来人满为患的威胁和上下几代人之间的对立,为争夺有限的资源和空间,上下几代人之间可能进行大量的畸形竞争。
第二,群与群之间鸿沟:国际公正与种族平等问题。
“NBIC鸿沟”不仅存在个体之间,而且存在于国与国之间、存在于不同种族之间。
进入21世纪,发达国家与发展中国家之间旧的不平等鸿沟尚未消除,会聚技术所产生新的经济鸿沟又将形成。发达国家由于研究经费充足,能先获取一些重要会聚技术,而对这些技术实行垄断应用,则会使国际不公正现象加剧。一个持久的关注点是“纳米分割”,富国将依靠纳米技术获得经济、医药和其他方面的利益,而穷国将因此变得更加贫穷。随着发达国家与发展中国家“经济鸿沟”的产生,又加重了政治方面的鸿沟:技术上的从属地位必然导致国家的不平等。科技实力强大的国家很大程度上能成为国际政治地位高的国家,而较高国际政治地位又促使这些国家必须发展出强大科技实力来支撑自己的这种地位,由此也形成了一种强大的政治推力。在会聚技术时代,发达国家与不发达国家在技术上的差距越拉越大,导致经济、政治和社会发展的差距也越来越大,把更多的发展中国家抛入“最不发达国家”的行列。
关键词:机械制造;测量技术;运用及发展
中图分类号: TD40文献标识码:A
引言
伴随着我国工业化的不断发展,工业生产对机械设备的需求量越来越大,对机械制造的技术水平要求也越来越高,测量技术的运用,不仅为机械制造提供了规范各种尺度参数的作用,也推动了机械生产制造高效率、自主化状态的实现。从而带动我国机械制造的技术人员不得不加紧研究机械制造中的测量技术,为机械制造提供更加精准的尺寸参数,进而提高机械制造生产设备的质量。我国各项事业对机械应用需求的不断提高,机械制造工作逐步向现代化的方向发展。而我国经济发展的现状决定了我国机械制造中测量仍旧不能满足机械制造日益扩大的需求其距离国家要求的测量技术水平还有相当一段距离,因此,我国机械制造技术研究人员要不断进行测量技术研究,切实提高机械制造测量技术水平并广泛应用在机械制造过程中。
1、对机械制造测量技术相关问题的探究
机械制造与测量技术二者之间存在着紧密相连不可分割的关系,工业生产中一个完整的机械制造工作是由两者统一构成的,而整个制造工作中最为核心的部分是测量技术,测量技术的使用规范着机械制造的精确度,同时对整个制造行业的发展起着推动作用。
1.1测量技术的概述
就是为了确保机械生产设备的质量,利用测量工具对机械制造零部件的长度、宽度、直径以及形状等进行基本参数的测量,同时还要对生产物体的速度、位移以及分辨率等进行更高层次的测量,获得其深层的参数值,为生产提供可靠地参数值,使设备的规格更加符合标准,实现机械制造产业最大的经济效益。
1.2 测量技术理论
测量技术在机械制造中起着至关重要的作用,它对人们的认识以及社会经济的改革也产生着不可小觑的影响,它作为衡量国家制造整体水平的关键指标,特别是在当今信息化时代,测量技术更是被广泛应用在工业生产的各个方面,同时测量技术理论在精度方面也实现从之前的静态理论发展到动态理论。
1.2.1 静态理论。随机误差、系统误差、误差分解以及不确定等因素会在精度方面影响测量技术中的静态理论。通常主要采取依靠测量人员的有效措施来降低在误差分解方面的误差,要求测量人员在测量之前对测量的不确定度作出综合性评定。静态测量理论所具有的的测量精度特点主要就体现在这些方面,但其侧重点更在于对静态目标的测量。
1.2.2 动态理论。 全系统的动态测量精度控制靠测量技术的动态理论实现,通常误差的消解主要通过测量人员对内部误差及外部影响因素进行综合分析,做到有的放矢,可以有效保证高精度的测量。同时,动态测量还包括以下两方面的诊断技术:误差分解的朔源理论侧重于从误差发生的源头来控制测量误差;对误差所造成的精度损失则应用于对仪器产品进行精度的优化设计。动态测量理论更适用于动态目标的测量,其测量中面临着不容忽视的多种误差源问题,随时需要关注。
1.3 测量技术构成
完整的测量技术由测量、传感、仪器共同构成。在机械制造中测量技术发挥着对几何量进行获取与处理的作用。其测量的侧重点主要是在物理原理方面的技术应用,物理与化学两者的结合构成了传感技术,测量与传感的联通则依靠仪器发挥的作用,仪器也是测量与传感交流沟通的载体。测量技术主要是对长度、角度、距离、形状、生产工艺和产品质量等方面参数的测量,不同测量工作自身也有不同的技术需求和测量方法,经济与科技的发展也促使着测量技术始终处于不断变化中。
2. 当前测量技术在机械制造中的应用
2.1 纳米测量技术
在线测量和在机测量技术的逐步提高依靠着新的机械生产制造的推动,也推动着测量精度由微米技术向纳米技术的转变,在这种转变状态下,人们开始高度重视视频测量、非接触式扫描等测量方式,也将质检工作从原先的被动状态转为主动状态,同时也有效的应用了误差补偿,使其发挥着不可或缺的作用。所以,当前时期最前沿的机械制造测量技术可以说是纳米测量技术。
2.2 石英传感器测量技术
新型的石英传感器技术借用了压电扭转效应,机械制造工作人员可以利用此种技术对机械式件进行任意钻孔测试,而不必固定测量中心,这就极大地提升了测量技术操作的简便性,扩大了使用范围。
2.3 激光器测量技术
此种技术主要应用在当前我国自主研发的正交偏振激光器,并且研究人员以此设备为基础研发出了诸多其他测量设备,如激光器纳米测量尺等,这些仪器具有测量便捷简单、精准度高的优势,极大提高了机械制造的量程以及线性度等的测量精确度。
2.4 空间现场测量与校准技术
随着科技的不断进步逐步研发出的测量技术有现场空间尺寸测量,并且检验技术装置也有极大的改善,这在更大程度上对我国机械制造中各项校准工作及解决装置问题提供了帮助。传感器与测量系统的精确也由该技术装置极大地提升,大空间机械制造的现场测量与校准也由此实现。
3、 我国机械测量技术中存在的问题
当前我国机械测量技术中主要存在三个典型问题:一是高端设备少,二是测量设备的性能有待提高,可靠性差;三是没有专业的面向对象的解决方案。
3.1 高端设备少。
当前我国机械测量技术中高端设备,具备高附加值的设备非常少,建立在高技术含量上的高端测量设备可以有效提升带来很高的利润,对于机械制造技术的后续研发很有帮助。然而我国测量技术还是以原材料和人力资本为优势的,建立在这种基础上的测量仪器设备利润少,对于后期的研发会造成影响。
3.2 测量设备的性能有待提高,可靠性差。
当前我国测量设备与西方国家测量仪相比还有较大差距,西方国家的机械测量技术已经进入成熟的智能化控制阶段,我国还处在初级阶段。在某些技术上还很不成熟。当前测量技术中最关键的是可靠性,我国还没有完全掌握。
3.3 没有专门的面向对象的解决方案。
测量技术的一个重要发展趋势是要提供面向对象的解决方案。就是要通过面向实际的工业生产,针对工业生产中存在的问题,进行研究。当前我国测量技术的研发主力主要是高校和科研研究所,与企业的实际需要有一定的差距。高尖端技术力量得不到有效发挥。
4、测量技术未来的发展方向
随着机械制造业的不断发展,生产单位会不断引进新型的测量技术,提高机械设备生产质量。近年来,我国机械制造业出现了新一代的电子自动测量工具、新型数字测量系统以及电子测量仪等高科技产品,极大促进了测量技术的发展。未来我国测量技术将不断研发引进先进的测量设备。此外,技术人员还要不断创新测量方法,促进机械制造业技术水平的整体发展。
4.1 极端制造中的测量技术
由于大型机器的应用与制造,使得人们对测量空间的要求也更大,测量的参数范围也更加广泛。所以需要将测量技术的发展方向逐渐向纳米级的测量过渡,在完善纳米测量技术的同时,增强其实用性。
4.2 动态测量与现场在线测量
由传统的静态测量和非现场的测量逐步向动态测量与现场在线测量过渡。在对机械制造技术中产品设计,工艺流程与材料选取等方面进行改进的同时,去更加重视产品的质量。而且将测量技术与生产系统进行有机的结合,实现二者合为一体的智能化系统。
4.3 测量过程中的多信息融合
现在机械制造产业的生产量很大,因此信息量也十分巨大。如何对这些信息进行全面的搜索,并且进行有效的处理,进而使各类信息进行很好的融合,则是我们需要进行研究的新方向。
总之,社会经济和科学技术的发展带动了工业化的快速发展,机械制造中使用的仪器和测量技术已经成为机械生产制造设备的一部分。较之于发达国家,我国在该项领域中的研究和应用水平还相当有限,因此应从实际出发,不断创新测量技术,才能在当今激烈的国际市场竞争中立于不败之。
结束语
机械制造中的测量技术的应用发展是我国工业不断发展从而对机械设备质量要求越来越高的必然结果。目前我国机械制造中的测量技术已经经过一段时间的研究发展历程,也取得一定的技术研究成果,但是测量技术的整体水平还有待提高。同时还要加紧研发高质的测量设备,优化测量技术的使用环境,从而获得更加精准的测量结果,使整个机械制造的水平得到提高。在当前我国工业生产已经离不开机械制造中测量技术的发展趋势中,人们熟练的使用测量技术不仅可以减少劳动量,提高生产效率,还可以保证检测结果的准确性,对生产的发展起着良好的推动作用,测量技术的提高不仅能帮助人们认识到事物的表层意义还能了解其深层含义,对整个社会的发展有着至关重要的作用。
参考文献
[1]尚家旺.测量技术在机械制造领域中的发展研究[J].机电信息.2012(03)
[2]陈家元.机械制造领域测量技术的应用[J].科技传播.2011(16)
关键词:现状分析;培养目标;培养途径
一、初中学生性格发展现状分析
初中学生的性格特点,不同于儿童,也不同于成年人和老年人。第一,初中学生相对于儿童,其性格往往更具行动的目的性、独立性、坚韧性。第二,相对于中老年的沉稳,中学生敢于创新,敢于开辟新的道路。第三,中学生自我意识大大增强,易产生自我中心感。他们表现出强烈的表现欲和好胜心,他们认为自己的一切是最重要的,渴望自己成为瞩目的焦点。第四,中学生的人生观、世界观尚处于形成与发展之中。中学生还存在各种半幼稚、半成熟、半儿童、半成人的矛盾,他们的人生观、世界观还没有定型。
二、物理教学中初中学生性格培养的目标
通过在实际的物理课程教学中,多层面地实施有效的培养手段和方法,以实践活动为依托,锻炼出勤思开朗、情绪稳定,开拓创新,积极进取的健康的初中学生性格。
三、物理教学中培养学生性格的途径
1.物理教学中创新思维对学生性格发展的培养
教师在物理教学中要加强学生创新思维能力的培养,新课程改革必不可少。新课程更新了教学理念,重视学生的主体地位,重视学生的创新思维与创新意识,改革实验教学,开展研究性学习,使学生在探索中发现问题,在研究中提高创新能力。
在初中物理教学中,实验教学尤为重要,教师可以利用探究性实验的机会,为学生准备多种实验仪器,有简单的、复杂的、熟悉的和不熟悉的,考查学生的独立品质,这些手段都能较为真实地反映学生的某些性格特点,也有助于对中学生性格的培养。
2.物理教学中情感教育对学生性格发展的培养
教师还要在物理教学中重视情感教育的积极作用,情感是人对客观事物是否符合需要、愿望和观点而产生的体验,所谓情感教育,从最根本的含义上说,就是指教师在教学过程中,在充分考虑认知因素的同时,充分发挥情感因素的积极作用,以培养学生性格,增强教学效果的教育,在物理教学中,教师应根据学生的心理发展规律和特点,把情感因素引入物理教学当中。
物理学作为一门重要的自然科学的基础学科,今日已是现代科学技术的中心学科之一。无论是工农业生产和国防现代化,还是信息技术与纳米技术等先进科学技术都离不开物理学的许多基础理论。因此,作为新时代的建设者也就必须具备一定的物理基础知识。这就把物理教学推到了一个很重要的地位。
3.物理教学中教学幽默对学生性格发展的培养
教学幽默是人类智慧火花艺术的闪现,它通过语言、表情、动作等一定的表达方式表现出来,其效果能愉悦身心、启迪心智。教师把幽默带进课堂,融合于教学之中,就有了教学幽默感。那么,做枯燥乏味的理学科教学,多数学生学起来索然无味,这时候的教学幽默就起到了调节课堂气氛的效果。教学的幽默具有幽默的一般特点――机智性和娱乐性,又具有其特殊的规定性,即:在教学中的教育性。可以说它是形神兼备,其“形”是幽默,而“神”则是教育;也是寓庄于谐的,其外部表现是“谐”,给人以娱乐的感受,而本质的内核是“庄”,给人以教育和受益。
4.物理教学中实验教学中对学生性格的培养
物理课程教学中的实验教学活动,属于学生的实践活动之一,它是学生情感的源泉,人的情感与实践活动有着十分密切的联系,一个人的实践活动越丰富,他的情感也就越丰富。学生在物理实验活动中,可以直接体验到复杂的情感。比如,在分析受力的时候,教师可以强调画力的图式的作用,并提供多个习题对学生进行强化锻炼,让学生把画力的示意图形成习惯,最终形成认真严谨的性格。
总之,一定要充分发挥物理学科优势,根据实际情况,帮助
学生确定不同的性格培养目标,发挥集体作用,努力促进学生良好性格的形成。
参考文献:
[1]陶汉斌.物理教学中师生的“情感共鸣”[J].2005(3):18-20.
【关键词】环保;建材;住宅建筑
【中图分类号】TU747【文献标识码】【文章编号】1674-3954(2011)03-0300-01
近几年来,我国政府在发展环保建材方面也制定了一些鼓励政策,同时,在全国各行各业颁布了“绿色环保”认证制度和法规。并对水性、溶剂性部分涂料和部分建材产品进行了绿色标志认证,部分地区已开始制定相应的环保建材标准,拉开了我国环保建材工业的序幕。与其他发展中国家一样,由于经济发展的需要和我国的国情特点,非环保建材工业的发展也十分迅速。
一、环保型建材的含义和特征
从不同的角度理解,“环保建材”可称为生态型建材、环保型建材与健康型建材。其基本含义应是:不用或少用自然资源(利用工业废料或工农业副产品)、采用清洁无污染的生产技术生产的、有利于环保和人体健康的材料所生产出的可再生的建筑材料。环保建材具有如下特征:(1)能够最大限度地综合利用自然资源,最好以废料、废渣、废弃物为主要原料;(2)采用的生产技术和工艺低能耗、无污染,有利于保护环境和维护生态平衡;(3)产品应有利于人体的健康;(4)产品应具有高性能和多功能的特点,有利于建筑物使用与维护中的节能;(5)产品应可循环再利用,建(构)筑物拆除后不会造成二次污染。早在“环保建材”这一概念正式提出之前,许多发达国家已经十分重视发展具有环保建材特征的建筑材料。
二、环保型建材在住宅建筑中的应用
从宏观角度来看健康建筑并不是利用高新技术建成的建筑物,而是利用对环境和健康均有益的材料建成的(即绿色建材),它向人们提供了一个清洁舒适的有益人体健康的室内环境和清新、优美和自然相协调的室外环境。它是一项庞大的系统工程。事实上,人的一生中的绝大部分时光都是在住宅、工作场所和公共建筑物等环境中度过的,特别是老人、小孩、病人在室内的停留时光几乎达到90%。如住宅、现代办公大楼以及各种公共场所,尽管有良好的通风设备系统,也只能实施室内空气的循环,无法与外界对流。如果我们能有效地治理有害污染物,并控制在对人类不构成危害的标准以内,就可以实现大环境中的“健康建筑”要求。
三、环保型建材在住宅建筑中的发展前景
目前我国已开发和正在开发的环保建材和准环保建材主要有如下几种:
1、利用各类废渣为原料生产的建材
此类建材主要是以粉煤灰、煤矸石、尾矿、废砂、废渣、建筑垃圾、生活垃圾等为原料生产的砖,砌块,板材及胶凝材料等。这些产品的特点是节能利废。但其多数的性能尚未达到优良的性能指标,有些还因为加工成本过高而难与传统建材竞争。因此,必须依靠科技进步,继续研究、开发更为成熟的生产技术,使这类产品无论是在成本方面,还是在性能方面都具有与传统建筑材料同等的竞争能力,才能真正大规模地生产和应用环保建材。
2、利用化学石膏生产的建材
产品以磷石膏、氟石膏或其他工业废石膏为原料代替天然石膏,利用先进的生产工艺和技术可生产各种建筑墙体的材料与保温材料。这些产品具有与天然石膏产品相似的优良性能,开辟了石膏建材的新来源;此类产品消除了化工废石膏对环境造成的污染,符合可持续发展的要求。只要在生产中不会对环境产生明显的污染,此类产品应属于环保建材。
3、以废弃的有机物生产的建材
产品以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种建筑装修或保温材料,如防水材料、保温材料、装饰涂料及其他室外工程材料。这些再生材料消除了有机废物可能对环境造成的污染,还节约了石油等资源,在资源可持续发展方面符合环保建材的基本要求。
4、各种代木材料
现有大部分人造木材多以农林副产品或工业废料为原料,还可开发以其他废料为原料的代木产品。这些代木产品主要是在生产和使用中不危害人的健康,利用高新技术使其成本和能耗降低,是未来环保建材的主要发展方向。目前这类材料有利用稻草或其他植物秸秆为主要原料生产的稻草板、水泥蒸压草板、植物纤维水泥板、麦秸(碎料)板、稻壳板,蔗渣板、棉秆板等。
5、利用高科技开发的节能型建材或改善环境的建材
随着材料技术(特别是纳米技术)、生物技术等科学技术的不断进步,具有各种功能的建筑材料将不断涌现。如以太阳能玻璃、太阳能陶瓷、太阳能金属、太阳能塑料等材料所生产的建筑材料,能使建筑材料在使用中不断收集能源,将为满足人类对能源需求做出贡献。
3.6氟碳涂层金属板材
氟碳涂层金属板材是以铝合金或钢板为基材,表面涂刷聚氟树脂塑料漆制成的复合板材。以这种板材为基本材料可加工成各种饰面装饰材料,如内外墙面、柱面、屋面、天棚、家具、汽车等各种设备的饰面,是目前综合性能最为可靠的饰面材料之一。氟碳涂层金属板材是在金属表面涂覆极性很强的聚氟树脂塑料漆,使聚氟树脂塑料漆在强电磁场作用下向金属表面渗透,并形成紧密的渗透结合层。
因此,在我国发展环保建材将是一项更为迫切、而且十分艰巨的任务,依靠科技进步,大力发展环保建材是相关行业全体同仁义不容辞的责任。
参考文献
关键词:未来建筑 艺术 发展 趋势 绿色建筑 智能化
随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,人们对居住环境有了更高的要求,不仅要求建筑外表具有形式美,而且要求建筑给人们提供一个安全、舒适、便捷的生活环境。建筑艺术是建筑师赋予建筑物的灵魂,现代建筑中优秀艺术作品不断涌现,如澳大利亚的悉尼歌剧院、法国埃菲尔铁塔和中国国家体育馆鸟巢等,这些建筑都给人类留下了很高的文化价值和审美价值。伴随着人们对绿色世界的追求,“绿色建筑”登上了人类舞台,它倡导节约能源、可循环利用、回归自然的设计理念。不断进步的科技将使建筑更加智能化,从而给人们提供更为舒适、便捷的生活环境。本文就建筑艺术、绿色建筑和建筑智能化三方面探析未来建筑的发展趋势。
一、建筑形态的艺术化发展趋势
建筑艺术是按照形式美的规律,运用独特的艺术语言,使建筑具有文化价值和审美价值,它是通过建筑形象表现出来的。随着城市的发展和人们建筑审美的提升,建筑形象在建筑设计中的地位越来越突出,建筑的形象包含客观形象和审美的双重含义,它构成手法多样,对人的感染力也多种多样。不同特性的建筑要求具有与之相配的建筑形式,比如纪念性建筑或者其他需要表现庄严的公共建筑应使用对称的建筑形式,它给人端庄、雄伟、严肃的感觉,而不对称均衡较之对称均衡显得轻巧、活泼,对于庄严的建筑就不适用了。不仅建筑本身存在韵律,建筑和建筑之间也存在韵律。韵律是任何物体各要素重复出现所形成的一种特征,一个建筑物的大部分艺术效果,就依靠这些韵律关系的协调性、简洁性来取得的。不同建筑物之间的韵律能够赋予城市以音乐美,从而给城市规划注入了活力。
信息时代的来临呼唤着新的空间和造型以体现其时代的特征,现代建筑师突破传统,从绘画上吸收发展的营养,现代建筑艺术逐渐走向抽象的表达。
二、建筑材料的绿色化发展趋势
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑,也称为生态建筑。绿色建筑的设计将向环保型材料和绿色设计两方面发展。
1、使用环保型建筑材料
环保型建筑材料要求亲和环境。环境亲和的建筑材料应该耐久性好、易于维护管理、不散发或很少散发有害物质(同时也得兼顾其他方面的特性,如艺术效果),当前建筑中的污染物主要来自于石材类、板材类、涂料类及水泥等方面,绿色建筑的发展将催生具有更优性能的环保型材料来取代这些“垃圾”建材。现代基础工程中环保型建材主要包括:新型保温隔热材料、新型防水密封材料、新型墙体材料、装饰装修材料和无机非金属新材料等。虽然这些材料造价相对高一点,但是,伴随着人们对绿色建筑的执著追求,这些材料也将被广泛应用起来。
环保型建材要求节约资源。有些材料一旦制造出来,其生命周期几乎是无尽的,如以前在中国普遍使用的黏土砖,只要其质量未被破坏,几乎可以一直使用下去,这必然蚕食日益缺少的耕地。因此,要尽可能地使用由可再生原料制成的材料和可循环使用的建筑材料,最大限度地节约资源,减少固体垃圾,这样才符合绿色建筑的发展道路。
2、绿色设计
绿化走进建筑。屋顶花园不仅可以有效地降低建筑物的温度,而且能够增加城市绿化面积,增强城市的“呼吸”。在建筑物外墙面上种植攀缘植物同样可以降低建筑物的温度,甚至对外墙材料起到一定的保护作用,它和屋顶花园一起让“绿色”建筑真正实现了视觉上的绿色,使建筑物亲和自然的效果更加突出。
进行节能设计和使用清洁能源。概括起来,未来建筑的绿色设计将体现在以下几点:首先,最大限度地使用被动式能源系统。其次,建筑的最主要的立面最好不要朝向主风向,以减少建筑的热负荷。再次,实现建筑室内的自然通风以减少空调等降温设备的开机时间,降低能耗。还有,尽可能地使用自然采光。另外,积极利用可再生能源,如在建筑物立面上安装太阳能板。
三、建筑设计的智能化发展趋势
今后建筑科技将围绕保护环境,节省资源,降低能耗而展开。建筑智能技术的发展要为生态、节能、太阳能等在各种类型现代建筑中应用提供技术支持,实现生态建筑与智能建筑相结合。建筑智能技术是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。
1994年来自15个国家的科学家在美国讨论时提出了“生命建筑”的概念,生命建筑具有“大脑”,它能以生物的方式感知建筑内部的状态和外部环境,并及时做出判断和反应,一旦灾害发生,它能进行自我保护。比如日本开发成功的智能化主动质量阻尼技术,当地震发生时,生命建筑中的驱动器和控制系统会迅速改变建筑物内的阻尼物的质量,从而改变阻尼物的振动频率,以此来抵消建筑物的震动。除此之外,生命建筑还能自我康复,美国伊利诺斯大学已研制出生命建筑自我康复的方法,它的执行元件是充有异丁烯酸甲醋粘结剂和硝酸钙抗蚀剂的小管,当生命建筑出现裂缝时,小管断裂,管内物质流出,形成自愈的混凝土结构,这完全像人体血液中的血小板,能够填塞创口,使肌体康复。
生命建筑的发展离不开智能建材,智能建材是除作为建筑结构外,还具有其他一种或数种功能的建筑材料,如一些智能建材具有呼吸功能,可自动吸收和释放热量、水汽,能够调节智能建筑的温度和湿度。
光学纤维技术、纳米技术、声控技术和有效利用自然能源是建设智能生态建筑的关键技术之一,随着科技的进步,这些技术日趋成熟。建筑智能化已不再是梦想,在不久的将来,智能建筑将被广泛的修建,以造福人类。
参考文献:
关键词:堤坝防渗加固技术;含义和要点;设计方法与内容
1堤坝防渗加固技术含义和要点
防渗加固工程的主要工作是渗流控制,渗流控制是指控制堤身和堤基内的渗流状况都在允许的范围内,不会发生渗流破坏的情况从而保证大堤的安全。一般情况下渗流控制的原则都依照“前堵后排和保护渗流出口”。堤坝渗流险情形式不仅包含堤身的散浸、渗水、脱坡、漏洞和跌窝,而且包括堤基的管涌、泡泉、泉眼、隆起和沙沸等。渗流控制措施的形式不仅包含铺盖、防渗斜墙、垂直防渗墙和锥探灌浆而且包括盖重、淤背、填塘、减压井、减压沟和滤层等。一般情况下堤坝防渗工程应当遵循以下4个要求:第一,应当保证防渗工程施工安全,避免出现施工危险事故。第二,堤坝防渗工程,应当根据实际施工现场的不同而采用不同的防渗技术。第三,堤坝防汛工程要尽量降低对水环境的影响作用。第四,建议使用技术更先进,工艺更精湛和材料更多元的设备,保证施工质量。总结来说堤坝防渗加固工程应当根据不同的地质状况采用不同的防渗技术争取做到因地制宜。并且堤坝防渗加固工程应当充分考量各种因素,制作出最恰当的施工方案。比如施工人员要考虑当地区域的地质条件,根据地质条件来确定堤坝防渗等级和防洪标准。再比如施工人员还要考虑当地区域的农作物耕种情况,坚持在保护耕地的前提下有效开展堤坝防渗加固工程。
2堤防概况、特点及险情
我们以长江为例介绍堤防概况及具体渗流险情情况,长江中下游的防洪体系是以堤防为基础,把三峡工程作为防洪骨干,以干流支流的水库、蓄滞洪区和河道整治相配套,同时防洪体系也结合封山植树和退耕还林等非工程措施来与防洪工程相结合形成完整防洪体系。我国长江中下游堤防总长超3万千米,长江干流堤防约4000公里。其中以武汉和荆江大堤为代表的一级堤防约600公里,以同马、黄广和荆南长江干堤为代表的二级堤防长度约2500公里,三四级堤防长度约500公里。长江中下游堤防保护了我国长江两岸13万平方公里的土地、9000多万亩的耕地、将近1亿的人口以及重要的工业和交通运输。以2019年7月江西大范围降雨为例,此次降雨造成了江西省总共70多处提防险情,其中有两处较大的地方,险情分别是乐丰联玗珠湖段发生管涌、魁杨联玗乐港镇段发生渗漏即内坡堤脚渗水。长江堤防险情主要包括渗透、崩岸和漫顶,我们统计了2018年长江中下游堤防工程险情,详细如表1所示。从表1可以得知2018年长江中下游的堤防工程险情大多数集中在渗流险情,因此堤坝防渗工作需要不断开展,堤坝防渗加固技术需要不断更新且提高其应用效果。
3防渗加固技术设计方法
全世界水利工程建设中防渗墙通常情况下是被用到水库大坝修建中,因为该工程耗时长花费金额较高,所以该工程也仅应用在水库工程。但是随着近些年施工技术和施工效率的提高,防渗墙的造价也逐步降低,防渗墙也被引入到河道堤坝防渗工程中,这让堤防工程的质量提升了好几个档次。其次便是吹填、减压井和锥探灌浆等,接下来重点介绍垂直薄防渗墙和吹填设计。
3.1垂直薄防渗墙
垂直薄防渗墙是当今防渗处理中,使用次数最多的措施。但在应用该技术之前,首先要明确墙体的厚度、深度和材料。垂直薄防晒墙的墙体厚度要根据实际工程不同而计算出相对应的墙体厚度,并且也要充分考虑施工设备以及工艺水平。垂直薄防晒墙的深度根据地层结构而异,隐蔽工程中半封闭防晒墙应用最多且效果好,并且对地下水环境影响一般不会产生太大的影响,因为它在多层地基中截断了上部透水层并达到了中部相对弱透水层,所以对地下水环境一般不会有太大的影响。垂直薄防渗墙的墙体材料主要包含两类,第一类是传统材料比如水泥土、水泥砂浆和塑性混凝土。第二类是新型材料比如一些特殊性质的柔性材料,这类新型材料采用更加先进的纳米技术,其渗透能力和抗压抗挤能力比传统材料更要好,但因为其造价较高所以仍然处于少量使用的阶段。无论是使用传统材料还是属于使用新型材料,或者是两者相结合,都必须保证防渗墙的墙体材料质量合格符合施工要求。
3.2吹填盖重
吹填盖重的设计方法包括计算吹填的宽度与厚度和复耕两个方面。由于吹填盖重设计方法的工程量巨大且耕地的占压太多,所以该设计方法相较于垂直薄防渗墙应用次数较少。吹填的宽度和厚度是根据勘探得到的剖面图进行计算,以及规范推荐的透水盖重计算式,从而算出宽度和厚度值。针对复耕设计方法,为了解决吹填占地占压耕地和影响环境的问题,建议在吹填前将一定深度原耕土剥离并推铲至指定区域,待吹填至完成后,再将该土平铺其上以利于复耕。这里关键的问题是复耕土的厚度如何确定,通常以农作物的根系深度以及当地的工作条件来考虑,但水稻田不太一样,一般情况来说最有效的复耕土厚为四十厘米到五十厘米。
4堤坝防渗加固技术设计内容
4.1传统施工技术
4.1.1开槽转化法开槽转化法是修建堤坝防渗加固工程里面的堤防渗墙中主要应用的方法,开槽转化法中的开槽设备,不仅包含常用的锯槽法,而且还包含抓斗法、涉水法以及气举反循环法。一般情况下施工人员会根据施工区域特点采用合适的堤坝防渗加固施工技术。第一,抓斗法。抓斗的斗体分两种,第一种是液压式抓斗第二种是机械式抓斗。两种抓斗斗体适合两类不同的施工区域地质条件,比如施工现场有较多的卵石和软岩底层,那么就需要借助机械式抓斗设备来开展现场的施工工作。如果说施工区域现场包含较多的土层和沙地层,那么施工人员就应该利用液压式的抓斗斗体,它相较于机械式抓斗效率会更高。但无论采用哪种设备,都需要保证施工质量。第二,涉水法。涉水法是另一种主要的堤坝防渗加固施工技术,该方法的原理是借助成型器的自身重力以及泥浆的冲击力来将地下土层结构破坏,经过反复的上下循环并借助成型器不断修整槽型最终完成整体的施工作业过程。该方法同抓斗法都是比较常用的堤坝防渗加固施工技术,但是这两种方法也有一定的缺陷,所以应该根据实际现场的施工需要采用不同的方法。第三,锯槽法。锯槽法与涉水法的工作方法和原理基本一致,但是该方法工作效率较低,施工效果和施工质量相较于以前两种方式处于劣势。因此在正常的施工过程中,除了为连续开槽加快施工进度以外该方法一般很少应用在堤坝防渗加固工程。如果施工人员在利用锯槽法开展防渗墙建设时,一旦遇到沙卵石层那么锯槽法将很难正常应用。第四,气举反循环法。气举反循环相较于以上三种方法来说,既具备以上三种方法的优势又能够成功规避以上三种方法的缺点,所以气举反循环是目前我国乃至全世界大部分水利工程施工中堤坝防渗加固的主要技术选择方式,它不但工作效率快而且工作质量高成本也不很高,所以该方法成为近年来国内和国际工程中的潮流。
4.1.2深层搅拌法目前在世界上的大部分水利工程堤坝防渗加固技术中,深层搅拌法应用次数并不多,因为其本身有一些固有的障碍和缺点影响了该方法的广泛推广。比如深层搅拌法不适合深度过高的防渗墙工程中,另外由于该方法下只有一套设计体系,所以就容易给后期的质量验收和质量评价带来麻烦,施工过程中现场施工人员无法通过深层搅拌法来进行更灵活的技术运用,所以该方法在实际施工过程中采用的次数并不多。
4.1.3震动挤压法振动挤压法是传统的堤坝防渗加固技术,但该方法随着设备技术以及施工效率的提高而逐渐被施工团队所抛弃,该方法的工作原理就是将板桩或木板挤压到土体中然后再用力拔起中间形成的空间后把浆体注入到里面,从而形成防渗墙,但是该种方法工作效率比较低,并且对现场土质的要求比较高,所以这种方法的应用范围比较窄,除极特殊情况下该方法才会被施工人员进行采用。
4.2新型施工方法
4.2.1铰链砼沉排脚链砼沉排在所有的新型堤坝防渗加固技术中属于应用次数最多,施工团队最愿意使用的施工技术方法,因为该方法将柔韧性和整体性有效地结合起来,能够适合任意形状的河床,不会因为河床过度不规则而无法开展施工,所以该方法基本上是大部分防渗加固工程技术的首选。该方法解放了大量的劳动力提高了施工效率,为世界各地的堤坝防渗加固工程做出了突出的贡献。
[关键词]设计创新 造型 人性化
现代家具与居室环境是一种互相依存的关系,如果居室设计不介入家具设计的层面,只能是一般的建筑设计;作为家具设计一旦离开了居室环境也就失去了衡量的标准,则变得毫无意义。现代家具设计是以作为居室环境的主体物为根本,通过人的功能利用与感官审美来实现自身的价值。所谓的设计创新,就是在体现这种价值的基础上,并围绕居室环境讨论功能、色彩、造型、材质、人机等方面因素,从而实现现代家具设计创新与突破。
一、功能创新
当今的家具设计界越来越认同并接受一种新的设计观念,那就是:设计新家具就是设计一种新的生活方式与娱乐方式。越来越多的设计师对“家具的功能不仅是物质的,也是精神的”这一理念有更多、更深的理解。
现代家具在功能方面的创新往往需要伴随着科技的发展,也是几项之中较困难的,它更要深入到消费者的生活中去调查体会,从而解决碰到的使用问题。生活的积累带给我设计的灵感,例如,一款可升高可降低的凳子是我们日常生活所需要的,当家中来客人凳子不够的时候,当洗衣服嫌凳子太高的时候,这样的凳子就有大用场了,类似这种功能创新设计可以轻松的解决生活中碰到的问题。功能的创新不仅仅停留在这样的层面,还要在装饰性和精神层面增加其功能,并且也要关注老人、小孩等特殊群体,满足他们的功能与审美需求。此外,为了适应不同的居室环境,跨休息、储藏、健身等类的多功能型家具也将是未来家具功能设计的发展方向。
二、色彩创新
从色彩构成的角度来说,平面图形的色彩忌讳火暴刺激、单调和混乱。色彩的火暴刺激就是指同时使用2种以上高纯度和明度的颜色,如粉红,紫等。单调指的是只运用1-2种色相,同时色相接近,只在明度上有少许变化。“混乱”是指使用5种以上的色彩,并且不按照“蒙塞尔”色环等色彩构成设计基础为科学依据,不以色环“60度、90度、180度”的搭配规律选色,因而造成色彩上的混乱。色彩构成在现代家具设计中的应用是不可或缺的,但是,色彩构成的运用与现代家具设计的色彩运用又有所区别。比如说现代家具设计中的很大一部分风格都很简约,而这种简约不仅是在造型上的简约,在色彩上也同样清新雅致,也可以说单一,同样“火暴刺激”这样的颜色在现代家具的设计中也有体现。那么是什么原因导致色彩运用的不同呢?很显然,脱离了居室环境的家具设计是无理的,家具是整个居室环境的一份子,就单从色彩方面讲,家具的色彩也是依存于整个居室环境的,所以,色彩单一的家具在整个现代居室环境的色彩体系中就不显得单一,更多的是起到画龙点睛的作用。总之,把色彩的象征性与科学的色彩原理结合使用,家具在色彩上的创新设计就会容易许多。
三、造型创新
造型方面的创新,从根本上说是为了满足时代的审美需求。现代家具的造型设计有区别与其他家具设计的造型,不只要考虑造型的形式美,更需要考虑功能的依附,色彩的配合,与人机的制约。脱离的这些因素家具的造型设计就好似空穴来风,脱离设计的实际意义。那么,家具的造型创新设计应该怎么进行呢?我认为应该追求形态上的陌生感,比如,沙发可以是更仿生更自然的形态,从而产生陌生感。而海浪形带有色相明度渐变的沙发谁不想拥有呢?
从人性化角度看,老年人的腿脚不方便,儿童思维还不够成熟,无法对潜在的危险及时反映。所以,现代家具的造型设计不单单要迎合居室环境,也应该从老年人和儿童等一些特殊群体的视角入手,把家具造型的安全性考虑进去,多用明朗准确的符号语言传达信息,给人们带来便捷的生活体验。
四、材质创新
现代家具的材料可谓是五花八门。随着经济的发展,人们生活品位的提高,对家具材质的要求也不断提高。首先要无毒,其次要环保。而多数人往往理解错了环保的含义,更多的是只注意了家具对居室内的小环境,而没有想到是否对世界产生什么影响。创新的本意是“以人为本、推陈出新”。并不只是对使用者而言。木质家具固然美观耐用,在家具设计的长河里已为人们服务了几千年,而谁又想过这木质家具对森林的影响。环保并不是环保自己,而谁又理会过那些淘汰下来的家具又是怎样处理的?我认为现代家具更应该多使用新材料,现代纳米技术发展如此迅猛,可以试着使用这类环保的新材料,这样即使淘汰了也可以回收再生产,即便是填埋也不会对环境有什么影响。
五、人机创新
现代家具可谓品种繁多,只要人们觉得需要某种器物来解决生活上的不方便,那么它很快就会出现在市面上。巨大的经济利益驱使着新的、好的、烂的家具作品问世。新型家具的诞生使家居的人机功能更加丰富,划分空间、重组空间等功能运用起来更加灵活。就拿沙发和灯具来说,沙发可以重组,随空间变换自由搭配,而灯具在人机方面更有指示作用,灯具外型的创新可以以仿生的形式出现,如一组动物脚印形态以地灯的形式出现,即指引方向又生动活泼,愉悦使用者的情绪。同时现代家居也需要按人体工程学的标准尺度来设计。
当今社会,家具设计已经不只是造型、色彩和材质的设计与思考,更是一种对居室空间的设计,甚至可以说是对人类生活方式的设计。好的家具设计应该既满足人们对于家具基本功能上的需求,又要满足社会发展与进步的需求。只有兼具此两点,家具设计业才能不断迈上新的台阶。设计不再是简单的灵机之动,而应该是将“创新与突破”融合在一起的一种理念精神。
参考文献:
[1]胡景出,方海,彭亮.世界现代家具发展史.中央编译出版社,2005.
[2]朱介英.色彩学-色彩设计与配色.中国青年出版社,2000.