在过去的20世纪，是科学技术取得巨大进步的100年。在这100年中的发明、创造和发现比人类历史上19世纪末以前的总和还要多——
对21世纪科学技术进行展望，首先要对上一世纪的科学技术发展进行回顾。没有回顾，21世纪的科学技术展望就成了无本之木，无源之水。
20世纪的科学技术所取得的进步，用最简单的话概括就是实现了三大革命：即原子革命、计算机革命和分子生物学革命。这三大革命涉及到物质、思维和生命，具有深远的意义。
原子革命引发了科技史上轰轰烈烈的科学大潮，至今看不出无丝毫衰减先兆。今天，科学家可以用原子理论描述物质，即用基本粒子概念来描述我们周围无限多样化的物质世界。
计算机革命看起来是计算速度的革命，其本质还涉及到对思维的认识。因为有了电子计算机，使许多科学上的疑难计算问题，特别是大量的、复杂的运算问题得以顺利进行。科学家们说，当微芯片数量十分充足，以至在我们周围环境中有成千上万个智能系统之后，那么人类的生活方式、工作方式、研究方式就会发生革命性的变化。人们对智能系统可能会十分惊讶，但将来人们又必将会操纵它。
分子生物学革命发生在上世纪的中叶。1944年，薛定锷在《什么是生命》一书中提出生命的秘密可以用量子理论来解释，这是一个了不起的科学思想。影响了后来许多生物学家的研究方向。1953年，沃森和克里克发现DNA对螺旋结构是分子生物学史上划时代的大事。摩尔根的《基因论》奠定了分子生物学基础。直到1990年开始的人类基因组计划，分子生物学革命又进入了一个新纪元。
三大革命的核心是原子革命。没有原子革命，就不可能有计算机革命和分子生物学革命。但有些人认为，计算机革命和分子生物学革命似乎是独立于物理学之外发生的。事实上不是如此，三大革命之间互相促进，互相影响，促使整个科学技术突飞猛进，使得人们去操纵物质、智慧和生命。
分子生物学领域
▲人类基因组计划在2003年完成
原计划是在2005年完成人类基因的全部测序。由于自动化测序技术的诞生，此计划可在2003年底或更早些时候完成。
在该计划的前五年，只确定4700个基因（1994年前），到1996年末达到16354种。因此，随着自动化测序技术的解决，在2003年完成此计划应该是有把握的。
由于人体基因组计划的完成，到2010年人类的遗传病档案中，将会增加2000～5000种。主持该计划的科林斯说，在2010年满18周岁的人，都可获得一份有关自己遗传基因未来健康状况报告。
在2020～2030年，每个人都可能有自己的DNA密码。只要到医院或药店作一次CD检查，就可以知道自己的DNA序列。
在2020～2050年，进入后基因组时代——了解基因组的功能，同时也进入基因经济的收获年代。
上一个世纪功能基因的成交额举例：
1994年，以2000万美元购进洛克菲勒大学发现的肥胖基因；
1997年，以3.9亿美元，成交神精免疫因子，创造了单个基因成交的最高价格。科学家估计有1.5～2万个功能基因有医用价值。所以，在21世纪的50年代之后，是基因经济的收获时期。在此之前，各国科学家将会奋力抢注基因专利，特别是可以用来生产治疗性药物的蛋白质基因。
▲克隆技术
自从克隆“多利”羊的问世，世界上克隆动物一天比一天多。现在我们不会对此大惊小怪了。未来的克隆技术将用于治疗性研究，使许多疑难病症得到治愈。克隆器官、克隆手术，是今后20～30年的事。虽然许多国家反对“克隆人”，但有为数不少的国家允许对胚胎干细胞进行治疗性研究。该领域的突破对医疗是一大贡献。
▲攻克癌症
癌症不仅是一种多发病、常见病，也是基因性疾病。它的死亡率很高，在美国每年死亡人数在50万以上，仅次于心脏病。癌症所以可怕，是因为它有200多种转变形式，几乎感染人体的所有器官。癌症所以是基因疾病，因为常见的癌细胞必须有4～6个基因突变，使正常细胞变成癌细胞。科学家已掌握了正常细胞转变为癌细胞的基本分子步骤。并发现50多种肿瘤基因可导致乳腺癌、结肠癌、胃癌，而另一种肿瘤抑制基因，特别是P53基因在大多数癌症细胞中发现。因此，经过努力，在2020年人们可以拥一本包括载有上百种肿瘤基因和肿瘤抑制基因大全。到时，治愈癌症的目标可望实现。
▲治愈艾滋病
艾滋病是因为感染上艾滋病病毒所致。由于分子医学发展和基因测序技术的进步，科学家不仅能探出各种病毒或细菌的基因序列，也可以找到攻击病毒和细菌的薄弱环节，从而设计出新的治疗方法。21世纪初，艾滋病病毒是首选第一个在分子水平上研究的病毒。目前，世界上每天有8500人感染上此病毒。因此，人们对此十分恐慌。
艾滋病病毒只有9个基因，9200个碱基对。它攻击细胞的四个步骤也已搞清楚。这四个步骤都为治疗艾滋病提供了机会。因此到2020年，治愈艾滋病的方法也就会比较完善，治愈艾滋病也成为可能。
▲设计分子药物
科学家将通过计算机模拟和虚拟的实体来创造新的分子变种。这就为我们开发出无副作用的药物和新的抗生素药物。
通过对细菌的分子功能研究，到2020年科学家可以找出细菌特别容易受抗生素攻击的地方。
计算机领域的突破
▲隐形计算机
由于微芯片的诞生，使得未来的计算机不仅体积小，功能强，而且价格低。把计算机做成隐形的，并与互联网连接。
未来的隐形计算机十分小巧玲珑，无所不在，它们藏身在任何地方，又消失在任何地方，功能强大却又无影无踪。再过10～15年即可问世。
▲人工智能系统
从2020～2050年，无形的、网络化的计算将主宰计算机世界。这种人工智能系统有判断能力、能识别语言，会与人沟通。
▲会思考的机器人
2020年，人们会看到非常复杂的预制程序机器人进入市场和我们的家庭、医院、办公室。这是因为把人工智能移植进机器。正因为如此，我们就可以制造出具有常识、能够学习、会移动及与人进行交流的机器人。
2050年以后，机器人具有意识和自我概念。
▲DNA计算机
美国南加利福尼亚大学的科学家艾德尔曼说：仅用一小块DNA就能解决困扰超级计算机的难题。DNA是制造计算机的理想材料。DNA只占细胞核的0.3%体积，但可以存储比高级计算机多一万亿倍的信息。计算机虽然计算速度很快，但产生大量热，DNA计算机虽然比电子计算机计算速度慢一些，但只产生很少的热，可以对天文数字同时计算，因此比硅芯片计算机效率高10亿倍。DNA计算机会在2020年以后问世。
原子、量子领域内的突破
不论是原子，还是量子，都可以归纳在物理学。在这方面，21世纪同样会有许多重大突破，这是世界上所有科学家公认的事实。
量子论，是法国科学家普朗克在1900年12月4日向世人宣布的：在发射和吸收过程中，能量不是无限可分的，而是有一个最小的原子。这个不可分的能量单元，称之为“能量子”，或“量子”。
在量子革命的前提下，还会发生奇迹吗？回答是肯定的，这里举几个例子说明。
▲纳米技术
一纳米为10-9，即1毫米的百万分之一。“纳米技术”一词是1974年开始使用的一个科学概念。现在，我们的科学家可以在这么小的范围内对原子和分子进行改造。因此，分子机器在2020～2050年可以问世。分子机器并不违背物理定律。科学家不仅能操作单子原子，而且可以在世界上制造只有几个原子大小的齿轮。所以，分子机器的制造就不是幻想。
分子机器一旦问世，它可以广泛用于
· 制造原子大小的超级计算机；
· 修复人体细胞，阻止人衰老；
· 吞噬废物，净化环境；
· 逐个杀死癌细胞；
· 消灭传染性微生物；
· 用于制造火箭和微型芯片。
▲常温超导体
从1911年发现超导现象以来，从上世纪80～90年代是超导研究角逐最为激烈的年代。我国科学家在该领域也作出了令世人注目的成果。据不久前的报道，苏黎士联邦工学院的科学家安德雷斯 · 西林和他的同事已经发现了摄氏零下23度的超导体，如果这个报道可靠的话，那么我们距离获得在常温下的超导体就不远了。
常温超导体的诞生，估计也就是在2020年以后的事。一旦有了常温超导体，那么它的应用前景是广泛的，而且会引发能量革命。
· 用超导体制造超级计算机，产生的热量很小，因此开辟了计算机设计的新空间；
· 用于输电，减少电能损耗，每年可节约几十亿美元；
· 减少各类电器能量损失，使世界上所有家庭节省支出；
· 用于磁悬浮列车、太空车；
· 用于测量人体微弱磁场，帮助诊断。
▲三维电视
2050年三维电视可创造出来，到那时人们的视觉享受又会发生一次新的飞跃。
▲核聚变
核聚变，就是模拟太阳获取核能。这个过程就是使氘变成氦，释放出核能。海水中的氘储量很丰富，是可以使人类用上100万～1000万年。
2025年，建立世界上首座核聚变工厂；
2035年，建立第一个商业性核聚变电厂；
2050年，大面积使用核聚变电厂的电力。
▲利用太阳能
从理论上讲，对人类来说太阳能是取之不尽、用之不竭的。
在未来的30年，地下矿物燃料将变得稀少，而且越来越昂贵。为此，我们不得不把太阳能的开发利用选定为解决能源的又一个目标。据科学家推测：在2050年以后，全球所需的能源，有60%来自太阳，甚至更多。
大规模开发太阳能转换电能的技术，是各国政府所关注的事。目前最好的太阳能转换器只有30%转换率，只要把30%提高到50%，太阳能发电的成本就可以降低到每千瓦5美元，比地下燃料发电厂发电成本还要低3美元。
航天技术的新发展
自从1957年世界上第一颗人造地球卫星发射以来，航天技术取得了非常突出的成绩。如人类实现了登月、飞天器登临火星，宇宙飞船飞离太阳系……。
而在21世纪，航天技术会实现如下目标。
2020年，建立太空基地；
2020～2050年，人类实现星际旅行；
2030年，建立月球永久性基地；
2050年，人类开始向其他星球移民；
2050年以后，改造火星，移民火星。
与外星智慧生命取得某种联系，很可能是21世纪中发生的重大事件。人类社会，绝不是宇宙中独一无二的智慧生物，许多科学家相信，在我们宇宙中，地球不是唯一有智慧生物的星球。美国天文学家富兰克 · 德拉克对银河系中大约2000亿颗行星进行了计算，他认为至少有10000颗行星载有智慧生物。我们地球仅仅是这一万颗行星中的一颗。
按照德拉克的论点，在宇宙中文明可以分为三类。
第一类文明，即行星文明——从行星、大气和行星内部获取能量，不能承受天文和环境灾难。
第二类文明，能够承受天文和环境灾难，能量耗尽之后，能从太阳中获取能量。
第三类文明的标志是征服星系。
地球上的文明目前处于零类文明阶段，我们人类通力协作表现的比较差，被分隔成许多国家，相互争吵、直至战争。但科学技术进步了，人类正在从零类文明走向第一类文明。