Современное естествознание и высокие технологии - Биология и естествознание реферат

Главная

Биология и естествознание
Современное естествознание и высокие технологии

Естествознание как основа научно-технического прогресса, направления и сферы использования его современных достижений. Принципы биотехнологии, генной инженерии. Использование информационных и навигационных технологий, математического моделирования.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Современное естествознание и высокие технологии
естествознание технический навигационный биотехнология
В данной работе рассмотрены наиболее существенные достижения научно-технического прогресса, приводящие к новому пониманию природы, ее закономерностей и принципов развития, а так же представлены научные достижения, которые расширяют методологическую основы естествознания в целом.
Объектом исследования естествознания является природа, а так же вся совокупность процессов и закономерностей, проявляющаяся в природных системах. Естественные законы характеризуют постоянные системы, встречающиеся в природе, и являются всеобщими для определенной категории явлений и отображают необходимость их проявления при обусловленных, точно выраженных условиях.
Целью настоящей работы было раскрыть сущность высоких технологий, а так же определить их взаимоотношения с естественными науками. Для этого был определен ряд задач:
- изучить естественнонаучные основы современных технологий;
- изучить методологические основы и подходы при изучении природных процессов с использованием «высоких» технологий.
Объектом исследования являются «высокие» технологии, предметом достижения современных технологий в области естествознания.
В 21 в. становится очевидным, что развитие общества обусловлено прогрессом в науке и технике, что именно на науке базируется сложное устройство современного развития. Постоянность научно-технического прогресса определяется фундаментальными и прикладными исследованиями, выявлениями новых закономерностей развития природы и общества, внедрением научных идей в технику и производство, она связана с разработкой целевых комплексных программ по решению научно-технических проблем.
Предметом естествознания как науки является природа. Природа включает весь информационный и материально-энергетический мир Вселенной. Современные технологии являются не только достижением науки и техники, но и представляют собой природные процессы или явления, представляющие объект изучения естествознания.
Технология представляет собой совокупность методов изменения состояния, обработки, изготовления, свойств, формы сырья или полуфабрикатов, реализованных в следствии производства продукции. Слово «технология» обозначает научную отрасль, постигающую механические, физические, химические и прочие закономерности разнообразных производственных процессов. Когда говорят о «высокой технологии» имеют в виду это наиболее новые и прогрессивные технологии современности.
Наиболее распространенными технологиями являются достижения в следующих направлениях: биотехнологии, генной инженерии, нанотехнологии, медицине и т.д.
Появление определенной технологии свидетельствует о высоком уровне зрелости соответствующей ей сфере естествознания, когда она начинает развиваться быстро и становится прикладной, т.е. оказывается полезной обществу. В современном обществе развиваются многие виды технологий.
Современные биотехнологии основаны на применении живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. На основе биотехнологии постигнуто масштабное производство искусственных белков, питательных и многих других веществ. Успешно формируются микробиологический синтез витаминов, ферментов, аминокислот, антибиотиков и т.д. Представляет практический интерес синтез других биологически активных веществ - гормональных препаратов и соединений, стимулирующих иммунитет - с использованием естественных биологических материалов.
Для увеличения продуктов питания особую роль играют искусственные вещества, включающие белки, необходимые для жизнедеятельности живых организмов.
Благодаря существенным достижениям биотехнологии в настоящее время изготовляется в промышленных масштабах целый спектр искусственных питательных веществ, по многим качествам превосходящих продукцию естественного генезиса. Современные методы биотехнологии позволяют преобразовать большие количества отходов древесины, соломы и прочих остатков растительного происхождения в ценные питательные белки. Такой способ включает процесс гидролиза промежуточного продукта - целлюлозы - с последующей нейтрализацией образующейся глюкозы и введением солей. Полученный раствор глюкозы является питательным субстратом для микроорганизмов - дрожжевых грибов.
Промышленное производство белков полностью автоматизировано, и скорость роста дрожжевых культур в тысячи раз выше, чем крупного рогатого скота. 1 т пищевых дрожжей позволяет произвести около 800 кг свинины, 1,5 - 2,5 т птицы или 15-30 тыс. яиц и сэкономить при этом до 5 т зерна. Искусственные белковые питательные вещества - продукция бурно развивающейся микробиологической промышленности.
Значимым событием следует считать разработку промышленного производства пенициллина, получения аминокислот. Затем стали производить антибиотики, препараты ферментов, витаминно-белковые добавки к продуктам питания, ростовые вещества (например, гибберелин), бактериологические удобрения, средства защиты растений. Стало возможным производство бактериологического оружия.
Ученые расшифровали механизм рекомбинации ДНК в ходе синтеза ферментов, и в результате чего биотехнологи получили возможность изготовлять многие ферменты при относительно их невысокой себестоимости.
Совершенствуются способы усовершенствования технологии получения биокатализаторов, отсутствующих в природе. Например, кукурузный, пшеничный крахмал и сахар подходят для ферментации. Они свободно переходят в глюкозу, и далее - фруктозу.
Генная инженерия содержит методы генетики и молекулярной биологии, связанные с направленным созданием новых, отсутствующих в природе комбинаций генов. Главная операция генной технологии сводится к извлечению из клетки организма гена (кодирующего нужный продукт) или группы генов и совмещение их с молекулой ДНК, которая способна проникать в клетки других организмов и там размножиться.
На начальных этапах развития генной инженерии получены биологически активные соединения - инсулин, интерферон и др. Современные генные технологии включают химию нуклеиновых кислот и белков, генетику, микробиологию, биохимию и открывают новые возможности разрешения многих проблем медицины, биотехнологии и сельского хозяйства.
Основной целью генных технологий является видоизменение ДНК, закодировав ее на производство белка с определенными свойствами. Достижения современной техники и технологии позволяют анализировать и идентифицировать молекулы ДНК и генетически видоизмененной клетки, в которую внедрена необходимая ДНК. С их помощью направленно реализовывают химические операции над биологическими объектами, что является основой генных технологий. Генные технологии позволяют разрабатывать мощные методы анализа генов, синтезировать, т.е. к конструировать новые, генетически модифицированные микроорганизмы. По мнению промышленных микробиологов знание нуклеотидных последовательностей геномов промышленных штаммов позволяет их «программировать» с целью увеличения дохода. [1]
Одним из самых современных и перспективных методов генной инженерии для получения новых микробных штаммов является генетическое копирование (клонирование).
Уже в начале 70-х годов 20 века ученые в лабораторных условиях получили и клонировали рекомбинантные молекулы ДНК, культивировали в пробирке клетки и ткани растений и животных. Особенно в последние годы много достижений в клонировании полноценных животных (даже способных приносить потомство) из соматических (т.е. неполовых) клеток. Например, работы шотландских ученых из Рослинского Университета, которые из клетки молочной железы беременной овцы получили генетически точную ее копию. Клонированная овца по кличке Долли нормально формировалась и произвела на свет потомство: 4 нормальных ягненка. Вслед за этим появился ряд новых сообщений о воспроизведении генетических близнецов мышей, коров, коз, свиней, обезьяны из соматических клеток этих животных.
В 2000 году появились сведения о клональном размножении потомства приматов путем деления зародыша. Американские ученые смоги получить генетически идентичные эмбрионы обезьяны посредством разделения бластомеров зародыша на стадии деления. Из эмбриона родилась вполне нормальная обезьянка Тетра - генетический близнец первоначально зачатой особи. Такой тип клонирования предполагает генетически идентичное потомство и в последствии можно получить двойню, тройню и сколько угодно генетических близнецов. Другими словами, появилась возможность воспроизводить сложные научные эксперименты на абсолютно генетически идентичных особях, имплантируя последовательно зародыш одной и той же суррогатной матери можно исследовать влияние ее организма и внешних факторов на развитие плода.
В ходе экспериментирования в клонировании отмечается высокая смертность и высокая доля уродств новорожденных.
Еще не в полной мере изучены многие механизмы клонирования и развития животных из соматической клетки. Однако, успех, достигнутый на данный момент, показал теоретическую возможность создания генетических копий даже человека из отдельной клетки, взятой из какого-либо органа. Многие ученые с энтузиазмом восприняли идею клонирования человека.
Однако, многие ученые и общественные деятели озабочены потенциальной опасностью (в том числе моральной) и, высказываются против клонирования человеческих особей. Имеется и биологическая проблема. Установлено, что в процессе культивирования клеток в пробирках и получения соматоклонов способны возникать различного рода мутации в геноме, вредоносные для организма. К тому же, как установлено, клональные особи обладают особенностью быстрого старения и угнетения многих жизненных функций за недолгий промежуток времени. Таким образом, клонирование человека способно привести к росту в человеческой популяции генетически неполноценных, в т.ч. психически больных людей. Так же, возникает целый ряд этических, моральных и даже юридических проблем, связанных с манипуляциями над эмбрионом человека.
Учитывая достижения генетической инженерии и реальную возможность создания генетически измененных не только животных, но и человека, 29-я сессия Генеральной Конференции ЮНЕСКО в 1997 году приняла «Всеобщую декларацию о геноме человека и правах человека». В 11-ой статье данного документа говорится, что не следует допускать практику, противоречащую достоинству человека, в т.ч. практику клонирования в целях воспроизводства человеческой особи, «цель прикладного использования результатов научных исследований по геному человека, в т.ч. в области биологии, генетики и медицины, должна заключаться в уменьшении страданий людей и в улучшении состояния здоровья отдельного человека и всех людей».
Совет Европы так же внес дополнения в Европейскую конвенцию о правах человека и биомедицине, которая гласит: «Запретить всякое вмешательство, преследующее цель создать человеческую особь, идентичную другой - живой или мертвой». Таким образом, современные генно-инженерные исследования все больше затрагивают интересы общества, а этические проблемы науки становятся важным компонентом научной деятельности не только биомедиков, но и этиков, философов, политиков и т.д.
Нанотехнология - междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, обобщающая теоретическое обоснование, практические методы исследования, анализ и синтез, а также методы производства и использования продуктов с определенной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. [6]
По мнению некоторых авторов [7] Нанотехнологии - это «самые высокие» технологии, на развитие которых ведущие экономические державы тратят сегодня миллиарды долларов. По прогнозам ученых нанотехнологии в XXI веке произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую в ХХ произвели компьютеры в манипулировании информацией», а их развитие изменит жизнь человечества больше, чем письменность, паровая машина или электричество. [7]
На современном этапе проявляется все больше интереса разработке новых тонкопленочных материалов. Тонкопленочные защитные, полупрозрачные, упрочняющие, диэлектрические, магнитные и т.п. покрытия, тонкопленочные элементы интегральных схем современной микро- и наноэлектроники являются примерами использования тонкопленочных материалов. В зависимости от исполняемой задачи толщина слоя может колебаться в границах от нескольких ангстрем до нескольких десятков микрометров.
В настоящее время налажена технология формирования микроэлектронного элемента с размером до нескольких десятых долей микрометра. Для получения тонкопленочных слоев и элементов используются многообразные технологии:
- механическое и термическое напыление;
- вакуумное ионно-плазменное осаждение и др.
Наряду с перспективной микроэлектронной технологией в настоящее время активно внедряется биотехнология, сформированная на видоизменении структуры молекулы ДНК (сшивание нитями ДНК и т.д.).
В микроэлектронной технологии помимо уменьшения элементов интегральных схем до нанометровых размеров, необходимо соединять их между собой и с микроэлектродами. В реализации такой операции могут помочь нуклеиновые кислоты, поскольку в них четко проявляется молекулярная самосборка. В лаборатории уже удалось нитями ДНК связать наночастицы из золота в трехмерную решетку. Кроме того, из отрезка ДНК построили мостик, связывающий два электрода, а затем его использовали как матрицу, на которую из раствора осаждали серебро, так что получился проводящий металлический провод диаметром 100 нм, что значительно меньше размера широко применяемых сейчас в микроэлектронике электропроводящих полос. Приведенный пример показывает, как удачно могут сочетаться совершенно разные биотехнология и зарождающаяся наноэлекронная технология.
Микроэлектронные технологии оказали и будут оказывать огромное влияние на индустриальный мир и общество в целом. Наиболее широко известная продукция, изготавливаемая на основе микроэлектронной технологии - микропроцессор, представляющий собой устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших интегральных схем. Эта удивительно сложная и функционально интегрированная электрическая цепь построена на небольшой пластине, называемой чипом. Некоторые современные микропроцессоры, в том числе и отдельные чипы машинной памяти большой емкости, содержат миллионы транзисторов или других электронных компонентов, расположенных на кремниевой пластине площадью в несколько квадратных сантиметров.
К высоким технологиям относятся продвинутое и прогрессивное программное обеспечение. В частности, исследования в области создания искусственного интеллекта. Признаком высоких технологий является комплексность, взаимосвязь различных областей науки.
Существенным шагом в создании идеи системного метода было появление кибернетики как общей теории управления в технических системах, живых организмах и обществе. В рамках кибернетики впервые показано, что процесс управления с самой общей точки зрения можно рассматривать как процесс накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление можно отобразить с помощью определенной последовательности точных предписаний - алгоритмов, посредством которых осуществляется достижение поставленной цели. Кибернетика возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии, и ее интересует целый класс как живых, так и неживых систем, в которых существуют механизмы обратной связи.
Информация характеризует меру разнообразия систем, с том числе и природных. Хотя информация и энергия относительно обособлены друг от друга, тем не менее они связаны между собой. Информация растет с повышением разнообразия системы. Одним из основных законов кибернетики является закон необходимого разнообразия: эффективное управление какой-либо системой возможно только в том случае, когда разнообразие управляющей системы больше разнообразия управляемой системы. Значит, чем больше мы имеем информации о системе, которой собираемся управлять, тем эффективнее будет проходить этот процесс.
Общее значение кибернетики обозначается в следующих направлениях [17]:
1. Философское значение - дает новое представление о мире, основанное на роли связи, управления, информации, организованности, обратной связи, целесообразности, вероятности.
2. Социальное значение - дает новое представление об обществе как организованной целой системе.
3. Общенаучное значение - дает новые понятия управления, методы исследования, формирует гипотезы о внутреннем составе и строении систем.
4. Методологическое значение - изучая простые технические системы, выдвигает гипотезы о работе сложных систем (живых организмов, мышления людей).
5. Техническое значение - создание ЭВМ, роботов, персональных компьютеров. ЭВМ и персональные компьютеры облегчают умственный труд, заменяя человеческий мозг в его наиболее простых и рутинных функциях. ЭВМ работают по принципу «да-нет», и этого оказалось достаточно для того, чтобы создать вычислительные машины, хотя и уступающие мозгу в гибкости, но превосходящие его по быстроте выполнения вычислительных операций. Если же будут построены не просто человекоподобные роботы, но и превосходящие его по уму, то это повод не только для радости, но и для беспокойства, связанного как с роботизацией самого человека, так и с проблемой возможного выхода машин из-под контроля людей и даже возможного порабощения ими человека.
Таким образом, использование достижений современных IT-технологий активно используются не только для хранения, переработки информации, а но и являются методологической основой для развития естествознания.
Наиболее распространенными технологиями являются достижения в следующих направлениях: биотехнологии, генной инженерии, нанотехнологии, медицине и т.д.
Рассмотренные методы естествознания являются общенаучными и устремляют процесс познания во всех науках, то есть имеют междисциплинарный спектр их употребления. Совершенствование методов естествознания с использованием достижений в области высоких технологий является неотъемлемой частью научно-технического прогресса.
Достижения в современном естествознании позволяют не только анализировать природные системы, но и выявлять закономерности их развития, а так же прогнозировать из дальнейшее развитие.
Этапы научно-технического прогресса и их связь с развитием цивилизации. Роль естественных наук в преодолении глобальных кризисов. Глобальная энергетическая проблема - энергетический кризис. Научно-технический прогресс с точки зрения эволюционной науки. реферат [43,9 K], добавлен 03.12.2014
Использование генной инженерии как инструмента биотехнологии с целью управления наследственностью живых организмов. Особенности основных методов и достижений генной инженерии в медицине и сельском хозяйстве, связанные с ней опасности и перспективы. доклад [15,1 K], добавлен 10.05.2011
Возникновение биотехнологии. Основные направления биотехнологии. Биоэнергетика как раздел биотехнологии. Практические достижения биотехнологии. История генетической инженерии. Цели, методы и ферменты генной инженерии. Достижения генетической инженерии. реферат [32,4 K], добавлен 23.07.2008
Естествознание в современном понимании. Его структура, основанная на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления. Науки: фундаментальные и прикладные, их назначение и функции. презентация [933,0 K], добавлен 20.12.2015
Дифференциация и интеграция наук как неотъемлемых сторон процесса познания мира. Естествознание и социальная жизнь общества. Проблема объединения и взаимосвязи естественнонаучного, технического и гуманитарного знания при постижении окружающей среды. контрольная работа [174,4 K], добавлен 16.06.2011
Определения понятия естествознание, его место в формировании профессиональных знаний. Причины повышения роли фундаментальной базы образования. Изучение химических соединений. Условия протекания химических процессов. Вулканические явления, типы извержений. контрольная работа [375,3 K], добавлен 10.11.2009
Генная инженерия - метод биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Возможности генной инженерии. Перспективы генной инженерии. Уменьшение риска, связанного с генными технологиями. реферат [17,3 K], добавлен 04.09.2007
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Современное естествознание и высокие технологии реферат. Биология и естествознание.
Реферат: Отражение и отыгрывание негативных чувств на символическом уровне в раннем детстве
Есенин Реферат Жизнь И Творчество
Реферат: Психодинамические свойства индивида
Советско Афганская Война Реферат
Реферат: Процессы и аппараты пищевых производств 2
Дипломная работа по теме Сельскохозяйственные машины (РУП 'НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства')
Реферат: Республика как форма правления 2
Курсовая Работа На Тему Общественное Мнение О Калужском Отделении Сбербанка России
Сочинение 9.3 Слово О Полку Игореве
Н Гоголь Ревизор Сочинение
Сочинение Два Товарища
Доклад: Юноши находятся в периоде гиперсексуальности, а их молодым подружкам...
Курсовая работа: Управление трудовыми ресурсами
Реферат по теме Храм царицы Хатшепсут
Курсовая Процессы В Строительстве
Курсовая Работа На Тему Кадровое Планирование
Банковская Система России 2022 Курсовая Работа Примеры
Доклад: Дыхание
Мое Путешествие В Париж Сочинение
Итоговая Контрольная Работа По Русскому 5
Природные и биологические чрезвычайные ситуации - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда презентация
Генетика пола и наследование, сцепленное с полом - Биология и естествознание презентация
Вуглеводи - Биология и естествознание презентация