天文望远镜是人类观察宇宙最重要的工具。
为了能够看清更远的天体，科学家将望远镜的口径做得越来越大。迄今，人类制造的最大的天文望远镜位于夏威夷冒纳克亚山的凯克天文台，每个质量达300吨，足有8层楼高，口径达到10m，可以将人类肉眼所能看到的星光亮度增强1000万倍，能够观测到上百亿光年远的天体。天文学家用它来研究早期恒星是如何在“大爆炸”后的原始气云中形成的，还用它首次发现了太阳系外的行星。不过，10m口径已经达到了光学望远镜的极限，因为透镜越大，玻璃吸收的光线越多，反而会使放大的影像变模糊。
后来，科学家找到了提高望远镜分辨能力的好方法，即不再采用整块透镜，而是用数块甚至数十块较小的透镜，组成一个阵列，用精确的原子钟校正这些小透镜，使它们接收影像的时间一致，然后用电脑将图像拼合起来，其效果等同于一个口径为这些小透镜口径之和的大望远镜，科学家称之为“甚大光学望远镜阵列”。目前正在建造的欧洲南方天文台甚大光学望远镜阵列就是由4个8.2m透镜和8个1m透镜组成的，另一座即将建造的“大麦哲伦”望远镜准备采用36块透镜，可以将现有望远镜视力提高20倍。
为了克服大气的干扰，科学家们还将望远镜安置在地球轨道上，称为太空望远镜。其中最有名的当属哈勃太空望远镜，它于1990年4月发射升空，主镜口径为2.4m，可以观测到140亿光年远的天体，能看到暗至29等的星光，相当于看清500km之外一支蜡烛的光亮。
尽管哈勃太空望远镜做出了很多重要的发现，但它的寿命最长只能持续到2010年前后，届时需要由新一代太空望远镜来接替它的工作，这就是詹姆斯·韦伯太空望远镜。
詹姆斯·韦伯望远镜能够探测到更远的太空，但质量只有哈勃望远镜的1/3.它采用反射式结构，省略了镜筒，主镜片直径约为6m，由18块六角形的镜片组成，探测遥远暗淡天体的能力是哈勃望远镜的400倍。
科学家计划于2011年将詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空，定位在距地球151万km远的日地系统平衡点，既远离大气尘埃的影响，也没有空间碎片撞击的风险。望远镜始终处于地球背离太阳的阴影中，可使日、地辐射对光学系统的影响最小。
詹姆斯·韦伯望远镜将主要利用红外波段进行观测，对宇宙的纵深进行研究，目的是了解星系、恒星以及包括地球在内的行星从宇宙“大爆炸”至今经历了怎样的演化过程。科学家希望用它“捕捉”到宇宙第一缕光线，即大约110亿年前最初的恒星和星系形成时发出的光芒。
超级计算机是计算机研究领域中最重要的前沿分支，也是最能体现一个国家科研技术水平的项目。目前全世界能够参与超级计算机研发的只有美国、日本、中国等少数几个国家。
超级计算机是由8个或更多的节点组成的、作为单个高性能机器工作的计算机集群，是当前所有计算机当中运算速度最快、价格最昂贵的计算机系统，可以存储大量的数据，进行复杂数学运算。
由于时代不同，有关超级计算机的标准也不同。习惯上，人们将1965年由美国科学家克雷设计、控制数据公司制造的CDC6600作为世界上第一台超级计算机。它使用了35万个晶体管，每秒可进行100万次浮点运算，这么快的速度在当时令很多人感到不可思议。1976年，克雷自己组建了公司，推出全球第一台采用向量寄存器的商用超级计算机“克雷1号”，共集成了20万个晶体管，占地将近7m2，质量为5吨，每秒可以进行1.5亿次浮点运算。
20世纪80年代，超级计算机开始采用大规模并行处理的分布式结构，让多个微处理器同时为一个程序工作，运算速度达到每秒2亿次。到90年代，运算速度超过了每秒万亿次。IBM公司1997年研制的超级计算机“深蓝”，首次战胜了人类国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。
进入21世纪之后，超级计算机发展更加迅速。2003年，日本NEC公司为日本海洋科学技术中心地球科学研究院制造的超级计算机“地球模拟器”，运算性能达到了每秒41万亿次，主要用于预测大气循环、地壳变化和地震发生等。紧接着，IBM公司研制出一台性能更强劲的超级计算机“蓝基因/L”，运算能力达到每秒70.72万亿次。很快，英国爱丁堡大学研制的“HECToR”以每秒100万亿次的速度超过了它。不过，IBM的另一台“ASC紫色”超级计算机又追了上来，它主要用于模拟核弹爆炸的全过程，而以往仅仅为了模拟十亿分之一秒的核爆炸就要花费几个月的时间。
目前，克雷公司正在研制一种新型“超级电脑中心”，由数台超级计算机组成，速度可以达到每秒350万亿次，通过高速网络提供给远程用户使用，主要用于航天、汽车、化学等工业计算。IBM公司则正在为美国全国科学基金会研制一台能够进行每秒1000万亿次运算的超级计算机，可以精确预报世界任何地方的天气，以及模拟全球变暖的影响等。
IBM公司研制的超级计算机“蓝基因/L”中科院曙光公司研发的国产超级计算机“曙光”4000A中国是继美国、日本之后第3个能制造每秒10万亿次高性能计算机的国家。中国科学院曙光公司研发的国产超级计算机“曙光”4000A的每秒峰值运算速度达到11万亿次，联想集团研发的“深腾”6800和“深腾”1800也首度进入全球超级计算机500强。