近日，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )發(fā)布了60項重大科學(xué)和工程技術(shù)難題——我國科技領(lǐng)域有哪些“硬骨頭”

中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )近日發(fā)布了60項重大科學(xué)和工程技術(shù)難題。這些難題由中國科協(xié)所屬多家全國學(xué)會(huì )，向全國各領(lǐng)域科學(xué)家發(fā)起征集，一定程度顯示出我國科技工作者重點(diǎn)關(guān)注的學(xué)科前沿和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

據了解，此次科研方向和難題征集有76家全國學(xué)會(huì )、學(xué)會(huì )聯(lián)合體參與，700多位科技工作者參與撰寫(xiě)，1142位專(zhuān)家學(xué)者參與推薦，2142名科研一線(xiàn)科學(xué)家參與初選，54名學(xué)科領(lǐng)軍專(zhuān)家參與復選，33名院士專(zhuān)家參與終選。發(fā)布的60項難題集中在數理化基礎科學(xué)、信息科技、智能制造、生命科學(xué)、先進(jìn)材料、能源環(huán)境、農業(yè)科技、公共安全、交通運輸、空天科技、地球科學(xué)、醫學(xué)健康等12個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

這60項難題都有哪些，該如何理解和看待科學(xué)家選出的這些亟待攻克的科學(xué)和技術(shù)難題？

生命科學(xué)領(lǐng)域入選的前沿方向最多

在我國，生命科學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)被譽(yù)為我國最有望由“并跑”向“領(lǐng)跑”邁進(jìn)的學(xué)科之一，此次有8個(gè)科學(xué)問(wèn)題或技術(shù)難題入選，成為入選前沿方向最多的學(xué)科領(lǐng)域。

據中國科協(xié)副主席、國際宇航科學(xué)院院士李洪介紹：“這8個(gè)重點(diǎn)攻克方向集中在基因調控、細胞命運決定、生物與環(huán)境關(guān)系、DNA存儲、意識讀取、基因信息結構解析機制等方面?！?/p>

這些研究方向都具有瞄準世界生命科學(xué)前沿，同時(shí)又與人類(lèi)健康息息相關(guān)的特征。例如由中國人工智能學(xué)會(huì )推薦的“人類(lèi)智能的基因調控機理”這項科研問(wèn)題，瞄準了“用細胞內部與細胞之間的基因表達調控來(lái)解釋智能功能”，試圖探索“人類(lèi)智能活動(dòng)背后的基因調控與系統生物學(xué)機理”。

來(lái)自清華大學(xué)的三位學(xué)者張學(xué)工、江瑞和汪小我希望以這項研究，從微觀(guān)的分子層面揭示人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現智能功能的機理。在他們看來(lái)，這種研究“一方面將促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )高性能計算芯片的設計與實(shí)現，從而推動(dòng)人工智能芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另一方面將產(chǎn)生一批更有效的人工智能方法與技術(shù)，從而進(jìn)一步推動(dòng)人工智能在制造、交通、金融、醫療、娛樂(lè )等眾多產(chǎn)業(yè)中的應用，產(chǎn)生重大的科技、經(jīng)濟和社會(huì )效益。同時(shí)，將對神經(jīng)系統相關(guān)的藥物研發(fā)、診斷治療技術(shù)研發(fā)和醫療健康服務(wù)帶來(lái)重大的創(chuàng )新發(fā)展機遇?！?/p>

除此而外，細胞命運決定、DNA存儲、意識讀取等六項科學(xué)問(wèn)題也從各自的領(lǐng)域提出了具有創(chuàng )新性的研究思路。對于生命科學(xué)研究的重要性，在剛剛結束的第二十屆中國科協(xié)年會(huì )上，中國科協(xié)副主席、西湖大學(xué)校長(cháng)、中國科學(xué)院院士施一公直言不諱地表示：“生命科學(xué)是21世紀最重要的自然及應用科學(xué)學(xué)科之一?！?/p>

而此次生命科學(xué)領(lǐng)域入選的前沿科學(xué)問(wèn)題最多，既反映出我國對生命科學(xué)研究的重視，也從一定程度上體現了我國的生命科學(xué)研究在追逐世界一流科研水平的方向上正漸入佳境。

智能制造與能源環(huán)境入選研究方向數量并列第二

能源是國家經(jīng)濟持續發(fā)展和人民生活質(zhì)量不斷提高的重要保障?！霸谀茉喘h(huán)境領(lǐng)域，入選的7個(gè)問(wèn)題、難題重點(diǎn)集中在電力儲能、海洋生態(tài)系統儲碳、生物多樣性維持、放射性廢物處置、制氫技術(shù)以及全球能源互聯(lián)網(wǎng)等方面?！崩詈榻榻B說(shuō)。

在能源環(huán)境領(lǐng)域，降低能源利用成本、尋找清潔能源、減少環(huán)境污染是科研的主要方向。例如，中國化工學(xué)會(huì )推薦的“綠色安全高效的低成本制氫技術(shù)”這項技術(shù)難題就將目標瞄準了“尋找清潔的可再生能源，降低化石燃料的消耗”。作為世界著(zhù)名的石油公司，荷蘭皇家殼牌集團曾預計2050年后電能及氫能將成為車(chē)用能源的主要形式，而氫燃料電池汽車(chē)作為新能源汽車(chē)的重要發(fā)展方向，與純電動(dòng)汽車(chē)相比具有能量密度高、行駛里程長(cháng)、“燃料”加注時(shí)間更短、啟動(dòng)性能更為優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，競爭優(yōu)勢明顯。這個(gè)科研方向就聚焦氫能這種環(huán)境友好型能源，提出應該盡早實(shí)現低成本制氫技術(shù)的突破。

而中國電機工程推薦的“未來(lái)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)”則非常超前地提出了將電能實(shí)現全球聯(lián)網(wǎng)的設想。在這個(gè)計劃中，如果能夠利用特高壓輸電技術(shù)、海底輸電技術(shù)等將各大洲電網(wǎng)連接，不僅能將世界各大洲的低成本電力輸送到發(fā)電成本較高的地區，降低當地的電費，還可以促進(jìn)發(fā)展中國家可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，拉動(dòng)當地經(jīng)濟增長(cháng)。

隨著(zhù)機器人和人工智能技術(shù)的興起和互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)領(lǐng)域的延伸，智能制造也成為頗受關(guān)注的領(lǐng)域。據李洪介紹，此次票選中，在智能制造領(lǐng)域有人機共融關(guān)鍵技術(shù)、力光量子傳感、動(dòng)力電池技術(shù)、新一代智能制造系統、智能駕駛技術(shù)以及先進(jìn)微納機器人技術(shù)等7個(gè)科學(xué)問(wèn)題或技術(shù)難題入選，從而與能源環(huán)境領(lǐng)域成為入選研究方向數量并列第二的科研領(lǐng)域。

“內行”“外行”都很關(guān)注醫學(xué)健康

盡管醫學(xué)健康領(lǐng)域最終躋身60個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題和工程技術(shù)難題的只有4項，但這一領(lǐng)域卻在初選時(shí)獲得了最多的投票。有趣的是，在醫學(xué)健康領(lǐng)域所獲得的投票中，來(lái)自本領(lǐng)域專(zhuān)家的投票和來(lái)自其他領(lǐng)域的專(zhuān)家投票在12個(gè)學(xué)科中都遙遙領(lǐng)先，這使得醫學(xué)健康領(lǐng)域一枝獨秀，成為“內行”與“外行”都非常關(guān)注的學(xué)科。

最終，經(jīng)過(guò)初選、復選和終選三輪淘汰，醫學(xué)健康領(lǐng)域入選的4個(gè)科學(xué)問(wèn)題或工程技術(shù)難題集中在腫瘤、老年性癡呆、精神疾病的新型治療方法以及免疫微環(huán)境等方面。

來(lái)自中國抗癌協(xié)會(huì )所推薦的“腫瘤轉移機制與抗腫瘤轉移新藥研發(fā)”和“免疫微環(huán)境分子分型及免疫治療耐藥機制”兩項研究都集合了癌癥的病理和藥物研究，前者希望推動(dòng)在腫瘤轉移的細胞模型和動(dòng)物模型方面的研究，以便早日成功研發(fā)一批新型抗腫瘤轉移藥物用于臨床，后者則希望深入研究靶向藥的耐藥機制，在癌癥的免疫治療方面有所突破。

中國病理生理學(xué)會(huì )推薦的“老年性癡呆的機制解析及診治難點(diǎn)”這一研究方向則聚焦了阿爾茨海默病，期望通過(guò)在細胞和動(dòng)物模擬AD的慢性神經(jīng)退變過(guò)程，發(fā)現高危風(fēng)險因素以及在疾病發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用的標志分子，為這一疾病的早期診斷和針對性防治藥物研發(fā)提供指導。

作為一次發(fā)動(dòng)一線(xiàn)科學(xué)家推薦科研方向的有益嘗試，這次的評選可以視作中國科學(xué)家集體智慧的結晶。在李洪看來(lái)，最終遴選出的這60個(gè)我國一線(xiàn)科技工作者關(guān)注的重大科學(xué)問(wèn)題和工程技術(shù)難題，為正確研判未來(lái)科技發(fā)展趨勢、抓準科技創(chuàng )新突破口、前瞻謀劃戰略制高點(diǎn)、布局前沿科技領(lǐng)域呈上了一份反映科學(xué)家呼聲的數據“圖譜”，可以說(shuō)“代表了我國科技領(lǐng)域真正的‘硬骨頭’”。

地球科學(xué)

超高精度量子慣性導航技術(shù)

空間天氣的及時(shí)準確預報

巖石圈構造應力場(chǎng)及其作用過(guò)程

公共安全

煤礦重特大災害智能報警方法與技術(shù)

工程結構安全的長(cháng)期智能監測預警技術(shù)

城市交通基礎設施智能協(xié)同運營(yíng)技術(shù)

交通運輸

基于北斗衛星和5G通信技術(shù)的新型高速鐵路列車(chē)運行控制技術(shù)

高原高寒凍土地區高速鐵路與公路修建關(guān)鍵技術(shù)

跨深大海峽通道（懸浮隧道）關(guān)鍵技術(shù)

面向未來(lái)交通的路網(wǎng)全感知技術(shù)

時(shí)速1000公里及以上低真空管道運輸高速磁懸浮鐵路建造關(guān)鍵技術(shù)

未來(lái)城市地下交通及物流系統

空天科技

航天運輸技術(shù)難題

飛機級系統架構設計及仿真技術(shù)

面向工程應用的高精度動(dòng)態(tài)測量

能源環(huán)境

高效長(cháng)壽命低成本電化學(xué)電力儲能技術(shù)

海洋生態(tài)系統儲碳與全球變化

脆弱生境生物多樣性的維持機制

高水平放射性廢物安全處置

綠色安全高效的低成本制氫技術(shù)

川藏鐵路建設難點(diǎn)

未來(lái)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

農業(yè)科技

綠色農藥創(chuàng )新研究和原創(chuàng )性靶標的發(fā)現

固態(tài)有機廢棄物生物轉化及其資源梯級利用

植物工廠(chǎng)人工環(huán)境條件下植物的生長(cháng)發(fā)育調控

生命科學(xué)

基于核酸物質(zhì)的基因精準調控與醫藥技術(shù)

細胞命運決定機制的研究

人類(lèi)智能的基因調控機理

全球變化對動(dòng)物的影響及應對

植物對逆境的記憶功能與進(jìn)化

DNA存儲技術(shù)

意識讀取的前沿問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)

遺傳信息的結構編碼——納米尺度遺傳信息動(dòng)態(tài)結構解析

數理化基礎科學(xué)

記憶的物理化學(xué)基礎

單分子化學(xué)反應動(dòng)態(tài)過(guò)程的可視化

超臨界場(chǎng)強的量子電動(dòng)力學(xué)效應

宇宙中重元素的起源

極端條件下的可控燃燒

先進(jìn)材料

高性能熱電材料

納米纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

核能系統高安全結構材料

高活性可見(jiàn)光催化材料

人工智能技術(shù)與新型智能復合材料的深度融合

信息科技

類(lèi)腦計算

新一代認知物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

抗量子密碼算法設計

大規模共享無(wú)人載運工具的協(xié)同智動(dòng)管控仿真

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中數據集成和邊緣處理技術(shù)

人與機器的情感交互

醫學(xué)健康

腫瘤轉移機制與抗腫瘤轉移新藥研發(fā)

老年性癡呆的機制解析及診治難點(diǎn)

精神疾病的新型治療方法

免疫微環(huán)境分子分型及免疫治療耐藥機制

智能制造

人機共融關(guān)鍵技術(shù)

微腔中的力光量子傳感

高性能動(dòng)力電池研發(fā)技術(shù)

新一代智能制造系統

基于多源信息融合的大型復雜系統健康狀態(tài)監測與評估

人工智能在智能駕駛工程技術(shù)開(kāi)發(fā)中的應用

先進(jìn)微納機器人技術(shù)

摘自《光明日報》