我国科技领域有哪些“硬骨头”

光明网

百家号06-1907:34

近日,中国科学技术协会发布了60项重大科学和工程技术难题——

我国科技领域有哪些“硬骨头”

光明日报记者 詹媛

中国科学技术协会近日发布了60项重大科学和工程技术难题。这些难题由中国科协所属多家全国学会,向全国各领域科学家发起征集,一定程度显示出我国科技工作者重点关注的学科前沿和关键技术领域。

据了解,此次科研方向和难题征集有76家全国学会、学会联合体参与,700多位科技工作者参与撰写,1142位专家学者参与推荐,2142名科研一线科学家参与初选,54名学科领军专家参与复选,33名院士专家参与终选。发布的60项难题集中在数理化基础科学、信息科技、智能制造、生命科学、先进材料、能源环境、农业科技、公共安全、交通运输、空天科技、地球科学、医学健康等12个重点领域。

这60项难题都有哪些,该如何理解和看待科学家选出的这些亟待攻克的科学和技术难题?

生命科学领域入选的前沿方向最多

在我国,生命科学领域近年来被誉为我国最有望由“并跑”向“领跑”迈进的学科之一,此次有8个科学问题或技术难题入选,成为入选前沿方向最多的学科领域。

据中国科协副主席、国际宇航科学院院士李洪介绍:“这8个重点攻克方向集中在基因调控、细胞命运决定、生物与环境关系、DNA存储、意识读取、基因信息结构解析机制等方面。”

这些研究方向都具有瞄准世界生命科学前沿,同时又与人类健康息息相关的特征。例如由中国人工智能学会推荐的“人类智能的基因调控机理”这项科研问题,瞄准了“用细胞内部与细胞之间的基因表达调控来解释智能功能”,试图探索“人类智能活动背后的基因调控与系统生物学机理”。

来自清华大学的三位学者张学工、江瑞和汪小我希望以这项研究,从微观的分子层面揭示人类神经网络实现智能功能的机理。在他们看来,这种研究“一方面将促进神经网络高性能计算芯片的设计与实现,从而推动人工智能芯片产业的发展,另一方面将产生一批更有效的人工智能方法与技术,从而进一步推动人工智能在制造、交通、金融、医疗、娱乐等众多产业中的应用,产生重大的科技、经济和社会效益。同时,将对神经系统相关的药物研发、诊断治疗技术研发和医疗健康服务带来重大的创新发展机遇。”

除此而外,细胞命运决定、DNA存储、意识读取等六项科学问题也从各自的领域提出了具有创新性的研究思路。对于生命科学研究的重要性,在刚刚结束的第二十届中国科协年会上,中国科协副主席、西湖大学校长、中国科学院院士施一公直言不讳地表示:“生命科学是21世纪最重要的自然及应用科学学科之一。”

而此次生命科学领域入选的前沿科学问题最多,既反映出我国对生命科学研究的重视,也从一定程度上体现了我国的生命科学研究在追逐世界一流科研水平的方向上正渐入佳境。

智能制造与能源环境入选研究方向数量并列第二

能源是国家经济持续发展和人民生活质量不断提高的重要保障。“在能源环境领域,入选的7个问题、难题重点集中在电力储能、海洋生态系统储碳、生物多样性维持、放射性废物处置、制氢技术以及全球能源互联网等方面。”李洪介绍说。

在能源环境领域,降低能源利用成本、寻找清洁能源、减少环境污染是科研的主要方向。例如,中国化工学会推荐的“绿色安全高效的低成本制氢技术”这项技术难题就将目标瞄准了“寻找清洁的可再生能源,降低化石燃料的消耗”。作为世界著名的石油公司,荷兰皇家壳牌集团曾预计2050年后电能及氢能将成为车用能源的主要形式,而氢燃料电池汽车作为新能源汽车的重要发展方向,与纯电动汽车相比具有能量密度高、行驶里程长、“燃料”加注时间更短、启动性能更为优异的优点,竞争优势明显。这个科研方向就聚焦氢能这种环境友好型能源,提出应该尽早实现低成本制氢技术的突破。

而中国电机工程推荐的“未来全球能源互联网的关键技术”则非常超前地提出了将电能实现全球联网的设想。在这个计划中,如果能够利用特高压输电技术、海底输电技术等将各大洲电网连接,不仅能将世界各大洲的低成本电力输送到发电成本较高的地区,降低当地的电费,还可以促进发展中国家可再生能源的开发利用,拉动当地经济增长。

随着机器人和人工智能技术的兴起和互联网向工业领域的延伸,智能制造也成为颇受关注的领域。据李洪介绍,此次票选中,在智能制造领域有人机共融关键技术、力光量子传感、动力电池技术、新一代智能制造系统、智能驾驶技术以及先进微纳机器人技术等7个科学问题或技术难题入选,从而与能源环境领域成为入选研究方向数量并列第二的科研领域。

“内行”“外行”都很关注医学健康

尽管医学健康领域最终跻身60个重大科学问题和工程技术难题的只有4项,但这一领域却在初选时获得了最多的投票。有趣的是,在医学健康领域所获得的投票中,来自本领域专家的投票和来自其他领域的专家投票在12个学科中都遥遥领先,这使得医学健康领域一枝独秀,成为“内行”与“外行”都非常关注的学科。

最终,经过初选、复选和终选三轮淘汰,医学健康领域入选的4个科学问题或工程技术难题集中在肿瘤、老年性痴呆、精神疾病的新型治疗方法以及免疫微环境等方面。

来自中国抗癌协会所推荐的“肿瘤转移机制与抗肿瘤转移新药研发”和“免疫微环境分子分型及免疫治疗耐药机制”两项研究都集合了癌症的病理和药物研究,前者希望推动在肿瘤转移的细胞模型和动物模型方面的研究,以便早日成功研发一批新型抗肿瘤转移药物用于临床,后者则希望深入研究靶向药的耐药机制,在癌症的免疫治疗方面有所突破。

中国病理生理学会推荐的“老年性痴呆的机制解析及诊治难点”这一研究方向则聚焦了阿尔茨海默病,期望通过在细胞和动物模拟AD的慢性神经退变过程,发现高危风险因素以及在疾病发展过程中起关键作用的标志分子,为这一疾病的早期诊断和针对性防治药物研发提供指导。

作为一次发动一线科学家推荐科研方向的有益尝试,这次的评选可以视作中国科学家集体智慧的结晶。在李洪看来,最终遴选出的这60个我国一线科技工作者关注的重大科学问题和工程技术难题,为正确研判未来科技发展趋势、抓准科技创新突破口、前瞻谋划战略制高点、布局前沿科技领域呈上了一份反映科学家呼声的数据“图谱”,可以说“代表了我国科技领域真正的‘硬骨头’”。

地球科学

超高精度量子惯性导航技术

空间天气的及时准确预报

岩石圈构造应力场及其作用过程

公共安全

煤矿重特大灾害智能报警方法与技术

工程结构安全的长期智能监测预警技术

城市交通基础设施智能协同运营技术

交通运输

基于北斗卫星和5G通信技术的新型高速铁路列车运行控制技术

高原高寒冻土地区高速铁路与公路修建关键技术

跨深大海峡通道(悬浮隧道)关键技术

面向未来交通的路网全感知技术

时速1000公里及以上低真空管道运输高速磁悬浮铁路建造关键技术

未来城市地下交通及物流系统

空天科技

航天运输技术难题

飞机级系统架构设计及仿真技术

面向工程应用的高精度动态测量

能源环境

高效长寿命低成本电化学电力储能技术

海洋生态系统储碳与全球变化

脆弱生境生物多样性的维持机制

高水平放射性废物安全处置

绿色安全高效的低成本制氢技术

川藏铁路建设难点

未来全球能源互联网的关键技术

农业科技

绿色农药创新研究和原创性靶标的发现

固态有机废弃物生物转化及其资源梯级利用

植物工厂人工环境条件下植物的生长发育调控

生命科学

基于核酸物质的基因精准调控与医药技术

细胞命运决定机制的研究

人类智能的基因调控机理

全球变化对动物的影响及应对

植物对逆境的记忆功能与进化

DNA存储技术

意识读取的前沿问题和关键技术

遗传信息的结构编码——纳米尺度遗传信息动态结构解析

数理化基础科学

记忆的物理化学基础

单分子化学反应动态过程的可视化

超临界场强的量子电动力学效应

宇宙中重元素的起源

极端条件下的可控燃烧

先进材料

高性能热电材料

纳米纤维的产业化生产关键技术

核能系统高安全结构材料

高活性可见光催化材料

人工智能技术与新型智能复合材料的深度融合

信息科技

类脑计算

新一代认知物联网关键技术

抗量子密码算法设计

大规模共享无人载运工具的协同智动管控仿真

工业互联网中数据集成和边缘处理技术

人与机器的情感交互

医学健康

肿瘤转移机制与抗肿瘤转移新药研发

老年性痴呆的机制解析及诊治难点

精神疾病的新型治疗方法

免疫微环境分子分型及免疫治疗耐药机制

智能制造

人机共融关键技术

微腔中的力光量子传感

高性能动力电池研发技术

新一代智能制造系统

基于多源信息融合的大型复杂系统健康状态监测与评估

人工智能在智能驾驶工程技术开发中的应用

先进微纳机器人技术

内容提供:中国科学技术协会

《光明日报》( 2018年06月19日 08版)

来源:光明网-《光明日报》

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