文／史 詩 綜合

6月30日，中國科協(xié)在哈爾濱舉辦的第21屆年會上，發(fā)布了2019年20個(gè)對科學(xué)發(fā)展具有導(dǎo)向作用、對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新具有關(guān)鍵作用的前沿科學(xué)問題和工程技術(shù)難題。

中國科學(xué)院院士、中國科協(xié)名譽(yù)主席韓啟德評價(jià)說，“中國科協(xié)重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題的發(fā)布，既和當(dāng)下的國計(jì)民生息息相關(guān)，又有面向未來的戰(zhàn)略意義?！?/p>

“解決了這些科學(xué)問題和技術(shù)難題，不僅能改變我們?nèi)祟惖纳?，同時(shí)對未來人類社會的發(fā)展和進(jìn)步也會起到支撐和指導(dǎo)作用?！敝袊こ淘涸菏俊⒐枮I工業(yè)大學(xué)教授杜善義指出。

據(jù)了解，中國科協(xié)自2018年起通過所屬全國學(xué)會及學(xué)會聯(lián)合體，面向廣大科技工作者，開展了重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題征集發(fā)布活動。這是中國科協(xié)發(fā)揮自身組織和人才優(yōu)勢，研判未來科技發(fā)展趨勢，明確科技創(chuàng)新突破口，前瞻謀劃和布局前沿科技領(lǐng)域與方向，服務(wù)世界科技強(qiáng)國建設(shè)的重要舉措。

今年中國科協(xié)發(fā)布的20項(xiàng)“重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題”，由7000多名科研一線科學(xué)家參與線上初選、27名院士專家參與終選等5個(gè)環(huán)節(jié)最終確定，包含了暗物質(zhì)、近地小天體防御與開發(fā)等深空探索，也有大地震機(jī)制及其物理預(yù)測、海洋資源勘探開發(fā)等深地探測，同時(shí)，細(xì)胞科學(xué)、人工智能、情緒意識等，與人們生活息息相關(guān)的問題也入選其中。

中國科協(xié)學(xué)會學(xué)術(shù)部副部長劉興平表示：“我們是要明晰國家目前科技發(fā)展所處的方位在哪里，通過這個(gè)問題要明晰，未來科技發(fā)展的前沿方向、它的趨勢在哪里?！?/p>

最終確定發(fā)布的20個(gè)重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題如下：

暗物質(zhì)是種能探測到的基本粒子嗎？

暗物質(zhì)很可能是一種未知的、相互作用非常微弱的基本粒子，可以建造超級靈敏的粒子探測器來進(jìn)行研究。暗物質(zhì)粒子一旦被發(fā)現(xiàn)，將成為人類科學(xué)史上具有劃時(shí)代意義的重大成就，會對未來粒子物理與天體物理的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

——中國物理學(xué)會推薦

暗物質(zhì)既神秘又迷人，是天體物理學(xué)和宇宙學(xué)中最大的謎團(tuán)之一，但它的存在只是被間接證明，而且受到了質(zhì)疑。SISSA進(jìn)行的新研究消除了關(guān)于星系中是否存在暗物質(zhì)的疑慮，駁斥了支持其他理論的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。這項(xiàng)發(fā)表在《天體物理學(xué)》上的研究也為理解暗物質(zhì)本質(zhì)及其與普通物質(zhì)的關(guān)系提供了新視角。從宇宙膨脹到星系中恒星的運(yùn)動，有許多現(xiàn)象不能單獨(dú)用重子物質(zhì)的存在來解釋。物質(zhì)所產(chǎn)生的引力不足以解釋可見引力效應(yīng)，這就引出了無法探測到的暗物質(zhì)存在理論，以及星系嵌在其球形光暈中的觀點(diǎn)。

對激光核聚變新途徑的探索

激光核聚變的成功實(shí)現(xiàn)將有望解決困擾人類多年的能源問題，還可用于模擬核武器相關(guān)過程，可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)與社會效益，并保障國家安全。

——中國物理學(xué)會推薦

在2019年1月8日北京隆重舉行的國家科學(xué)技術(shù)獎勵(lì)大會上，上海光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)完成的“大尺寸高性能激光偏振薄膜元件成套制備工藝技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2018年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十余年攻關(guān)，成功研制出大尺寸高性能激光偏振薄膜元件，打破了西方的技術(shù)封鎖和高端產(chǎn)品禁運(yùn)，成功掌握了從加工到鍍膜全工藝流程技術(shù)，其研制的大尺寸偏振薄膜元件已成功應(yīng)用于我國神光系列激光裝置，并出口俄羅斯、以色列等國，不僅滿足了我國激光聚變研究的重大戰(zhàn)略需求，還推動了我國激光薄膜和相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

單原子催化劑的催化反應(yīng)機(jī)理

該問題的突破，將進(jìn)一步豐富催化領(lǐng)域的理論知識，指導(dǎo)新型催化劑的設(shè)計(jì)、研發(fā)以及制備，拓寬催化劑的應(yīng)用范圍。有助于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)“原子經(jīng)濟(jì)性”，對催化及相關(guān)領(lǐng)域有重大貢獻(xiàn)，或?qū)殡S新興研究領(lǐng)域的出現(xiàn)。

——中國化學(xué)會推薦

高能量密度動力電池材料電化學(xué)

突破高能量密度動力電池核心材料體系的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)高能量密度動力電池工程化，可從根本上消除電動汽車行業(yè)“續(xù)航里程焦慮”問題，快速推動該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對振興中國汽車、保障能源安全、節(jié)能減排等有重要意義。

——中國化學(xué)會推薦

情緒意識的產(chǎn)生根源

指向人類對深邃而復(fù)雜情感世界的認(rèn)識和理解，有助于解釋人類社會獨(dú)特性的進(jìn)化依據(jù)，不僅有利于維持現(xiàn)有社會的健康和發(fā)展，也可解釋人類社會建構(gòu)的基礎(chǔ)，重塑人類生存和發(fā)展的理解框架。

——中國心理學(xué)會推薦

細(xì)胞器之間的相互作用

利用多學(xué)科交叉前沿技術(shù)，研究細(xì)胞器相互作用網(wǎng)絡(luò)的分子細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制，對細(xì)胞器網(wǎng)絡(luò)在生物膜穩(wěn)態(tài)維持、動態(tài)變化等重要細(xì)胞生命過程的作用提出原創(chuàng)性理論，以支持相關(guān)重大疾病的診斷、預(yù)防和新藥研發(fā)。

——中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會推薦

今年3月，國家自然科學(xué)基金委發(fā)布細(xì)胞器互作網(wǎng)絡(luò)及其功能研究項(xiàng)目指南，指出本重大研究計(jì)劃擬突破以往針對單個(gè)細(xì)胞器進(jìn)行研究的局限，發(fā)展創(chuàng)新性技術(shù)方法，研究不同條件下細(xì)胞器之間的互作方式，解析介導(dǎo)細(xì)胞器互作的分子機(jī)器及其調(diào)節(jié)機(jī)制，揭示細(xì)胞器互作在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與利用、細(xì)胞器穩(wěn)態(tài)調(diào)控等方面的作用，從不同細(xì)胞器互作網(wǎng)絡(luò)、功能協(xié)同的角度，系統(tǒng)綜合地解析復(fù)雜生命活動的調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而理解細(xì)胞器互作在細(xì)胞、器官、個(gè)體水平的生理功能和在疾病發(fā)生中的作用。

單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)

該技術(shù)可系統(tǒng)地鑒定細(xì)胞異質(zhì)性和識別罕見細(xì)胞類型，在遺傳特性、生化特征和生理功能方面提供前所未有的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可廣泛應(yīng)用于胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化和譜系追蹤，以及人體生理功能和疾病發(fā)生發(fā)展的研究。

——中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會推薦

現(xiàn)階段，科學(xué)家們已經(jīng)開始以單細(xì)胞分辨率組合多層信息。這些“多組學(xué)”技術(shù)可以更仔細(xì)地觀察細(xì)胞之間的可變性，更清楚地識別特定細(xì)胞及其功能。分析基因組DNA揭示了單細(xì)胞基因組，甲基化組織或染色質(zhì)，而分析RNA和蛋白質(zhì)則能分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)。

“多組學(xué)比單一層的組學(xué)分析更強(qiáng)大，”英國Sanger研究所的分子生物學(xué)家Lia Chappell說，“這樣才能開始解開所有異質(zhì)性的真正含義，能夠深入挖掘生物機(jī)制。”

維也納CeMM分子醫(yī)學(xué)研究中心的基因組研究員Christoph Bock認(rèn)為，單細(xì)胞多組學(xué)特別適用于檢查發(fā)生快速變化的細(xì)胞，如活化的免疫細(xì)胞，或非常異質(zhì)組織中的細(xì)胞，包括腫瘤。

廢棄物資源生態(tài)安全利用技術(shù)集成

可解決大量養(yǎng)分資源僅能作廢棄物或因處理不當(dāng)而造成的資源浪費(fèi)，有效控制環(huán)境污染和耕地質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，引導(dǎo)工農(nóng)業(yè)廢棄物資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈提升，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)清潔化、利用安全化、投入品減量化等，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

——中國農(nóng)學(xué)會推薦

全智能化植物工廠關(guān)鍵技術(shù)難題

智能化植物工廠可提供農(nóng)業(yè)與大都市食品安全生產(chǎn)的新模式，并在智能化裝備與管理決策系統(tǒng)、新型LED光源與光能有效利用、新型作物品種改良等方面掌握核心技術(shù)，將促進(jìn)人工智能與農(nóng)業(yè)科學(xué)等多學(xué)科的交叉與融合。

——中國植物生理與分子生物學(xué)學(xué)會推薦

近地小天體調(diào)查、防御與開發(fā)問題

可整合拉動地面設(shè)施、太空探索、太空開發(fā)及太空經(jīng)濟(jì)研究，發(fā)展航天未來技術(shù)和牽引太陽系演化前沿科學(xué)研究。助推小天體撞擊天地一體預(yù)警體系及國際大科學(xué)計(jì)劃發(fā)展，體現(xiàn)負(fù)責(zé)任的大國擔(dān)當(dāng)。

——中國空間科學(xué)學(xué)會推薦

大地震機(jī)制及其物理預(yù)測方法

孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論很好地描述了板內(nèi)和板間地震產(chǎn)生過程，有望從根本上解決地震預(yù)測預(yù)報(bào)這一世界性科學(xué)難題，進(jìn)而提高人類預(yù)防地震災(zāi)害的能力，亦有助于大幅提升我國在國際地球科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位。

——中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會推薦

原創(chuàng)藥物靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)的新途徑與新方法

通過生命科學(xué)的深入研究，發(fā)現(xiàn)對疾病發(fā)生、發(fā)展具有重要影響的基因、酶、受體等生物大分子和相關(guān)的調(diào)控通路；利用已有的生物活性分子去發(fā)現(xiàn)它們的作用靶標(biāo)，這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)和確證藥物作用的新靶標(biāo)、新機(jī)理的主要途徑，是實(shí)現(xiàn)我國原創(chuàng)藥物研發(fā)的重要突破點(diǎn)。

——中國藥學(xué)會推薦

中醫(yī)藥臨床療效評價(jià)創(chuàng)新方法與技術(shù)

該技術(shù)可篩選出臨床療效顯著且安全性高的中醫(yī)藥干預(yù)措施，更能體現(xiàn)出中醫(yī)特色的治療病證，可產(chǎn)生用于評價(jià)中醫(yī)復(fù)雜干預(yù)的方法，對內(nèi)為民生服務(wù)，對外可提升國家科技、經(jīng)濟(jì)和文化實(shí)力，并可產(chǎn)生一系列獨(dú)創(chuàng)的臨床研究方法和技術(shù)。

——中華中醫(yī)藥學(xué)會推薦

人工智能系統(tǒng)的智能生成機(jī)理

人工智能是引領(lǐng)現(xiàn)代科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略力量，可使人類從一般性的勞動中解放出來去從事創(chuàng)造性工作，從而對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生無可估量的偉大貢獻(xiàn)。但成功的關(guān)鍵是——要理解“智能生成的機(jī)理”。

——鐘義信院士推薦

氫燃料電池動力系統(tǒng)

該產(chǎn)業(yè)將成為我國新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和新能源戰(zhàn)略的重要組成部分，對加快我國氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、完善新能源汽車產(chǎn)業(yè)及技術(shù)布局，提升國際競爭力和科技創(chuàng)新實(shí)力，保障國家能源安全、改善環(huán)境污染等具有顯著意義。

——中國汽車工程學(xué)會推薦

氫可以通過電解過程從水的氧分子中分離出來，也可以通過將氫從化石燃料中的碳?xì)滏溨蟹蛛x出來，但這一過程本身就會產(chǎn)生溫室氣體排放。氫燃料電池技術(shù)是一種有效的將氫轉(zhuǎn)化成可用能量的技術(shù)。而且，氫燃料電池不同于以石油為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)，它不依靠熱量和動力來產(chǎn)生能量。

可再生合成燃料

利用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源，轉(zhuǎn)化利用二氧化碳設(shè)計(jì)出適合高效清潔燃燒的合成燃料分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)CO2+H2O→CxHy的分子轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)合成甲烷、醇醚燃料、烷烴柴油、航空燃油等可再生合成燃料。

——中國工程熱物理學(xué)會推薦

綠色超聲速民機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)

該技術(shù)的問世將使高速飛行完美融入人類的生產(chǎn)生活，極大地縮短民航運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，使國際間的經(jīng)貿(mào)往來更為頻繁和高效，是激發(fā)我國民用航空工業(yè)提升整體實(shí)力、趕超傳統(tǒng)航空強(qiáng)國的一次重要?dú)v史機(jī)遇。

——中國航空學(xué)會推薦

中國航空研究院前沿技術(shù)研究部副總工程師徐悅稱，綠色超聲速民機(jī)是目前國際上研究的熱點(diǎn)，也是未來航空的發(fā)展方向。我們希望通過我們的技術(shù)攻關(guān)，持續(xù)的科研投入，希望能夠在2035年前后，能夠?qū)崿F(xiàn)我們自己的超聲速民機(jī)的驗(yàn)證機(jī)的上線。

重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評估技術(shù)

構(gòu)建航班化運(yùn)營的重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)，可大幅提升我國自由進(jìn)出和利用空間的能力，是深入推進(jìn)航天運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)向航天強(qiáng)國邁進(jìn)的重要內(nèi)容，還將進(jìn)一步落實(shí)軍民融合戰(zhàn)略，促進(jìn)航天裝備體系發(fā)展。

——中國宇航學(xué)會推薦

千米級深豎井全斷面掘進(jìn)技術(shù)

攻克深部復(fù)雜巖體高效破巖、同步支護(hù)、巖渣連續(xù)提升、姿態(tài)實(shí)時(shí)導(dǎo)向等關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新研制大直徑深豎井全斷面掘進(jìn)裝備，為川藏鐵路、深部資源開采、深地空間開發(fā)等戰(zhàn)略工程提供技術(shù)與裝備保障，開創(chuàng)深豎井工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效、綠色建設(shè)新模式，搶占全球深部地下空間開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)，為“向地球深部進(jìn)軍”國家戰(zhàn)略的實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

——中國鐵道學(xué)會推薦

海洋天然氣水合物和油氣一體化勘探開發(fā)機(jī)理和關(guān)鍵工程技術(shù)

基于我國海域天然氣水合物和常規(guī)油氣賦存區(qū)域的空間耦合關(guān)系，重點(diǎn)攻克海域天然氣水合物和常規(guī)油氣綜合探測機(jī)理、海底表層、中深層天然氣水合物和深部油氣資源的一體化開發(fā)機(jī)制和核心技術(shù)裝備，從而實(shí)現(xiàn)海域天然氣水合物、淺層氣和深部油氣的立體開發(fā)，可極大提升我國海域天然氣資源的綜合開發(fā)能力，對保障國家能源安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

——中國能源研究會推薦

就相關(guān)領(lǐng)域的研究，近日，科技部會同發(fā)展改革委、教育部、中科院等部門及上海市科委等省級科技主管部門，共同編制了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案。本專項(xiàng)緊緊圍繞海洋高新

技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的需求，將重點(diǎn)突破全海深（最大深度11000米）潛水器研制，形成1000—7000米級潛水器作業(yè)應(yīng)用能力，為進(jìn)入、認(rèn)識深海，開發(fā)利用深海油氣、礦產(chǎn)和生物資源提供技術(shù)裝備，加快我國深海科技體系建設(shè)，為我國深海資源開發(fā)利用和海洋強(qiáng)國建設(shè)提供科技支撐。