魏曉文

為研判未來科技發(fā)展趨勢，抓住科技創(chuàng)新突破口，前瞻謀劃和布局前沿科技領(lǐng)域與方向，8月15日，中國科協(xié)在第二十二屆中國科協(xié)年會閉幕式上發(fā)布了 10個對科學發(fā)展具有導向作用的科學問題和10個對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)具有關(guān)鍵作用的工程難題。作為一項有1.88萬名院士、專家、一線科技工作者參與評選的活動，這些工程難題，也為產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的創(chuàng)新攻堅指明了方向。

今年的這些問題和難題具有哪些特點？我們?yōu)樽x者進行了簡單的解讀和梳理——

如何開發(fā)新型免疫細胞在腫瘤治療中的新途徑與新技術(shù)？

當前，惡性腫瘤已成為嚴重威脅中國人群健康的主要公共衛(wèi)生問題之一，根據(jù)最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，惡性腫瘤占居民全部死因的23.91%，且近十幾年來惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率均呈持續(xù)上升態(tài)勢，每年惡性腫瘤所致的醫(yī)療花費超過2200億元。

免疫細胞治療是一種新型的腫瘤治療技術(shù)，起自上個世紀80年代。2011年，細胞治療技術(shù)進入美國醫(yī)療保險系統(tǒng)，樹突細胞的研究和細胞治療技術(shù)獲得諾貝爾醫(yī)學獎。此后，一些國家相繼批準細胞治療技術(shù)的臨床應(yīng)用。由于其卓越的療效和創(chuàng)新性，在2013年被《科學》雜志評為年度最重要的科學突破。

隨著科學的進步，免疫治療有了更多的選擇，2018年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎頒布給了T 細胞抑制受體 PD1/PDL1的發(fā)現(xiàn)者。PD-1的抗體可以迅速激活被抑制的免疫系統(tǒng)，使這些細胞能夠殺傷腫瘤細胞。美國前總統(tǒng)卡特，就是這些免疫細胞治療方法的受益者，通過綜合的治療方案，開展個性化治療，卡特宣布戰(zhàn)勝了惡性腫瘤。

樹突狀細胞（DC）作為鏈接細胞免疫和體液免疫的關(guān)鍵節(jié)點細胞，能夠調(diào)動整個免疫系統(tǒng)，抵抗病原體的入侵以及促進腫瘤細胞的清除，成為新型免疫細胞療法的重點研究方向。新型DC可擴增技術(shù)可實現(xiàn)DC疫苗的標準化、批量化生產(chǎn)，可顯著減低制備成本，服務(wù)更多癌癥患者，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。此外，新型DC技術(shù)還可以對現(xiàn)有的嵌合抗原受體（CAR-T）、T細胞受體（TCR-T）技術(shù)等進行更新迭代，使單一靶點變成多靶點T細胞，有利于防止癌癥復發(fā)，最終提升癌癥的治療效果。

免疫細胞技術(shù)成為人類徹底治愈腫瘤的希望，已經(jīng)成為全球前沿醫(yī)學和資本追捧的熱點領(lǐng)域之一。但到目前為止，這類療法只對約20%的癌癥患者有效。為了改善這一現(xiàn)狀，我們需要尋找新的方法來調(diào)動免疫系統(tǒng)以摧毀腫瘤。

水平起降組合動力運載器一體化設(shè)計

一直以來，為降低航天發(fā)射成本，使天地往返更加便捷，世界各國都卯足了勁兒發(fā)展可重復使用的運載器。

傳統(tǒng)的一次使用的運載火箭，在把衛(wèi)星或者其他航天器送入預(yù)定軌道后，就徹底報廢了，基礎(chǔ)級墜入落區(qū)，上面級再入大氣焚毀?？芍貜褪褂玫倪\載器，則能夠安全返回，重新加注燃料后，實現(xiàn)再次使用。

對于可重復使用的運載器，目前人類掌握的有三種技術(shù)方案。最早實現(xiàn)的，是航天飛機，但成本原因和兩次重大的事故，使航天飛機這種可重復使用的飛行器在2011年提前退役。第二種可重復使用的飛行器方案，是SpaceX公司的獵鷹9號運載火箭，這種飛行器帶有支撐腿，通過合理設(shè)計第一級的再入彈道，能夠讓火箭的第一級實現(xiàn)陸地或者海上平臺的軟著陸回收。目前已經(jīng)能夠做到單枚火箭第一級的第4次復用，對衛(wèi)星等航天器的入軌成本，實現(xiàn)了數(shù)量級程度的降低。第三種方案，就是兩級入軌水平分離式空天飛行器，相較于航天飛機的垂直起飛水平著陸和獵鷹9號運載火箭的垂直起飛垂直著陸的飛行模式，兩級入軌空天飛行器采用水平起飛水平著陸的方式進行發(fā)射和回收。

其實，近幾十年來，人類在能夠水平起降的運載器研制上沒少花功夫。美國曾于上世紀80年代推行過“國家空天飛機計劃”，當時雖研制出“X-30”等試驗機型，但苦于無法攻克關(guān)鍵的發(fā)動機技術(shù)，最終無奈下馬。英、德等國也曾有各自的空天飛機計劃，后來也紛紛折戟。

水平起降組合動力運載器具有快速、廉價、可靠的特點，可成為低成本天地往返運輸工具，具備應(yīng)急響應(yīng)發(fā)射入軌、在軌維護與按需返回能力，大力推動空間開發(fā)。水平起降組合動力運載器一體化設(shè)計技術(shù)是支撐未來航天運輸系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用的核心技術(shù)之一，是未來先進航天運輸系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一。

如何實現(xiàn)農(nóng)業(yè)重大入侵生物的前瞻性風險預(yù)警和即時控制？

外來入侵物種（alien invasive species）是指從自然分布區(qū)通過有意或無意的人類活動而被引入、在當?shù)氐淖匀换虬胱匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)中形成了自我再生能力、給當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)或景觀造成明顯的損害或影響的物種。隨著全球經(jīng)濟一體化的迅速發(fā)展，頻繁的國際貿(mào)易和國際旅行等活動成為外來入侵生物傳播和擴散的驅(qū)動力之一，外來物種入侵的數(shù)量和種類在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)急劇增長的趨勢，入侵物種不僅危及入侵地的物種生存，還會破壞生態(tài)環(huán)境。

森林消失、生物環(huán)境破壞、草場退化、沙漠擴展、沙塵暴頻發(fā)、水體污染……這都與破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的外來生物入侵息息相關(guān)。

我國是世界上遭受生物入侵最為嚴重的國家之一，生物入侵每年造成的經(jīng)濟損失達2000億元以上。特別是在農(nóng)林領(lǐng)域，外來有害生物入侵對糧食安全、生物安全、生態(tài)安全和經(jīng)濟安全構(gòu)成威脅，成為制約農(nóng)林產(chǎn)品對外貿(mào)易的重要因素。

非洲大蝸牛、美國白蛾、德國小蠊、牛蛙、福壽螺、小龍蝦......近年來，這些外來入侵物種漸漸進入大眾視野。6月2日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《2019中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》，公報顯示，我國已發(fā)現(xiàn)660多種外來入侵物種。其中，71種對自然生態(tài)系統(tǒng)已造成或具有潛在威脅，215種外來入侵物種已入侵國家級自然保護區(qū)。國際自然保護聯(lián)盟公布的全球100種最具威脅的外來入侵物種中，我國就有50種以上。

這些外來的“兇猛動物”“瘋狂的植物”危害區(qū)域已經(jīng)遍及我國各個行政區(qū)，農(nóng)田、森林、水域、濕地、草地等幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)都有其身影。松材線蟲、美國白蛾、美洲斑潛蠅、稻水象甲、豚草、紫莖澤蘭、微甘菊、大米草、鳳眼蓮、水葫蘆、福壽螺、食人魚、巴西龜、非洲大蝸牛等外來物種的入侵已給侵入地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)造成巨大損失。

近5年來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織開展了13次全國性外來入侵生物滅除行動，包括紫莖澤蘭、豚草、福壽螺、水花生、水葫蘆、薇甘菊等。然而，對農(nóng)林有害生物入侵的防范和治理仍然任重道遠，加快立法進程以提高公眾防范意識，開展入侵生物早期預(yù)警、檢測監(jiān)測、緊急處理和防治技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，迫在眉睫。

當前，農(nóng)業(yè)入侵生物正呈現(xiàn)入侵源頭增多、傳入風險提高、入侵地點分散、傳播擴散加劇且易于跨境（區(qū)域）擴散傳播的態(tài)勢，防控形勢十分嚴峻。

信息化條件下國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施如何防范重大電磁威脅？

千百年來，電與磁就如同與人類捉迷藏一般，電可以生磁，磁也可以生電，但就是看不見也摸不著。從磁石、靜電、指南針，到法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，再到發(fā)電機、廣播和移動通信，電磁技術(shù)從古至今一直悄無聲息地伴隨人們左右。如今，這些我們看不到、摸不著卻真實存在的電磁場，正加速成為奠定人類現(xiàn)代文明社會的物質(zhì)基礎(chǔ)。

當電流與磁場相交，就會在電流和磁場方向上產(chǎn)生電磁力。在數(shù)字信息時代，無論你的公司數(shù)據(jù)是保存在私有數(shù)據(jù)中心、一個托管設(shè)施，還是云服務(wù)提供商，你都想讓它盡可能的安全。但有一個危險幾乎所有的數(shù)據(jù)中心都沒辦法抵抗，即電磁脈沖。電磁脈沖在自然界會以太陽耀斑的形式發(fā)生，它們也可以由人們來引爆，也就是通常被提及的“電子炸彈”。強電磁脈沖一旦對金融、能源、電力等領(lǐng)域的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生影響，將可能導致交通中斷、金融紊亂、電力癱瘓等重大事故。

早在1901年，挪威克里斯蒂尼亞大學就申請了電磁線圈炮的發(fā)明專利，這個利用電磁力發(fā)射的“新奇火炮”可將重約50克的彈頭加速到每秒50米。1920年，法國人維勒魯伯開始了電磁軌道炮的研究工作，并于1944年研制出可將10克彈丸加速到每秒超過1公里的電磁炮。目前，已經(jīng)研制成功的電磁技術(shù)最成熟的應(yīng)用當屬電磁脈沖武器。依靠電磁技術(shù)驅(qū)動產(chǎn)生的能量相當于幾十個閃電的強電磁脈沖，可在一定地區(qū)或目標周圍空間造成瞬間具備強大破壞力的電磁場。

2015年底，美國國會通過了3項涉及電磁脈沖防御的議案，包括《2016財年國防授權(quán)法》《修復美國地面運輸法》《關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護法》。相關(guān)法案為防御基礎(chǔ)設(shè)施遭受電磁脈沖破壞做出了規(guī)定，包括要求國土安全部、能源部對電磁脈沖的潛在威脅展開研究并做出應(yīng)對安排，也要求電力和其他公用事業(yè)運營商針對電磁脈沖的威脅采取具體的防御措施。

我國在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃布局、設(shè)計建造、運行管理中，沒有考慮基礎(chǔ)設(shè)施對強電磁脈沖攻擊的防御問題，也未開展關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施強電磁脈沖威脅系統(tǒng)評估。為了提升我國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施電磁安全，保護經(jīng)濟建設(shè)成果，急需突破強電磁脈沖環(huán)境耦合效應(yīng)數(shù)值模擬、試驗與考核評價、威脅評估建模與仿真、防護加固與減緩方法等關(guān)鍵技術(shù)，建立綜合試驗平臺和仿真平臺，驗證和示范強電磁脈沖防御方法和策略，制定可推廣的標準規(guī)范和行動指南，快速提升我國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施強電磁脈沖防御能力。

硅光技術(shù)能否促成光電子和微電子的融合？

近50年來，微電子學一直是現(xiàn)代信息社會發(fā)展的驅(qū)動力。

微電子芯片的發(fā)展遵從摩爾定律，即平均每18～24個月，其性能提升一倍，或者價格下降一半，以更大的集成度獲得更高的信息處理性能。其結(jié)果是從個人電腦（PC）到智能手機等產(chǎn)品的尺寸越來越小、速度越來越快，價格也越來越便宜。

2020年，微電子技術(shù)從5nm工藝節(jié)點提升至3nm節(jié)點，臺積電在最近的技術(shù)研討會上發(fā)表聲明稱該公司已經(jīng)為3nm工藝節(jié)點技術(shù)開發(fā)做準備。然而在2～3nm尺度下可容納原子數(shù)量不到15個，器件的速度、功耗和散熱已經(jīng)成為制約微電子技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

早在上世紀90年代，IT從業(yè)者就開始為半導體芯片產(chǎn)業(yè)尋找繼任者。光子計算、量子計算、生物計算、超導計算等概念一時間炙手可熱，它們的目標都是在硅芯片發(fā)展到物理極限后取而代之。

其中光子計算一度被認為是最有希望的未來技術(shù)。與半導體芯片相比，光芯片用超微透鏡取代晶體管、以光信號代替電信號進行運算。但是現(xiàn)實并不盡如人意，科學家和工程師很快就發(fā)現(xiàn)制造納米級的光學透鏡是如此困難，想在小小芯片上集成數(shù)十億的透鏡遠遠超出了人類現(xiàn)有的技術(shù)水平。

很快科研人員發(fā)現(xiàn)用光通路取代電路來在硅芯片之間傳輸數(shù)據(jù)是很有潛力的應(yīng)用方向：光信號在傳輸過程中很少衰減，幾乎不產(chǎn)生熱量，同時可以輕松獲得恐怖的帶寬;最重要的是在硅芯片上集成光學數(shù)據(jù)通道的難度不算太高，不像光子計算那樣近乎幻想。于是從21世紀初開始，以Intel和IBM為首的企業(yè)與學術(shù)機構(gòu)就開始重點發(fā)展硅芯片光學信號傳輸技術(shù)。

硅光技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料（如 SiGe/Si、SOI 等），利用現(xiàn)有 CMOS 工藝進行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，是應(yīng)對摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。這種組合得力于半導體晶圓制造的可擴展性，因而能夠降低成本。

利用國內(nèi)現(xiàn)有微電子產(chǎn)業(yè)資源和互補金屬氧化物半導體（CMOS）制造平臺，建立健全硅光產(chǎn)業(yè)鏈，可以有效提升我國信息光電子的制造能力，緩解光電子芯片制造工藝的“卡脖子”困境，為我國信息化新基建提供有力支撐。

如何解決集成電路制造工藝中缺陷在線檢測難題？

隨著科技進步，智能化產(chǎn)品與日俱增。從電腦、智能手機，再到汽車電子、人工智能，如今在我們的生產(chǎn)生活中已隨處可見。它們之所以能夠得以發(fā)展，驅(qū)動內(nèi)部收發(fā)信號的集成電路芯片是關(guān)鍵。

在一顆芯片上集成的晶體管的數(shù)量，越來越多，從20世紀60年代至今，從1個晶體管增加到100億以上。集成電路芯片雖然廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，但是制造過程中產(chǎn)生的缺陷會直接影響集成電路芯片的壽命和可靠性。

無論從集成電路芯片的研發(fā)設(shè)計，再到前道工序，后道工序，甚至最終投入使用，每一個流程都需要有必要的檢測來護航。對于芯片制造商來說，單純知道芯片是否達標，以此來淘汰壞品保證輸出產(chǎn)品質(zhì)量，是遠不夠的。還需要“知其所以然”，保證良率，追根溯源，節(jié)約成本的同時給企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。所以圍繞著這個主題進行一系列的檢測，我們將此稱為半導體失效分析。

集成電路制造工藝日新月異發(fā)展飛速。制程上，從70年代的微米級芯片早已經(jīng)提升至納米級芯片。芯片層數(shù)增加和晶體管數(shù)量的急劇增加，讓失效點越來越難以發(fā)現(xiàn)。不斷提升的集成度，對檢測設(shè)備的性能提出了更多的挑戰(zhàn)。

在上一代國家集成電路制造02專項中，缺陷在線檢測設(shè)備的研發(fā)投入相對較少，我國在該領(lǐng)域存在明顯短板，設(shè)備水平遠落后于發(fā)達國家，因此，缺陷檢測設(shè)備是我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，研發(fā)集成電路高靈敏度缺陷在線檢測技術(shù)與裝備迫在眉睫。

對于集成電路缺陷檢測技術(shù)及設(shè)備，一方面現(xiàn)有最先進技術(shù)設(shè)備被少數(shù)幾個發(fā)達國家壟斷，對我國技術(shù)封鎖;另一方面，世界范圍內(nèi)7納米及以下節(jié)點的缺陷在線檢測技術(shù)仍未成熟，設(shè)備缺口仍然巨大，誰率先掌握了相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)，誰就掌握了未來主導權(quán)，這對我國來說既是機遇又是挑戰(zhàn)。因此，突破下一代節(jié)點集成電路制造缺陷在線檢測技術(shù)，不但可以打破以美國為首的技術(shù)封鎖，解決“卡脖子”問題，還將提升我國制造業(yè)整體水平，為交叉領(lǐng)域科技發(fā)展產(chǎn)生重大影響力和引領(lǐng)推動作用，同時帶來巨大經(jīng)濟效應(yīng)和國際影響力，占領(lǐng)國際競爭至高點。

無人車如何實現(xiàn)在衛(wèi)星不可用條件下的高精度智能導航？

定位、定向、測速、授時是人們惆悵千年都未能完全解決的問題。最早的時候，古人只能靠夜觀天象和司南來做簡單的定向。直至元代，出于對定位的需求，才華橫溢的中國人發(fā)明了令人嘆為觀止的牽星術(shù)，用牽星板測量星星實現(xiàn)緯度估計。

1970年美國立項建造GPS，軍用定位可以達到1-2米級精度，開放給大眾使用的民用定位也能夠?qū)崿F(xiàn)5-10米級的精度。

今年6月23日，我國北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功，北斗和GPS等定位系統(tǒng)的原理，是用戶同時接受多個定位衛(wèi)星的廣播信號，以計算出自己的所在位置。北斗定位今后不光會靠衛(wèi)星，還有一張細密的地面站網(wǎng)輔助，讓定位精確到幾厘米。

衛(wèi)星導航技術(shù)的成熟，基本上解決了室外的定位和定姿問題。但是室內(nèi)這個問題就難辦多了，為了實現(xiàn)室內(nèi)的定位定姿，一大批技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。

無人救援車、無人采礦車、無人運輸車等為代表的特種無人車很多是在室內(nèi)或地下完成現(xiàn)代化作業(yè)、搶險救災(zāi)等任務(wù)，為提高無人車的緊急救援、聯(lián)合作業(yè)等能力，要求其導航系統(tǒng)具備高精度定位、自主避障、智能路徑規(guī)劃及導引等功能。

目前無人的自動駕駛的技術(shù)基本上都源自機器人，自動駕駛汽車可以看做是輪式機器人外加一個舒適的沙發(fā)組成。機器人系統(tǒng)中定位和路徑規(guī)劃是一個問題，沒有定位，就無法規(guī)劃路徑。厘米級實時定位是目前自動駕駛最大的挑戰(zhàn)之一。

對機器人系統(tǒng)來說，定位主要靠SLAM與先驗地圖（Prior Map）的交叉對比。SLAM是Simultaneous Localization and Mapping的縮寫，意為“同時定位與建圖”。它是指運動物體根據(jù)傳感器的信息，一邊計算自身位置，一邊構(gòu)建環(huán)境地圖的過程。科學家提出了通過慣性與里程計組合導航，實現(xiàn)一定距離內(nèi)的高精度絕對定位，輔之視覺和雷達傳感器，能夠獲得高精度相對定位信息與環(huán)境感知信息，實現(xiàn)自主避障與在線路徑規(guī)劃，滿足無人車的實際使用需求的研究方向。

該技術(shù)取得突破后，相關(guān)研究成果可應(yīng)用于無人救援車、無人采礦車等，進一步推動無人車向智能化發(fā)展，增強無人車的任務(wù)效能。同時，相關(guān)研究成果可進一步推廣應(yīng)用至多種無人平臺，提升無人船、無人機等無人裝備的智能化導航水平。

如何在可再生能源規(guī)模化電解水制氫生產(chǎn)中實現(xiàn)“大規(guī)?！薄暗湍芎摹薄案叻€(wěn)定性”三者的統(tǒng)一？

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，不可再生的化石能源越來越少，僅可再支撐幾百年。氫能作為一種新興清潔能源出現(xiàn)在人們視野，電解水作為其中一個重要方面也受到人們的關(guān)注。通電，分解水，制氫氣，再用氫氣發(fā)電。

2018年12月，國家發(fā)展改革委與國家能源局聯(lián)合印發(fā)《清潔能源消納行動計劃（2018—2020年）》（以下簡稱《計劃》），《計劃》指出，探索可再生能源富余電力轉(zhuǎn)化為熱能、冷能、氫能，實現(xiàn)可再生能源多途徑就近高效利用。

而電解水制氫被認為是將富余電力轉(zhuǎn)化為氫能的好途徑。氫能和電能都是重要的二次能源，也是未來主要的綠色清潔能源。氫氣無污染、零排放，在未來人類生活生產(chǎn)中扮演極其重要的角色。氫能具有遠距離輸送、大規(guī)模存儲和氫—電互換的特性。全球氫工業(yè)也發(fā)展迅猛，市場規(guī)模從2011年的1870.82 億美元增長到2017年的2514.93 億美元，增速達34.4%。

電解水制氫是在直流電的作用下，通過電化學過程將水分子解離為氫氣與氧氣，分別在陰、陽兩極析出。根據(jù)電解質(zhì)不同，其技術(shù)目前主要可分為堿性電解（ALK）、質(zhì)子交換膜（PEM）電解水、固體氧化物（SOEC）電解水三大類。

在美國，PEM電解水技術(shù)于20世紀70年代被用作核潛艇中的供應(yīng)氧氣裝置。20世紀80年代，美國國家航天宇航局又將PEM電解水技術(shù)應(yīng)用于空間站中，作宇航員生命維持及生產(chǎn)空間站軌道姿態(tài)控制的助推劑。近年來許多國家在電解水技術(shù)的開發(fā)中取得長足的進步。歐盟、北美、日本涌現(xiàn)了很多PEM電解水設(shè)備企業(yè)，這些企業(yè)在某種程度上推動了PEM電解水的發(fā)展。加拿大Hydrogenics公司于2011年在瑞士實施HySTATtm60電解池的項目，為加氫站提供電解槽產(chǎn)品，每天可電解產(chǎn)生130kg純氫。美國Proton Onsite公司在全球72個國家有約2000多套PEM電解水制氫裝置，占據(jù)了世界上PEM電解水制氫70%的市場。

當前，我國可再生能源重點產(chǎn)業(yè)布局成熟、鏈條完備，發(fā)電成本已接近化石能源發(fā)電成本。突破高效、低成本、規(guī)?；娊馑茪浼夹g(shù)可極大地促進可再生能源、氫能的利用和發(fā)展，具備重大經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的社會意義。本技術(shù)取得突破后，將促進我國氫能產(chǎn)業(yè)的進步，并有效緩解我國和“一帶一路”沿線國家的能源問題。

如何突破進藏高速公路智能建造及工程健康保障技術(shù)？

在國家在2004年制定的《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中，中國的高速公路網(wǎng)由7條首都放射線、11條南北縱向線和18條東西橫向線組成，簡稱為“71118網(wǎng)”。其中的7條起始于首都北京的放射線中就有規(guī)劃的G6（北）京拉（薩）線。但到目前為止，這條高速公路還沒有連通拉薩。

青藏高速的難題和青藏鐵路難題大致相同，青藏高原地層巖性復雜多變，新構(gòu)造運動劇烈，深大活動斷裂廣布，冰川、凍土與山地災(zāi)害群（鏈）發(fā)育，具有“顯著的地形高差”、“強烈的板塊活動”、“頻發(fā)的山地災(zāi)害”、“敏感的凍土環(huán)境”四大地質(zhì)環(huán)境特征，以及“高頻凍融循環(huán)”、“劇烈干濕交替”、“極端高寒缺氧”三大氣候環(huán)境特征，由此帶來的系列工程技術(shù)難題是制約西藏高速交通發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)因素。

青藏高速公路全長約1100公里，是國家“71118”高速公路網(wǎng)中京藏高速尚未建設(shè)的最后一段，也是西藏自治區(qū)唯一一條納入國家高速公路網(wǎng)的公路項目。項目實施需要攻克生態(tài)脆弱、大溫差、長期負溫、強紫外線輻射等環(huán)境下多年凍土地基上修筑高速公路這一世界工程難題，突破高海拔、高寒地區(qū)高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

由于青藏高原特殊的地理、氣候及多年凍土環(huán)境，使得青藏高速仍然面臨著能否建設(shè)和如何建設(shè)的難題。高速公路路面施工條件要求比二級以下的等級公路更高，瀝青路面上去以后，路基加寬，吸熱量會更大，加上高速行車，對路面的平整度要求更高，凍土地區(qū)路基的變形控制，包括對路面的要求跟以前有很大的區(qū)別。同時全球氣候升溫對凍土的影響已經(jīng)出現(xiàn)，在以后數(shù)十年內(nèi)，凍土的退化對工程造成的傷害是必須面臨的課題。青藏工程走廊內(nèi)現(xiàn)有工程分布密集、相互作用影響顯著。高海拔高寒地區(qū)高速公路合理布局、建設(shè)形式及其凍土環(huán)境效應(yīng)，關(guān)系到青藏高速能否順利建設(shè)。多年凍土地區(qū)橋梁與隧道修筑也一直被視為世界性難題。突破高海拔高寒地區(qū)高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，是青藏高速成功建設(shè)的技術(shù)保障。

此外，大規(guī)模工程建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)及其修復技術(shù)，對青藏高原脆弱生態(tài)系統(tǒng)功能的保護與恢復、改善，意義重大、影響深遠。這些問題的突破將整體提升青藏高原高速公路建養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)代化水平，降低工程造價和全壽命成本，提高特殊自然環(huán)境下交通設(shè)施的供給品質(zhì)與服務(wù)能力，為徹底打通西南戰(zhàn)略高地—西藏與祖國內(nèi)地的高速通道提供全面技術(shù)保障。

如何突破光刻技術(shù)難題？

芯片產(chǎn)業(yè)可以分為設(shè)計、制造、封裝三大流程，在這大三領(lǐng)域里，我國在設(shè)計與封裝方面進展尚可，如海思等少數(shù)龍頭企業(yè)還能夠與國際一線玩家共臺競技。

然而在芯片的制造領(lǐng)域，卻是另一個故事。

受制于自身起步較慢與國外的技術(shù)封鎖，中國大陸的芯片制造領(lǐng)域與國外先進技術(shù)相差巨大。目前臺積電的7nm芯片已經(jīng)量產(chǎn)，而技術(shù)最領(lǐng)先的玩家——中芯國際——在前陣子才剛剛宣布14nm工藝開始導入客戶，與臺積電相差了至少2-3代工藝。

而在芯片制造的各個環(huán)節(jié)當中，光刻機又是一項重中之重的設(shè)備，其重要地位仿佛冠上明珠。

簡單來說，芯片制造的過程就是將芯片設(shè)計的“圖紙”復原在硅片，并保證這塊芯片能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)的功能。

芯片制造的環(huán)節(jié)也有很多，包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、化學機械研磨等。

而這其中，光刻又是生產(chǎn)流程中最復雜、最關(guān)鍵、耗時最長（幾乎一半時間）、成本最高（約占芯片生產(chǎn)成本1/3）的工藝步驟，光刻的工藝水平直接決定芯片的制程水平和性能水平。

光刻機被稱為“人類工業(yè)皇冠上最璀璨的明珠”，是一項非常復雜的核心技術(shù)，在芯片生產(chǎn)過程中占據(jù)著不可替代的地位。沒有光刻機就無法生產(chǎn)出芯片，而且只有高端的光刻機才能生產(chǎn)出先進的芯片，這是半導體行業(yè)公認的事實！

最近十年，國家相關(guān)部委組織多個大型項目和專項進行光刻技術(shù)和產(chǎn)品的攻關(guān)，取得了一定的進展，但跟世界發(fā)達國家水平相比，我國光刻技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平仍較落后，差距仍然很大，“受制于人”的困境依然存在。

光刻技術(shù)屬敏感技術(shù)，發(fā)達國家對光刻技術(shù)的轉(zhuǎn)讓嚴格管控，光刻設(shè)備的購買屬于高度管制，同時光刻膠產(chǎn)品的采購也極易受到限制，將嚴重影響我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，乃至國家安全。光刻技術(shù)的國產(chǎn)化必須是包括光刻設(shè)備、光刻膠和所使用全部原料的國產(chǎn)化，否則仍不能擺脫受制于人，“卡脖子”的尷尬現(xiàn)狀。在光刻機方面，應(yīng)擴大低端光刻機的市場，優(yōu)化性能，同時盡快推出國產(chǎn)193納米浸入式光刻機，實現(xiàn)中端光刻機的國產(chǎn)化;在極紫外（EUV）光刻方面，需要進一步開展相關(guān)基礎(chǔ)研究。同時，應(yīng)開展所有種類光刻膠的完全國產(chǎn)化研究。突破光刻技術(shù)不僅可以提高我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈在世界上的競爭力，更是從國家安全角度具有十分重大的戰(zhàn)略意義。