導讀：中國科學技術協會近日發佈了60項重大科學和工程技術難題。這些難題由中國科協所屬多家全國學會，向全國各領域科學家發起徵集，一定程度顯示出我國科技工作者重點關注的學科前沿和關鍵技術領域。
據瞭解，此次科研方向和難題徵集有76家全國學會、學會聯合體參與，700多位科技工作者參與撰寫，1142位專家學者參與推薦，2142名科研一線科學家參與初選，54名學科領軍專家參與複選，33名院士專家參與終選。發佈的60項難題集中在數理化基礎科學、信息科技、智能製造、生命科學、先進材料、能源環境、農業科技、公共安全、交通運輸、空天科技、地球科學、醫學健康等12個重點領域。
這60項難題都有哪些，該如何理解和看待科學家選出的這些亟待攻克的科學和技術難題?
- 生命科學領域入選的前沿方向最多
在我國，生命科學領域近年來被譽為我國最有望由“並跑”向“領跑”邁進的學科之一，此次有8個科學問題或技術難題入選，成為入選前沿方向最多的學科領域。
這8個重點攻克方向集中在基因調控、細胞命運決定、生物與環境關係、DNA存儲、意識讀取、基因信息結構解析機制等方面。
這些研究方向都具有瞄準世界生命科學前沿，同時又與人類健康息息相關的特徵。例如由中國人工智能學會推薦的“人類智能的基因調控機理”這項科研問題，瞄準了“用細胞內部與細胞之間的基因表達調控來解釋智能功能”，試圖探索“人類智能活動背後的基因調控與系統生物學機理”。
研究從微觀的分子層面揭示人類神經網絡實現智能功能的機理，這種研究“一方面將促進神經網絡高性能計算芯片的設計與實現，從而推動人工智能芯片產業的發展，另一方面將產生一批更有效的人工智能方法與技術，從而進一步推動人工智能在製造、交通、金融、醫療、娛樂等眾多產業中的應用，產生重大的科技、經濟和社會效益。同時，將對神經系統相關的藥物研發、診斷治療技術研發和醫療健康服務帶來重大的創新發展機遇。”
除此而外，細胞命運決定、DNA存儲、意識讀取等六項科學問題也從各自的領域提出了具有創新性的研究思路。
“生命科學是21世紀最重要的自然及應用科學學科之一。”
而此次生命科學領域入選的前沿科學問題最多，既反映出我國對生命科學研究的重視，也從一定程度上體現了我國的生命科學研究在追逐世界一流科研水平的方向上正漸入佳境。
- 智能製造與能源環境入選研究方向數量並列第二
能源是國家經濟持續發展和人民生活質量不斷提高的重要保障。在能源環境領域，入選的7個問題、難題重點集中在電力儲能、海洋生態系統儲碳、生物多樣性維持、放射性廢物處置、制氫技術以及全球能源互聯網等方面。
在能源環境領域，降低能源利用成本、尋找清潔能源、減少環境汙染是科研的主要方向。例如，中國化工學會推薦的“綠色安全高效的低成本制氫技術”這項技術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”。
隨著機器人和人工智能技術的興起和互聯網向工業領域的延伸，智能製造也成為頗受關注的領域。在智能製造領域有人機共融關鍵技術、力光量子傳感、動力電池技術、新一代智能製造系統、智能駕駛技術以及先進微納機器人技術等7個科學問題或技術難題入選，從而與能源環境領域成為入選研究方向數量並列第二的科研領域。
- “內行”“外行”都很關注醫學健康
儘管醫學健康領域最終躋身60個重大科學問題和工程技術難題的只有4項，但這一領域卻在初選時獲得了最多的投票。有趣的是，在醫學健康領域所獲得的投票中，來自本領域專家的投票和來自其他領域的專家投票在12個學科中都遙遙領先，這使得醫學健康領域一枝獨秀，成為“內行”與“外行”都非常關注的學科。
最終，經過初選、複選和終選三輪淘汰，醫學健康領域入選的4個科學問題或工程技術難題集中在腫瘤、老年性痴呆、精神疾病的新型治療方法以及免疫微環境等方面。
作為一次發動一線科學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家集體智慧的結晶。最終遴選出的這60個我國一線科技工作者關注的重大科學問題和工程技術難題，為正確研判未來科技發展趨勢、抓準科技創新突破口、前瞻謀劃戰略制高點、佈局前沿科技領域呈上了一份反映科學家呼聲的數據“圖譜”，可以說“代表了我國科技領域真正的‘硬骨頭’”。
- 地球科學
超高精度量子慣性導航技術
空間天氣的及時準確預報
岩石圈構造應力場及其作用過程
- 公共安全
煤礦重特大災害智能報警方法與技術
工程結構安全的長期智能監測預警技術
城市交通基礎設施智能協同運營技術
- 交通運輸
基於北斗衛星和5G通信技術的新型高速鐵路列車運行控制技術
高原高寒凍土地區高速鐵路與公路修建關鍵技術
跨深大海峽通道(懸浮隧道)關鍵技術
面向未來交通的路網全感知技術
時速1000公里及以上低真空管道運輸高速磁懸浮鐵路建造關鍵技術
未來城市地下交通及物流系統
- 空天科技
航天運輸技術難題
飛機級系統架構設計及仿真技術
面向工程應用的高精度動態測量
- 能源環境
高效長壽命低成本電化學電力儲能技術
海洋生態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
川藏鐵路建設難點
未來全球能源互聯網的關鍵技術
- 農業科技
固態有機廢棄物生物轉化及其資源梯級利用
植物工廠人工環境條件下植物的生長髮育調控
- 生命科學
基於核酸物質的基因精準調控與醫藥技術
細胞命運決定機制的研究
人類智能的基因調控機理
全球變化對動物的影響及應對
植物對逆境的記憶功能與進化
DNA存儲技術
意識讀取的前沿問題和關鍵技術
遺傳信息的結構編碼——納米尺度遺傳信息動態結構解析
- 數理化基礎科學
記憶的物理化學基礎
單分子化學反應動態過程的可視化
超臨界場強的量子電動力學效應
宇宙中重元素的起源
極端條件下的可控燃燒
- 先進材料
高性能熱電材料
納米纖維的產業化生產關鍵技術
核能系統高安全結構材料
高活性可見光催化材料
人工智能技術與新型智能複合材料的深度融合
- 信息科技
類腦計算
新一代認知物聯網關鍵技術
抗量子密碼算法設計
大規模共享無人載運工具的協同智動管控仿真
工業互聯網中數據集成和邊緣處理技術
人與機器的情感交互
- 醫學健康
腫瘤轉移機制與抗腫瘤轉移新藥研發
老年性痴呆的機制解析及診治難點
- 智能製造
人機共融關鍵技術
微腔中的力光量子傳感
高性能動力電池研發技術
新一代智能製造系統
基於多源信息融合的大型複雜系統健康狀態監測與評估
人工智能在智能駕駛工程技術開發中的應用
先進微納機器人技術
作者：劉盛浪，北京教育出版社培優學院院長，北教傳媒教育研究院執行院長，上海新紀元研究院副院長，中國教育改進社副秘書長，中國自主招生研究專家，任北京教育出版社自主招生叢書主編，奧賽叢書主編。中國語文教育專家，作文教學專家，高考試題研究專家，曾獲得全國作文賽課一等獎，培養出了《一站到底》年度總站神胡曉。
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