“提出重大科學(xué)問題工程技術(shù)難題并判別其優(yōu)先順序，是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)和動(dòng)力源，是解決問題、難題，取得科技突破的關(guān)鍵一步?！痹?月15日舉辦的中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)閉幕式上，中國科協(xié)發(fā)布了2020“重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題”。作為一項(xiàng)有1.88萬名院士、專家、一線科技工作者參與評(píng)選的活動(dòng)，今年的這些問題和難題具有哪些特點(diǎn)，連續(xù)三年的發(fā)布產(chǎn)生了哪些科研和社會(huì)影響，未來會(huì)如何解決這些問題和難題，本文通過對(duì)中國科協(xié)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)部部長劉興平的采訪，對(duì)此進(jìn)行解讀，同時(shí)對(duì)評(píng)選出的
十大科學(xué)問題與十大工程技術(shù)難題進(jìn)行介紹。
與國家乃至人類發(fā)展密切相關(guān)
記者：重大科學(xué)問題和重大工程難題已經(jīng)連續(xù)發(fā)布了三年，與往年相比，今年有哪些特點(diǎn)？
劉興平：此次的重大科學(xué)問題與工程技術(shù)難題征集的覆蓋面比往年更廣，共有96家全國學(xué)會(huì)、3家學(xué)會(huì)聯(lián)合體和4家企業(yè)科協(xié)參與，覆蓋面超過了2018年的69家和2019年81家全國學(xué)會(huì)。同時(shí)，也初步建立了國際合作機(jī)制。中國航空學(xué)會(huì)，中國創(chuàng)造學(xué)會(huì)聯(lián)合體，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)等全國學(xué)會(huì)，聯(lián)合了世界自然基金會(huì)，荷蘭宇航院，國際地質(zhì)災(zāi)害與減災(zāi)學(xué)會(huì)，國際巖石學(xué)會(huì)，國際巖石力學(xué)與巖石工程學(xué)會(huì)等國際組織和國家組織，共同提交了若干個(gè)問題和難題。
為了保證問題和難題提交的質(zhì)量，今年在征集階段首次邀請(qǐng)?jiān)菏刻岢鰡栴}，發(fā)動(dòng)科技界共同參與，今年的網(wǎng)絡(luò)初評(píng)階段共有18864名科技工作者參與投票，其中含432名境外科技工作者，實(shí)名投票數(shù)50346票，比往年有大幅提高。
值得注意的是，今年入選的前沿科學(xué)問題——“冠狀病毒跨種傳播的生態(tài)學(xué)機(jī)制是什么”在初選之際就頗受科技工作者關(guān)注。該問題最終入選，說明這些問題難題同樣也是社會(huì)發(fā)展中迫切需要解決的實(shí)際問題?？萍脊ぷ髡叩年P(guān)注點(diǎn)，也同樣與社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，與國家乃至人類發(fā)展密切相關(guān)。這也體現(xiàn)了此項(xiàng)活動(dòng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
研判前沿趨勢，優(yōu)化愛科學(xué)的環(huán)境
記者：自中國科協(xié)發(fā)布重大科學(xué)問題和重大工程難題以來，產(chǎn)生了哪些科研和社會(huì)影響？
劉興平：2020重大科學(xué)問題與工程技術(shù)難題發(fā)布活動(dòng)征集到103家全國學(xué)會(huì)提交的490個(gè)問題難題，1.88萬名院士、專家、一線科技工作者參與。
中國科協(xié)一直堅(jiān)持尊重科學(xué)家對(duì)科學(xué)前沿的敏感性和探索精神，重視發(fā)揮跨界學(xué)術(shù)交流孕育創(chuàng)新的積極作用，團(tuán)結(jié)引導(dǎo)科技工作者科學(xué)研判前沿趨勢、識(shí)別重大問題。我們每年的發(fā)布活動(dòng)引起了廣大科技工作者的關(guān)注，形成了廣泛影響力，也讓廣大科技工作者更好地把握世界科技前沿和發(fā)展趨勢，引導(dǎo)他們圍繞這些重大難題開展科研工作，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
此外，為加強(qiáng)科技前沿進(jìn)展與未來趨勢研判，建言國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，今年中國科協(xié)還組織召開基礎(chǔ)科學(xué)重大問題高層次研討會(huì)，組織中國數(shù)學(xué)會(huì)、中國物理學(xué)會(huì)、中國化學(xué)會(huì)、中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)等11家與基礎(chǔ)研究相關(guān)的全國學(xué)會(huì)凝練基礎(chǔ)科學(xué)重大問題、推動(dòng)科技體制機(jī)制創(chuàng)新、培養(yǎng)領(lǐng)軍人才等主題深入研討，形成若干戰(zhàn)略共識(shí)。這項(xiàng)工作也受到教育、科技等多個(gè)相關(guān)主管部門的關(guān)注，他們了解重大科學(xué)問題與工程技術(shù)難題的詳情，希望這項(xiàng)活動(dòng)能夠?yàn)榭萍家?guī)劃和中長期戰(zhàn)略規(guī)劃做參考。
這項(xiàng)發(fā)布活動(dòng)還形成了學(xué)術(shù)、智庫、科普相融互促的良好局面。今年參與評(píng)選和關(guān)注的人數(shù)比往年增加了160%，國內(nèi)有50多所高校在微博、公眾號(hào)發(fā)布投票和交流信息，公眾參與十分廣泛。中國科協(xié)也以發(fā)布重大難題為契機(jī)，不斷激發(fā)青少年科學(xué)興趣、優(yōu)化愛科學(xué)的環(huán)境，推動(dòng)高端科研資源科普化工作，促進(jìn)公眾理解和支持科學(xué)，營造講科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的環(huán)境。
將不斷推動(dòng)攻克科研問題難題
記者：在怎么攻克這些問題和難題方面，未來還會(huì)開展哪些工作？
劉興平：提出重大科學(xué)問題工程技術(shù)難題并判別其優(yōu)先序，是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)和動(dòng)力源，是解決問題難題的關(guān)鍵一步。
自2018年中國科協(xié)發(fā)布重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題以來，中國科協(xié)通過組織學(xué)術(shù)交流、專題研討會(huì)等形式，不斷推動(dòng)攻克這些問題難題。中國科協(xié)正在完善重大問題凝練與持續(xù)性智庫機(jī)制建設(shè)。同時(shí)在國內(nèi)重大問題研討基礎(chǔ)上，探索與國際科學(xué)共同體開放協(xié)同、與國際科技組織交流合作的機(jī)制，以此助推中國科學(xué)家深度參與全球科技治理。
中國科協(xié)還以“科創(chuàng)中國”建設(shè)為切入點(diǎn)，打造“三庫一平臺(tái)”（問題庫、項(xiàng)目庫、人才庫和技術(shù)服務(wù)與交易平臺(tái)），推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同網(wǎng)絡(luò)與組織創(chuàng)新，推動(dòng)科技經(jīng)濟(jì)深度融合、相互促進(jìn)。
今年中國科協(xié)組織出版了《面向未來的科技——2020重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題解讀》圖書，以解讀問題和難題的形成背景、國際發(fā)展趨勢，分析可能的解決方案，和預(yù)測未來的發(fā)展前景為主要內(nèi)容。這本圖書可以讓廣大科技工作者更好地把握世界科技前沿和發(fā)展趨勢，激發(fā)青少年科學(xué)興趣，促進(jìn)公眾理解科學(xué)，提升公民科學(xué)素質(zhì)，培育更多科技創(chuàng)新人才，為創(chuàng)新營造良好環(huán)境。
我們知道，攻克這些重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題絕非一日之功。中國科協(xié)將繼續(xù)發(fā)揮組織優(yōu)勢，團(tuán)結(jié)引領(lǐng)更多科技工作者面向世界前沿、把握國家戰(zhàn)略需求，錨定目標(biāo)不放松，久久為功解決重大科學(xué)問題。
十大科學(xué)問題與十大工程技術(shù)難題介紹-前沿科學(xué)問題
問題1：冠狀病毒跨種傳播的生態(tài)學(xué)機(jī)制是什么？
目前新冠肺炎在全球肆虐。病毒學(xué)家曾多次警示冠狀病毒跨物種傳播是大概率事件。蝙蝠等野生動(dòng)物攜帶冠狀病毒的本底情況以及野生動(dòng)物如何突破生態(tài)和生理屏障發(fā)生跨種傳播和感染，在科學(xué)層面都尚不清晰。該問題對(duì)于揭示冠狀病毒跨物種的傳播機(jī)制和預(yù)防未來冠狀病毒導(dǎo)致的流行病具有重要意義。
問題2：引力波將如何揭示宇宙奧秘？
自2015年首次直接探測到引力波以來，引力波已迅速成為國際上基礎(chǔ)物理與天體物理前沿研究的熱點(diǎn)，預(yù)計(jì)十余年內(nèi)宇宙起源問題將有取得重大突破的歷史機(jī)遇。引力波打開了觀測宇宙的一扇新窗戶，通過觀測引力波源在宇宙中的產(chǎn)生與分布，有望解答廣義相對(duì)論與粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型所遺留下來的深層次科學(xué)問題，從而加深對(duì)自然界的理解。
問題3：地球物質(zhì)是如何演化與循環(huán)的？
地球物質(zhì)主要分為巖石和礦物。人們對(duì)地球歷史時(shí)期巖漿巖和變質(zhì)巖的演化與循環(huán)的認(rèn)識(shí)由于缺乏大數(shù)據(jù)的綜合分析而模糊不清。利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)和地球深時(shí)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的綜合分析，可以在礦物演化歷程與行星地質(zhì)演化的基本歷程和特殊事件之間建立聯(lián)系，從礦物演化的角度來厘清行星地球及其多圈層演化規(guī)律和耦合關(guān)系，并解答行星地球如何演化、地球各圈層是否存在共演化關(guān)系的基本科學(xué)問題。
問題4：第五代核能系統(tǒng)會(huì)是什么樣子？
2000年，美國能源部倡議發(fā)起的第四代核能系統(tǒng)國際論壇把核能的發(fā)展分為四代。目前對(duì)于第五代核能系統(tǒng)的研究仍處于探索交流階段，暫無成熟的概念界定和目標(biāo)定義，對(duì)其實(shí)現(xiàn)路徑更是少有談及。如能推動(dòng)第五代核能系統(tǒng)概念的落地和最終實(shí)現(xiàn)，其可以革新核能開發(fā)觀念，革新核能開發(fā)模式，革新核能應(yīng)用觀念，支撐能源系統(tǒng)的深度脫碳；引領(lǐng)世界核能創(chuàng)新，助推中國成為世界核能創(chuàng)新高地。
問題5：特種能場輔助制造的科學(xué)原理是什么？
隨著航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)p量化和安全性的持續(xù)需求，包括超高強(qiáng)度鋼、輕合金、復(fù)合材料和金屬間化合物等高強(qiáng)材料應(yīng)用于復(fù)雜構(gòu)件。隨著材料強(qiáng)度的提高，制造難度顯著提高，成形缺陷更難控制?，F(xiàn)有的研究表明，特種能場輔助成形技術(shù)在改善高強(qiáng)難變形材料制造難題方面具有巨大潛力。
問題6：數(shù)字交通基礎(chǔ)設(shè)施如何推動(dòng)自動(dòng)駕駛與車路協(xié)同發(fā)展？
未來自動(dòng)駕駛車輛大范圍社會(huì)化運(yùn)行局面必然會(huì)出現(xiàn)，對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)而言將是一場變革，道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)面臨演進(jìn)換代的挑戰(zhàn)。對(duì)于支撐自動(dòng)駕駛社會(huì)化運(yùn)行的新型道路基礎(chǔ)設(shè)施的研究，我國尚處于起步階段，國外也無現(xiàn)成的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可借鑒，需要適時(shí)將自動(dòng)駕駛研究的支持重點(diǎn)向基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)智能供給研究及綜合集成落地應(yīng)用研究轉(zhuǎn)移。
問題7：調(diào)節(jié)人體免疫功能的中醫(yī)藥機(jī)制是什么？
雖然免疫學(xué)的基礎(chǔ)研究取得了令人矚目的成就，醫(yī)學(xué)也在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，但在許多疑難重癥的防治方面仍顯得不足。系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎等自身免疫性疾病仍然困擾著患者。這些重大、疑難疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸均與免疫密切相關(guān)。中醫(yī)藥能夠多層次、多靶點(diǎn)、多途徑作用于機(jī)體，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，在疾病預(yù)防和治療中有重要的應(yīng)用價(jià)值。
問題8：植物無融合生殖的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么？
無融合生殖是一種通過種子進(jìn)行無性繁殖的生殖方式，可以使雜交品種產(chǎn)生克隆種子，保持雜交后代性狀不發(fā)生分離，從而永久固定雜種優(yōu)勢。然而，由于無融合生殖發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜性，盡管經(jīng)過了多國科學(xué)家近一個(gè)世紀(jì)的努力，其形成機(jī)制依然不清楚，也未能將其成功應(yīng)用于作物育種中。
問題9：如何優(yōu)化變化環(huán)境下我國水資源承載力，實(shí)現(xiàn)健康的區(qū)域水平衡狀態(tài)？
當(dāng)前，我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入加速期和關(guān)鍵期，對(duì)水資源集約利用和嚴(yán)格保護(hù)提出了更高要求。研究變化條件下水資源承載力與水平衡優(yōu)化這一科學(xué)問題，有利于深化認(rèn)識(shí)我國區(qū)域水循環(huán)要素及其演化規(guī)律，完善水資源承載力評(píng)價(jià)方法，闡明水平衡狀態(tài)對(duì)于水資源承載力的指標(biāo)意義，明確諸多水問題及生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)生機(jī)制，為總結(jié)與水資源承載力相適應(yīng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)模式，有效保護(hù)和修復(fù)生態(tài)環(huán)境提供重要的理論和技術(shù)支撐。
問題10：如何建立虛擬孿生理論和技術(shù)基礎(chǔ)并開展示范應(yīng)用？
虛擬孿生是在數(shù)字孿生的基礎(chǔ)上，利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等數(shù)字技術(shù)對(duì)真實(shí)世界中物理實(shí)體和智能實(shí)體對(duì)象的特征、行為、形成過程和性能等進(jìn)行描述和建模的過程和方法，也稱為虛擬孿生技術(shù)。它以數(shù)字孿生為基礎(chǔ)，但更側(cè)重于對(duì)智能實(shí)體或生命體的建模和仿真。如何實(shí)現(xiàn)制造物理世界與信息世界的交互與共融，是當(dāng)前國內(nèi)外實(shí)踐智能制造理念和目標(biāo)所共同面臨的核心瓶頸之一。
十大科學(xué)問題與十大工程技術(shù)難題介紹-工程技術(shù)難題
問題1：如何開發(fā)新型免疫細(xì)胞在腫瘤治療中的新途徑與新技術(shù)？
免疫細(xì)胞技術(shù)是人類徹底治愈腫瘤的希望，是全球前沿醫(yī)學(xué)和資本追捧的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。樹突狀細(xì)胞（DC）作為鏈接細(xì)胞免疫和體液免疫的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)細(xì)胞，能夠調(diào)動(dòng)整個(gè)免疫系統(tǒng)，抵抗病原體的入侵以及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的清除，成為新型免疫細(xì)胞療法的重點(diǎn)研究方向。新型DC可擴(kuò)增技術(shù)可實(shí)現(xiàn)DC疫苗的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)效益和社會(huì)效益。
問題2：水平起降組合動(dòng)力運(yùn)載器一體化設(shè)計(jì)為何成為空天技術(shù)新焦點(diǎn)？
水平起降組合動(dòng)力運(yùn)載器具有快速、廉價(jià)、可靠的特點(diǎn)，可成為低成本天地往返運(yùn)輸工具。水平起降組合動(dòng)力運(yùn)載器一體化設(shè)計(jì)技術(shù)是支撐未來航天運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用的核心技術(shù)之一，是未來先進(jìn)航天運(yùn)輸系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)之一。
問題3：如何實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)重大入侵生物的前瞻性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和即時(shí)控制？
農(nóng)業(yè)有害生物入侵不僅僅是簡單的植物病蟲害或動(dòng)物疫情問題，入侵生物的發(fā)生流行不僅危害食品安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失，還可能對(duì)人類健康構(gòu)成越來越大甚至是災(zāi)難性的威脅，對(duì)外交、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)產(chǎn)生巨大影響。因此，站在國際化、全球化視角，從科學(xué)研究和專業(yè)技術(shù)層面，開展農(nóng)業(yè)入侵生物跨境傳播預(yù)警及防減技術(shù)合作的協(xié)同攻關(guān)，將有力解決入侵生物疫情的源頭治理和聯(lián)防聯(lián)控關(guān)鍵技術(shù)難題，保障社會(huì)穩(wěn)定與公共安全。
問題4：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？
強(qiáng)電磁脈沖一旦對(duì)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(dǎo)致交通中斷、金融紊亂、電力癱瘓等重大事故。開展此項(xiàng)研究，對(duì)確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施電磁安全、保護(hù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)成果、提升關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施容災(zāi)抗毀能力具有重要意義。
問題5：硅光技術(shù)能否促成光電子和微電子的融合？
信息光電子芯片已然成為“數(shù)字化新基建”的核心和基石，也是全球信息通信價(jià)值鏈的關(guān)鍵領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)的“國之重器”。硅基光電子芯片技術(shù)既可應(yīng)用于芯片級(jí)光互連，又適用于長距離光纖通信，可實(shí)現(xiàn)全功能光電子集成，具有極高的通用性和兼容性，是微電子和光電子兩大產(chǎn)業(yè)公認(rèn)的發(fā)展方向。利用國內(nèi)現(xiàn)有微電子產(chǎn)業(yè)資源和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）制造平臺(tái)，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。
問題6：如何解決集成電路制造工藝中缺陷在線檢測難題？
集成電路領(lǐng)域目前是國際科技競爭的主戰(zhàn)場和大國博弈焦點(diǎn)。對(duì)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(jìn)技術(shù)設(shè)備被少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國家壟斷；另一方面，世界范圍內(nèi)7納米及以下節(jié)點(diǎn)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(dǎo)權(quán)，這對(duì)我國來說既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。
問題7：無人車如何實(shí)現(xiàn)在衛(wèi)星不可用條件下的高精度智能導(dǎo)航？
以無人救援車、無人采礦車、無人運(yùn)輸車等為代表的特種無人車是完成現(xiàn)代化作業(yè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等任務(wù)的核心無人裝備。為提高無人車的緊急救援、聯(lián)合作業(yè)等能力，要求其導(dǎo)航系統(tǒng)具備高精度定位、自主避障、智能路徑規(guī)劃及導(dǎo)引等功能。因此，需要研究具有高精度、全自主的導(dǎo)航方式以及需要解決面向無人車的慣性基智能導(dǎo)航問題。
問題8：如何在可再生能源規(guī)?；娊馑茪渖a(chǎn)中實(shí)現(xiàn)“大規(guī)?！薄暗湍芎摹薄案叻€(wěn)定性”三者的統(tǒng)一？
發(fā)展高效低成本的可再生能源和氫能技術(shù)是對(duì)國家重大需求的及時(shí)響應(yīng)，也是全球減少碳排放和減緩氣候變化的優(yōu)質(zhì)解決方案。但當(dāng)前電解水制氫技術(shù)的發(fā)展水平限制了可再生能源轉(zhuǎn)為化學(xué)能的轉(zhuǎn)化效率及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。突破高效、低成本、規(guī)模化電解水制氫技術(shù)可極大地促進(jìn)可再生能源、氫能的利用和發(fā)展。
問題9：如何突破進(jìn)藏高速公路智能建造及工程健康保障技術(shù)？
青藏高原地層巖性復(fù)雜多變，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，深大活動(dòng)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(qiáng)烈的板塊活動(dòng)”“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。
問題10：如何突破光刻技術(shù)難題？
光刻技術(shù)是制造集成電路的關(guān)鍵技術(shù)。光刻技術(shù)的核心在于光刻機(jī)、光刻工藝和光刻膠三個(gè)方面。盡管取得了一定的進(jìn)展，但跟世界發(fā)達(dá)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。
作者：詹媛，光明日?qǐng)?bào)
