我國科技領(lǐng)域有哪些“硬骨頭”

詹媛

中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會不久前發(fā)布了60項重大科學(xué)和工程技術(shù)難題。這些難題由中國科協(xié)所屬多家全國學(xué)會，向全國各領(lǐng)域科學(xué)家發(fā)起征集，一定程度顯示出我國科技工作者重點關(guān)注的學(xué)科前沿和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

據(jù)了解，此次科研方向和難題征集有76家全國學(xué)會、學(xué)會聯(lián)合體參與，700多位科技工作者參與撰寫，1142位專家學(xué)者參與推薦，2142名科研一線科學(xué)家參與初選，54名學(xué)科領(lǐng)軍專家參與復(fù)選，33名院士專家參與終選。發(fā)布的60項難題集中在數(shù)理化基礎(chǔ)科學(xué)、信息科技、智能制造、生命科學(xué)、先進材料、能源環(huán)境、農(nóng)業(yè)科技、公共安全、交通運輸、空天科技、地球科學(xué)、醫(yī)學(xué)健康等12個重點領(lǐng)域。

這60項難題都有哪些，該如何理解和看待科學(xué)家選出的這些亟待攻克的科學(xué)和技術(shù)難題？

生命科學(xué)領(lǐng)域入選的前沿方向最多

在我國，生命科學(xué)領(lǐng)域近年來被譽為我國最有望由“并跑”向“領(lǐng)跑”邁進的學(xué)科之一，此次有8個科學(xué)問題或技術(shù)難題入選，成為入選前沿方向最多的學(xué)科領(lǐng)域。

據(jù)中國科協(xié)副主席、國際宇航科學(xué)院院士李洪介紹：“這8個重點攻克方向集中在基因調(diào)控、細胞命運決定、生物與環(huán)境關(guān)系、DNA存儲、意識讀取、基因信息結(jié)構(gòu)解析機制等方面。”

這些研究方向都具有瞄準世界生命科學(xué)前沿，同時又與人類健康息息相關(guān)的特征。例如由中國人工智能學(xué)會推薦的“人類智能的基因調(diào)控機理”這項科研問題，瞄準了“用細胞內(nèi)部與細胞之間的基因表達調(diào)控來解釋智能功能”，試圖探索“人類智能活動背后的基因調(diào)控與系統(tǒng)生物學(xué)機理”。

來自清華大學(xué)的三位學(xué)者張學(xué)工、江瑞和汪小我希望以這項研究，從微觀的分子層面揭示人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能功能的機理。在他們看來，這種研究“一方面將促進神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高性能計算芯片的設(shè)計與實現(xiàn)，從而推動人工智能芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另一方面將產(chǎn)生一批更有效的人工智能方法與技術(shù)，從而進一步推動人工智能在制造、交通、金融、醫(yī)療、娛樂等眾多產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，產(chǎn)生重大的科技、經(jīng)濟和社會效益。同時，將對神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的藥物研發(fā)、診斷治療技術(shù)研發(fā)和醫(yī)療健康服務(wù)帶來重大的創(chuàng)新發(fā)展機遇”。

除此之外，細胞命運決定、DNA存儲、意識讀取等六項科學(xué)問題也從各自的領(lǐng)域提出了具有創(chuàng)新性的研究思路。對于生命科學(xué)研究的重要性，在剛剛結(jié)束的第二十屆中國科協(xié)年會上，中國科協(xié)副主席、西湖大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士施一公直言不諱地表示：“生命科學(xué)是21世紀最重要的自然及應(yīng)用科學(xué)學(xué)科之一?！?/p>

而此次生命科學(xué)領(lǐng)域入選的前沿科學(xué)問題最多，既反映出我國對生命科學(xué)研究的重視，也從一定程度上體現(xiàn)了我國的生命科學(xué)研究在追逐世界一流科研水平的方向上正漸入佳境。

智能制造與能源環(huán)境入選研究方向數(shù)量并列第二

能源是國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和人民生活質(zhì)量不斷提高的重要保障?！霸谀茉喘h(huán)境領(lǐng)域，入選的7個問題、難題重點集中在電力儲能、海洋生態(tài)系統(tǒng)儲碳、生物多樣性維持、放射性廢物處置、制氫技術(shù)以及全球能源互聯(lián)網(wǎng)等方面。”李洪介紹說。

在能源環(huán)境領(lǐng)域，降低能源利用成本、尋找清潔能源、減少環(huán)境污染是科研的主要方向。例如，中國化工學(xué)會推薦的“綠色安全高效的低成本制氫技術(shù)”這項技術(shù)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”。作為世界著名的石油公司，荷蘭皇家殼牌集團曾預(yù)計2050年后電能及氫能將成為車用能源的主要形式，而氫燃料電池汽車作為新能源汽車的重要發(fā)展方向，與純電動汽車相比具有能量密度高、行駛里程長、“燃料”加注時間更短、啟動性能更為優(yōu)異的優(yōu)點，競爭優(yōu)勢明顯。這個科研方向就聚焦氫能這種環(huán)境友好型能源，提出應(yīng)該盡早實現(xiàn)低成本制氫技術(shù)的突破。

而中國電機工程推薦的“未來全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)”則非常超前地提出了將電能實現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想。在這個計劃中，如果能夠利用特高壓輸電技術(shù)、海底輸電技術(shù)等將各大洲電網(wǎng)連接，不僅能將世界各大洲的低成本電力輸送到發(fā)電成本較高的地區(qū)，降低當(dāng)?shù)氐碾娰M，還可以促進發(fā)展中國家可再生能源的開發(fā)利用，拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟增長。

隨著機器人和人工智能技術(shù)的興起和互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)領(lǐng)域的延伸，智能制造也成為頗受關(guān)注的領(lǐng)域。據(jù)李洪介紹，此次票選中，在智能制造領(lǐng)域有人機共融關(guān)鍵技術(shù)、力光量子傳感、動力電池技術(shù)、新一代智能制造系統(tǒng)、智能駕駛技術(shù)以及先進微納機器人技術(shù)等7個科學(xué)問題或技術(shù)難題入選，從而與能源環(huán)境領(lǐng)域成為入選研究方向數(shù)量并列第二的科研領(lǐng)域。

“內(nèi)行”“外行”都很關(guān)注醫(yī)學(xué)健康

盡管醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域最終躋身60個重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題的只有4項，但這一領(lǐng)域卻在初選時獲得了最多的投票。有趣的是，在醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域所獲得的投票中，來自本領(lǐng)域?qū)＜业耐镀焙蛠碜云渌I(lǐng)域的專家投票在12個學(xué)科中都遙遙領(lǐng)先，這使得醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域一枝獨秀，成為“內(nèi)行”與“外行”都非常關(guān)注的學(xué)科。

最終，經(jīng)過初選、復(fù)選和終選三輪淘汰，醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域入選的4個科學(xué)問題或工程技術(shù)難題集中在腫瘤、老年性癡呆、精神疾病的新型治療方法以及免疫微環(huán)境等方面。

來自中國抗癌協(xié)會所推薦的“腫瘤轉(zhuǎn)移機制與抗腫瘤轉(zhuǎn)移新藥研發(fā)”和“免疫微環(huán)境分子分型及免疫治療耐藥機制”兩項研究都集合了癌癥的病理和藥物研究，前者希望推動在腫瘤轉(zhuǎn)移的細胞模型和動物模型方面的研究，以便早日成功研發(fā)一批新型抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物用于臨床，后者則希望深入研究靶向藥的耐藥機制，在癌癥的免疫治療方面有所突破。

中國病理生理學(xué)會推薦的“老年性癡呆的機制解析及診治難點”這一研究方向則聚焦了阿爾茨海默病，期望通過細胞和動物模擬AD的慢性神經(jīng)退變過程，發(fā)現(xiàn)高危風(fēng)險因素以及在疾病發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用的標志分子，為這一疾病的早期診斷和針對性防治藥物研發(fā)提供指導(dǎo)。

作為一次發(fā)動一線科學(xué)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(xué)家集體智慧的結(jié)晶。在李洪看來，最終遴選出的這60個我國一線科技工作者關(guān)注的重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題，為正確研判未來科技發(fā)展趨勢、抓準科技創(chuàng)新突破口、前瞻謀劃戰(zhàn)略制高點、布局前沿科技領(lǐng)域呈上了一份反映科學(xué)家呼聲的數(shù)據(jù)“圖譜”，可以說“代表了我國科技領(lǐng)域真正的‘硬骨頭”。

附：60項重大科學(xué)和工程技術(shù)難題（見下頁）。

（本文轉(zhuǎn)自《光明日報》）