2021年企業(yè)該關(guān)注哪些前沿技術(shù)和科研問(wèn)題

今年，中國(guó)科協(xié)圍繞數(shù)理化基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、生態(tài)環(huán)境、制造科技、信息科技、先進(jìn)材料、資源能源、農(nóng)業(yè)科技、生命健康、空天科技等十大領(lǐng)域，開(kāi)展重大問(wèn)題難題征集評(píng)選，并首次啟動(dòng)了重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題征集評(píng)選。征集發(fā)布活動(dòng)共征集到89個(gè)國(guó)內(nèi)科技組織、73個(gè)國(guó)外組織和境外專(zhuān)家推薦的472個(gè)問(wèn)題難題。經(jīng)過(guò)22965名一線(xiàn)科技工作者參與網(wǎng)絡(luò)初審、實(shí)名投票，150位院士專(zhuān)家參與復(fù)評(píng)、中審、預(yù)審和終審，最終在“第二十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)”閉幕式上，中國(guó)科協(xié)發(fā)布了10個(gè)對(duì)科學(xué)發(fā)展具有導(dǎo)向作用的前沿科學(xué)問(wèn)題、10個(gè)對(duì)工程技術(shù)創(chuàng)新具有關(guān)鍵作用的工程技術(shù)難題，并首次發(fā)布10個(gè)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用的產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題。

為促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)跨界交流溝通，使科創(chuàng)型企業(yè)在發(fā)展中能捕捉到新思路、新模式和新方向，現(xiàn)將30個(gè)前沿技術(shù)和科研難題的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行凝煉，希望能給企業(yè)家們點(diǎn)燃思考問(wèn)題、研判問(wèn)題的燈塔。同時(shí)，呼吁企業(yè)家團(tuán)結(jié)科技力量協(xié)同攻關(guān)，推動(dòng)高水平科技自立自強(qiáng)。

2021十大前沿科學(xué)問(wèn)題

1.如何突破大尺寸晶體材料的制備理論和技術(shù)？

晶體材料已廣泛應(yīng)用于能源、環(huán)境、信息、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。近年來(lái)，隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，獲取大尺寸、高品質(zhì)晶體材料已成為制約相關(guān)行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

未來(lái)面臨的關(guān)鍵難點(diǎn)與挑戰(zhàn)：在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域，研究晶體材料的多尺度結(jié)晶生長(zhǎng)新理論，準(zhǔn)確定量描述成核與生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)多尺度過(guò)程，系統(tǒng)平衡晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的跨尺度熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素。

2.納米尺度下高效催化反應(yīng)的作用機(jī)制是什么？

研究納米尺度下高效催化反應(yīng)的作用機(jī)制，從分子水平研究、加深對(duì)催化反應(yīng)過(guò)程本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，將能從原子、分子層面指導(dǎo)構(gòu)建原子經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能高效的綠色催化體系，從而發(fā)展高效碳減排技術(shù)，為“碳達(dá)峰”“碳中和”做好技術(shù)儲(chǔ)備。

通過(guò)對(duì)納米催化過(guò)程的限域效應(yīng)研究能夠加深人們對(duì)于催化反應(yīng)本質(zhì)的認(rèn)知，進(jìn)而為高效納米催化體系的開(kāi)發(fā)及其工業(yè)化應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐。未來(lái)催化科學(xué)和技術(shù)的目標(biāo)是溫和條件下的高效可控轉(zhuǎn)化，納米催化作為新一代催化技術(shù)使人類(lèi)向該目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。比如，納米催化技術(shù)被寄希望于實(shí)現(xiàn)碳中和技術(shù)開(kāi)發(fā)中的“甲烷直接氧化高效制甲醇”“CO2加氫高效制甲酸”等一系列“dream reactions”，這具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

3.農(nóng)作物基因到表型的環(huán)境調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是什么？

基因與環(huán)境共同決定了農(nóng)作物表型性狀，但環(huán)境因子對(duì)基因到表型的過(guò)程調(diào)控機(jī)制及作用網(wǎng)絡(luò)尚不夠清晰。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)重要農(nóng)作物如水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、大宗蔬菜、主要水果等基因組測(cè)序或重測(cè)序，并指導(dǎo)了部分作物的育種工作。但至今，在基因組和表型組之間還未建立起完整、有效的功能鏈接，并且作物在生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中由于外界環(huán)境的影響會(huì)顯現(xiàn)出不同的性狀，影響育種和栽培的有效性。

在后基因組時(shí)代，如何高通量、實(shí)時(shí)、無(wú)損收集基因組、表型組、環(huán)境參數(shù)等海量數(shù)據(jù)，如何有效運(yùn)用多學(xué)科手段，如何高效開(kāi)展多組學(xué)、多維度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，解析基因型基礎(chǔ)上環(huán)境影響作物表型形成的路徑與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)將成為定向育種與精確栽培研究的前沿問(wèn)題和熱點(diǎn)難題。

4.中微子質(zhì)量和宇宙物質(zhì)-反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)的起源是什么？

中微子質(zhì)量及其他基本性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和理論研究是粒子物理學(xué)的重大基本問(wèn)題，特別是中微子的質(zhì)量順序、輕子部分的CP破壞現(xiàn)象和中微子質(zhì)量的馬約拉納屬性。通過(guò)江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)和其他未來(lái)可能的中微子實(shí)驗(yàn)，深入研究中微子振蕩、中微子天體物理、無(wú)中微子雙貝塔衰變等問(wèn)題，將有助于解決基本粒子質(zhì)量起源、宇宙原初反物質(zhì)消失和暗物質(zhì)之謎等重大前沿科學(xué)問(wèn)題，意義深遠(yuǎn)。中微子的探測(cè)和無(wú)中微子雙貝塔衰變的觀測(cè)都要求更大規(guī)模的探測(cè)器、更高的能量分辨率和更低的本底噪聲，為此研發(fā)的探測(cè)技術(shù)和硬件設(shè)備將來(lái)一定會(huì)有更廣泛的應(yīng)用前景。

5.地球以外有統(tǒng)一的時(shí)間規(guī)則嗎？

通信、導(dǎo)航、遙感、偵查預(yù)警，以及全球金融、貿(mào)易、電力、交通和電信運(yùn)營(yíng)都需要精準(zhǔn)且統(tǒng)一的時(shí)間。地球上的守時(shí)和授時(shí)手段，面對(duì)越來(lái)越遠(yuǎn)的航天器和基地已經(jīng)鞭長(zhǎng)莫及，如何統(tǒng)一太陽(yáng)系內(nèi)的時(shí)間，成為新的問(wèn)題?，F(xiàn)有的時(shí)間管理理論和方法僅僅適用于地球及其附近空間，不適用于更廣域的宇宙空間。由此出現(xiàn)了“空間守時(shí)系統(tǒng)”新概念，這不僅僅是概念創(chuàng)新，更重要的是顛覆了傳統(tǒng)時(shí)空觀念。二十一世紀(jì)，以信息和航天產(chǎn)業(yè)為引領(lǐng)展開(kāi)了新的產(chǎn)業(yè)革命，深空探測(cè)和地外基地的布局是未來(lái)20年發(fā)展的熱點(diǎn)，重新制定時(shí)間管理規(guī)則成為大勢(shì)所趨。

6.大腦中的記憶是如何產(chǎn)生和重現(xiàn)的？

記憶印跡的信息編碼與讀取研究從基礎(chǔ)學(xué)術(shù)角度，有助于找到信息高效存儲(chǔ)的生物學(xué)本質(zhì)，對(duì)人類(lèi)的思維與認(rèn)知基礎(chǔ)進(jìn)行定量研究。大腦如何存儲(chǔ)記憶是尚未解決的科學(xué)難題和前沿性問(wèn)題。通過(guò)對(duì)記憶印跡細(xì)胞，這個(gè)記憶的細(xì)胞生物學(xué)研究對(duì)象的深入研究，解開(kāi)大腦中記憶存儲(chǔ)和提取的基本原理，將成為理解智能的生物學(xué)機(jī)制的關(guān)鍵突破點(diǎn)。

7.以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)路徑優(yōu)化和穩(wěn)定機(jī)理是什么？

構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型具備重要的意義，本問(wèn)題涉及新能源、電氣工程、控制和氣象等學(xué)科，學(xué)科跨度大、融合程度深，有望孕育新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)，為我國(guó)能源相關(guān)領(lǐng)域提供重要的參考和支撐。

隨著“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)的提出，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源將得到規(guī)?；l(fā)展，電力系統(tǒng)形態(tài)將發(fā)生根本性變革?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)是以同步發(fā)電機(jī)為主導(dǎo)，新能源以跟隨同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行，不具備自行構(gòu)建電網(wǎng)的能力，無(wú)法滿(mǎn)足高比例新能源下電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行要求。未來(lái)，如何構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)的可靠供電與安全運(yùn)行是大規(guī)模發(fā)展新能源、實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”進(jìn)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。

8.鋁合金超低溫變形雙增效應(yīng)的物理機(jī)制是什么？

鋁合金是火箭、飛機(jī)等運(yùn)載裝備的主體結(jié)構(gòu)材料。但是，高強(qiáng)鋁合金常溫塑性差、硬化能力低，難以成形整體薄壁曲面件，一直是制造領(lǐng)域的國(guó)際難題。

通過(guò)突破超低溫下雙增效應(yīng)的微觀機(jī)制，建立超低溫成形技術(shù)體系，發(fā)展出與現(xiàn)有冷成形、熱成形并列的第三大類(lèi)成形制造技術(shù)，為大尺度鋁合金、鋁鋰合金整體結(jié)構(gòu)薄壁曲面構(gòu)件提供新一代成形技術(shù)，解決我國(guó)航天航空高端裝備鋁合金整體結(jié)構(gòu)的難題，推動(dòng)重型運(yùn)載火箭、大型飛機(jī)、高鐵等國(guó)之重器的發(fā)展。

9.如何揭示板塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)制？

驅(qū)動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)的源動(dòng)力是什么一直存在爭(zhēng)議，它是地球系統(tǒng)科學(xué)中的頂級(jí)科學(xué)問(wèn)題。如何通過(guò)綜合地球物理證據(jù)驗(yàn)證各種假說(shuō)和模型的真?zhèn)问墙鉀Q問(wèn)題的關(guān)鍵。該問(wèn)題一旦獲得突破，對(duì)地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展將產(chǎn)生劃時(shí)代的影響：不但對(duì)大地構(gòu)造學(xué)研究領(lǐng)域有突破性進(jìn)展，而且對(duì)地形地貌演化、古地理學(xué)、地球生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演化以及“人類(lèi)生存共同體”的發(fā)展都具有重大影響。

10.“亞洲水塔”失衡失穩(wěn)對(duì)青藏高原河流水系的影響如何？

由于“亞洲水塔”失衡失穩(wěn)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，正持續(xù)改變青藏高原河流水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與水沙通量，對(duì)我國(guó)及下游國(guó)家水資源安全和災(zāi)害防治具有重要影響。

在這一演化的大背景下，開(kāi)展青藏高原河流水系統(tǒng)變化過(guò)程與成因、影響及演化趨勢(shì)等科學(xué)問(wèn)題研究，對(duì)于豐富和理解氣候變化背景下“亞洲水塔”失衡失穩(wěn)的科學(xué)內(nèi)涵和過(guò)程機(jī)理、減緩和應(yīng)對(duì)這一演化趨勢(shì)對(duì)我國(guó)及下游國(guó)家水資源供給安全影響和科學(xué)防治水旱災(zāi)害具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)對(duì)于開(kāi)展全球其他氣候變化影響嚴(yán)重區(qū)域河流系統(tǒng)變化研究具有重要的參考價(jià)值。

2021十大工程技術(shù)難題

1.如何高效利用農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源？

我國(guó)農(nóng)作物病蟲(chóng)害頻繁爆發(fā)、耕地質(zhì)量偏低和農(nóng)業(yè)面源污染等問(wèn)題，嚴(yán)重制約我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。農(nóng)業(yè)微生物資源是新型微生物殺菌劑、殺蟲(chóng)劑、功能性肥料等綠色低碳投入品的重要來(lái)源，是支撐農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。但是，我國(guó)在農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源保護(hù)、重要功能性微生物利用過(guò)程中的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難題等方面的研究方面投入不足。

針對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)微生物資源開(kāi)發(fā)利用中的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題和產(chǎn)業(yè)瓶頸，加強(qiáng)微生物種質(zhì)資源保護(hù)、功能性微生物作用機(jī)理、農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及其綠色投入品的應(yīng)用技術(shù)集成等研究，將會(huì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)微生物種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)保障糧食安全和人民生命健康具有重要推動(dòng)作用。

2.如何解決三維半導(dǎo)體芯片中納米結(jié)構(gòu)測(cè)量難題？

三維芯片大深寬比結(jié)構(gòu)可溯源測(cè)量是世界性難題，該難題取得突破后，將極大豐富和擴(kuò)展計(jì)量科學(xué)和方法的創(chuàng)新，直接影響半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域，并將促進(jìn)半導(dǎo)體芯片進(jìn)一步向多層堆疊結(jié)構(gòu)發(fā)展，在三維世界中延續(xù)摩爾定律。

發(fā)展三維芯片大深寬比納米結(jié)構(gòu)的可溯源測(cè)量技術(shù)，一方面可使我國(guó)在半導(dǎo)體芯片測(cè)量領(lǐng)域率先突破。另一方面，該技術(shù)難題的突破將進(jìn)一步促進(jìn)航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域微納器件的制造水平提升，并將極大豐富和擴(kuò)展計(jì)量科學(xué)和方法創(chuàng)新。

3.如何開(kāi)發(fā)比能量倍增的全固態(tài)二次電池？

截至目前，全球尚未開(kāi)發(fā)出在比能量性能方面可以與現(xiàn)有高比能鋰離子電池相媲美的全固態(tài)電池，而目前由商業(yè)公司所發(fā)布的相比于現(xiàn)有鋰離子電池具有部分優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電池?cái)?shù)據(jù)均來(lái)自于為半固態(tài)電池，但整體性能尚需進(jìn)一步提升。全固態(tài)鋰二次電池采用致密固態(tài)電解質(zhì)，理論上比能量可達(dá)到現(xiàn)有鋰離子電池的2-3倍，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)男⌒捅銛y式電子設(shè)備拓展到動(dòng)力和儲(chǔ)能領(lǐng)域，這對(duì)加速我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)進(jìn)步，增強(qiáng)我國(guó)新能源汽車(chē)全球競(jìng)爭(zhēng)力，節(jié)能減排和保障我國(guó)能源安全具有重要意義。

目前，固態(tài)電池已成為各國(guó)爭(zhēng)先角逐的新能源汽車(chē)熱點(diǎn)技術(shù)，通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，在未來(lái)5-10年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，預(yù)計(jì)2030年全球市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到數(shù)百億甚至數(shù)千億美元。

4.如何發(fā)展我國(guó)自主超高分辨率立體測(cè)圖衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)？

衛(wèi)星測(cè)繪是航天遙感高精尖技術(shù)的聚集地，發(fā)展大比例尺衛(wèi)星測(cè)繪是建設(shè)測(cè)繪強(qiáng)國(guó)的必由之路。目前幾何分辨率優(yōu)于0.3m的面向1：2000的大比例尺國(guó)產(chǎn)測(cè)繪衛(wèi)星處于空白。從工程技術(shù)角度，還存在大比例尺測(cè)繪衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)及指標(biāo)論證、傳感器及平臺(tái)設(shè)計(jì)、高精度數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用等薄弱環(huán)節(jié)，諸如亞角秒級(jí)高精度姿態(tài)確定、10-6量級(jí)的超穩(wěn)定度衛(wèi)星平臺(tái)、0.2m級(jí)甚高幾何分辨率航天CCD拼裝、復(fù)雜空間環(huán)境下衛(wèi)星平臺(tái)與載荷夾角變化高靈敏度測(cè)量與高穩(wěn)定控制、高可靠度的激光測(cè)高數(shù)據(jù)處理、甚高分辨率高精度幾何輻射檢校、全球高精度高程基準(zhǔn)建立等關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題需要攻關(guān)。

5.如何利用人工智能實(shí)現(xiàn)醫(yī)療影像多病種識(shí)別并進(jìn)行輔助診療？

由于醫(yī)療資源分配不均，造成許多醫(yī)療水平落后地區(qū)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的誤診率，人工智能結(jié)合醫(yī)療影像實(shí)現(xiàn)輔助診療成為必然趨勢(shì)，但目前的技術(shù)都是針對(duì)單病種的識(shí)別，忽略了病理之間的相關(guān)性，有可能延遲其他病灶被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間，耽誤最佳治療時(shí)間;同時(shí)，單病種識(shí)別的低利用率，給醫(yī)生綜合診治過(guò)程帶來(lái)了極大的不便。實(shí)現(xiàn)人工智能精準(zhǔn)輔助診療，可以從根本上有效緩解醫(yī)療資源的壓力，提升醫(yī)生診療的效率和精度，減少誤診和患者的時(shí)間經(jīng)費(fèi)等開(kāi)銷(xiāo)。

從落地方向來(lái)看，目前，我國(guó)AI醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品布局方向主要集中在胸部、頭部、盆腔、四肢關(guān)節(jié)等幾大部位，以腫瘤和慢病領(lǐng)城的疾病篩查為主。

6.如何突破深遠(yuǎn)海航行裝備制造與安全保障工程技術(shù)難點(diǎn)？

我國(guó)的深遠(yuǎn)海航行裝備設(shè)計(jì)制造研發(fā)起步較晚，在技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的完整性，以及高附加值大型船舶和海洋裝備的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域還存在明顯的短板。應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展：深遠(yuǎn)海與極地環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)研究，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)及標(biāo)準(zhǔn)，形成大數(shù)據(jù)分析能力;深海與極地工程涉及的頂層設(shè)計(jì)研究，探測(cè)與通信系統(tǒng)研究，性能與安全預(yù)報(bào)和評(píng)估技術(shù)研究，運(yùn)維與監(jiān)控技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，建立配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);安全航行保障與遠(yuǎn)程監(jiān)管技術(shù)與系統(tǒng)研究，預(yù)警與救助系統(tǒng)研究，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及標(biāo)準(zhǔn)，形成系統(tǒng)的安全保障和應(yīng)急處置能力;深遠(yuǎn)海與極地裝備工程軟件研發(fā)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件系統(tǒng)。

7.如何創(chuàng)建5G+三早全周期健康管理系統(tǒng)？

人口老齡化、慢性病已成為嚴(yán)重威脅我國(guó)居民健康、影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)已有多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)開(kāi)始探索5G在健康管理領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前，5G技術(shù)在我國(guó)醫(yī)療健康領(lǐng)域快速發(fā)展并初步顯效，但居民健康危險(xiǎn)因素沒(méi)有得到有效控制，已有探索主要圍繞部分慢性病患者開(kāi)展“互聯(lián)網(wǎng)+”健康管理服務(wù)，尚未發(fā)現(xiàn)依托5G技術(shù)開(kāi)展“醫(yī)院—社區(qū)—家庭/個(gè)人”健康管理的研究與實(shí)踐。

8.如何通過(guò)重要生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程構(gòu)建精準(zhǔn)高效的生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和恢復(fù)生物多樣性？

當(dāng)前，世界各國(guó)共同面對(duì)生態(tài)退化、生物多樣性喪失等問(wèn)題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，并實(shí)施一系列生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施作為應(yīng)對(duì)。我國(guó)作為生物多樣性喪失問(wèn)題最嚴(yán)重的國(guó)家之一，對(duì)此問(wèn)題保持高度關(guān)注。生物多樣性提升需要解決兩個(gè)主要問(wèn)題：一是如何實(shí)現(xiàn)以恢復(fù)自然生物資源為重心，有效提升生物多樣性水平及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。二是如何構(gòu)建生態(tài)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，有效遏制生物資源衰退，并爭(zhēng)取將野生動(dòng)物多樣性和資源水平恢復(fù)至環(huán)境容納量的高值。

9.如何構(gòu)建我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)碳匯擴(kuò)增的技術(shù)體系？

氣候變化及其影響日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為全球人類(lèi)面臨的重大挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)碳中和的核心是減少大氣中CO2等溫室氣體含量，主要有兩大途徑：減少溫室氣體排放;碳匯擴(kuò)增。目前我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)碳匯擴(kuò)增還處于試點(diǎn)探索和系統(tǒng)管理的初期，還存在以下問(wèn)題：核算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，家底不清楚;工作機(jī)制不健全，難以形成合力;生態(tài)系統(tǒng)總體較脆弱，碳匯潛力有待提升等實(shí)際問(wèn)題，制約了我國(guó)碳匯擴(kuò)增舉措。

10.如何制造桌面級(jí)的微小型反應(yīng)堆電池？

核能最大特點(diǎn)是能級(jí)密度高，小型核動(dòng)力裝置具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，將傳統(tǒng)的核電和核動(dòng)力反應(yīng)堆微小型化是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是目前技術(shù)只能做到車(chē)載級(jí)別微小型反應(yīng)堆，如何將反應(yīng)堆動(dòng)力裝置進(jìn)一步微小型化是一個(gè)迫切和重大的工程技術(shù)難題。國(guó)內(nèi)多家單位也在進(jìn)行研究，上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司提出堿金屬反應(yīng)堆電池等新技術(shù)超越了現(xiàn)有微小型反應(yīng)堆理念，可以在保證較大功率的情況下，進(jìn)一步縮小裝置尺寸。本問(wèn)題突破后可以大大促進(jìn)軍事國(guó)防、太空探索、海洋利用等領(lǐng)域的重大發(fā)展，為核動(dòng)力發(fā)展引入新鮮血液，產(chǎn)生較大的科技經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2021十大產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題

1.如何實(shí)現(xiàn)面向大規(guī)模集成光芯片的精準(zhǔn)光子集成？

至今全球還沒(méi)有可大規(guī)模量產(chǎn)的集成光源的大規(guī)模集成光芯片產(chǎn)品，這對(duì)于我們是一個(gè)難得的歷史機(jī)遇和機(jī)會(huì)。目前，南京大學(xué)相關(guān)課題組在世界上第一次明確提出精準(zhǔn)光子集成的概念，基于精準(zhǔn)光子集成，已經(jīng)研制出面向5G等應(yīng)用的可量產(chǎn)的25Gbps低成本可調(diào)諧激光器標(biāo)準(zhǔn)模塊樣品，并于今年6月在標(biāo)準(zhǔn)通信設(shè)備上通過(guò)基本傳輸測(cè)試，連續(xù)24小時(shí)無(wú)誤碼、無(wú)丟包。

2.如何開(kāi)發(fā)針對(duì)老齡化疾病的醫(yī)用人工植入材料？

隨著我國(guó)老年化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，但是我國(guó)這類(lèi)高端植入醫(yī)療器械市場(chǎng)一直被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品所壟斷，尤其是這種可以代替人體組織的“人工材料”一直是“卡脖子”工程，幾乎完全依賴(lài)進(jìn)口。必須迅速提升我國(guó)在基礎(chǔ)人工植入材料領(lǐng)域的研發(fā)和轉(zhuǎn)化水平，開(kāi)發(fā)新型功能性醫(yī)用高分子材料：比如用可緩釋抗凝血物質(zhì)的高分子材料做成人工血管或心臟支架;利用金屬3D打印技術(shù)打造高技術(shù)含量的國(guó)產(chǎn)骨科產(chǎn)品等。

3.如何開(kāi)發(fā)融合軟體機(jī)器人與智能影控集成技術(shù)的腔道手術(shù)機(jī)器人產(chǎn)品？

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)經(jīng)腔道軟體微創(chuàng)治療機(jī)器人的研究工作大部分還集中在應(yīng)用基礎(chǔ)研究，部分細(xì)分領(lǐng)域適應(yīng)癥產(chǎn)品已通過(guò)臨床試驗(yàn)，走向示范應(yīng)用和市場(chǎng)推廣，但仍需深入研究軟體機(jī)器人技術(shù)的臨床應(yīng)用潛力。我國(guó)微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域部分產(chǎn)品現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)跟跑或領(lǐng)跑，但是在經(jīng)腔道手術(shù)機(jī)器人細(xì)分領(lǐng)域，我們研發(fā)進(jìn)度略顯遲緩。

4.如何開(kāi)發(fā)大規(guī)模低能耗液氫技術(shù)和長(zhǎng)距離綠氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)？

氫氣被認(rèn)為是21世紀(jì)的終極清潔能源，備受各國(guó)高度重視，將氫能發(fā)展提升到國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展高度。我國(guó)是產(chǎn)氫大國(guó)，液氫主要用于航空航天等領(lǐng)域，民用液氫方面幾乎是空白，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)液氫生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目加速落地，掌握核心關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)至關(guān)重要。目前，鴻達(dá)興業(yè)氫液化工廠 、中石化巴陵石油化工有限公司、湖南核電有限公司、重塑集團(tuán)、佛燃能源、國(guó)富氫能、泰極動(dòng)力，以及浙江海鹽、河北定州、河南洛陽(yáng)等地的企業(yè)也都在積極進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)與探索。

5.如何解決我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)短艙關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題？

多年來(lái)，民用客機(jī)對(duì)短艙系統(tǒng)性能與功能的要求不斷提高，其推進(jìn)系統(tǒng)的短艙已經(jīng)發(fā)展為獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)制造商的高度專(zhuān)門(mén)化航空技術(shù)領(lǐng)域。而我國(guó)渦扇飛機(jī)短艙產(chǎn)品全部依賴(lài)進(jìn)口。目前，在航空復(fù)合材料研制領(lǐng)域，中航復(fù)材、商飛復(fù)材中心、江蘇恒神等科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。我們應(yīng)瞄準(zhǔn)這一“卡脖子”技術(shù)的戰(zhàn)略需求，開(kāi)展短艙系統(tǒng)多學(xué)科集成優(yōu)化設(shè)計(jì)體系與關(guān)鍵技術(shù)研究，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合作者團(tuán)隊(duì)所具有的國(guó)內(nèi)外從事短艙研制工作的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展中小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的短艙系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)的研制工作。

6.如何突破耕地重金屬的靶向快速經(jīng)濟(jì)安全減污技術(shù)？

耕地重金屬污染是當(dāng)前我國(guó)面臨的最突出農(nóng)業(yè)環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者在重金屬靶向捕獲、相分離與綠色高效經(jīng)濟(jì)減量?jī)艋δ懿牧系确矫娅@得了進(jìn)展，主要有改性黏土礦物材料、生物炭材料、層狀雙金屬氫氧化物（LDH）以及金屬有機(jī)框架材料等。污染耕地重金屬減量?jī)艋迯?fù)材料與技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)土壤重金屬含量削減的關(guān)鍵，創(chuàng)制新型靶向減量?jī)艋迯?fù)材料（如磁性復(fù)合功能材料），是攻克現(xiàn)有土壤有效態(tài)重金屬減量技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。

7.如何利用風(fēng)光水加快實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)？

我國(guó)風(fēng)電、光電、水電等各行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)澜珙I(lǐng)先，開(kāi)發(fā)規(guī)模均居世界第一。在水資源綜合利用領(lǐng)域，我國(guó)形成了“自然—社會(huì)”二元水循環(huán)理論，以及水電“流域、梯級(jí)、滾動(dòng)、綜合”開(kāi)發(fā)的廣泛實(shí)踐，流域水電基地基本形成，“西電東送”的特高壓電網(wǎng)已經(jīng)形成。難點(diǎn)和挑戰(zhàn)在于建立青藏高原水資源綜合開(kāi)發(fā)工程技術(shù)體系、構(gòu)建以流域水循環(huán)調(diào)控為基礎(chǔ)的風(fēng)光水能互補(bǔ)開(kāi)發(fā)技術(shù)體系。一是建設(shè)“亞洲水塔”形成水資源綜合利用體系。二是加快實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”。三是助力青藏高原生態(tài)屏障建設(shè)。

8.如何攻克漂浮式海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與工程示范難題？

我國(guó)海上風(fēng)電已進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段，然而目前其開(kāi)發(fā)能力還僅局限于近海淺水海域。隨著開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快及技術(shù)革新，海上風(fēng)電走向深海是行業(yè)發(fā)展的必然。國(guó)內(nèi)在海上浮式風(fēng)機(jī)的開(kāi)發(fā)進(jìn)展上落后于國(guó)外。漂浮式海上風(fēng)電已引起了各大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的強(qiáng)烈關(guān)注，湘電風(fēng)能、金風(fēng)科技、中國(guó)船舶重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司、三峽集團(tuán)等在開(kāi)展深海漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)研發(fā)與樣機(jī)示范項(xiàng)目探索。

9.如何制備高潔凈高均質(zhì)超細(xì)晶高端軸承鋼材料？

我國(guó)軸承制造目前面臨的主要瓶頸問(wèn)題在于軸承鋼材料制備水平低下，潔凈度、組織控制、服役評(píng)價(jià)等遠(yuǎn)低于國(guó)外水平，關(guān)鍵軸承一直依賴(lài)進(jìn)口，將對(duì)我國(guó)的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)、制造業(yè)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施產(chǎn)生巨大的阻礙。因此，開(kāi)展高性能軸承鋼母材的全新全流程制造技術(shù)研究，切實(shí)解決關(guān)鍵軸承嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口的“卡脖子”問(wèn)題，保障我國(guó)國(guó)防、航空、航天、高速軌道交通、能源等關(guān)鍵領(lǐng)域軸承的自主可控制造。

10.如何發(fā)展與5G/6G融合的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)？

國(guó)家“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃明確提出將建設(shè)高速泛在、天地一體、集成互聯(lián)、安全高效的信息基礎(chǔ)設(shè)施作為未來(lái)5年的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。就目前現(xiàn)狀而言，一方面，地面5G網(wǎng)絡(luò)受地理限制，難以保證對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的覆蓋，需要借助衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫覆蓋;另一方面，我國(guó)衛(wèi)星系統(tǒng)受限于境外建站，境外信息無(wú)法直接回傳，需大力發(fā)展星間組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球通信。需重點(diǎn)攻克以下技術(shù)難題：天地一體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);衛(wèi)星與5G通信技術(shù)融合;融合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化。