“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)和動力源，是解決問題、難題，取得科技突破的關(guān)鍵一步。”在8月15日舉辦的中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會閉幕式上，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選的活動，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影響，未來會如何解決這些問題和難題，本文通過對中國科協(xié)學(xué)會學(xué)術(shù)部部長劉興平的采訪，對此進(jìn)行解讀，同時對評選出的
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、3家學(xué)會聯(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。同時，也初步建立了國際合作機(jī)制。中國航空學(xué)會，中國創(chuàng)造學(xué)會聯(lián)合體，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會等全國學(xué)會，聯(lián)合了世界自然基金會，荷蘭宇航院，國際地質(zhì)災(zāi)害與減災(zāi)學(xué)會，國際巖石學(xué)會，國際巖石力學(xué)與巖石工程學(xué)會等國際組織和國家組織，共同提交了若干個問題和難題。

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院士提出問題，發(fā)動科技界共同參與，今年的網(wǎng)絡(luò)初評階段共有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發(fā)展中迫切需要解決的實(shí)際問題。科技工作者的關(guān)注點(diǎn)，也同樣與社會發(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)布活動征集到103家全國學(xué)會提交的490個問題難題，1.88萬名院士、專家、一線科技工作者參與。

中國科協(xié)一直堅持尊重科學(xué)家對科學(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、識別重大問題。我們每年的發(fā)布活動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，組織中國數(shù)學(xué)會、中國物理學(xué)會、中國化學(xué)會、中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會等11家與基礎(chǔ)研究相關(guān)的全國學(xué)會凝練基礎(chǔ)科學(xué)重大問題、推動科技體制機(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。這項(xiàng)工作也受到教育、科技等多個相關(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、專題研討會等形式，不斷推動攻克這些問題難題。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”（問題庫、項(xiàng)目庫、人才庫和技術(shù)服務(wù)與交易平臺），推動產(chǎn)學(xué)研協(xié)同網(wǎng)絡(luò)與組織創(chuàng)新，推動科技經(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。蝙蝠等野生動物攜帶冠狀病毒的本底情況以及野生動物如何突破生態(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。人們對地球歷史時期巖漿巖和變質(zhì)巖的演化與循環(huán)的認(rèn)識由于缺乏大數(shù)據(jù)的綜合分析而模糊不清。利用大數(shù)據(jù)平臺和地球深時大數(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，對其實(shí)現(xiàn)路徑更是少有談及。如能推動第五代核能系統(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。現(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)施如何推動自動駕駛與車路協(xié)同發(fā)展？
未來自動駕駛車輛大范圍社會化運(yùn)行局面必然會出現(xiàn)，對交通運(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)。對于支撐自動駕駛社會化運(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，需要適時將自動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價方法，闡明水平衡狀態(tài)對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)對真實(shí)世界中物理實(shí)體和智能實(shí)體對象的特征、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)動整個免疫系統(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)效益和社會效益。

問題2：水平起降組合動力運(yùn)載器一體化設(shè)計為何成為空天技術(shù)新焦點(diǎn)？
水平起降組合動力運(yùn)載器具有快速、廉價、可靠的特點(diǎn)，可成為低成本天地往返運(yùn)輸工具。水平起降組合動力運(yùn)載器一體化設(shè)計技術(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)險預(yù)警和即時控制？
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，還可能對人類健康構(gòu)成越來越大甚至是災(zāi)難性的威脅，對外交、經(jīng)濟(jì)和社會產(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，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)模化電解水制氫生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模”“低能耗”“高穩(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)是對國家重大需求的及時響應(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(qiáng)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。

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，光明日報