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國家自然科學基金“十四五”優(yōu)先發(fā)展領域！

2022-01-05 15:29:53 作者：DT新材料來源：DT新材料分享至：

國家自然科學基金委自2019年啟動了《國家自然科學基金“十四五”發(fā)展規(guī)劃》和《2021—2035年科學基金中長期發(fā)展規(guī)劃》編制工作，目前尚未公布規(guī)劃全文。2021年部分學部陸續(xù)發(fā)布了“十四五”優(yōu)先發(fā)展領域，具體如下：

一、“十四五”化學科學部優(yōu)先發(fā)展領域：

（1）分子功能體系的精確構筑

（2）非常規(guī)條件下的傳遞、反應及測量

（3）物質科學的表界面基礎

（4）分子選態(tài)與動力學

（5）超越傳統體系的電化學能源

（6）新范式下的分子化學工程

（7）多功能耦合的化學傳感與成像

（8）免疫與神經化學生物學

（9）綠色合成方法與過程

（10）能源資源高效轉化與利用的化學、化工基礎

（11）環(huán)境生態(tài)體系中關鍵化學物質的溯源與安全轉化

（12）大數據與人工智能在化學、化工中的應用

（13）新材料的化學創(chuàng)制

（14）軟物質功能體系的設計、調控與理論

（15）生命體系多層次交互通訊的分子基礎

二、“十四五”管理科學部優(yōu)先發(fā)展領域：

1. 復雜系統管理理論

2. 混合智能管理系統理論與方法

3. 決策智能理論與方法

4. 企業(yè)的數字化轉型與管理

5. 數字經濟的新規(guī)律

6. 城市管理的智能化轉型

7. 智慧健康醫(yī)療管理

8. 中國企業(yè)管理的理論

9. 國際秩序演化下的中國企業(yè)全球化

10. 中國經濟發(fā)展規(guī)律

11. 中國背景的政府治理及其規(guī)律

12. 中國扶貧與鄉(xiāng)村發(fā)展機理與效應

13. 全球變局下的風險管理

14. 巨變中的全球治理

15. 全球性公共衛(wèi)生危機管理新問題

16. 能源轉型與管理

17.人口結構變化與社會經濟發(fā)展

18.區(qū)域社會經濟的協調發(fā)展管理

三、“十四五”信息科學部優(yōu)先發(fā)展領域：

1. 電子學與信息系統學科

· 微波、毫米波集成電路、智能天線理論與技術

· 計算電磁學

· 生物電子學與納米電子學

· 新型無線寬帶信息系統、移動無線互聯網

· 高速通信系統與網絡

· 新型監(jiān)測成像理論與技術

2.計算機學科

· 體系結構與軟件

· 系統芯片設計與測試

· 程序設計理論與方法學

· 自然語言處理與知識處理

· 人機交互與虛擬現實

· 新一代互聯網絡與信息安全

· 移動計算與網絡通訊軟件

3. 自動化學科

· 智能化系統的理論與方法

· 復雜控制系統的基礎理論

· 網絡環(huán)境下的先進控制系統理論與技術

· 多模式人機交互方法

· 微系統及其控制

· 認知過程及其信息處理

4.半導體學科

· 半導體新型器件與電路

· 高速、集成化半導體光電子器件

· 具有量子效應的微結構材料與器件

· 短波長半導體激光器

· 有機、有機/無機符合半導體材料與器件

5.光學與光電子學學科

· 超高速光開關

· 高速光通信、光互連、全光網絡單元技術與器件

· 高密度光存儲、光顯示關鍵技術與器件

· 快速實時光信息處理

· 光量子信息理論與實踐研究

· 生物、醫(yī)學光子學

· 微光學技術與器件

· 新型光電子功能材料中的關鍵科學問題與器件研究

· 光子晶體及其應用

延伸閱讀：

國家自然科學基金“十三五”發(fā)展規(guī)劃

各科學部優(yōu)先發(fā)展領域

“十三五”期間，通過支持我國優(yōu)勢學科和交叉學科的重要前沿方向，以及從國家重大需求中凝練可望取得重大原始創(chuàng)新的研究方向，進一步提升我國主要學科的國際地位，提高科學技術滿足國家重大需求的能力。各科學部遴選優(yōu)先發(fā)展領域及其主要研究方向的原則是：（1）在重大前沿領域突出學科交叉，注重多學科協同攻關，促進主要學科在重要方向取得突破性成果，帶動整個學科或多個分支學科迅速發(fā)展；（2）鼓勵探索和綜合運用新概念、新理論、新技術、新方法，為解決制約我國經濟社會發(fā)展的關鍵科學問題做貢獻；（3）充分利用我國科研優(yōu)勢與資源特色，進一步提升學科的國際影響力。各科學部優(yōu)先發(fā)展領域將成為未來五年重點項目和重點項目群立項的主要來源。

1.數理科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）數論與代數幾何中的朗蘭茲（Langlands）綱領

主要研究方向：幾何p-adic Galois表示的Fontaine-Mazur猜想；亞辛群的穩(wěn)定跡公式；Shimura簇的上同調；特征p上的代數群的不可約特征標問題；簡約群的表示和它們的扭結Jacquet模的關系；BSD猜想及相關問題。

（2）微分方程中的分析、幾何與代數方法

主要研究方向：幾何方程奇點問題與流形分類；Morse理論和指標理論及應用；高虧格的Lagrangian Floer同調理論；Hamilton系統的動力學不穩(wěn)定性；動力系統的遍歷論；Navier-Stokes方程的整體適定性；廣義相對論中Einstein方程的宇宙監(jiān)督猜想，以及相關的反問題數學理論與方法。

（3）隨機分析方法及其應用

主要研究方向：非線性期望下的隨機微分方程；隨機偏微分方程與正則結構；隨機微分幾何、狄氏型及應用；馬氏過程遍歷論；離散馬氏過程的精細刻畫；隨機矩陣、極限理論與大偏差，以及在金融、網絡、監(jiān)測、生物、醫(yī)學和圖像處理等方面的應用。

（4）高維/非光滑系統的非線性動力學理論、方法和實驗技術

主要研究方向：含非線性、非光滑性、時滯和不確定性等因素的高維約束系統的動力學建模、分析與控制，及學科交叉中的新概念和新理論；相關的大規(guī)模計算和實驗方法和技術研究。

（5）超常條件下固體的變形與強度理論

主要研究方向：超常條件下固體的變形與強度理論、柔性結構多場大變形本構關系與功能－材料－結構一體化設計原理、新型復雜結構的不確定性動態(tài)響應規(guī)律及固體中彈性波傳播機理；相關的新實驗方法與儀器、多尺度算法與軟件。

（6）高速流動及控制的機理和方法

主要研究方向：與高速空天飛行器和海洋航行器流動以及多相復雜流動相關的湍流機理及其控制手段；稀薄氣體流動和高速流動的理論、模擬方法及實驗技術。

（7）銀河系的集成歷史及其與宇宙大尺度結構的演化聯系

主要研究方向：銀河系的集成歷史；銀河系的物質分布；暗物質粒子性質探測；宇宙大尺度結構的形成；宇宙加速膨脹的觀測；暗能量本質和宇宙尺度引力理論；星系形成的物理過程；星系性質與大尺度結構的關系；大質量黑洞的形成及對星系形成的影響。

（8）恒星的形成與演化以及太陽活動的來源

主要研究方向：星際物質循環(huán)、分子云的形成、性質及其演化；恒星的形成、內部結構與演化；致密天體及其高能過程；太陽大氣的磁場結構；太陽發(fā)電機理論與太陽活動周演化規(guī)律。

（9）自旋、軌道、電荷、聲子多體相互作用及其宏觀量子特性

主要研究方向：新的量子多體理論與計算方法；新的高溫超導以及拓撲超導體系，銅基、鐵基和重費米子超導的物理機理問題，界面超導體系的制備與機理；拓撲絕緣體等拓撲量子態(tài)的調控機制，不同材料體系中拓撲磁結構；高密度、低能耗信息拓撲磁存儲的原理性器件；新型低維半導體材料中能谷與自旋態(tài)的控制，高遷移率的雜質能帶和多能帶效應。

（10）光場調控及其與物質的相互作用

主要研究方向：光場的時域、頻域、空間調控，超快、強場和熱稠密環(huán)境中原子分子動力學行為；強激光驅動粒子加速、輻射源產生及激光聚變物理；納米尺度的極端光聚焦、表征與操控；介觀光學結構光過程精確描述以及微納結構中光子與電子、聲子等相互作用新機制，光子－光電器件耦合與操控和等離激元的產生及傳輸。

（11）冷原子新物態(tài)及其量子光學

主要研究方向：光子－物質相互作用及其量子操控的先進技術，新奇光量子態(tài)的構造、控制和測量，固態(tài)系統相互作用的光力學；基于量子光學的精密測量的新原理和新方法；冷原子分子氣體的高精度成像技術與量子模擬，分子氣體冷卻的新原理和新方法；原子分子內態(tài)、外部環(huán)境及相互作用精確操控的新機制。

（12）量子信息技術的物理基礎與新型量子器件

主要研究方向：可擴展性的固態(tài)物理體系量子計算與模擬；面向實際應用的量子通訊、量子網絡和量子計量學等量子技術前沿的變革性新技術；用邏輯嚴謹的量子物理理論詮釋、導引量子信息的研究方向。

（13）后Higgs時代的亞原子物理與探測

主要研究方向：超弦/M－理論、極早期宇宙研究探討相互作用的統一；TeV物理、Higgs特性、超對稱粒子和其他新粒子、強子物理與味物理、對稱性研究和格點QCD計算；量子色動力學的相結構與夸克膠子等離子體新物質特性；不穩(wěn)定核和關鍵天體核反應的精確測量，滴線區(qū)原子核的奇異結構和同位旋相關衰變譜學，合成超重核的新機制和新技術。

（14）中微子特性、暗物質尋找和宇宙線探測

主要研究方向：中微子振蕩、中微子質量、無中微子雙β衰變、直接和間接尋找暗物質、宇宙線源的成分和加速機制；抗輻照，大面積、空間、時間和能量高靈敏、高分辨的核與粒子探測原理、方法和技術；超弱信號，超低本底的探測機制和技術。

（15）等離子體多尺度效應與高穩(wěn)運行動力學控制

主要研究方向：等離子體中多尺度模式（包含波與不穩(wěn)定性和邊界層物理）之間的非線性相互作用和磁重聯過程；穩(wěn)態(tài)高性能等離子體的宏觀穩(wěn)定性和動力學和微觀不穩(wěn)定性、湍流和輸運；電子動力學和在相空間所有維數上的多尺度湍流/輸運的機理和模型；尋找降低熱和粒子流對材料表面損傷的方法；波與粒子相互作用及其與其他物理過程的耦合。

2.化學科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）化學精準合成

主要研究方向：新試劑、新反應、新概念、新策略和新理論驅動的合成化學；非常規(guī)和極端條件下的合成化學；原子經濟、綠色可持續(xù)和精準可控的合成方法與技術；化學原理驅動的合成生物學；特定功能導向的新分子、新物質和新材料的創(chuàng)造。

（2）高效催化過程及其動態(tài)表征

主要研究方向：構筑特定結構和功能催化材料的新方法與新概念；催化活性位點的調控；原位、動態(tài)、高時空分辨的催化表征新方法與新技術；催化反應機理和過程的新理論方法。

（3）化學反應與功能的表界面基礎研究

主要研究方向：表界面結構與電子態(tài)的新穎特性；表界面修飾和反應性的調控；分子吸附、組裝、活化與反應；外場調控與表界面反應性能增強；多尺度、多組分復雜界面電化學體系；新介質體系中的膠體以及界面現象；表界面過程研究的新理論和新方法。

（4）復雜體系的理論與計算化學

主要研究方向：強關聯及激發(fā)態(tài)的電子結構理論新方法；針對大分子和凝聚相體系的低標度有效算法；針對復雜體系，發(fā)展多尺度的動力學理論，包括量子動力學、量子－經典混合以及經典動力學。

（5）化學精準測量與分子成像

主要研究方向：新的分析策略、原理與方法；超高時空分辨光譜技術與成像分析；多維譜學原理與技術；單分子、生物大分子和單細胞的精準測量、表征及操控；活體的原位和實時分析；生物傳感與重大疾病診斷；公共安全預警、甄別與溯源；大科學裝置的應用；極端條件下的化學測量與分析。

（6）分子選態(tài)與動力學控制

主要研究方向：高效分子振動態(tài)制備技術和基于相干光源的探測技術；多原子反應動態(tài)學；表界面化學反應動力學；分子振動激發(fā)態(tài)、電子激發(fā)態(tài)及非絕熱動力學；多元復雜體系的動力學測量及模擬。

（7）先進功能材料的分子基礎

主要研究方向：新型功能材料體系的分子基礎與原理，以及多尺度結構及宏觀性能控制；高性能和多功能新材料的創(chuàng)制，這些性能與功能包括面向能源、健康、環(huán)境和信息等領域的光、電、磁、分離、吸附、仿生、能量儲存與轉換、藥物輸運、自修復、極端條件應用等。特別注重我國特色資源的研究和深度利用。

（8）可持續(xù)的綠色化工過程

主要研究方向：復雜體系化工基礎數據的精準測量與建模；限域空間或極端條件下的質荷與能量傳遞和反應；復雜化工體系介尺度理論與方法；基于原子經濟性和宏量制備的化工過程及過程強化技術。

（9）環(huán)境污染與健康危害中的化學追蹤與控制

主要研究方向：復雜環(huán)境介質中污染物的表征與分析，多介質界面行為與調控；大氣復合污染控制；灰霾形成機制與健康風險；水和土壤污染過程控制與修復；持久性有毒污染物環(huán)境暴露與健康效應；環(huán)境中抗生素及抗性基因的傳播與控制；放射性物質的環(huán)境行為與防控。

（10）生命體系功能的分子調控

主要研究方向：以細胞命運調控為主線的分子探針設計、合成及應用；生物大分子的合成、標記、操縱、動態(tài)修飾、化學干預及其相互作用網絡定量化；小分子對生物大分子的系統調控；重要生物活性分子的發(fā)現與修飾；重大疾病治療的先導藥物發(fā)現和靶點識別。

（11）新能源化學體系的構建

主要研究方向：碳基能源的高效催化轉化；燃料電池、二次電池和超級電容器等電化學能量儲存與轉化系統集成；高效太陽能電池材料設計與制備、器件組裝與集成的光電轉換過程化學；纖維素類生物質選擇轉化和生物燃料電池。

（12）聚集體與納米化學

主要研究方向：分子聚集體中的基元協同作用；大分子、超分子和納米結構的精確構筑和調控；大分子凝聚態(tài)結構、動態(tài)演變及其理論與計算方法。

（13）多級團簇結構與仿生

主要研究方向：團簇的精準制備、本征性質表征和理論；團簇的動態(tài)生長、機理、結構和性能；團簇多級結構的構筑與協同效應；仿生團簇的生物功能和高效化學活性。

3.生命科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）生物大分子的修飾、相互作用與活性調控

主要研究方向：生物大分子修飾、動態(tài)變化及其功能；生物大分子相互作用的動態(tài)性和網絡特征；生物大分子特異相互作用的結構基礎和預測；生物大分子復合體的自組裝；糖、脂化學與酶促合成、結構與功能；高分辨等技術方法研究細胞內大分子行為。

（2）細胞命運決定的分子機制

主要研究方向：細胞可塑性調控機制；細胞器和亞細胞結構的動態(tài)變化及其功能；細胞跨膜信號轉導與命運決定；干細胞多能性維持與定向分化的機制；胚胎干細胞分化的轉錄和表觀遺傳調控網絡。

（3）配子發(fā)生與胚胎發(fā)育的調控機理

主要研究方向：配子發(fā)生和成熟的分子機制；胚胎發(fā)育圖式的動態(tài)變化及其分子調控網絡；細胞譜系發(fā)育的分子機制；配子發(fā)生和胚胎發(fā)育的表觀遺傳調控。

（4）免疫應答與效應的細胞分子機制

主要研究方向：免疫細胞新亞群、新分子及其功能；免疫細胞識別和活化的信號轉導；不同類型免疫細胞相互作用及其功能；微生態(tài)黏膜免疫機制；免疫耐受和免疫逃逸機制。

（5）糖/脂代謝的穩(wěn)態(tài)調控與功能機制

主要研究方向：糖/脂代謝與能量代謝的網絡調控；膜糖/脂代謝的動態(tài)調控與功能；糖/脂特異代謝物的轉運機制與功能；細胞或組織器官特異的糖/脂代謝與功能；糖/脂代謝調控與內分泌系統的相互關系；糖/脂代謝的穩(wěn)態(tài)維持與異常發(fā)生機制。

（6）重要性狀的遺傳規(guī)律解析

主要研究方向：復雜性狀的遺傳結構和調控機制；復雜疾病的遺傳和生理機制；生物性狀演化的遺傳基礎；人類及重要生物表型的特征及遺傳基礎；次級代謝調控的遺傳基礎。

（7）神經環(huán)路的形成及功能調控

主要研究方向：神經元的發(fā)育、形態(tài)與功能；神經元之間選擇性聯系機制；神經環(huán)路信息的處理和整合；神經環(huán)路異常與疾病發(fā)生機理。

（8）認知的心理過程和神經機制

主要研究方向：感知覺信息處理與整合；注意和意識的心理過程和神經機制；高級認知過程（學習、記憶、決策、語言等）的心理和神經機制；認知異常的發(fā)生機理、早期識別與干預；人類個體認知與社會行為的發(fā)生發(fā)展過程。

（9）物種演化的分子機制

主要研究方向：特殊環(huán)境下物種的適應性演化機制；物種相互作用的協同演化機制；物種相似性狀的趨同演化機制。

（10）生物多樣性及其功能

主要研究方向：生物多樣性的形成機制；生物多樣性的維持機制；生物多樣性喪失機制；生物多樣性與生態(tài)系統功能的關系。

（11）農業(yè)生物遺傳改良的分子基礎

主要研究方向：農業(yè)生物重要性狀形成的遺傳基礎；農業(yè)生物基因與環(huán)境互作機制；農業(yè)生物表型和基因型的關系；農業(yè)生物育種的新理念和新模型。

（12）農業(yè)生物抗病蟲機制

主要研究方向：農業(yè)生物抗病蟲的分子和生理機制；農業(yè)生物免疫應答的分子基礎；農業(yè)生物病蟲害發(fā)生的規(guī)律與防治基礎。

（13）農林植物對非生物逆境的適應機制

主要研究方向：農林植物適應非生物逆境的分子生理基礎；農林植物對多種非生物逆境的交叉響應機理；農林植物適應非生物逆境的栽培調控機制。

（14）農業(yè)動物健康養(yǎng)殖的基礎

主要研究方向：農業(yè)動物重要性狀形成的生物學規(guī)律和生理基礎；農業(yè)動物及養(yǎng)殖環(huán)境中病原的適應性與傳播規(guī)律；重要人獸共患病的發(fā)生規(guī)律及防控；養(yǎng)殖過程中環(huán)境因子變化和污染物遷移規(guī)律；飼料營養(yǎng)及代謝產物對動物免疫的影響機制；牧草品種選育及草地生產力維持機制。

（15）食品加工、保藏過程營養(yǎng)成分的變化和有害物質的產生及其機制

主要研究方向：食品加工方式、加工過程營養(yǎng)成分的變化及其機制；食品貯藏保鮮和營養(yǎng)成分維持的生物學基礎；食品中有害物質的產生及其消除的機制；食品有害物質痕量、快速檢測的理論與新技術、新方法。

4.地球科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）地球觀測與信息提取的新理論、技術和方法

主要研究方向：地球物質物理化學性質和過程的實驗技術；地球深部探測和地表觀測的理論和技術；微量、微區(qū)與高精度和高靈敏度實驗分析技術；地球系統基礎信息采集和應用的理論與技術；深空、深地、深時、深海的探測理論與方法；地學大數據的同化、融合、共享和分析技術；地球系統科學體系下的遙感定量化研究；觀測系統和多源數據融合；地球系統科學數值計算與模擬技術。

（2）地球深部過程與動力學

主要研究方向：地殼和地幔的結構、組成和狀態(tài)；大陸巖石圈的形成、改造與演化；板塊匯聚過程與造山帶動力學；地球深部流體和揮發(fā)份；板塊界面相互作用與俯沖帶過程；地球深部過程與表層過程的耦合關系；早期地球的構造體制和組成；地震災害孕育發(fā)生和成災機理；大陸活動火山成因機理與災害和環(huán)境效應。

（3）地球環(huán)境演化與生命過程

主要研究方向：重要化石門類系統古生物學與生命之樹；深時生物多樣性演變與規(guī)律；生命起源與地球物質演化；高分辨率綜合地層學與地時研究；地球微生物學及化學過程與環(huán)境演化；極端條件下的生命過程與地質環(huán)境；地質歷史時期的重大環(huán)境事件與成因；人類起源與環(huán)境背景之間的共同演化；類地行星起源與演化。

（4）礦產資源和化石能源形成機理

主要研究方向：地球深部資源和能源的賦存狀態(tài)與勘察；板塊匯聚、巖石圈再造與成礦作用；特殊元素分散富集與成礦作用；盆地動力學與成礦成藏作用；致密油氣形成條件、富集區(qū)分布與勘探；地下水循環(huán)與可持續(xù)利用；成礦模型、成礦系統與成礦機理。

（5）海洋過程及其資源、環(huán)境和氣候效應

主要研究方向：多尺度海洋過程及其在氣候系統中的作用；海洋生態(tài)系統與生物多樣性；海洋生物地球化學過程與生態(tài)環(huán)境；東亞大陸邊緣海形成演化與島弧－洋中脊系統；洋陸過渡帶結構、構造與相互作用；南、北極環(huán)境變化與海洋過程，海洋多圈層相互作用過程和機理。

（6）地表環(huán)境變化過程及其效應

主要研究方向：陸地表層系統的過程與機制；地表過程對環(huán)境變化的響應機制及其反饋；土壤過程及其生物地球化學循環(huán)；典型區(qū)域地表過程綜合研究。

（7）土、水資源演變與可持續(xù)利用

主要研究方向：土壤過程與演變；土壤質量與資源效應；流域水文過程及其生態(tài)效應；區(qū)域水循環(huán)與水資源的形成機制；區(qū)域水、土資源耦合與可持續(xù)利用；土壤生物的生態(tài)功能與環(huán)境效應；生態(tài)水文過程與生態(tài)服務。

（8）地球關鍵帶過程與功能

主要研究方向：關鍵帶結構、形成與演化機制；關鍵帶物質轉化過程與相互作用；關鍵帶的服務功能與可持續(xù)發(fā)展；關鍵帶過程建模及系統模擬研究。

（9）天氣、氣候與大氣環(huán)境過程、變化及其機制

主要研究方向：天氣與氣候變化的動力機制及其可預報性；氣候年代際變異預測；大氣物理、大氣化學過程及相互影響機制；亞洲區(qū)域天氣變化、氣候變異和大氣環(huán)境的相互影響；氣候系統中能量和物質的交換和循環(huán)；極端氣候事件的頻率和幅度。

（10）日地空間環(huán)境和空間天氣

主要研究方向：空間天氣科學前沿基本物理過程；日地系統空間天氣耦合過程；空間天氣區(qū)域建模和集成建模方法；空間天氣對人類活動的影響的機理和對策研究；太陽活動及其對空間天氣的影響；空間與海洋大地測量理論、方法與技術及其地學應用。

（11）全球環(huán)境變化與地球圈層相互作用

主要研究方向：全球變暖停滯（Hiatus）的過程與機制；海氣相互作用與亞洲氣候環(huán)境變化；全球氣候變化與水循環(huán)；生物地球化學循環(huán)與氣候環(huán)境變化；新生代氣候系統古增溫及其影響；圈層相互作用和地球系統模擬。

（12）人類活動對環(huán)境和災害的影響

主要研究方向：工業(yè)、城鎮(zhèn)固廢棄物污染特征、交互作用規(guī)律與安全處置；大規(guī)模人類工程活動對環(huán)境影響和致災機理；礦產資源利用的生態(tài)環(huán)境效應；滑坡、泥石流等地質災害的演化機制、誘發(fā)因素與成災機理；大氣復合污染物形成過程中的人類影響；人類活動對區(qū)域和全球環(huán)境的影響；區(qū)域環(huán)境過程與調控；區(qū)域可持續(xù)發(fā)展；環(huán)境污染物的多介質界面過程、效應與調控；區(qū)域人類活動與資源環(huán)境耦合；城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境效應。

5.工程與材料科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）亞穩(wěn)金屬材料的微結構和變形機理

主要研究方向：發(fā)展新型具有特殊性能的非晶態(tài)合金體系；復雜合金相的結構和性能研究；結構特征與表征方法；結構與熱穩(wěn)定性；變形機理及強化機制；脆性斷裂機理及韌化；深過冷條件下的凝固行為及晶體形核和生長過程研究。

（2）高性能輕質金屬材料的制備加工和性能調控

主要研究方向：輕質金屬材料（鋁、鎂、鈦合金和泡沫金屬等）合金設計、強韌化機理及組織性能調控研究；先進鑄造、塑性加工以及連接過程中的工藝、組織和性能調控的基礎理論研究；使役性能與防護基礎理論研究；燒結金屬孔結構控制基礎研究。

（3）低維碳材料

主要研究方向：低維碳材料的結構特征及其新物性的物理起因；低維碳材料中電子、光子、聲子等的運動規(guī)律和機制；低維碳材料的可控制備原理與規(guī)模化制備方法；低維碳材料的新物性、新效應、新原理器件和新應用探索。

（4）新型無機功能材料

主要研究方向：基于微觀物理模型和物理圖像的高溫超導機理研究與應用；多鐵性材料的合成和磁電耦合機理與應用；超材料的結構設計原理及其新效應器件；阻變材料的物理機制和器件憶阻行為的可調控性及原型器件研究。

（5）高分子材料加工的新原理和新方法

主要研究方向：高分子材料加工中結構演變的物理與化學問題；高分子材料非線性流變學，以及高分子加工不穩(wěn)定現象的機理；高分子材料加工的多尺度模擬與預測；高分子材料加工的在線表征方法；微納尺度加工等新型加工方法，以及基于原理創(chuàng)新的加工技術。

（6）生物活性物質控釋/遞送系統載體材料

主要研究方向：生物啟發(fā)型和病灶微環(huán)境響應載體材料；疾病免疫治療藥物載體材料；核酸類藥物載體材料及其遞送系統；具高靈敏度、組織和細胞高靶向性及信號放大功能的分子探針，以及診－治一體化的高分子載體材料及其遞送系統。

（7）化石能源高效開發(fā)與災害防控理論

主要研究方向：實鉆地層物化特性和巖石力學；油氣藏開發(fā)，復雜工況管柱與管線，復雜油氣工程相互作用及流動；開采條件下巖體本構關系，多相、多場耦合的多尺度變形破壞機理；極端條件下開采機器人化的信息融合與決策。

（8）高效提取冶金及高性能材料制備加工過程科學

主要研究方向：冶金關鍵物化數據；選冶過程物相結構演變；反應器新原理與新流程，低碳煉鐵；高效轉化與清潔分離，二次資源利用，高效連鑄；高性能粉末冶金材料；多場作用下的金屬凝固；界面科學；冶金過程高效利用。

（9）機械表面界面行為與調控

主要研究方向：界面接觸與粘著機理；表/界面能形成機理及應用；受限條件下界面行為調控；運動體與介質界面行為；生物組織/人工材料界面行為；生物組織界面損傷與修復。

（10）增材制造技術基礎

主要研究方向：高效、高精度增材制造方法；先進材料增材制造技術及性能調控；材料、結構與器件一體化制造原理與方法；生物3D打印及功能重建；多尺度增材制造原理與方法。

（11）傳熱傳質與先進熱力系統

主要研究方向：非常規(guī)條件及微納尺度傳熱的基礎研究；基于先進熱力循環(huán)的新型高效能量轉換與利用系統；生物傳熱傳質基礎理論及仿生熱學；熱學探索－熱質理論的微觀基礎及其與宏觀規(guī)律的統一。

（12）燃燒反應途徑調控

主要研究方向：基于燃料設計和混合氣活性控制的燃燒反應途徑調控研究；非平衡等離子體燃燒反應途徑調控研究；以催化輔助、無焰燃燒、富氧燃燒和化學鏈燃燒等新型燃燒技術為主燃燒反應途徑調控研究；基于尺度效應的燃燒反應途徑調控；基于物理過程控制的燃燒反應途徑調控。

（13）新一代能源電力系統基礎研究

主要研究方向：新一代能源電力系統的體系架構及系統安全穩(wěn)定問題作用機理（包括智能電廠和智能電網等方面）；電工新材料應用及新裝備的研制、運行和服役中的相關科學問題；多種能源系統的互聯耦合方式；供需互動用電、能源電力與信息系統的交互機制；系統運行機制與能源電力市場理論；網絡綜合規(guī)劃理論與方法。

（14）高效能高品質電機系統基礎科學問題

主要研究方向：電－磁－力－熱－流體多物理場交叉耦合與演化作用機理；“結構－制造－性能－材料服役行為”的耦合規(guī)律和綜合分析方法；多約束條件下電機系統及其驅動控制；電機系統的新型拓撲結構、設計理論與方法、制造工藝、控制策略。

（15）多種災害作用下的結構全壽命整體可靠性設計理論

主要研究方向：多種災害（地震、風災、火災、爆炸等）作用下的土木工程結構全壽命可靠性設計理論與方法；多種災害作用危險性分析原理，工程結構時、空多尺度破壞規(guī)律，高性能結構體系與可恢復功能結構體系，防御多種災害的結構整體可靠度設計理論與方法。

（16）綠色建筑設計理論與方法

主要研究方向：建筑形體、空間、平面和構造與綠色建筑評價指標體系的耦合作用規(guī)律；不同地域綠色居住建筑模式、公共建筑和工業(yè)建筑綠色設計的原理、方法、技術體系和評價標準。

（17）面向資源節(jié)約的綠色冶金過程工程科學

主要研究方向：外場強化下的資源轉化機理和節(jié)能理論；非常規(guī)介質特別是高溫熔體中強化反應傳遞過程的機理和調控機制；物質相互作用的特殊現象和反應機理、熱力學與動力學調控機制；多因素多組元固/液/氣界面結構及界面反應；反應器內及各種物理場下的化學反應、物質、能量傳輸的耦合機制；資源利用過程中的高效、低碳排放轉化的共性科學問題。

（18）重大庫壩和海洋平臺全壽命周期性能演變

主要研究方向：深部巖土破壞力學；庫壩和海洋平臺材料性能演變；庫壩和海洋平臺多相多場耦合與性能演變及災變風險；庫壩和海洋平臺的實時監(jiān)控與防災減災。

6.信息科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）海洋目標信息獲取、融合與應用

主要研究方向：海上目標探測、識別理論及方法；水下目標探測機理和識別方法；水下通信與海空一體信息傳輸；海洋目標環(huán)境觀測與信息重構；異質異構海量數據處理與信息融合理論與關鍵技術。

（2）高性能探測成像與識別

主要研究方向：多維多尺度探測成像機理；微弱信號檢測與認知探測成像；探測成像信號處理與目標智能識別；多模態(tài)成像理論與信息重建；計算成像理論與方法。

（3）異構融合無線網絡理論與技術

主要研究方向：新型超高速無線傳輸理論與方法；星座寬帶通信網絡基礎理論；移動互聯網絡理論與技術；空地協同網絡體系架構及組織機理；高動態(tài)異構無線資源高效利用與優(yōu)化方法；基于計算通信融合的無縫信息服務。

（4）新型高性能計算系統理論與技術

主要研究方向：高能效的新型微處理器體系結構；可擴展高性能計算機系統結構及大規(guī)模并行編程模型；基于新型存儲介質的存儲結構與技術；大規(guī)模并行應用算法、軟件與協同優(yōu)化；基于新材料和新結構的量子器件；新型量子計算模型和量子計算機體系結構。

（5）面向真實世界的智能感知與交互計算

主要研究方向：真實物理世界的多通道高效表征、建模、感知與認知；人機物融合環(huán)境的情境理解與自然交互；網絡環(huán)境下的虛實融合與互操作；多媒體深度挖掘與學習、復雜高維信息的合成與可視分析。

（6）網絡空間安全的基礎理論與關鍵技術

主要研究方向：網絡環(huán)境下系統安全性評估理論與方法；移動與無線網絡安全接入模型、協議與系統架構；云計算環(huán)境下的虛擬化安全分析和訪問控制模型；基于設備指紋、信道特征的硬件身份認證與安全通信；面向網絡應用的新密碼體制基礎理論與數據安全機制。

（7）面向重大裝備的智能化控制系統理論與技術

主要研究方向：多層次、高維度、強非線性、強耦合的復雜工業(yè)過程的智能建模、控制與優(yōu)化的新理論與新方法；系統報警與運行故障智能診斷與自愈控制；自適應、自學習、安全可靠運行的智能化控制系統實現技術；重大工業(yè)裝備智能化控制系統的驗證平臺與應用驗證研究。

（8）復雜環(huán)境下運動體的導航制導一體化控制技術

主要研究方向：面向未來智能車的行駛優(yōu)化與安全控制；極地導航的新機理、新方法；深空探測器高性能導航與制導一體化控制；在軌操作與服務的航天器自主導航與制導一體化控制；深海探測器高精度高可靠感知、導航與控制一體化。

（9）流程工業(yè)知識自動化系統理論與技術

主要研究方向：工業(yè)大數據驅動的流程工業(yè)的領域知識挖掘、推理與優(yōu)化重組；知識工作者自動化+COCC（控制與優(yōu)化、計算機技術、通訊技術）與流程工業(yè)實體相結合的智能優(yōu)化技術系統理論與方法；基于工業(yè)云和工業(yè)物聯網的工業(yè)認知網絡系統基礎；性能指標決策、優(yōu)化運行與控制一體化軟件平臺系統基礎；流程工業(yè)知識自動化系統實驗平臺與驗證。

（10）微納集成電路和新型混合集成技術

主要研究方向：新型低功耗器件及電路理論；納米單片集成電路技術；微納傳感器及異質集成融合技術。

（11）光電子器件與集成技術

主要研究方向：光通信及信息處理功能集成芯片；超高分辨成像及顯示芯片技術；寬禁帶半導體光電子器件及集成技術。

（12）高效信號輻射源和探測器件

主要研究方向：太赫茲/長波紅外器件設計、仿真與測試技術；太赫茲/長波紅外材料生長和器件研制；毫米波射頻器件；真空電子器件、超導電子器件；人工電磁材料和器件。

（13）超高分辨、高靈敏光學檢測方法與技術

主要研究方向：突破衍射極限的光學遠場成像方法與技術；多參數光學表征和跨層次信息整合以及單分子成像與動態(tài)檢測；亞納米級精度光學表面檢測，包括三維空間信息精確獲取與精密檢測、高靈敏度精細光譜實時檢測技術。

（14）大數據的獲取、計算理論與高效算法

主要研究方向：大數據的復雜性與可計算性理論及簡約計算理論；大數據內容共享、安全保障與隱私保護；低能耗、高效大數據獲取機制與器件技術；異質跨媒體大數據編碼壓縮方法；大數據環(huán)境下的高效存儲訪問方法；大數據的關聯分析與價值挖掘算法；面向大數據的深度學習理論與方法；大數據的模型表征與可視化技術；大數據分析理解的算法工具與開放軟件平臺；存儲與計算一體化的新型系統體系結構與技術；面向大數據的未來計算機系統架構與模型。

（15）大數據環(huán)境下人機物融合系統基礎理論與應用

主要研究方向：人機物融合系統的動態(tài)行為分析與評估；基于大數據的趨勢預測與決策；面向人機物融合的軟件方法與技術；面向人機物融合的未來網絡體系結構；面向領域大數據的人機物融合系統示范應用（包括金融征信、網絡空間安全、智能交通、環(huán)境監(jiān)測等）。

7.管理科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）管理系統中的行為規(guī)律

主要研究方向：消費者隱私保護行為與個人信息價值模型；移動互聯環(huán)境下消費者行為變遷理論；服務參與者行為機理與服務策略研究；社會化網絡環(huán)境中的創(chuàng)業(yè)者行為機理研究；企業(yè)管理者的行為及其財務決策影響；企業(yè)和居民的綠色低碳行為規(guī)律。

（2）復雜管理系統分析、實驗與建模

主要研究方向：社會系統集群行為涌現機制及其原理；博弈行為偏好演化與管理實驗；復雜社會經濟系統運行與計算實驗；時空關聯數據建模與可視化分析理論及方法；網絡大數據挖掘和社會計算；互聯網金融的復雜系統理論基礎。

（3）復雜工程與復雜運營管理

主要研究方向：復雜工程基本理論；復雜工程組織模式、組織行為與現場管理；復雜工程戰(zhàn)略決策分析與管理；復雜地下物流系統集成與管理；大數據驅動的分布式運營管理模式；基于電子商務消費者行為的運營管理理論和方法；智能工廠和智能制造中的運營管理。

（4）移動互聯環(huán)境下交通系統的分析優(yōu)化

主要研究方向：信息時代的交通行為人因機理與即時需求管理；大城市復雜綜合交通網絡設計與優(yōu)化，多方式交通時空資源動態(tài)協同配置作用機理；大型綜合交通系統的實時可靠性分析；交通運輸系統整體運行狀態(tài)在線建模與分析。

（5）數據驅動的金融創(chuàng)新與風險規(guī)律

主要研究方向：實時金融大數據的計量分析理論和技術；異質非常規(guī)金融大數據的融合與價值發(fā)現；基于大數據的金融風險識別和管理新理論、新方法，互聯網和數據驅動的金融創(chuàng)新及其風險管理；社會網絡對公司金融政策和決策的影響機理；網絡環(huán)境下公司財務危機的規(guī)律及其全局性影響。

（6）創(chuàng)業(yè)活動的規(guī)律及其生態(tài)系統

主要研究方向：新創(chuàng)企業(yè)的商業(yè)模式創(chuàng)新規(guī)律；新創(chuàng)企業(yè)知識員工的激勵機制；新型創(chuàng)業(yè)生態(tài)系統的要素及其演化規(guī)律；基于物理－信息空間融合的創(chuàng)業(yè)企業(yè)生態(tài)群落；互聯網對創(chuàng)業(yè)活動和運營決策的影響。

（7）中國企業(yè)的變革及其創(chuàng)新規(guī)律

主要研究方向：經濟轉型背景下企業(yè)與政府的新型關系；中國企業(yè)的全球化規(guī)律及其驅動因素和影響，新形勢下的企業(yè)戰(zhàn)略變革與組織演化規(guī)律；中國會計制度和信息披露改革機制；數據驅動的市場推廣模式與促銷策略；移動互聯時代的多渠道變革、整合與創(chuàng)新；企業(yè)發(fā)展智庫與數據庫建設理論與平臺。

（8）企業(yè)創(chuàng)新行為與國家創(chuàng)新系統管理

主要研究方向：全球科技治理體系重構及其對中國的影響；國家創(chuàng)新能力與創(chuàng)新體系評估的理論基礎；創(chuàng)新驅動發(fā)展的國家治理體系與政策科學；企業(yè)創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展的重大影響因素和影響規(guī)律；大數據驅動的企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略理論；企業(yè)知識產權與技術標準的戰(zhàn)略管理；企業(yè)的創(chuàng)新行為與創(chuàng)新生態(tài)系統相互作用規(guī)律。

（9）服務經濟中的管理科學問題

主要研究方向：服務資源組織與協調機制；信息產品與服務定價；制造商的服務化模式與戰(zhàn)略；新興領域服務系統的運營管理；移動互聯環(huán)境下變革性服務與創(chuàng)新；基于大數據的客戶體驗優(yōu)化與服務模式創(chuàng)新。

（10）中國社會經濟綠色低碳發(fā)展的規(guī)律

主要研究方向：綠色物流、供應鏈和運營管理；國家能源體系變革的規(guī)律及其驅動機理；全流域和跨流域水資源的系統管理機制；中國宏觀經濟綠色發(fā)展的新規(guī)律和新形態(tài)；綠色低碳發(fā)展的國家政策設計及其影響評估；國際氣候治理結構演變與合作機制。

（11）中國經濟結構轉型及機制重構研究

主要研究方向：中國宏觀調控體系的轉型與重構；國家治理機制與財稅體制改革；中國國有企業(yè)體制轉軌和新型治理規(guī)律；中國金融體系的演化和變革規(guī)律；新時代背景下中國企業(yè)對外投資與戰(zhàn)略管理；中國資本市場國際化規(guī)律及其金融安全影響。

（12）國家安全的基礎管理規(guī)律

主要研究方向：國家安全治理與管理基礎規(guī)律和科學理論；新時期國家發(fā)展策略與國際競爭戰(zhàn)略分析；國家綜合應急管理體系建設基礎規(guī)律；國家信息安全管理與應對策略；超大都市安全運行與安全規(guī)劃基礎理論；面向重大突發(fā)事件的交通流/物流演化與應急調控；中國的老齡化與可持續(xù)養(yǎng)老制度設計機理。

（13）國家與社會治理的基礎規(guī)律

主要研究方向：國家治理和社會治理的基本理論；國家治理和社會治理的體系構建與運行機理；全球治理體系中的國家與社會治理規(guī)律；政府決策支持的新理論和新方法；異質治理信息的分布式采集與數據處理方法；國家智庫與數據庫建設理論與平臺。

（14）新型城鎮(zhèn)化的管理規(guī)律與機制

主要研究方向：中小城鎮(zhèn)群落的城市綜合管理規(guī)律和體系構建；新型城鎮(zhèn)化的人本目標、演化進程與資源約束；城鎮(zhèn)化中的新農村經濟發(fā)展規(guī)律與鄉(xiāng)村治理；跨區(qū)域的系統性人口遷移規(guī)律及其社會經濟影響。

（15）移動互聯醫(yī)療及健康管理

主要研究方向：健康管理指標的數據標準化原理；電子健康系統中的參與者協同與價值創(chuàng)造；基于大數據的電子健康管理及其模式創(chuàng)新；數據驅動的醫(yī)療質量和醫(yī)療安全管理；分布式醫(yī)療資源的優(yōu)化配置。

8.醫(yī)學科學部優(yōu)先發(fā)展領域

（1）發(fā)育、炎癥、代謝、微生態(tài)、微環(huán)境等共性病理新機制研究

主要研究方向：重點研究發(fā)育－老化機制、炎癥可控化機制、細胞代謝機制、微生態(tài)局部與全身互作機制、神經－內分泌－免疫網絡、組織器官或病變區(qū)域微環(huán)境特性等疾病發(fā)生、發(fā)展、轉歸、康復過程的共性科學問題，為各種器官的急性衰竭、自身免疫損傷、慢性功能退化、組織修復、惡性腫瘤等一系列疾病過程提供新視角和新干預策略。

（2）基因多態(tài)、表觀遺傳與疾病的精準化研究

主要研究方向：利用中國病例資源，通過全基因組關聯研究、外顯子組深度測序和表觀遺傳分析，精確鑒定各種疾病的易感位點；通過分子－細胞－器官－整體的現代疾病研究策略，加強分子網絡關鍵節(jié)點的精準研究，為疾病防治提供有效的候選靶點。

（3）新發(fā)突發(fā)傳染病的研究

主要研究方向：加強新發(fā)突發(fā)傳染病病原體的快速鑒別、致病機制、免疫病理、疫苗研究、治療性抗體等實驗室研究；加強新發(fā)突發(fā)傳染病的臨床救治新思路新策略研究，以及預警與緊急防控的戰(zhàn)略研究。

（4）腫瘤復雜分子網絡、干細胞調控及其預測干預

主要研究方向：構建基因轉錄調控、細胞代謝與信號轉導網絡、蛋白質相互作用網絡等腫瘤的系統調控網絡，揭示網絡交互調控在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用；研究腫瘤干細胞在腫瘤發(fā)生發(fā)展、復發(fā)轉移和耐藥中的分子機制；明確腫瘤的精細分子分型，為腫瘤預測早期、早診及干預提供依據。

（5）心腦血管和代謝性疾病等慢病的研究與防控

主要研究方向：加大對心腦血管疾病、代謝性疾病、神經精神疾病、退行性疾病等慢性疾病的深入系統、規(guī)模化流行病學和人群干預研究；探索面向慢性疾病早診早治早干預和逆轉疾病重癥化的前沿基礎研究。

（6）免疫相關疾病機制及免疫治療新策略

主要研究方向：深化各類器官特異性和全身性自身免疫疾病的新機制研究，加強各種重大疾病（腫瘤、感染性疾病、器官移植排異等）的免疫病理機制研究，解讀疾病發(fā)生發(fā)展中免疫穩(wěn)態(tài)的關鍵作用與機制；創(chuàng)新性發(fā)掘各種細胞免疫治療、免疫基因治療、單抗靶向治療、免疫功能蛋白藥物等免疫治療新途徑新策略。

（7）生殖－發(fā)育－老化相關疾病的前沿研究

主要研究方向：圍產期胎兒發(fā)育異常（包括出生缺陷）、孕婦妊娠疾病風險的早期預測；成年期慢性病的胚胎源性發(fā)病機制研究；兒童發(fā)育相關疾病（尤其是神經精神疾病）的前沿研究；以老年共病和健康長壽隊列人群為對象，進行重要器官衰老生物學（例如腦老化）及其醫(yī)學干預研究。

（8）基于現代腦科學的神經精神疾病研究

主要研究方向：發(fā)現重大神經精神疾病（AD、PD、精神分裂癥、抑郁癥和孤獨癥等）的關鍵基因與發(fā)病新機制，創(chuàng)新性確立特定神經精神疾病的分子分型；基于內源性神經再生修復新機制的干細胞治療新策略。

（9）重大環(huán)境疾病的交叉科學研究

主要研究方向：充分利用人群和現場優(yōu)勢，加強環(huán)境因素（自然、社會、心理、食品、職業(yè)、生活習慣等）對健康危害的暴露組學研究，注重特殊環(huán)境因素對特有高發(fā)疾病（例如空氣污染與呼吸疾病、環(huán)境內分泌干擾化學物早期暴露與出身缺陷、高/低溫環(huán)境致多器官功能障礙機制與防治等）的綜合研究和健康風險評估，并通過與其他相關學科密切交叉提高研究能力。

（10）急救、康復和再生醫(yī)學前沿研究

主要研究方向：深入探索急救與康復醫(yī)學的基本科學問題，創(chuàng)建新型急救與康復技術；加強再生醫(yī)學的前沿研究，注重學科交叉與轉化，在干細胞技術、組織工程、生物醫(yī)用材料、細胞治療、基因治療、微生態(tài)治療、骨髓移植、器官移植等方面進行新理論指導下的技術提升。

（11）個性化藥物的新理論、新方法、新技術研究

主要研究方向：建立基于分子分型－靶標的個性化藥物篩選體系，開展基于基因多態(tài)、結構多態(tài)的個性化藥物設計，進行基于疾病動物的功能評價與成藥特性研究；明確藥物療效與毒性的生物標志物，為個性化藥物的研究提供新技術、新方法、新策略。

（12）中醫(yī)理論的現代科學內涵及其對中藥發(fā)掘的指導價值研究

主要研究方向：加大對中醫(yī)基礎理論和中藥研發(fā)的研究投入；加強證候與病證結合、藏象基礎研究和功能機制研究、經絡研究等，深入挖掘其中現代科學內涵；深入解析常用中藥方劑的物質基礎，并在中醫(yī)理論指導下實現中藥現代化。

（13）個性化醫(yī)療關鍵技術與轉化研究

主要研究方向：建立基于單細胞收集、培養(yǎng)、示蹤、分析的全套單細胞研究體系；優(yōu)化循環(huán)DNA的富集和深度分析技術；完善微型化免疫檢測技術；發(fā)展床旁診斷技術研發(fā)和標準化流程體系，為個性化醫(yī)療與轉化研究提供技術手段。

（14）多尺度多模態(tài)影像技術與疾病動物模型研究

主要研究方向：自主研制或集成創(chuàng)新多尺度多模態(tài)影像技術平臺，實現實時動態(tài)精確直觀疾病發(fā)生發(fā)展過程中分子、細胞器、細胞、組織的病理變化；利用基因操作技術創(chuàng)建各類疾病動物，開發(fā)各類高等級動物疾病模型和創(chuàng)建人源化小動物模型，實現動物模型和臨床疾病的高度交叉融合。

（15）智能化醫(yī)學工程的創(chuàng)新診療技術研究

主要研究方向：綜合交叉應用生物醫(yī)學、物理、信息、工程材料等學科相關研究手段，創(chuàng)建與提升前沿性、創(chuàng)新性、實用性、普惠性的診療技術及器械的研制水平，加強各類技術的研發(fā)和標準化，推進我國獨立醫(yī)學醫(yī)療體系的建設。

（十七）跨科學部優(yōu)先發(fā)展領域

跨科學部優(yōu)先發(fā)展領域以促進基礎科學取得重大突破性進展和服務創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略為出發(fā)點，根據我國經濟社會和科學技術發(fā)展的迫切需求，凝練具有重大科學意義和戰(zhàn)略帶動作用的學科交叉問題，為制定重大項目和重大研究計劃指南以及重點領域戰(zhàn)略部署提供指導。跨科學部優(yōu)先發(fā)展領域包括：著力推動我國基礎研究在拓展新前沿、創(chuàng)造新知識、形成新理論、發(fā)展新方法上取得重大突破的領域；著力解決我國傳統產業(yè)升級和新興產業(yè)發(fā)展中深層次關鍵科學問題的領域；著力提升我國應對全球重大挑戰(zhàn)能力的領域；著力維護國家安全和我國在國際競爭中核心利益的領域。

1.介觀軟凝聚態(tài)系統的統計物理和動力學

介觀軟凝聚態(tài)系統是涉及生物、醫(yī)學、數學、物理及工程科學廣泛且深入的新交叉領域，它將人們對物質性質的了解從原先的原子和分子尺度延伸到介觀尺度。研究軟凝聚系統多級結構與復雜物理現象聯系和特性，理解和控制決定介觀尺度功能復雜性的原理與技術，為人類理解生命現象與過程，發(fā)展精確的診斷與醫(yī)療手段提供關鍵基礎與新技術支撐。

核心科學問題：軟凝聚態(tài)系統維度降低與尺度減小導致的新物性與新效應，生物小系統和大腦生命過程等調控網絡，活性物質相關的非平衡統計物理效應；統計物理理論與方法，量子漲落、量子相變和量子熱機等以及顆粒物質、液晶、膠體和水等系統的平衡性質與結構動力學；生命信息分子（DNA、RNA）、蛋白質和細胞的力學特性、信息編碼，及其相互作用的神經網絡動力學；生理系統及相關疾病診治的生物力學與力生物學機理和多生理系統耦合、跨分子－細胞－組織等層次生物力學實驗和建模仿真。

2.工業(yè)、醫(yī)學成像與圖像處理的基礎理論與新方法、新技術

成像與圖像處理是工業(yè)、公共安全、醫(yī)學等領域探查不可及物件、內部結構、缺陷及損傷、病變等的基本手段。為支持典型工業(yè)及公共安全檢測和重大疾病診斷與治療的需求，聚焦研究工業(yè)、醫(yī)學成像與圖像處理的新原理、新方法、新手段和關鍵技術，實現信息獲取、處理、重建、傳輸等，將為促進工業(yè)技術發(fā)展、探索生命機理、疾病診斷與治療和健康器械創(chuàng)新發(fā)揮重要作用。

核心科學問題：MRI、CT及PET成像的新方法，多模態(tài)光學成像，工業(yè)及公共安全、醫(yī)學圖像判讀的基礎算法；支持精準診斷和治療的成像、圖像處理與重建、建模與優(yōu)化的新技術新方法，包括圖像分析與處理的大數據技術等；可延展柔性電子器件的性能、器件與人體/組織的自然粘附力學機制、生物兼容性與力學交互；生物介質及非牛頓流體中本構關系與物理、生物信息傳播特征研究，獲取生命活性物質更詳細信息的新概念、新方法、新技術。

3.生物大分子動態(tài)修飾與化學干預

人體是由200多種共幾萬億個細胞組成的復雜系統，越來越多的證據表明基因組不能完全決定細胞的狀態(tài)和命運；此外，基因組本身、蛋白質組、甚至RNA和多糖也處于不斷變化和化學修飾的動態(tài)過程中，組成生命體的生物大分子（蛋白質、核酸和多糖等）的動態(tài)化學修飾對生物個體發(fā)育、細胞命運調控和疾病的形成均起著決定性作用。研究生物體內生物大分子化學修飾的動態(tài)過程和機制，并對其進行化學干預和調控，對探索新的生命過程和發(fā)現新的疾病診療手段，均具有重要的科學意義和應用價值。

核心科學問題：動態(tài)化學修飾（如蛋白質翻譯后修飾和核酸表觀遺傳修飾等）調控生物大分子結構、功能及相互作用的分子機制；生物大分子動態(tài)化學修飾的生物學意義；生物大分子動態(tài)化學修飾的探針技術與檢測手段；靶向生物大分子動態(tài)化學修飾的小分子干預策略；外源（化學合成）生物大分子的修飾和生物功能化。

4.手性物質精準創(chuàng)造

手性是自然界的基本屬性，存在于從基本粒子到宇宙的各個物質層次。手性起源的探索、手性物質的精準創(chuàng)造和功能的發(fā)現已經成為化學、物理、生物、材料和信息等領域的前沿科學問題；手性物質與光的特殊相互作用研究也將為手性物質的功能化提供新視野；揭示手性誘導和傳遞、控制和放大的本質規(guī)律，對于發(fā)展手性科學與技術的新理論、實現手性物質的精準創(chuàng)造并賦予其新功能具有重大科學意義，將推動解決國家在醫(yī)藥、材料等領域對手性物質方面的重大需求。

核心科學問題：手性物質精準創(chuàng)造的高效性和高選擇性；宏觀手性材料制備的有序化和可控性；手性功能材料性能調控的分子基礎；手性分子的生物學效應。

5.細胞功能實現的系統整合研究

細胞是由復雜的生物大分子（復合體）和亞細胞結構（細胞器）組成的生命基本單元。以往的研究主要針對單一組分或單一細胞器，而隨著組學大規(guī)模數據的積累、信息理論的應用，以及化學和工程科學等多學科交叉和融合，系統、整合、跨尺度研究細胞內不同組分和結構的功能與互作機制成為可能。細胞功能的系統整合研究是在對細胞內所有組分進行鑒定和認識的基礎上，描繪出細胞的系統結構，包括生物大分子相互作用網絡和細胞內亞結構間的互作系統，構造出初步的細胞系統模型，通過不斷地設定和實施新干預實驗，對模型進行修訂和精練，最終獲得一個理想的模型，使其理論預測能夠反映出細胞的系統功能和真實性。細胞功能實現的系統整合研究對于推動生命基本單元－細胞的功能機制的深入認識，更好地詮釋組織、器官和個體生長和發(fā)育機制，有效地開展防病治病和農作物生產等，對于未來的人造細胞、合成生命以及新型生物產業(yè)發(fā)展如細胞工廠、細胞治療等均具有重要的意義。

核心科學問題：多個細胞器之間的相互作用和網絡調控；胞漿中的生物大分子（復合體）與亞細胞結構的相互作用和調控；細胞器形態(tài)生成和維持中的力學機制；細胞功能預測和詮釋的細胞模型和模擬；細胞器和亞細胞結構的人工設計原理與構建。

6.化學元素生物地球化學循環(huán)的微生物驅動機制

在地球各種生命形式中，微生物類型最為多樣，分布最為廣泛，生存與代謝方式最為豐富，在生物地球化學循環(huán)中發(fā)揮關鍵的驅動作用。微生物通過光合、呼吸和固氮等代謝活動，改變地球元素價態(tài)，促進礦物巖石風化、土壤及礦藏形成，介導海洋元素成分和海底沉積物的轉化，影響海洋和大氣組成，推動地球與生命的共演化。由于技術方法的局限，占總數99%以上的微生物至今尚不能培養(yǎng)，對微生物尤其是未培養(yǎng)微生物在地球化學元素循環(huán)中的基礎性作用仍知之甚少。研究地球典型環(huán)境中如大洋、熱液口等微生物群落及結構、生態(tài)學特征、功能類群豐度及時空變化規(guī)律，闡述微生物受溫度、洋流等因素影響條件下各種過程如碳捕獲與釋放/反硝化等的調控機制，揭示微生物遺傳和代謝多樣性、關鍵元素的生物地球化學循環(huán)過程、耦合機理與驅動方式，有助于闡明微生物在地球重要元素（碳、氮、硫、磷等）的生物地球化學循環(huán)中的驅動機制。

核心科學問題：典型環(huán)境微生物群落結構與元素循環(huán)的關系；微生物物質代謝途徑對元素循環(huán)的作用；微生物能量轉化機制及其與元素循環(huán)的偶聯；驅動元素循環(huán)關鍵微生物（群）的環(huán)境適應與響應機制。

7.地學大數據與地球系統知識發(fā)現

隨著現代科學技術的飛速發(fā)展，極大地提高了人類對地球的觀測和探測能力，觀測數據量成冪律增長。探索地球所涉及的海量靜態(tài)數據和動態(tài)數據，是一種時空大數據，具有典型的多源、多維、多類、多量、多尺度、多時態(tài)和多主題特征，其中還包含著大量的非關系型、非結構化和半結構化數據。對地球科學領域的不同來源、不同獲取方式、不同結構及不同格式的離散數據，開展結構化重建、關聯分析、地學建模，將加速地學知識的融匯，深化對地球系統的認識和理解，可望引發(fā)地球科學研究方式的變革。

核心科學問題：三維空間分析與時空數據挖掘方法體系；地學大數據規(guī)則化重構；地學大數據關聯分析與統計預測；快速、動態(tài)、精細全信息三維地學建模方法；三維地學空間數據結構模型；多維時空大數據組織、管理與動態(tài)索引；地學大數據計算理論、技術方法與知識發(fā)現；資源環(huán)境空間格局及其變化探測。

8.重大災害形成機理及其減災對策

我國是一個自然災害頻繁的發(fā)展中國家，災種多、分布廣、頻次高、災情綜合復雜。對我國經濟建設和社會發(fā)展有重大影響的自然災害主要包括氣象災害、地震災害、地質災害、海洋災害、生態(tài)災害等。深入研究災害事件的致災機理、災害發(fā)展規(guī)律及其與人類活動的相互作用，有效預防和控制自然災害，最大限度減輕災害損失，對保證我國經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。重大災害形成機理及其減災對策所涉及的重大科學問題，亟需加強多學科的交叉合作，開展系統綜合的創(chuàng)新性研究，形成多學科交叉合作的研究團隊。

核心科學問題：強震的孕育環(huán)境、發(fā)生機理及預測探索；大陸活動火山成因機理與災害和環(huán)境效應；重大滑坡、泥石流等災害事件的成災機理；極端氣象災害形成機理；水旱與海洋災害風險形成機理；重大工程活動及致災機理；不同類型自然災害的誘發(fā)、成災和災害鏈；人類活動與自然災害的相互作用；重大災害的監(jiān)控預警與風險評估。

9.新型功能材料與器件

新型功能材料是利用物理和化學的新現象、新效應、新規(guī)律獲得具有光、電、磁、熱、化學和生化等特定功能的材料，主要涉及信息材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、催化材料和環(huán)境材料等。新型功能材料與器件是材料、物理、化學、生命、醫(yī)學、能源和環(huán)境等多學科交叉的前沿研究領域，是材料科學領域最活躍的研究地帶，具有豐富的學科內涵有待挖掘，相關研究進展將對發(fā)展材料新技術，促進國家產業(yè)升級具有基礎性的重要意義。

核心科學問題：功能材料的新現象和新機制；功能材料及器件多層次結構的表界面調控；新型功能材料的宏量制備與缺陷控制；影響能量轉換/存儲材料效率的物理機制、器件模型和失效原理；信息探測、傳輸、計算與存儲功能材料及器件的可控制備原理、穩(wěn)定性及新物性、新效應的物理起因；柔性電子技術關鍵材料的設計制造與可靠性；催化材料功能調控機理、制備及新型催化材料設計理論和方法；高性能生物醫(yī)用診斷、替換和修復、治療、藥物載體新材料的功能性、相容性和服役壽命；面向不同功能特性的材料計算基礎。

10.城市水系統生態(tài)安全保障關鍵基礎科學問題

隨著城市化的快速發(fā)展和環(huán)境污染的加劇，城市水環(huán)境日趨惡化，城市缺水和雨澇等難題也日益嚴重，城市水系統的生態(tài)安全保障正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。目前以常規(guī)污染物控制為核心的城市水環(huán)境保護理論、方法和技術體系，已無法滿足城市可持續(xù)生態(tài)安全和人體健康的實際需求，迫切需要工程、化學、生物、地學和管理科學的多學科交叉。以城市水生態(tài)系統完整性保護和恢復為核心，深入研究污染控制、污水深度凈化與再生利用、生態(tài)儲存及水環(huán)境修復、生態(tài)毒理與健康、城市水系統規(guī)劃管理等基礎理論問題；突破水質變化與生態(tài)系統響應及交互作用的過程機制，解決城市水系統生態(tài)風險控制難題；構建城市水儲存、輸送和利用的良性循環(huán)新模式，創(chuàng)建城市水系統生態(tài)安全保障和風險控制的理論和技術體系。

核心科學問題：水生態(tài)系統與水質水量變化的交互影響與調控機制；污染物共暴露過程對城市水體生物群落及敏感物種的危害機理；基于生態(tài)完整性的城市水環(huán)境健康安全與生態(tài)修復理論和方法；城市水系統多元循環(huán)的物質流、能量流變化規(guī)律與動力學模式；城市再生水生態(tài)儲存與多尺度循環(huán)的風險控制原理與途徑；城市水系統可持續(xù)健康的綜合保障策略。

11.電磁波與復雜目標/環(huán)境的相互作用機理與應用

隨著計算電磁學理論與方法研究的迅猛發(fā)展，通過數值模擬精確地量化研究電磁波與目標/環(huán)境相互作用的物理原理與相關規(guī)律已成為可能。相應的數值模擬和理論預估可為復雜環(huán)境中的目標探測與識別，地下資源的勘探開發(fā)，地、海、空、天環(huán)境中的信息獲取，電磁隱身設計和電磁對抗研究等技術研發(fā)提供堅實的理論基礎，激勵嶄新的研究思路并通過精確高效的數值模擬與理論預估工具的研發(fā)與應用，促使相關技術研發(fā)在質量與水平上產生新的飛躍。

核心科學問題：超電大、多尺度復雜結構目標電磁散射特性建模；地空和海空半空間背景中復雜結構目標的復合電磁散射特性建模；具有普適性的精確、高效的理論建模和數值計算方法研究；隨機時變環(huán)境（如粗糙地、海面）的電磁散射及與確定性目標電磁散射模型的融合方法；分層介質低頻近場探測中的空間選擇性和自適應聚焦方法；大規(guī)模可信電磁計算中的數理模型驗證、校核與評價；非均勻介質中電磁探測的反演解釋模型、全局約束條件和解的收斂性、解的置信度分析。

12.超快光學與超強激光技術

超強超短激光能創(chuàng)造出前所未有的強場超快綜合性極端物理條件。基于超強超短激光及其產生的超快X射線、g射線、電子束、離子束和中子束，可以開展阿秒科學、原子分子物理、超快化學、高能量密度物理，極端條件材料科學，實驗室天體物理，相對論光學，強場量子電動力學等前沿科學研究，也可推進激光聚變能源、臺式化高能粒子加速、放射醫(yī)學、精密測量術等戰(zhàn)略高技術領域的創(chuàng)新發(fā)展。

核心科學問題：面向激光聚變、激光加速、阿秒（10-18s）科學等重大需求，突破提升超強超短激光的峰值功率、可聚焦能力、重復頻率和電光轉換效率的瓶頸問題，力爭達到1016W的激光峰值功率和1023W/cm2激光聚焦強度；發(fā)展中紅外等新波段超強超短激光和超高通量激光放大技術；開拓阿秒非線性光學等超快非線性光學新前沿，包括高光子能量和極短脈寬阿秒脈沖的產生與診斷，超快光譜與超快成像等。發(fā)展可支撐超高峰值功率與超寬帶寬以及新波段超強超短激光、具有超高破壞閾值的新型激光與光功能材料與元器件。

13.互聯網與新興信息技術環(huán)境下重大裝備制造管理創(chuàng)新

重大裝備制造作為制造業(yè)的高端領域，集中了高新技術與先進管理模式的密集點，是工業(yè)化國家的主導產業(yè)之一。在我國深化經濟體制改革、促進產業(yè)結構調整的大環(huán)境下，充分利用互聯網大數據帶來的機遇，緊密結合我國復雜裝備制造工程管理的實踐，開展新型信息技術環(huán)境下的復雜裝備制造工程管理創(chuàng)新性研究，對實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，促進產業(yè)轉型升級，保障國家經濟安全和國防安全具有重要的理論意義和實踐價值。

核心科學問題：復雜裝備制造工程管理方法論，復雜裝備制造工程管理模式創(chuàng)新，重大裝備開發(fā)、生產與再制造過程管理，重大裝備制造供應鏈管理的制造質量與可靠性管理。

14.城鎮(zhèn)化進程中的城市管理與決策方法研究

城鎮(zhèn)化過程包含了經濟社會發(fā)展中的各項因素，涉及多部門、多行業(yè)的大數據資源共享和協同決策。在城市/交通/土地/產業(yè)/環(huán)境等各項規(guī)劃編制過程中，存在跨部門、跨區(qū)域、跨學科統籌決策的問題，迫切需要頂層戰(zhàn)略設計與方法體系研究。同時，在大數據的時代背景下，新型城鎮(zhèn)化過程中城市管理決策理論與實踐范式、資源配資與創(chuàng)新發(fā)展等方面衍生出新的機遇與挑戰(zhàn)。開展新型城鎮(zhèn)化過程中的驅動機制、演化機理、規(guī)劃方法與管理對策研究，對于推動經濟、土地、交通、產業(yè)、人口以及環(huán)境等要素協同發(fā)展具有重要科學價值。

核心科學問題：區(qū)域產業(yè)結構演化模式，城鎮(zhèn)化驅動機制，新型城鎮(zhèn)化導向下的城市協同理論與方法，人口合理集聚與有機疏散的決策理論研究，城鎮(zhèn)化過程中綜合交通網絡資源配置。

15.從衰老機制到老年醫(yī)學的轉化醫(yī)學研究

人口快速老齡化與老年慢病高發(fā)，是全球日益嚴峻的社會問題。老年醫(yī)學涵蓋衰老基礎研究、衰老表型特征及其延緩和干預以及老年慢病防控的臨床轉化，是國際前沿熱點學科。近年來，國內外科學家相繼在衰老機制、臨床表型以及衰老相關疾病研究等方面獲得突破性進展。隨著生物學、基因組學、信息科學等領域技術和研究手段的快速發(fā)展，以及與醫(yī)學的不斷深入融合，多學科交叉的、基于衰老機制的老年醫(yī)學研究將成為認識和防治老年重大慢病的有效途徑。充分發(fā)揮我國在衰老基礎研究領域的國際并行優(yōu)勢，利用我國豐富的人口和臨床資源、特色的天然藥物、非人靈長類動物等疾病模型，開展老年轉化醫(yī)學研究，爭取在該領域實現重大突破，達到國際領先。

核心科學問題：開展衰老系統生物學機制、組織器官衰老、變性與病損機制、衰老相關臨床表型特征研究；建立衰老及相關老年慢性疾病靈長類動物模型、特色人群隊列和數據庫、并利用其開展機制研究；基于穿戴設備和移動醫(yī)療技術的人類衰老與健康大數據收集、分析與應用；衰老與相關疾病的早期診斷與靶向治療；規(guī)范化衰老評價體系的建立；基于衰老機制關鍵環(huán)節(jié)的小分子藥物研究和對相關疾病的干預效果評價。

16.基于疾病數據獲取與整合利用新模式的精準醫(yī)學研究

隨著高通量、高特異性、高靈敏度的基因測序技術，各類單細胞單分子分析技術、各類組學技術、各類化學探針示蹤技術、多用途廣譜高速生物芯片技術等的突破與推廣應用，醫(yī)學研究已進入大數據和精準化并行融合時代，將逐步實現定量醫(yī)學、系統醫(yī)學和醫(yī)學信息化的目標，對數學模型、信息分析、化學材料、電子器件設計等理論與技術的依賴度大幅提高，需要這些學科的密切交叉和高度融合才能取得實質進展。

核心科學問題：在大數據獲取方面，高通量、高特異性、高靈敏度的基因測序、單細胞測序、表觀遺傳譜系與分子網絡檢測、NcRNA測定，各種蛋白質組學、代謝組學、器官組織的定位定量平行數據挖掘等相關理論與前沿技術的再創(chuàng)新，以及可應用于醫(yī)學檢測的生物芯片、串聯質譜、化學探針等海量數據獲取方法的提升，各類疾病的規(guī)模化前瞻性臨床隊列與大規(guī)模亞健康人群的分子群譜大數據的規(guī)范化獲取，個體化醫(yī)療信息獲取、分類與存儲，醫(yī)療信息系統大數據整合與數據庫構建；在大數據分析方面，系統整合的數學模型的建立，單或多通路分子動態(tài)網絡的模式化分析，疾病共性機理或單一疾病的模塊式模擬，基于網絡藥理學的多靶點藥物設計，個體化疾病診治的數據集成與預案推導，重大疾病發(fā)生與流行的數字化預警模型與防控時空節(jié)點的推演，醫(yī)療信息系統構建、數據傳輸與精準分析等。

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