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編者按：2020年是世界百年未有之大變局歷史進程中重要的時間節點，新一輪科技革命和產業變革帶來的激烈競爭前所未有，科技跨界融合、質變突破、疊加飛躍勢頭迅猛。「雙一流」建設進入首輪建設收官之年，新一輪「雙一流」建設和「十四五」規劃亟待謀篇布局。本報告整理了2020年以來國內外部分高校在學科前沿的最新布局和科技突破，研究機構、學者專家提出的前沿科學技術問題，旨在為學校「雙一流」建設和一流學科發展提供參考。
一．中國科協發布2020重大科學問題和工程技術難題
8月15日，中國科協在第二十二屆中國科協年會閉幕式上發布了10個對科學發展具有導向作用的科學問題和10個對技術和產業具有關鍵作用的工程難題。
10個前沿科學問題為：
冠狀病毒跨種傳播的生態學機制是什麼？
引力波將如何揭示宇宙奧秘？
地球物質是如何演化與循環的？
第五代核能系統會是什麼樣子？
特種能場輔助製造的科學原理是什麼？
數字交通基礎設施如何推動自動駕駛與車路協同發展？
調節人體免疫功能的中醫藥機制是什麼？
植物無融合生殖的生物學基礎是什麼？
如何優化變化環境下我國水資源承載力，實現健康的區域水平衡狀態？
如何建立虛擬孿生理論和技術基礎並開展示範應用？
10個工程技術難題為：
如何開發新型免疫細胞在腫瘤治療中的新途徑與新技術？
水平起降組合動力運載器一體化設計為何成為空天技術新焦點？
如何實現農業重大入侵生物的前瞻性風險預警和實時控制？
信息化條件下國家關鍵基礎設施如何防範重大電磁威脅？
矽光技術能否促成光電子和微電子的融合？
如何解決集成電路製造工藝中缺陷在線檢測難題？
無人車如何實現在衛星不可用條件下的高精度智能導航？
如何在可再生能源規模化電解水制氫生產中實現「大規模」「低能耗」「高穩定性」三者的統一？
如何突破進藏高速公路智能建造及工程健康保障技術？
如何突破光刻技術難題？
(來源：經濟日報)
二．《2020研究前沿》報告發布
11月13日，中國科學院科技戰略諮詢研究院、中國科學院文獻情報中心與科睿唯安聯合向全球發布了《2020研究前沿》報告。報告基於2014年~2019年的論文數據，遴選展示了11個高度聚合的大學科領域中，較為活躍或發展迅速的110個熱點前沿和38個新興前沿，較為客觀地反映了相關學科的發展趨勢。
1.農業科學、植物學和動物學
Top10熱點前沿主要分布在食品科學與工程、動物傳染病、植物生理、作物科學、藥用植物、動物營養六個子領域。其中，食品科學與工程熱點前沿數量最多，有3個，分別是糧食加工方法、果蔬乾燥加工和食品智能包裝研究。
2. 生態與環境科學
Top10熱點前沿主要分布在生態科學、環境科學兩個子領域。生態科學子領域熱點前沿涉及物種入侵、森林生態及生態模型方向；環境科學子領域熱點前沿涉及汙水處理的原理和技術、大氣汙染、環境汙染物的環境特徵與風險研究。
3. 地球科學
Top10熱點前沿主要分布在地質學、海洋科學、氣候變化三個子領域。其中，7個Top10熱點前沿屬於地質學相關研究，包括流體注入引發的地震活動研究、利用好奇號開展蓋爾隕石坑的巖石礦物學研究等。該領域中，「印度尼西亞火山噴發預測模型研究」為新興前沿。
4. 臨床醫學
Top10熱點前沿主要分布在腫瘤免疫與靶向治療、新型靶向藥物治療常見慢性病、神經退行性疾病早期診斷、醫學人工智慧、生物類似藥規範使用、器官移植等領域。該領域中，共有14個新興前沿，主要涉及腫瘤防治、腸道微生物與疾病關係、口服多肽藥物治療糖尿病、B肝陽性供體器官移植管理四大領域。
5. 生物科學
Top10熱點前沿主要分布在神經系統疾病、腸道微生物與人體疾病、耐藥菌、抑鬱症、腫瘤相關基礎研究、蛋白質靶向降解、碳酸酐酶抑制劑等方向。該領域中，共有9個新興前沿，主要研究主題包括神經系統疾病、腫瘤相關基礎研究、腸道微生物、抑鬱症、基因編輯技術等相關研究。
6. 化學與材料科學
Top10熱點前沿主要分布在有機合成、光學材料、氣體分離和純化、儲能材料、電池材料、二維材料等方向。該領域中，共有6個新興前沿，主要涉及催化劑的製備和應用、電池、納米生物材料、生物降解材料、化學工藝和廢水處理等領域。
7. 物理學
Top10熱點前沿主要分布在凝聚態物理、高能物理、量子物理、理論物理、光學等領域。該領域中，共有2個新興前沿，一項聚焦理論物理研究，即「Gauss-Bonnet引力下的黑洞自發標量研究」，一項聚焦凝聚態物理研究，即「二維範德瓦爾斯異質結的莫爾超晶格研究」。
8. 天文學與天體物理學
Top10熱點前沿主要圍繞「一黑兩暗三起源」重大科學問題展開。其中，4個熱點前沿涉及引力波觀測與理論研究以及與之相關的黑洞和中子星性質研究。該領域中，「弦論『沼澤地』猜想與宇宙學」為新興前沿。
9. 數學
Top10熱點前沿主要分布在樣本均數最優估計方法、神經網絡中的奇異態研究、偏微分方程性質及求解研究、多層貝葉斯建模、高維模型性質及應用研究、概率布爾網絡的優化控制研究、變分不等式問題、不動點問題的迭代算法等領域。
10. 信息科學
Top10熱點前沿主要分布在深度學習和強化學習、移動邊緣計算、無人機通信、圖像處理、長距離連續變量量子密鑰分配等方向。
11. 經濟學、心理學及其他社會科學
Top10熱點前沿中，有4個熱點前沿與數字經濟和智能化社會相關，有3個熱點前沿與資源和環境問題相關，有1個熱點前沿與心理學問題相關。該領域中，共有3個新興前沿，分別為「區域可再生能源與經濟發展」、「養育方式和短期/長期社會化結果」和「人工智慧對區塊鏈智慧合約的推動在供應鏈管理和智慧城市中的應用」。(來源：科學網微信公眾號)
三．Science公布：全世界最前沿的125個科學問題
在慶祝Science創刊125周年之際，Science公布了125個最具挑戰性的科學問題。了解前沿科學研究方向，對你的成長或許有所幫助。簡單歸納統計這125個問題，其中涉及生命科學的問題佔46%，關係宇宙和地球的問題佔16%，與物質科學相關的問題佔14%以上，認知科學問題佔9%。其餘問題分別涉及數學與計算機科學、政治與經濟、能源、環境和人口等。在今後1／4個世紀的時間裡，人們將致力於研究解決這些問題。其中，前25個被認為是最重要的問題，內容如下：
1. 宇宙由什麼構成?
2. 意識的生物學基礎是什麼?
3. 為什麼人類基因會如此之少?
4. 遺傳變異與人類健康的相關程度如何?
5. 物理定律能否統一?
6. 人類壽命到底可以延長多久?
7. 是什麼控制著器官再生?
8. 皮膚細胞如何成為神經細胞?
9. 單個體細胞怎樣成為整株植物?
10. 地球內部如何運行?
11. 地球人類在宇宙中是否獨一無二?
12. 地球生命在何處產生、如何產生?
13. 什麼決定了物種的多樣性?
14. 什麼基因的改變造就了獨特的人類?
15. 記憶如何存儲和恢復?
16. 人類合作行為如何發展?
17. 怎樣從海量生物數據中產生大的可視圖片?
18. 化學自組織的發展程度如何?
19. 什麼是傳統計算的極限?
20. 我們能否有選擇地切斷某些免疫反應?
21. 量子不確定性和非局部性背後是否有更深刻的原理?
22. 能否研製出有效的HIV疫苗?
23. 溫室效應會使地球溫度達到多高?
24. 什麼時間用什麼能源可以替代石油?
25. 地球到底能負擔多少人口?
四． 2020年度人類社會發展十大科學問題發布
11月9日第二屆世界科技與發展論壇閉幕式上，中國工程院院士周濟和《柳葉刀》主編理察·霍頓共同發布了「2020年度人類社會發展十大科學問題」。本次發布的十個問題以聯合國《變革我們的世界：2030年可持續發展議程》提出的17個發展目標為基礎，內容涉及衛生、安全、資源三大領域：
1. 人類行為引起的生態環境變化對傳染病大流行的影響機制是什麼?
2. 抑制超級傳染性和高危害性病毒如SARS-CoV-2的機理是什麼?
3. 未來新技術有效保障人類衛生和健康的範式是什麼?
4. 重大疾病高效、準確早期診斷和篩查的機制是什麼?
5. 採用哪些科技手段能有效保證食品更健康、更安全?
6. 怎樣使人類社會更具備抵禦不安全因素的能力?
7. 如何提高農作物產量和良種覆蓋率以促進糧食安全?
8. 自然資源總量快速減少應對響應機制有哪些?
9. 哪些技術和材料能夠更高效地存儲和轉化清潔能源?
10. 採用哪些新技術能夠大幅提升太陽能資源的高效利用?
（來源：中國科學報）
五．中國臺灣工業技術研究院發布《2030年亞洲先進技術》報告
4月24日消息，中國臺灣工業技術研究院發布《2030年亞洲先進技術》（2030 Advanced Technology from an Asian Perspective）報告。報告對亞洲主要國家到2030年的市場前景和政策計劃進行了評估，並列出了到2030年將影響亞洲地區的10項最關鍵的先進技術、人工智慧、6G、自動駕駛汽車、工業機器人、服務機器人、區塊鏈、新能源運載工具、可再生和可生物降解塑料、固態電池、納米材料。（來源：IEEE電氣電子工程師學會）
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