政策法規


國家自然科學基金“十三五”發展規劃

國家自然科學基金委員會

20166

 

根據《國家創新驅動發展戰略綱要》《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《國家“十三五”科技創新規劃》的相關部署,結合國家深化科技體制改革和建設創新型國家的總體要求,為統籌謀劃國家自然科學基金“十三五”發展,制定本規劃。

序 言

十三五”是我國全面建成小康社會和進入創新型國家行列的決勝階段,是實現“兩個一百年”目標和中華民族偉大復興中國夢的關鍵時期。黨的十八大提出實施創新驅動發展戰略,統籌部署以科技創新為核心的全面創新。十八屆五中全會描繪了未來五年國家發展的宏偉藍圖,提出要牢固樹立并切實貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念。黨中央、國務院強調發展是第一要務,創新是引領發展的第一動力,科技是第一生產力,人才是創新驅動的第一戰略資源。國家長遠可持續創新發展對基礎研究提出了更為迫切的需求。

基礎研究是提升原始創新能力的根本途徑,是培育高新技術的重要源頭,是可持續發展的重要保障,是培養創新人才的重要搖籃,是構建創新文化的重要基石。作為基礎研究的核心目標,原始創新孕育著科學技術質的變化和發展,是一個民族對人類文明進步做出顯著貢獻的重要體現,也是當今世界科技競爭的制高點。筑牢我國科學技術大廈,必須對基礎研究實行長期穩定支持和超前部署。科學籌劃基礎研究“十三五”發展,對于加快推進原始創新、蓄積長遠發展原動力、支撐和引領創新驅動的新經濟、打造未來核心競爭力具有重要戰略意義。

實施國家自然科學基金制是黨和政府應對世界科學技術變革趨勢、推動我國基礎研究發展的重要抉擇,是改革國家科技體制、優化科技資源配置的戰略舉措,是尊重科學家主體地位、推進科學民主管理的重要里程碑。30年來,科學基金不斷探索科技管理改革,創新資助管理機制,完善同行評議體系,提升資助管理水平。通過長期持續支持,培育和穩定了高水平人才隊伍,涌現了一批有國際影響的重大成果。基礎研究整體水平穩步提高,正在進入從量變到質變、從點的突破到全面提升的重要時期。“十三五”期間,科學基金應加強超前部署,全面推進基礎研究繁榮發展,促進產生更多的創新成果和人才,為創新驅動發展提供持久動力。

第一篇 發展形勢

第一章 形勢與需求

我國基礎研究正處于創新發展的新階段,總體上面臨“六期疊加”的形勢,即全球新科技革命和產業變革的歷史交匯期、中國經濟和產業提質增效升級的全面轉型期、國家發展跨越中等收入陷阱的戰略突圍期、創新型國家建設的關鍵決勝期、科技體制和創新體系的深度調整期、基礎研究從量變到質變的重要躍升期。籌劃科學基金“十三五”發展,必須目光遠大、統觀全局,深刻認識并準確把握國內外形勢的新變化新特點。

(一)全球基礎研究發展態勢

新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起,全球科技創新呈現新的發展態勢,物質結構、宇宙演化、生命起源、意識本質等基礎科學領域正在醞釀突破,信息、生物、新材料、新能源等前沿技術廣泛滲透,科技創新鏈條更為靈巧,技術更新和成果轉化更為快捷,產業更新換代不斷加速。基礎研究前沿突破精彩紛呈,學科交叉特征突出。需求牽引更為凸顯,科學、技術、工程相互滲透,知識創新、技術創新和產業創新深度融合,催生了新一代技術群和新產業增長點。基礎研究日益成為推動科技革命和產業變革的重要原動力。

為更有力地促進基礎研究發展,各國科學資助機構紛紛加強戰略部署,推進科學與工程前沿,應對新挑戰。堅持將培養和凝聚優秀人才,特別是青年和高端人才作為構筑卓越科學的持續保障。實施科學中心等先進支持機制,強化資助工具的高效組合以鼓勵學科交叉與原創突破。加強智庫建設和科學傳播,致力于提高科學服務決策的能力,提升科學對社會的影響力。全球創新網絡格局不斷演變,科學資助機構成為全球科學界最活躍和富有生命力的公共組織,在世界科學合作與交流中發揮重要的引導作用。

(二)我國基礎研究發展狀況

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(20062020年)》實施以來,我國基礎研究的整體水平、綜合實力和國際影響力不斷提高。基礎研究經費投入持續快速增長,2015年達到671億元。研究產出質量與數量同步攀升,科技論文總量連續多年居于世界第2位,2005年至2015年(截至20159月),我國論文共被引用1287萬余次,高被引論文(引用次數居世界前1%15011 篇,均居世界第4位。學科繁榮發展,逐步從“仰視”向“平視”演進,部分學科進入國際先進行列,學科之間的交叉融合日益顯著并取得重要進展。重大成果呈“星星之火”,蓄積“燎原之勢”,取得了一批諸如鐵基超導、中微子振蕩、量子反常霍爾效應、多自由度量子隱形傳態、鳥類起源研究等在世界上具有重大影響的研究成果,在量子調控、納米科學、蛋白質科學、干細胞、發育與生殖、全球變化等研究領域取得系列重要進展。

雖然我國基礎研究取得了長足發展,但與主要發達國家相比,整體實力仍有差距。一是具有國際影響力的重大原創成果偏少,缺乏開創重要新興學科和方向的能力。二是引領科學潮流的世界級科學家匱乏,青年人才成長環境尚需改善。三是基礎研究促進經濟社會發展、保障國家安全的作用有待提升。四是創新文化氛圍有待改善,科研誠信狀況不佳、不端行為時有發生,科研倫理未得到應有的重視。“十三五”期間,科學基金應著眼上述問題與挑戰,開拓進取,實施有針對性的政策措施,促進我國基礎研究健康發展。

(三)科學基金“十二五”發展成效

十二五”期間,科學基金工作取得顯著進展,在支持學科均衡協調發展、培育高層次人才和優秀青年人才、產出創新思想和創新成果、服務國家決策等方面發揮了突出作用。“更加側重基礎、更加側重前沿、更加側重人才”的戰略導向,為科學基金在國家科技發展戰略布局中贏得了發展空間。經費投入大幅增加,科學基金事業快速發展。“十二五”期間,科學基金運用國家財政投入約888億元,吸引其他渠道資金17.5億元,資助各類項目近20萬項,主渠道作用更加凸顯。資助體系更加完善,設立了優秀青年科學基金、國家重大科研儀器研制項目,聯合資助工作進一步拓展。資助與管理績效國際評估成功實施,助力完善資助管理,在國內外產生廣泛影響。推行多項重要改革措施,評審流程更加科學高效,績效評估機制逐步建立。國際合作、信息化、科研誠信建設、法治工作、資金管理、管理隊伍建設等成效顯著。科學基金工作堅持尊重科學規律,大力營造鼓勵自由探索的寬松環境,推動資助管理升級發展。

(四)科技體制改革與創新驅動發展戰略需求

我國經濟發展進入新常態,新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展,創新驅動發展成為立足全局、面向全球、聚焦關鍵、帶動整體的國家重大發展戰略。“十三五”期間,來自經濟社會發展和國家安全各領域對源頭創新的巨大需求將集中釋放,迫切需要基礎研究發揮戰略引擎的作用。當前,我國正在深入推進新一輪科技體制改革,明確了科學基金承擔支持基礎研究和前沿探索、培養人才和團隊、推動學科交叉等重要職責,成為全面培育源頭創新能力的主要戰略支撐。

面對新的形勢與需求,科學基金作為國家重要戰略資源,應立足國情,放眼世界,前瞻思考資助基礎研究的體制機制改革,積極謀劃我國基礎研究未來發展。引導和鼓勵科學家增強使命感和創新自信,推進科學前沿,促進科學事業發展。發揮導向作用,為國家重大發展戰略提供科技源頭支撐,解決國家經濟社會長遠發展、重要國計民生和行業產業發展中的關鍵科學問題,為創新驅動發展提供持久動力。

第二篇 總體戰略

第二章 發展目標

(五)推動我國基礎研究實現“三個并行”

十三五”乃至更長一段時期,科學基金要推進科學和工程前沿,催生更多科學突破,培育科學英才,助推我國基礎研究實現與科技發達國家的“三個并行”,為創新驅動發展提供戰略支撐,形成學科繁榮發展、原創成果充盈、高端人才集聚、創新文化濃郁的局面,奠定創新型國家的科學基礎。“三個并行”的總體目標:2020年達到總量并行,即學術產出和資源投入的總體量與科技發達國家相當,學科體系更加健全,奠定進入創新型國家行列的科學基礎。2030年達到貢獻并行,即力爭中國科學家為世界科學發展做出可與諸科技強國相媲美的眾多里程碑式貢獻,形成若干引領全球學術發展的中國學派,助推我國躋身創新型國家前列。2050年達到源頭并行,即對世界科學發展有重大原創貢獻,有支撐和引領經濟社會發展的重大源頭創新工作,為我國建成世界科技創新強國提供源頭支撐。

三個并行”是對我國基礎研究數量和質量水平提升的整體表征,在國家創新能力發展的不同階段,各項“并行”的實現程度有所不同,是一個積疊、漸進的循序發展過程。到2020年,“三個并行”的參考指標包括:

總量并行”:(1)經費投入方面,基礎研究經費占R&D投入比例顯著提高;國際合作交流經費達到與合作對象大范圍等同體量。(2)論文總量方面,與美國差距進一步縮小。(3)論文影響力方面,論文總被引用次數全球第二;高被引科學家占全球10%;篇均被引用次數接近世界均值。

貢獻并行”:(1)熱點研究方面,每年涌現10項左右里程碑式的學科前沿工作;主導5%以上的學科前沿熱點形成。(2)學科發展方面,在全球學科地貌圖上形成若干“隆起”區域。(3)人才隊伍方面,擁有一批具有全球影響力的領軍人才,學科全球前50位科學家占比進入前4名;更多科學家進入世界主要學術組織的核心領導層。

源頭并行”:(1)原創成果方面,面向世界科學前沿每年涌現35項具有原創意義的重大成果。(2)創新高地建設方面,形成一批在國際上有重要影響的學術高地。(3)創新驅動發展方面,產出一批從原創到應用、支撐創新驅動發展的重大成果。

(六)建設卓越科學基金管理機構

不斷完善科學基金資助管理機制,建設評審制度公正、績效回報豐富、全球視野開闊、管理服務高效、資源總量宏大、資助譜系多樣的卓越科學基金管理機構,促進科學基金成為學術探索的燈塔、創新思想的熔爐、創新人才的搖籃、創新驅動的引擎、科學文化的沃土、專業管理的典范。

評審制度公正:建設具有持久公信力的評審制度平臺,發揮國家科技計劃專業化管理示范作用。制度設計更加科學,評審程序更加公正,信息支撐更加有力,評審結果更加可信,激勵科學突破更加有效。到2020年構建較為完善的同行評議質量監測體系。

績效回報豐富:不斷提高科學基金資助績效,激勵出成果、出人才、出思想,不斷拓展科學家自由探索、施展才華的空間,實現更多的原創突破,占據科學制高點,培養有國際影響力的領軍人才,發揮基礎研究的支撐引領作用。

全球視野開闊:統籌利用國內外科技資源,推進實質性合作研究,營造有利于科學家更好參與國際(地區)科學合作的開放創新環境。研究發起國際大科學計劃與工程,積極參與大型國際科學合作計劃,與各國科學家共同應對重大全球性科學挑戰。

管理服務高效:完善咨詢、決策、執行、監督相協調的資助管理體系,弘揚科學基金文化,建設具有重要國際影響力的科學資助機構。完善管理制度,提升服務效能。建設穩定可靠安全的信息系統,促進資助管理科學化、智能化。

資源總量宏大:精心管好用好科學基金,進一步提升科研資源配置的公信力,爭取不斷加大財政投入力度。到2020年,努力建設成為具有高度專業化、信息化、國際化水平,資助覆蓋寬廣,資助規模宏大的世界級科學基金組織。

資助譜系多樣:完善資助格局,優化支持機制,統籌實施多層次資助工具。適應不同年齡、不同職業生涯階段人才成長規律,發展多樣化人才資助模式。夯實廣泛學科基礎,關注支持傳統學科、基礎學科、薄弱學科、瀕危學科,鼓勵開展交叉學科、邊緣學科、新興學科和跨學科研究,促進基礎研究繁榮發展。

第三章 發展思路

(七)指導思想

全面貫徹黨的十八大及歷次全會精神,牢固樹立創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念,以深入實施創新驅動發展戰略、支撐供給側結構性改革為主線,面向世界科學前沿、面向國家戰略需求、面向重要國計民生,把握戰略定位,尊重基礎研究發展規律,實行分類管理,培養創新人才,培育創新思想,推動學科發展,營造創新環境,突出聚力前瞻部署、聚力科學突破、聚力精準管理的戰略導向,全面提升源頭創新能力,為建設創新型國家和世界科技強國、實現中華民族偉大復興的中國夢奠定扎實的科學基礎。

堅持創新發展,強化原創價值導向,繁榮創新文化,孕育科學突破,提升基礎研究整體水平和原創能力。堅持協調發展,統籌戰略引導與鼓勵自由探索,推動學科均衡協調演進,加強與相關部門及其他科技計劃的配合銜接,促進科技資源優化配置。堅持綠色發展,夯實生態文明的科學基礎,促進人與自然和諧發展、經濟社會可持續發展,營造健康學術生態。堅持開放發展,加強國際(地區)合作與交流,以更積極的姿態主動融入全球科學體系。堅持共享發展,促進區域和行業基礎研究能力提升,打造高水平、專業化信息支撐平臺,推進成果開放共享,加強科學傳播,履行社會責任。

遵循科學規律、加強分類管理是新時期提高科學基金資助成效的必然要求。針對不同類型的基礎研究,實行差異化的有效資助機制。對于好奇心驅動的基礎研究,科學基金要發揮主導作用,充分尊重科學家的學術敏感,擴大自主選題空間,鼓勵自由探索、寬容失敗;對于體現國家重大戰略目標的基礎研究,科學基金要發揮源頭孕育作用,引導科學家在關系國家發展命脈的戰略必爭領域攻堅克難;對于面向全球性挑戰的基礎研究,科學基金要推進高水平國際合作,用好全球創新資源,服務人類進步;對于滿足區域或行業發展特殊需求的基礎研究,科學基金要發揮“育種”作用,加強與地方政府、產業部門的協作,通過指南引導科學家深入研究,促進知識創新體系和技術創新體系有機結合。科學基金將繼續堅持以資助好奇心驅動的基礎研究為主體,統籌兼顧其他類型的基礎研究和重要基礎性工作,鼓勵科學家將學術興趣和國家目標有機結合。

聚力前瞻部署是應對新科技革命與產業變革的必然要求。科學基金應計慮長遠,突出支持科學前沿、培育新的學科生長點,關注影響長遠發展和產業變革的重大科學問題,為國家重大科技項目部署做好前期預研,更加注重培育下一代基礎研究人才,為經濟社會發展提供知識基礎和人才儲備。聚力科學突破是提升我國原始創新能力的關鍵所在。針對我國具有自身優勢、蓄勢已久、可望突破的關鍵科學領域,加強資助部署,鼓勵科學家不斷開拓,搶占科學制高點。聚力精準管理是提升資助績效的有效途徑。梳理整合資助格局,優化評審程序,建立體現學科差異的戰略引導機制、科學評價體系和資助管理機制,提升科學基金資助管理效能。

(八)總體思路

堅持定位:把握科學基金的戰略定位,更加聚焦基礎、前沿、人才,更加注重創新團隊和學科交叉,筑探索之淵、浚創新之源、延交叉之遠、遂人才之愿。堅持把鼓勵自由探索作為基本立足點,積極構建有利于科學家自由探索的學術生態,引導科學家勇于向科學之淵的更深處開掘;堅持把培育原始創新能力、服務創新驅動發展作為核心任務,提煉和解決重大戰略需求溯及的重要科學問題;堅持把推動學科交叉融合、破解復雜難題作為戰略重點,引導科學家結合科學前沿和國家需求開展交叉研究;堅持把發現培養科技才俊作為根本使命,營造有利于人才成長和發揮作用的良好環境。

激勵原創:瞄準科學前沿,激勵科學突破,提高原始創新能力。樹立原創價值導向,尊重首創、包容多元、寬容失敗、鼓勵冒尖;加強原創導向的資助部署和機制設計,激勵新概念、新構思、新方法、新工具的創造;完善從非共識學術爭議中甄別發現原創思想的工作機制,探索加強對挑戰傳統范式的變革性研究的資助力度;凝練重大原創性科學問題,加強系統部署,穩定支持科學家潛心研究。

統籌支持:立足創新驅動發展戰略全局,增強資助工作系統性、協同性,為全面培育原創能力提供戰略支撐。統籌當前與長遠的部署,既關注國家急需的重大問題,又著力解決影響經濟社會長遠發展的關鍵科學問題;統籌競爭與穩定支持,在競爭擇優中實現對優秀人才團隊、重要學科領域的長期穩定支持;統籌面上部署與重點資助,全面培育源頭創新能力,精準選擇重要戰略領域;統籌基礎學科、交叉學科、傳統學科、新興學科、優勢學科、薄弱學科布局;統籌基礎研究關鍵要素,促進科研與教育結合,形成探索、人才、工具、融合四位一體的資助格局。

升級發展:實現科學基金資助與管理升級,促進基礎研究從量變到質變的躍升。更加注重學科特點,實現差異化管理;不斷提升信息化水平,促進開放共享,實現智能化管理;充分利用全球科技資源,提升國際化水平;加強資源配置戰略管理,保障評審質量,加強管理隊伍能力建設,提升專業化水平;不斷完善績效管理體系,提高資助績效;更加注重以法治基金建設推進改革發展,提高法治管理水平。

第四章 資助格局

(九)構建“探索、人才、工具、融合”資助格局

適應基礎研究資助管理的階段性發展需求,統籌基礎研究的關鍵要素,將科學基金資助格局調整為探索、人才、工具、融合四大系列。探索系列主要包括面上項目、重點項目、國際(地區)合作研究項目等;人才系列主要包括青年科學基金項目、優秀青年科學基金項目、國家杰出青年科學基金項目、創新研究群體科學基金項目、地區科學基金項目等;工具系列主要包括國家重大科研儀器研制項目等;融合系列主要包括重大項目、重大研究計劃項目、聯合基金項目、基礎科學中心項目等。

圍繞科學基金發展目標,統籌實施各類項目,增強資助計劃的系統性和協同性。堅持自下而上的自主選題和自上而下的戰略引導相結合,鼓勵自由探索和需求導向并舉。弘揚改革創新精神,加強宏觀精準調控。深化學科戰略研究,適時調整學科結構,增強資源配置的靈活性、有效性。

第三篇 發展任務

第五章 培育創新思想

(十)聚焦科學前沿,加強前瞻部署

加強科學前沿探索,力爭在更多領域引領世界科學研究方向,著力培育源頭創新能力,更好地為國家其他重要科技計劃孕育源頭知識、提供成果儲備。根據我國基礎研究轉型發展需求和科研隊伍發展狀況,遵循基礎研究特點和規律,科學運用宏觀調控手段,有效發揮資助率和資助強度的杠桿調節作用,引導科研資源優化配置。

面上項目要支持自由探索,激勵原始創新,促進學科均衡協調可持續發展。重點項目要著眼關鍵前沿,結合戰略需求,兼顧學科發展,集成創新資源,孕育重點突破。切實加大對非共識、變革性創新研究的支持力度。鼓勵質疑傳統、挑戰權威,重視可能催生新概念、新范式或新學科、新領域的研究,強化顛覆性技術的科學基礎。探索建立針對風險高、回報大、探索性強的研究項目的特殊評審和管理機制。

第六章 培養創新人才

(十一)強化智力支撐,培育科學英才

尊重科技人才成長規律,完善科學基金人才和團隊支持體系,為國家科技創新隊伍建設奠定人才資源基礎。針對人才發展學科廣泛性、路徑多樣性等特征,完善穩定支持機制,對不同年齡段優秀人才實行全譜系支持,為各類人才施展才華、探索創新提供舞臺。加強對女性科研人員的支持。持續支持研究生參與基礎研究,培育下一代創新人才。

持續加大對青年研究人員的支持力度。青年科學基金項目堅持多學科、廣覆蓋,給更多處于起步階段的青年科研人員以及時、有力的支持,保持合理規模,提高資助強度,為基礎研究隊伍建設蓄積人才之源。加強對博士后研究人員的支持。深入貫徹黨的民族政策和國家的區域發展戰略,推進少數民族地區和西部地區人才的穩定與培養。完善地區科學基金項目資助機制,鼓勵項目負責人走出“溫室”,參與更高水平的開放競爭。調整完善優秀青年科學基金項目規模和評審機制,促進各學科優秀青年人才均衡發展。國家杰出青年科學基金項目堅持高端引領,發揮凝聚海內外人才的帶動示范作用和創新拔尖人才的品牌效應。爭取適度增加規模,激勵基金獲得者聚焦科學前沿、攻堅克難,開展長期性、系統性、原創性科學探索,提升國際影響力,造就學科領軍人物。創新研究群體項目要加強科學目標引導,進一步發揮團隊協作和多學科交叉融合優勢,著力培養和建設一批具有重要國際影響力、沖擊世界科學前沿的創新團隊。擴大外國青年學者研究基金資助規模,探索設立外國高級科學家來華研究項目,吸引國外優秀人才來華長期工作,支持和鼓勵大學和科研機構聘請世界一流專家到中國開展合作研究,逐步完善吸引國外優秀人才的資助機制,努力創造有利于人才及學術交流的國際化環境。充分發揮境外科技資源優勢,支持內地與海外及港澳學者合作開展高水平研究。

第七章 打造先進工具

(十二)創新儀器研制,強化條件支撐

突出科學目標引導,鼓勵和培育具有原創性學術思想的探索性科研儀器設備研制,為科學研究提供新穎手段和有力工具,開拓研究領域,催生源頭創新。加強宏觀指南引導,加強對優先和重點支持領域科研儀器研制的戰略布局。加強與國家其他科研儀器設備研制計劃的銜接和協調,共同提高我國科研裝備自給水平。

明確不同層次儀器研制項目功能定位,研究制定適合不同規模和特征的儀器類項目管理模式,加強分層細化管理。規范經費管理,加強預算指導與評估。探索項目評審、監督檢查及監理的管理機制。探索加強大額經費監管的有效措施,努力實現研制高水平科研儀器、扎實推動重要戰略領域自主創新的科學目標。探索開展項目結題后儀器應用效果評估。按照國家關于大型儀器開放共享服務等要求,推進儀器有效利用和向社會開放。

第八章 推動交叉融合

(十三)聚焦重大主題,創新交叉融合資助模式

重大項目要面向科學前沿和國家需求,推動學科交叉,匯集創新力量,攻克科學難題,服務創新驅動。繼續推進實施重大研究計劃,凝練科學目標,長期穩定支持,強化集成整合,推動跨越發展。試點實施基礎科學中心項目,面向科學前沿和未來制高點,集成優勢資源,推動學科交叉融合,匯聚和培養高水平人才,打造科學研究高地。針對重要研究方向和系統性研究需求,探索實施項目群資助方式,加強研究交流和成果集成。鼓勵自然科學與人文社會科學交叉,探索支持教育科學研究。發揮聯合基金的導向作用,引導社會資源,解決關鍵科學問題,促進產學研合作,推動領域、行業或區域的自主創新能力提升。

第九章 拓展國際合作

(十四)深化開放合作,推進新型國際化

適應中國特色大國外交戰略的新要求,充分利用全球科技資源,堅持平等合作、互利共贏、注重實效的原則,支持實質性合作,推動戰略型合作,切實營造有利于國際(地區)科學合作的開放創新環境,以更加開放的姿態促進中國科學更好融入全球科學體系,推進新型國際化發展,全面提升科學基金資助與管理的國際化水平。

發揮國際科技合作在人才培養方面的作用,提高我國科技隊伍的國際化水平,培養引領科學潮流、具有國際視野的學術領軍人才。積極推進我國大學、科研院所等機構開展國際科技合作,利用協議渠道向中國學生和青年研究人員提供國際合作研究與培訓機會,培養全球視野和全球科技活動參與能力。強化國際合作的人才培養與合作網絡建設功能。依托優勢學科和機構,加強與全球優勢和特色研究團隊合作,實現由單純的研究項目合作,向“項目-人才-基地”合作方式轉變。加強對“一帶一路”沿線國家基礎研究合作的支持。支持我國科學家在國際大型科學裝置上開展研究工作或參與國際重大科學計劃。鼓勵中國科學家發起重大國際合作研究計劃,協同應對人類共同關注的重大科學挑戰。加強與重要國際科學組織的合作,參與國際科學組織議程的設計與決策,支持科學家在重要國際學術組織中擔任領導職務。探索在科技發達國家設立辦事處,加強與國外相關機構的合作與交流,借鑒國際先進經驗,推進科學基金管理水平提升。

第四篇 學科布局與優先領域

第十章 夯實學科基礎

(十五)學科發展戰略思路與任務

學科是科學研究和人才培養的重要基礎。我國要實現從科學大國向科學強國的轉變,必須具有全面均衡的學科結構與學科體系。“十三五”期間,要繼續重視基礎學科、傳統學科、優勢學科,鼓勵開展交叉學科、新興學科、薄弱學科研究,大力促進學科交叉與融合。在各學科SCI論文總量和總被引用次數持續增長的趨勢下,力爭論文篇均被引用次數和高被引論文數量進一步增長,部分學科學術影響力達到世界領先,各學科吸引和培養一批具有國際影響力的科學家及研究團隊,形成國際上具有學科優勢和專業特色的學術高地。

十三五”期間,科學基金將在促進學科協調發展和重點突破方面強化以下工作。一是加強戰略研究成果的有效應用。繼續做好同中國科學院和中國工程院聯合開展的戰略研究工作,廣泛凝聚以院士群體為代表的戰略科學家和一線科研骨干專家的集體智慧,為引導科學家探索科學前沿和服務于國家需求提供戰略視野和科學依據。與中國科學院共同支持的學科發展戰略研究,側重于發現新的科學前沿和新的學科生長點;與中國工程院共同支持的未來20年工程科技發展戰略研究,注重從國家經濟社會需求出發,提出支撐我國傳統產業升級與高新技術產業發展的共性技術和關鍵技術突破所需解決的核心科學問題。二是加強資助工具的優化組合,推動學科交叉。在促進學科均衡協調發展的同時,有效利用重大項目和重大研究計劃等資助工具,探索基礎科學中心等資助機制,切實推動學科交叉與融合。促進自然科學與工程科學及人文社會科學交叉、物質科學與生命科學交叉。加強問題導向的綜合交叉研究,如能源、資源、生態環境、人口健康等領域的重大挑戰性問題。三是加強學科布局及資助管理。深入開展學科發展態勢分析與評估工作,繪制學科發展“地貌圖”,制定更加符合學科自身發展特點與規律的更精準的學科資助政策,探索與學科發展規律和人才成長規律相適應的資助管理模式,鼓勵各科學部在學科結構調整、評議方式創新、資源配置優化等方面,探索差異化的學科管理方式。

在綜合考量學科發展國際趨勢和我國基礎研究發展現狀的基礎上,著眼于推動學科均衡協調可持續發展的戰略要求,“十三五”期間,科學基金工作的學科發展布局以自然科學、工程科學和管理科學為基本框架,制定針對數學、力學、天文學、物理學、化學、納米科學、生命科學、地球科學、資源與環境科學、空間科學、海洋科學、材料科學、能源科學、工程科學、信息科學、數據與計算科學、管理科學、醫學等18個學科未來五年的發展戰略。

數學:數學是研究數量關系和空間形式的科學,包括純粹數學、應用數學與計算數學、統計學與數據科學等學科。數學既是自然科學的基礎,也是眾多重大技術發展的基礎。未來五年,將推動數學各分支學科進一步交叉融合,使其獲得新的發展動力與活力;同時推動應用數學更加滿足實際需求,使數學在解決科學技術發展以及國家重大經濟社會發展的問題中發揮更加積極的作用。到2020年,在基礎理論研究方面,爭取產生在國際上有重大影響的成果,在前沿領域形成具有引領性的研究團隊,培養和造就具有競爭菲爾茲獎實力的青年數學家;在實際應用研究方面,力爭解決國家重大需求中的科學問題,培養具有交叉學科背景和攻關能力的研究團隊。“十三五”期間,重點支持幾何分析、代數幾何和代數數論及數學內部各分支學科之間的交叉研究;重點扶持問題驅動的應用數學研究;大力推動高性能科學計算研究、統計學和數據科學基礎理論研究;特別重視物質科學、生命科學、信息科學、地球科學、環境科學、材料科學、系統科學、經濟金融等應用領域中與數學相關的學科交叉問題研究。

力學:力學是關于力、運動及其關系的科學,研究介質運動、變形、流動的宏微觀行為,揭示力學過程及其與物理、化學、生物學等過程的相互作用規律。已形成以動力學與控制、固體力學、流體力學、生物力學為主要分支學科,以爆炸與沖擊動力學、環境力學、物理力學等為重要交叉學科的力學學科體系。未來五年,將繼續鼓勵原創性及引發學科理論創新的研究,重點加強面向國家重大需求的新概念、新理論、新方法和新技術研究,加大支持薄弱方向,不斷促進學科交叉,培育新的學科生長點。到2020年,努力培養具有國際影響力的力學家,形成在國際上有影響力的學科高地。“十三五”期間,重點支持多場多過程下固體的本構理論及極端力學行為、近空間高超聲速流場內局部稀薄氣體流態機理和方法研究、高速流動中的可壓縮湍流問題、非線性系統的跨時空尺度動力學耦合機理及其應用等前沿問題的研究;加強新型材料的本構關系與強度理論、超常環境下材料與結構的力學行為、湍流理論及機理、高超聲速空氣動力學模擬與實驗、航空航天動力學與控制、生物組織與仿生材料的多尺度力學行為等優勢學科;著力扶持多體動力學、結構力學和高速水動力學等薄弱學科;加強關注航空、航天、能源、海洋、環境、先進制造、交通運輸、人類健康等重大需求領域中的關鍵力學問題,形成對國家重大需求的重要支撐能力。

天文學:天文學研究宇宙中各種不同尺度的天體,包括太陽和太陽系內天體、恒星及其行星系統、星系和星系團,乃至整個宇宙的起源、結構和演化。天文學研究包括星系和宇宙學、恒星與銀河系、太陽系與太陽系外行星系統、太陽物理、基本天文學。天文技術方法作為支撐天文學發展的技術基礎,是天文學研究的組成部分。未來五年,將保持已經具備一定優勢的研究方向,促進充分發揮我國觀測大設備潛力的相關研究,扶植國內雖剛剛起步、但屬于國際主流的研究方向。到2020年,圍繞FASTHXMTDAMPE等在國際上有重要影響的大型地面和空間天文觀測設備,在揭示銀河系的結構和集成歷史、暗物質粒子的物理性質、致密天體周圍的強場物理規律、引力波相關物理問題、γ射線暴中心能源機制、宇宙加速膨脹機理、太陽活動的來源等重大研究方向取得突破性成果,涌現出約20位具有國際影響力的科學家,將研究規模擴大五成,并顯著提高學術水平。“十三五”期間,重點支持銀河系的集成歷史及其與宇宙大尺度結構的演化聯系、致密天體周圍的強場物理過程、引力波相關物理問題、恒星的形成與演化以及太陽活動的來源等前沿問題研究;加強天文技術和系外行星系統探測方面的研究;重視天文學與物理學、力學、空間科學、地球科學、信息科學等密切相關的交叉研究。

物理學:物理學是研究物質結構及其相互作用和運動規律的科學。在更小微觀尺度和更大宇觀時空上探索物質的深層次結構及其相互作用,也研究復雜體系、多粒子運動等“演生”出來的凝聚合作現象和規律。未來五年,將繼續保持我國已有的優勢研究方向,重點促進主流方向全面進步,促進我國物理學整體水平提升;鼓勵對根本性基礎科學問題進行長期深入的探索,引導面向國家重大戰略需求、為突破國家安全和經濟發展中的瓶頸問題做出實質性貢獻的研究。到2020年,爭取有12個科學思想和關鍵技術上的重大突破,形成2個以上國際上起主導作用的研究團隊和有特色的學派,實現原創性實驗技術方法和核心儀器設備的關鍵性能力建設。“十三五”期間,重點支持自旋、軌道、電荷、聲子多體相互作用及其宏觀量子特性;光場調控及其與物質的相互作用;冷原子新物態及其量子光學;量子信息技術的物理基礎與新型量子器件等研究,深入開展后Higgs時代的亞原子物理與探測、中微子特性、暗物質尋找和宇宙線探測、硬X射線自由電子激光及其加速器物理研究;進一步扶持原子分子物理和等離子體物理等學科,增強軟凝聚態物理、統計物理研究力量;加強物理學在與信息、能源和生命科學等學科交叉融合中的實質性作用。

化學:化學是研究化學反應和物質轉化的學科,是創造新分子和構建新物質的根本手段,是與其他相關學科密切交叉和相互滲透的一門中心科學。當代化學發展的核心問題是如何實現化學合成與過程及功能的精準控制。化學科學在國家工業生產、經濟發展、環境健康和國家安全等相關領域的發展中具有無可替代的作用與價值。未來五年,將強化基礎性、前瞻性、交叉性和變革性的創新研究,實現從量的擴張到質的提升,使我國化學研究的部分領域在全球化學研究中成為開拓者和引領者;培養一支具有國際視野的杰出人才隊伍,形成若干引領化學發展的創新團隊;在若干化學領域取得重大科學突破。“十三五”期間,針對分子精準轉化的目標,實現功能分子的高效綠色合成、組裝及新形態與新功能物質的構建;重點發展宏量制備及相關復雜反應體系的介尺度理論與方法,重視化學與化工過程的協同研究;優先支持面向能源高效轉化與利用的催化與表界面科學;強化基于新原理的化學精準測量與分子成像技術研究;深化化學動態修飾調控的生物大分子及其生物學意義的認識;探究化學物質對人類健康與生態環境的系統功能關系;重點扶持團簇和仿生化學及其應用;引導基于國家重大戰略需求的選態化學及理論與計算化學的基礎研究等。

納米科學:納米科學是在納米尺度上研究物質的相互作用、組成、特性、制造方法以及由納米結構集成的功能系統的科學,主要包括納米表征技術,納米材料的制備及其在能源、環境、催化領域的應用,納米器件與制造,納米生物醫學以及納米標準與安全等五個領域的研究。未來五年,進一步加強和促進納米材料的精準/可控制備,發展高時間、空間分辨的納米表征技術以及納米結構的定量分析技術,加強新型微納器件的開發與制造加工和集成技術,開拓面向能源、環境和生物醫藥領域應用的納米材料,進一步揭示與評價納米材料的生物效應與生物安全性,制定面向納米領域應用的重要標準。到2020年,在保持論文總量和被引用次數世界第一的基礎上,爭取在納米科技領域有12個原創性的重大突破,形成2個以上國際上起主導作用的學科高地,有10人左右進入TOP1%科學家行列。“十三五”期間,重點支持納米材料與納米結構的精準/可控制備;納米催化的本質以及應用;新型碳納米材料以及碳納米材料在電子器件、生物醫藥方面的應用;亞納米尺度以及多層次表面微結構的表征新方法;面向能源高效轉化、環境治理的多層次納米材料;納米生物效應與診療技術,基于納米效應的器件設計與制造,功能仿生納米材料與自組裝,多維納米打印制造,結構材料的納米化以及納米科技的基礎理論等研究方向。

生命科學:生命科學是研究生命現象、揭示生命活動規律和生命本質的科學。其研究對象包括動物、植物、微生物及人類本身,研究層次涉及分子、細胞、組織、器官、個體、群體及群落和生態系統。既探究生命起源、進化等重要理論問題,又有助于解決人口健康、農業、生態環境等國家重大需求。未來五年,將顯著提升我國生命科學領域的論文質量,取得一批系統性的原創成果,繼續提高在世界頂級科學期刊發文的數量和國際影響力;進一步壯大生命科學研究隊伍,培養高水平研究團隊,造就一批在國際生命科學研究領域具有重要影響力的科學家。“十三五”期間,繼續保持我國科學家在優勢方向上的國際領先地位,力爭將部分優勢方向,如蛋白質和核酸等生物大分子的修飾和調控、干細胞命運決定機制、農林生物基因組學與分子輔助育種等,發展成為引領國際前沿的重要陣地;促進更多研究方向的快速成長,培養更多在國際上占有一席之地的優勢方向;大力促進弱勢學科和研究方向的發展,如經典生物分類、動物模型建立和擬人化等;圍繞重要科學問題,積極推動生命科學與其他學科的交叉研究。

地球科學:地球科學是認識地球的一門基礎科學,包括地理學、地質學、地球化學、地球物理與空間物理學、大氣科學、海洋科學等以及與相關學科的交叉研究。探究發生在地球系統的各種現象、過程及過程之間相互作用機理、變化及其因果關系等,并為解決資源供給、環境保護、防災減災等重大問題提供科學依據與技術支撐。未來五年,將以科學問題為導向,解決制約保障資源供應、保護生態環境、服務生態文明的重大地球科學問題;發揮區位優勢,擴大優勢學科,推進傳統學科向縱深發展;加強學科交叉,強化新興學科發展。到2020年,力爭在克拉通巖石圈形成與演化過程、關鍵地質歷史時期生命-環境協同演化、季風系統動力學、青藏高原地球動力學過程及天氣氣候效應、大氣復合污染形成機制等領域,能夠形成在國際上有影響力的研究團隊,引領相關領域的國際趨勢。“十三五”期間,重點支持礦產資源和化石能源形成機理研究;地球環境演化與生命過程研究;地球深部過程與動力學;人類活動與地球環境相互作用機理與調控研究;類地行星起源與演化研究;典型地區圈層相互作用與資源環境效應研究;全球環境變化與地球圈層相互作用研究;天氣、氣候與大氣環境過程、變化及其機制研究;重大災害形成機理及其減災對策研究;加強地球觀測與信息提取的理論、技術和方法的研究。

資源與環境科學:資源與環境科學是以與人類生存發展相關的環境要素及其綜合體為研究對象的學科,包括自然地理學、人文地理學、土壤學、生態學、環境科學、地圖學與地理信息系統等分支學科。未來五年,將深入開展陸地表層系統單要素與子系統的時空運動特征與變化規律的探索;著力拓展多介質界面相互作用與過程、多系統耦合機理與過程、區域人類活動及其對全球變化的響應機制、關鍵帶過程與功能等前沿與核心科學問題的研究;發展陸地表層系統動力學理論與系統模式和基于大數據的資源環境研究新范式;創新資源環境觀測技術與科學數據共享。到2020年,培養造就一支強大的資源環境研究隊伍;構建先進的研究平臺,保持在區域地理環境研究、全球環境變化的區域響應模式、人地相互作用關系與機理、地學信息圖譜與空間分析等學科的世界領先地位;顯著提升在環境污染及其健康效應、土壤生物的生態功能與環境效應、地理空間數據挖掘與地學建模等學科領域的國際地位。“十三五”期間,進一步聚焦陸地表層系統多要素多尺度相互作用,理解水文過程、土壤過程和生態過程、區域氣候過程及其耦合,轉型期城市/區域人文-資源-環境過程與機理,空間對地觀測系統等前沿方向;扶持土地變化科學、數據集成模型方法等薄弱研究方向;建立對環境綜合觀測及長期定位研究的穩定支持機制,促進學科穩定發展。

空間科學:空間科學是以空間飛行器為主要工作平臺,研究發生在地球、日地空間、太陽系乃至整個宇宙的自然現象及其規律的科學。主要包括空間天文學、太陽物理學、空間物理學(包括空間環境科學)、行星與太陽系探測、微重力科學、空間生命科學、空間大地測量學、空間地球科學等領域。未來五年,將繼續保持我國的優勢研究方向,加強空間探測基礎性工作,不斷開拓新的領域,促進學科交叉,鼓勵國際合作。到2020年,有選擇地開展重大科學問題的前沿探索,在北斗導航衛星的科學應用和基于子午工程、三亞非相干散射雷達等天基和地基探測的地球空間多圈層耦合研究方面獲得創新性重大成果;力爭更多科學家在重要的國際會議上作邀請報告,高水平論文數和論文被引用次數均進入世界前列;著重空間探測與研究的基礎建設和能力建設,初步形成以覆蓋多個前沿學科領域的空間科學研究計劃為標志的學科創新體系;培養一批有國際影響的領軍人才,促進我國空間科學進入世界先進行列。“十三五”期間,優先支持日地空間環境和空間天氣、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等重大前沿問題研究;重點扶持行星物理等學科的發展;重視與等離子體物理、地球科學、大氣科學等學科交叉研究。

海洋科學:海洋科學是研究海洋水體和海底,以及海洋與大氣、海水與河口海岸等界面各種過程的自然科學,主要由物理海洋學、化學海洋學、生物海洋學、海洋地質學和海洋技術科學等五大分支學科構成。其時代特征表現為學科的交叉融合與技術的突飛猛進,從而催生發明與發現,在科學理論與應用研究上取得重大突破。未來五年,將進一步促進我國的優勢研究方向和具有一定規模的研究領域,同時培育我國涉足較少、但屬于國際海洋科學研究前沿的發展方向和領域,并推進各分支學科的多學科和跨學科交叉研究。到2020年,力爭主要分支學科取得國際領先的基礎研究成果和支撐國家重大需求的應用研究成果;全面提升我國海洋科學家的國際地位,形成3個以上具有重要國際影響力的、高水平的科學家群體。“十三五”期間,重點支持深海過程與圈層相互作用、深海大洋生態系統動力學、海氣相互作用、陸海相互作用以及海洋綜合觀測系統與科學實驗;加大扶持海洋技術科學等薄弱學科,加強對海洋觀測、調查儀器設備的支持;重視海洋科學與地球科學其他學科以及生命科學、信息科學、環境科學、工程技術等領域的交叉與融合。

材料科學:材料科學是研究材料成分、制備與加工、組織結構與性能、材料使用性能諸要素以及它們之間相互關系的科學。既是以探索材料科學技術自身規律為目標的基礎學科,又是與工程技術密切相關的應用學科。未來五年,將繼續資助我國已有的優勢領域,并在國際主流研究和發展方向上加大資助力度,為發展具有自主知識產權的材料體系打下堅實的理論基礎。同時重視促進學科交叉研究,如材料科學與信息技術、能源利用、環境科學和生命科學等重要應用領域的交叉融合,形成新的學科交叉研究熱點;特別重視開展應用目標導向的材料科學基礎研究。到2020年,形成35個在國際上有較大影響力的學術研究成果或解決國家重大需求的科技成果,培育35個在國際上有較大影響力的創新研究團隊和若干名在國際上有影響的青年材料科學家。“十三五”期間,重點支持金屬非晶材料、輕質合金材料、低維碳材料、新型功能材料、有機光電材料、生物醫用材料、通用材料高性能化等方面的前沿和基礎研究,發展計算材料學和新材料制備科學,加強基于新原理和新效應的材料性能測試方法研究及表征手段研究,注重材料的資源化可持續利用研究,提升傳統材料綠色制備技術水平。

能源科學:能源科學是研究能源在勘探、開采、運輸、轉化、存儲和利用中的基本規律及其應用的科學,其研究對象包括自然界廣泛存在的化石能源、可再生能源和新能源等,以及由此轉化而來的電能和氫能等各種能量形式、能質相互轉化和有效利用的各個方面。未來五年,將繼續保持我國的優勢領域,扶持相對薄弱的分支領域,鼓勵和促進學科交叉與融合研究;深入研究能源高效潔凈轉化、新能源和可再生能源利用、維護國家能源安全及環境保護的能源相關基礎理論與關鍵技術,推動我國能源學科整體發展達到國際先進水平,為我國經濟社會可持續發展提供理論和技術支撐。到2020年,取得35個具有國際引領水平的基礎研究成果或支持國家能源可持續發展戰略的應用成果,培養具有競爭國際知名獎項能力的青年科學家,形成35個由多位國際知名科學家組成的高水平研究群體。“十三五”期間,重點支持新概念熱學-熱質理論、化石能源高效清潔燃燒、多相流熱物理與太陽能光熱化學研究、新型熱動力循環和超常極端條件下的傳熱傳質研究、智能電網和新一代能源電力系統、高效能電機及系統基礎研究、電力電子系統可靠運行理論與優化方法、可再生能源大規模利用、高效低成本規模化電能存儲等研究領域。

工程科學:工程科學是研究人造結構及其系統在特定條件下的表象及相關規律的科學,主要包括冶金與礦業工程、機械工程、建筑環境與土木工程、水利科學與海洋工程等學科。未來五年,在繼續支持我國具有優勢或特色的研究方向基礎上,積極推動協同創新研究;結合經濟社會發展以及國防安全等方面的重大需求,瞄準國際前沿開展基礎研究,并形成具有自主知識產權的核心技術;加強和促進工程科學與其他學科之間的交叉與融合,推動工程領域開展實質性的國際合作,盡快縮短我國與世界強國在工程科學領域基礎研究的差距,在若干方向和技術領域實現與發達國家“并跑”。到2020年,形成若干個在國際上有重要影響力的研究團隊或群體,有更多的青年學者在國際一流學術會議上作主題報告。“十三五”期間,重點支持領域包括化石能源高效開發與災害防控理論、高效提取冶金及高性能材料制備加工過程科學、復雜機電系統集成設計、增材制造技術基礎研究、機械表面/界面效應與控制、多種災害作用下的高性能結構全壽命可靠性設計理論、綠色建筑設計理論與方法、變化環境下水資源高效利用與生態水利等。

信息科學:信息科學是研究信息產生、獲取、存儲、顯示、處理、傳輸、利用及其相互作用規律的學科。信息科學與技術近幾十年的發展,深刻改變了科技、經濟與社會生活,對當代科學的幾乎所有學科領域發展都有很強的推動作用。未來五年,信息科學的資助工作將面向科學前沿,聚焦網絡強國戰略、“互聯網+”行動計劃、國家大數據戰略以及《中國制造2025》戰略等國家需求,把科學前沿研究和國家對信息科技的需求相結合,圍繞相關重要科學問題開展深入的基礎研究,使信息科學在解決國家信息基礎設施建設、信息安全、智能制造等領域面臨的重大技術問題中發揮更加積極的作用。到2020年,力爭取得對促進信息產業與經濟社會可持續發展、維護國家安全具有明顯作用、并在國際上產生重要影響的成果。“十三五”期間,重點支持通信與電子學、計算機科學與技術、自動化科學與技術、半導體與微納電子學、光學與光電子學等分支學科之間的交叉研究,通過交叉研究孕育重大突破。大力推動量子計算、量子通信、智慧城市、類腦計算等重大交叉領域的研究,特別重視信息科學與其他學科交叉問題的研究。

數據與計算科學:數據與計算科學是一門研究數據的感知、傳輸、管理、分析、計算及其應用的交叉學科。數據與計算科學旨在揭示數據的內在規律及數據之間的關聯關系,研究數據計算理論,實現從數據到知識的轉化,為大數據科學計算、大數據分析、知識發現、問題預測與輔助決策提供理論和技術支持。數據與計算科學是21世紀的一門新興學科,在溯源過去、感知現在、預測未來方面均具有重要的應用價值。針對國家大數據戰略需求、產業需求和數據科學理論探索需求,開展數據與計算科學的前沿研究具有重要的戰略意義。到2020年,力爭取得23項具有重要影響的國際領先理論創新成果,取得若干在解決國家重大需求中具有引領作用的信息技術創新成果,培養一批具有國際影響力的數據與計算科學領域的科學家和研究群體。“十三五”期間,重點支持數據與計算科學的基礎理論、大數據獲取與管理、大數據分析與理解、大數據計算模式,以及面向大數據的新型存儲管理架構與系統等重要基礎問題的研究;同時特別重視在“互聯網+”、經濟與金融、智慧城市、健康醫療、工業制造、能源環保、社會治理、公共安全等應用領域中與數據和計算科學密切相關的學科交叉問題的研究。

管理科學:管理科學是研究人類社會不同層次組織的管理和經濟活動客觀規律的科學。管理科學包括管理科學與工程、工商管理、宏觀管理與政策、經濟科學等子學科,是一門跨自然科學、工程科學和社會科學的綜合性交叉科學。未來五年,將繼續保持我國的優勢研究方向,形成具有廣泛國際影響的中國特色管理科學領域,推動基于中國管理實踐的管理知識源頭創新,完善研究基礎設施體系布局。到2020年,力爭使管理科學國際論文總量、總被引用次數接近國際先進水平;培育具有國際影響和中國特色的以及能夠支持國家重大管理決策的成果;形成由多位頂尖管理科學家組成的、具有重要國際影響力的研究群體;建成具有一流國際水準的中國管理科學數據平臺和智庫。“十三五”期間,將更加重視解決源于國家經濟社會發展重要實踐中的相關管理科學問題;重點支持復雜工程決策理論、企業創新行為與國家創新系統管理、國家安全的基礎管理規律,以及深化改革中經濟結構及體制重構研究;加強管理科學與工程等優勢學科及前沿方向,著力扶持經濟科學等薄弱學科;重視管理科學同其他相關學科領域的交叉科學問題研究;瞄準重要且具有優勢的前沿方向以及具有“中國議題”特色的領域,實施集群式高強度支持,使中國管理科學實現在部分特色領域引領國際前沿。

醫學:醫學是研究人口、健康、疾病等規律的一門科學,包括基礎醫學、臨床醫學、預防醫學、中醫與傳統醫學、藥學、轉化醫學、醫學技術等學科。既涉及眾多長期尚未解釋的基本理論問題,也面臨大數據、創新技術、轉化應用、個體化醫療和邁向精準醫學等亟待解決的難題,還與心理、環境、社會等密切相關。未來五年,將遵循保持既往優勢領域、鼓勵原創基礎研究、強化我國特色疾病探索的原則,布局具有戰略意義和潛在引領作用的優先發展領域。深化已取得國際公認進展的重要疾病的研究,進一步加強藥學研究與加快藥物研發的速度,加強醫學技術的創新與轉化;力爭更多醫學科學家在頂級刊物發表系列原創性論文、受邀在國際大會上作報告或在頂級綜述/評述性刊物撰寫評論,形成一批由多名頂尖醫學科學家組成的研究團隊。“十三五”期間,重點支持疾病的共性病理新機制研究、重大慢病疾病的精準化研究、新發突發傳染病的綜合研究、康復和再生醫學前沿研究、重大環境疾病的交叉科學研究、個性化藥物與個性化醫療關鍵技術與轉化研究、中醫理論的現代醫學內涵研究;加強免疫學、肝臟病學等優勢學科;扶持婦科、兒科重大疾病的醫學研究;重視醫學與其他學科的前沿交叉,包括醫學物理學、化學醫學、定量醫學、干細胞醫學、代謝醫學、疾病微生態學、醫學材料學、醫學集成成像學等方向的發展都將促進對醫學本質和疾病機制的理解。

第十一章 優先發展領域

(十六)各科學部優先發展領域

十三五”期間,通過支持我國優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。各科學部遴選優先發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展的關鍵科學問題做貢獻;(3)充分利用我國科研優勢與資源特色,進一步提升學科的國際影響力。各科學部優先發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.數理科學部優先發展領域

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、監測、生物、醫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響應規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、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;太陽發電機理論與太陽活動周演化規律。

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,新奇光量子態的構造、控制和測量,固態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、外部環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;不穩定核和關鍵天體核反應的精確測量,滴線區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;穩態高性能等離子體的宏觀穩定性和動力學和微觀不穩定性、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.化學科學部優先發展領域

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;非常規和極端條件下的合成化學;原子經濟、綠色可持續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造。

2)高效催化過程及其動態表征

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、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:強關聯及激發態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)分子選態與動力學控制

主要研究方向:高效分子振動態制備技術和基于相干光源的探測技術;多原子反應動態學;表界面化學反應動力學;分子振動激發態、電子激發態及非絕熱動力學;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制,這些性能與功能包括面向能源、健康、環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境暴露與健康效應;環境中抗生素及抗性基因的傳播與控制;放射性物質的環境行為與防控。

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現與修飾;重大疾病治療的先導藥物發現和靶點識別。

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;大分子凝聚態結構、動態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.生命科學部優先發展領域

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、動態變化及其功能;生物大分子相互作用的動態性和網絡特征;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)配子發生與胚胎發育的調控機理

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

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;微生態黏膜免疫機制;免疫耐受和免疫逃逸機制。

5)糖/脂代謝的穩態調控與功能機制

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/脂代謝的穩態維持與異常發生機制。

6)重要性狀的遺傳規律解析

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)神經環路的形成及功能調控

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

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;認知異常的發生機理、早期識別與干預;人類個體認知與社會行為的發生發展過程。

9)物種演化的分子機制

主要研究方向:特殊環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;生物多樣性與生態系統功能的關系。

11)農業生物遺傳改良的分子基礎

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

12)農業生物抗病蟲機制

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

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)農業動物健康養殖的基礎

主要研究方向:農業動物重要性狀形成的生物學規律和生理基礎;農業動物及養殖環境中病原的適應性與傳播規律;重要人獸共患病的發生規律及防控;養殖過程中環境因子變化和污染物遷移規律;飼料營養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、加工過程營養成分的變化及其機制;食品貯藏保鮮和營養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.地球科學部優先發展領域

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;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;地震災害孕育發生和成災機理;大陸活動火山成因機理與災害和環境效應。

3)地球環境演化與生命過程

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境演化;極端條件下的生命過程與地質環境;地質歷史時期的重大環境事件與成因;人類起源與環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、富集區分布與勘探;地下水循環與可持續利用;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;海洋生態系統與生物多樣性;海洋生物地球化學過程與生態環境;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;典型區域地表過程綜合研究。

7)土、水資源演變與可持續利用

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效應;區域水循環與水資源的形成機制;區域水、土資源耦合與可持續利用;土壤生物的生態功能與環境效應;生態水文過程與生態服務。

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發展;關鍵帶過程建模及系統模擬研究。

9)天氣、氣候與大氣環境過程、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;亞洲區域天氣變化、氣候變異和大氣環境的相互影響;氣候系統中能量和物質的交換和循環;極端氣候事件的頻率和幅度。

10)日地空間環境和空間天氣

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境變化;全球氣候變化與水循環;生物地球化學循環與氣候環境變化;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)人類活動對環境和災害的影響

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

5.工程與材料科學部優先發展領域

1)亞穩金屬材料的微結構和變形機理

主要研究方向:發展新型具有特殊性能的非晶態合金體系;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、聲子等的運動規律和機制;低維碳材料的可控制備原理與規模化制備方法;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:生物啟發型和病灶微環境響應載體材料;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,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:非常規條件及微納尺度傳熱的基礎研究;基于先進熱力循環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律;不同地域綠色居住建筑模式、公共建筑和工業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能理論;非常規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//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控與防災減災。

6.信息科學部優先發展領域

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;高動態異構無線資源高效利用與優化方法;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;大規模并行應用算法、軟件與協同優化;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;人機物融合環境的情境理解與自然交互;網絡環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、強耦合的復雜工業過程的智能建模、控制與優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)流程工業知識自動化系統理論與技術

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

7.管理科學部優先發展領域

1)管理系統中的行為規律

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;社會化網絡環境中的創業者行為機理研究;企業管理者的行為及其財務決策影響;企業和居民的綠色低碳行為規律。

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)移動互聯環境下交通系統的分析優化

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化,多方式交通時空資源動態協同配置作用機理;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在線建模與分析。

5)數據驅動的金融創新與風險規律

主要研究方向:實時金融大數據的計量分析理論和技術;異質非常規金融大數據的融合與價值發現;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;網絡環境下公司財務危機的規律及其全局性影響。

6)創業活動的規律及其生態系統

主要研究方向:新創企業的商業模式創新規律;新創企業知識員工的激勵機制;新型創業生態系統的要素及其演化規律;基于物理-信息空間融合的創業企業生態群落;互聯網對創業活動和運營決策的影響。

7)中國企業的變革及其創新規律

主要研究方向:經濟轉型背景下企業與政府的新型關系;中國企業的全球化規律及其驅動因素和影響,新形勢下的企業戰略變革與組織演化規律;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、整合與創新;企業發展智庫與數據庫建設理論與平臺。

8)企業創新行為與國家創新系統管理

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

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略;新興領域服務系統的運營管理;移動互聯環境下變革性服務與創新;基于大數據的客戶體驗優化與服務模式創新。

10)中國社會經濟綠色低碳發展的規律

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展的新規律和新形態;綠色低碳發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;中國國有企業體制轉軌和新型治理規律;中國金融體系的演化和變革規律;新時代背景下中國企業對外投資與戰略管理;中國資本市場國際化規律及其金融安全影響。

12)國家安全的基礎管理規律

主要研究方向:國家安全治理與管理基礎規律和科學理論;新時期國家發展策略與國際競爭戰略分析;國家綜合應急管理體系建設基礎規律;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劃基礎理論;面向重大突發事件的交通流/物流演化與應急調控;中國的老齡化與可持續養老制度設計機理。

13)國家與社會治理的基礎規律

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)新型城鎮化的管理規律與機制

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

15)移動互聯醫療及健康管理

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造;基于大數據的電子健康管理及其模式創新;數據驅動的醫療質量和醫療安全管理;分布式醫療資源的優化配置。

8.醫學科學部優先發展領域

1)發育、炎癥、代謝、微生態、微環境等共性病理新機制研究

主要研究方向:重點研究發育-老化機制、炎癥可控化機制、細胞代謝機制、微生態局部與全身互作機制、神經-內分泌-免疫網絡、組織器官或病變區域微環境特性等疾病發生、發展、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、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點的精準研究,為疾病防治提供有效的候選靶點。

3)新發突發傳染病的研究

主要研究方向:加強新發突發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;加強新發突發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生發展中的作用;研究腫瘤干細胞在腫瘤發生發展、復發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,解讀疾病發生發展中免疫穩態的關鍵作用與機制;創新性發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-發育-老化相關疾病的前沿研究

主要研究方向:圍產期胎兒發育異常(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病機制研究;兒童發育相關疾病(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:發現重大神經精神疾病(ADPD、精神分裂癥、抑郁癥和孤獨癥等)的關鍵基因與發病新機制,創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勢,加強環境因素(自然、社會、心理、食品、職業、生活習慣等)對健康危害的暴露組學研究,注重特殊環境因素對特有高發疾病(例如空氣污染與呼吸疾病、環境內分泌干擾化學物早期暴露與出身缺陷、高/低溫環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、康復和再生醫學前沿研究

主要研究方向:深入探索急救與康復醫學的基本科學問題,創建新型急救與康復技術;加強再生醫學的前沿研究,注重學科交叉與轉化,在干細胞技術、組織工程、生物醫用材料、細胞治療、基因治療、微生態治療、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、結構多態的個性化藥物設計,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)中醫理論的現代科學內涵及其對中藥發掘的指導價值研究

主要研究方向:加大對中醫基礎理論和中藥研發的研究投入;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,并在中醫理論指導下實現中藥現代化。

13)個性化醫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、示蹤、分析的全套單細胞研究體系;優化循環DNA的富集和深度分析技術;完善微型化免疫檢測技術;發展床旁診斷技術研發和標準化流程體系,為個性化醫療與轉化研究提供技術手段。

14)多尺度多模態影像技術與疾病動物模型研究

主要研究方向:自主研制或集成創新多尺度多模態影像技術平臺,實現實時動態精確直觀疾病發生發展過程中分子、細胞器、細胞、組織的病理變化;利用基因操作技術創建各類疾病動物,開發各類高等級動物疾病模型和創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)智能化醫學工程的創新診療技術研究

主要研究方向:綜合交叉應用生物醫學、物理、信息、工程材料等學科相關研究手段,創建與提升前沿性、創新性、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和標準化,推進我國獨立醫學醫療體系的建設。

(十七)跨科學部優先發展領域

跨科學部優先發展領域以促進基礎科學取得重大突破性進展和服務創新驅動發展戰略為出發點,根據我國經濟社會和科學技術發展的迫切需求,凝練具有重大科學意義和戰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略部署提供指導。跨科學部優先發展領域包括:著力推動我國基礎研究在拓展新前沿、創造新知識、形成新理論、發展新方法上取得重大突破的領域;著力解決我國傳統產業升級和新興產業發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.介觀軟凝聚態系統的統計物理和動力學

介觀軟凝聚態系統是涉及生物、醫學、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,發展精確的診斷與醫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(DNARNA)、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、醫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、公共安全、醫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、醫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,將為促進工業技術發展、探索生命機理、疾病診斷與治療和健康器械創新發揮重要作用。

核心科學問題:MRICTPET成像的新方法,多模態光學成像,工業及公共安全、醫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)的動態化學修飾對生物個體發育、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;生物大分子動態化學修飾的生物學意義;生物大分子動態化學修飾的探針技術與檢測手段;靶向生物大分子動態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、手性物質的精準創造和功能的發現已經成為化學、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律,對于發展手性科學與技術的新理論、實現手性物質的精準創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發展如細胞工廠、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中發揮關鍵的驅動作用。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,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,對微生物尤其是未培養微生物在地球化學元素循環中的基礎性作用仍知之甚少。研究地球典型環境中如大洋、熱液口等微生物群落及結構、生態學特征、功能類群豐度及時空變化規律,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中的驅動機制。

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

7.地學大數據與地球系統知識發現

隨著現代科學技術的飛速發展,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數據和動態數據,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;地學大數據規則化重構;地學大數據關聯分析與統計預測;快速、動態、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、管理與動態索引;地學大數據計算理論、技術方法與知識發現;資源環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、生態災害等。深入研究災害事件的致災機理、災害發展規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發展有著重要的意義。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:強震的孕育環境、發生機理及預測探索;大陸活動火山成因機理與災害和環境效應;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、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、生物醫用材料、催化材料和環境材料等。新型功能材料與器件是材料、物理、化學、生命、醫學、能源和環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展材料新技術,促進國家產業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.城市水系統生態安全保障關鍵基礎科學問題

隨著城市化的快速發展和環境污染的加劇,城市水環境日趨惡化,城市缺水和雨澇等難題也日益嚴重,城市水系統的生態安全保障正面臨嚴峻挑戰。目前以常規污染物控制為核心的城市水環境保護理論、方法和技術體系,已無法滿足城市可持續生態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、生態儲存及水環境修復、生態毒理與健康、城市水系統規劃管理等基礎理論問題;突破水質變化與生態系統響應及交互作用的過程機制,解決城市水系統生態風險控制難題;構建城市水儲存、輸送和利用的良性循環新模式,創建城市水系統生態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;基于生態完整性的城市水環境健康安全與生態修復理論和方法;城市水系統多元循環的物質流、能量流變化規律與動力學模式;城市再生水生態儲存與多尺度循環的風險控制原理與途徑;城市水系統可持續健康的綜合保障策略。

11.電磁波與復雜目標/環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展,通過數值模擬精確地量化研究電磁波與目標/環境相互作用的物理原理與相關規律已成為可能。相應的數值模擬和理論預估可為復雜環境中的目標探測與識別,地下資源的勘探開發,地、海、空、天環境中的信息獲取,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與應用,促使相關技術研發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、?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、放射醫學、精密測量術等戰略高技術領域的創新發展。

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境下重大裝備制造管理創新

重大裝備制造作為制造業的高端領域,集中了高新技術與先進管理模式的密集點,是工業化國家的主導產業之一。在我國深化經濟體制改革、促進產業結構調整的大環境下,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境下的復雜裝備制造工程管理創新性研究,對實施創新驅動發展戰略,促進產業轉型升級,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新,重大裝備開發、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.城鎮化進程中的城市管理與決策方法研究

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

核心科學問題:區域產業結構演化模式,城鎮化驅動機制,新型城鎮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,城鎮化過程中綜合交通網絡資源配置。

15.從衰老機制到老年醫學的轉化醫學研究

人口快速老齡化與老年慢病高發,是全球日益嚴峻的社會問題。老年醫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展,以及與醫學的不斷深入融合,多學科交叉的、基于衰老機制的老年醫學研究將成為認識和防治老年重大慢病的有效途徑。充分發揮我國在衰老基礎研究領域的國際并行優勢,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;規范化衰老評價體系的建立;基于衰老機制關鍵環節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,將逐步實現定量醫學、系統醫學和醫學信息化的目標,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新,以及可應用于醫學檢測的生物芯片、串聯質譜、化學探針等海量數據獲取方法的提升,各類疾病的規模化前瞻性臨床隊列與大規模亞健康人群的分子群譜大數據的規范化獲取,個體化醫療信息獲取、分類與存儲,醫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,重大疾病發生與流行的數字化預警模型與防控時空節點的推演,醫療信息系統構建、數據傳輸與精準分析等。

第五篇 保障措施

第十二章 保障投入增長

(十八)爭取財政投入

著眼科學的長遠價值和投資未來的戰略視野,圍繞“十三五”期間我國經濟新常態發展形勢和基礎研究發展趨勢,合理測算科學基金的經費需求,明確新的經費需求增長點,結合國家財政投入可能,完善預算申請論證機制,科學編制經費預算。加強基礎研究投入機制研究,按照國家預算管理制度改革的要求,充分展示科學基金資助績效,爭取財政進一步加大對科學基金的投入。

(十九)調動多元投入

堅持引導投入、聚焦特色、集成優勢、強化協同,積極拓展與地方政府、行業部門、產業界的戰略合作,促進軍民融合,進一步提高各方面投入基礎研究的積極性和主動性。完善科學基金多元投入機制,加強統籌規劃與分類管理。

第十三章 加強戰略管理

(二十)完善咨詢體系

建立多層次、常態化的科學基金咨詢體系。充分發揮全委會在科學基金發展戰略和重大決策中的咨詢作用。創新科學部專家咨詢委員會工作機制,加強學科發展戰略咨詢。建立相對穩定的科學基金發展戰略咨詢專家網絡,通過內部專家與外部專家的有效互動,深化戰略研究與決策咨詢。建立常態化的調研機制,廣泛吸納相關各方對科學基金發展戰略和資助管理的意見和建議。

(二十一)拓展智庫功能

結合中國特色新型智庫建設的戰略部署,充分發揮科學基金的專家資源優勢,為我國科技創新和基礎研究發展提供智庫支撐。通過項目資助等方式,與有關部門共同支持國內高端智庫發展。建立廣泛聯系和使用智庫實體或智庫網絡的機制,推進戰略研究的常態化和系統化,服務國家發展和科學基金戰略決策。加強與中國科學院、中國工程院等的聯合戰略研究,充分發揮科學家群體決策咨詢作用,強化智庫功能。與國際科學基金組織、國際科學組織、政府部門、大學、研究機構等建立戰略咨詢合作關系,增進中國科學與科學基金的影響力。

第十四章 建設法治基金

(二十二)推進依法管理

圍繞全面推進依法治國的總目標,貫徹落實《法治政府建設實施綱要(20152020)》,推動科學基金資助與管理工作的法治化。推進《國家自然科學基金條例》修訂工作。不斷完善立法工作機制,定期清理部門規章和內部規范性文件,制定配套細則。開展科學基金法治評估。落實普法工作實施綱要,完善組織機構,統籌安排普法工作。建立完善重大決策合法性審查機制,完善法律顧問制度,確保決策科學、程序正當、過程公開、責任明確。

第十五章 強化經費管理

(二十三)規范財務管理

健全安全、規范、高效的科學基金財務管理體系,提升科學化、精細化管理水平。堅持講求績效和收支平衡的原則,科學編制中期財政規劃和年度預算,增強預算編制的規范性、前瞻性。規范預算執行,突出績效導向,逐步實現全面預算績效管理。遵循基礎研究規律,構建職責清晰、科學規范、公開透明的資助項目資金管理新機制。完善間接成本補償機制,探索建立依托單位信用等級評價體系,研究制定與信用等級掛鉤的間接費用核定辦法。加強機關運行經費管理,科學有效實施內部控制,充分利用信息技術,努力降低管理成本,提高管理效率。

(二十四)加強資金監督

進一步提升資金管理的透明度,拓寬接受科技界和社會監督的渠道。切實加強項目資金監管,推進痕跡管理,建立完善覆蓋項目決策、管理、實施主體的逐級考核問責機制,加大對違規行為的懲處力度。建立依托單位經費管理信用制度。引導和督促依托單位、項目負責人分別履行管理主體責任和資金使用直接責任。完善以抽查審計等方式開展巡視檢查或抽查的工作機制,探索委托中介審計、聯合政府審計和依靠依托單位內部審計等多元監督方式,建立多向反饋機制。

第十六章 完善資助管理

(二十五)完善評審機制

著力構建科學規范、功能完善、動態更新、安全可靠的評審系統,實現程序公正、結果可信、管理高效。適應學科發展需求,動態調整學科結構。加強評審專家庫建設,完善評審質量控制機制,促進評審業務科學化、規范化、專業化。全面推進通訊評審專家計算機輔助指派系統的使用,提高評審質量和效率。依據項目定位和不同學科特點,完善差異化項目評審標準和評價體系。突出激勵科學突破的評議機制設計,針對高風險、創新性強的非共識研究項目、變革性研究項目以及學科交叉研究項目,積極探索建立有別于傳統同行評審的機制以及特別項目甄別與評價模式。

(二十六)改進項目管理

加強戰略研究和科學論證,充分征求有關方面意見,科學編制項目指南。優化項目申請、評審、實施、監督等管理流程,更加重視項目后期管理。完善復審制度,充分保障項目申請人的合法權益,實現立項過程可申訴、可查詢、可追溯。簡化過程管理程序,避免頻繁檢查和考核,保證科研人員的科研時間,營造寬松的科研環境。

(二十七)加強績效管理

加強資助與管理績效評價,構建運作規范、科學高效、公開透明的績效評價制度體系。探索建立基于績效評價的延續支持機制,促進競爭性支持與穩定性支持相結合。加強成果管理,完善科技報告制度,持續開展創新成果展示和科學傳播。鼓勵科研人員結合項目研究開展科學普及。繼續完善第三方獨立評估機制,推進科學基金資助管理整體績效評估、項目類型年度績效評估等工作,加強績效評價的信息反饋,提升管理科學化和規范化水平。

第十七章 強化信息支撐

(二十八)加強信息化管理

充分發揮信息化建設對促進管理改革、提高資助效能的重要支撐作用。加強全過程信息管理和信息公開,加大信息系統建設力度,推進無紙化申請,提升科學基金的信息化和智能化管理水平。升級基礎設施,整合數據資源,優化業務流程,集成服務平臺,改進交互體驗,擴展共享范圍,強化信息安全。加強機構知識庫建設。優化信息系統結構,主動支撐全流程痕跡管理,強化協同,共同完善國家科技管理信息系統。

(二十九)提升信息服務水平

建立健全科學基金信息化的標準規范體系、安全保障體系、運維保障體系、人才支撐體系。加強信息門戶系統建設,全力建設科學基金的服務共享平臺、業務應用平臺、知識服務平臺、基礎數據平臺、科學基金個性化管理云平臺、基礎設施平臺等六大功能平臺。打造透明開放、高效集約、功能豐富、交互暢通、安全可靠、持續發展的信息服務環境。進一步推進信息系統從數據服務向知識服務、從服務用戶向服務社會邁進。形成全新的智慧型信息化體系,為科學基金管理者和研究人員提供便捷高效的信息服務。

第十八章 加強組織建設

(三十)優化行政管理體系

建設作風優良、辦事高效、運轉協調、保障有力的服務型機構,推進科學基金治理體系和治理能力現代化。結合科學基金行政運轉體系的特點,努力建設符合科研規律的科學化管理體系、符合行政運行規律的規范化管理體系、符合法律法規要求的法治型管理體系、符合基金法定職責的責任型管理體系、面向未來的創新型管理體系。完善科學基金的現代法人治理結構,適時修訂《國家自然科學基金委員會章程》,進一步完善全委會審議、監督、咨詢等職能。完善績效考核和行政問責機制,提高執行力和管理效能。推進部門工作規則實施,加強內部控制和風險防范制度體系建設,不斷提升科學基金依法行政、科學管理的水平。

(三十一)加強機構和管理人才隊伍建設

適應科學基金的職能定位和未來發展,積極穩妥地推進組織機構改革和人事管理體制改革。進一步理順科學基金管理和服務職能,建設現代化高效能組織機構。建設政治素養高、服務意識強、專業素質好、清正廉潔、求真務實、創新進取的高素質科學基金管理隊伍。加強崗位管理,轉變用人機制,創造有利于專業水平提升和職業發展的空間。規范和完善領導干部選拔任用制度。積極推進輪崗交流,提升干部綜合管理能力。加強干部教育培訓的組織與管理,增強培訓的系統性和針對性。改進干部績效考核評價體系,注重平時考核與專項考核,加強年度考核,提升考核實效。完善薪酬福利保障制度,形成有效的激勵和約束機制。營造和諧融洽環境,加強職業發展規劃指導,幫助工作人員立足崗位成就事業。

(三十二)加強評審專家隊伍建設

堅持依靠專家評審與規范約束評審行為并重,完善動態管理機制和激勵約束機制,著力構建具有較高學術水平、良好職業道德、規范履職能力的評審專家隊伍。加強評審政策引導和法規培訓。加強專家庫建設,按規定實行評審專家輪換、調整和回避。遵循評審專家行為規范,嚴格執行回避與保密管理辦法、評審專家工作管理辦法等制度,強調專家依規自律,加強行為規范約束,接受同行質詢和社會監督。建立評審專家信譽檔案,加強信用管理。

(三十三)加強依托單位基金管理隊伍建設

突出依托單位在項目經費管理與使用中的主體地位,加強管理培訓,引導依托單位加強項目管理,強化監督責任,保障資金安全,推進誠信教育,防范不端行為。進一步規范依托單位注冊和退出管理。完善依托單位科學基金項目管理制度,提升依托單位依法管理能力。建立和加強項目和資金監管抽查機制,促進依托單位切實履行監督職責。建立依托單位在項目、財務管理規范運行和科學誠信等方面的信用評價體系,按照信用評級實行依托單位的分級分類管理。

第十九章 優化學術生態

(三十四)維護科研誠信

完善教育、制度、監督和懲戒并重的科學基金科研誠信工作體系,充分發揮監督委員會的作用,在國家科研誠信建設中發揮示范引領作用。實行科學嚴謹的科研誠信管理制度,對科研不端行為“零容忍”,在項目立項評審與績效考核等過程中,實行科研誠信問題“一票否決”。突出負責任的科學研究規范教育,開展常態化科研誠信巡講,建立聯動媒體通報典型案例制度,發揮警示教育作用。強化信息技術支撐,推進科研誠信網絡教育。完善監督規章體系,強化制度的剛性約束。加強科研倫理研究和制度建設,逐步構建科學基金倫理管理組織體系與規章體系。建設科研誠信投訴舉報網站和數據分析系統,完善投訴舉報管理機制。加強申請項目相似性檢查。加強駐會監督,完善公正性調查和專家承諾制度,提高監督效能。完善科研不端行為調查、處理機制,加強結構化案例庫建設,使科研不端行為處理既有法規可依,又有案例參照。

(三十五)建設創新文化

發揮科學基金對科學精神塑造的重要導向作用,弘揚尊重科學、公正透明、激勵創新的價值觀,營造有利于原始創新的文化氛圍。完善科研評價機制,建立以質量、貢獻、績效為導向的分類評價體系,防止簡單量化、急功近利等傾向。構建健康評審文化,倡導學術批評,促進學術交流。將科學思想、創新精神、科學倫理、學術道德作為重要價值觀貫穿到科學基金管理的各個環節。構建尊重科學、鼓勵探索,寬容失敗、激勵創新,公正透明、民主和諧的創新文化氛圍,倡導攻堅克難、敢為人先的拼搏精神,營造有利于繁榮基礎研究、提高原始創新能力的良好環境。

實 施

本規劃是國家自然科學基金“十三五”發展的重要指南。要圍繞科學基金發展目標,結合科學基金工作實際,明晰責任,合理分工,把控過程,強化監測評估,確保規劃各項任務能夠落實到位、取得預期成效。

明晰責任分工。加強組織管理,保障重點任務有序實施,確保“十三五”發展目標如期實現。要按照規劃安排,理清主要規劃任務鏈,按照科學基金管理的崗位職能,形成合理分工,強化責任擔當。

完善配套措施。協調有序推進規劃發展目標和戰略任務落實,結合科學基金發展實際制定對策,注重可操作、可考核、可督查,統籌兼顧、互促互動,確保改革舉措落地生根。

加強監測評估。建立規劃實施情況的監測、評估機制,適時開展規劃實施進展的第三方評估,加強跟蹤檢查。及時總結在實施規劃中的成功做法和有益經驗。

深入宣傳動員。加強宣傳引導,傳播正能量。促進社會理解基礎研究和科學基金工作,動員科技界共同支持基礎研究發展,為規劃順利實施創造良好的社會環境和輿論氛圍。



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