中國科協(xié)發(fā)布 | 2025十大前沿科學(xué)問題
中國科協(xié)發(fā)布 | 2025十大前沿科學(xué)問題
第二十七屆中國科協(xié)年會主論壇7月6日在北京舉行。主論壇上，發(fā)布了2025重大科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題。
中國科協(xié)自2018年開始，持續(xù)組織開展重大科技問題難題征集發(fā)布活動。2025年活動，從前沿性、引領(lǐng)性、創(chuàng)新性、戰(zhàn)略性四個方面嚴(yán)格把關(guān)，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的審讀、評議、投票等程序，最終選出10個前沿科學(xué)問題、10個工程技術(shù)難題和10個產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題，為持續(xù)性產(chǎn)出原創(chuàng)性、顛覆性科技成果樹立“風(fēng)向標(biāo)”。
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01
流形的拓?fù)浜蛶缀畏诸?/div>
流形的分類問題是數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域的一個核心問題，長期以來也是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究的驅(qū)動力。流形是我們一般空間的數(shù)學(xué)表述，如球面，環(huán)面等。它在局部上類似于歐幾里得空間，在數(shù)學(xué)、物理、工程學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。研究流形的拓?fù)浜蛶缀畏诸悊栴}意味對不同類型的空間進行全面、系統(tǒng)的了解，理解其內(nèi)在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這類問題的任何重要進展不僅可以為物理學(xué)中的廣義相對論、量子力學(xué)等理論，以及其他科學(xué)分支提供新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，深化我們對空間、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等的深入理解，也可為數(shù)學(xué)中的拓?fù)鋵W(xué)、幾何學(xué)，以及其他重要問題提供新的視角和工具。
02
希格斯粒子性質(zhì)和質(zhì)量起源
CEPC（環(huán)形正負(fù)電子對撞機）項目瞄準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)模型的核心，對質(zhì)量起源以及超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理信號進行高精度、多方位的探索。CEPC建成后，將無可爭議地成為國際高能粒子物理實驗的最前沿陣地，很有可能取得國際矚目的重大突破。CEPC及其升級項目將在半個世紀(jì)的時間尺度上，使我國在高能物理實驗領(lǐng)域處于世界領(lǐng)跑者地位。
CEPC對技術(shù)發(fā)展將起到不可估量的引領(lǐng)和推動作用。CEPC將在低溫、超導(dǎo)、高頻、微波功率源、電子學(xué)與自動控制等一批關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域大幅提升自主創(chuàng)新能力，對工藝新技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模工業(yè)制造將起到巨大的推動作用。
CEPC也將給我們帶來一個國際化的科研中心，會對我國的科技體制改革、創(chuàng)新能力的提高以及人才培養(yǎng)等產(chǎn)生重大影響，會提高我們作為一個大國的硬實力、軟實力和國際地位。
03
準(zhǔn)金屬替代過渡金屬用于精準(zhǔn)合成與催化反應(yīng)的可行性研究
準(zhǔn)金屬替代過渡金屬實現(xiàn)精準(zhǔn)化學(xué)合成，將重塑科學(xué)認(rèn)知邊界，打破傳統(tǒng)過渡金屬催化的思維定式，開辟化學(xué)合成新理論與方法體系。社會層面，它驅(qū)動綠色化學(xué)發(fā)展，降低環(huán)境污染與資源依賴。科技上，帶動多學(xué)科交叉創(chuàng)新；經(jīng)濟上，大幅削減生產(chǎn)成本，催生新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟價值。這一突破將推動藥物研發(fā)、材料革新，改善醫(yī)療與生活質(zhì)量，助力可持續(xù)發(fā)展，對推動科學(xué)進步與社會發(fā)展具有里程碑意義，引領(lǐng)化學(xué)合成邁向更高效、綠色、智能的新時代。
04
臺風(fēng)路徑異常與強度突變
臺風(fēng)生成及生成之后的強度、結(jié)構(gòu)和路徑之間的相互作用機制是臺風(fēng)研究的熱點，也是全球臺風(fēng)研究和預(yù)報長期存在的難點和挑戰(zhàn)。本問題突破后，科學(xué)上將深化對臺風(fēng)生成、臺風(fēng)強度、結(jié)構(gòu)變化和異常路徑的多尺度物理機制的理解，建立臺風(fēng)預(yù)報的理論及方法；技術(shù)上將提高臺風(fēng)異常路徑的預(yù)報能力，改進臺風(fēng)強度變化的預(yù)測準(zhǔn)確度，強化臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的預(yù)報水平，提升氣候變化背景下臺風(fēng)活動的預(yù)測能力。這些突破將提高全球沿海和內(nèi)陸地區(qū)應(yīng)對臺風(fēng)災(zāi)害的能力，支撐我國防災(zāi)減災(zāi)的重大需求和應(yīng)對氣候變化的戰(zhàn)略部署，對提升海洋極端災(zāi)害的預(yù)警能力，保障我國遠(yuǎn)洋航運貿(mào)易及海洋國防安全具有重要意義。
05
宏觀生態(tài)系統(tǒng)空間格局形成機理與系統(tǒng)間相互作用機制
宏觀生態(tài)系統(tǒng)空間格局形成機理與系統(tǒng)間相互作用機制的理論研究，有助于準(zhǔn)確理解生態(tài)空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域性、完整性、連續(xù)性和層級性特征；科學(xué)建立生態(tài)空間退化格局識別、生態(tài)狀況動態(tài)與風(fēng)險預(yù)警、生態(tài)多功能性權(quán)衡協(xié)調(diào)、多目標(biāo)協(xié)同的時空耦合范式；有效解決區(qū)域生態(tài)多目標(biāo)統(tǒng)籌、可持續(xù)性、多尺度級聯(lián)、生態(tài)功能與空間布局優(yōu)化的技術(shù)難題，是建立全域生態(tài)空間結(jié)構(gòu)調(diào)整和空間布局優(yōu)化系統(tǒng)解決方案，保護重要生態(tài)空間及促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
06
基于密碼學(xué)視角的人工智能安全新理論和防護體系
人工智能領(lǐng)域面臨統(tǒng)籌發(fā)展和安全的難題。2025年4月25日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第二十次集體學(xué)習(xí)時指出“確保人工智能安全、可靠、可控”?；诿艽a學(xué)的人工智能安全新理論不僅解決人工智能安全的數(shù)學(xué)可解釋性，實現(xiàn)人工智能安全體系化測評與評估，而且推動人工智能安全從經(jīng)驗性防御向數(shù)學(xué)可驗證安全范式躍遷，實現(xiàn)人工智能高安全水平下的高質(zhì)量發(fā)展。
07
多維度、可重構(gòu)超分子機器組裝
該問題的突破將在科學(xué)層面構(gòu)建可逆、可重構(gòu)的組裝體系，從“分子合成導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“功能組裝導(dǎo)向”，形成超分子機器專用表征體系；在技術(shù)革新層面，微/納機器人的集群行為控制為分子機器提供設(shè)計范式，使得超分子機器有望成為繼芯片、人工智能后的下一代技術(shù)制高點，推動社會向智能化、可持續(xù)化方向深度轉(zhuǎn)型。
08
暗能量與哈勃常數(shù)危機
哈勃常數(shù)危機的解決與暗能量動力學(xué)本質(zhì)的揭示，必將引發(fā)對宇宙起源、演化以及基礎(chǔ)物理定律的全新認(rèn)知與深入反思，有望在物理學(xué)與天文學(xué)交叉領(lǐng)域催生突破性理論變革，重塑科學(xué)范式。推動該問題的研究突破將帶動我國大規(guī)模巡天望遠(yuǎn)鏡技術(shù)、精密測量儀器與高性能計算平臺的自主創(chuàng)新發(fā)展，極大提升基礎(chǔ)科學(xué)研究能力，并顯著促進相關(guān)技術(shù)在遙感測繪、精密光學(xué)制造、數(shù)據(jù)科學(xué)等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟社會效益。
09
作物野生近緣種在提升栽培種抗逆特性的育種潛力
野生近緣種在改良栽培種抗逆性方面的成功利用，將顯著推動對作物進化、基因功能與復(fù)雜性狀調(diào)控機制的科學(xué)認(rèn)知，深化對自然選擇與馴化過程的理解。在實踐層面，這將提升作物在逆境條件下的穩(wěn)定性與產(chǎn)量，為應(yīng)對氣候變化、保障糧食安全提供核心科技支撐。經(jīng)濟上，可減少農(nóng)藥、灌溉等投入，降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)效益。社會上，有助于推動綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境、促進可持續(xù)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，提升國家在全球農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的話語權(quán)，具有深遠(yuǎn)的科技、經(jīng)濟和社會影響。
10
人體微生態(tài)與宿主的交互調(diào)控機制
人體微生態(tài)與宿主的交互調(diào)控研究正在重塑生命科學(xué)的基礎(chǔ)認(rèn)知框架。這一領(lǐng)域揭示了生物體與共生微生物之間復(fù)雜的協(xié)同進化關(guān)系，為理解生命系統(tǒng)的組織原則提供了全新視角。研究發(fā)現(xiàn)，宿主與微生物群落通過多層次的分子對話形成動態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò)，這種跨物種互作機制展現(xiàn)了生命調(diào)控的復(fù)雜性和精巧性。在基礎(chǔ)理論層面，該研究不僅拓展了傳統(tǒng)生理學(xué)的認(rèn)知邊界，更推動了系統(tǒng)生物學(xué)、進化生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。社會效益上，基于微生物組的個體化營養(yǎng)干預(yù)和精準(zhǔn)治療策略可顯著降低慢性病醫(yī)療負(fù)擔(dān)，提升公共衛(wèi)生防控水平，為應(yīng)對全球性健康挑戰(zhàn)提供創(chuàng)新解決方案。
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