重磅！國家自然科學基金“十四五”發展規劃發布

近日，《國家自然科學基金“十四五”發展規劃》正式公布規劃全文，共計21個章節，完整的闡明了國家自然科學基金委十四五期間的發展方向與相關理念，其中值得注意的是，本次規劃公布了完整的115項“十四五”優先發展領域，這對于近幾年的國家自然科學基金申請具有重要意義！

“十四五”期間，積極布局一批具有前瞻性、戰略性的發展方向，鼓勵探索和提出新概念、新理論、新方法，促進科研范式變革和學科交叉融合。引導廣大科研人員從國家重大需求和世界科學前沿出發，凝練提出并解決科學問題。

“十四五”優先發展領域（115項）

　　1. 代數與幾何的現代理論

　　素數分布；丟番圖方程；朗蘭茲綱領；群與代數的結構；李理論；表示論與同調理論；代數簇的分類與模空間；流形及度量空間的幾何與拓撲；計數幾何與數學物理；多復變超越問題；群上調和分析及幾何群論；量子Grothendieck綱領；粗Baum-Connes猜想與粗嵌入理論；Teichmuller空間理論。

　　2. 現代分析理論及其應用

　　Morse理論和指標理論；調和分析及相關問題；Palis稠密性猜測；動力系統的穩定性、不穩定性與遍歷論；復動力系統的雙曲猜測與MLC局部連通性猜想；Stein流形及其全純映照的基本性質與結構；幾何、物理和力學中的偏微分方程；概率與隨機分析；量子隨機積分的分析理論。

　　3. 問題驅動的應用數學前沿理論與方法

　　物質科學典型問題的數學建模與分析；機理與數據的融合計算；不確定性量化；量子計算理論；數據科學和人工智能中的優化模型、算法設計與分析；組合優化、整數規劃及隨機優化；復雜高維數據的統計計算、計算復雜性理論、建模與分析；數據推斷的真偽性判定理論與方法；平均場系統的分析、控制、微分博弈及其數值計算；風險資產和金融風險的建模、模擬與分析；約束最優控制問題；信息技術中的數據隱私保護與安全；工業設計制造中的核心數學方法；腦網絡與生物建模分析中的關鍵數學問題。

　　4. 復雜系統動力學機理認知、設計與調控

　　面向先進運載工具、重大裝備等復雜動力學系統，重點研究動力學正問題中的新理論、新方法和新實驗，動力學反問題中的建模與辨識、監測與診斷，動力學設計問題中的系統特性和響應設計、拓撲和參數設計，動力學控制問題中的系統模型降階與驗證、新感知與調控方法等。

　　5. 新材料與新結構的力學

　　面向航空航天、先進制造、新能源等領域對優異力學性能、特殊功能的新材料和新結構的迫切需求，重點研究新材料的本構理論、破壞理論、多尺度力學行為、新實驗與計算方法，新結構的力學設計與分析、安全壽命評估、多功能驅動的設計方法、智能技術相結合的分析方法等。

　　6. 高速流動的理論、方法與控制

　　面向航空、航天、航海等領域高速流動中力-熱-聲的多物理過程、多尺度結構的非平衡態湍流等復雜流動，重點研究流動中多因素耦合作用機制，計算模型的建立與復雜現象的復現，湍流多尺度結構演化機理、時空關聯理論和模型，高精度計算方法和實驗測量技術等。

　　7. 暗物質、暗能量以及星系巡天研究

　　圍繞宇宙的起源和演化前沿科學問題，重點研究暗物質和暗能量的本質，宇宙網絡中的星系形成與演化，超大質量黑洞的起源與演化。

　　8. 銀河系、恒星、太陽及行星系統的多信使探測及研究

　　圍繞和人類密切相關的銀河系演化和日地環境等前沿科學問題，重點研究銀河系、恒星的形成和演化，行星的宜居性，日冕加熱的機制，太陽磁場的產生、儲能及釋能的物理機制與太陽活動預報，天體空間位置精確測定、動力學和應用研究，引力波、宇宙線、中微子的天體源和產生機制，為解決銀河系演化、引力波、太陽活動預報、行星科學、空間目標探測及導航等重大科學問題提供理論和觀測基礎。

　　9. 近地小行星動力學特性及監測研究

　　近地小行星的起源與演化、物質組成與結構、動力學性質、輻射特性；近地小行星編目、軌道監測與預報關鍵技術；近地小行星撞擊風險以及對地球環境影響的評估、主動防御關鍵技術。

　　10. 面向下一代望遠鏡的關鍵技術研究

　　圍繞天文精確觀測面臨的關鍵技術問題，重點研究大口徑光學/紅外望遠鏡及科學探測技術，射電望遠鏡及科學探測技術，空間望遠鏡及科學探測技術，為主導建設國家重大天文觀測設施、取得重大天文發現提供技術支撐。

　　11. 量子材料與器件

　　圍繞量子材料制備、物性研究和器件物理中的基礎性重大科學前沿問題，重點研究高溫超導等強關聯體系，非平庸新型拓撲材料，新型磁性、多鐵、光電和熱電材料，二維材料及其異質結構，復合材料體系、納米體系和軟凝聚態體系等，深入研究新型量子器件物理與技術，發展多體理論與計算方法，為制備新型量子材料、研制新型量子器件提供理論和基礎支撐。

　　12. 量子信息和量子精密測量

　　圍繞量子計算、量子通信、量子傳感、量子精密測量等重要領域，重點研究量子計算、量子模擬與量子算法，量子通信實用化技術及其科學基礎，量子存儲和量子中繼，量子導航、量子感知和高靈敏探測，高精度光鐘、時頻傳遞的新原理與方法，空域-時域精密譜學及量子態動力學測量技術，為量子科技領域提供人才儲備和科技支撐。

　　13. 復雜結構與介質中的電磁場和聲場的機理與調控

　　圍繞復雜結構與介質對電磁場和聲場的調控這一科學前沿與重大需求，重點研究具有特定時空序構的電磁/聲超構材料及超構表面，電磁/聲人工體系中的單向操控，拓撲電磁/聲學體系，設計多功能、可重構/調諧的新型電磁/聲人工器件，為發現電磁場、聲場調控新機理，實現新型光、聲器件的研制和應用打下物理基礎。

　　14. 基本費米子及其相互作用

　　圍繞基本粒子的質量起源和基本性質，依托粒子物理大科學裝置，重點研究中微子質量序和質量；中微子振蕩中的CP破壞；夸克混合和CP破壞；韜輕子物理；重味夸克物理；夸克的稀有衰變和新物理；重子數和輕子數破壞過程和作用力統一，推動粒子物理理論的完善和發展，揭示物質最深層次結構及其演化規律。

　　15. 強相互作用力的本質

　　圍繞受強相互作用支配的物質層次中展現的各類對稱性和復雜現象，重點研究量子色動力學在高能對撞過程的應用；格點量子場論及計算；手征對稱性的自發破缺和恢復研究；極端條件下QCD的對稱性性質和相結構探索；奇特態和強子譜學；奇特核、奇異核、超重核以及宇宙中元素合成機制；原子核中的對稱性及其破缺機制，深入認識強相互作用力的本質，揭示物質質量來源和元素起源。

　　16. 熱核聚變中的關鍵科學問題

　　圍繞熱核聚變能源應用需求，面對全新的等離子體狀態，重點研究不穩定性及湍流和輸運；邊界等離子體物理和控制；多束激光等離子體相互作用；粒子能譜的非平衡特征對粒子能量輸運等的影響；高能量密度等離子體界面不穩定性；強耦合等離子體的輸運和輻射性質；等離子體混合，提高聚變等離子體行為預測和控制能力，為工程發展提供理論支撐。

　　17. 分子功能體系的精確構筑

　　面向為發展變革性與戰略性功能材料提供物質基礎的重大需求，系統研究功能分子、團簇與分子聚集體等物質中原子、分子與基元間相互作用的協同與調控機制，厘清多層次結構與功能間的構效關系，重點關注大分子、超分子等的精確構筑、動態演變及其理論模擬，以及具有結構微/納體系的自下而上構筑策略和跨尺度結構演化，以期高效、低能耗、可持續地創造具有豐富功能的新物質。

　　18. 非常規條件下的傳遞、反應及測量

　　面向物質的精準構筑、功能的可控調節及對其結構認知極限需要對測量手段的迫切需求，重點研究在極端、極限、外場調控或受限空間等非常規條件下的物質轉化、能量傳遞及其反應耦合過程，發展具有極限分辨能力的超高時空分辨表征技術與理論，為物質高效合成、認識自然規律和生命過程提供理論指導和實驗手段。

　　19. 物質科學的表界面基礎

　　圍繞凝聚態物質的表界面生長控制及結構與性能調控等關鍵問題，重點研究原子/分子在表界面上的吸附、擴散、生長、組裝與反應，表界面電荷轉移與能量傳遞，表界面對稱性破缺、缺陷和摻雜以及異質界面構筑對性質影響的微觀機制與作用原理，極端條件下材料表界面物性研究，表界面研究的新技術、新理論和新方法，在原子和分子層次上揭示凝聚態物質的表界面結構與性能關系，實現功能體系的理性設計與制備。

　　20. 分子選態與動力學

　　圍繞有關化學反應本質機理與調控、氣相與表界面重要化學過程等方面問題，聚焦多原子反應動態學，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等方面研究，以期為燃燒化學、大氣化學、星際化學、激光化學以及催化等學科提供理論基礎和技術支撐。

　　21. 超越傳統體系的電化學能源

　　瞄準儲能技術發展需要，重點發展電化學能源體系變革性技術的基礎理論、研究方法和器件系統，推動原理創新和工程技術突破。為電化學能源新原理的發現，新材料體系的構建、可再生能源的規模化利用以及化石能源的綠色轉化提供理論和技術支撐。

　　22. 新范式下的分子化學工程

　　面向化工、新材料領域對本質安全化、綠色化、產品高端化發展的重大需求，重點研究納微流體原位觀測和分子模擬新方法，揭示從分子到納微尺度的傳遞反應規律及機制，建立跨尺度的分子工程科學理論，指導實現物質精準轉化和產品結構可控，構建從分子到工廠的無級放大新范式，突破核心關鍵技術，為碳達峰碳中和、下一代大數據中心熱管理材料、環境治理插層材料、重大疾病治療藥物等提供理論和技術支撐。

　　23. 多功能耦合的化學傳感與成像

　　圍繞復雜體系中化學信息的準確獲取，重點研究多功能耦合的化學傳感原理、技術和方法，極微弱傳感信號的實時、原位和無損信號辨識與解調，極低能量的復合驅動、高靈敏捕獲、傳輸及解調，多參數、多功能和超高靈敏器件的特性及其外界刺激響應的機理，超高時空分辨光譜技術與成像分析，多維譜學原理與技術，活體的原位和實時分析，具有選擇性和特異性的高靈敏、多功能診療試劑。為復雜體系的成分、結構與性能的表征提供新的科學原理和技術支撐。

　　24. 免疫與神經化學生物學

　　圍繞免疫學中的重大科學問題，重點關注小分子（包括金屬離子）介導的免疫調控與干預，為開發原創性的基于小分子的免疫診療技術提供支撐。針對神經行為的化學生物學本質以及相關疾病的致病原因，重點關注化學探針和標記技術、原位實時觀測技術、結構生物學技術，促進神經性疾病研究。

　　25. 綠色合成方法與過程

　　面向我國制造業綠色改造升級的重大需求，著力發展高效綠色合成方法，基于人工智能與自動合成，實現合成方法的智能化、自動化、集成化，開發高效綠色化學及生物轉化策略，推動資源的循環利用，推動高端及重要化學品的綠色智能制造和綠色生物制造，以及再生資源化學與循環化學的工業化應用。

　　26. 能源資源高效轉化與利用的化學、化工基礎

　　面向能源資源轉化技術綠色、低碳、高效、智能、多元化方向發展的重大需求，重點研究載能化學物質之間的轉化、電/光/熱/機械能與化學能之間的轉換、能源的化學轉化機制與理論、能源資源高效轉化與利用的化工基礎，為引領能源技術革命和資源高效清潔利用提供理論和技術支撐。

　　27. 環境生態體系中關鍵化學物質的溯源與安全轉化

　　面向我國生態環境質量改善和綠色發展的重大需求，重點研究重金屬及化學污染物等的廣域溯源、賦存形態、界面行為、遷移轉化、防控治理、健康危害與生態風險，為環境化學污染物常態及應急狀態下的精準管控與治理提供理論和技術支撐。

　　28. 大數據與人工智能在化學、化工中的應用

　　面向人工智能、大數據領域的快速發展與化學化工學科交叉融合的重大需求，重點研究化學和化工關鍵基礎數據庫的構建及機器學習算法的建立與優化，人工智能在功能分子設計、化學反應與測量、以及系統工程等領域的應用，為功能分子設計與合成、材料結構的快速鑒定、化學反應預測、化工過程優化以及人口健康相關領域，提供完備的基礎分子和材料數據庫以及高效、智能、專一性強的機器學習算法和化學新認知和新理論。

　　29. 新材料的化學創制

　　為滿足信息、能源、醫學、環境、制造等領域對核心材料和關鍵技術的需求，重點發展新材料的分子設計與規模制備，全周期可控的材料綠色制備、再生與循環利用的新策略，實現關鍵材料及相關技術的突破，催生變革性的新產業和新領域。

　　30. 地球與行星觀測的新理論、新技術和新方法

　　面向地球關鍵過程或關鍵組分觀測的技術突破與行星探測的科學前沿，重點研究地球與行星物質的物理化學性質和過程的觀測技術、實驗方法與計算模擬技術；深空、深地、深時、深海和宜居地球探測技術集成；地球科學大數據的分析、同化、融合和共享技術；地球觀測和多源數據融合平臺構建及關鍵技術；納米地球科學與行星地球科學新技術、新方法及相關儀器設備；多尺度、多參數和跨維度綜合分析平臺；大質量動能撞擊小行星動態響應和能量傳遞規律、近距離核爆對近地小行星的作用機理、非接觸式近地小行星引力牽引作用機理及軌道偏移技術，為建立數據-模式驅動的科學研究范式，革新地球系統多圈層定量集成研究手段提供支撐。

　　31. 地球和行星宜居性及演化

　　圍繞地球與行星多圈層系統中物質和能量的耦合演化過程，以及行星宜居環境的形成和演化過程，重點研究宇宙、太陽系起源與演化；日地空間物理與空間大氣；行星大氣同位素特征及其對宜居性的影響；行星電離層同位素組成與大氣逃逸機制；宜居行星物質來源及揮發分演化；行星宜居性演變的關鍵地質過程制約；地球和行星環境及生命演化；地表環境災變及其與太陽及行星活動的關系；近地小行星撞擊瞬時作用及引發次生災害、撞擊對地球長期影響、進入大氣層熱力學與動力學過程。為地球與行星科學的發展和創新提供多學科融通視角，開辟有效的研究途徑。

　　32. 地球深部過程與動力學

　　圍繞地球深部物質、結構和運動信息，以及地球內部圈層之間的相互作用機理，重點研究全球及典型區域深部物質、結構和運動特征；地球深部與淺表系統互饋機理與效應；大陸巖石圈流變演化及其資源、災害效應；地幔柱的起源、結構成份及其環境效應；地球深部過程及演變對資源環境的控制機制；板塊俯沖起始的關鍵條件和驅動力；俯沖界面巖石圈流變性質與物質變化；板塊物質運動的時間與空間軌跡的精確描述技術與方法；地球內/外核的結構與成分；地核的形成與演化；地球發動機動力學；核幔邊界結構與成分，為探索地球深部與表層過程的耦合關系，發現固體地球多尺度運行規律奠定基礎。

　　33. 海洋過程與極地環境

　　圍繞海洋多圈層的動力過程、生命、化學過程，特別是深海大洋和極地、陸海交互帶對地球系統的調控機制，重點研究海洋動力學及其與生物地球化學、生態過程耦合作用；極地環境快速變化與多圈層相互作用；北極海冰變化與全球氣候系統的相互作用；極地冰凍圈快速變化產生的生態環境與重大工程安全；冰蓋與冰架熱力-動力不穩定性機理；地球南北極與青藏高原氣候與環境變化的放大效應機理；深海多圈層物質能量循環及資源效應；高-低緯海洋過程對全球變化的驅動和響應；近海多界面耦合過程；海洋多尺度動力過程與海-氣相互作用；深海極端環境下的生命特征、生存極限及適應策略的遺傳、生理與生化機制及其結構基礎；微生物驅動黑暗深海物質循環、能量流動與生態系統平衡的過程與機制；生命起源及深海生命與地球的協同演化機制；洋-陸邊界深部過程及資源效應，為構建海洋多尺度運動理論框架，以及國家陸海統籌、藍色經濟和海洋可持續發展提供科技支撐。

　　34. 地球系統過程與全球變化

　　圍繞地球表層系統各圈層不同時空尺度的演變與運行規律，以及地球系統演變的資源環境效應，重點研究地球多圈層相互作用過程與環境及區域效應；生物與環境協同演化機制；典型地理單元生物地球化學循環與生態、社會和健康效應；地球系統碳轉化速率與影響；多尺度氣候-水文-土壤-植被耦合機制與模擬；碳循環關鍵過程對升溫和大氣二氧化碳濃度的敏感性；人類社會排放、土地利用變化和物質循環等對氣候系統的反饋；地表系統對生命支撐要素的承載力；氣候變化對自然-社會-經濟復合系統風險預估與有序適應；海-陸-氣相互作用與數值模擬；陸面模式與碳氮循環過程；新一代氣候系統與地球系統模式；地球形變與地殼運動、陸海基準、近地空間天氣效應及地球內部質量遷移的綜合觀測與融合分析，為認知地表過程和氣候變化與地球生物和人類社會發展的相互作用關系，預測未來的地球表層過程、生物多樣性、資源環境及環境變化趨勢提供關鍵科學證據和理論支撐。

　　35. 天氣與氣候系統與可持續發展

　　圍繞大氣中的物理、化學過程，及其與不同圈層的相互作用，發展高精度數值模式，重點研究大氣物理、大氣化學過程及相互影響機制；大氣能量和物質循環及圈層相互作用對天氣氣候、大氣環境的影響；天文因素對地球氣候變化的影響；天氣氣候、大氣環境變化的機制及預報預測理論和技術；氣候系統中云和大尺度大氣環流及其之間的相互作用；天氣氣候數據均一化、同化、再分析技術與系統；氣候變化與水循環時空變異及機理；天氣和氣候極端事件與災害風險形成機制；氣候變化的區域響應與適應；氣候系統監測平臺；大氣模式與氣候系統，為滿足可持續發展需求，增強防災減災和應對全球變化能力提供科技支撐。

　　36. 資源能源形成理論及供給潛力

　　面向實現國家資源安全供給和支撐高質量發展目標，重點研究資源形成與富集機理；深層油氣勘探理論與技術；天然氣水合物開發理論與技術；地球內部有機-無機相互作用及資源效應；圈層物質循環與成礦；全球典型沉積盆地火山熱液、缺氧事件和全球性快速氣候變化與富有機質沉積體的關系，在常規油氣高效勘探、非常規油氣資源“甜點區”預測、戰略性緊缺礦產資源富集等方面夯實科技創新的基礎。

　　37. 輕質金屬材料前沿基礎

　　圍繞輕質金屬材料強韌化與使役性能綜合提高的問題，重點研究鎂合金、鋁合金、鈦合金等輕質金屬材料設計、計算及組織性能調控新技術，原材料成分控制、合金變形機制及塑性加工新理論，腐蝕、摩擦磨損和疲勞等使役行為與防護新機理，為構建輕質金屬材料體系化自主研制和保障奠定科學基礎。

　　38. 面向5G/6G通信的信息功能材料

　　圍繞5G/6G通信用關鍵高性能材料面臨的重大需求，優先發展新一代高性能通訊用低損耗電磁介質陶瓷、精密壓電、介電、多鐵、半導體等新材料，重點研究材料與器件一體化設計新原理、制備新工藝、器件集成及評估新方法，探索新型通訊器件的新概念，如超構、拓撲、突現等，為發展新一代通訊器件提供理論和技術支撐。

　　39. 生物醫用高分子材料基礎

　　圍繞高端生物醫用高分子材料發展面臨的問題，重點研究基礎生物醫用高分子材料，高分子診斷材料，植入介入高分子材料，藥用高分子材料，材料的合成新方法，高分子材料與生物活性分子、細胞和組織之間的相互作用，生物醫用高分子材料的多功能協同與集成新方法，有效支撐生命健康領域對高分子材料發展的需求。

　　40. 材料多功能集成與器件設計理論基礎

　　面向人工智能、新能源等戰略新興領域對材料多功能集成的重大需求，重點研究材料多功能耦合與集成新原理，功能集成驅動的材料設計新方法，具有奇異功能組合的新概念材料，多尺度、多維度和多自由度相互作用的材料復合體系，為柔性電子、存算一體、精準醫療和極端環境新能源等領域的材料多功能集成與器件設計提供理論和技術支撐。

　　41. 戰略性關鍵金屬資源開發利用基礎理論

　　圍繞我國戰略性關鍵金屬領域面臨的資源處理的復雜性難題，重點研究極端/受限環境關鍵金屬礦采礦，低品位資源礦相轉化與金屬超常富集，共伴生相似元素深度分離，二次資源綠色循環利用，高純金屬制備與材料加工，冶金過程數字化與智能化，海水中戰略關鍵金屬資源的分離提取與利用等，建立關鍵戰略金屬資源高效開發-高值利用的理論基礎與技術體系。

　　42. 低碳能源電力系統與電能高效高質利用理論與技術

　　圍繞碳達峰碳中和戰略目標對能源電力系統“源網荷儲”全環節低碳化的要求和挑戰，重點研究高比例可再生能源電力系統安全穩定運行，規模化高安全電力儲能，先進電工材料、器件和裝備，電能高效高質轉換與變換，高性能電氣計算與數字孿生，綜合能源高效利用與能源互聯網等新理論、新技術，形成支撐高比例清潔發電和電能利用的基礎理論和關鍵技術體系，助力能源系統深度脫碳。

　　43. 高性能機電裝備設計與制造的科學基礎

　　圍繞機電裝備功能集成化、性能極端化發展帶來的挑戰，重點研究復雜機電系統多學科集成，機器人化智能裝備基礎，核心基礎件的高能效、高性能、低噪音和長壽命設計，極端服役環境下裝備可靠性與智能運維，精準成形制造，超精密、超高速或超強能場加工，高性能裝配與數據驅動的智能制造系統，多維多參數測量與微納制造，為創新裝備制造基礎理論和設計方法奠定基礎。

　　44. 高效農機裝備設計與理論

　　圍繞作物柔性體和復雜農田環境帶來的低可靠性作業問題，重點研究土壤-作物-機器系統互作機制，高效低損作業機構設計理論；探索作業信息快速感知、作業變量有效決策、作業指標精確監測、作業故障精準診斷方法；突破耐磨減阻及高密封性新材料技術，丘陵山區特殊地形適應性作業技術，為農業現代化作業裝備提供有效科學支撐。

　　45. 土木工程基礎設施智能化建造、安全服役與功能提升理論基礎

　　圍繞土木工程全壽期安全保障與綜合性能提升面臨的關鍵問題，重點研究基礎設施智能設計建造，高性能材料與結構一體化設計，復雜環境基礎設施全壽期性能與韌性提升，既有土木工程結構智能診斷、運維保障與功能提升，高性能土木工程智能化、工業化與綠色化基礎理論與關鍵技術，為國家重大戰略基礎設施建設提供重要科技支撐。

　　46. 巨型水網安全基礎理論

　　面向巨型水網災害風險挑戰，重點研究江河中長期水沙演變和預測，巨型水網水文效應與動力學，高效節水和水資源適應性管理理論，水資源空間均衡理論，水工程智能建造與安全服役理論，水災害風險評估與防控，水生態安全保障理論。探索巨型水網水文-生態-工程-社會耦合機制，形成理論技術體系，為國家水網建設提供基礎科學支撐。

　　47. 城市水循環過程的水質安全保障

　　圍繞水中高風險污染物和水傳播病原體的控制要求和挑戰，圍繞城市水系統物質循環與水質變化的耦合過程，重點研究水質安全評價方法和基準制定理論，飲用水的化學、生物與毒性安全及全過程風險控制，污水能源資源轉化與多目標循環利用，再生水生態融合、生態循環與水質安全信息智能管控，為保障水質安全、構建可持續城市水系統奠定基礎。

　　48. 深海與極地工程裝備設計和運維基礎理論

　　圍繞深海和極地工程裝備設計的理論難題，重點研究極端海洋環境演化，多尺度海洋裝備動力學、流-固-冰-氣耦合、巨系統韌性控制理論，深海與極地動力裝備可靠性和水下聲學特性，形成海洋開發和探測裝備的設計、施工和運維新方法。

　　49. 新型光學技術

　　圍繞未來光學領域面臨的超精密像差控制、超高分辨率探測、極弱信號獲取、大容量信息傳輸等技術挑戰，探索新的光干涉、衍射及光譜分析等方法，研究突破光學衍射極限的成像方法，新型納米光刻光學技術，極端光學檢測技術，新型光學材料與核心器件、新型激光技術等，為高端精密儀器、智能裝備等產業發展提供關鍵技術支撐。

　　50. 光電子器件及集成技術

　　圍繞高速率、低功耗、集成化與智能化光電子器件面臨的新問題、新挑戰，研究微波光子器件及集成，紅外及太赫茲光電子器件，智能光計算與存儲器件，光量子器件及芯片，異質異構光電子集成技術，片上多維光電信息調控技術等，為滿足下一代信息技術的發展需求提供有效支撐。

　　51. 寬禁帶半導體

　　圍繞寬禁帶半導體大失配外延、摻雜與異質集成等難題，研究大尺寸單晶襯底與外延生長，異質結構構筑、集成及物性調控，硅基等異質集成技術，高性能器件制備工藝、模型和可靠性評測方法等，推動核心裝備研制，支撐寬禁帶半導體器件與系統的發展與應用。

　　52. 電子器件、射頻電路關鍵技術

　　圍繞電子信息系統向空天地海應用拓展帶來的新問題，研究極端和復雜應用條件下高性能集成化電子器件、敏感器件以及微波光子器件與系統原理，發展新材料、新架構、新機制的電路、射頻模塊及天線技術，探索高效電磁計算、電磁波智能調控方法、以及電子信息系統跨越發展新技術，服務國家電子信息產業發展戰略。

　　53. 多功能與高效能集成電路

　　圍繞集成電路面臨的效能瓶頸及功能融合復雜性等挑戰，研究新型邏輯、存儲和傳感器件，新型計算范式，新材料和跨維度集成技術，以及系統-電路-工藝協同設計、敏捷設計與智能化設計等新工具，研發高端芯片、功能融合芯片及核心裝備技術，支撐未來信息系統發展。

　　54. 精準探測與信息融合處理

　　圍繞復雜環境和復雜目標信息獲取與處理的難題，探索多源融合探測成像、多維度稀疏信號處理、智能遙感信息處理與目標識別等新機理、新方法，發展典型環境聲信號感知、高維圖像及媒體信息等動態協同處理方法，為國家應急響應系統建設及應用拓展提供技術支撐。

　　55. 新型網絡及網絡安全

　　為應對網絡的可擴展性、時效性和安全性難題，研究多模態智能網絡，包括新型的軟件定義網絡、數據中心網絡、云邊端融合網絡和工業互聯網等網絡；研究網絡安全，涉及新型的量子密碼、物聯網安全、匿名網絡治理、區塊鏈、關鍵信息基礎設施安全和網絡內生安全等技術，開展未來網絡基礎理論研究、底層框架與傳輸協議相關基礎研究，為構筑新一代高效安全可控的網絡空間提供支撐。

　　56. 空天地海協同信息網絡

　　圍繞空天地海協同信息網絡發展需求，研究協同融合網絡的信息論基礎和通信理論，多尺度、跨媒介信息高速實時可靠傳輸機制，高移動場景全頻譜全覆蓋信息網絡一體化組網理論與智能管控機理，水下信息感知探測與傳輸組網基礎理論、水下無人裝置與水面船舶互聯基礎理論，服務船聯網應用技術研發，有效支撐一體化多業務空天地海信息網絡建設及應用。

　　57. 工業信息物理系統

　　圍繞制造過程復雜場景認知、調控和優化決策等難題，研究工業信息物理系統智能構建、信息感知與認知、數字孿生與交互、跨層域協同控制與優化決策、系統安全管控、人機共融風險動態評估與決策等關鍵技術，有效支撐制造業網絡化、智能化發展。

　　58. 安全可信人工智能基礎理論

　　圍繞人工智能應用中的安全可信復雜性難題，重點研究大型知識庫自動構建、表示與推理等方法，探索自主遂行復雜任務的智能本體理論，建立具備自主學習和進化能力的認知模型，發展通用人工智能算法，支持安全可信人工智能模型驗證，有效支撐工業、醫療、公共安全等領域人機混合應用的快速發展。

　　59. 類腦模型與類腦信息處理

　　為克服構建類腦智能模型等難題，重點研究復雜環境高性能智能視覺傳感器及系統技術，對視聽感知等生物智能對應腦區的神經網絡實現精細模擬，從而構建大腦視覺智能和芯片功能驗證方法體系，探索大腦信息處理機理，為類腦自然環境的感知、理解和自主決策奠定理論基礎。

　　60. 智能無人系統技術

　　圍繞復雜環境下智能無人系統自主控制、協同、安全等難題，重點研究個體、多體、群系統建模與多尺度調控等新機制，以及資源受限條件下信息獲取、交互與共享，開放環境下態勢感知、協同控制與動態博弈，系統本質安全、可信評估與快速自愈等新技術，為實現智能群系統自主協同與安全免疫奠定基礎。

　　61. 生物與醫學電子信息獲取和處理

　　面向生物電子系統微型化和信息多樣化等面臨的新挑戰，重點研究分子、細胞和生物系統信息融合交互方式，以及光遺傳分析等新方法，發展新一代生物電子芯片與微系統技術，形成生物醫學傳感與影像數據的高靈敏、跨尺度信息檢測和處理能力，探索生物信息的本質及演化規律，以及醫學信息的新方法、新技術，為提升國民健康水平提供信息技術支撐。

　　62. 生物重要性狀與環境適應的進化機制

　　自然選擇、適者生存是進化論的基石和生物學最基本的核心問題，重點研究重要性狀起源、進化與人工馴化，全球環境變化對生物重要性狀和功能進化的影響，極端環境適應性進化的遺傳基礎，種間互作關系的進化與協同進化機制，重要類群的基因組系統發育和生命之樹重建，物種形成機制等問題，揭示進化規律與機制，為環境變化應對提供理論支撐。

　　63. 病原微生物致病及與宿主互作機制及免疫調節

　　圍繞感染與免疫這一與人民生命健康密切相關的領域，重點研究重要病原微生物的基本生物學特征、變異和溯源，鑒定新發病原微生物，揭示關鍵致病因子和耐藥機制，了解宿主對病原微生物的免疫應答，免疫細胞分化與功能，免疫記憶異質性的分子基礎和免疫記憶的形成機制等問題，理解感染性疾病發生機制和免疫機制，為干預策略提供理論基礎。

　　64. 細胞命運可塑性與器官發生、衰老和再生的分子基礎

　　圍繞再生醫學和應對老齡化社會的重大需求，重點研究細胞命運可塑性及發育潛能調控機制，器官發生機制，成體干細胞的鑒定、體外擴增和干性維持，器官再生修復關鍵功能細胞的鑒定，組織器官穩態維持與衰老機制，類器官和類系統的構建及應用，細胞命運操控等問題，為干細胞治療、在體修復、器官再造提供理論依據和方法策略。

　　65. 機體功能活動的生物信息流

　　生物信息流是生命存在的基本特征和生物學的前沿科學問題，重點研究基因的結構、功能、變異、傳遞和表達規律，核酸修飾與調控，染色質裝配及高級結構，表觀遺傳信息的建立與繼承，發育與衰老相關的遺傳和表觀遺傳調控，細胞對環境信號的響應與記憶，代謝信息流的產生與調控等問題，以揭示生物信息流基本規律，理解其在健康與疾病狀態中的意義。

　　66. 生態系統對全球變化的響應與適應

　　面向全球變化對生態系統的沖擊這一日益嚴峻的國際性挑戰，重點研究生態系統多功能性、穩定性及其對全球變化的響應；生態系統不同功能間的協變、區域變異及其調控；性狀、物種豐富度與譜系多樣性對生態系統的調控；全球變化下植物和微生物互作對多功能性及其穩定性的調控；生態系統固碳能力提升等問題，為打造美麗中國生態環境提供科學基礎。

　　67. 林草生物質定向培育與高效利用

　　面向我國農林剩余物規模化轉化與利用的重大需求，重點研究木質纖維碳水化合物復合體結構屏障高效降解與組分清潔分離策略，木質纖維組分分子定向重組與功能化機制，木質素高效分離，降解及構效關系基礎，林木次生代謝產物的高效合成及分離，林木特異次生代謝物及林木纖維合成林源蛋白的生物反應器設計與功能評價，優質安全與功能型草產品加工調制的生物學基礎，為農林剩余物高效利用和生產高附加值產品提供理論和技術支撐。

　　68. 食品安全與營養、品質的生物學基礎與調控機制

　　面向人們對食品安全和營養健康日益增長的重大需求，重點研究食品加工及制造的生物學基礎與調控機制，食品營養組分與腸道菌群的相互作用，食品安全危害因子的檢測與防控機制，優良食品微生物菌種選育與制備，食品感官品質形成機理及調控機制，食品及糧食貯藏與保鮮過程中品質劣變的生物學基礎，為高品質健康食品制造提供技術支撐，為保障我國食品安全與人民生命健康提供理論依據。

　　69. 農作物重要遺傳資源基因發掘及分子設計育種的理論基礎

　　面向種業自主創新的重大需求和重大科學問題，重點研究重要農作物遺傳資源保護、利用與種質創新，農作物野生近緣種的遺傳多樣性和分化，農作物起源、演化規律與人工馴化，農作物種質資源優良基因規模化發掘和高通量評價，農作物重要農藝性狀的遺傳機理和基因調控網絡解析，農作物品種分子設計和基因組編輯的理論與模型，為農作物分子設計育種以及突破性品種培育提供優異種質和重要基因。

　　70. 園藝作物品質性狀形成與調控機理

　　面向園藝產業從數量擴張到優質高效升級轉型的重大需求，重點研究園藝產品外觀、色澤、風味品質、營養物質形成基礎與調控，品質形成的級聯調控機制及其調控網絡，植物激素信號轉導與品質形成的交互調控機制，園藝產品品質形成與環境耦合的信號途徑與調控機制，基于分子調控網絡的品質調節物質的研究，為園藝產品品質調控與營養成分改良提供理論和技術支撐。

　　71. 農業動物重要性狀形成的生物學基礎

　　面向畜禽、水產育種效率提升等重大需求，重點研究高效精準育種為導向的組學大數據分析與基因組選擇方法，動物重要經濟性狀功能基因挖掘，動物生長、抗病、繁殖、品質等性狀形成的生理生化基礎，動物表型組智能化、規模化檢測新方法和新工具，動物腸道菌群-遺傳互作及其對重要性狀的調控機理，為畜禽、水產高效育種技術研發和優良品種培育及持續改良提供理論依據和技術支持。

　　72. 農業動物重要疫病病原的生物學

　　面向重要動物疫