汇聚中科院300多位专家、历时一年多的《中国至2050年重要领域科技发展路线图战略研究》，形成了战略研究总报告和能源、人口健康、矿产资源、空间与海洋、信息、材料、生态与环境等18个分领域报告。以下刊出的是其中8大分领域的报告摘要。
——编者
历史经验表明，全球性经济危机往往催生重大科技创新突破，依靠科技创新创造新的经济增长点和创新发展模式，是摆脱危机的根本出路。例如，1857年和1929年两次大的世界经济危机之后，分别爆发了电气革命和电子革命两次技术革命高潮。这次金融危机将加速科技创新与进步的步伐，在今后的10～20年，很有可能发生一场新的科技革命。
从当今世界科技发展的态势看，奠定现代科技基础的重大科学发现基本发生在20世纪上半叶，“科学的沉寂”至今已达六十余年，科技知识体系积累的内在矛盾已经凸现，在物质能量的调控与转换、量子信息调控与传输、生命基因的遗传变异进化与人工合成、脑与认知、地球系统的演化等科学领域，在能源、资源、信息、先进材料、现代农业、人口健康等关系现代化进程的战略领域，一些重要的科学问题和关键技术发生革命性突破的先兆已经显现。
面对可能发生的新科技革命，我国再也不能错失机遇，必须及早准备。
——摘自《中科院战略研究系列报告》
只有不断前瞻 才能实现突破
□路甬祥
人类近现代文明进步的历史表明，一个国家真正要走到前面，实现现代化，必须提升人的创造能力，提升科技原创的能力和战略引领的能力。面对国际环境变化和我国现代化建设的战略任务，我们认为有一些问题必须要从更长远考虑。
这次战略研究中涉及的十八个领域，不仅仅考虑近期或者中近期，而是从更长远来考虑。今后50年，包括中国十几亿人口在内，很可能有20亿人口，通过实现小康走向现代化，比过去250年要多2到3倍，这将为世界发展注入新的动力和活力，但也必然对地球的有限资源和生态环境带来新的挑战。需要找到新的发展模式，才能使生活在地球上的人类能够公平地分享现代文明的成果。这就要求我们要面向中国现代化建设进程，前瞻思考世界科技发展大势、前瞻思考人类文明进步的走向、前瞻思考现代化建设对科技的新要求，研究制定未来50年重要领域科技发展路线图，理清其中的核心科学问题和关键技术问题及其实现途径，为国家科技战略决策提供依据。
过去有一种观点，认为科学很难预见，它是随机发生的，主要依靠科学家的创造性思维。技术可以预见，但是有人说最多可以预见15年。我们作了一些思考，看来适当地前瞻领域方向还是可能的。比如，需求推动下的能源问题。随着化石能源的枯竭，更多的聪明人就想，要解决高效的太阳能薄膜材料和器件，要筛选或发展新的物种，把太阳能转化为高生物量。因为需求的推动，有更多的资源投入到这些方向，所以可以预见，在未来的50年，可再生能源领域、核能领域一定会有新的突破性进展，大方向也是确定无疑的。比如在太阳能方面，就是提高光电转化效率、光热转化效率。但具体技术路径可能有多种，如可能通过改变太阳能电池表面的形貌，经过反射能够更高效地全光谱吸收；可能把功能性薄膜建成多层，有透射有吸收；还有可能采用纳米技术、量子调控等。
在计算机领域，我们过去的习惯是跟踪，现在我们要有信心前瞻，考虑未来的发展。这是可能的，并不是胡思乱想。2007年诺贝尔物理学奖授予巨磁阻的发现者，现在这项技术已经用在硬盘存储上了，而这一发现是在20年前做出的。
我们还可以分析其他领域，都能找到可能性。这次战略研究的结果证明这个判断是正确的。最重要的是要解放思想，当然要尊重客观规律。党的十一届三中全会确定了解放思想、实事求是的思想路线，中国才有今天的发展。我们就是要打破条条框框的束缚，根据中国的实际来探索发展的道路。科技发展的历史也无数次证明，只有不断地前瞻，不断地解放思想，打破已有常规，才有可能促进新的发现和新的突破。
（作者为全国人大常委会副委员长、中科院院长，本文摘选自作者在《创新2050：科学技术与中国的未来》中国科学院战略研究系列报告新闻发布会上的讲话）
新挑战 新使命 新医学
□陈凯先
2050年人口健康技术路线图的目标是要建立一个普惠国人的健康保障体系，基本出发点有以下两大方面：
第一个基本出发点，是到2050年的未来几十年间，我们国家在人口健康方面面临的主要问题、挑战有哪些？
现在看来大致有6个方面：第一是我国人口低增长率、高增长量的发展态势将长期延续，预计到2042年我国人口将达到最高峰15.4亿左右，同时人口结构也会出现很大变化，老龄化社会结构特征将比大多数国家更为突出，届时青少年和老年抚养人口将占到人口的一半左右，这是我们必须面对的重大挑战；
第二是非传染性慢性病成为影响我国人口健康的主要疾患，如心脑血管疾病、代谢性疾病、神经退行性疾病、肿瘤等，预计到2030年这些非传染性的慢性病会占到死亡率的85%以上，成为我国面临的最主要的健康挑战；
第三，由于中国社会处于快速转型期，心理性、神经/精神性疾患（如抑郁症等）越来越成为突出问题。中国现已成为世界上网民最多的国家，“网瘾”等新发生的精神、心理性疾病快速增多，如何保证心理和精神健康也是巨大挑战；
第四，传染病仍然是重大问题。现代社会人口流动日趋繁快捷，国际交往增多使生物安全问题日益突出。一些老的传染病已在死灰复燃，新的传染病又不断产生，建立应对传染病大规模爆发的预防监测和应急体系是一项重大的任务；
第五是营养和食品安全。未来几十年社会经济快速发展，生活方式将随之发生很大变化，将对健康产生很大影响。现在发现，肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病都与膳食营养和生活方式有密切关系。据统计，我国患糖尿病和接近糖尿病边缘的人数，在10年里增加了3倍。中国人的遗传背景与西方人有很大不同，针对中国人的遗传和环境特点加强营养科学研究，具有重要意义；
第六，当今医学的目的和整个医疗模式正处在大转变中，长期以来以治疗为主的医学模式将转变成以预防为主的模式，医学研究的重点将前移，通过转变生活方式、营养方式和早期干预措施，促进健康，降低发病率。
此次研究的另一出发点，是要前瞻性地预测未来几十年中，医学科技会有哪些重大发展，在此基础上明确人口健康领域要解决的重要任务和关键技术。
从大的方面讲，转化医学将受到高度重视，系统生物医学将得到很大发展，并由此逐渐构建“会聚医学”，把生物—心理—社会—环境和工程科技等方面整合起来，综合中、西医学的优势和特点，发展全面整合的新医学。
干细胞的研究将成为医学发展非常重要而活跃的领域。当前，干细胞的基础和应用研究都可能面临重大突破。去年美、日科学家发现，可以通过转移某些基因把人的成体细胞逆转成干细胞，有可能开辟干细胞的新来源，具有重要意义。实验动物的相应研究，可以为药物研究提供真正接近人类疾病状况的动物模型，还可使异种器官移植的梦想变成现实。
另外，纳米科技、物理、化学和信息科学与医学的融合，可能创造出新的医疗器械和途径。
(作者为《中国至2050年人口健康科技发展路线图》研究组组长、中科院院士、上海中医药大学校长)
全球能源转型 中国应有作为
□陈勇
这次我们参与编制的中国至2050年能源技术发展路线图是试图以中国未来能源需求总量、能源结构调整、提高能效和二氧化碳减排为特征、目标，给出未来40多年各个阶段技术发展方向、技术实现路径以及保障措施等。
有人问，这个路线图考虑到了2050年，能看得清吗？我觉得科技发展战略应该立足当前、着眼长远，没有前瞻性的部署，就不可能有领先的技术，所以放眼50年是应该的。尤其是能源科技就其特点而言，更应着眼50年。能源的特点是投资大、周期长、惯性强、关联多，一旦技术方向选错或技术落后，就可能在几十年内处于技术受制于人的局面。至今，我国能源的核心技术和装备仍主要有赖进口，要真正改变状态必须从长计议，仅考虑十几、二十年的事是远不够的。
我觉得，这个路线图传递了几个方面的信息：一是强调了能源本身的规律和特点：投资大、周期长、惯性强、关联多；能源不仅是经济资源，更是战略资源和政治资源，所以对于有些应该作前瞻性储备的技术，就不应优先考虑经济性；二是预测了至2050年各个阶段的能源特征和目标；三是给出了能源科技的技术方向和技术路径；四是指出了21世纪全球将从传统化石能源向新能源与可再生能源转型。能源转型的背景一是化石能源资源有限，二是化石能源导致环境污染、二氧化碳排放，全世界都在寻找新的清洁能源技术，中国应在新一轮的能源转型中有所作为，并力争从能源资源和技术受制于人的局面转变为依靠自主创新的能源技术。
（作者为《中国至2050年能源科技发展路线图》研究组组长、中科院广州分院院长）
太空之路——中国至2050年空间科技发展路线图
战略目标一——空间科学发展：
开展针对重大科学问题的前沿探索与研究，在黑洞、暗物质、暗能量和引力波的直接探测、太阳系的起源和演化、太阳活动对地球环境的影响及其预报和地外生命探索等方面取得原创性的突破进展。
通过战略目标一，在解答以下科学问题上取得重要进展：1）宇宙是如何起源和演化的？2）生命是如何起源和演化的，生命（包括人类）在地外空间的生存表现和能力是怎样的？3）太阳和太阳系是如何影响地球和人类社会生存与发展的？4）是否存在超越现有基本物理理论的新物理规律？5）空间环境下的物质运动规律是怎样的？
战略目标二——空间应用发展：
以发展对地观测基础设施、构建数字地球科学平台与地球系统模拟网络平台为主线，综合利用空间信息，模拟与预测气候变化、区域水循环与水安全、碳循环与生态环境、陆表覆盖变化、突发自然灾害等，以及在我国发展新阶段所面临的能源与资源短缺等经济社会发展的瓶颈约束问题和应对全球变化、生态退化、重大自然灾害等全球问题上形成重大突破。
通过战略目标2回答以下科学和发展问题：1）全球变化对我国的主要影响表现在哪些方面？2）我国区域变化的主要驱动因子有哪些，响应机制是什么？3）造成影响的时间和空间尺度及规律是什么？4）提高全球变化要素的探测、模拟与预测能力的途径是什么？5）空间信息用于资源和能源勘查有哪些新方法和新途径？
战略目标三——空间技术发展：
针对科学和应用两大需求，依据技术发展规律，突破关键和瓶颈技术，在超高分辨能力、超高精度时空基准、轻小型化空间飞行器和有效载荷、临近空间飞行器、深空超高速和自主航行，以及人类在空间的生存和活动能力等领域进入世界领先行列。
能源安全——中国至2050年能源科技发展路线图
中国能源科技创新近、中、远期发展的阶段目标是：
2020年前后，突破新型煤炭高效清洁利用技术，初步形成煤基能源与化工的工业体系；突破轨道交通技术、纯电动汽车，初步实现地面交通电动化的商业应用；在充分开发水力能源和远距离超高压交/直流输电网技术的同时，突破太阳能热发电和光伏发电技术、风力发电技术，初步形成可再生能源作为主要能源的技术体系和能源制造业体系。逐步提高核能、可再生能源和新型能源占总能的比重。
2035年前后，突破生物质液体燃料技术并形成规模商业化应用，突破大容量、低损失电力输送技术和分散、不稳定的可再生能源发电并网以及分布式电网技术，电力装备安全技术和电网安全新技术比重将达到90%，初步形成以太阳能光伏技术、风能技术等为主的分布式、独立微网的新型电力系统；突破新一代核电技术和核废料处理技术（ADS），为形成中国特色核电工业提供科技支撑。实现核能、可再生能源和新型能源的大规模使用。
2050年前后，突破天然气水合物开发与利用技术、氢能利用技术、燃料电池汽车技术、深层地热工程化技术、海洋能发电等技术，基本形成化石能源、核能、新能源与可再生能源等并重的低碳型多元能源结构。
现代农业——中国至2050年农业科技发展路线图
总体发展目标和路线图：
1、在植物种质资源与现代育种科技领域，将主要以系统生物学的研究手段为主，充分发掘和利用我国丰富的基因资源优势，重点突破植物光能转化和利用效率，开发基于基因组信息的关键生物技术，构建我国功能植物的产品研发创新体系。
2、在动物种质资源与现代育种科技领域，发展健康可持续发展的畜禽水产业，包括海洋渔业，培育安全、生长快、蛋白含量高、产肉量高、饲料转化率高或抗病力强的畜禽水产品。
3、在资源节约型农业科技领域，深入研究水分、养分、人工辅助能资源高效利用机制和途径，全面建立节地型农业、节水型农业和节肥节能型农业三大生产技术体系。
4、在农业生产与食品安全科技领域，建立农产品病虫害流行的预警防控系统、智能专家管理系统、食品安全数字跟踪系统，实行精确监测和防控的“主动安全战略”。建立农产品安全生产的标准化体系和绿色生态环境，确保农产品在培育、养殖、贮运、保鲜及加工过程中的品质安全，提供绿色安全优质的农产品；实现精准化食品设计和品质调控，研发多样性的营养食品，改善膳食结构；创制“智能化个性营养食品”，满足个性化的营养需求，为提高全民的身体素质和健康水平提供个性化的功能食品。
面向海洋——中国至2050年海洋科技发展路线图
发展目标：中国海洋科技能力达到世界先进国家水平，不仅为建设成海洋强国服务，同时为世界海洋资源的可持续利用和海洋的健康安全做出重要贡献。
海洋环境与安全：在西太平洋-东印度洋-青藏高原三角区海陆气相互作用和中国近海环流研究方面建立国际优势，在相关海区和地区建立现场观测和数值模拟研究的区域优势，确立中国在这两个领域的国际领先地位。
海洋生态系统与安全：全面提升近海生态系统观测能力和深海大洋的探测能力，深化对海洋主要生命现象与生态过程的认知，提高对海洋自然和人类灾害的理解和预测能力，为建立可持续的基于生态系统水平的海洋管理和开发模式，保证稳定的海洋食物产出，确保清洁、健康、稳定的海洋生态环境，建立有保障的海洋生态安全体系提供科学指导。
海洋生物资源：瞄准中国资源可持续开发利用的战略目标和节能减排的重大技术需求，高效开发利用海洋生物资源，对海洋渔业资源、海洋生物基化学资源、海洋微生物资源和海洋生物基因资源深入研究开发，实现海洋生物技术和海洋资源开发利用技术的创新与突破。
海洋油气与矿产资源：全面提升海洋油气与矿产资源的探测能力和资源评价能力，深化对海洋油气成藏与海底成矿过程的认知，提高对海洋油气与矿产资源分布的了解，为海洋油气与矿产资源的勘探、开发和利用提供科学指导。
海水资源：解决海岛及近岸区域的淡水缺乏，实现海水淡化廉价产出的规模化生产。
普惠健康——中国至2050年人口健康科技发展路线图
我国2050年前后人口健康的科技发展路线图的愿景：建立一个适应我国人口健康国情的普惠健康保障体系。
这个体系的主要特征是：以预防和控制重大慢性病为核心，将抗击疾病的重心前移，推动医学模式由疾病治疗为主向预测干预为主转变，由单一的生物医学模式向生物-环境-心理-社会的会聚医学模式转变，形成世界先进水平的生物安全、食品安全、健康营养生活方式的科技保障系统，建立中国特色突发公共卫生事件及生物防范体系，实现全民身体健康进而达到身心全面健康。形成以创新药物研发和先进医疗设备制造为龙头的规模化医药研发产业链，大幅提升我国生物医药产业的国际竞争力，使我国成为生物医药产业强国。
计划生育与优生优育：发展新一代避孕方法；建立生殖健康干预技术，初步实现利用基因矫正和辅助生育技术消除常见的遗传缺陷；降低人口出生缺陷，提高优生优育的水平。
公众的营养健康：全面深入地阐述中国人特定遗传背景下的营养需求和导致主要营养问题的原因和相关机理；为制订符合国人群体和个体遗传及生活方式特点的营养素标准和膳食指南等国家相关的政策提供科学依据。
食品安全：开展对食源性有毒有害物质的急慢性毒理和机理研究，并发展对有毒有害物质快速检测技术和平台，建立和健全食品安全数据库，建立我国食物安全监测与早期预警系统。
建立健全的突发公共卫生事件处置机制，建立监测和防御新发传染病与再发传染病、突发公共卫生事件及生物防范生物安全网络体系，提高应对公共安全危机的能力。
加强对脑认知功能的物质基础和工作原理的研究，实行早期诊断和早期治疗，从而降低我国人群的心理、精神疾病的发病率。
生物经济——中国至2050年生物质资源科技发展路线图
总体目标：为中国21世纪生物资源科技、生物产业和生物经济的发展提供资源安全保障。
战略路径一：光合作用机理与提高作物及能源植物光能利用效率。揭示生物光合作用机理，解决生物光合原理应用技术的瓶颈；立足我国本土生物质资源，加强部署资源筛选评价及开发利用的理论和技术研究，建成我国可持续生物能源的研发体系。
战略路径二：生物质能源。筛选优质高效的能源植物资源，建立能源植物在我国不同地域的繁育和生产基地；探索能源植物高效转能和蓄能的生物学机制，开展创新种质，优化规模种植及加工生产体系；提高生物质能源的品级，实现大规模商业化应用生物质能源，以替代进口石油30%左右。
战略路径三：微生物资源发掘利用。根据我国的生物技术现状和微生物资源开发利用现状，加强微生物资源研发及相关产业链体系建设，提升我国生物产业的竞争力。
战略路径四：战略生物资源的发掘和可持续利用。加强我国特有生物战略资源研究、遏止物种消亡，并致力于我国战略生物资源保护和发掘利用，合理布局我国广袤非农牧边际土地的生物产业发展，保障国家经济和社会发展所需的生物能源、农林产业、生态环境和人类健康的源头生物资源安全和可持续利用。
战略路径五：基因组及基因资源。致力于基因组资源挖掘、生物燃料分子开发、分子机器认识与改进；揭示生命系统的分子机器，认识分子机器在生命体中调控，建立基于基因组数据库、基因组表达数据库、蛋白质表达和组装数据库基础上的系统生物学理论和应用技术体系，从微观分子生物水平开发新型生物质资源的利用和发掘途径。
资源先行——中国至2050年矿产资源科技发展路线图
在系统认知我国岩石圈独特演化历史的基础上，重点解决巨量成矿物质聚集过程、矿床的时空分布规律、成矿模型与找矿模型的关系等三大科学问题；重点突破覆盖区和深部矿产资源探测、矿产资源高效清洁利用、矿产资源替代和循环利用等三个重要技术方向，并加强相关技术集成、试验示范和应用。近、中、远期的战略安排是：
2020年前，确定我国主要成矿区带的成矿规律和找矿远景；突破元素野外现场精确测定、航空物探、成矿信息高精度提取技术，东部地区深至2000米左右高分辨地球物理探测技术；提高重点矿山的矿产资源采、选、冶回收率和共伴生矿床综合利用率；开展紧缺矿产替代资源技术的先导性研究和开发；突破废旧金属高效回收利用技术；积极改善我国矿山生态环境状况。
2020～2030年，建立我国大陆成矿理论体系；突破西部地区地下2000米以内矿产资源高效高精度探测技术；突破低品位矿和尾矿高效清洁利用技术；突破非水溶性钾资源的肥料化技术；基本恢复历史遗留废弃矿山生态环境，基本控制环境污染。
2030～2050年，揭示地球系统与成矿系统的关系；突破地下3000至4000米矿产资源探测技术；形成矿产资源高效清洁利用的整套核心技术；突破硅酸盐纤维替代大宗金属材料技术；基本建成我国可持续的矿产资源供给和利用体系，确保矿产资源开发利用与生态环境建设协调发展。
先进材料——中国至2050年先进材料科技发展路线图
2050年前后建成材料科学技术的完整创新体系，材料全寿命成本将成为材料研发和应用的引导因素；基础研究和新工艺新设备研发能力国际领先；满足高新技术、可再生能源、生命与健康、环境保护的需求。为实现上述目标，未来材料科学与技术的重要突破可能表现在：
1、计算材料学的发展，使材料组织结构与性能的关系得到系统准确的理解，从而使性能预测和材料设计成为可能，进而精确设计并控制材料制备过程；
2、在传统材料不断性能升级的同时，各种新材料逐步研究成熟并获得应用，如新型能源信息生物材料、纳米材料、仿生材料等；3、实现材料结构功能一体化，进而发展出智能材料和高智能多级结构复合材料；
4、高品质原材料的制备实现高效节能，广泛采用材料绿色制备和低成本高效循环再利用技术；
5、材料近终形连续加工、材料器件一体化、智能可控加工技术得以广泛实施；
6、服役条件包括极端条件下材料性能演化规律和机理得到清晰认识，材料和结构器件的失效过程能被准确评估预测，实现材料寿命周期全过程评估，材料损伤能被监测与修复。
{{item.content}}