六、基礎研究

　　基礎研究以深刻認識自然現象、揭示自然規律，獲取新知識、新原理、新方法和培養高素質創新人才等為基本使命，是高新技術發展的重要源泉，是培育創新人才的搖籃，是建設先進文化的基礎，是未來科學和技術發展的內在動力。發展基礎研究要堅持服務國家目標與鼓勵自由探索相結合，遵循科學發展的規律，重視科學家的探索精神，突出科學的長遠價值，穩定支持，超前部署，並根據科學發展的新動向，進行動態調整。本綱要從學科發展、科學前沿問題、面向國家重大戰略需求的基礎研究、重大科學研究計劃四個方面進行部署。

　　1．學科發展

　　根據基礎研究厚積薄發、探索性強、進展往往難以預測的特點，對基礎學科進行全面佈局，突出學科交叉、融合與滲透，培育新的學科生長點。通過長期、深厚的學術研究積累，促進原始創新能力的提升，促進多學科協調發展。

　　（1）基礎學科

　　重視基本理論和學科建設，全面協調地發展數學、物理學、化學、天文學、地球科學、生物學等基礎學科。

　　（2）交叉學科和新興學科

　　基礎學科之間、基礎學科與應用學科、科學與技術、自然科學與人文社會科學的交叉與融合，往往導致重大科學發現和新興學科的産生，是科學研究中最活躍的部分之一，要給予高度關注和重點部署。

　　2．科學前沿問題

　　微觀與宇觀的統一，還原論與整體論的結合，多學科的相互交叉，數學等基礎科學向各領域的滲透，先進技術和手段的運用，是當代科學發展前沿的主要特徵，孕育著科學上的重大突破，使人類對客觀世界的認識不斷地超越和深化。遴選科學前沿問題的原則為：對基礎科學發展具有帶動作用，具有良好基礎，能充分體現我國優勢與特色，有利於大幅度提升我國基礎科學的國際地位。

　　（1）生命過程的定量研究和系統整合

　　主要研究方向：基因語言及調控，功能基因組學，模式生物學，表觀遺傳學及非編碼核糖核酸，生命體結構功能及其調控網絡，生命體重構，生物信息學，計算生物學，系統生物學，極端環境中的生命特徵，生命起源和演化，系統發育與進化生物學等。

　　（2）凝聚態物質與新效應

　　主要研究方向：強關聯體系、軟凝聚態物質，新量子特性凝聚態物質與新效應，自相似協同生長、巨開放系統和複雜系統問題，玻色━愛因斯坦凝聚，超流超導機制，極端條件下凝聚態物質的結構相變、電子結構和多種原激發過程等。

　　（3）物質深層次結構和宇宙大尺度物理學規律

　　主要研究方向：微觀和宇觀尺度以及高能、高密、超高壓、超強磁場等極端狀態下的物質結構與物理規律，探索統一所有物理規律的理論，粒子物理學前沿基本問題，暗物質和暗能量的本質，宇宙的起源和演化，黑洞及各種天體和結構的形成及演化，太陽活動對地球環境和災害的影響及其預報等。

　　（4）核心數學及其在交叉領域的應用

　　主要研究方向：核心數學中的重大問題，數學與其他學科相互交叉及在科學研究和實際應用中産生的新的數學問題，如離散問題、隨機問題、量子問題以及大量非線性問題中的數學理論和方法等。

　　（5）地球系統過程與資源、環境和災害效應

　　主要研究方向：地球系統各圈層（大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核）的相互作用，地球深部鑽探，地球系統中的物理、化學、生物過程及其資源、環境與災害效應，海陸相成藏理論，地基、海基、空基、天基地球觀測與探測系統及地球模擬系統，地球系統科學理論等。

　　（6）新物質創造與轉化的化學過程

　　主要研究方向：新的特定結構功能分子、凝聚態和聚集態分子功能體系的設計、可控合成、製備和轉化，環境友好的新化學體系的建立，不同時空尺度物質形成與轉化過程以及在生命過程和生態環境等複雜體系中的化學本質、性能與結構的關係和轉化規律等。

　　（7）腦科學與認知科學

　　主要研究方向：腦功能的細胞和分子機理，腦重大疾病的發生發展機理，腦發育、可塑性與人類智力的關係，學習記憶和思維等腦高級認知功能的過程及其神經基礎，腦信息表達與腦式信息處理系統，人腦與計算機對話等。

　　（8）科學實驗與觀測方法、技術和設備的創新

　　主要研究方向：具有動態、適時、無損、靈敏、高分辨等特徵的生命科學檢測、成像、分析與操縱方法，物質組成、功能和結構信息獲取新分析及表徵技術，地球科學與空間科學研究中新觀測手段和信息獲取新方法等。

　　3．面向國家重大戰略需求的基礎研究

　　以知識為基礎的社會對科學發展提出了強烈需求，綜合國力的競爭已前移到基礎研究，而且愈加激烈。我國作為快速發展中的國家，更要強調基礎研究服務於國家目標，通過基礎研究解決未來發展中的關鍵、瓶頸問題。遴選研究方向的原則為：對國家經濟社會發展和國家安全具有戰略性、全局性和長遠性意義；雖暫時還薄弱，但對發展具有關鍵性作用；能有力帶動基礎科學和技術科學的結合，引領未來高新技術發展。

　　（1）人類健康與疾病的生物學基礎

　　重點研究重大疾病發生發展過程及其干預的分子與細胞基礎，神經、免疫、內分泌系統在健康與重大疾病發生發展中的作用，病原體傳播、變異規律和致病機制，藥物在分子、細胞與整體調節水平上的作用機理，環境對生理過程的干擾，中醫藥學理論體系等。

　　（2）農業生物遺傳改良和農業可持續發展中的科學問題

　　重點研究重要農業生物基因和功能基因組及相關“組”學，生物多樣性與新品種培育的遺傳學基礎，植物抗逆性及水分養分和光能高效利用機理，農業生物與生態環境的相互作用，農業生物安全與主要病蟲害控制原理等。

　　（3）人類活動對地球系統的影響機制

　　重點研究資源勘探與開發過程的災害風險預測，重點流域大規模人類活動的生態影響、適應性和區域生態安全，重要生態系統能量物質循環規律與調控，生物多樣性保育模式，土地利用與土地覆被變化，流域、區域需水規律與生態平衡，環境污染形成機理與控制原理，海洋資源可持續利用與海洋生態環境保護等。

　　(4)全球變化與區域響應

　　重點研究全球氣候變化對中國的影響，大尺度水文循環對全球變化的響應以及全球變化對區域水資源的影響，人類活動與季風系統的相互作用，海－陸－氣相互作用與亞洲季風系統變異及其預測，中國近海－陸地生態系統碳循環過程，青藏高原和極地對全球變化的響應及其氣候和環境效應，氣候系統模式的建立及其模擬和預測，溫室效應的機理，氣溶膠形成、演變機制及對氣候變化的影響及控制等。

　　(5)複雜系統、災變形成及其預測控制

　　重點研究工程、自然和社會經濟複雜系統中微觀機理與宏觀現象之間的關係，複雜系統中結構形成的機理和演變規律、結構與系統行為的關係，複雜系統運動規律，系統突變及其調控等，研究複雜系統不同尺度行為間的相關性，發展複雜系統的理論與方法等。

　　(6)能源可持續發展中的關鍵科學問題

　　重點研究化石能源高效潔凈利用與轉化的物理化學基礎，高性能熱功轉換及高效節能儲能中的關鍵科學問題，可再生能源規模化利用原理和新途徑，電網安全穩定和經濟運行理論，大規模核能基本技術和氫能技術的科學基礎等。

　　(7)材料設計與製備的新原理與新方法

　　重點研究基礎材料改性優化的理化基礎、相變和組織控制機制、複合強韌化原理，新材料的物理化學性質，人工結構化和小尺度化、多功能集成化等物理新機制、新效應和新材料設計，材料製備新原理、新工藝以及結構、性能表徵新原理，材料服役與環境的相互作用、性能演變、失效機制及壽命預測原理等。

　　(8)極端環境條件下製造的科學基礎

　　重點研究深層次物質與能量交互作用規律，高密度能量和物質的微尺度輸運，微結構形態的精確表達與計量，製造體成形、成性與系統集成的尺度效應和界面科學，複雜製造系統平穩運動的確定性與製造體的唯一性規律等。

　　(9)航空航天重大力學問題

　　重點研究高超聲速推進系統及超高速碰撞力學問題，多維動力系統及複雜運動控制理論，可壓縮湍流理論，高溫氣體熱力學，磁流體及等離子體動力學，微流體與微系統動力學，新材料結構力學等。

　　(10)支撐信息技術發展的科學基礎

　　重點研究新算法與軟體基礎理論，虛擬計算環境的機理，海量信息處理及知識挖掘的理論與方法，人機交互理論，網絡安全與可信可控的信息安全理論等。

　　4.重大科學研究計劃

　　根據世界科學發展趨勢和我國重大戰略需求，選擇能引領未來發展，對科學和技術發展有很強帶動作用，可促進我國持續創新能力迅速提高，同時具有優秀創新團隊的研究方向，重點部署四項重大科學研究計劃。這些方向的突破，可顯著提升我國的國際競爭力，大力促進可持續發展，實現重點跨越。

　　(1)蛋白質研究

　　蛋白質是最主要的生命活動載體和功能執行者。對蛋白質複雜多樣的結構功能、相互作用和動態變化的深入研究，將在分子、細胞和生物體等多個層次上全面揭示生命現象的本質，是後基因組時代的主要任務。同時，蛋白質科學研究成果將催生一系列新的生物技術，帶動醫藥、農業和綠色産業的發展，引領未來生物經濟。因此，蛋白質科學是目前發達國家激烈爭奪的生命科學制高點。

　　重點研究重要生物體系的轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、結構生物學、蛋白質生物學功能及其相互作用、蛋白質相關的計算生物學與系統生物學，蛋白質研究的方法學，相關應用基礎研究等。

　　(2)量子調控研究

　　以微電子為基礎的信息技術將達到物理極限，對信息科技發展提出了嚴峻的挑戰，人類必須尋求新出路，而以量子效應為基礎的新的信息手段初露端倪，並正在成為發達國家激烈競爭的焦點。量子調控就是探索新的量子現象，發展量子信息學、關聯電子學、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統，構建未來信息技術理論基礎，具有明顯的前瞻性，有可能在20～30年後對人類社會經濟發展産生難以估量的影響。

　　重點研究量子通信的載體和調控原理及方法，量子計算，電荷－自旋－相位－軌道等關聯規律以及新的量子調控方法，受限小量子體系的新量子效應，人工帶隙材料的宏觀量子效應，量子調控表徵和測量的新原理和新技術基礎等。

　　(3)納米研究

　　物質在納米尺度下表現出的奇異現象和規律將改變相關理論的現有框架，使人們對物質世界的認識進入到嶄新的階段，孕育著新的技術革命，給材料、信息、綠色製造、生物和醫學等領域帶來極大的發展空間。納米科技已成為許多國家提升核心競爭力的戰略選擇，也是我國有望實現跨越式發展的領域之一。

　　重點研究納米材料的可控製備、自組裝和功能化，納米材料的結構、優異特性及其調控機制，納加工與集成原理，概念性和原理性納器件，納電子學，納米生物學和納米醫學，分子聚集體和生物分子的光、電、磁學性質及信息傳遞，單分子行為與操縱，分子機器的設計組裝與調控，納米尺度表徵與度量學，納米材料和納米技術在能源、環境、信息、醫藥等領域的應用。

　　(4)發育與生殖研究

　　動物克隆、幹細胞等一系列舉世矚目的成就為生命科學與醫學的未來發展帶來了重大的機遇。然而這些成果大多還不能直接造福於人類，主要原因是對生殖與發育過程及其機理缺乏系統深入的認識。我國人口增長量大，出生缺陷多，移植器官嚴重短缺，老齡化高峰即將到來，迫切需要生殖與發育科學理論的突破和技術創新。

　　重點研究幹細胞增殖、分化和調控，生殖細胞發生、成熟與受精，胚胎發育的調控機制，體細胞去分化和動物克隆機理，人體生殖功能的衰退與退行性病變的機制，輔助生殖與幹細胞技術的安全和倫理等。