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1、第二部分 发展任务与专题部署第九章 重点领域 根据规划纲要的总体部署，把握基础研究发展趋势，结合科学基金工作特点，遵循科学发展的“双力驱动”规律，针对科学研究的重大前沿问题、制约我国经济社会发展的关键科学问题以及可能成为我国未来技术发展瓶颈的重要基础科学问题，部署以学科交叉研究为主要特征的优先发展领域，包括科学部优先发展领域和跨科学部优先发展领域，并以多种资助形式联合配置的方式，促进这些领域整体能力的提升和关键问题的突破。 （十四）科学部优先发展领域。在学科发展战略的基础上，兼顾“十一五”优先发展领域的继承性，按照以下原则遴选科学部优先发展领域：一要针对本科学部资助范围内科学发展的重要基础性问
2、题，或学科发展的主流和重要前沿领域；二要针对能够体现国家战略发展需求或能够带动新技术发展的关键科学问题；三要针对有利于推动新兴交叉学科发展并形成新的学科生长点的基础科学问题或关键技术基础问题；四要针对我国具有较好的研究基础和人才队伍或地域和资源优势的研究领域，着眼于提升我国科研水平和国际地位。科学部优先发展领域将为制定重点项目指南提供参考。1. 数理科学部。（1）代数、几何与分析的交叉与融合主要研究方向：代数簇的算术性质和几何性质；代数结构的表示与同调理论；微分流形的局部不变量与整体不变量；流形上的整体分析；低维流形的几何与拓扑；函数与函数簇的解析性质；函数空间与算子的分析理论；无穷维代数的表
3、示、算子代数与非交换几何。（2）非线性、随机性模型和离散结构的数学理论与方法主要研究方向：微分方程的适定性与解的结构；动力系统的复杂行为；随机过程与随机系统的分析；大规模随机网络的结构及其上的过程；复杂数据的统计方法和理论；复杂决策问题的最优解或近似最优解；无限维系统和随机系统控制的数学基础；离散结构的组合分析；符号计算、符号推理与数学机械化。（3）数学和数据建模、分析与计算主要研究方向：新型材料的数学模型与数学理论；信息处理与信息控制；编码理论与信息安全；环境与能源科学中的数学建模与分析；生物信息与生命系统；传染病的发病机理与预防控制；工业与医学中的统计方法；数据挖掘与计算统计；经济预测与金
4、融安全中的数学方法。（4）高维/无限维非线性系统动力学与控制主要研究方向：高维系统全局分叉和混沌；非线性系统的时滞效应及控制；复杂网络和神经系统的非线性动力学与控制；先进飞行器及重大装备的动力学与控制。（5）复杂环境下材料与结构的力学响应与破坏机理主要研究方向：变形体强度理论与破坏机理；多场耦合理论与智能材料及结构力学；材料及结构的多尺度力学；超常环境下结构响应与爆炸冲击力学；重大工程结构的完整性和耐久性。（6）非定常复杂流动机理与控制主要研究方向：流动稳定性与可压缩湍流；非定常流动中的流固耦合及其控制；高超声速流动与飞行器推进机理；高速水动力学与空泡理论和实验研究；环境演化与突变中的复杂介质
5、流动。（7）宇宙和星系的结构、起源与演化主要研究方向：暗物质与暗能量的本质；宇宙早期的物理过程；星系和宇宙大尺度结构的形成和演化；活动星系核的结构与辐射的理论研究；大质量黑洞的形成和演化以及与星系的共同演化；天体剧烈活动。（8）银河系的结构、演化及恒星的形成、晚期演化与太阳活动主要研究方向：银河系的结构、性质、形成与演化；星际介质和恒星形成、演化和活动；系外行星系统的搜寻及其形成与演化；太阳大气的磁场、结构和动力学，太阳耀斑、日冕物质抛射及其日地物理效应。（9）新型光场的调控及其与物质相互作用主要研究方向：阿秒激光产生、测量及应用；超短激光脉冲整形、载波相位调控和量子态演化精确测量和控制；超强
6、、超短脉冲激光及其与物质的相互作用；超快非线性光学新现象与新物理；红外、THz和X射线激光及其他相干短波长光产生及其应用；高灵敏、高精密激光光谱新原理、新方法；光子晶格中光传输和相互作用。（10）受限及关联量子系统的新现象和新效应主要研究方向：受限、介观系统的量子现象和宏观量子效应；强关联和低维凝聚态系统基本物理问题及新理论方法；拓扑量子相变与拓扑元激发，超冷原子、分子体系的量子性质及其应用基础；微纳量子器件与单原子、单分子器件的关键物理问题；高性能复合材料或器件物性的表征与优化；磁性材料及结构中的物理问题。（11）随机非均匀介质中声传播的表征、控制与作用的物理问题主要研究方向：复杂介质中声的
7、传播、检测、作用及其声场建模；海洋声场的时空特性与探测；噪声的产生与控制以及低频声波的吸收和隔离；新型发射与接收声换能器及其阵列；时间反转技术、负折射现象以及亚波长高分辨率成像关系。（12）深层次物质的结构、性质与相互作用 主要研究方向：标准模型检验与超出标准模型的新物理；宇宙学及宇宙演化中高能物理与核物理过程；超重新核素和新元素合成；原子核结构性质以及相对论重离子碰撞物理。（13）等离子体物理及其数值模拟 主要研究方向：惯性约束聚变的超强激光与等离子体作用过程以及高能量密度物理；磁约束高温等离子体产生、加热、输运及不稳定性等动力学过程；低温等离子体源、边界物理、波与粒子相互作用等基础问题与应
8、用；空间等离子体磁重联过程。（14）物理学实验仪器与实验方法、新技术及其应用 主要研究方向：新型加速器关键物理问题；核技术和同步辐射先进实验技术方法及其应用；量子结构材料的新制备技术与新方法；高时间、空间、能量分辨探测与分析方法与技术；高精密物理量测量、控制方法与关键技术，极端条件下的表征与分析技术。（15）量子信息与未来信息器件的物理基础主要研究方向：量子信息形态转换及测量的物理问题；量子纠缠和多组分关联的物理实现和度量；基于具体物理系统的量子信息处理和固体量子计算；单光子产生、探测及量子相干器件物理；量子模拟的理论、方案与实验。2. 化学科学部。（1）合成化学主要研究方向：功能导向新物质的
9、可控、高效、绿色设计合成理论和方法；分子剪裁和组装的控制和机理；复杂体系及其反应历程与机理的研究；新合成策略、概念和技术的探索；极端条件下的合成和制备。（2）化学结构、分子动态学与化学催化主要研究方向：化学反应动态学理论与实验技术；表面、界面化学反应的本质、动态过程及反应控制；催化机理及其反应过程的调控；极端条件下的化学反应与物质结构。 （3）大分子和超分子化学主要研究方向：可控/“活性”聚合方法与不同拓扑结构聚合物精密合成；光电磁功能大分子性能优化；非石油大分子合成与高分子生物合成；高分子多层次结构动态过程与机制；生物医用高分子及其与细胞相互作用及调控规律；超分子体系与超分子聚合物的构筑与可
10、控组装；超分子材料功能化的结构设计、理论计算与实验表征。（4）复杂体系的理论、模拟与计算主要研究方向：从结构到性能预测为导向的复杂体系计算方法与应用；普适可靠的密度泛函形式、高精度和低标度的电子相关理论；激发态结构与过程理论；物质形态转换过程中化学反应过程的理论与计算；高维、多自由度及凝聚相体系的量子动力学理论与非平衡、非线性统计理论；自组装结构与过程多尺度的动力学理论。（5）分析测试原理和检测新技术、新方法 主要研究方向：复杂样品系统分离与鉴定方法学研究；多维、多尺度、多参量分析测试新原理与新方法研究；组学分析中的新方法和新技术；面向国家安全、人类健康、突发事件的分析方法与技术；分析器件、装
11、置、仪器及相关软件的研制；极端条件下的分析化学基础研究。（6）绿色与可持续化学主要研究方向：有毒、耗能和污染产品的分子替代与可持续产品创制；高效“原子经济性”新反应；无毒无害及可再生原料的高效转化；环境友好的反应介质的开发和利用；绿色化工过程与技术；全生命周期分析与评价。（7）污染物多介质环境过程、效应及控制主要研究方向：环境分析新方法、新原理、新技术；大气、水体、土壤复合污染过程与控制；污染物的生物有效性与生态效应的化学机制；污染物的生态毒理与健康效应；化学污染物暴露与食品安全；化学品风险评估与管理的理论和方法。（8）化学与生物医学交叉研究主要研究方向：基于化学小分子探针的复杂生物体系中信号
12、转导过程研究；具有重大意义的生物大分子及其类似物的合成及功能研究；非编码RNA结构与功能研究；干细胞化学生物学及神经化学生物学；生物体系中信息获取新方法和新技术: 化学探针与分子成像；计算机模拟技术，特别是针对复杂生物网络体系计算技术。（9）功能导向材料的分子设计与可控制备主要研究方向：不同尺度物质间相互作用的机制及其调控规律；表面和界面的结构调控与功能化；研究“从分子到固体”的组装过程和规律，构筑有序纳米结构和材料；光电磁及其复合性能等功能无机晶态材料的分子设计与可控制备；有机高分子光电功能材料的设计与可控制备；极端条件下材料的化学结构形态及物相的控制和调控。（10）能源和资源的清洁转化与高
13、效利用主要研究方向：化石能源高效清洁转化；生物质高效转化的化学化工基础；我国特有资源的高效高值利用；太阳能高效低成本转换利用；核能高效安全利用的化学化工基础；新型、高效、清洁的化学能源与替代能源。（11）面向节能减排的过程工程主要研究方向：节能减排和低碳排放转化的共性科学基础；可再生能源开发、利用中的化学工程基础；外场强化下的资源转化机理和节能理论；非常规介质强化反应传递过程的机理和调控机制；面向过程工业的先进计算、模拟与仿真系统；大规模资源转化过程的优化集成与多尺度调控。3. 生命科学部。（1）蛋白质的修饰、识别与调控主要研究方向：蛋白质新的修饰类型的鉴定、功能和调控机制；蛋白质不同位点、不
14、同修饰类型发生的时空调节机制和功能关系；蛋白质相互作用的特异性、动态性和网络特征的系统分析；蛋白质修饰导致的蛋白质相互作用的变化；蛋白质修饰、识别和调控机制的进化。（2）核酸的结构与功能主要研究方向：DNA、RNA的结构与修饰、复制、重组与代谢；非编码DNA和非编码RNA对核酸和蛋白质活性与功能的调控机制；非编码DNA和非编码RNA在细胞、组织、器官和个体等生命活动过程及疾病发生中的功能及其调控机制。（3）干细胞自我更新与定向分化主要研究方向：干细胞全能性维持的分子机制，尤其关注表观遗传学调控机制在其中的作用；干细胞与周围环境的相互关系；干细胞高效、定向分化的分子机制；iPS（多功能干细胞）的
15、功能及应用基础；体细胞核基因组重编程的机理以及重编程分子的鉴定；干细胞分化后的去向分析，移植细胞与受体组织的兼容、整合的机制。（4）组织器官发育的调控主要研究方向：重要组织器官前体细胞命运决定；重要组织器官前体细胞迁移；重要器官形态构建与再生的分子调控；重要组织器官发育异常的遗传机制。（5）免疫反应的细胞和分子机制主要研究方向：抗感染天然免疫识别与应答的细胞与分子机制；天然免疫与获得性免疫的相互联系和相互作用；获得性免疫应答过程中抗原加工与提呈的分子过程；免疫细胞发育和分化机制；新型免疫分子的结构与功能；免疫耐受和免疫逃逸的细胞与分子机制。（6）生物多样性及维持机制主要研究方向：生物演化与多样性的关系；不同尺度生物多样性的分布格局及其形成与维持机制；生物多样性与生态系统功能的关系；受损生态系统的生物多样性的恢复机制。（7）复杂性状的遗传网络与遗传规律主要研究方向：复杂性状遗传、全基因组系统结构的解析；复杂性状的遗传、全基因组调控网络；复杂性状的全基因组关联分析；不同复杂性状遗传系统间的互作。（8）系统发育与分子进化主要研究方向：生命之树重建的理论与方法；物种进化的分子机制；进化与发育；基因与
