十大前沿科學問題

1 流形的拓撲和幾何分類

流形的分類問題是數學研究領域的一個核心問題，長期以來也是基礎數學研究的驅動力。研究流形的拓撲和幾何分類問題意味對不同類型的空間進行全面、系統的了解，理解其內在結構和性質。這類問題的任何重要進展不僅可以為物理學中的廣義相對論、量子力學等理論，以及其他科學分支提供新的數學基礎，深化我們對空間、物質結構等的深入理解，也可為數學中的拓撲學、幾何學，以及其他重要問題提供新的視角和工具。

2 希格斯粒子性質和質量起源

CEPC（環形正負電子對撞機）項目瞄準標準模型的核心，對質量起源以及超出標準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將在低溫、超導、高頻、微波功率源、電子學與自動控制等一批關鍵技術領域大幅提升自主創新能力，對工藝新技術的發展、大規模工業制造將起到巨大的推動作用。

3 準金屬替代過渡金屬用于精準合成與催化反應的可行性研究

準金屬替代過渡金屬實現精準化學合成，將重塑科學認知邊界，打破傳統過渡金屬催化的思維定式，開辟化學合成新理論與方法體系。社會層面，它驅動綠色化學發展，降低環境污染與資源依賴。科技上，帶動多學科交叉創新；經濟上，大幅削減生產成本，催生新興產業，創造巨大經濟價值。這一突破將推動藥物研發、材料革新，改善醫療與生活質量，助力可持續發展，引領化學合成邁向更高效、綠色、智能的新時代。

4臺風路徑異常與強度突變

臺風生成及生成之后的強度、結構和路徑之間的相互作用機制是臺風研究的熱點，也是全球臺風研究和預報長期存在的難點和挑戰。本問題突破后，科學上將深化對臺風生成、臺風強度、結構變化和異常路徑的多尺度物理機制的理解，建立臺風預報的理論及方法；技術上將提高臺風異常路徑的預報能力，改進臺風強度變化的預測準確度，強化臺風精細結構的預報水平，提升氣候變化背景下臺風活動的預測能力。

5 宏觀生態系統空間格局形成機理與系統間相互作用機制

宏觀生態系統空間格局形成機理與系統間相互作用機制的理論研究，有助于準確理解生態空間結構的區域性、完整性、連續性和層級性特征；科學建立生態空間退化格局識別、生態狀況動態與風險預警、生態多功能性權衡協調、多目標協同的時空耦合范式；有效解決區域生態多目標統籌、可持續性、多尺度級聯、生態功能與空間布局優化的技術難題，是建立全域生態空間結構調整和空間布局優化系統解決方案。

6 基于密碼學視角的人工智能安全新理論和防護體系

人工智能領域面臨統籌發展和安全的難題。2025年4月25日，習近平總書記在中共中央政治局第二十次集體學習時指出“確保人工智能安全、可靠、可控”。基于密碼學的人工智能安全新理論不僅解決人工智能安全的數學可解釋性，實現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驗性防御向數學可驗證安全范式躍遷，實現人工智能高安全水平下的高質量發展。

7 多維度、可重構超分子機器組裝

該問題的突破將在科學層面構建可逆、可重構的組裝體系，從“分子合成導向”轉向“功能組裝導向”形成超分子機器專用表征體系；在技術革新層面，微/納

機器人的集群行為控制為分子機器提供設計范式，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制高點，推動社會向智能化、可持續化方向深度轉型

8 暗能量與哈勃常數危機

哈勃常數危機的解決與暗能量動力學本質的揭示，必將引發對宇宙起源、演化以及基礎物理定律的全新認知與深人反思，有望在物理學與天文學交叉領域催生突破性理論變革，重塑科學范式。推動該問題的研究突破將帶動我國大規模巡天望遠鏡技術、精密測量儀器與高性能計算平臺的自主創新發展，極大提升基礎科學研究能力，并顯著促進相關技術在遙感測繪、精密光學制造、數據科學等關鍵產業領域的廣泛應用。

9 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性與產量，為應對氣候變化、保障糧食安全提供核心用，將顯著推動對作物進化、基因功能與復雜性狀調科技支撐。經濟上，可減少農藥、灌溉等投入，降低控機制的科學認知，深化對自然選擇與馴化過程的理生產成本，提高農業效益。社會上，有助于推動綠色解。在實踐層面，這將提升作物在逆境條件下的穩定農業發展、改善生態環境、促進可持續農業轉型。

10 人體微生態與宿主的交互調控機制

人體微生態與宿主的交互調控研究正在重塑生命科學的基礎認知框架。這一領域揭示了生物體與共生微生物之間復雜的協同進化關系，為理解生命系統的組織原則提供了全新視角。研究發現，宿主與微生物群落通過多層次的分子對話形成動態平衡網絡，這種跨物種互作機制展現了生命調控的復雜性和精巧性。該研究不僅拓展了傳統生理學的認知邊界，更推動了系統生物學、進化生物學等基礎學科的發展。