十大前沿科學(xué)問題

1 流形的拓?fù)浜蛶缀畏诸?/p>

流形的分類問題是數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域的一個核心問題，長期以來也是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)研究的驅(qū)動力。研究流形的拓?fù)浜蛶缀畏诸悊栴}意味對不同類型的空間進(jìn)行全面、系統(tǒng)的了解，理解其內(nèi)在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這類問題的任何重要進(jìn)展不僅可以為物理學(xué)中的廣義相對論、量子力學(xué)等理論，以及其他科學(xué)分支提供新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，深化我們對空間、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等的深入理解，也可為數(shù)學(xué)中的拓?fù)鋵W(xué)、幾何學(xué)，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(zhì)和質(zhì)量起源

CEPC（環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)）項(xiàng)目瞄準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)模型的核心，對質(zhì)量起源以及超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理信號進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)、高頻、微波功率源、電子學(xué)與自動控制等一批關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域大幅提升自主創(chuàng)新能力，對工藝新技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模工業(yè)制造將起到巨大的推動作用。

3 準(zhǔn)金屬替代過渡金屬用于精準(zhǔn)合成與催化反應(yīng)的可行性研究

準(zhǔn)金屬替代過渡金屬實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化學(xué)合成，將重塑科學(xué)認(rèn)知邊界，打破傳統(tǒng)過渡金屬催化的思維定式，開辟化學(xué)合成新理論與方法體系。社會層面，它驅(qū)動綠色化學(xué)發(fā)展，降低環(huán)境污染與資源依賴。科技上，帶動多學(xué)科交叉創(chuàng)新；經(jīng)濟(jì)上，大幅削減生產(chǎn)成本，催生新興產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價值。這一突破將推動藥物研發(fā)、材料革新，改善醫(yī)療與生活質(zhì)量，助力可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)化學(xué)合成邁向更高效、綠色、智能的新時代。

4臺風(fēng)路徑異常與強(qiáng)度突變

臺風(fēng)生成及生成之后的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和路徑之間的相互作用機(jī)制是臺風(fēng)研究的熱點(diǎn)，也是全球臺風(fēng)研究和預(yù)報長期存在的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。本問題突破后，科學(xué)上將深化對臺風(fēng)生成、臺風(fēng)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)變化和異常路徑的多尺度物理機(jī)制的理解，建立臺風(fēng)預(yù)報的理論及方法；技術(shù)上將提高臺風(fēng)異常路徑的預(yù)報能力，改進(jìn)臺風(fēng)強(qiáng)度變化的預(yù)測準(zhǔn)確度，強(qiáng)化臺風(fēng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的預(yù)報水平，提升氣候變化背景下臺風(fēng)活動的預(yù)測能力。

5 宏觀生態(tài)系統(tǒng)空間格局形成機(jī)理與系統(tǒng)間相互作用機(jī)制

宏觀生態(tài)系統(tǒng)空間格局形成機(jī)理與系統(tǒng)間相互作用機(jī)制的理論研究，有助于準(zhǔn)確理解生態(tài)空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域性、完整性、連續(xù)性和層級性特征；科學(xué)建立生態(tài)空間退化格局識別、生態(tài)狀況動態(tài)與風(fēng)險預(yù)警、生態(tài)多功能性權(quán)衡協(xié)調(diào)、多目標(biāo)協(xié)同的時空耦合范式；有效解決區(qū)域生態(tài)多目標(biāo)統(tǒng)籌、可持續(xù)性、多尺度級聯(lián)、生態(tài)功能與空間布局優(yōu)化的技術(shù)難題，是建立全域生態(tài)空間結(jié)構(gòu)調(diào)整和空間布局優(yōu)化系統(tǒng)解決方案。

6 基于密碼學(xué)視角的人工智能安全新理論和防護(hù)體系

人工智能領(lǐng)域面臨統(tǒng)籌發(fā)展和安全的難題。2025年4月25日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第二十次集體學(xué)習(xí)時指出“確保人工智能安全、可靠、可控”。基于密碼學(xué)的人工智能安全新理論不僅解決人工智能安全的數(shù)學(xué)可解釋性，實(shí)現(xiàn)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(jīng)驗(yàn)性防御向數(shù)學(xué)可驗(yàn)證安全范式躍遷，實(shí)現(xiàn)人工智能高安全水平下的高質(zhì)量發(fā)展。

7 多維度、可重構(gòu)超分子機(jī)器組裝

該問題的突破將在科學(xué)層面構(gòu)建可逆、可重構(gòu)的組裝體系，從“分子合成導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“功能組裝導(dǎo)向”形成超分子機(jī)器專用表征體系；在技術(shù)革新層面，微/納

機(jī)器人的集群行為控制為分子機(jī)器提供設(shè)計(jì)范式，使得超分子機(jī)器有望成為繼芯片、人工智能后的下一代技術(shù)制高點(diǎn)，推動社會向智能化、可持續(xù)化方向深度轉(zhuǎn)型

8 暗能量與哈勃常數(shù)危機(jī)

哈勃常數(shù)危機(jī)的解決與暗能量動力學(xué)本質(zhì)的揭示，必將引發(fā)對宇宙起源、演化以及基礎(chǔ)物理定律的全新認(rèn)知與深人反思，有望在物理學(xué)與天文學(xué)交叉領(lǐng)域催生突破性理論變革，重塑科學(xué)范式。推動該問題的研究突破將帶動我國大規(guī)模巡天望遠(yuǎn)鏡技術(shù)、精密測量儀器與高性能計(jì)算平臺的自主創(chuàng)新發(fā)展，極大提升基礎(chǔ)科學(xué)研究能力，并顯著促進(jìn)相關(guān)技術(shù)在遙感測繪、精密光學(xué)制造、數(shù)據(jù)科學(xué)等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(chǎn)量，為應(yīng)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(jìn)化、基因功能與復(fù)雜性狀調(diào)科技支撐。經(jīng)濟(jì)上，可減少農(nóng)藥、灌溉等投入，降低控機(jī)制的科學(xué)認(rèn)知，深化對自然選擇與馴化過程的理生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)效益。社會上，有助于推動綠色解。在實(shí)踐層面，這將提升作物在逆境條件下的穩(wěn)定農(nóng)業(yè)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。

10 人體微生態(tài)與宿主的交互調(diào)控機(jī)制

人體微生態(tài)與宿主的交互調(diào)控研究正在重塑生命科學(xué)的基礎(chǔ)認(rèn)知框架。這一領(lǐng)域揭示了生物體與共生微生物之間復(fù)雜的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系，為理解生命系統(tǒng)的組織原則提供了全新視角。研究發(fā)現(xiàn)，宿主與微生物群落通過多層次的分子對話形成動態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò)，這種跨物種互作機(jī)制展現(xiàn)了生命調(diào)控的復(fù)雜性和精巧性。該研究不僅拓展了傳統(tǒng)生理學(xué)的認(rèn)知邊界，更推動了系統(tǒng)生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。