- 中国科协重大科学问题和工程技术难题征集评选系统

如何通过标准化设计，自动化生产，机器人施工和装配式建造系统性解决建筑工业化和高能耗问题？

建筑工业化高能耗标准化设计自动化生产机器人施工装配式建造系统性

建筑业依然处于发展方式粗放、劳动生产率低、高耗能高排放等问题。同时，随着生育率持续降低、人口老龄化加剧导致建筑工人正逐年减少。如何将机器人施工和装配式建造相结合以解决建筑工业化和高能耗是需要建筑业和制造业共同关注的产业技术问题。自动化生产和机器人施工技术是解决建筑工业化和高能耗问题的关键。钢筋混凝土材料的复合特性和预制构件的结构特点，建筑用机器人系统在架构、控制及运行环境等方面与传统工业机器人有很大不同，现有的工业机器人技术并不能建筑施工中满足需要。除生产制造环节外，在构件的运输、吊装、安装施工、装修、质量检测及运维等方面，智能机器人也都面临着一些特殊的技术问题。新技术为解决建筑工业化和高能耗带来了新的契机，系统性的该问题迫切需要解决：（1）设计、生产、施工等阶段采用标准化设计、自动化生产，机器人施工和装配式建造技术的创新发展，如何形成完整的标准技术体系；（2）建筑产品对于市场适应性等原因，预制构件难以定型化、标准化，致使生产效率降低，成本居高不下，难以推广，应因地制宜的制定地域性标准产品；（3）根据国内现行标准的预制构件连接节点复杂，如何简化连接以适应装配式建造和机器人施工是持续提升装配式建筑易建性的主要标准制定和研究方向；（4）装配式建筑现行评价标准引导下，大多数做法将简单平板构件放在工厂制作，把大量的钢筋作业、模板复杂的构件留在施工现场制作，现场钢筋和模板作业量大、安装质量不易保证、施工效率较低、不宜推广现场机器人施工；（5）施工机器人技术尚不完善，且存在智能化程度不高、对需求适配性不高、抗干扰性差、难以满足复杂现场条件下施工的需求，导致其无法大规模推广应用；（6）建筑机器人的开发和使用方面缺乏系统性的、统一的行业标准；（7）施工机器人以装饰装修工程为主，缺乏对主体结构施工的机器人建造技术开发；（8）运维机器人处于探索阶段；针对在建筑建造过程中设计、生产、施工、运维等阶段采用标准化设计、自动化生产，机器人施工和装配式建造技术的创新发展，应建立健全的智能建造设计、施工标准体系，推行地区性产品部品标准化体系，从评价标准引导复杂构件部品、成型钢筋网片工厂化生产、简单平板构件现场施工，引导采用钢结构建筑助力机器人智能建造，鼓励开发和使用主体结构施工的机器人建造技术开发和应用。

推荐机构：中国土木工程学会

2022年度

如何全方位精准评价城市综合交通系统及基础设施韧性？

韧性城市交通综合交通系统交通基础设施韧性评价技术

近年来全球极端自然灾害（洪涝、台风、地震）、公共卫生事件（新冠疫情）、重大安全事故（交通事故、基础设施级联失效）给城市带来的惨痛代价促使其推进韧性赋能，而其中城市交通系统及基础设施作为生命线，是建设韧性城市中最为基础、关键的核心网络。建立韧性评价体系是量化城市交通抵御力、自愈力和恢复力的关键环节，也是目前韧性交通系统规划设计、建设技术和管控协同中亟待解决的关键问题，对城市韧性赋能具有重要的战略意义。

推荐机构：中国公路学会

2022年度

如何突破深远海航行装备制造与安全保障工程技术难点？

航行装备深远海与极地环境制造与安全保障关键技术

国家《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》明确指出，瞄准深远海等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目，加快壮大海洋装备产业，建设海洋强国，提高海洋资源、矿产资源开发保护水平。根据国家发展战略要求，围绕深远海与极地环境下的油气、矿产综合作业平台（包括深海采矿船、极地海洋平台等）、深远海与极地航行装备（包括豪华邮轮、极地LNG运输船、极地重型破冰船、极地大型油轮等）、深远海与极地航行关键设备（包括探测系统、水下生产系统、极地救生设备、基于北斗的空天海岸协同通信保障系统等）等重大装备研发，对深远海与极地环境（包括监测、预报及大数据分析技术等）、深海工程技术（包括顶层设计技术、感知与控制技术、长距离矿产输送与保障技术、系统运维与预警技术等）、极地工程技术（包括冰下探测与通信技术、航行性能预报技术、结构与装置安全评估技术、破冰技术等）、综合安全与保障评估技术（包括安全航行保障技术、远程安全监管技术、安全救助技术、大数据处理分析技术等）、深远海与极地装备工程软件研发（包括环境数据库与预报系统、设计与安全评估系统、安全运维及保障数据库与系统等）等关键技术进行研究，解决“卡脖子”的问题，建立深远海航行装备制造与安全保障相关的技术能力和标准，实现具有自主知识产权的深远海航行装备国产化，占领全球深远海航行装备制造与安全保障技术的制高点。

推荐机构：中国航海学会

2021年度

“高原水塔”失衡失稳对高原河流水系结构的影响如何？

气候变化河流水系水资源青藏高原

近几十年来，在全球变暖的大背景下，青藏高原呈现加速增暖的趋势，气候趋于暖湿化，致使冰川积雪加速融化、降水明显增多、湖泊扩张加剧、河川径流增加。根据中国科学院青藏高原研究所发布的《西藏高原环境变化科学评估》报告和第二次青藏高原综合科学考察研究项目阶段研究成果，“高原水塔”（“亚洲水塔”）正朝着失衡失稳的方向发展，即区域内固液结构失衡、液态水体储量的增加导致“水塔”结构失稳。伴随上述过程，青藏高原生态系统表现为整体好转（变绿）、局部变差（退化）的分异性特征。近年来山体滑坡、泥石流、山洪、冰川湖溃决等地质灾害呈增加趋势。在上述变化过程驱动和影响下，青藏高原河流水系统正在发生或即将发生深刻变化，然后，过去和现有研究对于这一变化过程、驱动因素、未来趋势和影响等问题还缺乏系统的研究和认识。围绕这一核心关键科学问题，亟需关注和开展下述问题的研究： 1）近几十年来，青藏高原各大河流源区水系发生了什么样的变化？它们的水系结构及水文特征如何？ 2）各河流水系变化的驱动因素及影响贡献情况如何？各影响因素与河流水量变化的定量关系如何？ 3）当前各河流水系的结构稳定性如何？未来在气候变化持续的情况下，各河流水系结构和水量会如何变化？ 4）不同未来气候情景下，青藏高原河流水系结构及水量变化对下游流域和国家水资源供给安全影响如何？ 5）为应对不同情景下可能产生的洪涝或干旱灾害时的防灾减灾策略如何？

推荐机构：中国生物多样性保护与绿色发展基金会

2021年度

如何发展我国自主超高分辨率立体测图卫星关键技术？

卫星测绘 1:2000 高精度几何定位高辐射质量

美国、法国、印度等国家在航天遥感领域持续发力，目前已经发射或正在规划分辨率小于0.3m甚至0.2m、能满足1:2000立体测图的高精度测绘卫星，抢占世界航天科技和应用高地。我国先后发射了资源三号、高分七号等国家民用空间基础设施卫星，分别实现了1:50000、1:10000高精度立体测图，但在1:2000领域仍处于空白，与国际领先水平还有一定差距，相关工程技术难题亟待突破。

推荐机构：中国测绘学会

2021年度

如何揭示板块运动动力机制?

板块运动动力机制地球物理证据

自魏格纳一百年前提出大陆漂移假说以来，驱动板块运动的动力机制一直是地球科学中最重要的问题之一。地球上的板块都会运动是不争的事实，但到底是什么动力驱动它们运动则一直存在争议。历史上地球物理证据在这个方面发挥了关键作用，比如海底扩张和板块构造假说就是基于古地磁和海底磁异常条带这些地球物理证据而提出来的。但这些都是表面证据，只是证明了板块的确发生了运动，但到底为什么运动，还有很多争议，目前主要有三种观点，一是以海底扩张为主的“推力”模型，二是以俯冲板片拖拽力为主的“拉力”模型，三是以重力滑移驱动为主的“自驱动”模型。板块运动的驱动力应该在地球深部，仅仅依靠表面的地质证据难以突破，地球物理证据在这方面应该发挥关键作用。

推荐机构：中国地球物理学会

2021年度