问题类型
全部 前沿科学问题 工程技术难题 产业与技术问题
学科领域
全部 数理化基础科学 生命健康 地球科学 生态环境 制造科技 信息科技 先进材料 资源能源 农业科技 空天科技 其他
征集年度
全部 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018
电-氢-碳耦合 煤电转型 新能源消纳 绿色化工
碳排放过量导致的气候变化问题，本质上是化石能源过度开采导致的碳循环失衡，释放到大气中的二氧化碳大于地球系统固化的二氧化碳。解决这一问题有“一减一加”两个途径，一是以清洁能源代替化石能源，减少能源系统碳排放；二是捕集二氧化碳后采用人工合成方式制取甲醇等有机物加以利用，增加人工碳固化。 构建零碳排放的能源系统是实现“一减一加”的基础。在零碳排放能源系统中，可再生能源作为能量的来源，碳元素和氢元素作为能量载体循环利用，随着价态变化实现能量的吸收和释放，将随机波动的风光新能源转化为安全可控的能源产品。通过构建零碳排放能源系统，能够以“先立后破”为原则实现中国能源供应从以煤炭为主过渡到可再生能源为主的，以最高安全、最小代价使得碳循环重回平衡。具体来看以新能源发电为能量来源，以水、空气和煤电排放的二氧化碳等为原料的绿氢、绿氨、绿甲醇等工艺可以实现电-氢-碳耦合发展，为协同解决煤电绿色低碳转型、新能源大规模开发消纳等问题提供了系统性的解决方案。 目前，电-氢-碳协同仍处于理论研究阶段，发展模式尚不明确，需要针对新能源发电、煤电与绿氢、绿氨、绿甲醇等的耦合方式开展研究。同时，更高效率的电制氢技术、可调节、可中断与新能源灵活互动的柔性化工技术、氢氨发电技术等一系列技术问题也亟待解决。
推荐机构： 中国电机工程学会
2024年度
光合效率 遗传调控网络 分子育种 粮食产量
光合作用是作物产量形成的基础，90%以上的干物质来自光合作用，光合作用效率高低决定着作物产量的高低。高光效的生物学基础是国际上长期悬而未决的重大科学问题，涉及光能吸收/传递与转换、电子传递、碳同化三个复杂的生理生化过程。叶片解剖学结构形成与叶绿体发育也决定着作物光合作用效率。目前主要农作物的光能利用效率仅为1%左右，阐明作物高光效的生物学基础，大幅提升光能利用效率，是从根本上提升作物单产的重要途径，有望引起新一轮的育种革命。
推荐机构： 中国农学会
半导体硅单晶 直拉法 晶体生长控制理论 品质管控技术
硅单晶材料在集成电路产业链中占据首要地位，硅单晶的品质对集成电路芯片性能有着重要的影响。硅单晶制备过程是多场耦合、多相变、大空间、高温、高真空、高洁净的精密生产过程，此过程决定了硅单晶的品质。如何在复杂的制备过程中，通过调控宏观工艺参数，实现对硅单晶微观品质的精准管控，是硅单晶制备产业界和学术界持续关注的难题。通过发展新理论、研究新方法、形成新工艺，实现对硅单晶生长过程及品质的有效管控，达到稳定提升硅单晶材料品质的目的，以满足不断演进的集成电路芯片制程要求。这项技术对建立和发展我国半导体硅单晶产业，实现生产过程的科学化、高效化、实用化，形成市场竞争优势具有重要的理论价值和现实意义。 半导体硅单晶是制造集成电路芯片最重要的基础性材料，90%以上的集成电路芯片都是制作在硅单晶上，硅单晶的制备在集成电路产业链中占据首要地位。半导体硅单晶的品质主要包括：直径尺寸、长度等宏观品质；氧碳含量、晶体缺陷、杂质浓度等微观指标，这些决定了硅单晶制备效率和后端集成电路芯片的性能，同时，也反映了一个国家集成电路产业的发展水平。 目前，半导体硅单晶材料制备产业仍具有高度集中的特点，以直径12英寸硅片为例，日、德、韩等境外5家企业占据90%以上的全球市场份额，形成了世界范围的垄断。代表当今集成电路芯片主流制造水平的20nm及以下制程工艺所要求的高品质、大尺寸半导体硅片，我国主要依赖进口。半导体硅单晶材料从技术研发、产业生产到市场销售具有投资规模大、建设周期长、技术门槛高、产业垄断强的突出特点，成为制约我国集成电路产业发展的关键壁垒之一。
推荐机构： 中国自动化学会
AI眼底血管健康技术 代谢疾病 分级诊疗
代谢性疾病是一类涉及人体内物质代谢异常的疾病，主要包括糖、脂肪、蛋白质等物质的代谢紊乱。这类疾病包括糖尿病、高血压、高血脂、冠心病和肥胖症等。定期进行眼底检查与AI评估有助于及早发现和监测这些代谢疾病，从而减少对患者视力和生活质量的损害。然而，目前眼底血管健康检查技术具有较强的专业性，存在一些限制，如仪器设备的限制、医生技术和经验的限制，以及患者的经济负担等。AI技术在眼底血管健康检查的应用，极大提高了代谢性疾病的诊疗效率。近年来，基于眼底图像的人工智能技术已被开发用于评估心血管病的发病风险。这种技术具有即时、无创、易操作和成本低等优点，能够快速准确地评估个体的心血管病风险。本产业技术问题聚焦我国如何应用AI眼底血管健康技术促进相关代谢疾病分级诊疗。目标是实现不同医疗卫生服务机构疾病诊疗效率一致性，推进代谢疾病早期诊断和风险评估。通过优化分级诊疗路径，AI眼底血管健康技术有助于实现医疗资源的合理分配，提高医疗服务的效率和质量。 目前，综合医院全科医学科已经在基层医疗机构中建立了广泛协作网络。这一网络的优势在于，它能够整合先进的AI眼底血管健康筛查技术，致力于将这些技术无缝嵌入基层医疗服务中，同时确保不会给基层医疗机构带来额外的经济和工作负担。构建一套完整的AI眼底血管健康技术实施策略，以提高医疗服务的效率和质量。
推荐机构： 中华医学会
人工智能 低碳节能 神经网络 信息表征
人工智能技术的进步得益于人类大脑的研究进展和发现。通过学习人类视觉神经系统，发现了卷积神经网络解决机器视觉的问题；通过学习人类大脑的奖励机制，发现了强化学习的方法，大大提升了机器学习效率。但在能量的使用方面，机器对数据的处理和对能量的消耗是大脑的数千倍。由此引出了这个重要科学问题：如何实现低能耗人工智能？解决这一问题可能的两条路径，一是算力硬件领域的进步，仿照人类神经元的组成和工作原理，突破现有计算机的架构，实现低能耗人工智能计算。二是算法领域的进步，发现和学习人类神经元信息处理的方式，突破信息表征新范式，实现低数据处理量的人工智能计算方法，实现低能耗人工智能。
推荐机构： 中国移动科学技术协会
2023年度
化石 白垩纪 生态系统 生物多样性
现代陆地生态系统形成于白垩纪中期。它的出现也改变了能量流动和碳、磷等关键元素的循环过程，深刻影响了地球表层系统的演化进程。了解“白垩纪陆地革命”的起因、过程和动力机制是解答现代陆地生态系统起源问题的关键。
推荐机构： 中国古生物学会
脑机接口 脑疾病 脑电信号
脑机接口系统旨在建立一种脑与外部设备之间直接的双向交流通道，以同时实现对外部设备的控制和对脑的调控，从而达到监测脑状态、治疗脑疾病、增强脑功能等目的。 按照信息采集的方式，脑机接口可以分为侵入式和非侵入式两种技术路径。 侵入式脑机接口直接与神经元紧密接触，在神经信号质量和神经调控精度等关键性能上有着天然的优势，但植入手术对大脑的创伤和植入器件长期在体的安全性等问题是当前瓶颈。侵入式脑机接口是一个复杂的系统，涉及电极、芯片、算法、植入等多种关键技术，包括：生物器件集成电路制造技术，用于提高脑机接口记录带宽；超薄超柔电极制备技术，实现海量神经活动信号的长期稳定获取；神经信号模拟域特征提取技术，实现海量神经信号的实时探测、处理和压缩，大幅降低数字神经网络的规模和功耗；微创植入技术，自动躲避血管，减少植入创伤。 非侵入式脑机接口，是目前最常采用的脑信号采集路径，也是在商业化探索中更有望率先落地的技术路径。虽然采集的信号强度远远弱于侵入式脑机接口方案，信噪比低，时空分辨率更模糊，但因为这种方案不会对脑组织造成创口伤害，因此在普惠式应用方面更有潜力。非侵入式脑机接口当下的研究重点，一方面在于信号监测和分析设备及算法的改进、放大器的尺寸、如何降低信号噪声和提高信号可用性；另一方面在于与多种潜在应用场景深度结合，探索应用潜力。非侵入式脑机接口的潜力在于探索在更多场景中的应用，比如专注力提升、解决失眠问题、自闭症干预治疗、阿尔兹海默症延缓等等。此外，将非侵入式脑机接口与VR、机械外骨骼等外界技术手段结合，在瘫痪康复治疗领域也有着巨大的应用前景。 虽然脑机接口技术的临床应用前景广阔，但在性能、精准、高效、安全等方面仍存在众多挑战，例如：开发长期稳定、生物兼容、时空分辨率高的神经信号采集及神经刺激硬件；开发精确、稳定的脑机接口解码算法，以达到对各种复杂外部设备的精细控制；开发精准、鲁棒的脑机接口调控算法，以达到对各种大脑状态有效、安全的调控；研究脑接机口技术的伦理与数据安全等，真正的脑机接口离应用临床还有很长一段路要走。
推荐机构： 中国图书馆学会
轮轨耦合系统 更高速度 轮轨系统能量场 轮轨系统耗能机理 智能诊断
列车运营速度是衡量一个国家铁路发展水平和工业科技水平的重要指标之一，当前世界各国为了提高影响力和竞争力，多个国家已计划或规划进一步提高列车运营速度。而轮轨系统耦合机理是制约轮轨制式交通运营速度、安全舒适性进一步提升的关键科学问题。在更高速度条件下，轮轨瞬态滚动接触行为变的更为复杂，存在强摩擦力、多环境能量场交互、高应变率载荷等复杂效应。轮轨系统复杂的耦合接触行为将导致轮轨系统能量场发生不可预知的变化，并在轮轨系统能量场交互机制作用下，产生车辆-轨道系统能量重构现象，影响车辆和轨道系统的能量耗散响应，若能量耗散不合理，将导致车辆和轨道系统关键部件的伤损，严重影响列车运行的安全性。因此如何探明更高速度条件下的轮轨耦合机理及能量场分布特征是提高运营速度、提升安全性和舒适性，并降低车辆和轨道系统部件伤损的关键核心科学问题，是完善我国高速铁路全面系统正向设计理论和方法体系，研制我国新一代高速列车，提升我国铁路行业国际竞争地位，彰显国家工业科技水平和综合国力的核心基础。
推荐机构： 中国铁道学会
新能源基地 荒漠化地区 特高压输电 安全送出
我国是世界上荒漠化面积最大、受风沙危害最重的国家之一，全国荒漠化土地约占国土面积的1/4。国家提出以沙漠、戈壁、荒漠为重点建设数亿千瓦大型风光基地，推动构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系，加快能源绿色低碳转型。 由于荒漠新能源基地所在地区大多处于电网末端，电网支撑弱，经济欠发达，本地负荷小，新能源基地缺少大电网支撑，安全运行面临挑战，无法就地消纳。 为此，要将荒漠化地区改造成为绿色能源基地，亟需解决如何在缺乏电网支撑的情况下实现数亿千瓦荒漠新能源发电基地安全稳定送出的关键问题。
长周期储能技术 新型电力系统 电力电量平衡 大容量高效率
由于新能源发电出力波动大、可靠出力低，随着新能源装机占比不断扩大，以及煤电的逐步退出，新型电力系统面临严峻的电力电量平衡及保供挑战。大规模、长周期储能技术可以实现大规模能量的长时间存储、转移和转换，对于提升新型电力系统长周期灵活性及充裕性具有重要作用，同时也关系着未来系统的演化路径和电网形态，但目前国内外新能源发展场景、路径有很大差异，长周期储能技术的定义、需求也不同，当前的储能类型多样，但满足我国新型电力系统建设的长周期储能技术尚无明确答案，，适用于新型电力系统的大容量、高效率、具有成本经济性的长周期储能方式还一直在探索与研究之中，大规模工程应用和实践尚未开展。
