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国家自然科学基金“十四五”学科重点支持方向

2022/11/16      点击:

近日,《国家自然科学基金“十四五”发展规划》正式公布规划全文,共计21个章节,完整的阐明了国家自然科学基金委十四五期间的发展方向与相关理念,其中值得注意的是,本次规划公布了四个板块19个学科重点支持方向,这对于近几年的国家自然科学基金申请具有重要意义!

学科发展战略

依据源于知识体系逻辑结构、促进知识与应用融通、突出学科交叉融合的原则,按照基础科学、技术科学、生命与医学、交叉融合四个板块构筑资助布局,夯实学科发展基础,打破学科交叉壁垒,构建全面协调可持续发展的高质量学科体系。
基础科学板块 主要由数学、力学、天文、物理、化学、地学等组成,着重面向世界科技前沿,强化基础科学发展,贡献人类知识体系,为各领域前沿技术创新培育先发优势。
技术科学板块 主要由工程、材料科学、信息等组成,着重面向国家重大需求和经济主战场,加强前沿技术基础研究,解决需求背后的核心科学问题,提供重要技术源头供给,强化技术科学的知识基础并形成技术科学体系。
生命与医学板块 主要由生物学、医学、农业科学等组成,着重面向世界科技前沿和人民生命健康,在不断认识生命本质的同时,加强临床医学和农业科学基础研究,为保障人民生命健康和国家粮食安全提供有力科技支撑。
交叉融合板块 主要由交叉科学、管理科学等组成。以重大交叉科学问题为导向,探索新的科学研究范式和支持交叉研究的新机制,培育新兴交叉领域的重大原创突破,在解决实际问题的同时,拓展共性知识和原理。管理科学兼顾实践需求和学科发展,坚持运用自然科学方法论探索管理活动的规律,提高水平,形成特色,为国家治理和社会经济发展提供支撑。
1.数学: 在纯粹数学领域,瞄准处于核心地位的若干重要问题,组织优秀团队开展攻关研究;在应用数学及其与其它学科交叉领域,围绕学科前沿与国家重大需求组织和承担重大任务,为解决关键核心技术问题做出重要贡献,显著提升我国数学研究水平和国际影响力。
“十四五”期间,重点支持代数与几何的现代理论,现代分析理论及其应用等前沿方向;进一步强化问题驱动的应用数学前沿理论与方法;扶持数理逻辑与数学史,可计算性与复杂性理论等计算理论;关注量子计算、数据科学、人工智能等交叉融合的新兴数学分支。
2.力学 优化力学学科布局,引导和激励优秀学者对力学核心科学问题开展潜心研究,努力实现重大科学发现和技术突破;加强协同创新,促进基础研究与国家需求的有机结合,补齐技术短板,有力支撑国家经济建设。到2025年,大幅提升力学学科原始创新能力和培养优秀人才能力,显著提升学科水平和影响力,进入世界力学第一方阵。
“十四五”期间,重点支持新材料和新结构的力学理论与方法,高速流动理论、方法与控制,复杂系统动力学机理认知及设计调控等前沿方向;持续推进极端条件下复杂介质力学与方法、多相多场功能系统的物理力学理论与方法、生命体的力学表征与调控等交叉研究;扶持分析力学、理性力学等传统研究;强化高性能力学软件、高端力学仪器等方面研究。加强与信息科学、材料科学、能源科学、生命科学的深度交叉与融合,催生新的学科生长点。
3.天文学: 针对重大科学问题和国家需求,加强基于已有重大观测设备的科学研究,推动新天文观测设施的建设,部署系外行星等新兴研究领域,广泛开展国际合作。到2025年,基于已建成设施产出若干重大的科研成果,总体研究水平明显提升,在航天和深空探测等领域发挥重要支撑作用。
“十四五”期间,推进暗物质和暗能量,宇宙结构的形成和演化,星系和活动星系核的形成和演化,星际介质和恒星的形成,恒星的结构、演化及其大气,恒星的晚期演化及致密天体,太阳的内部结构、大气、磁场与爆发活动,太阳系各类天体的结构、大气及其起源和演化,太阳系外行星的探测与性质等方向的研究;加强光学、紫外、红外和射电天文技术与方法,空间天文和高能天体物理技术与方法,实验室天体物理,数值模拟方法,天文信息技术方法及海量数据处理等方向的研究;扶持天体测量和天体力学方向的研究。
4.物理学: 以物理学基础问题为导向,不断积累实力,以新的科学发现推动实验方法的变革,进而开发新的技术和开拓新的应用。到2025年,培养一大批活跃在国际前沿的科学家,开辟出多个新的学科生长点,整体的研究体量和质量接近科技强国的水平。
“十四五”期间,重点支持量子材料与器件、新奇量子体系的制备和物性操控、量子物理与量子信息及精密测量、复杂结构与介质中的电磁场和声场的机理与调控、引力波/暗物质/暗能量探测、基本费米子的性质、强相互作用力的本质、质量起源与超出标准模型新物理和受控聚变中的关键科学问题等前沿方向;鼓励核天体物理、生物物理等交叉领域研究;强化基于物理学相关的第四代同步辐射和自由电子激光等关键大科学基础设施的研究和应用;扶持和关注理论物理、统计物理、声学等传统学科领域的发展。
5.化学: 以夯基础、补短板、蕴特色、促交叉为目标,进一步加强顶层设计,推动化学学科跨越发展。到2025年,实现发展理念从跟踪并行向原创引领、研究范式从学科相对分离向融合贯通、科研评价从量化衡量向科学导向的转变。
“十四五”期间,重点推进新范式下的分子科学与工程,超越传统体系的电化学能源,多功能耦合的化学传感与成像,免疫与神经化学生物学,生命体系多层次交互通讯的分子基础,软物质功能体系的设计、调控与理论,大数据与人工智能在化学化工中的应用;强化分子功能体系的精确构筑,物质科学的表界面基础,分子选态与动力学,绿色合成与过程,新材料的化学创制,能源资源高效转化与利用的化学化工基础;扶持化学与化工关键基础数据库构建,非常规条件下的传递、反应及测量,环境生态体系中关键化学物质的溯源与安全转化等;关注星际化学、可视化学、离子化学、爆炸与燃烧化学、芯片化学等。
6.纳米科学: 针对高性能电子、光电子、量子和自旋等固态器件领域的国家战略需求,聚焦纳米科学与技术领域的关键科学问题,发展高精准度纳米加工方法,突破制约我国纳米科技领域的关键核心技术。到2025年,实现高性能纳米器件的有序集成,催生纳米技术变革和新兴产业。
“十四五”期间,重点推进纳米材料本征性质的多尺度和跨尺度表征和调控,纳米材料合成与制备新方法,纳米催化及表界面研究;强化纳米结构及体系理论,纳米尺度极限测量,基于高性能纳米结构单元的先进宏观结构材料创制,纳米单元器件的研制及集成器件的全链条开发;扶持纳米生物医学与纳米安全,药物输运及纳米载体;关注纳米技术的变革性应用。
7.生物学: 围绕生物的生理、生化、生殖、发育、遗传、进化、变异、合成、代谢以及与外界环境的互作等开展多维度、多层次、系统性研究。到2025年,促进我国研究整体水平和技术创新能力显著提升,为保障国家粮食安全、人口健康与生态文明提供科技创新源动力。
“十四五”期间,重点支持生物重要性状与环境适应,生态系统对全球变化的响应与适应,病原微生物致病及与宿主互作,细胞命运可塑性与器官发生、衰老、再生和再造,机体功能活动的生物信息流,认知和感知的神经生物学基础,跨时空、跨尺度生物分子事件探测与解析,生命体的精准设计、改造与模拟等前沿方向;强化重要生物资源的收集、分类和评价,生物大数据管理及共享、分析与挖掘等;扶持动物学、生理学、心理学等传统学科,加强物种分类、运动生理、生物仿生与人工智能等薄弱方向。
8.农业科学: 围绕粮食安全、乡村振兴和绿色可持续发展等国家重大战略需求,聚焦高产、优质、高效、绿色、安全等主题,为农业生物种质创新和新品种培育、重大病虫害控制、外来物种入侵防控、农业资源高效利用、农业减排固碳、林草固碳增汇、食品安全与加工制造、绿色优质农产品供给提供理论和技术支撑。到2025年,农业科学基础研究整体上处于世界先进水平,部分研究领域处于国际领先。
“十四五”期间,重点支持构建完善的农业生物组学理论和技术体系,解析高产高效、优质营养、绿色生态以及生物安全所蕴含重要性状的形成机理,完善农业生物重要性状遗传改良及分子育种的理论基础;强化重要农业生物种质资源的收集、评价、创制和应用;加强农业碳减排和农田、林草固碳能力研究;扶持食品科学尤其是食品安全控制、食品加工与制造、食品营养与品质相关的研究领域,农业生产栽培与生理研究、农作物抗逆减灾与丰产优质的生物学基础及关键技术等薄弱方向;培植农业生物组学与大数据、智慧农业等新兴领域和学科生长点;推动农业生物人工智能设计、农业合成生物技术等交叉融合发展;加强跨境农业生物重大病虫害传播规律等领域的国际合作研究。
9.地球科学: 围绕“深空”“深海”“深地”“地球系统科学”总体框架,加强基于物理-化学-生物多参数深度交叉融合综合研究,探究固体圈层、流体圈层和生物圈层的耦合演化机制与资源环境效应。到2025年,进一步加深对地球系统过去、现今和未来及其宜居性的认识。
“十四五”期间,重点支持地球与行星观测的新理论、新技术和新方法,地球深部过程与动力系统,全球俯冲带的界面结构与性质,地球系统过程与全球变化研究,地球内/外核的结构与成分及其形成与演化,地球发动机动力学,地幔柱作用过程与环境,生物与环境的协同演化机制、地球早期地质-环境背景与生命演化,地球系统模式与气候系统预测,天气和气候系统与可持续发展、地质-环境突变与富有机质沉积体的形成,资源能源形成理论及供给潜力以及基于物理-化学-生物多参数深度交叉融合的综合研究。
10.资源与环境科学: 研究在自然条件和人类活动影响下地球系统资源和环境的演变过程、相互关系及其观测和调控原理。到2025年,进一步揭示地球系统资源的形成和演化规律,促进对各类环境问题的发生发展规律认知及实践应用。
“十四五”期间,重点支持人地系统耦合与可持续发展,“一带一路”沿线构造-气候因素对地表物质循环和环境演化的作用,陆地表层系统集成与模拟,陆地生态过程及大尺度生态系统演变模拟预测,气象水文耦合过程与灾害风险防范,安全-环境-健康耦合系统,气候变化-公共卫生事件耦合系统,环境污染过程、调控与修复,环境质量演变、预测与可持续管理,地质及工程灾害的致灾机理及早期识别、预警与防控,污染物的环境风险与健康效应,土地利用变化与土地退化,城乡融合过程、效应与调控,区域人类活动与资源环境耦合及其调控,资源环境制衡与风险预警,地表环境变化过程与生态效应,水碳循环与全球变化以及地球系统过程的数值模拟等。
11.空间科学: 建立健全天基、地基和实验室多种观测能力和研究手段,加强以国家需求为导向的战略性基础研究及以科学问题为导向的原始性创新自由探索,进一步促进学科交叉和集成研究。到2025年,实现对现有空间科学科研资源的优化、整合和增强。
“十四五”期间,重点支持行星宜居性及演化的研究,主要包括日地空间环境和空间天气,行星际空间环境对行星宜居性的影响,行星大气及其对宜居性的影响,宜居行星物质来源及挥发分演化,近地小行星物质特性与天体运动规律、撞击效应与环境影响机理,太阳爆发活动及其行星际传输和太阳周行为,地表环境灾变及其与太阳及行星活动的关系,太阳风-磁层-电离层-中高层大气的多时空尺度结构、演化和耦合过程,空间天气、空间气候和日地联系的基本物理过程,空间天气预报和灾害性空间天气预警的模式和方法,空间天气对航空航天、通信导航等的影响等。
12.海洋科学: 重点布局依托物联网技术的太空-海气界面-深海-海底的多要素立体观测网。到2025年,实现前沿核心技术研发以及技术平台整合,提升开展跨尺度、跨圈层的多学科交叉研究层次。
“十四五”期间,重点支持海洋动力学及其与生物地球化学、生态过程的耦合作用,极地环境快速变化与多圈层相互作用,深海多圈层物质能量循环及资源效应,高-低纬海洋过程对全球变化的驱动和响应,极地环境快速变化与多圈层相互作用,极地渔业生态系统演化与资源形成规律,海洋固-水-气演变过程和灾害机理,深海全天候原位实时观测体系,洋盆间的水体、物质、能量交换及全球效应,近海多界面耦合过程以及洋-陆边界综合观测及集成研究等。
13.材料科学: 遵循材料科学自身发展规律,加强与工程科学的交叉融合,注重解决材料领域重大战略需求中的关键科学问题,推动基础研究与应用研究贯通。到2025年,形成有中国特色的新材料研究体系,我国材料科学基础研究水平得到显著提升,更好地支撑国民经济、社会和人民健康等发展需求。
“十四五”期间,重点推进金属光电磁功能材料、金属能源材料、高性能结构陶瓷材料、高性能工程用天然橡胶材料、无机非金属信息功能材料、生物医用材料先进制造及材料生物学、有机/聚合物太阳能电池材料、电子信息用高性能高分子与功能高分子材料,以及材料多功能集成与器件设计等前沿方向研究;强化金属材料制备科学基础、无机非金属材料设计理论、高分子材料合成与改性、新概念材料人工智能设计和材料共性科学等重要基础性工作;扶持和关注材料加工与成型、理论与模拟等传统学科领域。推动材料科学与其他学科的深度融合,加强变革性材料前沿探索。
14.能源科学: 能源科学领域将聚焦国家碳达峰重大战略目标,加强前瞻布局和系统部署,为推动能源革命和减污降碳提供高质量源头科技支撑。到2025年,我国能源科学领域整体研究水平和技术创新能力得到明显提升,产出若干具有国际重大影响的原创性成果,实现若干关键核心技术突破,推动我国能源学科整体发展达到国际先进水平。
“十四五”期间,重点推进能源清洁低碳高效利用与节能减排的基础理论与关键技术研究,以及低碳能源电力系统与电能高效高质利用的前沿研究;加强化石能源低碳利用、可再生能源与新能源高效利用、智慧能源系统、高密度储能、高效制氢/储氢、能源电力系统减碳与安全、极端条件电磁能应用、超导电工技术、疾病电磁诊疗技术与仪器等领域的基础研究。
15.工程科学: 将围绕矿业与冶金、机械设计与制造、建筑与土木、水利、环境、海洋、交通与运载等学科的重大科学问题和关键技术瓶颈,突出原始创新,强化学术引领;加强国家战略需求牵引的基础研究,加快与材料科学、信息科学等跨学科、跨领域的融合发展。到2025年,我国工程科学领域研究整体水平和创新能力将显著增强,在重点发展方向取得一批突破性成果;形成一批有国际重要影响力的研究群体。
“十四五”期间,重点支持非常规油气智能开采技术基础,深部资源采选充冶一体化及原位转化基础,冶金与材料加工数字化与智能化技术基础,超滑新体系和超滑零部件的设计和实现方法,增材制造与激光制造科学与工程,土木工程结构全寿期安全保障与综合性能提升,极端环境条件下岩土工程基础理论,河流物质通量和调控基础理论,水系统协同演化与适应性调控基础理论,环境污染控制与安全保障,生态友好的海工结构物基础理论,超高速/极端服役条件下轨道交通系统基础理论与关键技术等重要基础问题的研究。
16.信息科学: 将围绕全面建设信息化和智能化社会战略需求,进一步加大支持前瞻性和原创性基础研究,强化关键核心技术攻关,补齐重点领域短板,增强自主创新能力。到2025年,初步完善信息科学基础理论与技术体系,逐步实现元器件、芯片、基础软件、网络通信等关键技术的创新。
“十四五”期间,重点推进空天地海协同信息网络、网络安全、精准探测与信息融合处理、新型网络、类脑模型与类脑信息处理等前沿方向;继续强化安全可信人工智能基础理论、智能无人系统技术、面向复杂场景的计算理论和软硬件基础、大数据与交互计算技术、电子器件、射频电路关键技术、生物与医学电子信息获取和处理等创新研究;前瞻布局太赫兹科学与技术、宽禁带半导体、多功能与高效能集成电路、光电子器件及集成技术、新型光学技术、工业信息物理系统等学科方向。
17.数据与计算科学: 将围绕社会治理、经济与金融、智能制造等国家战略需求,加大前瞻性、引领性基础研究支持力度,强化数据存储与管理、安全与隐私等关键技术创新。到2025年,为实现大数据科学在应急管理与公共安全等社会治理领域的率先应用提供支撑。
“十四五”期间,重点支持数据与计算科学的基础理论与算法、大数据存储与管理技术、数据安全与隐私等重要基础问题的研究;强化数据分析与挖掘、大数据获取与计算、大数据机器学习与可视分析、数据知识工程与系统等核心技术的创新;探索数据科学与计算智能融合的新型科研范式;推动面向大数据理论研究与技术创新的重大基础科研平台建设;支持经济与金融、智慧城市、健康医疗、智能制造、能源环保、社会治理等应用领域中与数据和计算科学交叉问题的研究。
18.管理与经济科学: 立足中国管理实践,服务国家战略需求,促进学科交叉,不断提升我国管理科学水平。到2025年,形成若干基于中国实践原创的管理与经济科学理论,提升服务国家战略需求的学科能力和水平,推进管理与经济规律的前沿探索,形成具有国际影响力的学术中心和科学家群体。
“十四五”期间,重点支持数字和智能技术驱动的管理科学理论,包括复杂系统管理、人机融合管理、决策智能理论、企业数字化转型、数字经济新规律、城市管理的智能化转型、智慧健康医疗管理等前沿方向;强化中国管理实践的科学规律研究,包括中国企业管理与全球化、中国经济发展规律、政府治理及其规律、扶贫与乡村发展机理;扶持全球变局下的管理研究,包括全球变局下的风险管理、巨变中的全球治理、全球性公共卫生危机管理;重点关注应对人类发展挑战的管理科学,包括能源转型与管理、人口结构变化与社会经济发展。
19.医学: 立足面向人民生命健康,坚持预防为主、防治结合策略,强化源于临床科学问题的临床与转化研究;加强中医药理论和技术的创新性研究;大力促进学科交叉,推进医学诊疗核心技术突破。到2025年,完善基础研究成果向临床转化机制,实现若干重大疾病诊疗核心技术突破,取得传统中医药在疾病防治基础研究中的突破,在多个领域取得具有国际影响的研究成果,形成若干有重要国际影响力的研究队伍。
“十四五”期间,重点支持重大疾病的代谢紊乱、免疫异常、微生态失衡等共性病理机制及防治研究,肿瘤发生与演进机制和精准诊疗策略,重大慢病病因、致病机制及预防干预,新发和重大传染病的流行病学特征、发病机制及新型防控与诊疗策略,脑发育与功能异常与脑重大疾病的关系及诊治策略,衰老及其相关疾病的机制、早期诊断及治疗新方法,人类生殖健康、生育障碍及出生缺陷的发病机制与防控新技术,儿童重大疾病发生发展机制及早期防控,中医药学防治疾病的症候表型与整体疗效评价,创新药物、生物治疗、物理诊疗的新理论、新策略、新技术与新方法,基于医学大数据赋能的人工智能技术的疾病防、诊、治新技术等领域。