六、基礎研究
基礎研究以深刻認識自然現(xiàn)象、揭示自然規(guī)律，獲取新知識、新原理、新方法和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才等為基本使命，是高新技術(shù)發(fā)展的重要源泉，是培育創(chuàng)新人才的搖籃，是建設先進文化的基礎，是未來科學和技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動力。發(fā)展基礎研究要堅持服務國家目標與鼓勵自由探索相結(jié)合，遵循科學發(fā)展的規(guī)律，重視科學家的探索精神，突出科學的長遠價值，穩(wěn)定支持，超前部署，并根據(jù)科學發(fā)展的新動向，進行動態(tài)調(diào)整。本綱要從學科發(fā)展、科學前沿問題、面向國家重大戰(zhàn)略需求的基礎研究、重大科學研究計劃四個方面進行部署。
1．學科發(fā)展
根據(jù)基礎研究厚積薄發(fā)、探索性強、進展往往難以預測的特點，對基礎學科進行全面布局，突出學科交叉、融合與滲透，培育新的學科生長點。通過長期、深厚的學術(shù)研究積累，促進原始創(chuàng)新能力的提升，促進多學科協(xié)調(diào)發(fā)展。
?。?）基礎學科
重視基本理論和學科建設，全面協(xié)調(diào)地發(fā)展數(shù)學、物理學、化學、天文學、地球科學、生物學等基礎學科。
?。?）交叉學科和新興學科
基礎學科之間、基礎學科與應用學科、科學與技術(shù)、自然科學與人文社會科學的交叉與融合，往往導致重大科學發(fā)現(xiàn)和新興學科的產(chǎn)生，是科學研究中最活躍的部分之一，要給予高度關(guān)注和重點部署。
2．科學前沿問題
微觀與宇觀的統(tǒng)一，還原論與整體論的結(jié)合，多學科的相互交叉，數(shù)學等基礎科學向各領域的滲透，先進技術(shù)和手段的運用，是當代科學發(fā)展前沿的主要特征，孕育著科學上的重大突破，使人類對客觀世界的認識不斷地超越和深化。遴選科學前沿問題的原則為：對基礎科學發(fā)展具有帶動作用，具有良好基礎，能充分體現(xiàn)我國優(yōu)勢與特色，有利于大幅度提升我國基礎科學的國際地位。
?。?）生命過程的定量研究和系統(tǒng)整合
主要研究方向：基因語言及調(diào)控，功能基因組學，模式生物學，表觀遺傳學及非編碼核糖核酸，生命體結(jié)構(gòu)功能及其調(diào)控網(wǎng)絡，生命體重構(gòu)，生物信息學，計算生物學，系統(tǒng)生物學，極端環(huán)境中的生命特征，生命起源和演化，系統(tǒng)發(fā)育與進化生物學等。
?。?）凝聚態(tài)物質(zhì)與新效應
主要研究方向：強關(guān)聯(lián)體系、軟凝聚態(tài)物質(zhì)，新量子特性凝聚態(tài)物質(zhì)與新效應，自相似協(xié)同生長、巨開放系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)問題，玻色━愛因斯坦凝聚，超流超導機制，極端條件下凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相變、電子結(jié)構(gòu)和多種原激發(fā)過程等。
?。?）物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)和宇宙大尺度物理學規(guī)律
主要研究方向：微觀和宇觀尺度以及高能、高密、超高壓、超強磁場等極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律，探索統(tǒng)一所有物理規(guī)律的理論，粒子物理學前沿基本問題，暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)，宇宙的起源和演化，黑洞及各種天體和結(jié)構(gòu)的形成及演化，太陽活動對地球環(huán)境和災害的影響及其預報等。
（4）核心數(shù)學及其在交叉領域的應用
主要研究方向：核心數(shù)學中的重大問題，數(shù)學與其他學科相互交叉及在科學研究和實際應用中產(chǎn)生的新的數(shù)學問題，如離散問題、隨機問題、量子問題以及大量非線性問題中的數(shù)學理論和方法等。
（5）地球系統(tǒng)過程與資源、環(huán)境和災害效應
主要研究方向：地球系統(tǒng)各圈層（大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核）的相互作用，地球深部鉆探，地球系統(tǒng)中的物理、化學、生物過程及其資源、環(huán)境與災害效應，海陸相成藏理論，地基、?；?、空基、天基地球觀測與探測系統(tǒng)及地球模擬系統(tǒng)，地球系統(tǒng)科學理論等。
?。?）新物質(zhì)創(chuàng)造與轉(zhuǎn)化的化學過程
主要研究方向：新的特定結(jié)構(gòu)功能分子、凝聚態(tài)和聚集態(tài)分子功能體系的設計、可控合成、制備和轉(zhuǎn)化，環(huán)境友好的新化學體系的建立，不同時空尺度物質(zhì)形成與轉(zhuǎn)化過程以及在生命過程和生態(tài)環(huán)境等復雜體系中的化學本質(zhì)、性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系和轉(zhuǎn)化規(guī)律等。
（7）腦科學與認知科學
主要研究方向：腦功能的細胞和分子機理，腦重大疾病的發(fā)生發(fā)展機理，腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關(guān)系，學習記憶和思維等腦高級認知功能的過程及其神經(jīng)基礎，腦信息表達與腦式信息處理系統(tǒng)，人腦與計算機對話等。
?。?）科學實驗與觀測方法、技術(shù)和設備的創(chuàng)新
主要研究方向：具有動態(tài)、適時、無損、靈敏、高分辨等特征的生命科學檢測、成像、分析與操縱方法，物質(zhì)組成、功能和結(jié)構(gòu)信息獲取新分析及表征技術(shù)，地球科學與空間科學研究中新觀測手段和信息獲取新方法等。
3．面向國家重大戰(zhàn)略需求的基礎研究
以知識為基礎的社會對科學發(fā)展提出了強烈需求，綜合國力的競爭已前移到基礎研究，而且愈加激烈。我國作為快速發(fā)展中的國家，更要強調(diào)基礎研究服務于國家目標，通過基礎研究解決未來發(fā)展中的關(guān)鍵、瓶頸問題。遴選研究方向的原則為：對國家經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全具有戰(zhàn)略性、全局性和長遠性意義；雖暫時還薄弱，但對發(fā)展具有關(guān)鍵性作用；能有力帶動基礎科學和技術(shù)科學的結(jié)合，引領未來高新技術(shù)發(fā)展。
?。?）人類健康與疾病的生物學基礎
重點研究重大疾病發(fā)生發(fā)展過程及其干預的分子與細胞基礎，神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌系統(tǒng)在健康與重大疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，病原體傳播、變異規(guī)律和致病機制，藥物在分子、細胞與整體調(diào)節(jié)水平上的作用機理，環(huán)境對生理過程的干擾，中醫(yī)藥學理論體系等。
?。?）農(nóng)業(yè)生物遺傳改良和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的科學問題
重點研究重要農(nóng)業(yè)生物基因和功能基因組及相關(guān)“組”學，生物多樣性與新品種培育的遺傳學基礎，植物抗逆性及水分養(yǎng)分和光能高效利用機理，農(nóng)業(yè)生物與生態(tài)環(huán)境的相互作用，農(nóng)業(yè)生物安全與主要病蟲害控制原理等。
?。?）人類活動對地球系統(tǒng)的影響機制
重點研究資源勘探與開發(fā)過程的災害風險預測，重點流域大規(guī)模人類活動的生態(tài)影響、適應性和區(qū)域生態(tài)安全，重要生態(tài)系統(tǒng)能量物質(zhì)循環(huán)規(guī)律與調(diào)控，生物多樣性保育模式，土地利用與土地覆被變化，流域、區(qū)域需水規(guī)律與生態(tài)平衡，環(huán)境污染形成機理與控制原理，海洋資源可持續(xù)利用與海洋生態(tài)環(huán)境保護等。
(4)全球變化與區(qū)域響應
重點研究全球氣候變化對中國的影響，大尺度水文循環(huán)對全球變化的響應以及全球變化對區(qū)域水資源的影響，人類活動與季風系統(tǒng)的相互作用，海－陸－氣相互作用與亞洲季風系統(tǒng)變異及其預測，中國近海－陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程，青藏高原和極地對全球變化的響應及其氣候和環(huán)境效應，氣候系統(tǒng)模式的建立及其模擬和預測，溫室效應的機理，氣溶膠形成、演變機制及對氣候變化的影響及控制等。
(5)復雜系統(tǒng)、災變形成及其預測控制
重點研究工程、自然和社會經(jīng)濟復雜系統(tǒng)中微觀機理與宏觀現(xiàn)象之間的關(guān)系，復雜系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)形成的機理和演變規(guī)律、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)行為的關(guān)系，復雜系統(tǒng)運動規(guī)律，系統(tǒng)突變及其調(diào)控等，研究復雜系統(tǒng)不同尺度行為間的相關(guān)性，發(fā)展復雜系統(tǒng)的理論與方法等。
(6)能源可持續(xù)發(fā)展中的關(guān)鍵科學問題
重點研究化石能源高效潔凈利用與轉(zhuǎn)化的物理化學基礎，高性能熱功轉(zhuǎn)換及高效節(jié)能儲能中的關(guān)鍵科學問題，可再生能源規(guī)?；迷砗托峦緩剑娋W(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行理論，大規(guī)模核能基本技術(shù)和氫能技術(shù)的科學基礎等。
(7)材料設計與制備的新原理與新方法
重點研究基礎材料改性優(yōu)化的理化基礎、相變和組織控制機制、復合強韌化原理，新材料的物理化學性質(zhì)，人工結(jié)構(gòu)化和小尺度化、多功能集成化等物理新機制、新效應和新材料設計，材料制備新原理、新工藝以及結(jié)構(gòu)、性能表征新原理，材料服役與環(huán)境的相互作用、性能演變、失效機制及壽命預測原理等。
(8)極端環(huán)境條件下制造的科學基礎
重點研究深層次物質(zhì)與能量交互作用規(guī)律，高密度能量和物質(zhì)的微尺度輸運，微結(jié)構(gòu)形態(tài)的精確表達與計量，制造體成形、成性與系統(tǒng)集成的尺度效應和界面科學，復雜制造系統(tǒng)平穩(wěn)運動的確定性與制造體的唯一性規(guī)律等。
(9)航空航天重大力學問題
重點研究高超聲速推進系統(tǒng)及超高速碰撞力學問題，多維動力系統(tǒng)及復雜運動控制理論，可壓縮湍流理論，高溫氣體熱力學，磁流體及等離子體動力學，微流體與微系統(tǒng)動力學，新材料結(jié)構(gòu)力學等。
(10)支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學基礎
重點研究新算法與軟件基礎理論，虛擬計算環(huán)境的機理，海量信息處理及知識挖掘的理論與方法，人機交互理論，網(wǎng)絡安全與可信可控的信息安全理論等。
4.重大科學研究計劃
根據(jù)世界科學發(fā)展趨勢和我國重大戰(zhàn)略需求，選擇能引領未來發(fā)展，對科學和技術(shù)發(fā)展有很強帶動作用，可促進我國持續(xù)創(chuàng)新能力迅速提高，同時具有優(yōu)秀創(chuàng)新團隊的研究方向，重點部署四項重大科學研究計劃。這些方向的突破，可顯著提升我國的國際競爭力，大力促進可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)重點跨越。
(1)蛋白質(zhì)研究
蛋白質(zhì)是最主要的生命活動載體和功能執(zhí)行者。對蛋白質(zhì)復雜多樣的結(jié)構(gòu)功能、相互作用和動態(tài)變化的深入研究，將在分子、細胞和生物體等多個層次上全面揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，是后基因組時代的主要任務。同時，蛋白質(zhì)科學研究成果將催生一系列新的生物技術(shù)，帶動醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引領未來生物經(jīng)濟。因此，蛋白質(zhì)科學是目前發(fā)達國家激烈爭奪的生命科學制高點。
重點研究重要生物體系的轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、結(jié)構(gòu)生物學、蛋白質(zhì)生物學功能及其相互作用、蛋白質(zhì)相關(guān)的計算生物學與系統(tǒng)生物學，蛋白質(zhì)研究的方法學，相關(guān)應用基礎研究等。
(2)量子調(diào)控研究
以微電子為基礎的信息技術(shù)將達到物理極限，對信息科技發(fā)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，人類必須尋求新出路，而以量子效應為基礎的新的信息手段初露端倪，并正在成為發(fā)達國家激烈競爭的焦點。量子調(diào)控就是探索新的量子現(xiàn)象，發(fā)展量子信息學、關(guān)聯(lián)電子學、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統(tǒng)，構(gòu)建未來信息技術(shù)理論基礎，具有明顯的前瞻性，有可能在20～30年后對人類社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。
重點研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法，量子計算，電荷－自旋－相位－軌道等關(guān)聯(lián)規(guī)律以及新的量子調(diào)控方法，受限小量子體系的新量子效應，人工帶隙材料的宏觀量子效應，量子調(diào)控表征和測量的新原理和新技術(shù)基礎等。
(3)納米研究
物質(zhì)在納米尺度下表現(xiàn)出的奇異現(xiàn)象和規(guī)律將改變相關(guān)理論的現(xiàn)有框架，使人們對物質(zhì)世界的認識進入到嶄新的階段，孕育著新的技術(shù)革命，給材料、信息、綠色制造、生物和醫(yī)學等領域帶來極大的發(fā)展空間。納米科技已成為許多國家提升核心競爭力的戰(zhàn)略選擇，也是我國有望實現(xiàn)跨越式發(fā)展的領域之一。
重點研究納米材料的可控制備、自組裝和功能化，納米材料的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異特性及其調(diào)控機制，納加工與集成原理，概念性和原理性納器件，納電子學，納米生物學和納米醫(yī)學，分子聚集體和生物分子的光、電、磁學性質(zhì)及信息傳遞，單分子行為與操縱，分子機器的設計組裝與調(diào)控，納米尺度表征與度量學，納米材料和納米技術(shù)在能源、環(huán)境、信息、醫(yī)藥等領域的應用。
(4)發(fā)育與生殖研究
動物克隆、干細胞等一系列舉世矚目的成就為生命科學與醫(yī)學的未來發(fā)展帶來了重大的機遇。然而這些成果大多還不能直接造福于人類，主要原因是對生殖與發(fā)育過程及其機理缺乏系統(tǒng)深入的認識。我國人口增長量大，出生缺陷多，移植器官嚴重短缺，老齡化高峰即將到來，迫切需要生殖與發(fā)育科學理論的突破和技術(shù)創(chuàng)新。
重點研究干細胞增殖、分化和調(diào)控，生殖細胞發(fā)生、成熟與受精，胚胎發(fā)育的調(diào)控機制，體細胞去分化和動物克隆機理，人體生殖功能的衰退與退行性病變的機制，輔助生殖與干細胞技術(shù)的安全和倫理等。
