天下事 | 2026前沿科學問題、工程技術難題和產業技術問題發布

導讀

第二十八屆中國科協年會主論壇7月15日在北京舉行。主論壇上，發布了2026重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題。

本文字數：8075字

閱讀時間：25分鐘

中國科協自2018年開始，持續組織開展重大科技問題難題征集發布活動。2026年活動，從前沿性、引領性、創新性、戰略性四個方面嚴格把關，經過嚴謹規范的審讀、評議、投票等程序，最終選出10個前沿科學問題、10個工程技術難題和10個產業技術問題，為持續性產出原創性、顛覆性科技成果樹立“風向標”。

一起來看看都有哪些→

01

Hodge猜想

霍奇猜想的突破將徹底革新人類對幾何本質的認知，揭示拓撲自由度與代數剛性之間的深刻統一。其核心斷言意味著復雜拓撲結構可被精確編碼為多項式方程的幾何構造。這一突破將推動代數幾何、拓撲學與表示論的深度融合。此外，該猜想與另一千禧問題BSD猜想也有本質相聯，其解決將為數論與幾何提供交叉驗證，加速這些難題的攻克，重塑現代數學的整體疆域。

02

磁約束核聚變燃燒等離子體

可控核聚變是解決未來經濟社會發展能源需求的終極途徑之一。磁約束聚變研究正在邁向氘氚聚變阿爾法粒子自持加熱主導的“燃燒等離子體”、產生凈聚變功率輸出的關鍵期。解決燃燒過程中能量與粒子平衡、宏觀與微觀穩定性控制難題，發展先進運行方案和氚燃料高效利用對策，實現聚變反應堆在阿爾法粒子加熱主導下的長時間穩定高約束運行，并攻克其伴隨的極端熱負荷、氚燃料自持等一系列科學和工程技術難題，將直接推動聚變能走向商業化應用。

03

電解液微環境演化機制

電解液中的離子配位微環境決定了電化學反應過程的動力學和長期穩定性，對提升電池功率密度、循環穩定性、電催化反應效率、選擇性等方面發揮著重要作用。厘清電解液中離子的體相、界面配位環境及演化機制，有望對電極表面雙電層、離子傳輸調控等帶來顛覆性的變革，重塑傳統基于稀溶液體系的電化學基礎理論。

04

人與自然互饋的地域分異機制及系統演變規律

人與自然的互饋過程深刻塑造區域可持續發展格局，但不同地理單元中人地耦合的驅動機制、地域分異規律與系統演變軌跡至今缺乏系統科學認知。研究突破將推動人地系統理論躍升，引領地理科學與生態、信息、管理等學科深度交叉，構建兼具預測能力與地域適應性的新范式。成果將為氣候適應、糧食安全、生態保護與國土空間優化提供科學依據，支撐差異化空間管控；促進大數據、AI與空天地一體化觀測在智慧治理與綠色轉型中應用，服務因地制宜發展新質生產力。該研究還將助力聯合國可持續發展目標，為應對區域發展失衡、生態系統退化貢獻中國方案，兼具科學、戰略與社會價值。

05

城市綠色空間與人類健康相互作用機理研究

城市綠色空間作為城市自然生態系統的主要載體，其發揮的多種生態系統服務已經逐漸被廣泛承認，然而與污染防控，氣候調節等功能不同，城市綠色空間的健康效應與人類福祉的關系更為直接和緊密，其實際需求與價值也更大。相關研究的突破將推動生態城市建設從現有的“生態環境保護”導向轉向“人群健康促進”導向，形成以人類健康為核心目標的生態城市建設新模式，進而催生一系列生態城市建設的新理論、新方法和新規范，以及以生態健康為核心的城市新生活方式與新產品消費市場，加速基于自然解決方案在全球可持續城市治理中的落地。

06

具身自主智能的度量與演化

具身自主智能度量與演化統一理論的探索，將顯著推動“如何定義與度量智能”這一人工智能領域長期未解核心問題的突破，引領人工智能系統分析由基于任務表現的經驗范式邁向以能力結構與演化規律為核心的科學度量范式，奠定智能系統可比較、可優化與可預測的理論基礎。在工程與產業層面，該理論將為自動駕駛、人形機器人等具身系統的準入與監管提供統一科學依據，加速規模化應用與技術迭代。在更廣泛層面，有望形成面向具身智能的通用度量框架與演化技術體系，帶動測試裝置、標準體系與產業生態發展，對推動人工智能發展范式突破、加快形成我國智能化新質生產力，具有重要而深遠的戰略意義。

07

類生物計算范式的第一性原理與介觀尺度實現機制

馮·諾依曼“存算分離+復雜節點”范式面臨“算力盡頭是電力”的不可持續危機。回歸生物計算第一性原理，揭示“簡單節點+復雜連接”以極低功耗涌現高智能的科學機理，發展以復雜網絡為中心、與先進工藝弱相關的類生物計算范式，是突破這一危機的根本路徑。該范式以介觀尺度可重構復雜網絡為物理載體，有望以成熟工藝實現3—5個數量級能效提升，開辟綠色、普惠、安全的計算新路徑，重塑計算科學基礎理論并催生萬億級新型計算產業。

08

“AI+”構建6G通信智能體網絡的機理探究

從3G跟跑、4G并跑到5G領跑，中國通信人走過了一條波瀾壯闊的超越之路。但“領跑”意味著前方的理論荒野中再也沒有路標。美國的《贏得6G競賽備忘錄》，已將6G視為關乎大國博弈的基礎性力量。面對這種較量，“語義信息論”不僅是對經典理論的挑戰，更是我國在基礎原理層面重構移動通信發展范式、提供“中國方案”的戰略支點。“人工智能+”中的“+”，不是簡單的物理疊加而應是產生質變的化學反應。當通信與人工智能從“相加”走向“相乘”，6G將真正成為賦能千行百業驅動時代跨越的超級引擎。

09

生物組織仿生類器官芯片

類器官芯片生物醫用材料的科學問題突破，將實現從動物源性隨機基質向人源性按需微環境的根本轉變，顯著提升藥物篩選與疾病模型的預測準確性，減少對動物實驗的依賴。產業化方面，自主研發生物墨水與芯片耗材將打破國外產品壟斷，形成千億級類器官和精準醫療業態。在再生醫學層面，可灌注、可編程的仿生材料支架有望推動血管化組織構建和器官修復，為終末期疾病患者提供治療希望，產生巨大的經濟與社會效益。

10

阿爾茲海默癥與腦類淋巴及淋巴循環動力學變化相關性

本問題旨在回答一個核心鏈條問題，在AD病理演進過程中，腦類淋巴-腦膜淋巴循環動力學是如何發生時空演變的？這種動力學衰退是AD的“因”還是“果”？其分子細胞機制及雙向互作網絡是什么？該系統研究體現了三個維度的創新：視角創新——突破“神經元中心論”，建立“流體動力學—微環境—神經退行變”的系統研究框架。方法創新——跨尺度融合（分子級AQP4極性—細胞級淋巴管形態—組織級熒光示蹤—活體級多模態磁共振影像），實現結構與功能的閉環驗證。轉化價值——不依賴于直接靶向Aβ/Tau，而是通過恢復機體自身的“排污系統”來達到疾病修飾的目的，避開了傳統靶向藥物引發的炎癥風暴等瓶頸。

01

深海環境智能感知關鍵技術研究

通過攻克深海極端環境下高動態范圍自適應感知、聲光信息融合建模、輕量化智能識別等深海環境智能感知關鍵技術，實現深海無人自主水下機器人“看得清、辨得明”，全面提升無人自主水下機器人在深遠海復雜環境中的地形感知、典型目標檢測識別等能力，顯著降低深海機器人科考與作業的試驗成本。構建“感知—決策—作業”全流程智能鏈路，推動我國深海探測裝備從單一被動感知模式向自主智能感知模式轉型升級，提升我國深海探測裝備的智能化水平。

02

極端災害性天氣星地空新型機動平臺協同觀測試驗及應用

本問題成功突破后，將打造國際領先的“星—地—空”機動協同觀測業務能力，從根本上改變我國對臺風等極端天氣“看不清、測不準”的被動局面。其突破將直接支撐災害系統致災機理的原創性發現，并通過改進數值預報，將預報精度和提前量提升到一個新高度，社會效益巨大。最終，將使我國在重大氣象災害監測預警這一關鍵領域步入世界前列，對國家安全、科技進步和經濟社會發展具有全局性、戰略性意義。

03

高端裝備中關鍵高分子材料的壽命預測與壽命調控

在航空航天、軌道交通、電子信息、新能源等關乎國家科研實力和科技發展水平的領域中，隨著高分子材料在高端裝備中的廣泛應用，其在復雜和極端環境條件下的穩定性和可靠性已成為制約裝備安全高效運行的新問題。“高端裝備中關鍵高分子材料的壽命預測與壽命調控”對這一問題的背景、原因、研究現狀和面臨的挑戰進行了充分的闡述。在我國新材料領域的發展從跟跑到并跑，并開始領跑的新形勢下，對這一問題的持續深入研究必將為我國高端裝備的高水平自主研發奠定堅實的材料基礎。

04

太空計算中心構建技術

太空計算中心構建技術兼具前沿性、戰略性和產業帶動性，是“十五五”期間具有國際前瞻性布局的重要工程技術難題。該關鍵技術的突破將顯著提升我國在天基智能處理、深空自主探測、空間態勢感知、遙感實時服務和天地一體信息網絡等領域的自主能力，并帶動高可靠智算芯片、空間能源、熱控材料、在軌組裝、光通信、航天軟件和商業航天服務等產業鏈協同升級，對培育新質生產力和實現高水平科技自立自強，具有長遠引領作用。

05

場景驅動的全感官互聯

場景驅動全感官互聯一旦突破，將徹底顛覆遠程醫療、工業控制、教育與娛樂等領域人機交互范式。醫生可通過觸覺反饋安全實施遠程手術；在虛擬實驗室中聞到氣味并品嘗物質味道，異地親友可共享逼真的多感官聚餐體驗。將推動新型傳感器材料、邊緣AI芯片、語義通信等產業鏈發展；在社會生活層面，人類將首次突破時空對感官束縛，實現真正意義上的親身體驗，推動教育、文旅、社交從二維視聽邁入多維感知，重塑數字化生存方式。

06

超千米深井煤礦安全高效開采關鍵技術

我國淺部煤炭資源正在快速衰減，面臨未來20~30年內可采資源枯竭的局面，埋深1000~1500m煤炭資源的釋放是國家能源供應的基本保障。隨著開采深度和強度增加，瓦斯、頂板、水害、沖擊地壓、地熱等災害不斷加重，生產成本大幅度增加，現有煤炭開采技術裝備難以支撐深部資源開采。研發超千米深部煤炭精細勘探、智能開采、安全防控技術和裝備，推進深部煤炭資源的安全、高效開采，是向深部要資源、穩定能源供給的必然選擇，具有重大戰略意義。

07

大模型驅動的太空具身智能機器人自主探測作業技術

本難題是指以大模型為核心基座，賦予太空機器人跨模態感知、規劃決策以及集群協同作業等自主能力。該難題的研究旨在解決地外天體探測、在軌服務與維護等復雜場景下機器人環境感知薄弱、自主決策受限、協同控制不足等問題，顛覆傳統機器人操控模式，真正實現無人干預下的全場景自主智能作業。該技術攻關將支撐月球科研站等國家重大工程，破解“有硬件、無智能”困局，推進深空探測與在軌服務規模化應用，對構建太空機器人全時全域自主作業能力、打造太空新質生產力、搶占國際航天競爭制高點，具有重要意義。

08

AI驅動實現營養功能因子精準設計及功能食品智能制造

在人口老齡化加速與精準營養需求增長背景下，我國高附加值營養功能因子的產業轉化能力不足的問題日益凸顯。針對食品營養功能因子結構復雜、構效關系解析困難、制備工藝依賴經驗試錯等核心瓶頸，傳統模式已難以滿足現代食品營養與健康產業的精準化發展，必須采用變革性方式，提升營養功能因子的精準設計與開發效率。AI技術可實現從營養功能因子篩選、結構設計、生物合成、配方優化到工藝調控的全流程精準設計與智能制造，有望突破高附加值營養功能因子自主開發與高效制造瓶頸，推動功能食品產業向精準營養與智能制造方向轉型升級，為實現關鍵功能因子自主可控及“健康中國”戰略提供核心技術支撐。

09

全腦精細結構驅動的高仿真智能

本問題若取得突破，將重塑人類對智能本質的科學認知，推動人工智能由“數據驅動”邁向“結構驅動”的新范式，建立統一解釋生物智能與機器智能的理論框架。科學認知上，揭示智能的本質與起源，為意識起源等終極問題提供可計算、可驗證的實證基礎。技術產業上，催生高能效類腦計算、新型芯片與腦機接口等顛覆性技術，有望形成千億級新興產業集群。社會效益上，將為認知障礙等重大腦疾病的早期診斷與精準干預提供新路徑，提升人口健康水平。

10

全息數字仿真動態人體模型構建

全息數字仿真動態人體模型的構建對應了《Science》雜志提出的125個重大科學問題之一：“如何從海量生物數據中重構生命全貌”。該模型利用人體生命表型組大數據及不斷迭代升級的算法對人體生命微觀、介觀、宏觀運行規律進行解構；再利用解構獲取的真實世界數據，通過數字仿真重構人體微觀、中觀和宏觀網絡化動態生命活動過程，這是一個能實時呈現人體生命活動的生理、病理、疾病轉歸、康復過程的AI大模型。該模型基于海量多模態數據、創新算法架構和超大規模算力，最終通過多元化的場景應用，推動生物醫學研究從傳統實驗驅動向“AI+”智能驅動模式轉變。隨著該模型的不斷迭代升級，有望實現更高效的靶點發現、藥物研發以及個性化治療方案，徹底重塑生命科學研究范式。屬生物醫學工程、計算機科學、基礎醫學、臨床醫學及數學物理學等多學科交叉的前沿領域。

01

復雜國際環境下新一代光譜快速智能找礦勘查裝備產業化關鍵技術

本問題攻關方向處于光譜探測技術、智能裝備制造與戰略礦產資源保障的交匯核心，是復雜國際環境下打破高端勘查裝備對外依賴、實現關鍵技術自主可控的重大工程與產業命題。一旦取得突破，將推動新一代光譜找礦裝備向微型化、低成本規模化生產方向躍升，從根本上打通國產勘查裝備的產業化瓶頸，顯著提升自主率與全球競爭力。在工程應用層面，可將找礦周期縮短50%以上、勘探成本降低30%～50%，加速戰略礦產勘探開發，帶動芯片、勘查服務等全產業鏈協同發展。在戰略層面，將有力筑牢國家資源安全屏障，支撐找礦突破戰略行動，保障新能源等關鍵產業的資源供給，推動綠色勘查與產業可持續升級，具有重大產業價值與全球引領意義。

02

巨型星座商業衛星高效低成本智能制造技術

本問題聚焦商業衛星高效低成本規模化智能制造，推動衛星從“藝術品”走向“產品”，創建任務適配可靠性新范式，構建全鏈條柔性智能制造體系。以模塊化集成、工業級器件系統保障為路徑，破解萬星產能與高可靠性之間的矛盾，使單星成本降低1—2個數量級、生產周期縮短60%以上、單線年產超百顆。支撐衛星互聯網等巨型低軌星座建設，構筑自主可控的航天供應鏈，化解卡脖子風險，拉動商業航天向國家新興支柱產業躍升。

03

新型電力系統下異構分散化靈活性資源的智能調控

本問題處于新型電力系統“安全運行機理—調控技術體系—產業應用模式”交匯的核心位置，是支撐高比例新能源消納與系統穩定運行的關鍵基礎科學與工程問題。一旦取得突破，將推動電力系統由傳統集中控制向“廣域協同、自主決策、智能演化”模式轉變，重構調度控制理論體系，并顯著提升系統靈活性與韌性。在工程層面，可大幅降低棄風棄光率，提高分布式資源利用效率，支撐虛擬電廠、能源互聯網等新業態發展；在產業層面，將催生靈活性服務市場與數字能源新產業鏈，對實現“雙碳”目標、電力系統安全與經濟運行具有深遠影響。

04

AI時代數字系統網絡韌性設計范式變革

本問題立足國家“十五五”規劃鼓勵發展安全可靠信息產品和服務的戰略要求，聚焦AI時代內生安全從技術突破向數字系統賦能的關鍵跨越，可有效化解AI產品的可信性與可用性難題，提升數字系統在AI驅動攻擊環境下的網絡安全質量保障等級，開辟具有中國特色的數字生態系統底層驅動范式轉型新方向，帶動智能化時代數字產品安全質量檢測評估與標準體系建設協同發展，構建數字基礎設施自主可控與安全可信雙螺旋發展新格局，成為具有廣泛輻射和帶動作用的戰略性新興產業，具有重要的產業價值與戰略意義。

05

深遠海大容量風電輕量化直流輸電產業化

近海風電資源趨于飽和，深遠海風能儲量大、風速穩定、年利用小時數高，是未來風電發展主力。突破深遠海大容量風電輕量化直流輸電關鍵核心技術，實現成套裝備自主化與產業化，在拓展海洋資源開發維度，構建自主可控高端產業鏈、支撐平價開發與可靠送出等方面具有重要意義。有助于推動我國能源結構向清潔低碳轉型，帶動風電、海工、線纜、高端制造等全產業鏈發展，培育萬億級海洋新能源產業集群，拉動經濟與就業。

06

面向低空經濟的航空電推進系統產業化與適航體系構建

本問題一旦取得突破，將推動我國建立覆蓋電機、電驅、熱管理、控制、試驗驗證到適航審查的航空電推進技術體系，補齊低空經濟核心動力裝備短板，為eVTOL和新能源固定翼航空器商業化提供關鍵支撐。其成果不僅可帶動材料、功率器件、試驗裝備和標準規范協同升級，提升我國在新型航空器適航規則與驗證方法上的參與度和主導力，還可對船舶電推進、汽車電驅等泛交通領域形成技術外溢效用。對落實國家戰略、培育新質生產力、搶占國際話語權、實現綠色低碳發展要求、增強高端裝備制造競爭力具有重要引領作用。

07

氣候韌性農業關鍵技術體系

本問題的突破將構建我國自主知識產權的農業應對氣候變化評估方法、模型和標準，創新氣候韌性農業多維場景和技術模式，建立農業生產全鏈條防災抗災技術體系和聯防聯控機制，創建氣候韌性農業理論與關鍵技術體系。這將為我國優化農業氣候資源利用格局、實現“雙碳”目標與糧食增產協同、推動農業綠色低碳轉型升級提供關鍵科技支撐。同時，也為全球氣候治理貢獻中國標準和中國方案，對推動我國從應對氣候變化的“參與者”轉變為“引領者”、提升國際話語權具有重大意義。

08

合成生物學驅動的微生物農藥全鏈條產業升級

本問題取得突破后，將顯著提升我國微生物農藥自主創新能力，推動行業從傳統工藝向創新驅動轉型。目前全球微生物農藥市場規模約55—60億美元，并預計在未來十年內持續增長，年復合增長率超過8%以上，2035年甚至可能超過180億美元規模，顯示出強勁的需求增長趨勢。在這種產業快速擴張背景下，我國通過技術突破將極大提升市場占有率與國際競爭力，同時推動綠色農業發展與生態環境保護。成果將推動合成生物學在農用微生物領域的理論與應用發展，帶來顯著的科技創新溢出效應和經濟社會效益，減少化學農藥依賴，提升糧食安全與綠色食品供給能力。

09

具有多靶向系統性調節和干預功能的藥物研發

現代新藥研發應從“單靶點、單通路、線性思維”向“多靶點、網絡化、系統思維”的范式跨越。復雜疾病通常由多基因、多通路異常驅動，存在高度的網絡冗余和代償機制。單靶點藥物極易因旁路激活而迅速產生耐藥。多靶點藥物能同時阻斷多條生存通路或協同致癌節點，有效封閉腫瘤等病變細胞的“逃逸路徑”。多靶向系統性藥物不是簡單“關掉某個致病開關”，而是通過多維度的弱作用干預（如同時調節神經炎癥、蛋白清除、突觸可塑性）將失調的病理網絡“推回”正常的生理穩態，實現真正的疾病修飾治療（DMT）。設計合理的多靶點單分子藥物，可通過控制不同靶點的親和力比例（如“主靶點高親和+輔靶點低親和”），在實現“1+1>2”協同療效的同時，避免“1+1>2”的疊加毒性。

10

基于植物代謝協同機制研究提升中藥材品質

系統揭示植物初生-次生代謝協同調控的普適性規律，破解中藥“高產低效”產業困境，減少對野生資源的依賴，保障中藥材的高品質可持續供給，提升藥材附加值，以藥材產業推動鄉村振興；通過提升中藥材品質保障和提升中醫臨床療效，增強公眾對中醫藥的認可，助力健康中國戰略落地實施，推動生態文明建設協同發展，實現中醫藥產業高質量發展與生態文明的良性互動。

本文來源：中國科協之聲

【免責聲明】本公眾號發布的內容僅供學習交流使用，不以任何形式進行牟利。內容版權歸原作者所有。如有侵犯您的權益，請及時與我們聯系，我們將于第一時間協商版權問題或刪除內容。內容為作者個人觀點，不代表本公眾號立場和對其真實性負責。

天下事 | 30個！2025重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題發布

點擊圖片閱讀全文

資訊 | 中國科協發布2024重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題

點擊圖片閱讀全文

規劃年會 | 2022/2023年度規劃領域重大科學問題、工程技術難題和產業技術問題遴選結果等發布

點擊圖片閱讀全文