以智能化為特征的第四次工業(yè)革命已經(jīng)全面開(kāi)啟，會(huì)聚技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，正引領(lǐng)各領(lǐng)域創(chuàng)新突破性躍遷。學(xué)科交叉是這場(chǎng)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，主要表現(xiàn)為信息、生命、物質(zhì)三大學(xué)科板塊間的深度融合，最終將推動(dòng)人類生產(chǎn)生活發(fā)生深刻變化。把握全球科技發(fā)展趨勢(shì)，瞄準(zhǔn)交叉前沿領(lǐng)域加快布局，對(duì)于搶抓創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)未來(lái)制高點(diǎn)具有重要意義。
9月13日，由浙江大學(xué)中國(guó)科教戰(zhàn)略研究院牽頭完成的科技戰(zhàn)略報(bào)告《重大領(lǐng)域交叉前沿方向2021》正式發(fā)布。該報(bào)告瞄準(zhǔn)當(dāng)前全球科技創(chuàng)新熱點(diǎn)話題，選取新藥創(chuàng)制、未來(lái)計(jì)算、人工合成生物、AI+基因組編輯、腦-意識(shí)-人工智能等五大領(lǐng)域，凝練形成50項(xiàng)交叉前沿方向。同時(shí)，對(duì)各領(lǐng)域全球發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)家戰(zhàn)略布局和未來(lái)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了解讀與分析，比較深度和客觀地反映了總體發(fā)展態(tài)勢(shì)。
《重大領(lǐng)域交叉前沿方向》科技戰(zhàn)略研究項(xiàng)目，旨在以持續(xù)推出交叉前沿報(bào)告的方式，反映全球科研發(fā)展趨勢(shì)，探索新的學(xué)術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，為國(guó)家、區(qū)域及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新布局提供參考。
面向新藥創(chuàng)制領(lǐng)域，報(bào)告認(rèn)為新藥創(chuàng)制是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要一環(huán)，但一直以來(lái)受到缺少創(chuàng)新理論指導(dǎo)、缺乏多學(xué)科交叉創(chuàng)新技術(shù)方法應(yīng)用等問(wèn)題的限制，同時(shí)原創(chuàng)藥物靶點(diǎn)缺乏、化合物合成工藝復(fù)雜、成藥性評(píng)價(jià)耗時(shí)耗力、藥物藥效差、毒性大等始終制約創(chuàng)新藥物研發(fā)的成功率?；蚓庉嫾夹g(shù)、腫瘤免疫療法、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將顯著提高藥物治療的有效性，進(jìn)而改善生命體的質(zhì)量，逐步實(shí)現(xiàn)人類生命延續(xù)。尤其基于智能計(jì)算的智能藥學(xué)、基于創(chuàng)新材料的微納藥學(xué)、基于多組學(xué)整合的系統(tǒng)藥學(xué)、基于細(xì)胞工程的細(xì)胞藥學(xué)代表了新藥創(chuàng)制和生物醫(yī)藥的重要發(fā)展方向。
面向未來(lái)計(jì)算領(lǐng)域，報(bào)告認(rèn)為短期內(nèi)基于硅基馮·諾依曼架構(gòu)的現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)（如高性能計(jì)算）仍然是構(gòu)成未來(lái)計(jì)算的主體，面向不同應(yīng)用需求的系統(tǒng)優(yōu)化成為技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)方向，器件及芯片、系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)等將同步發(fā)展。長(zhǎng)期而言，因硅基集成電路的物理極限和馮·諾依曼架構(gòu)的固有瓶頸，量子、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算（又稱類腦計(jì)算）等非馮·諾依曼架構(gòu)計(jì)算技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化將是未來(lái)計(jì)算的研究重點(diǎn)。
面向人工合成生物領(lǐng)域，報(bào)告認(rèn)為人工合成生物研究的發(fā)展，推動(dòng)生命科學(xué)研究開(kāi)啟以系統(tǒng)化、定量化和工程化為特征的“多學(xué)科會(huì)聚”研究新時(shí)代。人工合成生物領(lǐng)域研究主流從單一生物部件的設(shè)計(jì)，迅速拓展到對(duì)多種基本部件和模塊進(jìn)行整合，推動(dòng)更加精準(zhǔn)認(rèn)知、改造甚至重新合成生命成為現(xiàn)實(shí)。研究目前主要依靠三大核心使能技術(shù)：基因編輯技術(shù)（CRISPR/Cas9技術(shù)）、DNA組裝技術(shù)以及體內(nèi)定向進(jìn)化技術(shù)。
面向AI+基因組編輯領(lǐng)域，報(bào)告認(rèn)為作為精準(zhǔn)調(diào)控生命并提供延續(xù)生命革新性工具手段的基因組編輯技術(shù)，正推動(dòng)生命健康向個(gè)性化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化、智能化發(fā)展。由于動(dòng)植物基因組量級(jí)龐大、構(gòu)成復(fù)雜，基因編輯技術(shù)在應(yīng)用層面仍存在靶點(diǎn)的結(jié)合、識(shí)別和切割序列、切割位點(diǎn)編輯等不精準(zhǔn)的問(wèn)題，而利用人工智能開(kāi)展計(jì)算機(jī)模型識(shí)別、判斷與預(yù)測(cè)大數(shù)據(jù)，可幫助提升基因編輯活動(dòng)的精準(zhǔn)度和效率，讓基因編輯具備更好配合人類應(yīng)用目的的能力，在醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)發(fā)展等領(lǐng)域具備更廣泛的應(yīng)用前景。
面向腦-意識(shí)-人工智能交叉領(lǐng)域，報(bào)告認(rèn)為當(dāng)前以大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)和算力為基礎(chǔ)的人工智能在語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別等以模式識(shí)別為特點(diǎn)的技術(shù)應(yīng)用上已較為成熟，但對(duì)于需要專家知識(shí)、邏輯推理或領(lǐng)域遷移的復(fù)雜性任務(wù)，人工智能系統(tǒng)的能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。與此同時(shí)，基于統(tǒng)計(jì)的深度學(xué)習(xí)注重關(guān)聯(lián)關(guān)系，缺少因果分析，使得人工智能系統(tǒng)的可解釋性差，處理動(dòng)態(tài)性和不確定性能力弱，難以與人類自然交互，在一些敏感應(yīng)用中容易帶來(lái)安全和倫理風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)，類腦智能、認(rèn)知智能、混合-增強(qiáng)智將能成為重要發(fā)展方向。
相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該報(bào)告在研究方法上采取了專家咨詢和文獻(xiàn)計(jì)量相結(jié)合的方法，以專家研判和集中討論為主，文獻(xiàn)計(jì)量分析為輔。文獻(xiàn)計(jì)量方面，本項(xiàng)目依托數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)，通過(guò)主題檢索從Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)獲得各研究方向的相關(guān)論文，并通過(guò)SciVal分析平臺(tái)對(duì)論文發(fā)表趨勢(shì)、研究主題、重點(diǎn)國(guó)家和機(jī)構(gòu)等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析。專家咨詢方面，研究報(bào)告匯聚了浙江大學(xué)校內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域許多高水平專家的智慧，專家們深度參與了前期咨詢、領(lǐng)域研究、專題討論、意見(jiàn)征集、報(bào)告撰寫(xiě)等多個(gè)環(huán)節(jié)。專家意見(jiàn)與數(shù)據(jù)分析結(jié)果互為補(bǔ)充、不斷迭代，較好地保障了分析結(jié)果的可靠性。
未來(lái)，浙江大學(xué)中國(guó)科教戰(zhàn)略研究院將繼續(xù)研判重大領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)，組織相關(guān)研究力量，從世界科技前沿、國(guó)家重大需求出發(fā)，持續(xù)發(fā)布年度《重大領(lǐng)域交叉前沿方向》報(bào)告，打造一流科技戰(zhàn)略智庫(kù)品牌。
（柯溢能 李靈）
●五大領(lǐng)域的50項(xiàng)交叉前沿方向一覽
○新藥創(chuàng)制領(lǐng)域
方向1.可干預(yù)的藥物靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)
方向2.基于人工智能的藥物分子設(shè)計(jì)及作用預(yù)測(cè)
方向3.基于單分子結(jié)構(gòu)及單細(xì)胞尺度的藥物研究
方向4.基因藥物研發(fā)
方向5.新型蛋白類藥物研發(fā)
方向6.新型疾病模型開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)
方向7.藥物敏感性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)
方向8.微納技術(shù)在新藥創(chuàng)制中的運(yùn)用
方向9.數(shù)字藥物
方向10.藥用新材料研究
○未來(lái)計(jì)算領(lǐng)域
方向1.基于量子效應(yīng)與機(jī)器學(xué)習(xí)的感知技術(shù)
方向2.半導(dǎo)體集成量子光學(xué)芯片
方向3.無(wú)線移動(dòng)邊緣計(jì)算
方向4.復(fù)雜物理化學(xué)與生物問(wèn)題的量子模擬
方向5.神經(jīng)形態(tài)計(jì)算芯片制造
方向6.構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題
方向7.基于硅光子技術(shù)的芯片研發(fā)
方向8.光學(xué)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)深度學(xué)習(xí)
方向9.類腦計(jì)算
方向10.基于FPGA的機(jī)器學(xué)習(xí)硬件
○人工合成生物領(lǐng)域
方向1.通過(guò)自下而上的化學(xué)和材料的設(shè)計(jì)和合成構(gòu)建類生命細(xì)胞的合成細(xì)胞
方向2.實(shí)現(xiàn)合成細(xì)胞或微納機(jī)器人間的群體智能
方向3.實(shí)現(xiàn)合成細(xì)胞（或微納機(jī)器人）及其與生物細(xì)胞間的分子通信
方向4.器官和胚胎的人工構(gòu)建
方向5.復(fù)雜基因線路設(shè)計(jì)及可編程細(xì)胞智能
方向6.人工多細(xì)胞體系和人工微生物組
方向7.生命鑄造廠
方向8.新細(xì)胞類型的人工設(shè)計(jì)與合成
方向9.大規(guī)模、高通量自動(dòng)化篩選系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
方向10.人工合成生物系統(tǒng)的理論模型和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)
○AI+基因組編輯
方向1.CRISPR-Screen體系在植物育種中的運(yùn)用
方向2.基因組編輯新技術(shù)新方法研發(fā)
方向3.引導(dǎo)編輯系統(tǒng)及其在植物中的應(yīng)用
方向4.線粒體基因組編輯技術(shù)及臨床應(yīng)用
方向5.基因組編輯在動(dòng)物育種中的應(yīng)用
方向6.RNA編輯的深度利用
方向7.基因組編輯技術(shù)治療眼病
方向8.基因組編輯技術(shù)治療罕見(jiàn)病
方向9.基因組編輯技術(shù)在免疫細(xì)胞治療腫瘤的應(yīng)用
方向10.CRISPR / Cas基因編輯在腫瘤治療中的應(yīng)用
○腦-意識(shí)-人工智能交叉領(lǐng)域
方向1.腦功能的神經(jīng)環(huán)路解析
方向2.腦科學(xué)觀測(cè)新技術(shù)
方向3.腦機(jī)接口技術(shù)
方向4.人工智能在腦疾病的應(yīng)用
方向5.基于人機(jī)融合技術(shù)的混合-增強(qiáng)智能
方向6.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的因果推斷
方向7.多模態(tài)認(rèn)知智能
方向8.人工智能倫理
方向9.“人工意識(shí)”或“類意念”問(wèn)題研究
方向10.純粹意識(shí)研究
