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[转载]20个！中国科协发布2020年重大科学问题和工程技术难题: 热度 3 zhgatcl 2020-8-18 15:46; 20个！中国科协发布2020年重大科学问题和工程技术难题原载 https://tech.sina.com.cn/d/2020-08-15/doc-iivhuipn8821363.shtml 8月15日，中国科协在第二十二届中国科协年会闭幕式上发布了 10个对科学发展具有导向作用的科学问题和10个对技术和产业具有关键作用的工程难题。 10个前沿科学问题为：冠状病毒跨种传播的生态学机制是什么？引力波将如何揭示宇宙奥秘？地球物质是如何演化与循环的？第五代核能系统会是什么样子？特种能场辅助制造的科学原理是什么？数字交通基础设施如何推动自动驾驶与车路协同发展？调节人体免疫功能的中医药机制是什么？植物无融合生殖的生物学基础是什么？如何优化变化环境下我国水资源承载力，实现健康的区域水平衡状态？如何建立虚拟孪生理论和技术基础并开展示范应用？ 10个工程技术难题为：如何开发新型免疫细胞在肿瘤治疗中的新途径与新技术？水平起降组合动力运载器一体化设计为何成为空天技术新焦点？如何实现农业重大入侵生物的前瞻性风险预警和实时控制？信息化条件下国家关键基础设施如何防范重大电磁威胁？硅光技术能否促成光电子和微电子的融合？如何解决集成电路制造工艺中缺陷在线检测难题？无人车如何实现在卫星不可用条件下的高精度智能导航？如何在可再生能源规模化电解水制氢生产中实现“大规模”“低能耗”“高稳定性”三者的统一？如何突破进藏高速公路智能建造及工程健康保障技术？如何突破光刻技术难题？在推进建设世界科技强国进程中，不断提出、判别科技重大问题及其优先级具有重要的战略意义。中国科协发挥科学共同体在学术上的引领作用，引导科技工作者面向世界前沿、把握国家战略需求、研判趋势、识别重大问题，找准关系根本和全局的重大科学问题。自2018年以来，中国科协组织全国学会及学会联合体开展重大科学问题和工程技术难题征集活动并向公众发布，三年共评选、发布了100个难题。其中，2020年的征集发布活动共征集到103家全国学会、学会联合体、企业科协提交的490个问题难题，1.88万余名院士、专家、一线科技工作者参与。 2019年20个前沿科学问题和工程技术难题为：暗物质是种能探测到的基本粒子吗? 对激光核聚变新途径的探索单原子催化剂的催化反应机理高能量密度动力电池材料电化学情绪意识的产生根源细胞器之间的相互作用单细胞多组学技术废弃物资源生态安全利用技术集成全智能化植物工厂关键技术难题近地小天体调查、防御与开发问题大地震机制及其物理预测方法原创药物靶标发现的新途径与新方法中医药临床疗效评价创新方法与技术人工智能系统的智能生成机理氢燃料电池动力系统可再生合成燃料绿色超声速民机设计技术重复使用航天运输系统设计与评估技术千米级深竖井全断面掘进技术海洋天然气水合物和油气一体化勘探开发机理和关键工程技术 2018年度60个重大科学问题和工程技术难题为：据悉，中国科协将以重大问题发布强化学术引领，承担科技共同体的价值使命，坚持尊重科学家对科学前沿的敏感性和探索精神，重视发挥跨界学术交流孕育创新的积极作用，逐步形成“中国科协引导、全国学会主导、知名科学家领衔、科技工作者广泛参与、联合国际科技组织支持”的科技重大问题凝练机制。参考资料： http://scique.cast.org.cn/site/ItemNoticeDetail.jsp?item_id=19021563298322 提出问题是取得科技突破的关键一步——解读2020重大科学问题和工程技术难题原载 https://dy.163.com/article/FK7SRNM20514R9NO.html?referFrom= 原标题：提出问题是取得科技突破的关键一步——解读2020重大科学问题和工程技术难题　　光明日报记者詹媛　　“提出重大科学问题工程技术难题并判别其优先顺序，是科学发现和技术创新的出发点和动力源，是解决问题、难题，取得科技突破的关键一步。”在8月15日举办的中国科学技术协会年会闭幕式上，中国科协发布了2020“重大科学问题和工程技术难题”。作为一项有1.88万名院士、专家、一线科技工作者参与评选的活动，今年的这些问题和难题具有哪些特点，连续三年的发布产生了哪些科研和社会影响，未来会如何解决这些问题和难题，中国科协学会学术部部长刘兴平就此进行了解读。　　与国家乃至人类发展密切相关　　记者：重大科学问题和重大工程难题已经连续发布了三年，与往年相比，今年有哪些特点？　　刘兴平：此次的重大科学问题与工程技术难题征集的覆盖面比往年更广，共有96家全国学会、3家学会联合体和4家企业科协参与，覆盖面超过了2018年的69家和2019年81家全国学会。同时，也初步建立了国际合作机制。中国航空学会，中国创造学会联合体，中国岩石力学与工程学会等全国学会，联合了世界自然基金会，荷兰宇航院，国际地质灾害与减灾学会，国际岩石学会，国际岩石力学与岩石工程学会等国际组织和国家组织，共同提交了若干个问题和难题。　　为了保证问题和难题提交的质量，今年在征集阶段首次邀请院士提出问题，发动科技界共同参与，今年的网络初评阶段共有18864名科技工作者参与投票，其中含432名境外科技工作者，实名投票数50346票，比往年有大幅提高。　　值得注意的是，今年入选的前沿科学问题——“冠状病毒跨种传播的生态学机制是什么”在初选之际就颇受科技工作者关注。该问题最终入选，说明这些问题难题同样也是社会发展中迫切需要解决的实际问题。科技工作者的关注点，也同样与社会发展密切相关，与国家乃至人类发展密切相关。这也体现了此项活动具有重要的现实意义。　　研判前沿趋势，优化爱科学的环境　　记者：自中国科协发布重大科学问题和重大工程难题以来，产生了哪些科研和社会影响？　　刘兴平：2020重大科学问题与工程技术难题发布活动征集到103家全国学会提交的490个问题难题，1.88万名院士、专家、一线科技工作者参与。　　中国科协一直坚持尊重科学家对科学前沿的敏感性和探索精神，重视发挥跨界学术交流孕育创新的积极作用，团结引导科技工作者科学研判前沿趋势、识别重大问题。我们每年的发布活动引起了广大科技工作者的关注，形成了广泛影响力，也让广大科技工作者更好地把握世界科技前沿和发展趋势，引导他们围绕这些重大难题开展科研工作，为经济社会可持续发展贡献力量。　　此外，为加强科技前沿进展与未来趋势研判，建言国家中长期科技发展规划，今年中国科协还组织召开基础科学重大问题高层次研讨会，组织中国数学会、中国物理学会、中国化学会、中国细胞生物学学会等11家与基础研究相关的全国学会凝练基础科学重大问题、推动科技体制机制创新、培养领军人才等主题深入研讨，形成若干战略共识。这项工作也受到教育、科技等多个相关主管部门的关注，他们了解重大科学问题与工程技术难题的详情，希望这项活动能够为科技规划和中长期战略规划做参考。　　这项发布活动还形成了学术、智库、科普相融互促的良好局面。今年参与评选和关注的人数比往年增加了160%，国内有50多所高校在微博、公众号发布投票和交流信息，公众参与十分广泛。中国科协也以发布重大难题为契机，不断激发青少年科学兴趣、优化爱科学的环境，推动高端科研资源科普化工作，促进公众理解和支持科学，营造讲科学、爱科学、用科学的环境。　　将不断推动攻克科研问题难题　　记者：在怎么攻克这些问题和难题方面，未来还会开展哪些工作？　　刘兴平：提出重大科学问题工程技术难题并判别其优先序，是科学发现和技术创新的出发点和动力源，是解决问题难题的关键一步。　　自2018年中国科协发布重大科学问题和工程技术难题以来，中国科协通过组织学术交流、专题研讨会等形式，不断推动攻克这些问题难题。中国科协正在完善重大问题凝练与持续性智库机制建设。同时在国内重大问题研讨基础上，探索与国际科学共同体开放协同、与国际科技组织交流合作的机制，以此助推中国科学家深度参与全球科技治理。　　中国科协还以“科创中国”建设为切入点，打造“三库一平台”（问题库、项目库、人才库和技术服务与交易平台），推动产学研协同网络与组织创新，推动科技经济深度融合、相互促进。　　今年中国科协组织出版了《面向未来的科技——2020重大科学问题和工程技术难题解读》图书，以解读问题和难题的形成背景、国际发展趋势，分析可能的解决方案，和预测未来的发展前景为主要内容。这本图书可以让广大科技工作者更好地把握世界科技前沿和发展趋势，激发青少年科学兴趣，促进公众理解科学，提升公民科学素质，培育更多科技创新人才，为创新营造良好环境。　　我们知道，攻克这些重大科学问题和工程技术难题绝非一日之功。中国科协将继续发挥组织优势，团结引领更多科技工作者面向世界前沿、把握国家战略需求，锚定目标不放松，久久为功解决重大科学问题。　　链接　　前沿科学问题　　 ●问题1：冠状病毒跨种传播的生态学机制是什么？　　目前新冠肺炎在全球肆虐。病毒学家曾多次警示冠状病毒跨物种传播是大概率事件。蝙蝠等野生动物携带冠状病毒的本底情况以及野生动物如何突破生态和生理屏障发生跨种传播和感染，在科学层面都尚不清晰。该问题对于揭示冠状病毒跨物种的传播机制和预防未来冠状病毒导致的流行病具有重要意义。　　 ●问题2：引力波将如何揭示宇宙奥秘？　　自2015年首次直接探测到引力波以来，引力波已迅速成为国际上基础物理与天体物理前沿研究的热点，预计十余年内宇宙起源问题将有取得重大突破的历史机遇。引力波打开了观测宇宙的一扇新窗户，通过观测引力波源在宇宙中的产生与分布，有望解答广义相对论与粒子物理的标准模型所遗留下来的深层次科学问题，从而加深对自然界的理解。　　 ●问题3：地球物质是如何演化与循环的？　　地球物质主要分为岩石和矿物。人们对地球历史时期岩浆岩和变质岩的演化与循环的认识由于缺乏大数据的综合分析而模糊不清。利用大数据平台和地球深时大数据系统的综合分析，可以在矿物演化历程与行星地质演化的基本历程和特殊事件之间建立联系，从矿物演化的角度来厘清行星地球及其多圈层演化规律和耦合关系，并解答行星地球如何演化、地球各圈层是否存在共演化关系的基本科学问题。　　 ●问题4：第五代核能系统会是什么样子？　　2000年，美国能源部倡议发起的第四代核能系统国际论坛把核能的发展分为四代。目前对于第五代核能系统的研究仍处于探索交流阶段，暂无成熟的概念界定和目标定义，对其实现路径更是少有谈及。如能推动第五代核能系统概念的落地和最终实现，其可以革新核能开发观念，革新核能开发模式，革新核能应用观念，支撑能源系统的深度脱碳；引领世界核能创新，助推中国成为世界核能创新高地。　　 ●问题5：特种能场辅助制造的科学原理是什么？　　随着航空航天、交通运输等领域对轻量化和安全性的持续需求，包括超高强度钢、轻合金、复合材料和金属间化合物等高强材料应用于复杂构件。随着材料强度的提高，制造难度显著提高，成形缺陷更难控制。现有的研究表明，特种能场辅助成形技术在改善高强难变形材料制造难题方面具有巨大潜力。　　 ●问题6：数字交通基础设施如何推动自动驾驶与车路协同发展？　　未来自动驾驶车辆大范围社会化运行局面必然会出现，对交通运输系统而言将是一场变革，道路交通运输系统面临演进换代的挑战。对于支撑自动驾驶社会化运行的新型道路基础设施的研究，我国尚处于起步阶段，国外也无现成的先进技术和经验可借鉴，需要适时将自动驾驶研究的支持重点向基础设施侧智能供给研究及综合集成落地应用研究转移。　　 ●问题7：调节人体免疫功能的中医药机制是什么？　　虽然免疫学的基础研究取得了令人瞩目的成就，医学也在突飞猛进地发展，但在许多疑难重症的防治方面仍显得不足。系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、强直性脊柱炎等自身免疫性疾病仍然困扰着患者。这些重大、疑难疾病的发生、发展和转归均与免疫密切相关。中医药能够多层次、多靶点、多途径作用于机体，调节机体免疫功能，在疾病预防和治疗中有重要的应用价值。　　 ●问题8：植物无融合生殖的生物学基础是什么？　　无融合生殖是一种通过种子进行无性繁殖的生殖方式，可以使杂交品种产生克隆种子，保持杂交后代性状不发生分离，从而永久固定杂种优势。然而，由于无融合生殖发生机制的复杂性，尽管经过了多国科学家近一个世纪的努力，其形成机制依然不清楚，也未能将其成功应用于作物育种中。　　 ●问题9：如何优化变化环境下我国水资源承载力，实现健康的区域水平衡状态？　　当前，我国生态文明建设进入加速期和关键期，对水资源集约利用和严格保护提出了更高要求。研究变化条件下水资源承载力与水平衡优化这一科学问题，有利于深化认识我国区域水循环要素及其演化规律，完善水资源承载力评价方法，阐明水平衡状态对于水资源承载力的指标意义，明确诸多水问题及生态环境问题的发生机制，为总结与水资源承载力相适应的经济社会发展和生态保护模式，有效保护和修复生态环境提供重要的理论和技术支撑。　　 ●问题10：如何建立虚拟孪生理论和技术基础并开展示范应用？　　虚拟孪生是在数字孪生的基础上，利用传感器、物联网、虚拟现实、人工智能等数字技术对真实世界中物理实体和智能实体对象的特征、行为、形成过程和性能等进行描述和建模的过程和方法，也称为虚拟孪生技术。它以数字孪生为基础，但更侧重于对智能实体或生命体的建模和仿真。如何实现制造物理世界与信息世界的交互与共融，是当前国内外实践智能制造理念和目标所共同面临的核心瓶颈之一。　　工程技术难题　　 ●问题1：如何开发新型免疫细胞在肿瘤治疗中的新途径与新技术？　　免疫细胞技术是人类彻底治愈肿瘤的希望，是全球前沿医学和资本追捧的热点领域之一。树突状细胞（DC）作为链接细胞免疫和体液免疫的关键节点细胞，能够调动整个免疫系统，抵抗病原体的入侵以及促进肿瘤细胞的清除，成为新型免疫细胞疗法的重点研究方向。新型DC可扩增技术可实现DC疫苗的标准化、批量化生产，可显著减低制备成本，服务更多癌症患者，具有明显的经济效益和社会效益。　　 ●问题2：水平起降组合动力运载器一体化设计为何成为空天技术新焦点？　　水平起降组合动力运载器具有快速、廉价、可靠的特点，可成为低成本天地往返运输工具。水平起降组合动力运载器一体化设计技术是支撑未来航天运输系统发展与应用的核心技术之一，是未来先进航天运输系统的重要支撑技术之一。　　 ●问题3：如何实现农业重大入侵生物的前瞻性风险预警和即时控制？　　农业有害生物入侵不仅仅是简单的植物病虫害或动物疫情问题，入侵生物的发生流行不仅危害食品安全和农业生产，造成巨大的直接经济损失，还可能对人类健康构成越来越大甚至是灾难性的威胁，对外交、经济和社会产生巨大影响。因此，站在国际化、全球化视角，从科学研究和专业技术层面，开展农业入侵生物跨境传播预警及防减技术合作的协同攻关，将有力解决入侵生物疫情的源头治理和联防联控关键技术难题，保障社会稳定与公共安全。　　 ●问题4：信息化条件下国家关键基础设施如何防范重大电磁威胁？　　强电磁脉冲一旦对金融、能源、电力等领域的关键信息基础设施产生影响，将可能导致交通中断、金融紊乱、电力瘫痪等重大事故。开展此项研究，对确保关键基础设施电磁安全、保护经济建设成果、提升关键基础设施容灾抗毁能力具有重要意义。　　 ●问题5：硅光技术能否促成光电子和微电子的融合？　　信息光电子芯片已然成为“数字化新基建”的核心和基石，也是全球信息通信价值链的关键领域和网络强国建设的“国之重器”。硅基光电子芯片技术既可应用于芯片级光互连，又适用于长距离光纤通信，可实现全功能光电子集成，具有极高的通用性和兼容性，是微电子和光电子两大产业公认的发展方向。利用国内现有微电子产业资源和互补金属氧化物半导体（CMOS）制造平台，建立健全硅光产业链，可以有效提升我国信息光电子的制造能力，缓解光电子芯片制造工艺的“卡脖子”困境，为我国信息化新基建提供有力支撑。　　 ●问题6：如何解决集成电路制造工艺中缺陷在线检测难题？　　集成电路领域目前是国际科技竞争的主战场和大国博弈焦点。对于集成电路缺陷检测技术及设备，一方面现有最先进技术设备被少数几个发达国家垄断；另一方面，世界范围内7纳米及以下节点的缺陷在线检测技术仍未成熟，设备缺口仍然巨大，谁率先掌握了相应关键技术，谁就掌握了未来主导权，这对我国来说既是机遇又是挑战。　　 ●问题7：无人车如何实现在卫星不可用条件下的高精度智能导航？　　以无人救援车、无人采矿车、无人运输车等为代表的特种无人车是完成现代化作业、抢险救灾等任务的核心无人装备。为提高无人车的紧急救援、联合作业等能力，要求其导航系统具备高精度定位、自主避障、智能路径规划及导引等功能。因此，需要研究具有高精度、全自主的导航方式以及需要解决面向无人车的惯性基智能导航问题。　　 ●问题8：如何在可再生能源规模化电解水制氢生产中实现“大规模”“低能耗”“高稳定性”三者的统一？　　发展高效低成本的可再生能源和氢能技术是对国家重大需求的及时响应，也是全球减少碳排放和减缓气候变化的优质解决方案。但当前电解水制氢技术的发展水平限制了可再生能源转为化学能的转化效率及产业化进程。突破高效、低成本、规模化电解水制氢技术可极大地促进可再生能源、氢能的利用和发展。　　 ●问题9：如何突破进藏高速公路智能建造及工程健康保障技术？　　青藏高原地层岩性复杂多变，新构造运动剧烈，深大活动断裂广布，冰川、冻土与山地灾害群（链）发育，具有“显著的地形高差”“强烈的板块活动”“频发的山地灾害”“敏感的冻土环境”四大地质环境特征，以及“高频冻融循环”“剧烈干湿交替”“极端高寒缺氧”三大气候环境特征，由此带来的系列工程技术难题是制约西藏高速交通发展的关键技术因素。　　 ●问题10：如何突破光刻技术难题？　　光刻技术是制造集成电路的关键技术。光刻技术的核心在于光刻机、光刻工艺和光刻胶三个方面。尽管取得了一定的进展，但跟世界发达国家水平相比，我国光刻技术和产业的发展水平仍较落后，差距仍然很大，“受制于人”的困境依然存在。　　（光明日报记者詹媛整理）　　《光明日报》（ 2020年08月16日 04版）（詹媛整理）; 个人分类: 博客导读和总论|2783 次阅读|9 个评论

[转载]2020年度中医药重大科学问题及工程技术难题: fqng1008 2020-7-23 16:12; 背景按照《中国科协办公厅关于征集 2020重大科学问题和工程技术难题的通知》（科协办函学字〔2020〕18号）的要求，中华中医药学会组织开展了2020年度中医药重大科学问题及工程技术难题遴选工作。3月24日发出《关于征集2020中医药重大科学问题及工程技术难题的通知》，并组建专家推荐委员会，由张伯礼院士担任主任委员。该工作得到相关专家的大力支持，共征集建议18项，其中前沿科学问题10项，工程技术难题8项。经专家推荐委员会主任委员审定，最终遴选前沿科学问题及工程技术难题各3项并报送科协。一、中医药调节人体免疫功能机制是什么？（前沿科学问题） 1. 问题描述传统医学通过 “扶正”和 “祛邪”，从整体上调节机体的免疫功能。目前，关于中医药调节机体免疫功能的作用机制研究有了一些进展，但仍有问题亟待解决，如何通过对微观的分子机制的研究，阐释中医药在整体上调节人体免疫功能的作用，是中医药免疫学必须回答的首要问题。 2. 问题背景免疫是指机体免疫系统识别自身与异己物质，并通过免疫应答排除抗原性异物，以维持机体生理平衡的功能。免疫系统的功能主要表现为三方面，即防御功能、稳定功能及免疫监视作用。免疫监视作用不够或免疫过度激活，都会导致疾病。现代医学在临床治疗时常采用免疫促进剂或免疫抑制剂，从一个侧面来纠正免疫反应的过度与不足，这种单方面拮抗性治疗的观念缺乏整体性，具有一定的局限性。中医学很早就认识到了人体具有对抗疾病的自然免疫力，如《素问 ·刺法论篇》提出 “正气存内，邪不可干”。中医学将人体的机能活动及其防御和清除各种有害因素的作用归为正气，相当于人体的免疫力；将破坏人体内部和人体与环境间相对平衡的各种有害因素归为邪气。中医从整体观念出发，通过扶正祛邪，调节机体阴阳平衡，增强机体免疫能力。中医学强调整体观，但对机体微观局部的结构和功能缺乏深刻了解，很难在整体上对组成整体的各局部间的关系进行深入研究。而免疫学不仅注重整体（如免疫调节网络、神经内分泌免疫调节网络等），更注重微观（如细胞受体、免疫分子、基因表达及信号传导等）。在新近爆发的新型冠状病毒肺炎（简称 “新冠肺炎”）疫情中，国家卫生健康委员会发布的消息肯定了中医药在新冠肺炎治疗中发挥的作用，明确指出中药在改善血氧饱和度、抑制炎症风暴等方面具有积极的作用。随着免疫学的快速发展，有必要把中医药学和免疫学结合起来，将中医宏观整体观念与现代医学的微观分析方法相结合进行研究，有助于阐释中医药调节机体免疫的科学内涵，为中医药临床有效性提供基础研究证据。 3. 最新进展中药免疫学研究发现，中药既可以增强机体细胞免疫及体液免疫功能，促进淋巴细胞、单核巨噬细胞以及造血干细胞的生理功能；还具有免疫抑制功能，能减少炎性因子的释放，抑制或消除抗体的产生，抑制Ｔ细胞的增殖等。且大多数中药具有免疫双向调节功能，体现了中医学 “整体观”与“阴阳平衡”理论。对于中医基础理论与免疫相关性的研究多从中医证候展开，如有研究发现，中医学“肾生髓”理论与现代免疫学的中枢免疫器官骨髓的相关机制具有密切的相关性。近年来免疫学研究取得了重大进展，特别是在固有免疫的识别与应答机制、新型免疫细胞亚群的功能及免疫调控机制、 microRNA与免疫应答调控等领域取得了许多突破性成就。这些都极大地促进了免疫学乃至生命科学的发展，驱动了对肿瘤、自身免疫病、慢性感染等重大疾病的发病机制的阐释及防治方法的革新。因此，建议将中医药与现代免疫学研究进展紧密结合，深入揭示中医药调节整体免疫的分子机制。需要攻克的科学难题包括但不限于：１）中医藏象学说与免疫调节的相关性；２）中医治则治法对机体免疫功能的调节作用及其机制；３）针灸调节免疫功能的原理；４）中药双向调节免疫功能的机制。 4. 重要意义目前，人类衰老性疾病、肿瘤、病毒感染性疾病等已成为现代医学研究的焦点和难点， “未病先防”将成为医学发展的大方向，而中医药能够多层次、多靶点、多途径作用于机体，调节机体免疫功能，在养生保健、疾病预防和治疗中有重要的应用价值。虽然免疫学的基础研究取得了令人瞩目的成就，但在许多疑难重症的防治方面仍显得不足。如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、脓毒血症、弥漫性血管内凝血等自身免疫性疾病仍然困扰着患者。这些重大、疑难疾病的发生、发展和转归均与免疫密切相关。面对诸多疑难重症，中医药通过整体观念指导下的辨证论治往往会收到较好的治疗效果。因此，通过中医药对机体免疫功能调节作用的研究，不仅可以加强对于中医药免疫作用的认识，使中医药在重大免疫性疾病防治上发挥作用，还可以推动创新性中药新药的发现和研制，也让海内外更加了解中医药，进一步增强国人的文化自信。二、如何阐明中药经典名方的科学内涵？（前沿科学问题） 1. 问题背景中医药学是我国独有的原创领域，是中华民族长期与疾病斗争的经验与智慧的结晶。中医学在防治各种疾病的实践中积累了丰富的经验并为战胜疾病发挥了至关重要的作用，也为后人沉积了临床疗效确切的经典名方，沿用至今仍具有明显的特色与优势。经典名方具有用药精当、组方严谨、配伍巧妙以及功效卓著等特点。国家鼓励经典名方研究，支持经典名方开发，并出台系列政策支持其传承、创新和发展。然而一直以来经典名方处于非主流用药的被动局面，主要是药效物质难以阐明、作用机制缺乏现代科学证据。如何阐明经典名方的科学内涵是当前亟需解决的重大科学问题。经典名方科学内涵研究尚处于前范式探索研究阶段，尚无统一共识。简单套用现代医学、生命科学等还原论研究手段易以偏概全，严重限制并影响了方法学体系正确的研究方向。中药及中药复方现代化研究的三十年历程表明，最常用的系统分离与活性追踪的方法亦与中医药的整体观相悖。建立导向明确、路线清晰、方案合理的研究框架体系，通过系统、全面、深入的研究，发现与挖掘药效物质基础，阐明与解读作用机理，继而明晰组方的合理性、用药的科学性，防病、治病的科学内涵，从而在此基础上开发出现代药物是急需探索的重要内容。 2. 经典名方研究最新进展中药药效物质研究领域有理论创新，试图突破中药药效物质研究的技术困局，为阐明方剂功效物质、药性药味及方剂配伍理论发展开拓关键路径；有技术创新，包括质谱成像、分子影像以及高通量无标记的微流控芯片、表面增强拉曼光谱等中药化学组成分析工具。作用机理研究中，基于网络药理学、网络医学、代谢组学、蛋白质组学以及基因组学等系统生物学技术建立生物分子网络模型、建立组分靶点疾病的相关性分析是研究的主流；基于中医药理论，进行中药复方整合调节作用的研究也是主要最新进展，从生命系统的能量信息循环与秩序平衡变化的角度理解中药整合调节作用；并提出在微观、介观、宏观等多个尺度辨析中药化学组成与生物效应间的相关性。近年来，基于深度学习的人工智能方法在中药复方研究中也有应用，运用模式识别、机器学习等智能计算方式，鉴定和预测其活性成分及作用靶点以及相关疾病通路，对于其内涵诠释起到至关重要的作用。以组方理论为驱动，以有效性为前提，将中医药基础理论与现代多学科先进的科学技术相融合，运用包括植物化学、分析化学、分子影像学、系统生物学、化学生物学、信息科学及计算科学等多学科的技术、方法及手段，为阐释经典名方的科学内涵提供了技术支撑以及框架指导。 3. 经典名方面临的关键难点与挑战第一，阐明中药经典名方的药效物质是关键难点。已有研究结果主要集中在酚酸、黄酮、皂苷等小分子，中药中所含的大量多糖、多肽等大分子尚处于 “暗物质”阶段，是药效物质基础研究的瓶颈与挑战。第二，经典名方与机体两个复杂体系的交互作用、多个组方药味如何配合以及如何实现对机体失衡状态的承制调平，缺乏系统地生物学分析和作用规律的科学阐释，是另一个亟待突破的关键难点。第三，如何运用人工智能技术实现中药药效物质及作用机理的智能解析亦是阐释科学内涵的关键挑战。通过计算机辅助分析与计算解析相结合，网络药理学与组学技术相结合，虚拟筛选与实验验证相结合，从而将智能计算与经典名方内涵解读相结合，高效完成对经典名方药效物质基础及作用机理解析是研究的关键。综上，经典名方科学内涵解读应注重三方面突破，一是立足于中医药理论与自身特点，尊重传统用药经验与规律；二是基于系统性与整体观，充分考虑中药复杂物质体系与机体各脏腑体系的关联；三是重视智能计算助力中药药效物质与作用机理解析。 4. 重要意义通过对经典名方内涵的深入研究与解读，阐明中药复杂体系的药效物质基础，并明确对复杂机体的作用机理，揭示中药复方防病、治病的科学内涵。本问题的突破，可彰显中医药价值，使中医药成为世界健康方案的重要组成部分，为人类健康提供中国方案，对共同战胜人类尚未攻克的重大疾病具有里程碑意义。三、如何评价中药在防治重大慢病中的药物经济学优势？（前沿科学问题）中医药以其独特的疗效和安全性一直受到重视，尤其是其 “简、便、廉、验”的特色得到一致认可。然而在我国医疗卫生制度改革全面展开、国家支持中医药发展各项政策出台的今天，中医事业、中药产业的发展依然面临诸多挑战。如何在构建我国医疗卫生保障体系中发挥中医药的特色，使有限的医疗保障惠及更广泛的人群，是我们必须要回答的问题。 1. 问题背景药物经济学的核心是应用经济学的研究手段，从整个人群来考虑如何合理地分配和使用有限的卫生资源和医药经费，努力使医疗达到安全、高效、经济，优化医药资源的配置和利用效率，以有限的药物资源实现健康状况的最大改善。随着人类社会对卫生保健的需求日益增加，药物治疗费用的迅速增长已经成为妨碍我国医疗事业发展的沉重负担。因此，引入药物经济学的方法评价中药临床治疗用药，尤其是重大慢性疾病的长期用药，具有强烈的时代感。药物经济学是应用现代经济学的手段，结合流行病学、决策学、生物统计学等学科研究成果，全方位地分析药物治疗备选方案的成本、效益、效果或效用，评价其经济学价值差别的一门学科。中成药因其多成分的复杂体系，体现出整体、多系统、多靶点的疗效特点，在众多疾病特别是重大慢病和疑难病症治疗中发挥特有的作用。然而，我们今天常说的中医药 “简、便、廉、验”中的“廉”和“验”多以经验和推论为基础，缺乏现代医学临床常用的评价手段和方法的运用；2019年7月发布的《国务院关于实施健康中国行动的意见》指出，心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病、糖尿病等慢性病导致的疾病负担占总疾病负担的70％以上，严重危害人民健康，中国将针对上述四类重大慢病开展防治行动。中医药在此四类重大慢病的防治方面具有独特优势，经过多年的临床实践已培育出一批确有疗效、安全性好、质量可控的中药，如何让已形成临床优势中药能够更广泛地服务临床，除安全、疗效和质量之外，中成药的经济性也引起广泛关注。 2. 最新进展及关键难点药物经济学评价指南在部分发达国家起步较早，其应用和发展相对成熟，甚则在新药研发的临床阶段已开展药物经济学研究。而我国的药物经济学研究从 1993年才开始。与其他国家在 20世纪90年代就已经颁布正式的药物经济学评价指南相比，我国直到2011年才正式发布了第一版《中国药物经济学评价指南》，表明药物经济学评价及其证据在医药卫生决策方面将发挥越来越重要的作用，如医保目录遴选、基药目录管理和药品集中采购等。近年来，中药药物经济学的研究工作已取得了很大进展，有关中药安全性和有效性的数据也越来越多，但与国外相比，中药药物经济学研究基础薄弱，文献研究报道也寥寥无几。广州中一药业有限公司与北京大学刘国恩教授团队于2012年启动国内第一个中成药药物经济学研究——“中国糖尿病口服药物消渴丸药经济学研究”，结果表明，与对照组相比，消渴丸安全性和有效性方面的指标无显著差异，但经济性更优，使用消渴丸能够降低患者的总医疗花费。该项研究为消渴丸的临床使用提供了经济学支持。在评价的总体模式下，我们还将开展科学规范的 “经典名优中成药防治重大慢病的药物经济学系列评价”——华佗再造丸在中风后遗症恢复治疗中的药物经济学研究、昆仙胶囊治疗中重度类风湿性关节炎的药物经济学研究等工作。通过系列研究可为已有明确疗效、安全性好的经典名优中成药经济学评价提供示范，继而让更多 “简、便、廉、验”的中成药进入国家基本药物目录、医保目录和重大慢病防控用药。药物经济学最为一种评价手段必将得到逐步开展并运用到中药临床研究中，然而其评价过程仍将面临巨大困境和挑战：１） “价值医学”的理念在国人中尚未普及，存在着“便宜即经济”和 “越贵越好”的陈旧思想。２）药物经济学的高等教育未得到重视致使研究人才和力量薄弱。３）研究偏性带来的可信度缺乏。中药药物经济学评价是应多角度的研究，但在评价方案设计及研究过程中往往因医院和药企的需要进行取舍。政府部门应加强和推动从全社会角度进行的药物经济学研究，并通过有效的政策措施落实推广，促进有效合理利用药品资源。４）评价差异性带来的评价结果差异。如同一研究方案在不同地域执行过程中的多种因素影响等。需要通过大样本量的中药临床评价和高质量的中药系统评价报告提供科学的临床研究数据，使更多的中药疗效和特点得到科学证据的支持。 3. 重要意义以药物经济学作为中药临床研究的现代化评价手段可以更好地体现中药的价值和优势，有助于在疾病治疗过程中选择最佳治疗方案，促进合理用药，以最小的成本获得最优的疗效，推进中药的现代化发展。药物经济学评价在医药政策制定、药物资源优化配置、预防与诊治方案选择、药品报销目录确定以及药品报销管理、新药研发、药品价格制定、抑制药品费用过快增长等诸多方面都具有重要的参考和指导作用。开展中药药物经济学研究证明中药治疗或中西药结合治疗较西药治疗具有更好的性价比，不仅会使其在中药产品定价和医疗保险政策中发挥重要的借鉴作用，还将大力推动中药产业的良性、可持续发展。四、如何加强中药制造高质量发展的中药制药工程技术装备创新关键工程技术？（工程技术难题） 1. 问题背景中药现代化的核心是疗效和质量标准现代化，而中药制药工艺又是影响中药质量最为关键的因素之一，要保证制药工艺合理规范，最重要的因素是制药装备。中药提取、分离、浓缩、干燥、灭菌等制剂技术及装备水平是衡量中药制造业现代化程度的标杆。目前，中药制药过程中普遍存在能耗高、效率低、成分损失多、活性成分转移率低、所得中间体性状不佳等一系列问题。开展中药高效节能降耗关键技术及装备研究不仅具有 “资源节约、环境友好”特色，而且也关系到中药产业的健康发展，是国务院《中医药创新发展规划纲要》中明确的优先突破方向。 2. 最新进展近 20年来，我国的中药制药工业通过借鉴吸收与自行研发新技术新装备，促进了传统中药生产工艺与设备的升级换代，有力地支撑了中药现代化的发展。但中药制药装备工业发展仍然落后于中药现代化的发展需求，还存在着能耗高、污染高、成本高、工艺与装备不适宜中药生产等问题。很多中药企业还处在由 “机械化和半机械化”向 “管道化、自动化和半自动化”发展的进程当中，亟需在绿色制造和智能制造等领域大力发展高效、节能、环保的先进中药制药装备，为中药产业提质增效及技术升级持续提供动能。目前，以浙江大学、江西中医药大学、北京中医药大学、天津中医药大学为代表的相关团队在中药制药工程技术、过程控制分析技术、制药装备、药物信息学等领域取得了一定研究进展，并在以正大青春宝药业有限公司、江中药业股份有限公司、北京同仁堂制药有限公司、江苏康缘药业股份有限公司为代表的大型制药公司进行了示范性应用，取得了较好的经济社会效益。 3. 面临的关键难点与挑战 1）中药制造缺乏制药过程工程原理研究中药制剂工艺过程包括提取、分离、纯化、浓缩、干燥、灭菌和成型等方面，各工艺过程中影响因素众多、参数复杂、工艺重现性差，易造成中药制剂质量不稳定。目前，中药制药企业生产工艺仍沿用一些传统技术，工艺粗放、效率低、能耗高，一些工艺方法对中药活性成分的适宜性差；生产过程中对工艺参数的优化主要根据经验进行调整，缺乏理论指导。目前对工艺过程的研究多重于参数优化，而对工艺过程原理、过程控制和规范化以及对工艺与产品的适宜性研究相对较少，无法解决制约产业发展的共性问题。 2）符合中药特点的高效节能制药装备研发亟待加强目前我国制药装备行业虽然取得了很大的成绩，但制药装备产品创新能力不强，行业整体生产工艺水平不高，高技术含量的产品不多，尤其是中药制造过程中的关键环节 ———提取、分离、浓缩、干燥过程技术的装备严重滞后，不仅工艺粗放、能耗高效率低、装备水平和自动化程度落后，缺乏有效的质控手段。大部分工厂生产的制药机械是相互模仿的低水平重复产品，而且制造过程以落后的单元操作为主，远未实现整个制造技术装备的集成与优化，先进的技术与装备尚未形成主导。以上现状已严重制约了中药产业的发展及国际化进程。 3）中药制造过程的虚拟仿真与信息化技术严重滞后中药制造过程的装备自动化、信息化、智能化程度仍然较低，在制药技术与装备的研究过程，急需加强以虚拟仿真、传感器为代表的技术研发。当前，随着人工智能与大数据时代的到来，工业物联网、区块链技术等当代前沿技术将在医药产业的未来发展中发挥至关重要的作用。从资源依赖型转向创新驱动型征程中，我国中药制药工业必须加强现代信息技术的融合应用。 4. 重要意义通过解决中药创新升级的 “瓶颈”技术和关键装备问题，实现关键技术的自主创新和核心装备的国产化，在面对突发公共卫生事情背景下，能保障我国中药制造业安全，实现产业链、技术链、装备链自主可控。打造“中国制药”品牌，形成 “关键技术核心装备智慧制药”的技术创新和集成体系，取得一批牵动性、集成性、标志性的中医药关键技术装备成果，助推技术、工艺、装备和产品的持续更新迭代、转型升级和提质增效，实现我国中药制药行业高质量跨越式发展，助推我国从“制药大国”迈向“制药强国”。传承创新发展中医药是新时代中国特色社会主义事业的重要内容，是中华民族伟大复兴的大事，对于推动我国生命科学实现创新突破，弘扬中华优秀传统文化、增强民族自信和文化自信，促进文明互鉴和民心相通、推动构建人类命运共同体具有重要意义。中成药是我国具有自主知识产权的原创资源，中药制药的高质量发展对于实现 “健康中国2030”，实现人民对美好生活的向往具有重要贡献。因此，把中药制药的关键技术与装备及其标准的制定权掌握在自己手里，对于保障国家安全具有重要意义。五、中药基原物种鉴定过程能自动化地完成吗？（工程技术难题） 1. 问题背景 1）理论背景 DNA条形码概念自2003年由加拿大分类学家Paul Hebert首次提出后受到了各国分类学家的广泛关注。DNA条形码鉴定技术具有以下优势：通用性，只需选用一个或少数几个基因片段即可对绝大部分物种进行准确鉴定；鉴定过程更加快速，可以在短时间内鉴定大量样本；重复性和稳定性高；实验过程标准、操作简单，更易实现物种鉴定自动化；可通过互联网和信息平台对现有物种序列信息进行集中统一管理，并可实现共享；可有效缓解分类鉴定人才缺乏的现状。近年来，DNA条形码技术在中药基原植物及药材鉴定等方面均取得了突出成绩，通过建立鉴定数据库，容易数字化，易于推广，加快了中药鉴定标准化的进程，成为传统医药走向国际化的巨大推动力。 2）技术背景为解决中药行业重大科技问题，保证中药临床应用安全、准确、有效，创新中药鉴定的技术方法，标准的 DNA序列被提出用于中药基原物种鉴定研究。中国学者比较了 7个候选DNA条形码（psbA-trnH、matK、rbcL、rpoC1、ycf5、rbcL、ITS2、ITS），筛选标准包括PCR扩增效率、种内／种间遗传变异及条形码间隙。通过对 7个门 753个属 4800个物种6600多个样品的ITS2序列鉴定能力进行分析，显示 ITS2在物种水平的鉴定效率高达92.7％。因此，建议将ITS2 作为药用植物标准 DNA条形码，同时建议ITS2可作为新的通用条形码用于鉴定更广泛的植物类群。另有学者进一步研究表明 ITS2在大于5万份植物样本和大于1万份动物样本中具有较强的鉴定能力。2011年，中国DNA条形码植物工作组对来自75科141属 1757物种6286样本的 matK、rbcL、ITS和 psbA-trnH进行研究，建议 ITS/ITS2应成为种子植物的核心条形码。中国学者在大样本量中药材研究基础上，出版了《中国药典中药材 DNA条形码标准序列》和《中药DNA条形码分子鉴定》，建立了中药材DNA条形码分子鉴定体系。该体系包括以ITS2＋psbA-trnH为主体的植物类药材DNA条形码鉴定体系和 COI＋ITS2的动物类药材DNA条形码鉴定体系，同时建立了中药材DNA条形码分子鉴定网络查询系统和中药材DNA条形码分子鉴定标准操作流程。中药材DNA条形码鉴定系统核心数据库涵盖了《中华人民共和国药典》（2010年版、2015年版）收录的几乎所有动植物药材及常见混伪品，并包含了《韩国药典》《日本药局方》《印度药典》《欧洲药典》和《美国药典》所记录的几乎所有的草药药材，扩展数据库中涵盖的物种达数十万种，序列上百万条。该体系已被纳入2010年版和2015年版《中华人民共和国药典》，为中药材建立了 “基因身份证”，推动中药材鉴定迈入了规模化、标准化基因鉴定时代。此外在测序技术层面，华大基因公司开发了可投入产业化应用的一系列临床测序平台（ BGISEQ/MGISEQ系列），无论在测序速度、深度，还是在数据质量、错误率和数据产出量等技术指标上，均达到了与Illunima测序平台相媲美的程度。这标示着我国拥有自主产权的第二代测序技术，无需受制于欧美国家。 2. 最新进展 1) 已开展的研究内容针对物种鉴定数据库准确可靠、 DNA序列测定准确可重复、鉴定系统智能准确这三个核心科学问题，课题组相继开展以下研究工作：中药鉴定系统采用 DNA条形码数据库，辅助NCBI数据库，完成对真伪中药样品全覆盖。序列测定采用边合成边测序技术，在覆盖度上建立抽样统计模型判断阈值，对生成序列采用最大一致性原则，最终序列再经过随机抽样检验，保证比对前序列正确性。序列鉴定拟采用拼接鉴定和比对鉴定并行，对一致性结果进行输出，不一致性结果进行覆盖度检验及序列频次检验，综合检验结果输出比对信息。整体鉴定系统拟采用 LAMP平台，充分发挥Linux系统的稳定性和PHP前端的可视化。同时，该平台软件均为开源系统，不存在知识产权问题。预期实现的自动化鉴定主要技术指标包括：物种比对参数依照 BLAST要求至少覆盖度达到95％以上，比对率到达97％以上，进入判断程序。判断程序需就是否在核心数据集给出肯定结论，并就可能性进行报告。 DNA序列测定倍数需经过统计学确定，漏检概率小于0.01％。单碱基准确率需高于Q30标准。输出报告需包含拼接序列，序列比对物种结果及比对信息。 2)技术就绪度对 DNA条形码技术和DNA测序技术均有多年研究，已经开发DNA条形码数据库，为鉴定提供数据支持。在国内外与多家实验室及测序技术企业保持长期沟通，可充分协调国内外优势资源，保证硬件供应充分，确保在项目结束时技术就绪度到达用户验证认可到推广应用阶段（8～9级）。同时在团队人才队伍建设过程中，通过同国内各顶级专业机构进行合作，统筹各方工作，充分拉动多学科人才共同合作。现已整合出集传统物种鉴定专家组、中药材分子鉴定工作组、网络信息系统研发工作组、仪器硬件研发组等专业人才队伍，为实现可靠的桌面式中药基原物种鉴定自动化智能设备开发打下坚实的基础。 3. 重要意义 DNA鉴定已经纳入《中华人民共和国药典》（2015年版），是现行中药质量体系的关键环节。如仪器具备市场化能力，将辐射国内300家以上药检部门，3000家以上临床部门，10000家以上中药销售单位，综合市场价值超过100亿元人民币。六、如何优化中药智能制造生产全流程信息链？（工程技术难题） 1. 问题背景中药制造业如今面临着大好的发展前景，国家发布《中医药发展战略规划纲要（ 2016－2030年）》和中医药发展“十三五”规划等，促进了中药产业转型升级，加快了中药企业发展中药智能制造的步伐。中药智能制造体系通过装备、控制系统、管理软件的互联互通，打造中药流程制造智能工厂，其中主要包括工厂总体设计、智能物流与仓储、智能传感、生产执行系统（MES）与企业资源管理系统（ERP）系统集成等，从而实现生产制造的自动化、智能化，将传统离线取样人工检测方式转变为在线实时监测，实现关键工艺参数的在线测量与控制，提高产品质量批间稳定性，最终实现智能化管理下的生产自动化。 2. 最新进展中药智能制造已经应用于国内部分中药生产企业，基本解决了中药制药过程中提取率低、除杂效率差、设备的工程化和适应性程度低等技术问题，通过先进智能装备及自动化控制技术和信息化管理技术的应用，提升了生产技术水平，降低了生产成本，实现了产品质量和产能的大幅提高，提高了产品的市场竞争力。如扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司，将计算机信息与中药制造系统科学技术应用于工厂总体设计、智能物流与仓储、智能传感、 MES与ERP系统集成等，中药生产基本实现了自动化、连续化、智能化，大幅度提高产品批间质量稳定性，降低了生产成本，取得了显著的经济效益与社会效益。但在实施智能化生产过程中，仍然有许多工艺难点未能实现完全自动化、智能化，需要人为干预，满足不了中药产业现代化发展的实际需求，如部分生产环节中人工经验转化为智能识别还存在困难；多功能提取罐的自动投料系统中部分轻质物料，如全草类药材、花类药材等，仍不能实现自动投料，无法通过智能识别完全达到人工投料水平；不同工序仍然无法实现无缝对接连续化生产，需要开发各工序之间的智能化无缝对接程序等。如何建立符合中药智能制造业全流程需求的信息融合技术体系已成为亟需解决的关键工程技术难题。 3. 重要意义本问题取得突破后，可实现复杂工业过程运行中动态的智能决策，减少人为干预，实现人为经验与工艺、工业装备的紧密融合与协同，提高中药制造业的产品质量控制水平，实现产品全流程覆盖、可追溯，提升我国整体中药制造业的生产智能化制造水平，在促进中药产业技术转型升级和推进中药现代化进程等方面具有重大科学意义和显著的应用价值。同时对智能制造转型升级带来进一步的革命，建立生产工艺智能优化和生产全流程整体智能优化为特征的创新制造模式，实现智能制造向智能优化制造的转变，真正实现信息化与工业化的两化融合。; 个人分类: 思考中医|3189 次阅读|0 个评论

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标签: 工程技术难题

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