中国未来科技发展路线图

一、摘要

1、空间科技

空间科技领域是我国国家发展的重要战略领域。该领域中一个与人类社会发展密切相关的重要部分，就是对地观测及其应用。空间技术是实现空间科学和应用目标的重要技术支撑平台，并和空间科学与应用相互促进、共同发展。

在21世纪前半叶，中国的发展面临着如何履行大国责任、为人类的科学发展与文明进步作出重大贡献的问题，面临着如何牵引带动我国高技术领域的跨越式发展、实现科技领先，如何保护人类生存环境，以及如何提高人类生活质量、实现社会可持续发展等诸多重大问题。空间科学、

2050

为国

在黑洞、

4.是否存在超越现有基本物理理论的新物理规律？

5.空间环境下的物质运动规律是怎样的？

战略目标2（空间应用发展战略目标）：以发展对地观测基础设施、构建数字地球科学平台与地球系统模拟网络平台为主线，综合利用空间信息，模拟与预测气候变化、区域水循环与水安全、碳循环与生态环境、陆表覆盖变化、突发自然灾害等，以及寻找与发现新能源、新资源，大幅提升空间科技支撑发展的能力和水平，在我国发展新阶段所面临的能源与资源短缺等经济社会发展的瓶颈约束问题，和应对全球变化、生态退化、重大自然灾害等全球问题上形成重大突破，实现我国从空间应用大国向强国的战略性跨越。

通过战略目标2回答以下科学和发展问题：

1.全球变化对我国的主要影响表现在哪些方面？

2.我国区域变化的主要驱动因子有哪些，响应机制是什么？

3.造成影响的时间和空间尺度及规律是什么？

4.提高全球变化要素的探测、模拟与预测能力的途径是什么？

5.空间信息用于资源和能源勘查有哪些新方法和新途径？

战略目标3（空间技术发展战略目标）：针对科学和应用两大需求，依据技术发展规律，突破关键和瓶颈技术，在超高分辨能力、超高精度时空基准、轻小型化空间飞行器和有效载荷、临近空间飞行器、深空超高速和自主航行，以及人类在空间的生存和活动能力等领域进入世界领先行列，为空间科学探索和空间信息应用提供强有力的技术支撑。

形势十分严峻，食源性疾病仍然是危害公众健康的重要因素之一。要充分利用现代科学技术，积极开展对食源性有毒有害物质的急慢性毒理和机理研究，并发展对有毒有害物质快速检测技术和平台，建立和健全食品安全数据库，建立我国食物安全监测与早期预警系统，确保我国公众的食品安全。

随着我国社会经济的进步，以及人口老龄化的加速，在短短几十年内，我国完成了从传染性疾病向慢性病的流行病学模式转变；早期严重威胁公众的疾病，如传染性疾病、孕产和围产期疾病等的危害范围和程度有了明显的下降，重大慢性病如癌症、心脑血管疾病、代谢性疾病和神经退行性疾病等则成为人类健康的主要威胁。尽管研究者已经对这些疾病的发病机制和诊治方法进行了长期和大量的研究，但是要对这些慢性病实现有效的防治还有很长的路要走。显然，我国人

口健康领域的关键战略需求应该是，加强对这些重大慢性病的预防与控制，将抗击疾病的重心前移，坚持预防为主，促进健康和防治疾病结合，推动医学模式由过去的疾病治疗为主向预防、预测和干预为主的战略性转变。

世界各国人口流动的迅速增长已经成为当今社会的一个主要特征；此外，中国是一个人口大国，由于区域辽阔，地方性的传染性疾病会不断出现；广泛滥用抗生素而产生新的耐药株病原体，以及人类接触新的动物源病原体而产生新的疫病，都会导致新一轮的传染性疾病。这些情况使得生物安全成为当前国家安全的一个重要组成部分，需要我们建立健全的突发公共卫生事件处置机制，建立监测和防御新发传染病与再发传染病、突发公共卫生事件及生物防范生物安全网络体系，提高应对公共安全危机的能力。

体现

治疗、手术治疗后的第三种疾病治疗途径。

综上所述，制订我国人口健康的科技发展路线图的科技愿景，就是要在2050年前后，建立一个适应我国人口健康国情的普惠健康保障体系：以预防和控制重大慢性病为核心，将抗击疾病的重心前移，推动医学模式由疾病治疗为主向预测干预为主转变，由单一的生物医学模式向生物—环境—心理—社会的会聚医学模式转变，形成世界先进水平的生物安全、食品安全、健康营养生活方式的科技保障系统，建立中国特色突发公共卫生事件及生物防范体系，实现全民身体健康进而达到身心全面健康。形成以创新药物研发和先进医疗设备制造为龙头的规模化医药研发产业链，大幅提升我国生物医药产业的国际竞争力，使我国成为生物医药产业强国。

3、矿产资源科技

我国矿产资源工作的基本现实矛盾是，一方面对矿产资源的需求量很大，已探明的主要矿产严重短缺；另一方面，我国矿产资源找矿潜力巨大，矿产资源利用水平不高，与矿业开发有关的环境问题突出，对矿床的研究、勘查和开发程度偏低。如何挖掘我国矿产资源的巨大潜力、提高矿产资源利用效率，从而缓解我国已探明的主要矿产资源严重短缺的局面，确保矿产资源开发利用与生态环境建设协调发展，我们认为除合理利用国际资源、降低单位产值对矿产品的消耗量、提高矿业管理水平以外，还需要在系统认知我国岩石圈独特演化历史的基础上，重点解决巨量成矿物质聚集过程、矿床的时空分布规律、成矿模型与找矿模型的关系等与成矿理论和成矿规律研究有关的三大科学问题；重点突破覆盖区和深部矿产资源探测、矿产资源高效清洁利用、矿产资源替代和循环利用等三个重要技术方向，并加强相关技术集成、试验示范和应用。

米左

2000

2050年，

；重要

70%；

80%，

4、能源科技

构建安全、可持续能源供应体系无疑需要解决许科学技术问题，尤其是能源具有投资大、周期长、惯性强、关联多的特点，一旦方向选错或技术落后，将会在几十年的时间中处于技术受制于人的被动局面。

按照中国科学院党组的统一部署，由30多位专家构成的中国科学院能源领域战略研究组，从体现战略性、方向性和可操作性要求出发，以2008~2020年、2021~2035年、2036~2050年等3个不同发展时期为时间节点，按照能源发展需求→重要能源科技问题→重要能源技术方向→技术发展路线图→创新能源技术总体部署→保障体系建设的逻辑构思编制了《中国至2050年能源科技发展路线图》。

在能源重要技术方向和路线选择上研究组遵循了五项基本原则：第一，对于通过自主研发、但在时间上已经无法跟上需求的技术，选择引进消化吸收的路线；第二，对于未来有良好的应用前景、但还没有进入规模化应用的技术，选择关键技术攻关与重点突破的路线；第三，对于未来具有重大需求，但目前尚处于科学研究、探索阶段的前瞻性技术，选择完全自主创新的研究路线；第四，已经成熟、或已规模化产业应用的技术，如水力发电，在本次路线图中不作选择；第五，对于影响能源科技路线选择的多种因素，按照资源性—贡献度—环境性—技术性（自主创新度）—实现度—经济性的优先顺序选择。

《中国至2050年能源科技发展路线图》报告最终凝练出了10个旨在引领我国能源科技发展、造就中国特色新型能源工业、满足经济社会发展需求的重要技术方向，包括高效非化石燃料地面

初步

学科交叉和研发工程化要求路线图的实现需要在时序上，基础理论和技术应用的衔接上，技术竞争力和制造业的协同发展上全面积极推进，还必须调动科技人员的积极性和创造力，促进全社会能源科技资源的高效配置和综合集成，形成以政府主导、市场配置资源、产学研结合的能源技术创新体系，大幅度提高我国能源技术、能源产品、能源装备的自主创新能力。作为路线图实现的保障措施，必须加强政策、规则、标准的研究制定，加强人才队伍、科技平台以及大科学装置的建设，保障必要的科技投入，促进能源科技发展保障体系的创新。

5、海洋科技

中国海洋经济近年来呈现快速发展趋势，特别是依托海洋高新技术的新兴产业增长快速。传统海洋产业的持续发展和转型升级需要知识和技术的创新，海洋新兴产业继续保持快速发展依赖

于海洋高新技术的重大突破。中国对能源和战略性矿产资源的需求，促使开发海洋丰富的油气资源、能源和矿产资源。

社会发展对海洋科技提出较高要求，包括沿海居民的生存与发展、近海生态环境保护和污染治理、海洋灾害防治和预报、海岸带可持续发展等。中国近年来南海、东海相关海域主权遭遇挑战，依托海洋科技维护中国海域主权是今后相当时期的艰巨任务。

国际上，各临海国家纷纷推出了新的海洋发展战略和海洋科技发展规划。美国实施了海洋行动计划，绘制了未来10年海洋科技发展路线图；英国前瞻2025年，实施了《2025海洋计划》，全面发展海洋科技，尤其在海洋新能源的开发利用技术方面走在了前面；加拿大也实施了海洋行动计划，并将未来重点瞄准北极海域；日本推出了《海洋基本法草案》，全面推进其海洋强国战

2030年和2050年中国海洋科学技术的战略目标和发展路线。

至2050年发展目标：

中国海洋科技能力达到世界先进国家水平，不仅为建设成海洋强国服务，同时为世界海洋资源的可持续利用和海洋的健康安全作出重要贡献。海洋环境与安全：在西太平洋—东印度洋—青藏高原三角区海陆气相互作用和中国近海环流研究方面建立国际优势，在相关海区和地区建立现场观测和数值模拟研究的区域优势，确立中国在这两个领域的国际领先地位。海洋生态系统与安全：全面提升近海生态系统观测能力和深海大洋的探测能力，深化对海洋主要生命现象与生态过程的认知，提高对海洋自然和人类灾害的理解和预测能力，为建立可持续的基于生态系统水平的海洋管理和开发模式，保证稳定的海洋食物产出，确保清洁、健康、稳定的海洋生态环境，建立

有保障的海洋生态安全体系提供科学指导。海洋生物资源：瞄准中国资源可持续开发利用的战略目标和节能减排的重大技术需求，高效开发利用海洋生物资源，对海洋渔业资源、海洋生物及化学资源、海洋微生物资源和海洋生物基因资源深入研究开发，实现海洋生物技术和海洋资源开发利用技术的创新与突破，满足中国经济社会发展的需求，促进中国海洋生物资源开发利用的可持续发展。海洋油气与矿产资源：全面提升海洋油气与矿产资源的探测能力和资源评价能力，深化对海洋油气成藏与海底成矿过程的认知，提高对海洋油气与矿产资源分布的了解，为海洋油气与矿产资源的勘探、开发和利用提供科学指导。海水资源：解决海岛及近岸区域的淡水缺乏，实现海水淡化廉价产出的规模化生产，海水化学资源可持续支撑化学工业发展，稀有战略资源实现规模化利用，海水资源利用成为社会经济发展的支柱产业之一。

2）创新

9）

50年，

也将发生根本性变化。食物需求总量和结构变化的主要驱动力依次是收入增长、城市化和人口增长。到2020年，中国农业将在资源紧迫、需求持续增长和日益多元化等一系列压力下，继续发挥其保障食物安全、改善人口营养和维护农民生计等传统功能，并开始承担起改善生态系统、减缓气候变化、提供观光农业和田园景观，以及提供文化和传统知识传承等新功能。2030年以后，农业多样化的新功能将不断加强。

面对这样一个发展趋势，未来50年中国农业发展需要同时应对巨大的机遇和挑战。农产品市场的扩张、农业比较效益的提高、农业生产结构的改善和农业科技的发展，等等，这些都将为中国未来农业发展提供难得的发展机遇；同时，一系列挑战也将纷至沓来，包括：农业在满足国内日益增长的农产品总量需求、质量和安全需求方面面临极大挑战；农业发展面临日益严峻的耕

地和水资源安全及生态安全的巨大挑战；农业发展面临日益严重的小规模经营和农业现代化发展之间矛盾的挑战；全球及国内对农业生物质能源需求的扩张和对农业多功能需求的增长对中国的粮食安全和水土等资源超载压力的威胁和挑战；以及全球气候变化对农业的冲击和影响。很明显，未来中国农业发展需要在动植物增产潜力、资源管理利用与安全、农业生产与食品安全、生态和环境保护等领域取得重大突破，才能满足社会和经济的高速发展。为此，需要制定科技发展线路图，来有效促进中国农业的发展。

本报告根据上述科技需求制定了中国至2050年农业科技领域发展路线图，主要包括五大领域，即植物种质资源与现代育种科技—动物种质资源与现代育种科技—资源节约型农业科技—农业生产与食品安全科技—农业现代化与智能化农业科技。路线图总体目标是：到2050年，通过以

新，建立农产品病虫害流行的预警防控系统、智能专家管理系统，以及从源头到餐桌的食品安全数字跟踪系统，实行精确监测和防控的“主动安全战略”。建立农产品安全生产的标准化体系和绿色生态环境，确保农产品在培育、养殖、贮运、保鲜及加工过程中的品质安全，提供绿色安全优质的农产品；实现精准化食品设计和品质调控，研发多样性的营养食品，改善膳食结构；创制“智能化个性营养食品”，满足个性化的营养需求，为提高全民的身体素质和健康水平提供个性化的功能食品。

5) 在农业现代化与智能化农业科技领域，通过农业信息关键技术的突破和高技术的武装，使我国农业实现“四化”，并构建一个推进我国农业研究不断创新的现代化平台：农业信息服务

网络化、农业资源管理数字化、农业生产过程管理精准化、农业装备的智能化、农业虚拟化研究网络平台，大幅度提高农业生产效率、资源利用效率和农业持续创新能力。

为确保农业科技发展总体目标的实现，按照路线图方案设计要求，报告还对农业科技总体发展和分领域科技发展分别就近期(2020)、中期(2030)和远期(2050)的分阶段目标作了具体分解，并相应制定了为达成总体目标和分阶段目标的科技发展路线图。

至2050年农业科技领域发展路线图的实现，需要一系列的体制和政策保障。为保障至2050年农业科技领域发展总体路线图的实现，我国急需深化农业科技体制改革，明确未来50年国家农业科技创新体系和各阶段农业科技创新体系的主体变化路线图，加快科研和技术推广体系配套改革政策的出台，建立有效的激励机制，提高科技人员积极性，创建国家农业科技创新体系；急需

世纪中国

的发展提供资源安全保障，实现中国由生物质资源大国向生物质资源及生物经济强国的根本转变。

生物质资源科技领域发展路线图的主线思维是：

系统认知生物界的生物物质资源、功能性资源、基因资源和生物智能资源。通过基础性地部署生物质资源产生、演变、代谢调控等机理的目标研究；战略性地实施从生物群落—居群—个体—组织—细胞—基因完整性的需求研究和学科交叉融合；前瞻性构建生命规律研究的系统生物学理论和应用技术体系，从宏观生物资源和微观分子生物水平开发新型生物质资源的利用和发掘途径，为未来新能源和新材料、农业及食品、营养及健康、生态及环境领域发展提供生物质资源的科技支撑。

战略路径一：光合作用机理与提高作物及能源植物光能利用效率。揭示生物光合作用机理，解决生物光合原理应用技术的瓶颈；立足我国本土生物质资源，加强部署资源筛选评价及开发利用的理论和技术研究，突破现有遗传改良、基因工程、规模化种植和工业化生产的理论和核心技术的瓶颈，建成我国可持续生物能源的研发体系，最终实现我国生物再生能源技术规模化应用和商业化。

战略路径二：生物质能源。筛选优质高效的能源植物资源，建立能源植物在我国不同地域的繁育和生产基地；探索能源植物高效转能和蓄能的生物学机制，开展创新种质，优化规模种植及加工生产体系；建立完善的生物质能源转化的应用理论体系和技术集成，提高生物质能源的品级，实现大规模商业化应用生物质能源，以替代进口石油30%左右。

经济社会发展对材料的需求是广泛而迫切的。国内支柱产业及高技术产业发展对新材料的需求不断增加，应对能源问题和挑战需要开发能源装备用结构材料和能源储存及转换材料，改善环境实现人与自然的和谐发展对环境友好材料和环境治理材料不断提出新要求，在自然资源不断枯竭的情况下需要发展新型材料和制备加工技术以及材料的循环使用和回收利用技术，人口健康对生物医用材料的需求包括医疗器械材料、人体植入材料、药物控释材料和早期诊断技术用新材料，对信息功能材料的需求也趋于多样化和高性能化，航空航天等重大工程和高性能武器装备对新材料提出更高更苛刻要求。

在未来时期内，对先进材料需求总体上将呈现如下几个重要趋势：对材料数量和种类的需求在相当长时间内将持续增加；将更加重视材料的质量、可靠性和成本；对能源材料、生物材料、

环境材料的需求越来越迫切；在追求更高性能的同时，往往要求材料具有多种功能；更少依赖资

源能源，减少对环境的污染和破坏。

目前我国材料生产与科研的整体水平还不高，尚不能完全满足我国经济和社会发展的需求，同发达国家相比仍具有较大的差距，没有形成比较完整相对独立的符合国情的材料体系。我国已经是材料大国，特别是传统材料生产能力提高很快，大多基础原材料的产量已经是世界首位，但许多高品质原材料如钢铁、铝、铜、水泥、橡胶、树脂、玻璃仍需要大量进口。我国传统材料目前都面临提高品质、降低成本、降低能耗和升级换代等问题。新材料跟踪仿制多，拥有自主知识产权尤其是具有原创性的成果少。

材料科学与工程是关于材料成分、制备与加工、组织结构、性能及材料使役行为之间相互关

广泛采用材料绿色制备和低成本高效循环再利用技术；e）材料近终形连续加工技术、材料器件一体化技术、智能可控加工技术得以广泛实施；f）服役条件包括极端条件下材料性能演化规律和机理得到清晰认识，材料和结构器件的失效过程能被准确评估预测，实现材料寿命周期全过程评估，材料损伤能被监测与修复；g）随着科学技术的全面进步，可以实现材料实时原位宏量的分析测试与表征；h）材料数据积累不断丰富并系统全面，设计制造和材料选择综合考虑全寿命成本，形成完善

的具有我国特色的材料体系。

2009年3月10日中国科学院在北京发布了《创新2050：科技革命与中国的未来》战略研究系列报告。中科院300多位专家经过一年多研究，描绘了中国至2050年重要领域科技发展的路线图。全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥在发布会上阐述了路线图。

路线图提出，必须构建以科技创新为支撑的我国八大经济社会基础和战略体系，即：可持续能源与资源体系、先进材料与智能绿色制造体系、无所不在的信息网络体系、生态高值农业和生物产业体系、普惠健康保障体系、生态与环境保育发展体系、空天海洋能力新拓展体系、国家与公共安全体系。

路线图提出，必须着力解决影响我国现代化进程的22个战略性科技问题。一是影响我国国际竞争力的6个战略性科技问题，如“后IP”网络的新原理新技术研究和试验网建设、高品质基础原材料的绿色制备等。二是影响我国可持续发展能力的7个战略性科技问题，如中国地下4000米透明计划、新型可再生能源电力系统等。三是影响国家与公共安全的2个战略性科技问题，包括：空间态势感知网络、社会计算

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