世界頂尖科學家論壇：2021全球科技前沿報告簡版（43頁）.pdf

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1、全球科技前沿報告2021（簡版）聲明：1:世界頂尖科學家協會上海中心保留所有權利。未經授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明來源。違反上述聲明者，將追究其相關法律責任。文中的專家觀點不代表世界頂尖科學家協會上海中心及合作方的觀點。2:完整版報告將于 2022 年 1 月正式刊出，敬請期待！歡迎就報告內容來函理性討論。聯系郵箱：世界頂尖科學家協會上海中心2021年11月全球科技前沿報告（簡版）作者：世界頂尖科學家協會上海中心：李方芳、秦青松、楊文婷、趙羽佳上海市科學學研究所：傅翠曉、湯琦、奚少華、趙越、莊珺特別致謝：感謝上海市科學學研究所的支

2、持。目錄Contents（P1）全球科技發展的總體趨勢1.（P16）生命科學與醫療健康3.（P27）信息與智能技術領域4.（P39）（P32）氣候與雙碳治理領域（P7）基礎前沿的探索2.5.參考文獻全球科技發展的總體趨勢1.當前，新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，科學研究范式正在發生深刻變革，學科交叉融合不斷發展，科學技術和經濟社會發展加速滲透融合，全球科技創新活動越發凸顯原始創新和策源能力的重要性。2科學探索不斷向宏觀拓展、向微觀深入，交叉融合匯聚不斷加速，有望拓展人類對物質、生命、能量的基本認知，催生新的重大科學思想和科學理論。大規模協同研究不斷拓展科技前沿，推動宇宙演化、量子科學、生命起

3、源、腦科學等領域重大科學問題的解決。全球科技前沿報告在探索宇宙方面，近年大量的研究集中于激光干涉引力波天文臺（LIGO）所探測的引力波信號及其衍生的中子星合并、黑洞合并、原始黑洞、暗物質等方向，而蓋亞（Gaia）空間望遠鏡數據構建的星圖、“普朗克”太空探測器數據繪制的前宇宙微波背景輻射圖也是受到高度關注的研究方向。在信息科技方面，人工智能研究及其應用是近年的研究焦點，石墨烯、硅光子、新型二維半導體、量子計算機等成為世界各國探索新的計算體系的方向，新型無線通信、衛星通信、量子通信等通信技術的研究與網絡安全、隱私保護、可信人工智能等涉及管理、倫理的研究也愈發受到關注。在生命科學與醫學方面，基因組及

4、表型組研究、神經科學研究、重大疾病研究（包括腫瘤、心血管疾病、中風、抑郁癥、老年癡呆癥、糖尿病、克羅恩病等）是近年全球科研的熱點方向?；蚪M學、遺傳學和表觀遺傳學，發展與老齡化，神經科學與心理健康等同樣也是國際上各基金會資助和獎勵的重點方向?？茖W技術的發展正在開辟新的前沿31.全球科技發展的總體趨勢在材料研究方面，材料科學與化學、能源、應用物理等領域呈現非常深入的融合趨勢，太陽能電池、傳感、催化等是多個學科領域共同關注的重點方向。其中，傳感的研究包括納米傳感器、電化學傳感器、光纖化學傳感器、熒光傳感器、濕度傳感器、生物傳感器等，催化的研究主要在太陽能制氫、二氧化碳催化轉化、廢水的臭氧催化轉化等

5、應用方向的光、電催化劑研究，而微流體、金屬納米團簇、二維材料、超薄金屬有機骨架、生物智能材料、憶阻器、激光及發光材料等也是近年科研的熱點。在生態環境方面，全球尺度上的宏觀研究，包括全球變暖及甲烷排放、全球海洋數據分析、微生物生態、泛熱帶生物量碳圖、永久凍土融化、地殼板塊碰撞等是近年科研的關注點，而災害氣象預警、地球環境預測、極地海冰下海洋觀測、地球及海洋仿真、零排放建筑、綠色城市等方向的科學研究和技術研發也在全球蓬勃開展。4科技創新的范式正在深刻變化和持續演進科學與技術一體化程度越來越高，學科之間、科學與技術、科技與產業相互融合和轉化更加迅速?！按笮】茖W”并存、“大小企業”協同的開放式、體系化

6、科技創新組織模式成為主流。大數據研究成為科研新范式，網絡化、平臺化、生態化成為產業新范式。場景驅動的顛覆性技術創新持續爆發，不斷催生新的生產平臺、新的業務模式、新的產業體系，推動新一輪產業革命快速演進。全球科技前沿報告51.全球科技發展的總體趨勢科學技術賦能經濟社會發展的作用更加顯著新一輪科技革命將為人類解決共同發展難題、提供應對全球性挑戰帶來解決方案，將對經濟體制、社會結構和全球價值鏈產生深遠影響。信息技術廣泛擴散應用，帶動多領域相互支撐、齊頭并進的鏈式變革。生命科學和生物技術推動醫療技術的進步，提升人類的健康發展水平。以“數據+算法”為基本架構的智能化正引領新的變革并向經濟社會各領域加速滲

7、透，推動人類生產生活從信息化、數字化向更高層級加速躍升。綠色低碳技術促進經濟結構、能源結構、產業結構轉型升級，推動經濟和社會系統性變革，為積極應對全球氣候變化提供支撐，成為可持續發展的新引擎。6全球科技前沿報告科技競爭加劇正在重塑全球創新格局科技創新活動和創新成果越來越呈現出跨國界、跨地區合作共享的態勢，繼續向多極化、多中心方向發展?？萍紕撔碌呢撠熑?、包容的公共價值，成為推動構建人類命運共同體的重要驅動力量。世界各國紛紛推出創新戰略，謀求掌握關鍵核心技術、鞏固全球產業競爭中的有利地位。國際科技創新與科技產業發展進入碰撞整合期，全球創新協作面臨挑戰，發達國家、新興國家爭奪科技與產業的發展主動權競

8、爭愈發激烈。美國國會參議院通過了2021 美國創新與競爭法案，擬撥款2500億美元，其中，無盡前沿法案 部分提出要在人工智能、半導體、量子計算、先進通信、生物技術和先進能源等領域投入大約 1200 億美元加強基礎研究等項目；2021 年戰略競爭法案要在科研領域增加研究經費。歐盟先后發布了“地平線歐洲”2021-2024 年戰略計劃和 2021 年管理計劃：通信網絡、內容和技術，聚焦氣候變化、數字化、疫苗等優先事項加強基礎研究，并在微電子、量子、區塊鏈、石墨烯、腦科學、未來電池等領域提供重點技術開發支持。日本政府完成了第六期科技創新基本計劃草案的擬定工作，將建設“社會 5.0”作為未來五年的發展

9、目標。該第六期計劃注重以數字技術推動產業“數字化轉型”，提出要建設脫碳社會，加強 5G、超級計算機、量子技術等重點領域的研發?；A前沿的探索2.探明元素起源、物質結構、宇宙演化和生命起源是人類永恒的追求?；A前沿領域的每一次突破往往能從根本上改變我們對時間、空間和物質運動規律的認識，催生新的科學革命，開創先進的物質文明。當前，基礎科學發展整體呈現前沿突破持續涌現、學科領域持續向縱深和交叉融合推進、國際科學合作走向深化、科學研究范式正在發生深刻變革等態勢。尤其是數學、物理、化學、生命科學這些基礎前沿領域融通創新，共同發展，有著解決重要科學問題和重大社會挑戰的雙重作用，并呈現出幾方面的趨勢和特征。

10、8全球科技前沿報告數學已成為高新技術的重要組成部分近年來，數學前沿更聚焦學科內部的聯系以及數學與計算機科學之間的聯系，如算子、泛函、拓撲、張量、流形等一些新的概念則不斷大量涌現，日漸發展成為現代的科學語言。隨著社會的數學化程度日益提高，學科與計算機科學的深度融合，數學的應用不僅在工程技術、自然科學等領域發揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經濟、金融、生物、醫學、環境、地質、人口、交通等新的領域滲透。92.基礎前沿的探索物理向更深和更廣的層次不斷延伸物理學的理論和研究方法對其它學科的建立和發展起到了有力的推動作用，給現代科學技術的發展提供了新思路和新方法。近年來，物理及其交叉領域，聚

11、焦凝聚態物理、原子分子物理和光學物理、粒子物理和核物理、天體物理等。從微觀領域來說，研究已經深入到了原子內部、基本粒子內部，發現了尺寸不斷減小、能量不斷增加的許多連續的層次原子、原子核、基本粒子、夸克等。從宏觀領域來說，研究視野已經擴展到半徑為 150 億光年的宇宙范圍，依次突破了銀河系、星團、星系和總星系的領域。研究宏觀世界的天文宇宙學和研究微觀世界的粒子物理學近年來的交叉融合是一個重要的發展趨勢。10全球科技前沿報告化學是人類創造新物質的重要途徑和手段近年來，化學及其交叉領域聚焦合成化學、量子化學、化學生物學以及能源化學等。未來，化學將不僅肩負著創造新物質的歷史使命，還面臨著為人類社會解決

12、糧食、健康、環境與能源等問題的挑戰，尤其是在限域合成化學、特殊結構功能分子和材料、綠色的新化學合成、生物合成與化學合成的耦合、激發態合成化學等前沿方向持續開展創新研究，必將在人們認識和改造自然、提高人民生活質量和健康水平、推動人類發展和社會進步等方面發揮不可替代的作用。11“多學科匯聚”引領生命科學新革命進入新世紀以來，科學技術的交叉融合，使得生命科學取得重大進展，生命科學日益成為新一輪科技革命和產業變革的核心，干細胞分析技術、基因編輯技術、高通量蛋白質結構功能分析技術、蛋白工程技術、細胞工廠技術等加速了對生命藍圖的繪制，對復雜活動規律的系統性認知，對生命活動本質的解析。隨著新技術和新學科的興

13、起，生命科學研究將更加趨于系統化、規?；?、數字化，呈現出以多學科交叉為基礎，以分析與整合并重、微觀與宏觀相結合的研究體系。生命科學與生物技術不斷創新，交叉與融合，廣泛應用到科學前沿、醫學臨床、現代農業、工業生產、生態環保等諸多領域，推動了精準醫學、精準農業、先進制造、新型能源材料的創新發展，極大的增進了人類福祉。本次論壇擬聯合全球頂尖科學家、權威研究機構、一線青年學者，聚焦數學前沿、物理前沿、宇宙與粒子、化學合成、光子與納米化學、生命科學與交叉研究等前沿科學問題展開深入研討，共同圍繞領域熱點問題、未來機遇與共性挑戰探索搭建跨學科、跨國別、跨機構的高水平、高質量、高效能的國際交流與合作平臺。更多

14、論壇精彩內容，敬請期待。2.基礎前沿的探索12全球科技前沿報告世界頂尖科學家數學前沿論壇Mathematics Frontiers數學作為科學之母，在眾多科學、工程、技術乃至社會科學領域成為了基礎工具，在人類文明的進程中始終扮演著重要角色。數學前沿論壇將面向未來，創建一個頂尖數學家匯聚交流的平臺，互相啟迪，創造新知，探討數學研究中的新發現、新方法和新研究范式，并發展成為數學創新的靈感來源，重點培養未來的數學人才。世界頂尖科學家物理前沿論壇Physics Frontiers物理學的發展是建立在概念和思想方式不斷革新的基礎上的，因此學科內及學科之間的交叉、融合、競爭不斷推動著物理學的發展。物理前沿

15、論壇集聚全球物理學界的權威人士，共話物理學的發展趨勢和應用場景，探討了超越標準模型的粒子物理新發現，未來物理學各領域的新預測，物理學為生命進化帶來的新啟示，理解事物本質及其關聯的新方式，以及國際合作對于科學基礎設施投入和青年物理科學家培育的重要性。13世界頂尖科學家宇宙與粒子論壇Universe and Particles物理學的研究范疇很廣，涵蓋了對多層次物質結構及其運動規律的研究，其中每個層次各具特有規律，但又相互關聯。正如近代科學研究發現，宏觀尺度上的宇宙和微觀尺度上的基本粒子存在某些緊密的聯系。微觀尺度上的粒子物理研究正成為科學家們揭開宇宙奧秘的一把鑰匙，在指引人類認識和探索宇宙規律上

16、將發揮重要的作用。宇宙與粒子論壇將跨越從極小的夸克到無窮的宇宙，話題將圍繞探究暗物質和宇宙起源的原生黑洞，推動宇宙加速膨脹的暗能量，以中微子和引力波為代表觀察宇宙的多信使天文學，以及多項挑戰標準宇宙學模型的新發現。2.基礎前沿的探索14世界頂尖科學家量子科技與低維材料論壇Low-Dimensional Materials and Quantum Physics 作為未來信息技術的重要基礎，低維材料研究是當前凝聚態物理和材料科學最活躍的前沿領域之一。低維材料所具有的新奇物態被相繼發現，催生了量子材料器件研究及應用的新領域。而新的應用需求又會推動新物理和新材料的探索。新材料與量子科技間的相互促進或

17、將帶來更大的突破。本次論壇將圍繞量子計算機的適用材料、低維材料的優缺點，尤其是二維材料研究策略、新奇性質和物理效應等問題展開深入的討論。世界頂尖科學家化學合成論壇Chemical Synthesis一百多年來，人工合成氨解決了人類“吃”的問題，合成尼龍解決了人類“穿”的問題，磺胺類藥物的合成挽救了無數人的生命。本次論壇關注更綠色、更高效、更經濟的化學合成新方法和新技術，包括電化學有機合成、定向合成、分子編輯、機器學習設計化學反應等方向的前沿探索，以及人工智能和大數據技術在化學研究中的交叉應用，著重揭示在新科技革命背景下化學研究的范式變革與遠景趨勢。全球科技前沿報告15世界頂尖科學家光子與納米化

18、學論壇Photonics and Nanochemistry納米化學是化學與材料科學相結合的新興學科，將深入到綠色、健康等國際前沿學科領域，在探索研究過程也必然引發材料、醫療等領域的巨大變革。光子與納米化學論壇關注前沿研究“納米光子學”的未來發展，聚焦分子機器的合成與應用，期待發光和智能材料在生命科學領域、納米工程、能源等領域發揮重要影響。世界頂尖科學家生命科學 3.0與交叉研究論壇A New Paradigm for Interdisciplinary Researchin Life Sciences隨著工程和物質科學與生命科學強有力地交叉融合，以及來自不同學科的新思路和新技術，不斷推動著現

19、代生命科學領域的發展，帶來了“第三次生命科學的革命”。生命科學 3.0 與交叉研究論壇亟需頂尖科學家來指引探討現代生命科學及其發展趨勢，促進數學、計算機、物理學、化學、材料科學與工程學等在生物學中的研究融合，共議交叉研究和定量化研究的發展。2.基礎前沿的探索生命科學與醫療健康3.生命科學作為當前全球研發創新最活躍的領域，對于人類突破自我認知、攻克重大疾病、增進健康福祉具有重要意義。隨著精準化、智能化、個體化為特征的新醫療革命全面展開，基因工程、細胞工程、酶工程推動生命科學領域迅猛發展，圍繞生命科學的研究呈現出以下方面的趨勢與特征。17生命機理機制探索的深化近年來，現代生命科學與生物技術取得一系

20、列重要進展和重大突破，大大提高了人類認知和解析生命的能力。生命圖譜繪制為解析生命、認識生命提供了基礎，也為解析疾病發生機制提供了重要線索；人類微生物組被證明具有時空多樣性，且能夠影響多種疾病的免疫應答分子機制；合成生物學應用于非天然堿基的合成與應用、生物大分子設計乃至全基因組的創制等領域，有望進一步提高人體機能增進和疾病防治的水平。3.生命科學與醫療健康18全球科技前沿報告生命科學研究邊界的拓展物理學、材料學、計算科學等多學科與生命科學的交叉融合進一步拓展了原有生命科學領域的邊界。組織工程、3D 打印、器官再生、器官芯片、智能醫療等領域迅速發展并加速向各個應用場景滲透。大數據、互聯網與醫療的融

21、合帶來了全新的智慧醫療模式，正在重新構建健康服務體系；人工智能已經快速滲透到疾病的預防、診斷和治療的各個方面，有力促進了產品的創新和商業模式的創新；多種類器官或器官芯片為藥物研發和疾病研究提供了更加優化的模型；類腦智能獲得前所未有的關注，腦-機接口正在成為下一個科學前沿。193.生命科學與醫療健康生命科學研究范式的改變隨著大數據技術的快速發展，生命科學研究正在向基于數據的科學發現范式轉變，以生命組學、大數據技術、大隊列為核心的精準醫學正在成為生命科學研究的主要模式。單細胞RNA測序技術、表觀轉錄組、空間轉錄組等分析技術的進步，進一步為解析生命鋪平道路；蛋白質組學研究從定性研究向描述生物體本質的

22、定量研究和空間分布研究發展；代謝組分析技術正向著超靈敏、高覆蓋、原位化方向發展；基于多組學交叉的多維度分析正在推動系統生物學的深入發展，以更好地理解人類疾病的致病機理。20全球科技前沿報告人類命運共同體的廣泛共識新冠疫情深刻影響了全球生命科技的戰略方向和聚焦領域，各國深刻認識到全球健康領域合作和共同治理的意義。打造更加強大的人類命運共同體，一方面是要進一步促進疾病認知、藥物研發，大規模流行病應對策略等多方面的科研合作；另一方面也要充分認識到各國經濟社會體制的差異所導致的國際合作挑戰，創建和加強新型多邊戰略合作關系，推動全球生命健康領域的科技創新和全球健康共治。本次論壇擬聯合全球頂尖科學家、權威

23、研究機構、一線青年學者，聚焦腦科學與退行性疾病、免疫學與微生物組、精準醫學與基因技術、再生醫學等前沿科學問題展開深入研討，共同圍繞領域熱點問題、未來機遇與共性挑戰探索搭建跨學科、跨國別、跨機構的高水平、高質量、高效能的國際交流與合作平臺。更多論壇精彩內容，敬請期待。213.生命科學與醫療健康世界頂尖科學家腦科學與退行性疾病論壇 IBrain Science and Degenerative Diseases I隨著全球老齡化的加劇，阿爾茲海默癥、帕金森病等腦退行性疾病的發病率與防治問題日益突出，成為影響人類健康的重要科學問題和社會問題。全球頂尖科學家、腦疾病權威專家、研究機構將共同聚焦新興神經

24、科學及腦疾病相關學科的研究展望，神經系統疾病的新生物標志物研究，阿爾茨海默癥與帕金森疾病的治療進展與前沿等議題展開討論，進一步揭示人類大腦的運作機制，探索疑難病癥的致病機理，尋求人腦應用的深化與腦疾病的針對性治療。世界頂尖科學家腦科學與退行性疾病論壇 IIBrain Science and Degenerative Diseases II類腦智能的發展得益于信息技術與智能技術的推動，反過來腦與神經科學也將啟發下一代信息技術與智能技術變革和社會變革。人腦可以在有限尺寸和極低能耗下，完成復雜環境下的信息關聯記憶、自主識別、自主學習等處理，實現這一“計算”的基礎正是腦神經網絡的多層復雜空間結構和腦神

25、經的高度可塑性。論壇將圍繞重大神經退性能疾病治療的最新進展，腦成像、腦設備和預測醫學的現狀與前沿，類腦智能在診療藥物開發的機遇與挑戰，以及類腦智能對社會、倫理和法律層面的深刻影響和亟需解決的關鍵問題展開。22全球科技前沿報告世界頂尖科學家免疫與微生物組論壇Immunology and Microbiomics科學家們已經發現，人類的慢性炎癥、代謝性疾病、神經系統疾病以及腫瘤等都與微生物組有著密切的關系。免疫學與微生物學主要研究與人類疾病有關的、病原微生物的基本生物學特性、致病機制、機體的抗感染免疫和檢測方法、相關感染性疾病的特異性預防和治療措施等，是一門與臨床醫學密切聯系的基礎學科。隨著人們對

26、免疫系統和人體微生物組認識的不斷深入，免疫學與微生物研究已由關注表象問題逐步轉向探索人類生命本質的前沿基礎科學問題，未來有可能帶來巨大的臨床應用價值和商業價值。世界頂尖科學家基因測序論壇Genomics and Single Cell Sequencing基因測序技術是生命科學領域的前沿熱點，在腫瘤、發育生物學、微生物學、神經科學等領域擁有廣闊的應用前景。隨著基因技術的不斷突破和成本不斷降低，個體通過基因測序來預知未來健康狀況，有針對性地進行保健和治療，幫助人們從被動治療疾病向主動預知健康轉變，這是一次醫學史的全新改變。單細胞測序作為人類細胞圖譜計劃的關鍵技術，能夠揭示單個細胞的基因結構和基因

27、表達狀態，反映細胞間的異質性，很好彌補了傳統高通量測序的局限，有望為基礎科研和臨床應用帶來巨大的改變。233.生命科學與醫療健康世界頂尖科學家新藥研發論壇Drug Discovery and Development現代科學飛速發展，藥物研究從理論到方法都發生了革命性的變化。隨著科學家對人體病生理、藥物靶點及作用機制理解的深入，全球在研藥物數量劇增。DNA 重組技術、蛋白質工程、基因工程等進一步推動了相關蛋白質、酶、激素、疫苗、治療類抗體藥物的研發進程。隨著新醫療時代的帶來，新藥研發存在無限的可能性?？茖W家們將圍繞當今未被滿足的臨床需求，以新靶點為導向的藥物研發、新機制為導向的藥物研發、抗耐藥性

28、為導向的藥物研發，以及多途徑給藥的探索方面展開討論。世界頂尖科學家癌癥論壇Frontier in Cancer Research&Therapy癌癥是人體細胞發生基因突變，導致癌細胞不受控制地不斷生長繁殖而導致一種惡性疾病，是人類生命健康的最大威脅之一。根據世衛組織/國際癌癥研究署（World Health Organization/International Agency for Research on Cancer，WHO/IARC）發布的2020 全球癌癥報告，全球最常見的 6 種癌癥依次為肺癌、乳腺癌、直腸癌、前列腺癌、胃癌和宮頸癌，全球死亡率最高的 5 種癌癥為：肺癌、結直腸癌、胃癌

29、、肝癌、乳腺癌?？茖W家一直致力于研究并找到徹底攻克癌癥的方法，論壇將圍繞腫瘤學的未來、腫瘤的新治療策略，以及新興護理模式等展開討論。24全球科技前沿報告世界頂尖科學家生命科學 3.0 與交叉研究論壇A New Paradigm for Interdisciplinary Research in Life Sciences生命科學在科技發展以及學科交匯的促進下迎來了第三次革命，來自不同學科的新思路、新技術正不斷推動現代生命科學領域發展。由工程和物質科學與生命科學的強力交叉、融合引發的第三次生命科學革命已經到來，亟需集聚全球頂尖科學家智慧，立足于當前生命科學發展趨勢，推動數學、計算機、物理學、化學

30、、材料科學與工程與生命科學及現代醫療技術深度融合，為生命科學 3.0 時代帶來更多標志性成果。世界頂尖科學家精神健康論壇Promoting Mental Health隨著社會經濟快速發展，精神健康受到普遍關注，“讓所有人獲得盡可能最高的健康水平”、“促進精神健康領域的相關措施，尤其是那些影響人類關系和諧的措施?！边@些目標是世界衛生組織（WHO）承諾促進精神健康的和諧。后疫情時代，全球科學家應該致力于改善疫情蕭條、社會因素等對人們精神的影響，在更廣闊的空間發揮積極作用，為全球精神衛生的全面進步和社會經濟健康發展提供更加堅實的科學基礎。253.生命科學與醫療健康世界頂尖科學家女性與兒童健康論壇Op

31、timizing Health and Well-Being for Women and Children婦女兒童健康是全民健康的基礎，關系到國家健康人口的穩定增長，對于發展健康社會以及人口的可持續發展至關重要。在全人類的共同努力下，促進女性和兒童健康的事業已經取得了巨大的進展，但是他們仍然面臨著諸多的健康威脅。這不僅發生在中低收入國家，發達國家女性的健康狀況也不容樂觀。尤其是當前疫情之下，各國有必要圍繞婦女兒童健康發展方面存在的一系列問題采取積極行動。世界頂尖科學家百歲論壇Scientific Secrets to Healthy Aging隨著人們對抗衰老和長壽的認識的不斷深化，近期越來越

32、多的研究集中于將衰老機制與染色體中的 DNA 與 RNA 損傷的修復相關聯，通過分子機制進一步揭示人體衰老及長壽的關系。論壇將圍繞老齡社會的基礎科學問題開展頂尖國際對話，共同探索建立老齡科學的新興學科群，基于科學視角應對老齡問題，探討健康老齡化影響因素與科學的有效干預，在重大科學問題和社會治理問題上上凝聚專家共識，共商科學應對老齡化社會的方案與策略。26全球科技前沿報告世界頂尖科學家大流行與公共衛生論壇Pandemic and Public Health大規模流行性傳染病無時無刻不在威脅著人類的生命健康。流行病學通過對特定人群中健康和疾病狀況的分布、風險因素等進行研究和分析。論壇將密切關注新型

33、公共衛生安全搭建、全球預警系統、疫苗研發、設立公共研究平臺等重大問題，通過促進科研合作、公私合作等建立全球應對“大流行”的開放合作機制。同時，論壇將聚焦最具潛力的傳染病防治科技，致力于將先進的抗疫防疫經驗、知識和科學理念分享給全球，探索形成可復制的模式與方法，幫助更多國家和地區更好應對“大流行”問題。世界頂尖科學家細胞與基因治療 CGT 創新論壇Cell and Gene Therapy(CGT)Innovation細胞與基因治療正逐漸成熟，步入快速發展階段。這種通過將外源遺傳物導入靶細胞，來修飾或操縱基因的表達，從而改變細胞生物特性以達到治療效果的新興療法，將有望取代傳統療法。在治療眾多疾病

34、，特別是癌癥、遺傳病和傳染病的治療中展現巨大的潛力。本論壇將聚焦細胞生物技術、基因療法及再生醫學的研究前沿與最新突破，關注治療開發過程中的科學難題與倫理安全，并探討其臨床應用潛力、治療的有效性與安全性。信息與智能技術領域4.信息與智能技術是全球矚目的新興戰略技術領域，對人類社會的經濟、社會、生活等產生較大的影響。智能技術將與實體經濟深度融合，實現智能技術產業化和產業智能化，支撐經濟高質量發展。在疫情影響下，加速了全社會數字化轉型的進程，使智能技術呈現幾方面的趨勢。28全球科技前沿報告裂變出更多的新經濟形態相比傳統經濟形態而言，智能技術如大數據、類腦計算、機器識別、人工智能等，具備更加強大的跨界

35、整合能力，并通過“智能+”模式，實現跨界、跨行業的融合發展，不斷裂變出諸如智慧出行、智慧零售、智慧城市、智慧醫療等新形態。數據資源價值的地位提升數字時代將會產生出大量繁雜的數據信息，而智能技術能將數據轉化為價值。數據在人工智能、數字孿生等智能技術的挖掘下，對國家政策制定、企業管理決策、個人行為分析都起到了重要的支撐作用。數據的挖掘與應用將為社會帶來一種新的思考維度，并為科學技術發展帶來新的機遇。294.信息與智能技術領域全方位推動傳統經濟智能化轉型在傳統生產層面，智能技術結合物聯網技術增強感知能力，拓展智能機器人與智能工廠應用場景，精準追蹤與控制生產流程，使得自動化生產與運輸成為未來的主流。在

36、企業經營層面，通過智能化的管理模式優化員工管理方式，提高企業員工工作效率，為企業降本增效。在終端需求層面，通過結合機器學習、大數據等技術，實現用戶的精準營銷、個性化推薦等新消費模式。本次世界頂尖科學家論壇在信息與智能技術領域，將重點圍繞量子科技與低維材料、量子計算、數字創新、數字未來、數字轉型等議題，討論當前信息與智能技術的發展態勢。更多論壇精彩內容，敬請期待。30全球科技前沿報告世界頂尖科學家數字創新論壇Digital Future數字經濟將帶動傳統經濟改革升級，但數字化所面臨的最大挑戰在于如何利用技術對變化做出快速精準的反應，例如應對大流行、氣候變化、老齡化等共性難題，以及滿足智慧醫療、新

37、藥研發、智慧生活、智慧教育等新場景的應用需求。此外，不斷發展的前沿科技也在重新定義數字化，例如量子革命帶來的顛覆性改變、DNA 芯片存儲技術對傳統數字存儲模式的挑戰等?？茖W家將圍繞數字化挑戰與挑戰數字化展開討論，探討數字創新發展的科學路徑。世界頂尖科學家數字未來論壇Future New Intelligence 隨著科學家的不斷探索和突破，AI 也隨之進化變得越來越“聰明”，預示著“超級人工智能”時代即將來臨，將推動數字技術在賦能產業提質增效上發揮重要作用。論壇將圍繞“數字未來”的話題，與科學家們探討一系列問題，例如“人類智慧、生物智能和人工智能三元融合能否產生“新智慧”、“人工智能能否實現“

38、因果推理”、“人工智能能否獨立發現新的科學原理、現象或自然規律”、“是否有適用于人工智能的倫理治理框架”等。314.信息與智能技術領域世界頂尖科學家數字轉型論壇Digital Transformation 新冠疫情的突發，使得很多企業包括制造業企業對數字化轉型有了更加深刻的感受，對數字化轉型的需求有了更加迫切的期待。隨著數字時代的來臨，科學進步在帶動數字科技突破升級的同時，也在不斷挑戰著既有模式和思維，科學家們也在反思科學與數字化發展的深層關系。本次論壇將圍繞科學賦能數字技術、科學推動大數據與人工智能的未來創新、數字化影響與顛覆社會發展范式等問題，展開深入的討論。世界頂尖科學家量子計算論壇Qu

39、antum Computing 量子計算將對未來產生巨大影響，將實現物理、化學和材料科學呈現躍進式發展，使復雜的數學問題得到解決，更有望誕生更高能效的電池技術或更先進的碳技術來應對氣候變化。發展量子計算是國家戰略意義的重要體現，是推動傳統產業升級迭代的關鍵技術?？茖W家們將聚焦量子計算的現狀與未來、前景與挑戰，探討強大算力將如何引發新一輪科學范式的變革。本次論壇將圍繞量子計算的現狀、量子計算的未來應用、算力的提升等議題進行深入的探討。氣候與雙碳治理領域5.由二氧化碳等溫室氣體排放引起的全球氣候變化已經成為全人類需要面對的重大挑戰之一?？茖W界和各國政府對氣候變化問題正在形成更加明確的共識，即氣候變

40、化會給全球帶來災難性的后果，世界各國應該行動起來減排溫室氣體以減緩氣候變化，到本世紀中葉實現碳中和是全球應對氣候變化的最根本的舉措。2020 年 9 月 22 日，中國國家主席習近平向全世界做出莊嚴承諾，我國力爭 2030 年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。圍繞氣候與雙碳治理領域，世界各國紛紛采取行動，領域態勢總體呈現在幾個方面。335.氣候與雙碳治理領域世界各國紛紛承諾碳中和目標根據英國能源與氣候智庫統計數據顯示，截至2021 年 1 月，全球已有 28 個國家實現或承諾碳中和目標。其中，蘇里南共和國和不丹已經實現碳中和，瑞典、英國、法國等 6 個國家通過立法承諾要實現碳中和，歐盟、加

41、拿大、韓國等 6 個國家及地區正在制定相關法律，澳大利亞、日本、德國等 14 個國家對碳中和已進行了相應承諾。2050 年是全球實現碳中和的主要時間節點，芬蘭承諾最早(2035 年)實現碳中和。另有 99 個國家正在討論碳中和目標，其中烏拉圭擬將目標定于 2030 年，其余國家均將目標擬定于2050年。在整個碳中和進程中，歐盟表現最為積極，欲建設首個碳中和大陸。2019 年 12 月，歐盟委員會正式發布歐洲綠色協議，提出到 2030 年溫室氣體排放量在 1990 年基礎上減少 50-55%，到 2050 年實現碳中和目標。日本政府于 2020 年 12 月推出綠色增長戰略，被視為日本 2050

42、 年實現碳中和目標的進度表。英國倫敦在低碳城市建設方面起到了領跑的作用，出臺了世界上第一個城市范圍內的“碳預算”，在不同的行動方案中制定了許多具體措施和目標。34全球科技前沿報告能源領域是全球溫室氣體排放的首要“貢獻者”根據國際能源署（IEA）統計，能源部門碳排放量占全球碳排放總量 47%，成為第一大碳排放部門。美國、德國和日本能源部門碳排放量分別占本國碳排放總量的 42.5%、44.6%和 51.94%。我國 2018 年能源部門 CO2排放量占比 54.8%。低碳、綠色的清潔能源逐步替代高碳、高污染的非清潔能源，是全球各國合理應對氣候變化、有效保護生態環境和保障能源供應安全的必然選擇。能源

43、領域已成為世界各國推進碳中和行動的重要改革領域。美國在 2009 年即出臺了美國復蘇與再投資法案，將發展新能源作為重要內容，包括發展高效電池、智能電網、碳儲存和碳捕獲、可再生能源等。德國宣布將于 2040 年前全部退出煤發電。歐盟和日本將光伏作為第一大新能源電力來源。預計到 2050 年，歐盟、日本海上風電將增長 25 倍以上。35碳中和行動將重塑全球生產方式和生活方式人類將結束自英國工業革命以來由化石能源推動工業化的階段，進入以清潔能源推動的經濟增長和綠色生活?？v觀人類能源演化歷程，科技創新推動了由薪柴向煤炭、由煤炭向油氣的能源結構轉型。當今社會正經歷由油氣向清潔能源轉型過程，但后者成本較高

44、，需通過技術降本，消除綠色溢價，實現低碳轉型。在碳中和目標下，全球能源體系要以清潔低碳安全高效為原則進一步重構，工業領域要推進綠色制造，建筑領域要實現綠色節能，交通領域要形成綠色低碳運輸方式，人民生活也將形成天藍、地綠、水凈的美好場景。5.氣候與雙碳治理領域本次世界頂尖科學家碳大會將聯合全球頂尖科學家、權威研究機構、一線青年學者，聚焦氣候變化、生物多樣性、未來能源、碳中和與碳達峰、科學減碳與循環經濟等主題展開深入研討，共同圍繞領域熱點問題、未來機遇與共性挑戰探索搭建跨學科、跨國別、跨機構的高水平、高質量、高效能的國際交流與合作平臺。更多論壇精彩內容，敬請期待。36全球科技前沿報告雙碳問題與前瞻

45、治理（雙碳治理論壇）Dual Carbon Governance綠色低碳是能源轉型的必然方向，先進的低碳科技與數字化技術是成功實現能源轉型的根本保障，世界各國已紛紛在“碳中和、碳達峰”上開展行動，制定相關行業標準與規范，促進國際科技合作正成為全球碳中和行動的關鍵需要。本論壇將聚焦碳治理，綠色達峰，以及科學減碳、減排與碳循環等主題，用科學開啟“凈零”未來。全球頂尖科學家、各領域技術專家、研究機構將共同探討在不同領域，科技如何為實現“雙碳目標”做出貢獻，如何建立更加高效的機制加強各國政府和科技界的協作。CCUS 技術、可回收技術、循環經濟（CCUS 與循環經濟論壇）CCUS and Circula

46、r EconomyCCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）即碳捕獲、利用與封存，是應對全球氣候變化和推進可持續發展的關鍵技術之一，因此受到世界各國的高度重視。該論壇將匯聚頂尖科學家與其他相關領域的專家，通過建立系統科學及多學科的支持研究體系，實現可持續與循環發展目標，切實將控碳與循環科技納入全球價值鏈。論壇將聚焦碳捕集、碳分離、碳固定、碳存儲與碳轉化等前沿研究領域，圍繞未來技術發展趨勢、碳技術與經濟發展的平衡關系，可持續發展目標下的熱點和前沿領域等議題展開深入討論，為相關領域提供相應的科學指引并填補相關領域知識缺口。375.氣候與雙碳治理領域未來

47、能源發展論壇A Sustainable Energy Future為了加速減少碳排放早日實現碳中和，各國都在加緊推動和部署清潔能源戰略，新能源汽車、固體燃料電池、氫能、風能、光伏、潮汐能等綠色能源的發展，是應對全球氣候變化、保障國家能源供應安全和實現可持續發展的重要戰略選擇。新能源的應用與普及，將從根本上改變全球 100 多年基于內燃機和石油工業體系的供應格局，相關儲能儲運技術的突破，也將帶動全球能源格局發生巨變。本論壇將匯集全球頂尖科學家、新能源領域專家和其它相關領域專家，圍繞各種綠色能源技術，探討未來能源體系如何發展，有哪些技術和研究方向最具有發展潛力成為未來能源，當前新能源發展面臨哪些機

48、遇與挑戰，科學家、企業應如何與政府一起，為能源技術的研發和部署提供科學依據，幫助制訂相關政策促進清潔能源的基礎研究和產業發展。38全球科技前沿報告糧食論壇Sustainable Foodand Agriculture 隨著農業技術和生物技術的發展，世界糧食供應問題在很大程度上得到了改善。但技術引起的潛在風險也值得關注，包括破壞生態系統平衡或可能喪失生物多樣性等。論壇將匯集全球頂尖科學家、農業與糧食領域專家和其它相關領域專家，共同聚焦農業生態、土壤碳動態、糧食安全等主題，積極探討并完善以科學為依據的評價系統，明確相關生物技術的益處和風險，從而確保糧食的安全與可持續。氣候變化與生物多樣性論壇Cli

49、mate Change and Biodiversity應對全球氣候變化已成為人類經濟社會發展的重要命題，地球上多樣的生命始終需要應對不斷變化的氣候。目前全球變暖等氣候變化因素是對地球生物多樣性的主要威脅之一，且預計在今后的幾十年中，這種威脅還將進一步擴大。本論壇將匯集全球頂尖科學家和相關領域專家，共同探討氣候變化與生物多樣性的關系以及如何增強生物多樣性能力等問題?？茖W家將給出基于自然、科學的解決方案，聯合多家科學政策研究機構、智庫、科學組織就具體問題取得共識，提供專業與具可操作性的建議與行動方案，在促進工業社會發展和環境警告間保持平衡。參考文獻1 在中國科學院第二十次院士大會、中國工程院第十

50、五次院士大會、中國科協第十次全國代表大會上的講話.習近平，2021 年 5 月28 日2 全球城市科技創新策源點觀察.上海市科學學研究所、中國科學院上海生命科學研究院和上?？茖W技術情報研究所，2019 年 5 月3 全球前沿技術發展趨勢報告.中國科學技術信息研究所、上海市科學學研究所，2020 年 10 月4 Grant funding data report 2019/20.惠康基金會.2021 年 3月 https:/cms.wellcome.org/sites/default/files/2021-03/Re-port_Wellcome_Grant_Funding_data_2019-20.pdf5 Alexander von Humboldt-Stiftung-Humboldt Founda-tion.https:/www.humboldt-foundation.de/en/6 2021 年上半年世界前沿科技發展態勢.侯曉軒、賈舒喆，全球技術地圖，2021 年 10 月 2 日7 背水一戰：日本啟動科技創新“六五計劃”.鄧美薇、畢亞娜，環球2021 年第 6 期，2021 年 3 月 24 日