編者按 隨著《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》的實施，我國科學研究和學科建設投入不斷增加，發展步伐明顯加快，創新能力逐步提高，國際影響力日益擴大。中國科學技術協會發佈的《學科發展研究系列報告（2014—2015）》顯示：近年來，我國學科建設取得了一批重要成果，整體水準得到大幅度提升，許多關鍵科學技術指標進入世界前列，我們正在改變世界研發格局。 進入二十一世紀，新科技革命的迅猛發展，推動了學科的交叉、融合、滲透、分化和發展，並孕育著新的重大突破。 近年來，我國學科建設投入不斷增長，學科發展環境不斷優化，學科隊伍不斷壯大，學科平臺建設更加完善，國際合作和交流增強，有力地推動了學科建設和科學研究的發展，基礎學科和應用學科也不斷完善發展，學科間交叉融合孕育的創新，正在逐步改變學科結構。 1、學科研究成果顯著 自進入21世紀以來，中國科學家發表的國際科學論文數量呈現出驚人的增長速度，引起國際科技界的廣泛關注，這也反映了我國各個學科水準的發展趨勢。 美國湯姆森科技集團的 Web of Science科學索引擴展版——ESI資料庫，將所有自然科學領域分為22個：臨床醫學、化學、物理學、生物及生物化學、分子生物與遺傳學、神經科學及行為學、材料科學、工程科學、植物學與動物學、環境生態科學、免疫學、藥理學與毒理學、地球科學、神經病學與心理學、農業科學、微生物學、空間科學、電腦科學等。 從2005年—2015年的資料情況來看，我國一些學科已經處於世界領先地位，在國際上具備較強的影響力。我國22個學科領域高品質的研究成果顯著增長，其中在化學、物理學、工程科學、材料科學和臨床醫學領域發表的國際科技論文數量均超過了10萬篇，其中化學領域成果尤為突出，達到了30多萬篇；此外，在生物及生物化學領域、地球科學和電腦科學等領域的成果也非常可觀。在22個學科領域中，我國在多學科的“篇均被引用次數”最高，為18.63；其次為分子生物與遺傳學領域，為11.55。 截至2015年，從發表論文數量排名來看，22個學科領域中，我國有17個領域位於世界前五名，其中，我國化學和材料科學領域位於世界第一。 此外，我國系統科學與系統工程領域期刊論文的發文量占世界發文量的比例從2010年的23.5%增長到2015年的32.1%，成為全球該領域發文數量領先的國家。 與此同時，我國前沿學科論文取得重大成績。2015年10月，中國科學院文獻情報中心聯合國際專業資訊服務提供者湯森路透發佈《2015研究前沿》報告顯示，中國在82個前沿學科有核心論文入選，在16個前沿學科的核心論文數為第一名。這顯示中國具有較強的前沿貢獻度，在某些重要前沿學科躋身世界先進行列。 另外，報告還顯示，中國有 38個前沿學科進入核心論文數前三名，美國、英國、德國和日本分別有 133個、68個、55個和29個。中國在核心論文數排名第一的16個前沿學科分別來自化學與材料科學領域，物理領域，數學、電腦科學和工程領域，農業、植物學和動物學領域，生物科學領域和地球科學領域這6個領域。 其中，在化學與材料科學領域，中國在前沿學科的貢獻度超過美國。在該領域19個前沿學科中，中國在9個前沿學科中核心論文數排名第一，美國有7個。 2、基礎研究應用化趨勢明顯 近年來，我國一些基礎研究應用化趨勢明顯。基礎研究成果轉化週期縮短，基礎研究與應用研究的界限日益模糊。 比如，在數學領域，發展型偏微分方程數值解法已成為應用數學領域迅速發展的一門學科，在航空航太、電磁學、石油勘探、半導裝置類比、水污染處理、海洋和氣象學等方面都有重要的應用。這些數學物理方程的數值類比方法研究屬於當今科學與工程計算前沿研究領域，其中對於這些問題的高階精度數值演算法的設計、分析與應用一直是具有挑戰性的課題。 從具體學科看，生物學、生命科學、化學、地球科學等基礎學科，在基礎研究的應用方面取得了顯著進步。 以中國科學院上海生命科學院趙國屏為首席專家的“973”專案為例，該專案圍繞新功能人造生物器件的設計原理、合成組裝、模組構建、標準化建庫以及在底盤細胞中集成與適配機制等關鍵科學問題和相關技術難點，以萜類化合物的人工異源合成為主要研究物件，取得了一些重要進展，尤其是在稀有人參皂苷CK、甜菊糖苷和丹參酮前體鐵銹醇等重要藥用食用萜類化合物的器件挖掘、集成及異源合成方面取得重要突破。此外，在元件模組的挖掘與合成技術創新等方面，亦取得顯著進展。 合成生物學技術應用於腫瘤研究在國內外都是剛起步的探索性工作，以深圳大學蔡志明教授為首席的“973”項目“合成生物器件干預膀胱癌的基礎研究”在系統生物學的基礎上，將合成生物學技術應用於腫瘤治療研究。專案發現了部分膀胱癌關鍵基因及通路，並在分析相關基因網路資訊基礎上，利用定量可控工程體系，表徵膀胱癌發生發展過程中複雜事件的共性，挖掘出許多具有潛在利用價值的膀胱癌識別和治療的複合靶標。 物理學方面，近場光鑷是基於近場光學理論建立起來的可以對微粒實現穩定捕獲和操作的新技術，相較基於單光束梯度力的傳統遠場光鑷，近場光鑷克服了光學解析度衍射極限和熱效應等眾多因素的限制，可以實現對納米量級微小粒子的捕獲和操控。光鑷因其獨特的非接觸、無損傷的特性被廣泛應用於生物、物理和化學領域，特別是在生物領域，已經用於對細胞、病毒、細菌和DNA分子的研究。 在化學方面，隨著我國戰略性新興產業的發展，新材料成為近幾年來比較熱門的研究方向，通過對不同種類材料性質的探索，解決生產生活中遇到的現實難題。超級電容器是介於傳統電容器與化學電源之間的一種新型儲能元件，它具有充電時間短、迴圈壽命長、功率特性好、溫度範圍寬和經濟環保等優勢，目前在很多領域都受到廣泛關注。電極材料的發展趨勢主要有兩個方向：材料的複合化，利用不同材料間的協同作用，通過不同材料間的複合、摻雜等方式，以期得到性能優異的電極材料；材料的納米化，納米級材料不僅具有較高的比表面積，而且可以改善電子、離子傳輸擴散路徑，從而提高電極性能。 此外，我國在基礎研究的若干重要前沿領域，已具有深厚的積累，在應用方面也孕育著新的突破，如暗物質、新粒子發現、河內巡天，有望深化人類對宇宙的認知，進而在人類太空探索方面會起到重要作用；在高溫超導與拓撲絕緣體、量子記憶體、量子調控、介尺度科學等領域，有望探索發現新的物理和化學原理並產生應用價值；在合成生物學、腦科學等研究領域，探索生命的起源和創新科學思維方法成為可能。 3、與民生相關的學科發展增速 資訊科學與技術發展方興未艾，是經濟持續增長的主導力量；生命科學與生物技術迅猛發展，為改善和提高人類生活品質發揮關鍵作用；能源科學與技術持續升溫，為解決能源問題開闢新的途徑；環保領域新成果迅速增長，為應對環境問題提供新的方案。民生相關的科學技術得到大力發展，科學技術應用轉化的速度不斷加快。 以中醫藥為例，中醫藥是我國獨特的衛生資源，也是重要的民族產業，在經濟社會發展全域中具有重要意義。歷史原因和中藥本身的複雜性制約著中藥品種做大做強。中藥二次開發引領了中藥產業創新發展方向，推動了中藥產業技術升級換代，對保障我國醫改成功，促進生物醫藥產業發展，起到重大推動作用，產生了重大經濟效益和社會效益。 比如，圍繞做大做強中成藥品種的重大需求，促進中藥產業向科技型、高效型和節約型轉變，天津中醫藥大學張伯禮院士課題組率先提出了中成藥二次開發研究策略，經歷理論創新、技術突破及推廣應用，構建了中成藥臨床準確定位、藥效物質整體系統辨析、網路藥理學、工藝品質調優和數位化全程質控等5大核心技術體系，形成了中成藥二次開發模式，有力推動了中藥產業技術升級換代，使中藥大品種不斷湧現。該專案完成的32個中成藥品種二次開發，銷售額過億元品種由3個增到12個，項目技術已在全國多地推廣，應用於近百家中藥企業。 4、學科交叉融合孕育創新 多學科交叉融合是創新的源泉。學科的交叉與融合往往是創新的前沿領域，導致科學上的重大發現和新興學科的產生。當前，很多學科致力於培育多學科交叉融合的意識，探索多學科交叉融合的有效途徑，激發創新活力，提高創新品質，全面提升創新能力。 生物醫學交叉學科在前沿領域不斷探索，不斷深化。比如北京大學第一醫院影像科王霄英教授、北京大學人民醫院骨科周殿閣研究團隊以及北京大學生物醫學跨學科研究中心張玨研究小組密切合作，創新性地研發出一種新型柔性線圈，為磁共振射頻線圈設計成像以及下肢無創灌注功能成像提供了一個嶄新的思路。 近年來，我國前沿交叉學科通過探索科研與管理機制創新、推動基礎條件建設、招聘和引進優秀科研人才、組織學術交流與研究專案申請等工作，有力地促進了我國學科的體制建設、學科建設和隊伍建設。 在前沿交叉學科研究院的框架下，各研究單位以各自已有的條件為基礎，面向科學技術發展和國家社會需求，組織多學科的研究力量開展前沿性問題的研究和科學技術攻關，獲得了各類跨學科研究項目的支持，取得了若干重要的研究成果。