中国科协发布2020工程技术难题

来源：四川科协

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个对技术和产业具有关键作用的工程技术难题。

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？

癌症源于生物体细胞不受控制的增殖，可以诱导免疫反应。但免疫系统很难完全清除肿瘤细胞，导致无法被免疫系统有效清除的“免疫编辑”肿瘤持续存在。免疫细胞疗法通过回输免疫细胞，激活或者增强癌症患者的免疫系统对癌细胞的识别和杀伤能力，未来将会在临床工作中发挥重要的作用，前景十分广阔。

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。此外，新型DC技术还可以对现有的嵌合抗原受体（CAR-T）、T细胞受体（TCR-T)技术等进行更新迭代，使单一靶点变成多靶点T细胞，有利于防止癌症复发，最终提升癌症的治疗效果。

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，具备应急响应发射入轨、在轨维护与按需返回能力，大力推动空间开发。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。

通过开展水平起降组合动力运载器一体化设计技术研究，保证运载器高性能、高可靠、安全运行，能够以更加经济有效的方式满足航天运输对于运行成本、使用效能和保障能力的需求。通过航班化运营的方式，可大大降低发射费用，作为降低航天发射成本的有效途径，可实现安全、快速、机动、环保地进出空间，支撑我国航天高密度发射任务，有效服务国民经济建设，推动社会经济快速发展。发展水平起降组合动力运载器，能够大幅提升我国自由进出空间和利用空间的能力，是深入推进航天技术、实现由航天大国向航天强国迈进的重要内容。发展水平起降组合动力运载器，将进一步服务民生和国民经济，具有十分广泛的应用前景和社会效益。

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？

农业外来有害生物的入侵、扩散与危害事关国家生态安全、经济安全、农产品贸易安全和人畜健康。当前，农业入侵生物正呈现入侵源头增多、传入风险提高、入侵地点分散、传播扩散加剧且易于跨境（区域）扩散传播的态势，防控形势十分严峻。一些传播性极强的重大植物病原菌及害虫，极易经由农作物及其产品的国际贸易、人员交流，以及主动迁飞等途径迅速蔓延，跨越国界，引起区域性甚至全球性大流行。

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？

强电磁脉冲通常指各类瞬态的高强度电磁场，主要包括高空核爆炸电磁脉冲（HEMP）、高功率微波（HPM）等人造电磁脉冲和地磁暴等自然现象。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。我国在关键基础设施的规划布局、设计建造、运行管理中，没有考虑基础设施对强电磁脉冲攻击的防御问题，也未开展关键基础设施强电磁脉冲威胁系统评估。一旦遭受强电磁脉冲威胁将迅速瘫痪，造成严重的经济损失，影响社会稳定。

我国关键基础设施强电磁脉冲防御能力和技术研究还存在较大差距。为了提升我国关键基础设施电磁安全，从而保护经济建设成果，急需突破强电磁脉冲环境耦合效应数值模拟、试验与考核评价、威胁评估建模与仿真、防护加固与减缓方法等关键技术，建立综合试验平台和仿真平台，验证和示范强电磁脉冲防御方法和策略，制定可推广的标准规范和行动指南，快速提升我国关键基础设施强电磁脉冲防御能力。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？

信息光电子作为信息化社会的“主动脉”，承担着数据传递和互联的重要功能。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”。近年来光通信（光互联）、光传感（光测量）等技术的快速发展和广泛应用，带动了对光电子芯片的海量市场需求。硅基光电子芯片技术即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。

随着社会信息化智能化的发展，硅基光电子片上系统芯片将在更广阔的应用领域发挥重要作用，特别是在信息领域的光通信（光互联）、光传感（光测量）等技术上全面发挥核心作用。发展超大容量超低能耗的新一代可重构多维度光通信（光互联）技术、多参量多尺度的高灵敏度光测量与光传感技术、超大规模的智能化光计算（光处理技术）是其重要趋势。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？

在上一代国家集成电路制造02专项中，缺陷在线检测设备的研发投入相对较少，我国在该领域存在明显短板，设备水平远落后于发达国家，因此，缺陷检测设备是我国半导体产业链中最薄弱的环节之一，研发集成电路高灵敏度缺陷在线检测技术与装备迫在眉睫。

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，对我国技术封锁；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。因此，突破下一代节点集成电路制造缺陷在线检测技术，不但可以打破以美国为首的技术封锁，解决“卡脖子”问题，还将提升我国制造业整体水平，为交叉领域科技发展产生重大影响力和引领推动作用，同时带来巨大经济效应和国际影响力，占领国际竞争至高点。

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。

通过惯性与里程计组合导航，实现一定距离内的高精度绝对定位，辅之视觉和雷达传感器，能够获得高精度相对定位信息与环境感知信息，实现自主避障与在线路径规划，满足无人车的实际使用需求。该技术取得突破后，相关研究成果可应用于无人救援车、无人采矿车等，进一步推动无人车向智能化发展，增强无人车的任务效能。同时，相关研究成果可进一步推广应用至多种无人平台，提升无人船、无人机等无人装备的智能化导航水平。

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。当前，我国可再生能源重点产业布局成熟、链条完备，发电成本已接近化石能源发电成本。针对可再生能源面临的时空波动性和并网难等问题，应以新技术和新材料为基础，将间歇性过剩的可再生能源转化为化学能，方便储运，实现持续稳定的能量供给和多样化的开发利用。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，具备重大经济和生态环境的社会意义：一是缓解可再生能源消纳问题，带动相关产业链深度发展；二是有助于构建清洁低碳、安全高效的能源体系；三是提升生态环境社会效益；四是促进海水资源化利用。本技术取得突破后，将促进我国氢能产业的进步，并有效缓解我国和“一带一路”沿线国家的能源问题。

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。

实现西藏与祖国内地高速公路直通，是落实习近平总书记治边稳藏战略思想的政治需要，也是富民兴藏脱贫攻坚的现实需要，更是“一带一路”南亚大通道建设的发展需要。该问题的突破将整体提升青藏高原高速公路建养技术现代化水平，降低工程造价和全寿命成本，提高特殊自然环境下交通设施的供给品质与服务能力，为彻底打通西南战略高地—西藏与祖国内地的高速通道提供全面技术保障。

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，是通过紫外光、准分子激光、电子束等广义光源和与其敏感的光刻胶之间的相互作用在基板上形成微纳结构图形的技术。光刻技术的核心在于光刻机、光刻工艺和光刻胶三个方面。最近十年，国家相关部委组织多个大型项目和专项进行光刻技术和产品的攻关，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。

光刻技术属敏感技术，发达国家对光刻技术的转让严格管控，光刻设备的购买属于高度管制，同时光刻胶产品的采购也极易受到限制，将严重影响我国相关产业链，乃至国家安全。光刻技术的国产化必须是包括光刻设备、光刻胶和所使用全部原料的国产化，否则仍不能摆脱受制于人，“卡脖子”的尴尬现状。在光刻机方面，应扩大低端光刻机的市场，优化性能，同时尽快推出国产193纳米浸入式光刻机，实现中端光刻机的国产化；在极紫外（EUV）光刻方面，需要进一步开展相关基础研究。同时，应开展所有种类光刻胶的完全国产化研究。突破光刻技术不仅可以提高我国相关产业链在世界上的竞争力，更是从国家安全角度具有十分重大的战略意义。

来源：科普时报