本報告是中國科學院發(fā)布的年度系列報告《科學發(fā)展報告》的第25部，旨在全面綜述和分析2021~2022年度國際科學研究前沿進展動態(tài)，研判和展望國際重要科學領域研究進展和發(fā)展趨勢，揭示和洞察科技創(chuàng)新突破及快速應用的重大經(jīng)濟社會影響，觀察和綜述國際主要科技領域科學研究進展及科技戰(zhàn)略規(guī)劃與研究布局，評述和介紹主要科學獎項的獲獎工作，報道我國科學家具有代表性的重要科學研究成果，并向國家決策部門提出有關中國科學的發(fā)展戰(zhàn)略和科技政策咨詢建議，為國家促進科學發(fā)展的宏觀決策提供重要依據(jù)。
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目錄
加強科技基礎能力建設（代序） 侯建國 i
前言 中國科學院《科學發(fā)展報告》課題組 ix
第一章科學展望 1
1.1陸地生態(tài)系統(tǒng)在碳中和中的潛力展望 郝天象徐麗于貴瑞 3
1.2 21世紀生物醫(yī)學的三個主要發(fā)展趨勢 吳家睿 18
第二章科學前沿 35
2.1伽馬射線天文學的新時代 曹臻 37
2.2 21世紀物理的“烏云”—“繆子反常磁矩疑難”迎來曙光 李亮 45
2.3蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測：現(xiàn)狀和相關問題的未來展望 周耀旗 楊建益 彭珍玲 55
2.4合成生物制造 李寅 65
第三章2021年中國科研代表性成果 75
3.1黎曼流形的極限空間及應用 江文帥 77
3. 2 “慧眼”衛(wèi)星證認快速射電暴起源于磁星SGR J1935+2154 李承奎 80
3.3 “太極一號”邁出中國空間引力波探測的第一步 羅子人張敏胡文瑞等 86
3.4量子計算優(yōu)越性研究 彭禮超鐘翰森王輝等 90
3.5科學家實現(xiàn)超導“分段費米面” 鄭浩賈金鋒 94
3.6水氣變換反應制氫新進展 馬丁 97
3.7柔性高分辨X射線成像新技術(shù) 陳秋水楊黃浩 100
3.8分子尺度揭示界面水分子結(jié)構(gòu)在電催化反應中的關鍵作用 李劍鋒 104
3.9脊椎動物從水生到陸生演化的遺傳創(chuàng)新機制…畢旭鵬張國捷 107
3.10新型冠狀病毒RNA加帽過程新機制及核苷類似物對其抑制機制的研究 黃羽岑 閆利明 饒子和等 111
3.11冠狀病毒跨種識別的分子機制 齊建勛 王奇慧 劉科芳等 116
3.12提高中晚期鼻咽癌療效的高效低毒治療新模式 馬駿 120
3.13異源四倍體野生稻快速從頭馴化 張靜昆 孟祥兵 余泓等 124
3.14鳥類遷徙路線成因和長距離遷徙關鍵基因 谷中如 林婷婷 詹祥江 127
3.15全腦單神經(jīng)元多樣性研究及信息學大數(shù)據(jù)平臺 劉力娟 劉裕峰 趙蘇君等 131
3.16全新世溫度演變的幾點新認識及其不足 張旭 郝碩 孫宇辰 134
3.17地表物質(zhì)深循環(huán)與原始俯沖在32. 3億年前出現(xiàn) 王孝磊 王迪 李軍勇等 139
3.18氣候模式系統(tǒng)性偏差導致未來強厄爾尼諾發(fā)生頻次被髙估 羅京佳 唐韜 彭珂等 143
3.19 “嫦娥五號”月球樣品揭示月球演化奧秘 李獻華 楊蔚 胡森等 148
3. 20地球極區(qū)電離層上空發(fā)現(xiàn)“太空臺風” 張清和 152
第四章科技領域與科技戰(zhàn)略發(fā)展觀察 157
4.1基礎前沿領域發(fā)展觀察 黃龍光邊文越張超星等 159
4.2生命健康與醫(yī)藥領域發(fā)展觀察 許麗 王玥 李禎祺等 172
4.3生物科技領域發(fā)展觀察 丁陳君 陳方 鄭穎等 184
4.4農(nóng)業(yè)科技領域發(fā)展觀察 袁建霞 邢穎 196
4.5生態(tài)環(huán)境領域發(fā)展觀察 廖琴 曲建升 曾靜靜等 208
4.6地球科學領域發(fā)展觀察 鄭軍衛(wèi) 劉文浩 張樹良等 222
4.7海洋科學領域發(fā)展觀察 高峰 王金平 魏艷紅等 235
4.8空間科學領域發(fā)展觀察 楊帆 韓淋 王海名等 247
4.9信息科技領域發(fā)展觀察……唐川 楊況駿瑜 張娟等 259
4.10能源科技領域發(fā)展觀察 陳偉 岳芳 湯勻等 272
4.11材料制造領域發(fā)展觀察 萬勇 黃健 馮瑞華等 289
4.12重大科技基礎設施發(fā)展觀察 董璐 李宜展 王志強等 300
4.13世界主要國家和組織科技創(chuàng)新戰(zhàn)略與體制機制發(fā)展觀察 葉京 李宏 張秋菊等 313
4.14世界主要國家和組織國際科技合作與競爭態(tài)勢發(fā)展觀察 王文君 李宏 劉棟等 322
第五章重要科學獎項巡禮 331
5.1呼喚復雜系統(tǒng)研究，應對自然與社會挑戰(zhàn)——2021年度諾貝爾物理學獎評述 陳曉松 333
5.2不對稱有機催化——2021年度諾貝爾化學獎評述 余金生 周劍 339
5.3溫度及觸覺受體的發(fā)現(xiàn)及研究——2021年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎評述 閆致強 346
5.4 2021年度圖靈獎獲獎者簡介 唐川 黃茹 353
5.5 2021年度未來科學大獎獲獎者簡介 葉京 356
5.6 2022年諾貝爾自然科學獎簡介 賈曉琪 王海霞 360
5.7 2022年度菲爾茲獎獲獎者簡介 趙晶 聶吉冉 365
5.8 2022年度沃爾夫數(shù)學獎獲獎者簡介 趙晶 370
5.9 2022年度圖靈獎獲獎者簡介 黃茹唐川 372
5.10 2022年度泰勒環(huán)境成就獎獲獎者簡介 廖琴 375
5.11 2022年未來科學大獎獲獎者簡介 賈曉琪 378
第六章中國科學發(fā)展建議 383
6.1發(fā)展自主、可持續(xù)的基礎軟件技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的建議 中國科學院學部咨詢課題組 385
6. 2關于協(xié)同水土資源與環(huán)境治理保障國家糧食安全的對策建議 中國科學院學部咨詢課題組 390
6.3全球化新格局下全方位吸引國際一流科技人才的政策建議 中國科學院學部咨詢課題組 395
附錄 401
附錄一 2021年中國與世界十大科技進展 403
附錄二 2021年中國科學院、中國工程院新當選院士名單 413
附錄三2021年香山科學會議學術(shù)討論會一覽表 419
附錄四2021年中國科學院學部“科學與技術(shù)前沿論壇”一覽表 421
附錄五2022年中國與世界十大科技進展 422
附錄六2022年香山科學會議學術(shù)討論會一覽表 433
附錄七2022年中國科學院學部“科學與技術(shù)前沿論壇” 一覽表 435
CONTENTS
Enhance Basic Scientific and Technological Capacity i
Preface ix
Chapter 1 An Outlook on Science 1
1.1 Perspectives on the Terrestrial Ecosystem in the Context of Carbon Neutralization 17
1.2 Three Main Trends for Biomedicine in 21st Century 33
Chapter 2 Frontiers in Sciences 35
2.1 The New Era of 7-ray Astronomy 44
2.2 A Cloud over the 21st Century Physics ：“Muon Anomalous Magnetic Moment Conundrum” Sees the Dawn 53
2.3 Protein Structure Prediction： Current Status and Future Prospect of Related Problems 64
2.4 Biomanufacturing Driven by Synthetic/Engineered Biosystems 74
Chapter 3 Representative Achievements of Chinese Scientific Research in 2021 75
3.1 Gromov-Hausdorff Limit of Riemannian Manifolds and Applications 79
3.2 HXMT Identification of a Non-thermal X-ray Burst from SGR J1935+2154 84
3.3 Taiji-1 Toward the First Step of Chinese Space-Borne Gravitational Wave Detection Mission 89
3.4 Quantum Computational Advantages 93
3.5 Scientists Release Segmented Fermi Surface 96
3.6 New Progress in H2-Production by Water-Gas Shift (WGS) Reaction 99
3.7 A Next-Generation Technology for Flexible High-Resolution X-ray Imaging 102
3.8 Revealing the Key Role of Interfacial Water Structure in Electrocatalytic Reactions at the Molecular Scale 106
3.9 Genomic Innovations Contribute to the Water to Land Transition of Vertebrates 110
3.10 A Mechanism for SARS-CoV-2 RNA Capping and Its Inhibition by Nucleotide Analogue Inhibitors 115
3.11 Host Range of Corona viruses and Their Structural Basis 119
3.12 A New Therapeutic Strategy with High Efficacy and Low Toxicity to Improve Prognosis of Patients with Nasopharyngeal Carcinoma 122
3.13 A Route to de novo Domestication of Wild Allotetraploid Rice 126
3.14 Formation of Bird Migration Routes and Key Gene for Long Distance Migration 130
3.15 Diversity of Single Neurons at Whole-Brain Scale Is Effectively Studied Using a Big Data Informatics Platform 133
3.16 New Insights of Holocene Temperature Evolution and Their Shortcomings 138
3.17 Onset of Deep Recycling of Supracrustal Materials and Proto-subduction at 3. 23 Billion Years Ago 142
3.18 Over-Projected Pacific Warming and Extreme El Nino Frequency due to CMIP5 Common Biases 146
3.19 Chang’e-5 Lunar Samples Reveal the Mystery of the Evolution of the Moon 151
3.20 Space Hurricanes had been Discovered over the Earth’s Polar Lonosphere 155
Chapter 4 Observations on Development of Science and Technology 157
4.1 Basic Sciences and Frontiers 171
4.2 Life Health and Medicine 182
4.3 Bioscience and Biotechnology 195
4.4 Agricultural Science and Technology 206
4.5 Ecology and Environmental Science 220
4.6 Earth Science 233
4.7 Marine Science 246
4.8 Space Science 258
4.9 Information Science and Technology 271
4.10 Energy Science and Technology 287
4.11 Materials and Manufacturing 298
4.12 Major Research Infrastructure 312
4.13 Strategy and Planning of S&-T Innovation 321
4.14 International S&T Cooperation and Competition 329
Chapter 5 Introduction to Important Scientific Awards 331
5.1 Call for Complex System Research to Meet Natural and Social Challenge——Commentary on the 2021 Nobel Prize in Physics 338
5.2 Asymmetric Organocatalysis——Commentary on the 2021 Nobel Prize in Chemistry 345
5. 3 Discovery of Temperature and Touch Receptors——Commentary on the 2021 Nobel Prize in Physiology or Medicine 352
5. 4 Introduction to the 2021 A. M. Turing Award 355
5.5 Introduction to the 2021 Future Science Prize Laureates 359
5.6 Introduction to the 2022 Nobel Prize in Natural Science 364
5.7 Introduction to 2022 Fields Medal 369
5.8 Introduction to 2022 Wolf Prize in Mathematics 371
5.9 Introduction to the 2022 A. M. Turing Award 374
5.10 Introduction to the 2022 Tyler Laureate 377
5.11 Introduction to the 2022 Future Science Prize Laureates 381
Chapter 6 Suggestions on Science Development in China 383
6.1 Developing Independent and Sustainable Basic Software Technology and Industry 388
6.2 Countermeasures and Suggestions on Safeguarding National Food Security by Coordinating Water and Land Resources and Environment Governance 394
6.3 Policy Suggestions on All-Round Recruitment of International Leading Sci-Tech Talent Under the New Pattern of Globalization 399
Appendix 401
1.Top 10 Science &* Technology Advances in China and World in 2021 403
2.List of the Newly Elected CAS and CAE Members in 2021 413
3.Overview of Xiangshan Science Conference Academic Meetings in 2021 419
4.List of Fora on Frontiers of Science &* Technology by Academic Divisions of CAS in 2021 421
5.Top 10 Science Technology Advances in China and World in 2022 422
6.Overview of Xiangshan Science Conference Academic Meetings in 2022 433
7.List of Fora on Frontiers of Science &* Technology by Academic Divisions of CAS in 2022 435
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