以智能化為特征的第四次工業(yè)革命已經全面開啟，會聚技術的不斷涌現(xiàn)，正引領各領域創(chuàng)新突破性躍遷。學科交叉是這場變革的核心驅動力，主要表現(xiàn)為信息、生命、物質三大學科板塊間的深度融合，最終將推動人類生產生活發(fā)生深刻變化。把握全球科技發(fā)展趨勢，瞄準交叉前沿領域加快布局，對于搶抓創(chuàng)新競爭未來制高點具有重要意義。

　　近日，由浙江大學中國科教戰(zhàn)略研究院牽頭完成的科技戰(zhàn)略報告《重大領域交叉前沿方向2021》正式發(fā)布。該報告瞄準當前全球科技創(chuàng)新熱點話題，選取新藥創(chuàng)制、未來計算、人工合成生物、AI+基因組編輯、腦-意識-人工智能等五大領域，凝練形成50項交叉前沿方向。同時，對各領域全球發(fā)展趨勢、國家戰(zhàn)略布局和未來發(fā)展規(guī)劃進行了解讀與分析，比較深度和客觀地反映了總體發(fā)展態(tài)勢。

　　《重大領域交叉前沿方向》科技戰(zhàn)略研究項目，旨在以持續(xù)推出交叉前沿報告的方式，反映全球科研發(fā)展趨勢，探索新的學術增長點，為國家、區(qū)域及機構創(chuàng)新布局提供參考。

　　面向新藥創(chuàng)制領域，報告認為新藥創(chuàng)制是生命科學領域的重要一環(huán)，但一直以來受到缺少創(chuàng)新理論指導、缺乏多學科交叉創(chuàng)新技術方法應用等問題的限制，同時原創(chuàng)藥物靶點缺乏、化合物合成工藝復雜、成藥性評價耗時耗力、藥物藥效差、毒性大等始終制約創(chuàng)新藥物研發(fā)的成功率。基因編輯技術、腫瘤免疫療法、大數據、人工智能等前沿新技術不斷涌現(xiàn)，將顯著提高藥物治療的有效性，進而改善生命體的質量，逐步實現(xiàn)人類生命延續(xù)。尤其基于智能計算的智能藥學、基于創(chuàng)新材料的微納藥學、基于多組學整合的系統(tǒng)藥學、基于細胞工程的細胞藥學代表了新藥創(chuàng)制和生物醫(yī)藥的重要發(fā)展方向。

　　面向未來計算領域，報告認為短期內基于硅基馮·諾依曼架構的現(xiàn)代計算技術(如高性能計算)仍然是構成未來計算的主體，面向不同應用需求的系統(tǒng)優(yōu)化成為技術創(chuàng)新重點方向，器件及芯片、系統(tǒng)技術和應用技術等將同步發(fā)展。長期而言，因硅基集成電路的物理極限和馮·諾依曼架構的固有瓶頸，量子、神經形態(tài)計算(又稱類腦計算)等非馮·諾依曼架構計算技術的突破和產業(yè)化將是未來計算的研究重點。

　　面向人工合成生物領域，報告認為人工合成生物研究的發(fā)展，推動生命科學研究開啟以系統(tǒng)化、定量化和工程化為特征的“多學科會聚”研究新時代。人工合成生物領域研究主流從單一生物部件的設計，迅速拓展到對多種基本部件和模塊進行整合，推動更加精準認知、改造甚至重新合成生命成為現(xiàn)實。研究目前主要依靠三大核心使能技術：基因編輯技術(CRISPR/Cas9技術)、DNA組裝技術以及體內定向進化技術。

　　面向AI+基因組編輯領域，報告認為作為精準調控生命并提供延續(xù)生命革新性工具手段的基因組編輯技術，正推動生命健康向個性化、精準化、微創(chuàng)化、智能化發(fā)展。由于動植物基因組量級龐大、構成復雜，基因編輯技術在應用層面仍存在靶點的結合、識別和切割序列、切割位點編輯等不精準的問題，而利用人工智能開展計算機模型識別、判斷與預測大數據，可幫助提升基因編輯活動的精準度和效率，讓基因編輯具備更好配合人類應用目的的能力，在醫(yī)療健康、農業(yè)發(fā)展等領域具備更廣泛的應用前景。

　　面向腦-意識-人工智能交叉領域，報告認為當前以大數據、深度學習和算力為基礎的人工智能在語音識別、人臉識別等以模式識別為特點的技術應用上已較為成熟，但對于需要專家知識、邏輯推理或領域遷移的復雜性任務，人工智能系統(tǒng)的能力還遠遠不足。與此同時，基于統(tǒng)計的深度學習注重關聯(lián)關系，缺少因果分析，使得人工智能系統(tǒng)的可解釋性差，處理動態(tài)性和不確定性能力弱，難以與人類自然交互，在一些敏感應用中容易帶來安全和倫理風險。未來，類腦智能、認知智能、混合-增強智將能成為重要發(fā)展方向。

　　相關負責人介紹，該報告在研究方法上采取了專家咨詢和文獻計量相結合的方法，以專家研判和集中討論為主，文獻計量分析為輔。文獻計量方面，本項目依托數據分析團隊，通過主題檢索從Scopus數據庫獲得各研究方向的相關論文，并通過SciVal分析平臺對論文發(fā)表趨勢、研究主題、重點國家和機構等各項參數進行分析。專家咨詢方面，研究報告匯聚了浙江大學校內外相關領域許多高水平專家的智慧，專家們深度參與了前期咨詢、領域研究、專題討論、意見征集、報告撰寫等多個環(huán)節(jié)。專家意見與數據分析結果互為補充、不斷迭代，較好地保障了分析結果的可靠性。

　　未來，浙江大學中國科教戰(zhàn)略研究院將繼續(xù)研判重大領域發(fā)展趨勢，組織相關研究力量，從世界科技前沿、國家重大需求出發(fā)，持續(xù)發(fā)布年度《重大領域交叉前沿方向》報告，打造一流科技戰(zhàn)略智庫品牌。