《國家自然科學基金十三五發展規劃》
118個學科優先發展領域
（一）各科學部優先發展領域
“十三五”期間，通過支持我國優勢學科和交叉學科的重要前沿方向，以及從國家重大需求中凝練可望取得重大原始創新的研究方向，進一步提升我國主要學科的國際地位，提高科學技術滿足國家重大需求的能力。各科學部遴選優先發展領域及其主要研究方向的原則是：（1）在重大前沿領域突出學科交叉，注重多學科協同攻關，促進主要學科在重要方向取得突破性成果，帶動整個學科或多個分支學科迅速發展；（2）鼓勵探索和綜合運用新概念、新理論、新技術、新方法，為解決制約我國經濟社會發展的關鍵科學問題做貢獻；（3）充分利用我國科研優勢與資源特色，進一步提升學科的國際影響力。各科學部優先發展領域将成為未來五年重點項目和重點項目群立項的主要來源。
1．數理科學部優先發展領域
（1）數論與代數幾何中的朗蘭茲（Langlands）綱領
主要研究方向：幾何p-adic Galois表示的Fontaine-Mazur猜想；亞辛群的穩定迹公式；Shimura簇的上同調；特征p上的代數群的不可約特征标問題；簡約群的表示和它們的扭結Jacquet模的關系；BSD猜想及相關問題。
（2）微分方程中的分析、幾何與代數方法
主要研究方向：幾何方程奇點問題與流形分類；Morse理論和指标理論及應用；高虧格的Lagrangian Floer同調理論；Hamilton系統的動力學不穩定性；動力系統的遍曆論；Navier-Stokes方程的整體适定性；廣義相對論中Einstein方程的宇宙監督猜想，以及相關的反問題數學理論與方法。
（3）随機分析方法及其應用
主要研究方向：非線性期望下的随機微分方程；随機偏微分方程與正則結構；随機微分幾何、狄氏型及應用；馬氏過程遍曆論；離散馬氏過程的精細刻畫；随機矩陣、極限理論與大偏差，以及在金融、網絡、監測、生物、醫學和圖像處理等方面的應用。
（4）高維/非光滑系統的非線性動力學理論、方法和實驗技術
主要研究方向：含非線性、非光滑性、時滞和不确定性等因素的高維約束系統的動力學建模、分析與控制，及學科交叉中的新概念和新理論；相關的大規模計算和實驗方法和技術研究。
（5）超常條件下固體的變形與強度理論
主要研究方向：超常條件下固體的變形與強度理論、柔性結構多場大變形本構關系與功能－材料－結構一體化設計原理、新型複雜結構的不确定性動态響應規律及固體中彈性波傳播機理；相關的新實驗方法與儀器、多尺度算法與軟件。
（6）高速流動及控制的機理和方法
主要研究方向：與高速空天飛行器和海洋航行器流動以及多相複雜流動相關的湍流機理及其控制手段；稀薄氣體流動和高速流動的理論、模拟方法及實驗技術。
（7）銀河系的集成曆史及其與宇宙大尺度結構的演化聯系
主要研究方向：銀河系的集成曆史；銀河系的物質分布；暗物質粒子性質探測；宇宙大尺度結構的形成；宇宙加速膨脹的觀測；暗能量本質和宇宙尺度引力理論；星系形成的物理過程；星系性質與大尺度結構的關系；大質量黑洞的形成及對星系形成的影響。
（8）恒星的形成與演化以及太陽活動的來源
主要研究方向：星際物質循環、分子雲的形成、性質及其演化；恒星的形成、内部結構與演化；緻密天體及其高能過程；太陽大氣的磁場結構；太陽發電機理論與太陽活動周演化規律。
（9）自旋、軌道、電荷、聲子多體相互作用及其宏觀量子特性
主要研究方向：新的量子多體理論與計算方法；新的高溫超導以及拓撲超導體系，銅基、鐵基和重費米子超導的物理機理問題，界面超導體系的制備與機理；拓撲絕緣體等拓撲量子态的調控機制，不同材料體系中拓撲磁結構；高密度、低能耗信息拓撲磁存儲的原理性器件；新型低維半導體材料中能谷與自旋态的控制，高遷移率的雜質能帶和多能帶效應。
（10）光場調控及其與物質的相互作用
主要研究方向：光場的時域、頻域、空間調控，超快、強場和熱稠密環境中原子分子動力學行為；強激光驅動粒子加速、輻射源産生及激光聚變物理；納米尺度的極端光聚焦、表征與操控；介觀光學結構光過程精确描述以及微納結構中光子與電子、聲子等相互作用新機制，光子－光電器件耦合與操控和等離激元的産生及傳輸。
（11）冷原子新物态及其量子光學
主要研究方向：光子－物質相互作用及其量子操控的先進技術，新奇光量子态的構造、控制和測量，固态系統相互作用的光力學；基于量子光學的精密測量的新原理和新方法；冷原子分子氣體的高精度成像技術與量子模拟，分子氣體冷卻的新原理和新方法；原子分子内态、外部環境及相互作用精确操控的新機制。
（12）量子信息技術的物理基礎與新型量子器件
主要研究方向：可擴展性的固态物理體系量子計算與模拟；面向實際應用的量子通訊、量子網絡和量子計量學等量子技術前沿的變革性新技術；用邏輯嚴謹的量子物理理論诠釋、導引量子信息的研究方向。
（13）後Higgs時代的亞原子物理與探測
主要研究方向：超弦/M－理論、極早期宇宙研究探讨相互作用的統一；TeV物理、Higgs特性、超對稱粒子和其他新粒子、強子物理與味物理、對稱性研究和格點QCD計算；量子色動力學的相結構與誇克膠子等離子體新物質特性；不穩定核和關鍵天體核反應的精确測量，滴線區原子核的奇異結構和同位旋相關衰變譜學，合成超重核的新機制和新技術。
（14）中微子特性、暗物質尋找和宇宙線探測
主要研究方向：中微子振蕩、中微子質量、無中微子雙β衰變、直接和間接尋找暗物質、宇宙線源的成分和加速機制；抗輻照，大面積、空間、時間和能量高靈敏、高分辨的核與粒子探測原理、方法和技術；超弱信号，超低本底的探測機制和技術。
（15）等離子體多尺度效應與高穩運行動力學控制
主要研究方向：等離子體中多尺度模式（包含波與不穩定性和邊界層物理）之間的非線性相互作用和磁重聯過程；穩态高性能等離子體的宏觀穩定性和動力學和微觀不穩定性、湍流和輸運；電子動力學和在相空間所有維數上的多尺度湍流/輸運的機理和模型；尋找降低熱和粒子流對材料表面損傷的方法；波與粒子相互作用及其與其他物理過程的耦合。
2．化學科學部優先發展領域
（1）化學精準合成
主要研究方向：新試劑、新反應、新概念、新策略和新理論驅動的合成化學；非常規和極端條件下的合成化學；原子經濟、綠色可持續和精準可控的合成方法與技術；化學原理驅動的合成生物學；特定功能導向的新分子、新物質和新材料的創造。
（2）高效催化過程及其動态表征
主要研究方向：構築特定結構和功能催化材料的新方法與新概念；催化活性位點的調控；原位、動态、高時空分辨的催化表征新方法與新技術；催化反應機理和過程的新理論方法。
（3）化學反應與功能的表界面基礎研究
主要研究方向：表界面結構與電子态的新穎特性；表界面修飾和反應性的調控；分子吸附、組裝、活化與反應；外場調控與表界面反應性能增強；多尺度、多組分複雜界面電化學體系；新介質體系中的膠體以及界面現象；表界面過程研究的新理論和新方法。
（4）複雜體系的理論與計算化學
主要研究方向：強關聯及激發态的電子結構理論新方法；針對大分子和凝聚相體系的低标度有效算法；針對複雜體系，發展多尺度的動力學理論，包括量子動力學、量子－經典混合以及經典動力學。
（5）化學精準測量與分子成像
主要研究方向：新的分析策略、原理與方法；超高時空分辨光譜技術與成像分析；多維譜學原理與技術；單分子、生物大分子和單細胞的精準測量、表征及操控；活體的原位和實時分析；生物傳感與重大疾病診斷；公共安全預警、甄别與溯源；大科學裝置的應用；極端條件下的化學測量與分析。
（6）分子選态與動力學控制
主要研究方向：高效分子振動态制備技術和基于相幹光源的探測技術；多原子反應動态學；表界面化學反應動力學；分子振動激發态、電子激發态及非絕熱動力學；多元複雜體系的動力學測量及模拟。
（7）先進功能材料的分子基礎
主要研究方向：新型功能材料體系的分子基礎與原理，以及多尺度結構及宏觀性能控制；高性能和多功能新材料的創制，這些性能與功能包括面向能源、健康、環境和信息等領域的光、電、磁、分離、吸附、仿生、能量儲存與轉換、藥物輸運、自修複、極端條件應用等。特别注重我國特色資源的研究和深度利用。
（8）可持續的綠色化工過程
主要研究方向：複雜體系化工基礎數據的精準測量與建模；限域空間或極端條件下的質荷與能量傳遞和反應；複雜化工體系介尺度理論與方法；基于原子經濟性和宏量制備的化工過程及過程強化技術。
（9）環境污染與健康危害中的化學追蹤與控制
主要研究方向：複雜環境介質中污染物的表征與分析，多介質界面行為與調控；大氣複合污染控制；灰霾形成機制與健康風險；水和土壤污染過程控制與修複；持久性有毒污染物環境暴露與健康效應；環境中抗生素及抗性基因的傳播與控制；放射性物質的環境行為與防控。
（10）生命體系功能的分子調控
主要研究方向：以細胞命運調控為主線的分子探針設計、合成及應用；生物大分子的合成、标記、操縱、動态修飾、化學幹預及其相互作用網絡定量化；小分子對生物大分子的系統調控；重要生物活性分子的發現與修飾；重大疾病治療的先導藥物發現和靶點識别。
（11）新能源化學體系的構建
主要研究方向：碳基能源的高效催化轉化；燃料電池、二次電池和超級電容器等電化學能量儲存與轉化系統集成；高效太陽能電池材料設計與制備、器件組裝與集成的光電轉換過程化學；纖維素類生物質選擇轉化和生物燃料電池。
（12）聚集體與納米化學
主要研究方向：分子聚集體中的基元協同作用；大分子、超分子和納米結構的精确構築和調控；大分子凝聚态結構、動态演變及其理論與計算方法。
（13）多級團簇結構與仿生
主要研究方向：團簇的精準制備、本征性質表征和理論；團簇的動态生長、機理、結構和性能；團簇多級結構的構築與協同效應；仿生團簇的生物功能和高效化學活性。
3．生命科學部優先發展領域
（1）生物大分子的修飾、相互作用與活性調控
主要研究方向：生物大分子修飾、動态變化及其功能；生物大分子相互作用的動态性和網絡特征；生物大分子特異相互作用的結構基礎和預測；生物大分子複合體的自組裝；糖、脂化學與酶促合成、結構與功能；高分辨等技術方法研究細胞内大分子行為。
（2）細胞命運決定的分子機制
主要研究方向：細胞可塑性調控機制；細胞器和亞細胞結構的動态變化及其功能；細胞跨膜信号轉導與命運決定；幹細胞多能性維持與定向分化的機制；胚胎幹細胞分化的轉錄和表觀遺傳調控網絡。
（3）配子發生與胚胎發育的調控機理
主要研究方向：配子發生和成熟的分子機制；胚胎發育圖式的動态變化及其分子調控網絡；細胞譜系發育的分子機制；配子發生和胚胎發育的表觀遺傳調控。
（4）免疫應答與效應的細胞分子機制
主要研究方向：免疫細胞新亞群、新分子及其功能；免疫細胞識别和活化的信号轉導；不同類型免疫細胞相互作用及其功能；微生态黏膜免疫機制；免疫耐受和免疫逃逸機制。
（5）糖/脂代謝的穩态調控與功能機制
主要研究方向：糖/脂代謝與能量代謝的網絡調控；膜糖/脂代謝的動态調控與功能；糖/脂特異代謝物的轉運機制與功能；細胞或組織器官特異的糖/脂代謝與功能；糖/脂代謝調控與内分泌系統的相互關系；糖/脂代謝的穩态維持與異常發生機制。
（6）重要性狀的遺傳規律解析
主要研究方向：複雜性狀的遺傳結構和調控機制；複雜疾病的遺傳和生理機制；生物性狀演化的遺傳基礎；人類及重要生物表型的特征及遺傳基礎；次級代謝調控的遺傳基礎。
（7）神經環路的形成及功能調控
主要研究方向：神經元的發育、形态與功能；神經元之間選擇性聯系機制；神經環路信息的處理和整合；神經環路異常與疾病發生機理。
（8）認知的心理過程和神經機制
主要研究方向：感知覺信息處理與整合；注意和意識的心理過程和神經機制；高級認知過程（學習、記憶、決策、語言等）的心理和神經機制；認知異常的發生機理、早期識别與幹預；人類個體認知與社會行為的發生發展過程。
（9）物種演化的分子機制
主要研究方向：特殊環境下物種的适應性演化機制；物種相互作用的協同演化機制；物種相似性狀的趨同演化機制。
（10）生物多樣性及其功能
主要研究方向：生物多樣性的形成機制；生物多樣性的維持機制；生物多樣性喪失機制；生物多樣性與生态系統功能的關系。
（11）農業生物遺傳改良的分子基礎
主要研究方向：農業生物重要性狀形成的遺傳基礎；農業生物基因與環境互作機制；農業生物表型和基因型的關系；農業生物育種的新理念和新模型。
（12）農業生物抗病蟲機制
主要研究方向：農業生物抗病蟲的分子和生理機制；農業生物免疫應答的分子基礎；農業生物病蟲害發生的規律與防治基礎。
（13）農林植物對非生物逆境的适應機制
主要研究方向：農林植物适應非生物逆境的分子生理基礎；農林植物對多種非生物逆境的交叉響應機理；農林植物适應非生物逆境的栽培調控機制。
（14）農業動物健康養殖的基礎
主要研究方向：農業動物重要性狀形成的生物學規律和生理基礎；農業動物及養殖環境中病原的适應性與傳播規律；重要人獸共患病的發生規律及防控；養殖過程中環境因子變化和污染物遷移規律；飼料營養及代謝産物對動物免疫的影響機制；牧草品種選育及草地生産力維持機制。
（15）食品加工、保藏過程營養成分的變化和有害物質的産生及其機制
主要研究方向：食品加工方式、加工過程營養成分的變化及其機制；食品貯藏保鮮和營養成分維持的生物學基礎；食品中有害物質的産生及其消除的機制；食品有害物質痕量、快速檢測的理論與新技術、新方法。
4．地球科學部優先發展領域
（1）地球觀測與信息提取的新理論、技術和方法
主要研究方向：地球物質物理化學性質和過程的實驗技術；地球深部探測和地表觀測的理論和技術；微量、微區與高精度和高靈敏度實驗分析技術；地球系統基礎信息采集和應用的理論與技術；深空、深地、深時、深海的探測理論與方法；地學大數據的同化、融合、共享和分析技術；地球系統科學體系下的遙感定量化研究；觀測系統和多源數據融合；地球系統科學數值計算與模拟技術。
（2）地球深部過程與動力學
主要研究方向：地殼和地幔的結構、組成和狀态；大陸岩石圈的形成、改造與演化；闆塊彙聚過程與造山帶動力學；地球深部流體和揮發份；闆塊界面相互作用與俯沖帶過程；地球深部過程與表層過程的耦合關系；早期地球的構造體制和組成；地震災害孕育發生和成災機理；大陸活動火山成因機理與災害和環境效應。
（3）地球環境演化與生命過程
主要研究方向：重要化石門類系統古生物學與生命之樹；深時生物多樣性演變與規律；生命起源與地球物質演化；高分辨率綜合地層學與地時研究；地球微生物學及化學過程與環境演化；極端條件下的生命過程與地質環境；地質曆史時期的重大環境事件與成因；人類起源與環境背景之間的共同演化；類地行星起源與演化。
（4）礦産資源和化石能源形成機理
主要研究方向：地球深部資源和能源的賦存狀态與勘察；闆塊彙聚、岩石圈再造與成礦作用；特殊元素分散富集與成礦作用；盆地動力學與成礦成藏作用；緻密油氣形成條件、富集區分布與勘探；地下水循環與可持續利用；成礦模型、成礦系統與成礦機理。
（5）海洋過程及其資源、環境和氣候效應
主要研究方向：多尺度海洋過程及其在氣候系統中的作用；海洋生态系統與生物多樣性；海洋生物地球化學過程與生态環境；東亞大陸邊緣海形成演化與島弧－洋中脊系統；洋陸過渡帶結構、構造與相互作用；南、北極環境變化與海洋過程，海洋多圈層相互作用過程和機理。
（6）地表環境變化過程及其效應
主要研究方向：陸地表層系統的過程與機制；地表過程對環境變化的響應機制及其反饋；土壤過程及其生物地球化學循環；典型區域地表過程綜合研究。
（7）土、水資源演變與可持續利用
主要研究方向：土壤過程與演變；土壤質量與資源效應；流域水文過程及其生态效應；區域水循環與水資源的形成機制；區域水、土資源耦合與可持續利用；土壤生物的生态功能與環境效應；生态水文過程與生态服務。
（8）地球關鍵帶過程與功能
主要研究方向：關鍵帶結構、形成與演化機制；關鍵帶物質轉化過程與相互作用；關鍵帶的服務功能與可持續發展；關鍵帶過程建模及系統模拟研究。
（9）天氣、氣候與大氣環境過程、變化及其機制
主要研究方向：天氣與氣候變化的動力機制及其可預報性；氣候年代際變異預測；大氣物理、大氣化學過程及相互影響機制；亞洲區域天氣變化、氣候變異和大氣環境的相互影響；氣候系統中能量和物質的交換和循環；極端氣候事件的頻率和幅度。
（10）日地空間環境和空間天氣
主要研究方向：空間天氣科學前沿基本物理過程；日地系統空間天氣耦合過程；空間天氣區域建模和集成建模方法；空間天氣對人類活動的影響的機理和對策研究；太陽活動及其對空間天氣的影響；空間與海洋大地測量理論、方法與技術及其地學應用。
（11）全球環境變化與地球圈層相互作用
主要研究方向：全球變暖停滞（Hiatus）的過程與機制；海氣相互作用與亞洲氣候環境變化；全球氣候變化與水循環；生物地球化學循環與氣候環境變化；新生代氣候系統古增溫及其影響；圈層相互作用和地球系統模拟。
（12）人類活動對環境和災害的影響
主要研究方向：工業、城鎮固廢棄物污染特征、交互作用規律與安全處置；大規模人類工程活動對環境影響和緻災機理；礦産資源利用的生态環境效應；滑坡、泥石流等地質災害的演化機制、誘發因素與成災機理；大氣複合污染物形成過程中的人類影響；人類活動對區域和全球環境的影響；區域環境過程與調控；區域可持續發展；環境污染物的多介質界面過程、效應與調控；區域人類活動與資源環境耦合；城鎮化與資源環境效應。
5．工程與材料科學部優先發展領域
（1）亞穩金屬材料的微結構和變形機理
主要研究方向：發展新型具有特殊性能的非晶态合金體系；複雜合金相的結構和性能研究；結構特征與表征方法；結構與熱穩定性；變形機理及強化機制；脆性斷裂機理及韌化；深過冷條件下的凝固行為及晶體形核和生長過程研究。
（2）高性能輕質金屬材料的制備加工和性能調控
主要研究方向：輕質金屬材料（鋁、鎂、钛合金和泡沫金屬等）合金設計、強韌化機理及組織性能調控研究；先進鑄造、塑性加工以及連接過程中的工藝、組織和性能調控的基礎理論研究；使役性能與防護基礎理論研究；燒結金屬孔結構控制基礎研究。
（3）低維碳材料
主要研究方向：低維碳材料的結構特征及其新物性的物理起因；低維碳材料中電子、光子、聲子等的運動規律和機制；低維碳材料的可控制備原理與規模化制備方法；低維碳材料的新物性、新效應、新原理器件和新應用探索。
（4）新型無機功能材料
主要研究方向：基于微觀物理模型和物理圖像的高溫超導機理研究與應用；多鐵性材料的合成和磁電耦合機理與應用；超材料的結構設計原理及其新效應器件；阻變材料的物理機制和器件憶阻行為的可調控性及原型器件研究。
（5）高分子材料加工的新原理和新方法
主要研究方向：高分子材料加工中結構演變的物理與化學問題；高分子材料非線性流變學，以及高分子加工不穩定現象的機理；高分子材料加工的多尺度模拟與預測；高分子材料加工的在線表征方法；微納尺度加工等新型加工方法，以及基于原理創新的加工技術。
（6）生物活性物質控釋/遞送系統載體材料
主要研究方向：生物啟發型和病竈微環境響應載體材料；疾病免疫治療藥物載體材料；核酸類藥物載體材料及其遞送系統；具高靈敏度、組織和細胞高靶向性及信号放大功能的分子探針，以及診－治一體化的高分子載體材料及其遞送系統。
（7）化石能源高效開發與災害防控理論
主要研究方向：實鑽地層物化特性和岩石力學；油氣藏開發，複雜工況管柱與管線，複雜油氣工程相互作用及流動；開采條件下岩體本構關系，多相、多場耦合的多尺度變形破壞機理；極端條件下開采機器人化的信息融合與決策。
（8）高效提取冶金及高性能材料制備加工過程科學
主要研究方向：冶金關鍵物化數據；選冶過程物相結構演變；反應器新原理與新流程，低碳煉鐵；高效轉化與清潔分離，二次資源利用，高效連鑄；高性能粉末冶金材料；多場作用下的金屬凝固；界面科學；冶金過程高效利用。
（9）機械表面界面行為與調控
主要研究方向：界面接觸與粘着機理；表/界面能形成機理及應用；受限條件下界面行為調控；運動體與介質界面行為；生物組織/人工材料界面行為；生物組織界面損傷與修複。
（10）增材制造技術基礎
主要研究方向：高效、高精度增材制造方法；先進材料增材制造技術及性能調控；材料、結構與器件一體化制造原理與方法；生物3D打印及功能重建；多尺度增材制造原理與方法。
（11）傳熱傳質與先進熱力系統
主要研究方向：非常規條件及微納尺度傳熱的基礎研究；基于先進熱力循環的新型高效能量轉換與利用系統；生物傳熱傳質基礎理論及仿生熱學；熱學探索－熱質理論的微觀基礎及其與宏觀規律的統一。
（12）燃燒反應途徑調控
主要研究方向：基于燃料設計和混合氣活性控制的燃燒反應途徑調控研究；非平衡等離子體燃燒反應途徑調控研究；以催化輔助、無焰燃燒、富氧燃燒和化學鍊燃燒等新型燃燒技術為主燃燒反應途徑調控研究；基于尺度效應的燃燒反應途徑調控；基于物理過程控制的燃燒反應途徑調控。
（13）新一代能源電力系統基礎研究
主要研究方向：新一代能源電力系統的體系架構及系統安全穩定問題作用機理（包括智能電廠和智能電網等方面）；電工新材料應用及新裝備的研制、運行和服役中的相關科學問題；多種能源系統的互聯耦合方式；供需互動用電、能源電力與信息系統的交互機制；系統運行機制與能源電力市場理論；網絡綜合規劃理論與方法。
（14）高效能高品質電機系統基礎科學問題
主要研究方向：電－磁－力－熱－流體多物理場交叉耦合與演化作用機理；“結構－制造－性能－材料服役行為”的耦合規律和綜合分析方法；多約束條件下電機系統及其驅動控制；電機系統的新型拓撲結構、設計理論與方法、制造工藝、控制策略。
（15）多種災害作用下的結構全壽命整體可靠性設計理論
主要研究方向：多種災害（地震、風災、火災、爆炸等）作用下的土木工程結構全壽命可靠性設計理論與方法；多種災害作用危險性分析原理，工程結構時、空多尺度破壞規律，高性能結構體系與可恢複功能結構體系，防禦多種災害的結構整體可靠度設計理論與方法。
（16）綠色建築設計理論與方法
主要研究方向：建築形體、空間、平面和構造與綠色建築評價指标體系的耦合作用規律；不同地域綠色居住建築模式、公共建築和工業建築綠色設計的原理、方法、技術體系和評價标準。
（17）面向資源節約的綠色冶金過程工程科學
主要研究方向：外場強化下的資源轉化機理和節能理論；非常規介質特别是高溫熔體中強化反應傳遞過程的機理和調控機制；物質相互作用的特殊現象和反應機理、熱力學與動力學調控機制；多因素多組元固/液/氣界面結構及界面反應；反應器内及各種物理場下的化學反應、物質、能量傳輸的耦合機制；資源利用過程中的高效、低碳排放轉化的共性科學問題。
（18）重大庫壩和海洋平台全壽命周期性能演變
主要研究方向：深部岩土破壞力學；庫壩和海洋平台材料性能演變；庫壩和海洋平台多相多場耦合與性能演變及災變風險；庫壩和海洋平台的實時監控與防災減災。
6．信息科學部優先發展領域
（1）海洋目标信息獲取、融合與應用
主要研究方向：海上目标探測、識别理論及方法；水下目标探測機理和識别方法；水下通信與海空一體信息傳輸；海洋目标環境觀測與信息重構；異質異構海量數據處理與信息融合理論與關鍵技術。
（2）高性能探測成像與識别
主要研究方向：多維多尺度探測成像機理；微弱信号檢測與認知探測成像；探測成像信号處理與目标智能識别；多模态成像理論與信息重建；計算成像理論與方法。
（3）異構融合無線網絡理論與技術
主要研究方向：新型超高速無線傳輸理論與方法；星座寬帶通信網絡基礎理論；移動互聯網絡理論與技術；空地協同網絡體系架構及組織機理；高動态異構無線資源高效利用與優化方法；基于計算通信融合的無縫信息服務。
（4）新型高性能計算系統理論與技術
主要研究方向：高能效的新型微處理器體系結構；可擴展高性能計算機系統結構及大規模并行編程模型；基于新型存儲介質的存儲結構與技術；大規模并行應用算法、軟件與協同優化；基于新材料和新結構的量子器件；新型量子計算模型和量子計算機體系結構。
（5）面向真實世界的智能感知與交互計算
主要研究方向：真實物理世界的多通道高效表征、建模、感知與認知；人機物融合環境的情境理解與自然交互；網絡環境下的虛實融合與互操作；多媒體深度挖掘與學習、複雜高維信息的合成與可視分析。
（6）網絡空間安全的基礎理論與關鍵技術
主要研究方向：網絡環境下系統安全性評估理論與方法；移動與無線網絡安全接入模型、協議與系統架構；雲計算環境下的虛拟化安全分析和訪問控制模型；基于設備指紋、信道特征的硬件身份認證與安全通信；面向網絡應用的新密碼體制基礎理論與數據安全機制。
（7）面向重大裝備的智能化控制系統理論與技術
主要研究方向：多層次、高維度、強非線性、強耦合的複雜工業過程的智能建模、控制與優化的新理論與新方法；系統報警與運行故障智能診斷與自愈控制；自适應、自學習、安全可靠運行的智能化控制系統實現技術；重大工業裝備智能化控制系統的驗證平台與應用驗證研究。
（8）複雜環境下運動體的導航制導一體化控制技術
主要研究方向：面向未來智能車的行駛優化與安全控制；極地導航的新機理、新方法；深空探測器高性能導航與制導一體化控制；在軌操作與服務的航天器自主導航與制導一體化控制；深海探測器高精度高可靠感知、導航與控制一體化。
（9）流程工業知識自動化系統理論與技術
主要研究方向：工業大數據驅動的流程工業的領域知識挖掘、推理與優化重組；知識工作者自動化+COCC（控制與優化、計算機技術、通訊技術）與流程工業實體相結合的智能優化技術系統理論與方法；基于工業雲和工業物聯網的工業認知網絡系統基礎；性能指标決策、優化運行與控制一體化軟件平台系統基礎；流程工業知識自動化系統實驗平台與驗證。
（10）微納集成電路和新型混合集成技術
主要研究方向：新型低功耗器件及電路理論；納米單片集成電路技術；微納傳感器及異質集成融合技術。
（11）光電子器件與集成技術
主要研究方向：光通信及信息處理功能集成芯片；超高分辨成像及顯示芯片技術；寬禁帶半導體光電子器件及集成技術。
（12）高效信号輻射源和探測器件
主要研究方向：太赫茲/長波紅外器件設計、仿真與測試技術；太赫茲/長波紅外材料生長和器件研制；毫米波射頻器件；真空電子器件、超導電子器件；人工電磁材料和器件。
（13）超高分辨、高靈敏光學檢測方法與技術
主要研究方向：突破衍射極限的光學遠場成像方法與技術；多參數光學表征和跨層次信息整合以及單分子成像與動态檢測；亞納米級精度光學表面檢測，包括三維空間信息精确獲取與精密檢測、高靈敏度精細光譜實時檢測技術。
（14）大數據的獲取、計算理論與高效算法
主要研究方向：大數據的複雜性與可計算性理論及簡約計算理論；大數據内容共享、安全保障與隐私保護；低能耗、高效大數據獲取機制與器件技術；異質跨媒體大數據編碼壓縮方法；大數據環境下的高效存儲訪問方法；大數據的關聯分析與價值挖掘算法；面向大數據的深度學習理論與方法；大數據的模型表征與可視化技術；大數據分析理解的算法工具與開放軟件平台；存儲與計算一體化的新型系統體系結構與技術；面向大數據的未來計算機系統架構與模型。
（15）大數據環境下人機物融合系統基礎理論與應用
主要研究方向：人機物融合系統的動态行為分析與評估；基于大數據的趨勢預測與決策；面向人機物融合的軟件方法與技術；面向人機物融合的未來網絡體系結構；面向領域大數據的人機物融合系統示範應用（包括金融征信、網絡空間安全、智能交通、環境監測等）。
7．管理科學部優先發展領域
（1）管理系統中的行為規律
主要研究方向：消費者隐私保護行為與個人信息價值模型；移動互聯環境下消費者行為變遷理論；服務參與者行為機理與服務策略研究；社會化網絡環境中的創業者行為機理研究；企業管理者的行為及其财務決策影響；企業和居民的綠色低碳行為規律。
（2）複雜管理系統分析、實驗與建模
主要研究方向：社會系統集群行為湧現機制及其原理；博弈行為偏好演化與管理實驗；複雜社會經濟系統運行與計算實驗；時空關聯數據建模與可視化分析理論及方法；網絡大數據挖掘和社會計算；互聯網金融的複雜系統理論基礎。
（3）複雜工程與複雜運營管理
主要研究方向：複雜工程基本理論；複雜工程組織模式、組織行為與現場管理；複雜工程戰略決策分析與管理；複雜地下物流系統集成與管理；大數據驅動的分布式運營管理模式；基于電子商務消費者行為的運營管理理論和方法；智能工廠和智能制造中的運營管理。
（4）移動互聯環境下交通系統的分析優化
主要研究方向：信息時代的交通行為人因機理與即時需求管理；大城市複雜綜合交通網絡設計與優化，多方式交通時空資源動态協同配置作用機理；大型綜合交通系統的實時可靠性分析；交通運輸系統整體運行狀态在線建模與分析。
（5）數據驅動的金融創新與風險規律
主要研究方向：實時金融大數據的計量分析理論和技術；異質非常規金融大數據的融合與價值發現；基于大數據的金融風險識别和管理新理論、新方法，互聯網和數據驅動的金融創新及其風險管理；社會網絡對公司金融政策和決策的影響機理；網絡環境下公司财務危機的規律及其全局性影響。
（6）創業活動的規律及其生态系統
主要研究方向：新創企業的商業模式創新規律；新創企業知識員工的激勵機制；新型創業生态系統的要素及其演化規律；基于物理－信息空間融合的創業企業生态群落；互聯網對創業活動和運營決策的影響。
（7）中國企業的變革及其創新規律
主要研究方向：經濟轉型背景下企業與政府的新型關系；中國企業的全球化規律及其驅動因素和影響，新形勢下的企業戰略變革與組織演化規律；中國會計制度和信息披露改革機制；數據驅動的市場推廣模式與促銷策略；移動互聯時代的多渠道變革、整合與創新；企業發展智庫與數據庫建設理論與平台。
（8）企業創新行為與國家創新系統管理
主要研究方向：全球科技治理體系重構及其對中國的影響；國家創新能力與創新體系評估的理論基礎；創新驅動發展的國家治理體系與政策科學；企業創新與産業發展的重大影響因素和影響規律；大數據驅動的企業創新戰略理論；企業知識産權與技術标準的戰略管理；企業的創新行為與創新生态系統相互作用規律。
（9）服務經濟中的管理科學問題
主要研究方向：服務資源組織與協調機制；信息産品與服務定價；制造商的服務化模式與戰略；新興領域服務系統的運營管理；移動互聯環境下變革性服務與創新；基于大數據的客戶體驗優化與服務模式創新。
（10）中國社會經濟綠色低碳發展的規律
主要研究方向：綠色物流、供應鍊和運營管理；國家能源體系變革的規律及其驅動機理；全流域和跨流域水資源的系統管理機制；中國宏觀經濟綠色發展的新規律和新形态；綠色低碳發展的國家政策設計及其影響評估；國際氣候治理結構演變與合作機制。
（11）中國經濟結構轉型及機制重構研究
主要研究方向：中國宏觀調控體系的轉型與重構；國家治理機制與财稅體制改革；中國國有企業體制轉軌和新型治理規律；中國金融體系的演化和變革規律；新時代背景下中國企業對外投資與戰略管理；中國資本市場國際化規律及其金融安全影響。
（12）國家安全的基礎管理規律
主要研究方向：國家安全治理與管理基礎規律和科學理論；新時期國家發展策略與國際競争戰略分析；國家綜合應急管理體系建設基礎規律；國家信息安全管理與應對策略；超大都市安全運行與安全規劃基礎理論；面向重大突發事件的交通流/物流演化與應急調控；中國的老齡化與可持續養老制度設計機理。
（13）國家與社會治理的基礎規律
主要研究方向：國家治理和社會治理的基本理論；國家治理和社會治理的體系構建與運行機理；全球治理體系中的國家與社會治理規律；政府決策支持的新理論和新方法；異質治理信息的分布式采集與數據處理方法；國家智庫與數據庫建設理論與平台。
（14）新型城鎮化的管理規律與機制
主要研究方向：中小城鎮群落的城市綜合管理規律和體系構建；新型城鎮化的人本目标、演化進程與資源約束；城鎮化中的新農村經濟發展規律與鄉村治理；跨區域的系統性人口遷移規律及其社會經濟影響。
（15）移動互聯醫療及健康管理
主要研究方向：健康管理指标的數據标準化原理；電子健康系統中的參與者協同與價值創造；基于大數據的電子健康管理及其模式創新；數據驅動的醫療質量和醫療安全管理；分布式醫療資源的優化配置。
8．醫學科學部優先發展領域
（1）發育、炎症、代謝、微生态、微環境等共性病理新機制研究
主要研究方向：重點研究發育－老化機制、炎症可控化機制、細胞代謝機制、微生态局部與全身互作機制、神經－内分泌－免疫網絡、組織器官或病變區域微環境特性等疾病發生、發展、轉歸、康複過程的共性科學問題，為各種器官的急性衰竭、自身免疫損傷、慢性功能退化、組織修複、惡性腫瘤等一系列疾病過程提供新視角和新幹預策略。
（2）基因多态、表觀遺傳與疾病的精準化研究
主要研究方向：利用中國病例資源，通過全基因組關聯研究、外顯子組深度測序和表觀遺傳分析，精确鑒定各種疾病的易感位點；通過分子－細胞－器官－整體的現代疾病研究策略，加強分子網絡關鍵節點的精準研究，為疾病防治提供有效的候選靶點。
（3）新發突發傳染病的研究
主要研究方向：加強新發突發傳染病病原體的快速鑒别、緻病機制、免疫病理、疫苗研究、治療性抗體等實驗室研究；加強新發突發傳染病的臨床救治新思路新策略研究，以及預警與緊急防控的戰略研究。
（4）腫瘤複雜分子網絡、幹細胞調控及其預測幹預
主要研究方向：構建基因轉錄調控、細胞代謝與信号轉導網絡、蛋白質相互作用網絡等腫瘤的系統調控網絡，揭示網絡交互調控在腫瘤發生發展中的作用；研究腫瘤幹細胞在腫瘤發生發展、複發轉移和耐藥中的分子機制；明确腫瘤的精細分子分型，為腫瘤預測早期、早診及幹預提供依據。
（5）心腦血管和代謝性疾病等慢病的研究與防控
主要研究方向：加大對心腦血管疾病、代謝性疾病、神經精神疾病、退行性疾病等慢性疾病的深入系統、規模化流行病學和人群幹預研究；探索面向慢性疾病早診早治早幹預和逆轉疾病重症化的前沿基礎研究。
（6）免疫相關疾病機制及免疫治療新策略
主要研究方向：深化各類器官特異性和全身性自身免疫疾病的新機制研究，加強各種重大疾病（腫瘤、感染性疾病、器官移植排異等）的免疫病理機制研究，解讀疾病發生發展中免疫穩态的關鍵作用與機制；創新性發掘各種細胞免疫治療、免疫基因治療、單抗靶向治療、免疫功能蛋白藥物等免疫治療新途徑新策略。
（7）生殖－發育－老化相關疾病的前沿研究
主要研究方向：圍産期胎兒發育異常（包括出生缺陷）、孕婦妊娠疾病風險的早期預測；成年期慢性病的胚胎源性發病機制研究；兒童發育相關疾病（尤其是神經精神疾病）的前沿研究；以老年共病和健康長壽隊列人群為對象，進行重要器官衰老生物學（例如腦老化）及其醫學幹預研究。
（8）基于現代腦科學的神經精神疾病研究
主要研究方向：發現重大神經精神疾病（AD、PD、精神分裂症、抑郁症和孤獨症等）的關鍵基因與發病新機制，創新性确立特定神經精神疾病的分子分型；基于内源性神經再生修複新機制的幹細胞治療新策略。
（9）重大環境疾病的交叉科學研究
主要研究方向：充分利用人群和現場優勢，加強環境因素（自然、社會、心理、食品、職業、生活習慣等）對健康危害的暴露組學研究，注重特殊環境因素對特有高發疾病（例如空氣污染與呼吸疾病、環境内分泌幹擾化學物早期暴露與出身缺陷、高/低溫環境緻多器官功能障礙機制與防治等）的綜合研究和健康風險評估，并通過與其他相關學科密切交叉提高研究能力。
（10）急救、康複和再生醫學前沿研究
主要研究方向：深入探索急救與康複醫學的基本科學問題，創建新型急救與康複技術；加強再生醫學的前沿研究，注重學科交叉與轉化，在幹細胞技術、組織工程、生物醫用材料、細胞治療、基因治療、微生态治療、骨髓移植、器官移植等方面進行新理論指導下的技術提升。
（11）個性化藥物的新理論、新方法、新技術研究
主要研究方向：建立基于分子分型－靶标的個性化藥物篩選體系，開展基于基因多态、結構多态的個性化藥物設計，進行基于疾病動物的功能評價與成藥特性研究；明确藥物療效與毒性的生物标志物，為個性化藥物的研究提供新技術、新方法、新策略。
（12）中醫理論的現代科學内涵及其對中藥發掘的指導價值研究
主要研究方向：加大對中醫基礎理論和中藥研發的研究投入；加強證候與病證結合、藏象基礎研究和功能機制研究、經絡研究等，深入挖掘其中現代科學内涵；深入解析常用中藥方劑的物質基礎，并在中醫理論指導下實現中藥現代化。
（13）個性化醫療關鍵技術與轉化研究
主要研究方向：建立基于單細胞收集、培養、示蹤、分析的全套單細胞研究體系；優化循環DNA的富集和深度分析技術；完善微型化免疫檢測技術；發展床旁診斷技術研發和标準化流程體系，為個性化醫療與轉化研究提供技術手段。
（14）多尺度多模态影像技術與疾病動物模型研究
主要研究方向：自主研制或集成創新多尺度多模态影像技術平台，實現實時動态精确直觀疾病發生發展過程中分子、細胞器、細胞、組織的病理變化；利用基因操作技術創建各類疾病動物，開發各類高等級動物疾病模型和創建人源化小動物模型，實現動物模型和臨床疾病的高度交叉融合。
（15）智能化醫學工程的創新診療技術研究
主要研究方向：綜合交叉應用生物醫學、物理、信息、工程材料等學科相關研究手段，創建與提升前沿性、創新性、實用性、普惠性的診療技術及器械的研制水平，加強各類技術的研發和标準化，推進我國獨立醫學醫療體系的建設。
（二）跨科學部優先發展領域
跨科學部優先發展領域包括：着力推動我國基礎研究在拓展新前沿、創造新知識、形成新理論、發展新方法上取得重大突破的領域；着力解決我國傳統産業升級和新興産業發展中深層次關鍵科學問題的領域；着力提升我國應對全球重大挑戰能力的領域；着力維護國家安全和我國在國際競争中核心利益的領域。
1．介觀軟凝聚态系統的統計物理和動力學
核心科學問題：軟凝聚态系統維度降低與尺度減小導緻的新物性與新效應，生物小系統和大腦生命過程等調控網絡，活性物質相關的非平衡統計物理效應；統計物理理論與方法，量子漲落、量子相變和量子熱機等以及顆粒物質、液晶、膠體和水等系統的平衡性質與結構動力學；生命信息分子（DNA、RNA）、蛋白質和細胞的力學特性、信息編碼，及其相互作用的神經網絡動力學；生理系統及相關疾病診治的生物力學與力生物學機理和多生理系統耦合、跨分子－細胞－組織等層次生物力學實驗和建模仿真。
2．工業、醫學成像與圖像處理的基礎理論與新方法、新技術
核心科學問題：MRI、CT及PET成像的新方法，多模态光學成像，工業及公共安全、醫學圖像判讀的基礎算法；支持精準診斷和治療的成像、圖像處理與重建、建模與優化的新技術新方法，包括圖像分析與處理的大數據技術等；可延展柔性電子器件的性能、器件與人體/組織的自然粘附力學機制、生物兼容性與力學交互；生物介質及非牛頓流體中本構關系與物理、生物信息傳播特征研究，獲取生命活性物質更詳細信息的新概念、新方法、新技術。
3．生物大分子動态修飾與化學幹預
核心科學問題：動态化學修飾（如蛋白質翻譯後修飾和核酸表觀遺傳修飾等）調控生物大分子結構、功能及相互作用的分子機制；生物大分子動态化學修飾的生物學意義；生物大分子動态化學修飾的探針技術與檢測手段；靶向生物大分子動态化學修飾的小分子幹預策略；外源（化學合成）生物大分子的修飾和生物功能化。
4．手性物質精準創造
核心科學問題：手性物質精準創造的高效性和高選擇性；宏觀手性材料制備的有序化和可控性；手性功能材料性能調控的分子基礎；手性分子的生物學效應。
5．細胞功能實現的系統整合研究
核心科學問題：多個細胞器之間的相互作用和網絡調控；胞漿中的生物大分子（複合體）與亞細胞結構的相互作用和調控；細胞器形态生成和維持中的力學機制；細胞功能預測和诠釋的細胞模型和模拟；細胞器和亞細胞結構的人工設計原理與構建。
6．化學元素生物地球化學循環的微生物驅動機制
核心科學問題：典型環境微生物群落結構與元素循環的關系；微生物物質代謝途徑對元素循環的作用；微生物能量轉化機制及其與元素循環的偶聯；驅動元素循環關鍵微生物（群）的環境适應與響應機制。
7．地學大數據與地球系統知識發現
核心科學問題：三維空間分析與時空數據挖掘方法體系；地學大數據規則化重構；地學大數據關聯分析與統計預測；快速、動态、精細全信息三維地學建模方法；三維地學空間數據結構模型；多維時空大數據組織、管理與動态索引；地學大數據計算理論、技術方法與知識發現；資源環境空間格局及其變化探測。
8．重大災害形成機理及其減災對策
核心科學問題：強震的孕育環境、發生機理及預測探索；大陸活動火山成因機理與災害和環境效應；重大滑坡、泥石流等災害事件的成災機理；極端氣象災害形成機理；水旱與海洋災害風險形成機理；重大工程活動及緻災機理；不同類型自然災害的誘發、成災和災害鍊；人類活動與自然災害的相互作用；重大災害的監控預警與風險評估。
9．新型功能材料與器件
核心科學問題：功能材料的新現象和新機制；功能材料及器件多層次結構的表界面調控；新型功能材料的宏量制備與缺陷控制；影響能量轉換/存儲材料效率的物理機制、器件模型和失效原理；信息探測、傳輸、計算與存儲功能材料及器件的可控制備原理、穩定性及新物性、新效應的物理起因；柔性電子技術關鍵材料的設計制造與可靠性；催化材料功能調控機理、制備及新型催化材料設計理論和方法；高性能生物醫用診斷、替換和修複、治療、藥物載體新材料的功能性、相容性和服役壽命；面向不同功能特性的材料計算基礎。
10．城市水系統生态安全保障關鍵基礎科學問題
核心科學問題：水生态系統與水質水量變化的交互影響與調控機制；污染物共暴露過程對城市水體生物群落及敏感物種的危害機理；基于生态完整性的城市水環境健康安全與生态修複理論和方法；城市水系統多元循環的物質流、能量流變化規律與動力學模式；城市再生水生态儲存與多尺度循環的風險控制原理與途徑；城市水系統可持續健康的綜合保障策略。
11．電磁波與複雜目标/環境的相互作用機理與應用
核心科學問題：超電大、多尺度複雜結構目标電磁散射特性建模；地空和海空半空間背景中複雜結構目标的複合電磁散射特性建模；具有普适性的精确、高效的理論建模和數值計算方法研究；随機時變環境（如粗糙地、海面）的電磁散射及與确定性目标電磁散射模型的融合方法；分層介質低頻近場探測中的空間選擇性和自适應聚焦方法；大規模可信電磁計算中的數理模型驗證、校核與評價；非均勻介質中電磁探測的反演解釋模型、全局約束條件和解的收斂性、解的置信度分析。
12．超快光學與超強激光技術
核心科學問題：面向激光聚變、激光加速、阿秒（10-18s）科學等重大需求，突破提升超強超短激光的峰值功率、可聚焦能力、重複頻率和電光轉換效率的瓶頸問題，力争達到1016W的激光峰值功率和1023W/cm2激光聚焦強度；發展中紅外等新波段超強超短激光和超高通量激光放大技術；開拓阿秒非線性光學等超快非線性光學新前沿，包括高光子能量和極短脈寬阿秒脈沖的産生與診斷，超快光譜與超快成像等。發展可支撐超高峰值功率與超寬帶寬以及新波段超強超短激光、具有超高破壞阈值的新型激光與光功能材料與元器件。
13．互聯網與新興信息技術環境下重大裝備制造管理創新
核心科學問題：複雜裝備制造工程管理方法論，複雜裝備制造工程管理模式創新，重大裝備開發、生産與再制造過程管理，重大裝備制造供應鍊管理的制造質量與可靠性管理。
14．城鎮化進程中的城市管理與決策方法研究
核心科學問題：區域産業結構演化模式，城鎮化驅動機制，新型城鎮化導向下的城市協同理論與方法，人口合理集聚與有機疏散的決策理論研究，城鎮化過程中綜合交通網絡資源配置。
15．從衰老機制到老年醫學的轉化醫學研究
核心科學問題：開展衰老系統生物學機制、組織器官衰老、變性與病損機制、衰老相關臨床表型特征研究；建立衰老及相關老年慢性疾病靈長類動物模型、特色人群隊列和數據庫、并利用其開展機制研究；基于穿戴設備和移動醫療技術的人類衰老與健康大數據收集、分析與應用；衰老與相關疾病的早期診斷與靶向治療；規範化衰老評價體系的建立；基于衰老機制關鍵環節的小分子藥物研究和對相關疾病的幹預效果評價。
16．基于疾病數據獲取與整合利用新模式的精準醫學研究
核心科學問題：在大數據獲取方面，高通量、高特異性、高靈敏度的基因測序、單細胞測序、表觀遺傳譜系與分子網絡檢測、NcRNA測定，各種蛋白質組學、代謝組學、器官組織的定位定量平行數據挖掘等相關理論與前沿技術的再創新，以及可應用于醫學檢測的生物芯片、串聯質譜、化學探針等海量數據獲取方法的提升，各類疾病的規模化前瞻性臨床隊列與大規模亞健康人群的分子群譜大數據的規範化獲取，個體化醫療信息獲取、分類與存儲，醫療信息系統大數據整合與數據庫構建；在大數據分析方面，系統整合的數學模型的建立，單或多通路分子動态網絡的模式化分析，疾病共性機理或單一疾病的模塊式模拟，基于網絡藥理學的多靶點藥物設計，個體化疾病診治的數據集成與預案推導，重大疾病發生與流行的數字化預警模型與防控時空節點的推演，醫療信息系統構建、數據傳輸與精準分析等。