編者按：

　　習(xí)近平總書記在5月28日召開的兩院院士大會(huì)和中國(guó)科協(xié)第十次全國(guó)代表大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，“科技攻關(guān)要堅(jiān)持問題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問題去”。5月30日，中國(guó)科學(xué)院七位院士從各自研究領(lǐng)域出發(fā)，聚焦國(guó)家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略需求、前瞻學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展方向，圍繞碳中和、疾病預(yù)防控制、集成電路等前沿?zé)狳c(diǎn)問題發(fā)表真知灼見。本版為您呈現(xiàn)院士們的精彩觀點(diǎn)，共同為這些“最緊急、最緊迫的問題”尋求答案。

　　■中科院院士、地質(zhì)學(xué)家、氣候變化專家 丁仲禮

　　碳中和將帶來經(jīng)濟(jì)社會(huì)大轉(zhuǎn)型

　　我國(guó)對(duì)國(guó)際社會(huì)承諾“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。碳中和是指二氧化碳的人為排放量被人為作用(木材蓄積量、土壤有機(jī)碳、工程封存等)和自然過程(海洋吸收、侵蝕-沉積過程的碳埋藏、堿性土壤固碳等)所吸收，實(shí)現(xiàn)凈零排放。

　　丁仲禮表示，碳中和看似復(fù)雜，實(shí)際上概括起來就是一個(gè)“三端發(fā)力”的體系：第一端是能源供應(yīng)端，盡可能用非碳能源替代化石能源發(fā)電、制氫;第二端是能源消費(fèi)端，力爭(zhēng)在絕大多數(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)非碳能源對(duì)化石能源消費(fèi)的替代;第三端是人為固碳端，通過生態(tài)建設(shè)、土壤固碳、碳捕集封存等組合工程去除不得不排放的二氧化碳。

　　“碳中和將帶來經(jīng)濟(jì)社會(huì)大轉(zhuǎn)型,‘技術(shù)為王’將在此進(jìn)程中得到充分體現(xiàn)，即誰在技術(shù)上走在前面，誰就將在未來國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)?！倍≈俣Y認(rèn)為，國(guó)家需要積極研究與謀劃，系統(tǒng)布局，力爭(zhēng)以技術(shù)上的先進(jìn)性贏得產(chǎn)業(yè)上的主導(dǎo)權(quán)。

　　“三端發(fā)力”所需資金將是天文數(shù)字，無法依靠政府財(cái)政補(bǔ)貼完全滿足，必須堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向，鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，穩(wěn)步推進(jìn)。政府的財(cái)政資金應(yīng)主要投入在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)示范上，力爭(zhēng)使我國(guó)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迭代進(jìn)步快于他國(guó)。丁仲禮特別指出，在此過程中要防止能源價(jià)格明顯上漲，影響居民生活和產(chǎn)品出口。

　　評(píng)價(jià)國(guó)家、區(qū)域、行業(yè)、企業(yè)甚至家庭的碳中和程度，需從收支兩端計(jì)量。從能源消費(fèi)角度看，“支”(即排放)相對(duì)容易計(jì)量;“收”(即固碳)很難精確計(jì)量。丁仲禮建議，國(guó)家應(yīng)盡早建立監(jiān)測(cè)、計(jì)算、報(bào)告、檢核的標(biāo)準(zhǔn)體系，以確保牢牢掌握我國(guó)碳收支狀況的話語權(quán)。

　　■中科院院士、光學(xué)專家 李儒新

　　高功率激光與高能粒子加速器融合前景廣闊

　　高功率激光和高能粒子加速器歸屬于不同的學(xué)科領(lǐng)域。近年來，兩個(gè)學(xué)科相互促進(jìn)、交叉發(fā)展的趨勢(shì)日益明顯。

　　李儒新介紹，2019年中國(guó)和歐盟兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室獲得了超過10拍瓦的激光脈沖輸出。這種超高峰值功率超短脈沖激光被稱為最亮光源，可以提供前所未有的極端物理?xiàng)l件與全新實(shí)驗(yàn)手段。

　　“而高能粒子加速器最初是作為人們探索原子核結(jié)構(gòu)的重要手段發(fā)展起來的?！崩钊逍抡f，同步輻射裝置、自由電子激光裝置、閃裂中子源、對(duì)撞機(jī)等大科學(xué)裝置的核心都是高能粒子加速器。

　　高能質(zhì)子和重離子加速器的一個(gè)重要應(yīng)用是腫瘤的精準(zhǔn)放療。“質(zhì)子/重離子放療是當(dāng)下最先進(jìn)的腫瘤放射治療方法，目前主要用射頻加速器來加速高能質(zhì)子和碳離子，昂貴的造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用極大制約著質(zhì)子/重離子放療設(shè)備的推廣應(yīng)用。”李儒新表示，基于高功率激光的質(zhì)子和重離子加速器，有望降低腫瘤放療設(shè)備的造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用，“一個(gè)值得重視的方向是基于高瞬時(shí)輻射劑量的超短脈沖質(zhì)子束治療，即FLASH放療方案。因?yàn)榧す饧铀儆欣讷@得更短脈沖的高峰值流強(qiáng)質(zhì)子束，從而達(dá)到超高的瞬時(shí)劑量率”。

　　“作為高性能的寬波段光源用戶裝置，基于電子儲(chǔ)存環(huán)的同步輻射光源在生命科學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、能源科學(xué)等研究領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用?！崩钊逍轮赋觯壳笆澜缍鄧?guó)正在大力發(fā)展第四代同步輻射裝置。與此同時(shí),超越第四代光源平均亮度，獲得2~3個(gè)量級(jí)以上提升并實(shí)現(xiàn)時(shí)空全相干輻射的所謂第五代同步輻射新原理新方法已被提出。其中，我國(guó)科學(xué)家提出的采用衍射極限電子儲(chǔ)存環(huán)電子束與高功率激光脈沖相互作用的角色散和調(diào)制—反調(diào)等新機(jī)制被認(rèn)為具備實(shí)現(xiàn)第五代同步輻射的潛力。

　　■中科院院士、物理化學(xué)家 包信和

　　氫能發(fā)展是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵

　　化石能源是溫室氣體的主要來源，實(shí)現(xiàn)碳中和意味著必須徹底顛覆工業(yè)革命建立起來的以化石能源為主導(dǎo)的能源體系，構(gòu)建以非化石能源為主體的世界能源新結(jié)構(gòu)。

　　在碳中和目標(biāo)下，我國(guó)煤炭生產(chǎn)和使用的發(fā)展方向在哪里?“清潔煤化工的未來發(fā)展之路，勢(shì)必摒棄‘野蠻’的氧助氣化過程”，包信和建議，采用高效的催化劑和智慧的化學(xué)反應(yīng)過程，在綠氫的幫助下，對(duì)煤炭分子進(jìn)行精準(zhǔn)剪裁，獲得我們需要的化學(xué)產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的“分子煉煤”。

　　“氫能在未來能源構(gòu)架中將與電力一起居于核心位置，氫能的發(fā)展是碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。”包信和介紹，根據(jù)制取氫能所輸入的能量來源不同，氫可以被分為不同種類。“輸入的能量源于可再生能源，如光、風(fēng)等發(fā)電用于電解水，這樣獲得的氫稱為‘綠氫’。只有綠氫會(huì)成為未來清潔可持續(xù)能源的核心?！?/p>

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右，其中96%來自化石能源，僅4%來自電解水，而且所用的電也并非全部來自可再生能源。包信和強(qiáng)調(diào)，在碳中和背景下，科技創(chuàng)新和資本投入要重點(diǎn)關(guān)注水電解，尤其要大力發(fā)展可再生能源驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模水電解制氫。

　　氫作為能源使用，要解決的另一個(gè)問題是儲(chǔ)存和輸運(yùn)。包信和介紹，現(xiàn)今較常用的方法是高壓瓶?jī)?chǔ)氫，這種傳統(tǒng)方法經(jīng)濟(jì)、適用、便于操作，也適合未來的加氫設(shè)施?！敖衲?月，我國(guó)第一款70Mpa塑料內(nèi)膽復(fù)合氣瓶已經(jīng)通過驗(yàn)收，未來批量生產(chǎn)后，將為我國(guó)氫燃料電池汽車的規(guī)?；a(chǎn)提供很好的支撐?！?/p>

　　“根據(jù)原理看，只要是用碳作為能源和還原劑的地方，最終都能用氫替代，從而降低二氧化碳排放?！卑藕徒ㄗh，大膽顛覆現(xiàn)有的生產(chǎn)模式和范式，創(chuàng)新技術(shù)，在鋼鐵冶金、水泥建材生產(chǎn)、煤的直接煉制和化工過程中不斷革新。

　　■中科院院士、病原微生物與免疫學(xué)家 高福

　　預(yù)防是最經(jīng)濟(jì)最有效的健康策略

　　人類同疾病較量最有力的武器就是科學(xué)技術(shù)，人類戰(zhàn)勝大災(zāi)大疫離不開科學(xué)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。提高治愈率、降低病亡率，最終戰(zhàn)勝新冠肺炎疫情，關(guān)鍵要靠科技。

　　在武漢疫情得以控制后, 我國(guó)又出現(xiàn)了綏芬河、舒蘭、北京、青島等多次小范圍疫情?！拔覀兺ㄟ^基因組測(cè)序?qū)Σ《具M(jìn)行溯源，發(fā)現(xiàn)多起疫情是由進(jìn)口冷鏈產(chǎn)品通過國(guó)際海洋漁業(yè)貿(mào)易受到較高負(fù)荷的SARS-CoV-2污染”，高福說，“SARS-CoV-2可通過遠(yuǎn)距離、近距離接觸傳播給冷鏈裝卸或加工工人?！?/p>

　　“我們篩選出兩株單克隆抗體，CA1和CB6能夠阻斷 SARS-CoV-2-RBD與hACE2受體結(jié)合，有較強(qiáng)的中和活性。在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型中進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，CB6-LALA可以抑制SARS-CoV-2病毒滴度，并減少感染相關(guān)的肺損傷?！备吒?qiáng)調(diào)，這對(duì)病毒RBD蛋白表位的鑒定至關(guān)重要，將為開發(fā)疫苗提供有價(jià)值的信息，“分離出的具有中和作用的單克隆抗體CB6可能是一種潛在的治療藥物，目前中美均已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。”

　　不同的新冠肺炎疫情防控策略都表明，疫苗可能是最終解決方案。高福介紹，目前，全球共有7條疫苗研發(fā)技術(shù)路線，共有272個(gè)候選疫苗，其中88個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。我國(guó)目前有三款滅活疫苗、一款腺病毒載體疫苗或附條件上市，一款重組蛋白疫苗獲批應(yīng)急使用。幾款疫苗均表現(xiàn)出良好的免疫原性和安全性。

　　“這次抗擊新冠肺炎疫情的實(shí)踐再次證明，預(yù)防是最經(jīng)濟(jì)最有效的健康策略?！备吒＝ㄗh，把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置，“在新冠肺炎疫情中，公眾對(duì)科普的需求非常強(qiáng)烈。通過淺顯的語言將科學(xué)原理表述清楚，真正回應(yīng)公眾需求，讓大家能夠及時(shí)接受準(zhǔn)確的信息，是廣大科研人員需要共同努力的方向。”

　　■中科院院士、生物海洋學(xué)家 焦念志

　　中國(guó)應(yīng)全面進(jìn)行海洋負(fù)排放科學(xué)規(guī)劃

　　氣候變化關(guān)乎全人類命運(yùn)，碳中和是應(yīng)對(duì)氣候變化的有效措施?！皩?shí)現(xiàn)碳中和，不僅要減少碳排放還要增加碳匯。自然碳匯無法滿足碳中和需求，必須主動(dòng)增匯，即實(shí)現(xiàn)負(fù)排放?！苯鼓钪局赋?，海洋儲(chǔ)存了地球上93%的二氧化碳，對(duì)調(diào)節(jié)氣候變化發(fā)揮著無可替代的作用。

　　焦念志介紹，中國(guó)領(lǐng)海面積近300萬平方公里，縱跨多個(gè)氣候帶，擁有廣闊的邊緣海。地處熱帶、亞熱帶的南海受西太平洋暖池影響，大洋特征明顯;地處溫帶的東海擁有寬廣的大陸架，物質(zhì)運(yùn)輸顯著;黃海是冷暖流交匯的區(qū)域;位于北溫帶的渤海是受人類活動(dòng)高度影響的半封閉淺海。同時(shí)，上述海域還分別受到珠江、長(zhǎng)江、黃河等大江大河的影響。多樣的自然海洋環(huán)境條件為我國(guó)實(shí)施各種類型的負(fù)排放提供了空間。

　　“我國(guó)基于微型生物碳泵MCP原創(chuàng)理論和國(guó)際上對(duì)海洋儲(chǔ)碳機(jī)制的認(rèn)識(shí)，提出整合MCP、BCP、CCP的耦合儲(chǔ)碳機(jī)制(MBC)，通過學(xué)科交叉研究，將突破單一儲(chǔ)碳機(jī)制的局限性，實(shí)現(xiàn)海洋儲(chǔ)碳最大化。”焦念志說。

　　迄今，國(guó)際上研究最多的海洋碳匯組分是紅樹林、海草、鹽沼等海岸帶藍(lán)碳，它們有著重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。焦念志介紹，廣闊的海洋水體中其他碳匯組分儲(chǔ)量巨大，如肉眼不可見的溶解有機(jī)碳占海洋總有機(jī)碳量的90%以上，在地球歷史上對(duì)氣候變化起到了重要的調(diào)節(jié)作用?！霸谔贾泻湍繕?biāo)下，深入研究海洋儲(chǔ)碳的過程與機(jī)理，研發(fā)可行的負(fù)排放路徑與方法，建立海洋碳匯的標(biāo)準(zhǔn)體系，是擺在我們面前的當(dāng)務(wù)之急。”

　　“目前，我們發(fā)起的海洋負(fù)排放國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃(ONCE)，得到了國(guó)際同行的積極響應(yīng)，已有來自15個(gè)國(guó)家的科學(xué)家簽約。”焦念志提出，應(yīng)全面進(jìn)行海洋負(fù)排放科學(xué)規(guī)劃、及時(shí)布局相關(guān)研究與研發(fā)，盡快建立相關(guān)的方法與技術(shù)體系，通過 ONCE推出中國(guó)領(lǐng)銜制定的海洋碳匯/負(fù)排放有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體提供中國(guó)方案。

　　■中科院院士、微電子器件專家 黃如

　　線寬縮小不再是集成電路發(fā)展的唯一技術(shù)路線

　　集成電路技術(shù)的核心內(nèi)容是提升單位成本硬件系統(tǒng)的信息處理、存儲(chǔ)與傳輸能力，并降低單位體積上的能耗。

　　“過去幾十年，集成電路技術(shù)在基礎(chǔ)理論的支撐下不斷突破技術(shù)瓶頸，拓展應(yīng)用邊界，推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，每隔18個(gè)月將單一芯片上集成的晶體管數(shù)目提升一倍，電路單元面積縮小一半。”黃如表示，在上述迭代規(guī)律下，大規(guī)模集成電路的性能每隔一代提升約15%，功耗降低約40%，成本則降低35%左右。

　　黃如介紹，隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，特征尺寸、集成度、性能、功耗、成本等摩爾定律特征從22 納米節(jié)點(diǎn)不再統(tǒng)一提升或縮減，研發(fā)成本從22納米節(jié)點(diǎn)以后顯著上升，集成電路技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入后摩爾時(shí)代。

　　黃如表示，近十年來在器件結(jié)構(gòu)、材料工程、集成工藝、設(shè)計(jì)方法等方面涌現(xiàn)了諸多前沿創(chuàng)新，面向不同應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)不同的集成度、能效比、性能等的折中優(yōu)化，呈現(xiàn)出“百花齊放”態(tài)勢(shì)，支撐快速發(fā)展的多樣化信息應(yīng)用需求。

　　“從22納米FinFET技術(shù)(代工廠的16納米技術(shù))開始，盡管與經(jīng)典的等比例縮小路線有所偏離，近十年來集成電路技術(shù)依然高速發(fā)展，在器件、材料、工藝等領(lǐng)域頻繁的技術(shù)迭代推動(dòng)下，先進(jìn)邏輯制造技術(shù)進(jìn)入了5納米量產(chǎn)階段，2納米技術(shù)正在研發(fā)，1納米技術(shù)研發(fā)開始部署。”黃如介紹，先進(jìn)的10納米級(jí)DRAM存儲(chǔ)器和128層V-NAND閃存技術(shù)也進(jìn)入了市場(chǎng)。

　　“集成電路技術(shù)正進(jìn)入重要的歷史轉(zhuǎn)折期，新原理、新結(jié)構(gòu)器件結(jié)合新材料、新工藝技術(shù)、新設(shè)計(jì)方法風(fēng)起云涌，學(xué)科交叉更強(qiáng)調(diào)深度和廣度的推進(jìn)?！秉S如指出，在先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展三維集成技術(shù)、系統(tǒng)級(jí)協(xié)同優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同功耗約束下的多樣化系統(tǒng)集成，后摩爾時(shí)代集成電路技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)典型的“N分天下”新態(tài)勢(shì)，“經(jīng)典摩爾定律與等效縮比等超摩爾新定律并存互促，為集成電路發(fā)展開辟了更多的道路”。

　　■中科院院士、軌道交通工程專家 翟婉明

　　未來高鐵向著更快更智能出發(fā)

　　短短十多年間，我國(guó)高鐵從無到有，形成了世界最大的高速鐵路網(wǎng)，總里程超過3.8萬公里，逐漸形成“公交化”密集運(yùn)營(yíng)。

　　翟婉明介紹了我國(guó)高鐵的發(fā)展歷程，并指出許多尚需突破的難題，如輪對(duì)、軸承、減振器等關(guān)鍵核心部件長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，亟須實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速列車核心部件自主化?！拔磥砀哞F的發(fā)展應(yīng)著重考慮速度、效益、節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性等技術(shù)指標(biāo)的綜合提升?！钡酝衩髡f。

　　列車速度是衡量一個(gè)國(guó)家鐵路發(fā)展水平的重要指標(biāo)之一。翟婉明介紹，目前我國(guó)大量高鐵線路未達(dá)速運(yùn)營(yíng)，“設(shè)計(jì)時(shí)速350公里的高鐵線路中，目前僅京滬、京張、京津城際、成渝等4條高鐵達(dá)速運(yùn)行，其余20余條運(yùn)營(yíng)時(shí)速均為300公里”。他建議，應(yīng)盡快使我國(guó)高鐵按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)速運(yùn)行，充分挖掘高鐵線路的運(yùn)輸能力，提高效益。

　　“目前，歐洲、日本都在不斷研制更高速度的高速列車，為保持我國(guó)在速度領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，我國(guó)已啟動(dòng)時(shí)速400公里等級(jí)的CR450高速動(dòng)車組研制以及成渝中線高鐵線路建設(shè)規(guī)劃。”翟婉明指出，國(guó)際上對(duì)高鐵的最佳運(yùn)營(yíng)速度尚無定論，中國(guó)高鐵應(yīng)當(dāng)破題。

　　智能高鐵采用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、北斗定位、下一代移動(dòng)通信、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過新一代信息技術(shù)與高速鐵路技術(shù)的集成融合，實(shí)現(xiàn)高鐵智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)技術(shù)水平全面提升?！暗嬲鎸?shí)現(xiàn)高鐵智能化，還需突破諸多關(guān)鍵技術(shù)，比如構(gòu)建高鐵列車智能調(diào)度指揮系統(tǒng)、建設(shè)智能高鐵車站、高鐵設(shè)備采用電子標(biāo)簽管理等?！钡酝衩鹘榻B，我國(guó)近期開通運(yùn)營(yíng)的京張高鐵和京雄高鐵，已運(yùn)用智能化列車控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛，標(biāo)志著我國(guó)正朝著智能高鐵時(shí)代邁進(jìn)。

　　(本報(bào)北京5月30日電 本報(bào)記者 崔興毅)

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)：本報(bào)記者 崔興毅、陳之殷、王斯敏