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關于對國家重點研發(fā)計劃“變革性技術關鍵科學問題”等3個重點專項2019年度項目申報指南征求意見的通知

2018-11-27 11:26:31 作者：本網(wǎng)整理來源：科技部分享至：

關于對國家重點研發(fā)計劃“變革性技術關鍵科學問題”等3個重點專項2019年度項目申報指南征求意見的通知

根據(jù)《國務院關于改進加強中央財政科研項目和資金管理的若干意見》（國發(fā)〔2014〕11號）、《國務院關于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革方案的通知》（國發(fā)〔2014〕64號）、《國家重點研發(fā)計劃管理暫行辦法》（國科發(fā)資〔2017〕152號）等文件要求，現(xiàn)將“變革性技術關鍵科學問題”、“合成生物學”、“發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)”等3個重點專項2019年度項目申報指南公開征求意見。征求意見時間為2018年11月26日至2018年12月11日。

國家重點研發(fā)計劃相關重點專項的凝練布局和任務部署已經(jīng)戰(zhàn)略咨詢與綜合評審特邀委員會咨詢評議，國家科技計劃管理部際聯(lián)席會議研究審議，并報國務院批準實施。本次征求意見重點針對各專項指南方向提出的目標指標和相關內(nèi)容的合理性、科學性、先進性等方面聽取各方意見。科技部將會同有關部門、專業(yè)機構和專家，根據(jù)征求意見情況，修改完善項目申報指南。征集到的意見將不再反饋和回復。

相關意見建議請于12月11日24點之前發(fā)至電子郵箱：jcs_zdxmc@most.cn

科技部基礎研究司

2018年11月26日

“變革性技術關鍵科學問題”重點專項2019 年度項目申報指南（征求意見稿）

變革性技術是指通過科學或技術的創(chuàng)新和突破，對已有傳統(tǒng)或主流的技術、工藝流程等進行一種另辟蹊徑的革新，并對經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生革命性、突變式進步的技術。“變革性技術關鍵科學問題”重點專項重點支持相關重要科學前沿或我國科學家取得原創(chuàng)突破，應用前景明確，有望產(chǎn)出具有變革性影響技術原型，對經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響的前瞻性、原創(chuàng)性的基礎研究和前沿交叉研究。

2019 年本重點專項將圍繞信息、能源、地學、制造、材料、生命科學及交叉（含數(shù)學）等6個領域方向部署項目。

1.高效熱電磁全固態(tài)能源轉換新材料

研究內(nèi)容：研究電子-聲子-自旋/局域磁場相互作用及其物理新機制和新效應，研發(fā)同時具有高熱電性能和高磁熵變等多功能的新材料，研究其材料設計、精細結構表征及其構效關系、超快速制備新技術與結構控制原理。研究熱電磁多功能新型器件設計與制造方法，熱電磁能量轉換新原理與熱電磁全固態(tài)制冷原型系統(tǒng)。

考核指標：建立熱電磁多功能特性協(xié)同調(diào)控理論與方法，發(fā)現(xiàn) 2-3 種熱電磁全固態(tài)能源轉換新材料，發(fā)展 1-2 種變革性新技術，熱電磁全固態(tài)制冷原型系統(tǒng)制冷系數(shù)達到3.0-4.0。

2.鈮酸鋰薄膜重要片上光子器件研究

研究內(nèi)容：研究高品質(zhì)鈮酸鋰薄膜光波導、光學微腔，以及光學超晶格等光學微結構的制備；研究片上光子頻率高速調(diào)諧，以及片上糾纏光子對產(chǎn)生；研究以光子頻率作為量子信息編碼實現(xiàn)量子邏輯門操作；研制片上有源光量子器件、可編程光量子信息處理芯片，及片上光頻梳等重要器件。

考核指標：鈮酸鋰單模光波導損耗達到 0.01 dB/cm 量級，微腔光學品質(zhì)達到 108 量級；片上高速光子頻率調(diào)制帶寬大于 40GHz，半波電壓小于 2 V；片上雙光子頻率糾纏態(tài)的糾纏度大于 90%；頻率編碼兩量子比特邏輯門操作保真度大于 85%；光頻梳器件譜寬大于 300nm。

3.高能量密度二次電池材料

研究內(nèi)容：面向新一代智能電動汽車和可穿戴式設備的需求，突破二次電池的體積能量密度和安全性瓶頸，研究分級納米超結構負極材料反應過程原位觀測和動力學性能調(diào) 控技術、高能量密度梯度正極材料原位觀測和界面調(diào)控技術、多級結構納米導電材料輸運性能調(diào)控技術和儲能器件設計、材料匹配與制造工藝，研制出新一代高能量密度鋰離子電池和柔性可穿戴電池。

考核指標：設計和制備分級納米超結構負極材料，儲鋰密度比現(xiàn)有石墨負極材料提升一倍以上；設計和制備高能量密度梯度正極材料，比現(xiàn)有正極材料提升 20%以上；建立納米正/負極材料的中子衍射、高分辨電鏡、Raman 光譜、X 射線三維成像等原位觀測方法，設計和制造高能量密度二次電池，動力電池能量密度≥1000Wh/L，循環(huán)壽命大于 1000 次，安全性達到國標要求柔性，與人體友好的可穿戴高能量密度電池能量密度≥400Wh/L，循環(huán)壽命大于 500 次。

4.“石墨烯基第三代+”深紫外固態(tài)光源器件

研究內(nèi)容：發(fā)展介電襯底上石墨烯的直接生長方法，獲得高質(zhì)量、大面積、層數(shù)可控、摻雜濃度和晶疇尺寸可調(diào)的石墨烯薄膜，實現(xiàn)宏量制備；研究石墨烯上氮化物薄膜的生長機制，解決氮化物異質(zhì)外延中晶格失配和熱失配的瓶頸問題，建立范德華外延生長氮化物的系統(tǒng)理論，實現(xiàn)大尺寸非晶襯底上高質(zhì)量氮化物的可控制備技術；研制非晶襯底上深紫外發(fā)光器件；發(fā)展基于石墨烯的器件轉移技術，實現(xiàn)深紫外發(fā)光器件的柔性構筑。

考核指標：實現(xiàn)介電襯底上高質(zhì)量石墨烯樣品的直接生長，建立大面積（12 英寸）、層數(shù)可控（1~5 層）、缺陷密度可調(diào)、單層覆蓋率 95%以上的宏量制備方法；實現(xiàn)非晶襯底上 AlN 材料位錯密度低于 5?108 cm-2， UVC 波段深紫外LED 內(nèi)量子效率大于 30%；獲得柔性深紫外 LED 的原型器件，建立相應工藝示范線，引領第三代半導體材料制備方法的變革性創(chuàng)新。

5.寬波段光電探測材料

研究內(nèi)容：針對全天候、全天時高分辨率對地成像觀測需要，開展具有寬波段響應特性的光電探測材料新體系設計；研究其n 型和 p 型雜質(zhì)能級特征，并探索其摻雜和激活工藝；研究其異質(zhì)外延薄膜微觀結構及界面特征演化規(guī)律，并構造其多層膜；研制寬光譜多波段光電探測原型器件，并演示其對航天光學載荷小型化、輕量化的技術價值。

考核指標：構建起材料組份與禁帶寬度關系數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)禁帶寬度介于 90 meV 到 4.1 eV 可調(diào)可控，實現(xiàn)紫外到長波紅外探測的全覆蓋；探索出 n 型和 p 型摻雜方案，材料的載流子濃度介于 1×1016 cm-3 到 1×1020 cm-3 可調(diào)可控；掌握其外延薄膜微觀結構-宏觀性質(zhì)-制備工藝的內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn) 2 英寸薄膜及其多層膜的異質(zhì)外延生長控制；形成寬光譜多波段光電探測器件設計準則，掌握器件制造工藝，所研制原型器件對紫外、可見光、中波紅外、長波紅外輻射的探測率分別達到 1×1013 Jone（s 350 nm, 77 K）、1×1012 Jones（550 nm, 77K）、1×1011 Jones（3 μm, 77 K）及 1×1010 Jones（10 μm, 77 K）。

6.超純凈高均質(zhì)高溫合金及其電子束層凝基礎

研究內(nèi)容：電子束精煉高溫合金中微量雜質(zhì)元素去除機制及合金元素調(diào)控方法；電子束層凝高溫合金均質(zhì)化控制原理；高溫合金熔體團簇結構與雜質(zhì)元素及合金元素的交互作用；超純凈高均質(zhì)高溫合金的加工制備及其組織與性能。突破現(xiàn)有高溫合金純凈度低、偏析高的冶金質(zhì)量瓶頸，探索超純凈高均質(zhì)高溫合金電子束層凝技術體系并進行驗證性應用。

考核指標：揭示高溫合金電子束層凝過程中微量雜質(zhì)元素及夾雜物去除機制；闡明合金元素的再分配規(guī)律及層間界面演化機制；構建高溫合金中成分與結構的團簇理論模型；研制出雜質(zhì)元素O+N+S≤15ppm 的粉末合金和變形合金，粉末合金 650℃ 低循環(huán)疲勞壽命≥104 周次，變形合金750℃/530MPa 持久壽命≥50h，分別制作直徑≥150mm 的模擬盤件；研制出雜質(zhì)元素 O+N+S≤10ppm、不含稀貴金屬的單晶合金，在 1100℃/130MPa 持久性能≥125h，制作高度≥82mm單晶渦輪高壓葉片樣件。

7.水伏效應材料與技術

研究內(nèi)容：研究固液界面電荷傳輸和能量轉換規(guī)律，深刻認識功能材料與水相互作用生電的水伏效應機理；開展具有優(yōu)異水伏效應材料的微結構設計和構效優(yōu)化方法研究，發(fā)展高效水伏效應材料的宏量可控制備方法；研究水伏效應器件的長效穩(wěn)定性，建立大規(guī)模集成化生產(chǎn)工藝，演示驗證水伏效應的突破性應用。

考核指標：揭示水伏效應機理，建立高效水伏效應材料體系的優(yōu)化設計方法；實現(xiàn)平方米級以上的高質(zhì)量水伏效應材料的可控制備，單個水伏發(fā)電器件穩(wěn)定輸出電壓≥10 V、電流≥10 mA（功率密度≥10 W˙m-2，常規(guī)氣候條件）；構建生電、降溫、產(chǎn)生凈水相協(xié)調(diào)的生態(tài)化水伏效應演示驗證系統(tǒng)，每小時降室溫≥3 ℃（環(huán)境溫度 300 K）、產(chǎn)凈水≥1 kg，引領水伏效應材料的變革性創(chuàng)新。

8.復雜油氣智能鉆完井基礎研究

研究內(nèi)容：研究井下智能傳感器響應機理與隨鉆測錄導一體化協(xié)同機制，建立復雜地層參數(shù)智能表征與超前探測方法；研究地層環(huán)境自適應的智能破巖作用機理，探索復雜地層鉆井井眼軌跡智能導向控制方法；研究鉆井工程參數(shù)地面-井下閉環(huán)響應機制，建立復雜地層鉆井井筒穩(wěn)定性智能調(diào)控方法；探索自適應智能鉆井液體系，建立鉆井液性能智能化設計、評價與調(diào)控方法；研究鉆井數(shù)據(jù)智能流動、融合與自我凈化方法，構建復雜油氣鉆井智能監(jiān)控、診斷與決策系統(tǒng)。

考核指標：突破復雜地層鉆井超前探測與智能導向控制方法；建立鉆井工程參數(shù)閉環(huán)調(diào)控模型，初步形成復雜油氣智能鉆井理論基礎；建立鉆井工程智能監(jiān)控、診斷與決策系統(tǒng)平臺。深部復雜地層鉆井現(xiàn)場試驗，儲層鉆遇率提高 20%以上，鉆井效率提高 30%以上。

9.深部碳、氧循環(huán)的金屬同位素示蹤技術

研究內(nèi)容：面向開拓非傳統(tǒng)金屬穩(wěn)定同位素示蹤地球深部碳、氧循環(huán)的技術體系。它們包括碳酸鹽含有的金屬元素，氧逸度敏感的變價金屬元素和生命需要的金屬元素的同位素高精確度分析技術研發(fā)；板塊俯沖和巖漿過程中這些金屬同位素地球化學行為和分餾機制的調(diào)查；建立深部碳、氧循環(huán)的金屬同位素聯(lián)合示蹤的理論和技術體系。

考核指標：建立高精確度多種金屬同位素分析技術（包括：δ26Mg，精確度優(yōu)于 0.05；δ44/40Ca、δ98Mo 和δ60Ni 優(yōu)于 0.06；δ56Fe 優(yōu)于 0.02；δ53Cr 優(yōu)于 0.03；δ66Zn 優(yōu)于0.04；δ51V 優(yōu)于 0.08；）；查明板塊俯沖和巖漿過程中金屬穩(wěn)定同位素的地球化學行為和分餾機制；給出 2 個板塊俯沖帶深部碳、氧循環(huán)的金屬同位素示蹤實例；發(fā)展放射成因同位素對深部碳、氧循環(huán)發(fā)生時間的制約技術。

10.俯沖帶深部過程與非生物成氣

研究內(nèi)容：針對俯沖帶為地球深部提供充足的碳源和水源，在俯沖過程中發(fā)生一系列高溫高壓變質(zhì)反應，形成 C-H循環(huán)和CH4 等碳氫化合物的特點，突破對甲烷氣和氫氣資源的認知僅限于地表之下不到十公里的范圍內(nèi)的傳統(tǒng)認識，揭示從地球深部到地表 C-H 化合物的物理化學性質(zhì)和交換機制，開辟高壓有機化學新領域。結合典型俯沖帶研究，初步揭示地球深部無機成因氣的運移機理。

考核指標：通過金剛石壓腔與多種尖端分析技術結合，確立 1-130 GPa，300-2500 K 下烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等的物理化學性質(zhì)及其狀態(tài)方程。結合巖石學研究，利用大腔體壓機和水熱金剛石壓腔，原位厘定 1-10 GPa，300-1200 K 下水-巖作用形成碳氫化合物的反應機理，準確計算俯沖帶 C-H 循環(huán)通量，誤差在±1 Mt。通過西南天山和西太平洋俯沖帶剖析，查明俯沖帶C-H 化合物分離與遷移成藏的有利條件，初步揭示深部無機成因氣運移機理。

11.揭示三維巖石圈物質(zhì)架構的理論方法體系

研究內(nèi)容：面向深部探測的重大需求，針對制約深部物質(zhì)探究的瓶頸問題，綜合集成巖漿巖探針及深部物質(zhì)示蹤分析技術，研究全巖 Nd、鋯石 Hf 等同位素示蹤結果的關聯(lián)性及其影響因素；探索巖漿巖捕獲鋯石信息填圖等深部物質(zhì)探究的新方法；揭示區(qū)域深部物質(zhì)探究與地球物理探測、實驗模擬結果的相互制約關系，形成以巖石探針及同位素填圖為核心的探索深部物質(zhì)時空分布、三維架構及其演變的新方法體系，實現(xiàn)揭示巖石圈深部物質(zhì)架構的理論和方法體系集成創(chuàng)新。

考核指標：建立全巖 Nd、鋯石 Hf 等不同同位素示蹤結果的相互校正指標；探索深部物質(zhì)探究與地球物理、實驗模擬結果的標定指標；構建一套探究深部物質(zhì)組成、三維格架的技術方法體系；提供若干研究實例。

12.油頁巖原位轉化開采技術的基礎研究

研究內(nèi)容：面向中深層油頁巖有效開發(fā)利用難題，研究半封閉體系、地層含水、地層壓力、地下人工加熱條件下有機質(zhì)轉化過程及機理；研究各向異性多孔介質(zhì)與多相流體耦合條件下的原位高效傳熱機制及實現(xiàn)方法；研究復合結構催化劑的井下原位合成機理和方法；研究地下產(chǎn)出物、地下環(huán)境的熱力平衡、地應力平衡以及油頁巖巖體變形等產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)效應。為推進油頁巖原位轉化開采工業(yè)試驗取得突破提供理論和技術支撐。

考核指標：研制出 2-3 套油頁巖原位轉化條件下的動態(tài)模擬實驗裝置，揭示油頁巖原位轉化開采物理化學過程及機理，形成油頁巖原位轉化及油藏動態(tài)模擬技術，研發(fā) 1 套油頁巖原位轉化開采數(shù)值模擬軟件；形成低能耗、高效率井下加熱方法，油頁巖油氣采收率實驗評價達到 60%以上；揭示油母質(zhì)在催化劑的酸中心、脫氧中心上的轉化途徑，研制出 2-3 種催化劑，降低油母質(zhì)熱解反應活化能 15%以上；建立油頁巖原位開采條件下生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系。

14.油/固界面浸潤調(diào)控智能流體提高采收率基礎研究

研究內(nèi)容：發(fā)展油/固界面浸潤調(diào)控智能流體提高采收率技術，闡明定向流動、原油識別及高效油水分離機理，建立地層條件物理與數(shù)值綜合模擬評價平臺，開發(fā)滿足油藏條件的智能響應功能材料，高效切斷巖石礦物與原油間離子水合橋，實現(xiàn)地下剩余油高效開采的變革性技術突破。

考核指標：闡明油/固界面浸潤調(diào)控智能流體設計和制備原理，建立結構設計與功能化開發(fā)方法，制備 2-3 種具有不同智能響應機制的功能新材料，實現(xiàn)定向流動及油中完全浸潤等特性，室內(nèi)驅(qū)替效率提高 10%以上、波及效率提高 40% 以上。

15.近地空間全天時星敏感器技術基礎

研究內(nèi)容：針對近地空間全天時星敏感器向小型化、自主性、高精度方向發(fā)展的瓶頸問題，突破現(xiàn)有光學成像體制局限，探索基于光線方向選擇的成像新技術；研究多視場組合恒星探測方法，建立多視場恒星觀測信息融合處理機制；研究大氣對恒星成像的干擾機理，提出大氣層內(nèi)恒星觀測矢量精確校正模型與方法；研究基于全天時恒星探測的自主定位模型與誤差補償方法。

考核指標：提出大視場高信噪比恒星探測與自主定位理論方法，建立大氣層內(nèi)恒星觀測矢量精確校正模型；開展原理樣機研制與技術驗證，在白天晴好天氣條件下，在海拔3km 實現(xiàn)不依賴轉動/掃描機構的自主恒星探測與定姿定位，視場≥5?×5?，定姿誤差≤5“（3σ），定位誤差≤200m（3σ），重量≤6Kg，功耗≤15W。

16.大面積薄膜器件與集成系統(tǒng)

研究內(nèi)容：面向物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等對邊緣計算的需求，突破傳統(tǒng)純薄膜顯示工藝不能實現(xiàn)智能認知邊緣計算的局限，探索電源管理、大面積傳感和認知邊緣計算及系統(tǒng)集成新方法。研究高性能、高可靠性薄膜工藝晶體管（TFT）器件制備技術；研究兼具高魯棒性、高性能和高能效的電路與認知邊緣計算架構；研究純薄膜工藝、對大量失效器件不敏感、支持從示例學習的認知計算和系統(tǒng)。

考核指標：TFT 開關比達 1010，亞閾值擺幅達 0.1V/Dec，遷移率達 50cm2/（Vs）；從示例學習的認知計算能容忍 30%器件失效，達到 CMOS 邊緣計算能效水平；集成 100x100 傳感器陣列的純薄膜工藝認知邊緣計算系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)療健康、智能交互等示范應用。

17.基于心理生理多模態(tài)信息的精神障礙早期識別與干預技術

研究內(nèi)容：針對精神障礙的早期精準量化與識別問題，突破傳統(tǒng)基于癥狀描述分類診療方法有效指標稀缺、精確度低的局限，探索基于心理生理多模態(tài)信息的早期識別與干預技術。研究人體腦電、眼動、語音、行為、影像等多模態(tài)心理生理特征與早期精神障礙之間的關聯(lián)機制，建立多模態(tài)信息模型與識別指標體系；研究多模態(tài)信息的特征融合方法與數(shù)據(jù)驅(qū)動的精神障礙早期精準分類、分層識別框架；研究生物信息反饋、運動等非藥物干預模型和手段。

考核指標：提出基于心理生理多模態(tài)信息的精神障礙早期定量化識別模型和非藥物干預技術；研制原型系統(tǒng)，至少包含 6 種模態(tài)，對精神障礙的早期識別率達到 90%以上，分類、分層精確度達到 90%以上，干預有效率達到 80%以上；應用于特定人群，經(jīng)專業(yè)醫(yī)療機構驗證相應指標。

18.超大容量光纖信息傳輸處理基礎及應用

研究內(nèi)容：面向未來光纖通信容量數(shù)量級增長的需求，針對傳統(tǒng)多模態(tài)復用光纖通信擴容方案的多入多出（MIMO）信號處理器規(guī)模、運算量隨模態(tài)數(shù)分別呈平方、近立方增長關系，從而造成信號處理瓶頸、難以實用化等問題，研究利用光纖新型模態(tài)、降低信號處理規(guī)模、實現(xiàn)超低運算量的變革性模態(tài)復用系統(tǒng)原理和關鍵技術，進行系統(tǒng)集成與實時數(shù)據(jù)傳輸實驗。

考核指標：提出超大容量光纖信息傳輸處理方法，每光纖通信容量相比傳統(tǒng)單模光纖的現(xiàn)有實驗室水平（80Tb/s）增長 600 倍以上，而運算量增長相比傳統(tǒng)擴容方法降低 3 個數(shù)量級以上；在實際運行的數(shù)據(jù)中心或超算中心間進行輸入輸出數(shù)據(jù)流量相等的實時數(shù)據(jù)傳輸驗證，傳輸距離不小于100 千米、容量達到 50Pb/s。

19.多維并行圖計算模型

研究內(nèi)容：針對傳統(tǒng)串行處理計算模型不能有效處理大規(guī)模組合優(yōu)化問題的挑戰(zhàn)，研究適應于大規(guī)模圖問題求解的多維并行計算模型。提出適于并行計算的多維數(shù)據(jù)結構及其運算規(guī)則，支持常規(guī)運算及多功能運算，包括連接運算，信息傳遞運算等；提出適于多維并行圖計算模型的計算機體系結構；尋找相適應的實現(xiàn)材料，如電子器件、合成材料、生物材料等，研制基于新型計算模型的計算機原型系統(tǒng)。

考核指標：提出多維并行圖計算模型，闡明新型計算理論的關鍵顛覆性因素；給出基于新型模型的計算機體系結構；研制節(jié)點數(shù)不少于 10000 的圖信息處理計算機原型系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)計算機處理能力提升 10 個數(shù)量級以上，并實現(xiàn)計算機漏洞搜索等典型應用驗證。

20.空間非合作目標智能附著基礎問題與關鍵技術

研究內(nèi)容：針對著陸器在太空非合作目標上著陸易失控和傾覆損毀等難題，突破傳統(tǒng)著陸器的未知環(huán)境信息確定化策略剛性附著模式，通過將柔性著陸體智能化環(huán)境感知融合，建立著陸器在非合作目標上自主匹配式降落。研究智能柔性穩(wěn)定附著與環(huán)境自配準，非一致約束智能協(xié)同與約束導向規(guī)劃，暗弱目標環(huán)境自感知與曲率制導技術，弱引力、暗目標、非合作等約束的主動智能附著技術；建立弱引力附著地面模擬系統(tǒng)，研制智能附著原理樣機。

考核指標：提出空間非合作目標智能附著技術方法；完成弱引力場等效模擬與智能主動附著地面試驗驗證，附著系統(tǒng)智能節(jié)點 3 個以上；相比傳統(tǒng)附著技術，智能柔性附著系統(tǒng)弱引力末端容忍速度提高 3 倍以上、末端位置具有自適應能力。

21.微波無線能量傳輸技術

研究內(nèi)容：面向遠距離和自適應微波無線能量高效率傳輸?shù)钠惹行枨?，研究微波無線能量傳輸?shù)氖?發(fā)匹配理論，突破傳統(tǒng)設計無法在遠距離和自適應條件下獲得高效率的局限；研究點對多點微波能量相控發(fā)射技術，以及大功率動態(tài) 變化下高效整流技術；針對地質(zhì)災害無線傳感器網(wǎng)絡，設計高效和自適應微波無線能量傳輸工程應用系統(tǒng)。

考核指標：建立高效率微波無線能量傳輸系統(tǒng)的收/發(fā)空間匹配理論，在 100m 距離和 1kW 發(fā)射功率下實現(xiàn)直流到直流傳輸效率大于 20%，微波功率 10dB 動態(tài)變化內(nèi)整流效率不低于 70%；針對地質(zhì)災害無線傳感器網(wǎng)絡，完成高效和自適應微波無線能量傳輸工程試驗，傳輸距離大于 200 m、接收點數(shù)量大于 20 個、覆蓋區(qū)域大于 50000 m2、單點獲得直流功率不小于 10W。

22.面向天文觀測的空間分布式合成孔徑光學干涉成像關鍵技術

研究內(nèi)容：針對天文直接觀測臨近系外行星的高動態(tài)、高分辨率應用背景，分析可見光波段的目標特征提取與特性表征和空間干涉陣列編隊控制需求，圍繞合成孔徑光學干涉成像涉及的天體目標特性、陣列控制精度等因素，研究 Fizeau 型、Michelson 型及混合型陣列高分辨率、高對比度干涉成像望遠鏡技術，建立系統(tǒng)仿真模型，研究光學合成孔徑系統(tǒng)的共相探測與控制技術、合成孔徑干涉成像的基線測量及變陣技術、干涉動態(tài)圖像處理與復原方法，研制干涉成像光機系統(tǒng)和懸浮實驗平臺，實現(xiàn)技術驗證與功能演示。

考核指標：構建微重力環(huán)境下干涉成像光機系統(tǒng)和懸浮實驗平臺，分布式望遠鏡口徑不小于 70mm、數(shù)量不小于 3個，至少實現(xiàn)兩型干涉成像；針對不少于 5 種的典型合成孔徑組陣場景，實現(xiàn)技術驗證與功能演示。微重力懸浮實驗驗證系統(tǒng)干涉成像空間分辨率比單孔徑提高 10 倍以上，等效合成口徑不小于 800mm，最大基線長度不小于 800mm，干涉成像光譜帶寬不小于 200nm，F(xiàn)izeau 型成像時視場不小于1 角分。

23.鋁合金薄壁構件超低溫成形制造新原理與關鍵技術

研究內(nèi)容：針對現(xiàn)有的冷成形與熱成形兩大類技術制造鋁合金整體薄壁構件存在的難題，提出鋁合金超低溫成形新原理；研究復雜應力狀態(tài)超低溫下鋁合金及攪拌摩擦焊接頭雙增效應和成形極限提高的微觀變形機制；超低溫復雜加載條件下鋁合金各向異性屈服與流動模型；鋁合金構件超低溫成形過程組織性能演變規(guī)律；鋁合金復雜薄壁構件超低溫成形過程缺陷形成機制與調(diào)控方法；鋁合金板類/管類構件整體成形工藝、模具與超低溫成形裝備關鍵技術。

考核指標：發(fā)現(xiàn)超低溫條件下鋁合金及攪拌摩擦焊接頭成形極限提高的新機制；揭示復雜加載條件下鋁合金超低溫宏觀變形規(guī)律及缺陷形成機制；建立鋁合金薄壁整體構件超低溫成形工藝技術體系；研制出超低溫成形設備樣機（成形力≥20MN，最低成形溫度-196℃）；-190℃超低溫下，鋁合金及焊縫成形極限比室溫提高 50%以上，壁厚均勻性提高 20%以上；試制出 Al-Cu、Al-Mg-Si 和 Al-Li 合金 3 個系列鋁合金典型樣件，包括火箭整體箱底（直徑≥2000mm、厚徑比≤2‰、貼模度≤0.5mm；T6 態(tài)抗拉強度≥400MPa、延伸率≥5%）。

24.極端工況高穩(wěn)定性大型天線反射面板的材料結構一體化精密制造基礎

研究內(nèi)容：面向微波探測等重大工程對大口徑天線制造的需求，研究極端工況高穩(wěn)定性復合材料夾層結構大型反射面板的精密制造基礎理論和關鍵技術。主要包括：大型反射面板材料結構一體化設計理論與方法，高穩(wěn)定性大型反射面板材料結構一體化制造理論與工藝，微波頻率選擇性天線多層結構金屬化反射面設計制造理論與技術，大型天線反射面板精度檢測、性能評價與模擬驗證。

考核指標：揭示寬溫域大型反射面板熱變形對面型精度的影響規(guī)律，創(chuàng)建高穩(wěn)定性大型天線反射面板材料結構一體化優(yōu)化設計方法；開發(fā)大型反射面板成型與加工工藝、微波頻率選擇性天線反射面制造工藝，形成大型反射面板材料結構一體化精密制造理論與方法；建立大型反射面板精度檢測、性能評價與模擬驗證方法；制造亞毫米波天線反射面板樣件，尺寸≥2m×4m，面型精度 RMS 優(yōu)于 40μm，-80 ~ +120 ℃溫度范圍內(nèi)面型精度RMS 值變化≤10μm，太陽吸發(fā)比≤1。

25.重型運載火箭薄壁結構立式裝配理論與技術基礎

研究內(nèi)容：針對重型運載火箭薄壁結構的大尺度、弱剛性、自重變形特征對裝配精度和性能的影響，研究燃料貯箱壁板變序列原位拼裝的過約束定位、分片拼裝過程在位檢測及其誤差自適應補償方法，形成超大薄壁結構裝配偏差實時校正與精度創(chuàng)成新原理；研究薄壁筒段校形的變拓撲內(nèi)撐機構設計、剛度非均勻筒段的校形機構運動反解算法，探索超大薄壁筒段偏差的整體協(xié)調(diào)校形新方法；研究高剛度鏡像對稱焊接的雙并聯(lián)機構設計、攪拌摩擦焊鏡像支撐與機器人恒力控制方法，建立超大筒段鏡像支撐攪拌摩擦焊新技術；研究厚板攪拌摩擦焊縫厚向組織演化規(guī)律、長程焊縫攪拌摩擦焊變形控制機制，形成重型運載火箭貯箱的壁板-筒段-箱體焊銑裝一體化立式裝配新技術。

考核指標：揭示超大薄壁結構裝配序列與偏差場的動態(tài)映射規(guī)律，發(fā)現(xiàn)局部剛度與整體柔度復合作用的多點超靜定變形協(xié)調(diào)機制，建立鏡像對稱制造的軌跡-模態(tài)-頻響匹配原理與協(xié)同控制方法，發(fā)展重型火箭薄壁結構立式裝配工藝模式；形成超大薄壁構件整體協(xié)調(diào)校形、鏡像支撐攪拌摩擦焊以及焊裝誤差自適應控制新技術，建立重型火箭燃料貯箱立式裝配的原型實驗平臺，實驗樣件焊縫連接系數(shù)大于 0.9，對接面圓度小于 0.4mm/1000mm ，端面同軸度小于0.5mm/1000mm，面差小于 0.05mm/1000mm

26.大型復雜構件機器人化智能裝備協(xié)同加工基礎研究

研究內(nèi)容：針對航空航天、能源、運載等領域大型復雜構件銑削、光整、鉆鉚等對加工裝備的特殊需求，研究大型復雜構件機器人化智能裝備協(xié)同加工的新模式、新原理和新裝備。主要包括：高性能機器人化加工單元的設計與控制、現(xiàn)場加工裝備-工件系統(tǒng)在位測量與精度調(diào)控、工藝知識與多傳感器信息驅(qū)動的多機協(xié)調(diào)控制、加工過程在線監(jiān)控與加工質(zhì)量評價、大型構件測量-加工-監(jiān)控一體化驗證平臺等內(nèi)容，為超大型復雜構件制造模式的變革提供理論與技術支撐。

考核指標：建立機器人化智能裝備自尋位與多工序協(xié)同加工新原理，探索大型構件重載加工過程中多機/工件系統(tǒng)精度與加工性能保障新機制，提出大型復雜構件多機并行加工中多源信息融合與協(xié)同控制新方法，研制多機器人協(xié)同作業(yè)的機器人化智能裝備系統(tǒng)，包含 4 臺以上移動式機器人加工裝備，定位精度優(yōu)于±0.05 mm，行程大于 5 米，在超大復雜構件高效高精加工中得到演示驗證，面型誤差小于零件尺寸的 0.05%、表面粗糙度≤Ra3.2。

27.微型核反應堆超高溫非能動熱傳輸系統(tǒng)制造關鍵科學問題

研究內(nèi)容：針對空天、海洋巡/潛航器、海島與海洋平臺等國家戰(zhàn)略領域?qū)Ω吖β饰⑿秃四苎b置的重大需求，突破核反應堆微型化關鍵理論與技術瓶頸，研究微型核反應堆超高溫非能動熱傳輸系統(tǒng)關鍵制造科學問題、技術與裝備。主要內(nèi)容包括：金屬鋰/鋰合金熱管超高溫非能動熱傳輸原理與實現(xiàn)方法；適配于液態(tài)金屬鋰/鋰合金工質(zhì)特性的毛細結構設計原理與方法；鉬基合金管內(nèi)壁毛細結構高效精密成形關鍵技術；液態(tài)金屬鋰/鋰合金熱管封裝、測試成套技術與裝備；金屬鋰/鋰合金熱管集束陣列熱傳輸系統(tǒng)與堆芯/發(fā)電端耦合連接的適配性及可靠性影響機制，為實現(xiàn)微型核反應堆超高溫非能動高效熱傳輸提供制造理論與技術支持。

考核指標：揭示超高溫熱管液態(tài)金屬鋰/鋰合金相變傳熱及其微型核反應堆服役條件下熱傳輸機制；提出超高溫熱管鉬合金管殼、毛細結構精密成形與高可靠封裝新方法、新技術；研制 1 套鉬合金管內(nèi)壁毛細結構連續(xù)成形裝備；研制 1 套超高溫鋰/鋰合金熱管封裝與熱管陣列集成裝配新裝置；單根鋰/鋰合金熱管長度滿足微型核反應堆系統(tǒng)要求，工作溫度1600-1800 K、熱傳輸功率≥15 kW；形成 1 套熱管陣列熱傳輸系統(tǒng)與堆芯/發(fā)電端耦合連接的裝配工藝，搭建適用于百千瓦級微型核反應堆熱管集束陣列熱傳輸實驗樣機 1 套，完成運行溫度≥1600K、與高壓氦氣（≥8MPa）耦合換熱及考慮磁場擾動等多因素耦合工況條件下≥5000h 的測試驗證。

28.余輝壽命可控高品質(zhì) LED 制造基礎

研究內(nèi)容：余輝可控高品質(zhì) LED，是指基于稀土的交流LED 余輝的光容量和釋放過程調(diào)控，達到光效大幅度提升、頻閃和顏色偏差進一步減小的高品質(zhì)LED，通過對其制造基礎理論研究，實現(xiàn)其制造工藝和裝備技術的突破。主要研究內(nèi)容包括：余輝可控的材料陷阱中心形成機制；稀土半徑、電荷和材料粒徑、形貌對陷阱中心和電子傳遞的影響和調(diào)控機制；余輝可控微納材料復合的設計新方法，材料配制中發(fā)光、散射等光功能屬性；材料功能粒子可控分布；交流 LED 余輝可控微納材料高均勻度（如輥壓、旋涂、噴涂等）成膜和 LED 器件制造方法、制造工藝和技術裝備。

考核指標：探明余輝可控材料的陷阱中心調(diào)控機理；揭示余輝可控微納材料配制中發(fā)光、散射等光功能屬性失配的機制，研究出調(diào)控器件光譜及亮度、改善器件光色均勻性的LED 制造方法和技術；相對于傳統(tǒng)技術制造的余輝可控交流LED 器件，光效提升 30%以上、頻閃彌補提升 10%以上，空間顏色偏差縮小至 100K 內(nèi)（傳統(tǒng)技術＞1000K）；開發(fā)出高均勻度交流 LED 余輝可控微納材料成膜和 LED 器件制造方法、工藝技術及其制造裝備樣機。

29.新型樹脂基復合材料飛機壁板結構件的制造基礎

研究內(nèi)容：針對輕質(zhì)高強復合材料飛機壁板結構件制造的重大需求，研究以下內(nèi)容：開發(fā)兼具熱塑性易加工和熱固性高強度特性的新型樹脂；研究復雜三維新型樹脂構件的成型制造新技術和新工藝；研究新型樹脂基復合材料 T 型加筋飛機壁板結構件的一體化制造新方法；研究新型樹脂及其復合材料結構件制造的評價方法，包括力學性能、樹脂和纖維的可回收性、制造過程的環(huán)境友好性等。解決傳統(tǒng)熱固性樹脂無法三維成型制造的難題，解決傳統(tǒng)膠結共固化方法制造效率低、裝備復雜等問題，解決傳統(tǒng)熱固性樹脂基復合材料無法降解回收再利用的難。

考核指標：揭示共價鍵可控交聯(lián)-降解機理，建立制造過程的力-熱-化學模型；開發(fā)兼具熱塑性易加工和熱固性高強度特性的新型樹脂；實現(xiàn)新型樹脂復雜三維結構件的成型制造；實現(xiàn)新型樹脂基復合材料 T 型加筋飛機壁板結構件（面積：1m×2m 以上）的一體化制造；能同時回收復合材料中的樹脂和碳纖維，回收的連續(xù)纖維的強度下降小于 10%。

30.氣動升力協(xié)同高速列車技術基礎研究

研究內(nèi)容：在不改變現(xiàn)有高速鐵路格局條件下，探索氣動升力協(xié)同利用高速列車設計原理和技術，實現(xiàn)節(jié)能降耗和提升運營速度的目的。研究高速鐵路限界約束條件下升力翼設計技術；建立升力翼與車體融合設計方法；研究橫風作用、會車和隧道通過等運行場景的升力精確控制技術；研究三維仿生編織材料車體輕量化技術；建立輪/軌/車體/升力翼/流場耦合作用車輛動力學性能分析和評估方法；提出氣動升力協(xié)同高速列車設計方案。

考核指標：揭示出氣動升力高速運行中的減阻降耗機理，形成高速鐵路限界約束條件下的升力翼設計方法和技術；形成氣動升力協(xié)同高速列車動力學性能評價方法和技術；形成新型高速列車設計方案并完成綜合性能實驗驗證，在單車明線實驗速度 400~500 km/h 條件下，氣動升力減小車輛軸重 20~30%，在橫風作用、會車和隧道通過條件下，列車動力學性能指標滿足高速列車設計規(guī)范。

31.微藻減排煙氣高效生產(chǎn)蛋白質(zhì)機理研究

研究內(nèi)容：研究光合作用系統(tǒng)基因水平-蛋白表達水平- 光合系統(tǒng)相互作用的新機理。采用系統(tǒng)生物學和基因工程手段，開創(chuàng)性的實現(xiàn)基因水平--蛋白表達水平--光合系統(tǒng)上綜合調(diào)控微藻光系統(tǒng)活性比（PSI/PSII）和光合商（PQ），開辟從亞細胞水平提高微藻光合系統(tǒng)效率的新途徑，最終實現(xiàn)微藻高光轉化效率和固碳效率。

考核指標：微藻規(guī)模養(yǎng)殖（養(yǎng)殖面積 10 萬平米）產(chǎn)量超過 30 克（干重）/平米（反應器占地面積，含間距）/天（全年平均值），光轉化效率大于 2.5%；室內(nèi)養(yǎng)殖光轉化效率大于 10%；微藻養(yǎng)殖成本低于 1 萬元每噸（干重），接近商業(yè)化水平；實現(xiàn)煙氣中 NOx 的高效脫除和高純度硝酸/硝酸鹽的生產(chǎn)，煙氣 NOx 含量<50mg/m3；開發(fā) 3 種以上微藻蛋白功能飼料產(chǎn)品，蛋白含量等指標達到新資源食品（無重金屬、可食用）要求。

32.新型鋰漿料儲能電池研究

研究內(nèi)容：基于漿料電極結構與材料的精細調(diào)控，發(fā)展電力儲能用鋰漿料電池，開發(fā)漿料電極的制備技術和電池系統(tǒng)的換液再生技術，降低儲能電池成本，提高安全性能，實現(xiàn)大容量鋰漿料電池的規(guī)模制備。

考核指標：電池單體容量≥300Ah，能量密度≥100 Wh/kg，成本≤0.7 元/Wh，電池強行短路后不起火不爆炸，預計日歷使用壽命≥10 年；儲能示范電池系統(tǒng)容量≥0.2MWh，具備換液再生和安全劑注入維護功能

33.超結構多級孔柔性儲能器件

研究內(nèi)容：發(fā)展跨尺度、多維度、多功能基元的模塊化、程序化超組裝新技術，實現(xiàn)介孔基元與柔性功能基元可控組，構筑超結構多級孔材料體系，精確調(diào)控其孔性質(zhì)和微納結構實現(xiàn)物性優(yōu)化，研究超結構多級孔材料在柔性儲能器件應用中關鍵基礎和技術問題。

考核指標：發(fā)展柔性超結構多級孔電極材料、新型柔性集流層、柔性電極和柔性電解質(zhì)制備技術，研制 2 種以上新型柔性儲能器件；柔性電池比能量≥300Wh/kg，循環(huán)壽命≥500次，保持率≥85%；彎折 1000 次后器件容量保持率≥90%，安全性達到國標要求。

34.物理法處理石化廢水研究

研究內(nèi)容：揭示廢水湍流動力學與微米級顆粒材料運動學及污染物傳遞的關聯(lián)分離機制，構建以廢水中微米級顆粒高速自轉、自公轉耦合為核心的物理分離系統(tǒng)技術，研究出以物理分離為主、生物化學方法為輔的廢水復合處理工藝流程技術和工程裝備技術。

考核指標：在廢水處理整體達標排放的前提上，與現(xiàn)有技術相比，化學藥劑用量減少 90%以上，油泥、浮渣、VOCs 廢氣量的減排 80%以上，綜合處理成本下降不低于 50%。研究出包括海上平臺油氣廢水、石油煉制廢水、甲醇制烯烴廢水等五類石化廢水的物理分離新技術和新裝備樣機。

35.可隔熱發(fā)電的新一代有機光伏技術

研究內(nèi)容：發(fā)展可集成于多元化技術和應用領域的新型高效有機光伏材料體系，研究高性能近紅外波段的光敏層材料及界面層材料的宏量制備及純化工藝以及半透明柔性有機光伏器件新型結構；結合大面積印刷和封裝工藝，建立高性能有機光伏器件模組的制造理論與方法，發(fā)展器件集成關鍵技術。

考核指標：實現(xiàn)顏色可調(diào)、紅外隔熱率超過 90%、效率達 12%及可見光透明度大于 30%的半透明有機光伏器件；小面積有機光伏器件效率達到 18%或世界最高水平，面積 100 平方厘米有機光伏組件效率達到 12%或世界最高水平；封裝器件的穩(wěn)定性達 10 年以上；實現(xiàn)可隔熱發(fā)電的半透明有機光伏器件的多功能一體化示范應用系統(tǒng)。

36.納米界面高效酶催化及傳感技術

研究內(nèi)容：面向未來精準醫(yī)療、個體化治療等與人民健康息息相關的國家戰(zhàn)略需求，基于我國在表界面以及納米酶的基礎研究和應用基礎研究方面的優(yōu)勢，突破制約生物/納米酶催化動力學的變革性技術發(fā)展的瓶頸，開拓酶傳感技術前沿。設計并構筑具有特定微觀結構的酶催化反應界面，探索酶動力學和界面結構之間的構-效關系，大幅提升酶動力學；鑒于生物酶的穩(wěn)定性問題，發(fā)展納米酶，通過納米酶表面微結構及組成調(diào)控，揭示納米酶的催化機理，提高其催化動力學和選擇性?；谧灾餮邪l(fā)的高效酶催化反應體系，發(fā)展下一代高效生物酶傳感關鍵技術。

考核指標：（1）通過酶催化反應微觀界面的合理設計，在揭示酶本征催化動力學的同時，制備出適合高效酶催化的界面材料；（2）闡明納米酶催化的本質(zhì)，構建構效關系理論模型，指導開發(fā)三種以上性能穩(wěn)定的高效納米酶，其室溫工作壽命可以達到 1 年，在 4-60 度，pH 3-11 的環(huán)境中穩(wěn)定工作 3 個月；（3）開發(fā)一系列高效酶傳感器件，以血糖為例，線性范圍（0-30 毫摩爾）、檢測靈敏度（>0.1 微安/毫摩爾）、選擇性（>90%）。希望將國際誤差標準從±20%提高到±10%。

37.合成塑料降解酶的定向進化工程及應用技術

研究內(nèi)容：分離篩選量大面廣的通用塑料的高效降解菌株，鑒定塑料降解酶和基因；解析塑料降解酶底物結合態(tài)高分辨晶體結構，揭示塑料降解酶的分子機制，開展酶的定向進化與改良，提高酶的催化活性及穩(wěn)定性；實現(xiàn)塑料降解酶在多種表達系統(tǒng)中的高效表達和鏡像生物學系統(tǒng)的酶合成，實現(xiàn)塑料降解酶制劑的規(guī)模化制備；開發(fā)化纖織物表面酶預處理技術和塑料生物降解處理技術。

考核指標：（1）分離鑒定聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯等五種量大面廣的通用塑料的降解菌株 5-8 株；（2）鑒定塑料降解酶 2-5 種；（3）解析塑料降解酶的晶體結構，獲得定向進化改良的高效降解酶制劑 3-6 種；（4）實現(xiàn)3-5 種含 400 個氨基酸以上的鏡像塑料降解酶的全化學合成，優(yōu)化合成方法，將鏡像蛋白質(zhì)合成的成本降低 30%以上；（5）實現(xiàn) 3-5 種化學合成纖維織物親水化預處理（水接觸角小于30o）。

38.腫瘤單細胞精準捕獲及高分辨單分子分析技術

研究內(nèi)容：針對惡性腫瘤（如肝癌、乳腺癌、前列腺癌等）的發(fā)生、發(fā)展、復發(fā)、轉移及耐藥監(jiān)測這一世界性難題，重點構建痕量腫瘤細胞的分離富集技術，發(fā)展高時空分辨單個腫瘤細胞、活細胞膜上單個生物分子及內(nèi)源性生物功能分子的分析技術。研究腫瘤細胞與界面特異識別規(guī)律，構筑仿生高效分離材料與器件；發(fā)展高分辨單細胞檢測分析技術如量子微觀磁學技術、單細胞高分辨磁共振技術，精準測量單個腫瘤細胞、內(nèi)微環(huán)境中細胞器及膜蛋白功能與構象在治療前后的改變；發(fā)展時空高分辨單分子光譜分析技術，研究細胞膜上單個生物分子在外界刺激下位置與構象的特征變化；發(fā)展可用于臨床的內(nèi)源性生物功能分子信息的無損無深度限制的獲取、重建與可視化新方法和新技術，研究原位介微觀水平腫瘤演進與重要分子代謝異常和影像的時空關系；構建兼具宏觀視場和介觀分辨率的多目標觀測跟蹤技術和平臺，揭示惡性腫瘤轉移中多單體腫瘤細胞的器官親嗜性等重要規(guī)律。

考核指標：（1）基于仿生原理的痕量循環(huán)腫瘤細胞富集技術，獲得 3-5 種特異富集分離材料，達到 90%以上的富集效率；（2）基于量子原理的微觀磁學技術及單細胞磁共振技術，分辨率達到 1 微米，實現(xiàn)單個腫瘤細胞與跨膜蛋白分子的磁學檢測與實時構像；（3）時空高分辨的單分子光譜分析技術，空間分辨率小于 5 埃、時間分辨率達到 10 毫秒，實現(xiàn)膜上生物分子位置與構像的精準測量；（4）活體非質(zhì)子元素原位代謝波譜新技術，臨床實現(xiàn)至少 5 種重要內(nèi)源性生物功能分子的高靈敏探測；（5）厘米級視場亞微米分辨率的群體腫瘤細胞跨尺度遷移動態(tài)成像技術，實現(xiàn)十億像素計算顯微動態(tài)成像。

39.基于生物納米孔的新型生物大分子測序和檢測技術

研究內(nèi)容：面向長讀長、高精度、小型化低成本的生物納米孔核酸測序技術的臨床應用需求，針對目前納米孔測序技術發(fā)展的納米孔質(zhì)量差和測序精度低等問題，突破新型生物納米孔制備和新型測序方法的瓶頸。研究各類生物納米孔結構與功能，揭示其組裝與形成的分子機制；解析各類新型納米孔的三維結構并對其進行優(yōu)化改造，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和篩選適合高精度生物大分子測序和檢測的新型納米孔體系；發(fā)展新型生物納米孔的大量制備、支撐陣列和上膜嵌孔技術；發(fā)展新型納米孔核酸測序和蛋白質(zhì)檢測技術，實現(xiàn)高精度和高讀長的核酸測序和高靈敏度的蛋白質(zhì)檢測；完成有應用價值的納米孔測序樣機。

考核指標：（1）發(fā)現(xiàn)和鑒定3-4種具有單堿基分辨能力的新型生物納米孔體系，解析其原子分辨率的三維結構和闡明納米孔組裝與形成的分子機制，并對其進行優(yōu)化和改造；（2）發(fā)展2-3種新型納米孔穩(wěn)定制備、支撐陣列和上膜嵌孔技術；（3）基于以上新型納米孔發(fā)展納米孔核酸測序方案和蛋白質(zhì)的檢測技術和測序方案，實現(xiàn)10kb長讀長，單次過孔90% 以上準確率的DNA測序，原理上展示直接RNA測序及蛋白質(zhì)的序列識別；（4）完成具有自主知識產(chǎn)權的新型納米孔核酸測序的樣機驗證。

40.基于定制芯片的生物體系全原子分子動力學模擬專用機原型系統(tǒng)

研究內(nèi)容：面向生命科學、生物醫(yī)藥等多學科前沿交叉領域重大需求的共性關鍵技術-生物體系全原子分子動力學模擬，突破現(xiàn)有基于通用芯片的計算機體系架構以及先設計芯片和整機硬件再開發(fā)應用軟件的傳統(tǒng)模式，采用應用程序開發(fā)引領芯片和整機硬件協(xié)同設計變革性方式，結合我國在生物體系分子動力學模擬研究，以及自主計算機芯片與整機硬件研制方面的科技優(yōu)勢，揭示生物體系全原子毫秒時間尺度分子動力學模擬的制約因素以及內(nèi)在缺陷，在現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）軟硬件協(xié)同設計環(huán)境下，通過設計各種不同函數(shù)高精度計算的硬件加速模塊及各模塊間的片內(nèi) 高速互聯(lián)，開發(fā)片間高效通信及并行模擬算法，構建多個定制軟硬件協(xié)同工作的原型系統(tǒng)，為解決下一代百萬原子生物體系毫秒級全原子分子動力學模擬的算力瓶頸問題提供軟硬件協(xié)同設計技術路線。

考核指標：（1）實現(xiàn)一整套適用于生物體系全原子毫秒時間尺度分子動力學模擬的FPGA定制芯片硬件體系結構，以及相應應用軟件設計方案的原型系統(tǒng)；（2）采用該FPGA原型系統(tǒng)完成對單個定制芯片以及定制網(wǎng)絡互聯(lián)下多個芯片整體的功能、性能和穩(wěn)定性驗證；（3）在該原型系統(tǒng)中實現(xiàn)2類（脂溶性和水溶性）典型生物體系單FPGA卡百萬原子 1天模擬1納秒的計算性能。

41.社交與情感的生物學基礎和轉化研究

研究內(nèi)容：基于我國在家犬基因組、基因編輯和克隆等基礎和轉化應用方面的國際領先優(yōu)勢，以及經(jīng)過三萬多年人工選育后家犬所展現(xiàn)的千變?nèi)f化的各種性狀，活躍的社交和豐富的情感（包括與人類的跨物種共情）等特性，建立以家犬為模式生物的社交與情感以及認知功能研究流域，揭示人類社交和情感的遺傳和神經(jīng)生物學機制，并在認知和精神疾病藥物研發(fā)上取得突破。發(fā)展高效，精準的家犬基因編輯和克隆技術；創(chuàng)建家犬社交、情感和共情的定量評價體系以及大腦結構和功能分析技術和平臺；突破傳統(tǒng)動物模型的限制，推動家犬作為新一代模式動物在生命科學基礎和轉化應用研究中的應用。

考核指標：（1）利用基因組、轉錄組、蛋白組等組學手段鑒定控制家犬社交和情感等的關鍵基因和蛋白調(diào)控網(wǎng)絡；（2）建立高效精準的家犬基因編輯和克隆技術，針對重要的社交和情感相關基因，創(chuàng)建家犬突變體模型；（3）創(chuàng)建家犬大腦發(fā)育、結構和功能，以及社交和情感檢測體系和平臺，篩選和測試改善社交和情感異常的候選藥物。

42.類腦智能的模塊化計算及其數(shù)學基礎

研究內(nèi)容：發(fā)展和應用數(shù)據(jù)同化、機器學習等方向的現(xiàn)代數(shù)學理論方法，建立功能磁共振成像、彌散張量成像等多維度、多模態(tài)高精度實驗數(shù)據(jù)測量規(guī)范與標準，構建實驗測量數(shù)據(jù)驅(qū)動的、基于電脈沖發(fā)放模型的全腦神經(jīng)計算模型。依靠全腦計算模型，對于一些重要的腦功能模塊（如獎勵、懲罰等區(qū)域）的演化與測量的動態(tài)實驗數(shù)據(jù)進行交叉驗證，促進理解腦功能模塊以及全腦工作機制，逐步提高該全腦計算模型的可靠性，發(fā)展新型模塊化學習算法，促進新一代人工智能算法的發(fā)展和應用。

考核指標：在整合激發(fā)等神經(jīng)動力學介觀水平上，建立與現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)相匹配的、供腦科學家做計算測試的全腦神經(jīng)計算模型。形成一套適合于大規(guī)模、多尺度建模的嚴格數(shù)據(jù)同化、機器學習等理論。構建新型模塊化學習算法，在人工智能相關的應用領域中有效果較好的運用。

43.集成電路設計中的新型計算方法及數(shù)學理論

研究內(nèi)容：面向后摩爾時代新一代集成電路的設計與制造，重點研究下列科學問題的創(chuàng)新計算方法與數(shù)學理論：研究納米尺寸大區(qū)域版圖工藝仿真的高效高精度算法及自適應誤差控制理論，基于全波模擬研究三維光刻的可計算模型與新型計算方法及其有效性的數(shù)學理論；研究納米尺寸半導體器件的多尺度計算方法及其收斂性的數(shù)學理論；研究下一代光電元件材料的電子結構可計算模型與高效算法，包括可靠性、有效性與誤差控制的數(shù)學理論；研究機器學習與自適應結合的電路智能優(yōu)化設計及成品率分析方法與理論。

考核指標：提出新一代集成電路場路耦合模型的自適應算法以及三維光刻全波仿真的快速算法，建立算法的可靠性和誤差控制等數(shù)學理論，構建新一代場路分析工具原型系統(tǒng)；提出納米半導體器件的多尺度模型與新型計算方法，建立問題的可解性與計算方法的收斂性等數(shù)學理論；建立第一原理電子結構計算中典型模型的逼近可靠性與有效性以及誤差控制的數(shù)學理論；建立二維材料無公度體系的可計算模型，發(fā)展相應的數(shù)值方法，為下一代光電元件材料的光電性質(zhì)模擬和預測提供科學計算手段；提出智能電路優(yōu)化方法，優(yōu)化效果優(yōu)于模擬退火、進化算法等隨機優(yōu)化算法；提出成品率智能分析方法，將成品率分析效率提高一個量級。

44.顛覆性技術感知響應平臺研發(fā)與應用示范

研究內(nèi)容：研究科技資源集成應用技術，開發(fā)建設面向顛覆性技術識別的科技資源池；研究顛覆性技術動態(tài)、智能感知響應方法與技術；研究顛覆性技術識別的準確性驗證方法和技術；開發(fā)一套包括資源采集處理、顛覆性技術識別挖掘、可視化分析等的情報分析工具；研制集成上述工具的顛覆性技術感知響應平臺，構建平臺運營服務體系，開展示范應用。

考核指標：構建比較系統(tǒng)的顛覆性技術感知響應模型和體系，在顛覆性技術動態(tài)、智能感知響應方法與技術取得創(chuàng)新突破。圍繞科技前沿、科技文獻、科技人才、科技成果等科技資源，形成特色資源池。開發(fā)資源采集處理、顛覆性技術識別挖掘、可視化等工具庫（不少于 10 個）。研發(fā)顛覆性技術感知響應平臺，建立平臺運營服務體系，選擇 3 個以上技術領域。申請專利或登記軟件著作權不少于 15 項，制定國家、行業(yè)或核心企業(yè)標準不少于 3 項。

“發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)”重點專項2019 年度項目申報指南（征求意見稿）

按照《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》部署，根據(jù)國務院《關于深化中央財政科技計劃（專項、基金等）管理改革的方案》，科技部、教育部、中國科學院等部門組織專家編制了”發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)“重點專項實施方案。”發(fā)育編程及其代謝調(diào)節(jié)“重點專項的總體目標是圍繞我國經(jīng)濟與社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，針對生命體發(fā)育的編程和重編程及其代謝調(diào)節(jié)機制這一核心科學問題，以重大知識創(chuàng)新為出發(fā)點，以揭示發(fā)育與代謝疾病的發(fā)生機制和尋找診治策略為出口，綜合利用遺傳學、基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、細胞譜系標記與示蹤等技術手段和模式動物及臨床資源，開展戰(zhàn)略性和前瞻性基礎和應用基礎研究，增強我國發(fā)育與代謝研究的核心競爭力。在細胞譜系編程、組織器官間的發(fā)育偶聯(lián)與對話機制、組織器官損傷修復的發(fā)育及代謝機制、營養(yǎng)與環(huán)境對發(fā)育和穩(wěn)態(tài)的調(diào)控作用、應激條件下獲得性性狀的跨代傳遞等研究方向，發(fā)現(xiàn)一些重大規(guī)律，形成新的理論，為解決人口健康中的重大科學問題提供基礎理論引導和技術方法支撐。在與發(fā)育和代謝密切相關的遺傳代謝病、器官發(fā)育缺陷疾病、營養(yǎng)等應激條件引起的代謝疾病等方面，揭示重要的發(fā)病機制，發(fā)現(xiàn)新的發(fā)育與代謝標志物和新靶點，為醫(yī)學轉化奠定堅實的基礎。同時，形成具有可持續(xù)創(chuàng)新能力的研究隊伍，在若干研究方向上產(chǎn)生世界一流科學家。

按照實施方案總體安排，2019 年本專項將圍繞器官發(fā)育與穩(wěn)態(tài)編程及其代謝調(diào)節(jié)、營養(yǎng)與環(huán)境對器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié) 機制、代謝和發(fā)育紊亂相關疾病的發(fā)生發(fā)展機制、發(fā)育與代謝研究技術創(chuàng)新和資源庫等 4 個重點任務部署項目，擬優(yōu)先支持13 個研究方向。同一指南方向下，原則上只支持 1 項，僅在申報項目評審結果相近、技術路線明顯不同時，可同時支持 2 項，并建立動態(tài)調(diào)整機制，根據(jù)中期評估結果，再擇優(yōu)繼續(xù)支持。國撥總經(jīng)費概算約 3.50 億元（其中，擬支持青年科學家項目 4個，國撥總經(jīng)費不超過 1200 萬元）。

申報單位針對重要支持方向，面向解決重大科學問題和突破關鍵技術進行一體化設計，組織申報項目。鼓勵圍繞一個重大科學問題或重要應用目標，從基礎研究到應用研究全鏈條組織項目。鼓勵依托國家實驗室、國家重點實驗室等重要科研基地組織項目。

項目執(zhí)行期一般為 5 年。指南方向中擬支持的項目下設課題數(shù)不超過 4 個，每個項目參與單位總數(shù)不超過 6 個。青年科學家項目支持 35 周歲以下青年科研人員承擔國家科研任務，可參考重要支持方向（標*的方向）組織項目申報，但不受研究內(nèi)容和考核指標限制。

1.器官發(fā)育與穩(wěn)態(tài)編程及其代謝調(diào)節(jié)

1.1胚層前體細胞譜系編程機制

研究內(nèi)容：研究卵裂期囊胚細胞的編程和重編程機制，包括遺傳和表觀遺傳在該過程中的調(diào)控作用。解析中囊胚轉換和合子基因組轉錄激活的調(diào)控機制，胚層形成中細胞增殖、遷移、分化等行為及其動態(tài)信號調(diào)控網(wǎng)絡，以及各胚層細胞命運區(qū)域化的遺傳、表觀遺傳或代謝的調(diào)控作用。

考核指標：揭示 2-3 種調(diào)控早期胚胎發(fā)育編程的重要分子機制；發(fā)現(xiàn) 1-2 種在胚層形成和命運分化中發(fā)揮重要作用的新的信號通路；鑒定 3-5 個不同譜系細胞的關鍵標志物及 2-3 個命運決定因子。

1.2成體組織器官中細胞類型及替換*

研究內(nèi)容：圍繞人或動物的 1-2 種成體組織器官的細胞組成、分工協(xié)同及更新替換，研究在生理和病理狀態(tài)下，成體組織器官各種細胞更新的細胞來源、功能細胞的相互作用與動態(tài) 變化規(guī)律。解析細胞更新與組織器官穩(wěn)態(tài)維持的關鍵誘導信號和細胞內(nèi)響應機制，探索相關人類器質(zhì)性疾病的發(fā)生機制。

考核指標：發(fā)現(xiàn)成體組織器官細胞的 5-10 個關鍵標志物、功能基因和決定因子；鑒定 2-3 種多潛能細胞及其標志物，鑒定 4-5 種調(diào)控其增殖或分化的關鍵因子；揭示 1-2 種成體組織器官細胞更新與穩(wěn)態(tài)維持的新機制。

1.3組織器官間的發(fā)育偶聯(lián)與對話機制

研究內(nèi)容：重點研究一種正在形成中的組織器官對其它組織器官發(fā)育的影響，解析不同組織器官間發(fā)育偶聯(lián)的細胞與分子信號基礎，探究不同組織器官間信號分子的傳遞及響應機制，探索相應組織器官之間協(xié)同發(fā)育出現(xiàn)失調(diào)的生理效應。

考核指標：揭示一種正在形成的組織器官與其它組織器官間協(xié)調(diào)發(fā)育的 3-5 種重大的細胞與分子機制，明確其生理和病理意義；發(fā)現(xiàn) 3-5 種發(fā)育過程中組織器官間互作的關鍵信號或代謝物，闡明 1-2 種組織器官協(xié)同發(fā)育失調(diào)的生理效應。

1.4組織器官發(fā)育中內(nèi)生代謝物與命運決定因子的交互作用

研究內(nèi)容：研究組織器官發(fā)育中所形成的內(nèi)生代謝物及其效應蛋白在該過程中的調(diào)控作用，分析內(nèi)生代謝物信號產(chǎn)生和傳導的分子機理，代謝物信號與發(fā)育信號網(wǎng)絡的整合方式與機制；研究細胞命運決定因子對代謝網(wǎng)絡的調(diào)控作用及其機制；探討內(nèi)生代謝物與命運決定因子互作失衡與相關病理過程的關系。

考核指標：發(fā)現(xiàn) 3-5 個調(diào)節(jié)組織器官發(fā)育的重要內(nèi)生代謝物，并揭示其效應機制；闡明 3-5 種關鍵命運決定信號與代謝物交互作用的重大機理，明確其在重要組織器官發(fā)育中的調(diào)控作用。

1.5成年個體中跨器官的代謝調(diào)控

研究內(nèi)容：系統(tǒng)鑒定成年個體中不同組織器官間對話的調(diào)控因子（包括代謝物），研究這些調(diào)控因子（包括代謝物）的運輸機制對靶細胞代謝的調(diào)節(jié)作用、對靶組織內(nèi)不同類型細胞行為的影響、對組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機制。

考核指標：發(fā)現(xiàn) 5-8 種成年個體中跨器官調(diào)節(jié)代謝和組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)控因子（包括代謝物），闡明 3-5 種相應因子的生理功能及其對靶細胞的調(diào)節(jié)作用，揭示 1-2 種跨器官代謝調(diào)控的新機制。

1.6中樞神經(jīng)對代謝和能量平衡的調(diào)節(jié)

研究內(nèi)容：重點研究中樞神經(jīng)通過胃腸道及肝臟或脂肪等組織感知營養(yǎng)和攝食的機制及其對外周器官的調(diào)節(jié)作用，新型腦多肽及周邊器官分泌的信號分子參與能量平衡的機制，中樞神經(jīng)調(diào)控外周組織器官炎癥和修復的機制。

考核指標：揭示 2-3 種中樞神經(jīng)調(diào)控外周組織器官代謝和能量平衡或炎癥與修復的新機制；發(fā)現(xiàn) 3-5 種調(diào)控組織器官代謝平衡的新型神經(jīng)肽或分泌物，揭示其生理功能和分子機制。

1.7組織器官損傷修復的發(fā)育及代謝機制

研究內(nèi)容：針對 1-2 種重要組織器官創(chuàng)制損傷修復動物模型，實時動態(tài)觀察其修復過程；解析損傷修復中具有關鍵功能的細胞類型，研究其對損傷的響應機制及其在修復過程中的細胞行為；探索組織器官損傷修復的遺傳或代謝調(diào)控機制，探討其與損傷修復障礙相關疾病的關系。

考核指標：鑒定 5-8 個在重要組織器官損傷修復中發(fā)揮作用的關鍵因子，揭示 3-5 種調(diào)控該組織器官損傷修復的細胞、分子或代謝新機制，闡釋 1-2 種組織器官損傷修復障礙相關疾病的發(fā)生機制。

1.8代謝性細胞器對組織器官發(fā)育的調(diào)節(jié)作用

研究內(nèi)容：研究重要代謝性細胞器（線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體或過氧化物酶體等）在組織器官發(fā)育和代謝過程中的數(shù)量、形態(tài)及功能變化；研究其對組織器官發(fā)育的調(diào)控作用及分子機制；探討代謝性細胞器功能異常與相關疾病的發(fā)生和發(fā)展的關聯(lián)。

考核指標：揭示 2-3 個組織器官發(fā)育中代謝性細胞器變化的重大規(guī)律；發(fā)現(xiàn) 3-5 種代謝性細胞器調(diào)控組織器官發(fā)育的重要新機制；明確代謝性細胞器異常在 1-2 種相關疾病發(fā)生中的作用。

2.營養(yǎng)與環(huán)境對器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機制

2.1不同發(fā)育階段腸道菌群及其對發(fā)育的影響*

研究內(nèi)容：研究主要發(fā)育階段腸道菌群的建立、動態(tài)變化、功能分類及次生代謝，解析腸道菌群生成的脂多糖、短鏈脂肪酸、特定修飾的膽汁酸等信號分子在腸道及其它組織器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持中的作用，探索其分子機制。

考核指標：揭示發(fā)育中腸道菌群的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn) 3-5 種調(diào)控組織器官發(fā)育的重要腸道菌群代謝物及 3-5 個關鍵響應因子，闡釋相應的作用機制，為開發(fā)新的疾病防治策略提供理論基礎。

2.2生物鐘對組織器官代謝和穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)作用

研究內(nèi)容：研究生物鐘與重要組織器官代謝的偶聯(lián)關系及其分子機制，以及生物鐘紊亂對重要組織器官穩(wěn)態(tài)的影響和機制。篩選和鑒定生物鐘與代謝偶聯(lián)的關鍵基因，研究生物鐘異常導致重要組織器官代謝紊亂的致病機制，尋找有潛在應用價值的調(diào)節(jié)生物鐘的新代謝物或方法。

考核指標：揭示 3-5 種生物鐘與重要組織器官代謝的偶聯(lián)關系及其機制，發(fā)現(xiàn) 3-5 種調(diào)節(jié)生物鐘的新的代謝物，闡明生物鐘紊亂影響組織器官穩(wěn)態(tài)維持的機制，建立 1-2 種克服生物鐘紊亂的新方法。

3.代謝和發(fā)育紊亂相關疾病的發(fā)生發(fā)展機制

3.1生長發(fā)育期營養(yǎng)過?；虿蛔銓Υx性疾病的影響及其作用機制

研究內(nèi)容：研究人和動物生長發(fā)育期營養(yǎng)過剩或不足對各種器官發(fā)育的影響，分析遺傳和表觀遺傳網(wǎng)絡及代謝的變化，進而分析這些變化與成年后代謝性疾病發(fā)生的關系與機制。研究營養(yǎng)素調(diào)控發(fā)育機制，尤其是對代謝性疾病長期影響的機制。

考核指標：解析生長發(fā)育期營養(yǎng)過?；虿蛔阋鸱逝趾头蔷凭灾靖蔚却x疾病的發(fā)育與代謝機制，確定 5-10 個遺傳與表觀遺傳標志物，鑒定 5-10 個臨床干預潛在的新靶點。

3.2應激條件下產(chǎn)生的獲得性性狀的代際傳遞機制*

研究內(nèi)容：分析父、母在經(jīng)歷營養(yǎng)缺乏或過剩、疾病等應激條件后所出生子代的全生命周期中的發(fā)育與代謝異常，確定可再次傳代的、非遺傳物質(zhì)改變的獲得性性狀，研究相應的表觀遺傳機制，為預警和干預提供理論基礎和技術手段。

考核指標：鑒定 2-3 種可獲得性遺傳的代謝與發(fā)育異常的表型；揭示 2-3 種由父母應激引起子代發(fā)育與代謝異常的表觀遺傳學機制；發(fā)現(xiàn)并驗證 3-5 個營養(yǎng)過?；虿蛔阋鹱哟x與發(fā)育異常的臨床標志物。

4.發(fā)育與代謝研究技術創(chuàng)新與資源庫

4.1在體基因編輯及示蹤新技術*

研究內(nèi)容：改進和優(yōu)化個體和組織水平上的靶向基因編輯技術，完善和提高可用于譜系示蹤和代謝研究的新型基因定點敲入和敲除技術，研究有效的多基因敲入和敲除技術；發(fā)展或改進用于譜系或代謝示蹤的新標記物。

考核指標：創(chuàng)新 2-4 種適用于發(fā)育和代謝研究的在體基因編輯技術；創(chuàng)新或改進 1-2 種譜系或代謝示蹤標記物；提供 5種以上可利用的新型遺傳資源品系及相應的研究工具。

“合成生物學”重點專項 2019 年度項目申報指南（征求意見稿）

合成生物學以工程化設計理念，對生物體進行有目標的設計、改造乃至重新合成。”合成生物學“重點專項總體目標是針對人工合成生物創(chuàng)建的重大科學問題，圍繞物質(zhì)轉化、生態(tài)環(huán)境保護、醫(yī)療水平提高、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)等重大需求，突破合成生物學的基本科學問題，構建幾個實用性的重大人工生物體系，創(chuàng)新合成生物前沿技術，為促進生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與經(jīng)濟綠色增長等做出重大科技支撐。

2019 年本專項將圍繞人工基因組合成與高版本底盤細胞構建、人工元器件與基因回路、特定功能的合成生物系統(tǒng)、使能技術體系與生物安全評估等 5 個任務部署項目。

1.人工基因組合成與高版本底盤細胞構建

1.1動物染色體設計與合成

研究內(nèi)容：研究豬、小鼠等非靈長類哺乳動物人工染色體的設計原則，發(fā)展動物超大人工染色體組裝與轉移技術，開發(fā)基于人工染色體的異源免疫調(diào)節(jié)等技術，構建人工動物染色體的防逃逸擴散技術。

考核指標：建立動物染色體組裝和移植復活技術，合成動物人工染色體長度 2Mb 以上，基于人工染色體開發(fā)人源免疫蛋白異源表達等的策略與方法，構建 2-3 個染色體疾病動物模型，建立 2 種以上防逃逸技術。

1.2植物人工染色體的設計與合成

研究內(nèi)容：針對大豆、水稻、擬南芥等具有重要應用前景的作物或模式植物，研究人工染色體的設計與組裝原則與技術，發(fā)展人工染色體向植物細胞核內(nèi)轉移技術；開展植物信號轉導通路研究，在模式植物中實現(xiàn)特定功能重塑。

考核指標：建立植物人工染色體的設計與構建原則，獲得端粒、著絲粒、自主復制序列等不同人工植物染色體的關鍵組件 10 個以上；構建特定功能人工染色體，合成染色體長度 2Mb 以上。

1.3非天然噬菌體的設計合成*

研究內(nèi)容：探索非天然堿基重新譜寫噬菌體密碼的遺傳規(guī)律，揭示非天然噬菌體在重要耐藥病原體中的擴展、表達、翻譯、組裝等機制，研究人工噬菌體與宿主互作的分子機制及非天然噬菌體的精準控制基本原理。

考核指標：建立非天然噬菌體的設計原則，揭示非天然噬菌體的精準控制基本原理；人工設計并合成 1-3 組含非天然堿基、非天然氨基酸噬菌體系統(tǒng)；獲得 3-5 種精準可控的人工噬菌體，建立耐藥超級菌防治、納米載藥體系等領域人工噬菌體應用評價體系，完成人工噬菌體的臨床前研究。

1.4非天然原核生物的設計構建與蛋白定向進化

研究內(nèi)容：研究原核細胞基因密碼子擴展的設計原則與技術，創(chuàng)建在基因組層面大規(guī)模改寫基因密碼子的新方法；探索非天然氨基酸對蛋白質(zhì)結構功能的調(diào)控和增強，研究基因密碼子擴展在酶定向進化中的應用。

考核指標：建立 3-5 種細菌的高效基因密碼子擴展系統(tǒng)，實現(xiàn)酶等蛋白的高效表達和功能優(yōu)化；實現(xiàn)在同一基因中同時高效編碼 2-3 種非天然氨基酸；創(chuàng)建 2-3 種密碼子重編程的天然噬菌體無法侵染的非天然細胞。

1.5非天然真核生物的設計構建

研究內(nèi)容：在真核細胞中研究基因密碼子拓展的設計原則與技術，開發(fā)同步編碼多種非天然氨基酸的細胞構建技術，研究翻譯系統(tǒng)元件在真核細胞中的正交性和兼容性。

考核指標：建立 3 種真核生物的高效基因密碼子擴展系統(tǒng)，用于 10 種以上藥物蛋白、疫苗、藥物靶點蛋白定點修飾和功能調(diào)控；完成基于基因密碼子擴展的疾病診斷和治療方法；在基因密碼子中引入 5 種以上新型功能非天然氨基酸。

1.6極端微生物底盤細胞的設計與構建

研究內(nèi)容：建立極端微生物高效基因組編輯系統(tǒng)，設計合成穩(wěn)定通用的耐熱、耐鹽、耐堿、耐酸等特殊功能生物器件模塊，研究與構建極端微生物代謝網(wǎng)絡，構建適應特定環(huán)境和特殊生長條件的高版本底盤細胞，開展規(guī)模化工業(yè)應用研究。

考核指標：建立 2-4 個極端微生物分子改造平臺，構建利于極端微生物功能開發(fā)的基礎代謝和特征網(wǎng)絡，獲得 50 個以上穩(wěn)定通用的特定生物功能器件模塊；發(fā)展適用極端微生物的基因組編輯技術體系，實現(xiàn)大片段 DNA 在染色體上的準確插入；構建表達多基因代謝通路的極端微生物底盤 5個以上，實現(xiàn)高密度培養(yǎng)，高效生產(chǎn) 3 種以上產(chǎn)品；實現(xiàn) 1種以上產(chǎn)品的發(fā)酵中試。

1.7工業(yè)微生物全基因組代謝網(wǎng)絡模型的優(yōu)化設計和構建

研究內(nèi)容：構建高質(zhì)量工業(yè)微生物全基因組代謝網(wǎng)絡模型庫；針對工業(yè)微生物（如鏈霉菌、絲狀真菌等）開發(fā)系統(tǒng)的代謝流計算分析方法，建立全基因組代謝網(wǎng)絡模型與高效準確的代謝流分析軟件平臺；基于代謝途徑的計算設計構建化學品的最佳合成途徑；發(fā)展胞內(nèi)能量與物質(zhì)的調(diào)控技術，實現(xiàn)代謝網(wǎng)絡模擬理性設計和基因表達的精準調(diào)控，實現(xiàn)工業(yè)菌株的高效合成。

考核指標：建立 3-5 個高質(zhì)量工業(yè)微生物全基因組網(wǎng)絡代謝模型；建立優(yōu)化算法，開發(fā)代謝流分析軟件，獲得軟件的著作權；針對規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)菌株，構建 3-5 個重要化學品的高效工程菌株，目標產(chǎn)物產(chǎn)率提高 30%以上。實現(xiàn) 1-2個優(yōu)化工程菌的工業(yè)示范應用。

2.人工元器件與基因回路

2.1功能性免疫分子的定向改造與人工合成

研究內(nèi)容：以惡性腫瘤等重大疾病的免疫防治為目標，開展功能性免疫分子人工合成的設計原則和技術體系研究；發(fā)展快速模塊化設計和改造優(yōu)化新方法；開發(fā)基于體外蛋白合成系統(tǒng)的人工免疫分子篩選技術；建立免疫分子表達鑒定的高通量方法和技術體系；研發(fā)具有自主產(chǎn)權的人工合成免疫分子及相應的新技術和新平臺；提高我國在原創(chuàng)性人工免疫分子設計方面的技術能力，實現(xiàn)功能性免疫分子精準、快速的定向改造與人工合成。

考核指標：掌握功能性免疫分子模塊化設計、篩選、優(yōu)化原則，建立功能性免疫分子人工合成和定向改造的新理論與技術；建立高通量的人工免疫分子表達、篩選、鑒定新技術體系和平臺；獲得 15 種以上專利授權的人工抗體、人工受體、信號分子、基因調(diào)控蛋白等人工合成免疫分子，完成1~2 種人工免疫分子的臨床前研究和臨床研究申報。

2.2代謝病診療基因回路的設計合成

研究內(nèi)容：設計、構建實時監(jiān)測體內(nèi)代謝動態(tài)、實時反饋診斷、實時按需給藥的智能化生物診療器件。創(chuàng)建能甄別代謝指標異常響應過程、調(diào)節(jié)正常代謝的基因回路和定制化細胞。設計、開發(fā)新一代基因表達控制開關用于藥物精準表達釋放。研究工程化病毒、細菌或哺乳動物細胞用于代謝疾病診療一體化的基因回路的設計和控制。建立自動化、智能化、數(shù)字化精準給藥的代謝疾病診療體系。

考核指標：建立 50-100 個用于重大代謝疾?。ɡ缣悄虿〉龋┰\斷、治療的標準化元件和模塊；建立 2-5 種基于天然小分子或光遺傳學的時空特異性的基因表達、編輯控制模塊體系；建立 2-5 種針對糖尿病干預的基因回路人工類胰島細胞或組織器官，完成 1-2 種重大代謝疾病診療產(chǎn)品的穩(wěn)定性和長效性評價以及臨床前研究。

2.3微生物光合系統(tǒng)的重構與再造*

研究內(nèi)容：研究微生物光合作用光能吸收系統(tǒng)以及光合與碳代謝耦合等關鍵機制和過程。研究人工碳匯模塊在微生物光合系統(tǒng)中的設計、組裝、調(diào)控與適配，優(yōu)化微生物光合系統(tǒng)，提高微生物光合固碳效率。開展異源組裝光合模塊的底盤細胞研究，包括對真核微生物細胞基因編輯和異源表達研究，構建相應的高效底盤細胞。

考核指標：建立紅細菌，紫球藻，衣藻等高效遺傳操作與基因組編輯改造技術，能開展異源組裝的底盤細胞和操作體系；鑒定 10 種以上藻膽體組裝元件并在大腸桿菌等底盤細胞中實現(xiàn)藻膽體主要結構的組裝和重構；完成葉綠素的異源生物合成并實現(xiàn)綠藻天線復合物的異源組裝；實現(xiàn)藍細菌羧化體基因在底盤細胞的表達，實現(xiàn)羧化體在底盤細胞的功能性組裝或部分組裝，提高微生物光合固碳效率。

2.4高效生物固氮回路的設計與系統(tǒng)優(yōu)化

研究內(nèi)容：針對共生結瘤寄主范圍狹窄、聯(lián)合固氮效率低下等瓶頸問題，設計廣譜結瘤、耐銨泌銨固氮等功能模塊；在固氮菌中進行高效固氮基因回路的設計、集成組裝與系統(tǒng)優(yōu)化，構建最小固氮酶基因簇、根瘤菌與非豆科植物互作的人工基因回路和高效固氮工程菌，在玉米等底盤作物中進行功能性與適配性分析；在田間條件下分析固氮節(jié)肥效率并評價其對作物生長和產(chǎn)量的影響。

考核指標：構建標準化人工高效固氮回路 3-5 個，創(chuàng)建廣譜結瘤或高效固氮基因回路工程菌等合成固氮微生物 2-3 個；在固氮菌和底盤作物中實現(xiàn)有效適配與系統(tǒng)優(yōu)化，大幅度增強固氮回路的耐銨泌銨能力和底盤作物的氮高效利用等抗逆能力，與天然體系比較固氮效率提高 1 倍以上，在田間試驗條件下減少氮肥用量 25%以上。

2.5生物工業(yè)過程監(jiān)控合成生物傳感系統(tǒng)

研究內(nèi)容：針對生物工業(yè)過程實時檢測的難題，研究發(fā)酵過程細胞內(nèi)外代謝物積累與消長的生物傳感系統(tǒng)。結合重要的生物反應過程，理性設計特異性響應目標分子的基因回路及細胞傳感器，實現(xiàn)檢測對象的信號放大和原位讀出，構建特定代謝物的生物傳感系統(tǒng)；實現(xiàn)生物工業(yè)過程動態(tài)瞬時實時監(jiān)控，優(yōu)化現(xiàn)有發(fā)酵技術。

考核指標：針對抗生素、氨基酸、有機酸、化工醇、發(fā)酵食品等重大生化產(chǎn)品的生物反應過程，構建 5 種以上感知發(fā)酵/細胞培養(yǎng)過程中的底物、產(chǎn)物、代謝物和環(huán)境因子的生物傳感器，應用于生物工業(yè)過程在線實時監(jiān)控，顯著提高生產(chǎn)效率。

3.特定功能的合成生物系統(tǒng)

3.1微生物化學品工廠的途徑創(chuàng)建*

研究內(nèi)容：針對傳統(tǒng)化學品或重要生物基產(chǎn)品，創(chuàng)建新反應路徑、碳原子回收、生物能供給、新化合物合成的非自然途徑，研究細胞代謝網(wǎng)絡與非自然途徑回路的互作關系，解決非自然功能模塊在底盤細胞中的適配問題，構建人工途徑的細胞工廠；發(fā)展基因編輯重排、代謝進化等技術優(yōu)化細胞工廠，提高產(chǎn)物轉化率和生產(chǎn)強度；完成重要化學品微生物合成的生產(chǎn)示范。

考核指標：突破微生物化學品工廠的代謝途徑創(chuàng)建的關鍵科學問題，創(chuàng)建 7-10 種非自然生物合成新途徑，獲得不少于 5 個人工途徑的細胞工廠；發(fā)展 3-5 種基因編輯重排、代謝進化等技術，實現(xiàn) 3-5 個細胞工廠性能優(yōu)化，產(chǎn)物轉化率接近或突破自然理論值；實現(xiàn) 2-3 個產(chǎn)品的工程化應用示范。

3.2新分子的生化反應設計與生物合成*

研究內(nèi)容：根據(jù)化學合成原理，研究化學品合成的生化反應機制，創(chuàng)建全新的生化反應，設計新功能分子生物合成與生物難轉化分子的人工生物酶，探索不同類型惰性碳骨架的合成或修飾方法，建立新功能分子生物合成的技術基礎；開展新分子生物催化合成的微尺度規(guī)?；苽溥^程研究，建立新分子合成的生物系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率。

考核指標：闡明一批新功能分子生物催化的化學機制，設計 5-10 個催化碳鏈延長、碳氧化修飾、碳氮成鍵等反應的新酶，創(chuàng)建 5-8 條新分子的生物合成新途徑，理論轉化率超過 70%，形成基于厘米級微尺度規(guī)?；苽涞拿复呋瘎?chuàng)新工藝。

3.3蛋白材料合成的細胞設計構建及應用

研究內(nèi)容：針對以蛋白質(zhì)為基礎的功能材料等應用需求，進行蛋白質(zhì)的結構組分設計與分析，揭示蛋白質(zhì)序列組成、結構特征與活性功能之間的內(nèi)在關系；研究合成蛋白質(zhì) 產(chǎn)品相關宿主表達元件與功能模塊的分子基礎與組裝編輯原理，以及蛋白質(zhì)產(chǎn)品高效合成的代謝與調(diào)控機制，解決人造蛋白質(zhì)合成細胞構建的基礎問題，創(chuàng)建高效人造蛋白合成細胞。

考核指標：建立人造功能蛋白合成的設計原則；創(chuàng)建10-20 種新型人造蛋白質(zhì)功能模塊；實現(xiàn)蠶絲、蜘蛛絲等新型絲蛋白、生物水泥膠粘蛋白、新型黏附-抗污多功能蛋白等 3-5 種功能材料用人造蛋白的設計組裝、細胞代謝重構與高效表達合成，創(chuàng)建 2-3 種人造功能蛋白高效表達細胞工廠，蛋白表達水平超過 10g/L。

3.4甾體激素從頭生物合成的人工細胞創(chuàng)建及應用

研究內(nèi)容：研究甾體激素生物合成途徑的分子基礎；探究合成途徑中關鍵蛋白的結構與功能，掌握影響其位點專一性和手性專一性的分子機制；研究甾體激素合成的碳代謝流分配與轉運機制，在微生物底盤細胞中進行合成途徑的重建與優(yōu)化；發(fā)展蛋白理性改造、基因表達精確調(diào)控和細胞器改造等技術，提升甾體激素合成能力和效率；開發(fā)甾體激素的生物發(fā)酵合成技術，實施應用示范。

考核指標：突破甾體激素化合物的從頭合成的非天然生物合成途徑設計原則，構建出薯蕷皂素、氫化可的松、4-雄烯二酮等重要甾體激素從頭合成的人工細胞，建立重要甾體激素全生物法合成技術，實現(xiàn)噸級規(guī)模生產(chǎn)示范，較傳統(tǒng)提取工藝污染物排放減少 90%以上。

3.5微生物藥物合成生物體系的網(wǎng)絡重構與系統(tǒng)優(yōu)化

研究內(nèi)容：針對抗腫瘤、抗感染、糖尿病治療等重大微生物藥物品種的產(chǎn)能提升和綠色生產(chǎn)的迫切需求，以聚酮類、非核糖體肽類、氨基糖苷類的工業(yè)生產(chǎn)菌為研究對象，解析其生物合成限速因子和復雜調(diào)控網(wǎng)絡，構建基于胞內(nèi)遺傳、代謝變化和菌株-發(fā)酵環(huán)境互動的人工智能數(shù)學模型，闡明微生物藥物的高產(chǎn)機制；重塑藥物工業(yè)生產(chǎn)菌的基因組，重構其生物合成體系及其調(diào)控網(wǎng)絡，并逐級放大、優(yōu)化人工合成生物體系。

考核指標：闡明 5 種以上重大微生物藥物品種的高產(chǎn)機制；建立 3 個以上針對不同微生物藥物類型的人工智能數(shù)學模型；構建多重耐藥菌抗感染藥物達托霉素和非達霉素、糖尿病治療藥物阿卡波糖、抗癌藥物阿霉素、安絲菌素等天然微生物藥物的高產(chǎn)工業(yè)菌株，實現(xiàn)大品種微生物藥物在實際生產(chǎn)中發(fā)酵水平提高一倍以上或達到 10g/L。

3.6活性污泥人工多細胞體系構建與應用

研究內(nèi)容：針對現(xiàn)行活性污泥適應性差、存量大、快速處理效率低等缺點，篩選和強化活性污泥污水處理相關的功能基因元件與代謝途徑；研究不同菌株共培養(yǎng)的兼容性與協(xié)同性規(guī)律；建立對活性污泥中復合人工生物被膜體系進行觀察測量和有效調(diào)控的方法，建立用人工合成細胞提升活性污泥性能并且安全可控的策略。

考核指標：針對抗生素、微塑料、阻燃劑、表面活性劑、持久性有機污染物（POPs）和高氨氮源等難降解污染物，發(fā)掘和強化 50 種以上降解化合物的基因元件；構建 7-10 種高效的污泥功能微生物；構建能夠提升活性污泥性能的復合人工活性污泥菌群 5 個以上。

3.7合成生物腸道菌群體系構建及應用*

研究內(nèi)容：針對重要腸道微生物，簡化基因組調(diào)控和增加有益功能模塊；針對有害腸道菌株構建人工合成菌群，結合動物模型，對消化系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、精神疾病在內(nèi)的諸多重大慢性疾病進行干預和治療；設計構建特定代謝產(chǎn)物的細菌傳感器，實現(xiàn)診斷腸道疾病。

考核指標：構建基因組簡化的功能強化的 3-5 種腸道功能重要微生物；實現(xiàn) 5-10 種維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的移植表達；建立 3-5 種消化系統(tǒng)疾病、代謝性疾病等人畜重大慢病的優(yōu)勢工程菌干預策略，完成動物實驗。

3.8新天然與人工產(chǎn)物的挖掘和高效合成的平臺技術

研究內(nèi)容：基于海量基因組數(shù)據(jù)，通過利用合成生物學技術高通量合成以及組裝潛在基因簇，打造化合物高效自動化挖掘平臺，大量發(fā)現(xiàn)并開拓天然產(chǎn)物”暗物質(zhì)“；針對重要類型化合物改造適合其高產(chǎn)的微生物底盤細胞，提供底物供給，還原力以及蛋白翻譯后修飾系統(tǒng)，并優(yōu)化比例和代謝網(wǎng)絡，放大后進入應用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。

考核指標：建立一個包括 DNA 合成、優(yōu)化到基因組裝，到產(chǎn)物結構與功能的表征的高通量自動化平臺，實現(xiàn)針對已知基因簇化合物短時間合成能力；挖掘并鑒定 1000 種以上新化合物；實現(xiàn) 1-2 種現(xiàn)有大品種的工藝提升或者改進；實現(xiàn) 5 種以上化合物的產(chǎn)業(yè)應用。

4.使能技術體系與生物安全評估

4.1新一代 DNA 合成技術

研究內(nèi)容：針對 DNA 化學合成的技術瓶頸，開發(fā) DNA合成的生物酶體外催化技術；開展非模板依賴的 DNA 生物酶合成、特異性堿基連接等研究；開發(fā)寡核苷酸合成功能模塊、基于多酶系統(tǒng)的 DNA 合成錯誤修復技術、基于熒光能量共振或激光掃描的 DNA 合成長度檢測功能模塊；研制DNA 生物合成儀。

考核指標：獲得 10 個以上 DNA 生物合成酶元件；單堿基生物催化 DNA 合成速度較現(xiàn)有技術提高 10 倍以上；DNA 生物合成長度較現(xiàn)有技術提高 2-4 倍；建立自動化 DNA 生物合成技術體系，核心零部件、主要原材料與配套試劑實現(xiàn) 國產(chǎn)化；與現(xiàn)有技術相比 DNA 生物合成綜合成本降低 1-2 個數(shù)量級。

5部市聯(lián)動項目

5.1惡性腫瘤治療性疫苗的設計與構建

研究內(nèi)容：開展全合成、安全可控的惡性腫瘤治療性疫苗的理論基礎、設計原則、合成和評價研究；建立腫瘤新抗原的高通量、智能、模塊化篩選方法，研發(fā) AI 算法，輔助人工抗原設計，快速高效標定抗原防治效果；掌握免疫調(diào)控器件的設計和制備原則，開發(fā)系列模塊化、智能化調(diào)控線路及器件。設計合成具有一定通適性的仿生顆粒及細胞器等抗腫瘤疫苗輸送底盤體系，推進治療性疫苗的臨床應用進程。

考核指標：編寫完成一個自動化、智能化抗原表位預測和疫苗設計的軟件，建立 2-3 個有效抗原表位預測模型；搭建 5 種以上具有調(diào)控抗原表達、轉運、呈遞、及免疫觸發(fā)過程的器件；設計合成至少 3 種以上新型佐劑及其調(diào)控器件，組裝成至少兩種人工mRNA 疫苗調(diào)控線路。構建分別以人工改造細胞、合成仿生顆粒、合成細胞器等為底盤的 mRNA 疫苗搭載系統(tǒng)各 2 種以上；搭建至少 2 個體內(nèi)、外免疫器件活性表征體系。針對肝癌、結腸癌等構建至少 10 種新型治療性疫苗原型，完成動物測試，保護效果（如動物存活率）優(yōu)于傳統(tǒng)疫苗。

5.2細胞微環(huán)境重編程與疾病機理及治療的研究#

研究內(nèi)容：開發(fā)蛋白質(zhì)元件，特異性識別細胞微環(huán)境標志物及時空動態(tài)變化的鑒定方法；改進定量時空調(diào)控腫瘤細胞外基質(zhì)分泌的模塊，探索抑制腫瘤增殖和轉移的治療方案；設計骨關節(jié)炎各階段微環(huán)境的感受器及調(diào)節(jié)器，改善軟骨細胞及巨噬細胞的生物學性能；基于整合素設計信號線路，改造間充質(zhì)干細胞，研究定向分化和治療的新策略和產(chǎn) 品原型；研究免疫細胞（如嗜中性粒細胞等）在調(diào)控腫瘤微環(huán)境中的作用及機制。

考核指標：針對細胞微環(huán)境識別、應答和調(diào)控，構建30-50 元件、20-30 個模塊及線路，鑒定 100 種以上細胞微環(huán)境相關的蛋白質(zhì)分子機器；建立 2-3 個細胞外基質(zhì)信號影響腫瘤轉移、間充質(zhì)干細胞分化及軟骨細胞生物學性能的半定量關系，鑒定 2-3 個干預腫瘤和骨關節(jié)炎微環(huán)境的治療靶點；發(fā)明 2-3 種以嗜中性粒細胞為介質(zhì)的腫瘤治療新策略和動物模型。

5.3設計構建靶向?qū)嶓w瘤的新一代免疫細胞#

研究內(nèi)容：以增強免疫細胞治療技術在實體瘤領域的應用為研究重點，設計構建重大惡性腫瘤疾病免疫細胞治療動物模型；人工設計新型CAR 及感受-應答調(diào)控元件，構建能有效拮抗免疫抑制性腫瘤微環(huán)境、具有腫瘤浸潤能力的新一代免疫細胞，并進行安全性驗證，為肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌等多種實體瘤的防治策略提供決策支持和臨床治療手段。

考核指標：建立肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌等重大惡性腫瘤疾病免疫細胞治療動物模型 4 種以上；針對每種腫瘤，設計構建至少 1 種新型的 CAR 和 1-2 種感受-應答元件，研制至少 1 種免疫細胞產(chǎn)品，完成安全性和有效性評價，并獲得可支持進入臨床研究的臨床前研究數(shù)據(jù)。

5.4外源基因元器件在農(nóng)作物中的適配性評價共性技術#

研究內(nèi)容：圍繞專項研發(fā)的新元器件、新抗逆回路、新基因設計、新轉化方法等，評估其對農(nóng)作物生長發(fā)育、營養(yǎng)品質(zhì)和逆境抗性的影響，建立基于外源元器件的分子特征的適配性評價共性技術方法，系統(tǒng)性建立基于基因組、轉錄組和代謝組的評價模型、數(shù)據(jù)庫和技術標準；開展有關預測評價方法和田間規(guī)?；u價技術的開發(fā)，為人工合成農(nóng)作物的應用評價提供新技術、新方法和技術標準。

考核指標：建立外源基因元器件農(nóng)作物適配性評價數(shù)據(jù)庫 1 個，研究評價新方法、新技術或新技術標準 10-20 項。在番茄、黃瓜等 3-5 種作物中進行適配性驗證，培育相關種質(zhì) 5-10 個，其中 1-2 種進入示范性應用，進行或建立田間規(guī)模種植示范 50 畝以上；對外源基因元器件對植物農(nóng)藝性狀、生產(chǎn)性能及抗逆性等進行規(guī)?；u估。

5.5魯棒型人工基因元器件的設計原理與應用#

研究內(nèi)容：針對生命設計過程中各種人工基因元器件功能絕緣性低、底盤通用性差和環(huán)境適配性弱等關鍵工程科學問題，建立生命基礎過程的定量解析理論，研究多種典型模式生物中細胞內(nèi)外復雜環(huán)境對人工基因元器件的功能干擾問題；設計具有超高魯棒性的人工基因元器件，使其具備即插即用等工程化屬性；開發(fā)適用于魯棒型人工基因元器件設計、優(yōu)化和組裝的計算機輔助設計軟件。

考核目標：建立包含核酸復制、轉錄、翻譯、信號轉導、生物大分子修飾等 5-10 種生命基礎調(diào)控過程的通用數(shù)理模型和功能預測理論；在大腸桿菌、釀酒酵母和 HeLa 細胞等不少于 5 種模式細胞中，針對上述生命過程開發(fā)對應的元器件模塊化與絕緣化設計技術，以消除或緩沖細胞外環(huán)境因素（營養(yǎng)、滲透壓和胞外基質(zhì)等）和細胞內(nèi)環(huán)境因素（代謝水平、基因表達和表觀遺傳狀態(tài)等）對人工基因元器件的干擾作用，并獲得 5-10 類即插即用型基因調(diào)控元器件；開發(fā) 1套基于上述定量設計原理的開源軟件系統(tǒng)，以實現(xiàn)基因元器件設計、優(yōu)化和組裝過程的集成化、智能化、可視化。

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責任編輯：韓鑫

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