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化學是一門處于快速發(fā)展中的基礎學科,又是一門與國計民生緊密相連的應用性學科。國家“十四五”以及更長時期的發(fā)展,對加快化學領域創(chuàng)新引領、推動綠色可持續(xù)發(fā)展、提升科技自立自強能力提出了更加迫切的要求。
作為中國科學院學部的組成部分,中國科學院化學部(以下簡稱化學部)多年來聚焦化學學科前沿與國家重大需求,為科技進步、產(chǎn)業(yè)升級提供了堅實的智力支撐,在推動我國化學領域科技事業(yè)發(fā)展進程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
在科技創(chuàng)新浪潮奔涌、國家戰(zhàn)略需求迫切的當下,中國化學學科的下一步要如何走,化學部將如何進一步發(fā)揮智庫作用?對此,《中國科學報》專訪了中國科學院院士、化學部常委會主任張濤。
《中國科學報》:近年來,化學部在科技智庫工作方面的總體思路和主要目標是什么?
張濤:近年來,化學部開展科技智庫工作始終以服務國家重大戰(zhàn)略需求為核心出發(fā)點,以推動化學學科與社會經(jīng)濟深度融合為導向,逐步形成了清晰的總體思路與明確的主要目標。
在總體思路上,我們堅持“四個聚焦”。一是聚焦國家戰(zhàn)略方向,緊密圍繞“雙碳”目標、新材料研發(fā)、生物醫(yī)藥創(chuàng)新等國家重點任務,謀劃化學領域的關鍵問題與解決方案;二是聚焦學科前沿動態(tài),把握國際化學研究熱點與趨勢,結(jié)合我國實際需求,提前布局前瞻性、戰(zhàn)略性研究課題;三是聚焦跨學科融合,打破學科壁壘,加強化學與物理學、生物學、信息科學等多學科的交叉合作,為復雜問題的解決提供多元視角;四是聚焦創(chuàng)新研究模式,充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術,革新研究方法與手段,提高研究效率與質(zhì)量。
基于此,我們設定了三大主要目標。其一,打造國際一流的化學科技智庫品牌,通過產(chǎn)出一系列高質(zhì)量、有影響力的研究成果,在國際化學智庫領域占據(jù)重要地位,引領學術發(fā)展方向;其二,成為國家科學決策的核心支撐力量,精準對接政府部門需求,為產(chǎn)業(yè)政策制定、重大項目規(guī)劃等提供科學、專業(yè)、可靠的咨詢建議;其三,構建產(chǎn)學研深度融合的創(chuàng)新生態(tài),促進化學科技成果的高效轉(zhuǎn)化與應用,推動化學工業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展,助力解決能源、環(huán)境、健康等領域的全球性問題。我們希望通過不懈努力,讓化學部科技智庫成為國家科技創(chuàng)新體系中的關鍵一環(huán),為實現(xiàn)高水平科技自立自強貢獻化學智慧與力量。
《中國科學報》:在決策咨詢方面,化學部取得了哪些成果?這些成果是如何將學科特色與國家戰(zhàn)略需求相結(jié)合的?
張濤:面對我國科技發(fā)展大勢,與化學學科相關的咨政建議需求增長明顯,咨詢成果數(shù)量顯著增加。近3年來,化學部持續(xù)產(chǎn)出了一批具有實效性和可行性的高質(zhì)量咨詢成果,咨政建言實效性明顯。
其中,由化學部院士牽頭上報的咨詢報告有3份,包括段雪院士負責的《關于確保我國鋰資源戰(zhàn)略安全與推進儲能技術發(fā)展的建議》、楊玉良院士負責的《關于前瞻部署國家科學教育的幾點建議》和《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》。
上報院士建議有16份,包括白春禮院士負責的《關于加快聚乳酸等生物基材料產(chǎn)業(yè)布局的建議》和《關于深化科技合作支撐“一帶一路”建設高質(zhì)量發(fā)展的建議》、江雷院士負責的《關于大力發(fā)展我國硅基陶瓷材料產(chǎn)業(yè)的建議》、孫世剛院士負責的《關于加快我國高端電子電鍍基礎和工業(yè)發(fā)展的建議》等,為國家發(fā)展決策提供了科學有力的支撐,切實發(fā)揮了科技智庫作用。
《中國科學報》:在建設高水平科技智庫的過程中,化學部如何確保咨詢研究成果的專業(yè)性和高質(zhì)量?在組織形式上有哪些創(chuàng)新舉措?如何保證咨詢研究成果的時效性和政策轉(zhuǎn)化效率?
張濤:在建設高水平科技智庫進程中,化學部始終將咨詢研究成果的專業(yè)性與高質(zhì)量放在首位。我們組建了以院士、資深專家為核心,融合高校、科研院所及企業(yè)的跨學科研究團隊,確保研究視角多元、分析深入;同時嚴格遵循科學規(guī)范流程,引入國際前沿方法和技術,從問題提出到結(jié)論論證,每個環(huán)節(jié)都反復推敲驗證。
在組織形式創(chuàng)新上,我們快速組建專項團隊,發(fā)揮成員專長提高效率,同時深化跨部門、跨機構合作,與院內(nèi)其他學部、國內(nèi)外科研單位、政府及產(chǎn)業(yè)界共建聯(lián)合研究中心,開展項目合作。在多學科交叉的重大課題中,聯(lián)合材料學、物理學等領域?qū)<覅f(xié)同攻關,取得顯著成效。
為保證成果時效性與政策轉(zhuǎn)化效率,我們構建了完善的成果跟蹤反饋機制。實時監(jiān)測政策動態(tài)與社會需求,動態(tài)調(diào)整研究方向;成果完成后,通過專題報告、發(fā)布會等多渠道快速報送,并加強與政策制定者溝通解讀。
《中國科學報》:面向未來,學部在智庫咨詢決策方面有哪些新的規(guī)劃或重點方向?
張濤:在未來的工作中,我們將緊密圍繞化學領域核心技術發(fā)展和國計民生重要問題等積極開展咨詢調(diào)研,深入分析重點領域和核心技術等重大問題,敏銳把握化學領域相關突發(fā)事件,提出切實可行的咨詢建議。
一是打通科技進步、國家需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展通道,圍繞制約高水平科技自立自強最緊迫的問題主動部署項目。充分調(diào)動院士的主動性和積極性,選擇關鍵點突破,提高自主提出咨詢建議和主動部署項目的比例。
二是進一步完善常委會咨詢工作研究小組工作機制。學部咨詢工作小組由分管專項工作的副主任任組長,相應專門委員會的委員為組員,可根據(jù)領域擴大參與咨詢工作小組會議的 院士范圍;充分發(fā)揮小組在應急響應和咨詢工作能力提升方面的作用,研究部署分管專項工作并提出下一年度的工作落實方案。
三是緊密結(jié)合國家需求,圍繞國家重大戰(zhàn)略開展咨詢。重點關注科研儀器設備、試劑等的國產(chǎn)化研制生產(chǎn)、戰(zhàn)略保障領域,關注新型儲能等綠色低碳技術,以及多時間尺度高安全、低成本、規(guī)模化的先進儲能技術領域,稀土、高性能合金和復合材料等的核心技術突破領域,加強對納米科學、材料科學、催化科學等方向的超前部署,關注化學品風險評估及控制、新污染物風險防控等領域。同時,進一步優(yōu)化化學領域?qū)耶a(chǎn)業(yè)發(fā)展領域的咨詢支撐,提升化學領域科技創(chuàng)新對實體經(jīng)濟的支撐作用。
《中國科學報》:就化學學科本身的發(fā)展來看,從全球視角,過去5到10年間,化學領域最大的突破體現(xiàn)在哪里?目前,中國在這些方面的研究處于怎樣的水平?
張濤:當前,化學在多個維度上正經(jīng)歷深刻變革,研究對象不斷擴展,研究手段日益豐富。從全球視角看,過去5到10年間,化學領域取得了諸多重大突破。
首先,計算化學的進步尤為顯著,隨著相關理論方法不斷完善,計算化學能解決更復雜的問題。其次,材料化學領域成果豐碩,比如新型納米材料的可控合成成為現(xiàn)實,科學家能夠通過調(diào)控合成條件,精確控制納米材料的形貌、尺寸與結(jié)構,進而定制其性能。最后,能源化學方面發(fā)展迅猛,例如鈣鈦礦太陽能電池的研制,為太陽能的高效利用帶來新希望。
在這些前沿領域,中國化學研究已全面邁進世界“第一梯隊”,并在不少方面實現(xiàn)“領跑”。
在計算化學領域,我國科研人員積極開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的計算化學軟件和算法,利用計算化學手段,在化學動力學、催化反應機理等基礎研究和藥物設計、材料性能預測等應用研究中,取得大量高質(zhì)量成果。
在材料化學領域,我國科學家提出一系列創(chuàng)新合成策略,制備出多種具有獨特結(jié)構和性能的納米材料。在石墨烯研究方面,不僅在高質(zhì)量石墨烯宏量制備技術上領先,其復合材料的開發(fā)與應用也取得了豐碩成果,相關論文發(fā)表數(shù)量和引用頻次位居世界前列。
在能源化學領域,我國在鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性提升、界面工程優(yōu)化等關鍵問題上取得突破,多次創(chuàng)造電池效率世界紀錄。固態(tài)電池研究中,關鍵材料研發(fā)和電池體系構建方面也成績卓著,部分成果已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。我國多個能源催化新過程實現(xiàn)工業(yè)化,處于國際領先地位。
《中國科學報》:當前,大數(shù)據(jù)、人工智能技術正在引發(fā)化學學科的研究范式變革,機器化學家等人工智能平臺正在幫助科學家更高效地完成科學研究。你認為這會對我國化學學科的發(fā)展產(chǎn)生怎樣的影響?未來,我國化學學科會迎來怎樣的發(fā)展趨勢?
張濤:在我看來,大數(shù)據(jù)與人工智能技術正在重塑化學研究范式,為我國化學學科發(fā)展帶來新機遇,其影響深遠。
在研究效率與精度層面,傳統(tǒng)化學研究依賴大量實驗試錯,而人工智能平臺能快速處理海量化學數(shù)據(jù),借助機器學習算法精準預測反應路徑、篩選材料性能。在藥物研發(fā)中,它可從數(shù)萬分子結(jié)構中迅速鎖定潛在的活性化合物,大幅縮短研發(fā)周期,降低成本,助力科研人員聚焦創(chuàng)新,加速領域突破。在催化劑研制方面,可以通過單原子催化概念與人工智能技術和大數(shù)據(jù)的結(jié)合,進行催化劑的理性設計。
在學科發(fā)展深度上,人工智能憑借強大計算分析能力,能模擬復雜化學過程,揭示微觀反應機理,為化學理論發(fā)展提供支撐,助力攻克長期難題,推動基礎化學研究邁上新高度。
人才培養(yǎng)與科研合作模式也因人工智能而發(fā)生變革。人工智能為化學教育提供虛擬實驗等新工具,幫助學生深化原理理解;同時打破學科壁壘,促進化學與計算機科學、數(shù)學等多學科交叉,催生新研究方向,培養(yǎng)復合型人才。
展望未來,我國化學學科將呈現(xiàn)多元趨勢。學科交叉融合會更加深入,化學與人工智能、大數(shù)據(jù)等學科交叉領域?qū)⒊蔀閯?chuàng)新熱點,智能響應材料等新興方向有望實現(xiàn)突破;綠色化學與可持續(xù)發(fā)展將成為重要方向,人工智能優(yōu)化化學工藝,推動化學工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型;人工智能驅(qū)動的個性化化學研究也將普及,定制化化學產(chǎn)品和解決方案將滿足社會多樣化需求。在新技術助力下,我國化學學科必將蓬勃發(fā)展,在國際舞臺發(fā)揮更大作用。
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