7月28日，中国科协在第二十三届中国科协年会闭幕式上发布了10个对科学发展具有导向作用的前沿科学问题、10个对工程技术创新具有关键作用的工程技术难题，并首次发布10个对产业发展具有引领作用的产业技术问题。
一、前沿科学问题
1如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术？
加强大尺寸晶体材料研发与装备制造协同发展，是建设制造强国的重要途径，在我国面临的“卡脖子”技术中，大半以上是材料和装备问题，如缺少大型烧结炉。
突破该问题后，会大幅提升我国大尺寸合金、玻璃、陶瓷、光纤、晶体等新材料产业与高端装备制造业的发展水平，形成具有我国自主知识产权的技术与装备，破解我国面临的“卡脖子”技术难题，实现“中国制造”、“材料强国”等国家重大战略的目标。
2纳米尺度下高效催化反应的作用机制是什么？
通过对纳米催化过程的限域效应研究能够加深人们对于催化反应本质的认知，进而为高效纳米催化体系的开发及其工业化应用提供坚实的理论支撑。
未来催化科学和技术的目标是温和条件下的高效可控转化，纳米催化作为新一代催化技术使人类向该目标迈进了一大步。
3农作物基因到表型的环境调控网络是什么？
在应对气候变化的大背景下，揭示作物基因作用的分子机制和重要农艺性状形成的环境分子与生理基础，并在获取相关基因信息和表型信息的基础上，关联表型与基因型及其环境条件，有利于构建分子定向设计育种体系，促进培育高产、稳产、优质、高效和环境友好的突破性农作物新品种，并有利于加强精准化栽培管理，有效落实“藏粮于地、藏粮于技”，全面推进乡村振兴。
4中微子质量和宇宙物质-反物质不对称的起源是什么？
中微子质量及其他基本性质的实验和理论研究是粒子物理学的重大基本问题，特别是中微子的质量顺序、轻子部分的CP破坏现象和中微子质量的马约拉纳属性。这些基本问题的解决不仅对建立更完善的粒子物理学理论至关重要，也对相关研究领域的发展影响深远。
中微子的探测和无中微子双贝塔衰变的观测都要求更大规模的探测器、更高的能量分辨率和更低的本底噪声，为此研发的探测技术和硬件设备将来一定会有更广泛的应用前景。
除此之外，中微子振荡和无中微子双贝塔衰变实验的大型探测器对暗物质粒子、超新星中微子、高能天体中微子的观测同样具有巨大的潜力，将会对暗物质物理、多信使天文学、天体物理和核物理的研究产生重要影响。
5地球以外有统一的时间规则吗？
统一时间问题是构建人类命运共同体的技术基础，它既有理论技术内容，又有管理和文化的色彩。
现有的时间管理理论和方法仅仅适用于地球及其附近空间，不适用于更广域的宇宙空间。由此出现了“空间守时系统”新概念，这不仅仅是概念创新，更重要的是颠覆了传统时空观念。
在新的历史时期，由中国人提出并引领空间守时系统，将产生重大的历史意义和现实价值。21世纪，以信息和航天产业为引领展开了新的产业革命，深空探测和地外基地的布局是未来20年发展的热点，重新制定时间管理规则成为大势所趋。
脉冲星的发现，和广义相对论的普及应用，给了我们难得的机遇，中国学者抓住了机遇，首先提出了空间守时系统，定义时间起始原点，引领全人类开发地球以外的时间规则，将在人类计量历史上翻开新的篇章。
6大脑中的记忆是如何产生和重现的？
记忆印迹的信息编码与读取研究从基础学术角度，有助于找到信息高效存储的生物学本质，对人类的思维与认知基础进行定量研究。
从人类健康角度，有助于推进高效高速脑机接口策略的探索，为脑功能修复提供全新的选项。从类脑智能角度，有助于发展全新的计算模型，产生仿生物的高效智能计算网络。
从人类发展角度，该研究会为将来保存思维和记忆、实现长时间空间跨度星际旅行提供可能的一种选项，使得人类知识甚至个体意识的延续成为可能。
7以新能源为主体的新型电力系统路径优化和稳定机理是什么？
构建以新能源为主体的新型电力系统对我国能源转型具备重要的意义，是我国新能源的持续快速发展、如期实现“碳达峰、碳中和”目标的前提与基础。
本问题涉及新能源、电气工程、控制和气象等学科，学科跨度大、融合程度深，有望孕育新的学科增长点，为我国能源相关领域提供重要的参考和支撑。
8铝合金超低温变形双增效应的物理机制是什么？
通过突破超低温下双增效应的微观机制，建立超低温成形技术体系，发展出与现有冷成形、热成形并列的第三大类成形制造技术，为大尺度铝合金、铝锂合金整体结构薄壁曲面构件提供新一代成形技术，解决我国航天航空高端装备铝合金整体结构的难题，推动重型运载火箭、大型飞机、高铁等国之重器的发展。并且，利用超低温双增效应还可制备超细晶、超宽板幅、超薄铝合金材料，解决高性能铝合金材料制备难题，显著提升铝合金板材制造水平。
9如何揭示板块运动动力机制?
板块运动的驱动力问题一旦获得突破，对地球科学发展的影响将是巨大的，不但对大地构造学研究领域有突破性进展，而且对地形地貌演化、古地理学、地球生态环境系统演化以及“人类生存共同体”的发展都具有重大影响。
10“亚洲水塔”失衡失稳对青藏高原河流水系的影响如何？
在“亚洲水塔”整体失衡失稳的演化大背景下，开展青藏高原河流水系统变化过程与成因、影响及演化趋势等科学问题研究，对于丰富和理解气候变化背景下“亚洲水塔”失衡失稳的科学内涵和过程机理、减缓和应对这一演化趋势对我国及下游国家水资源供给安全影响和科学防治水旱灾害具有十分重要的科学意义和应用价值，同时对于开展全球其他气候变化影响严重区域河流系统变化研究具有重要的参考价值。
二、工程技术难题
1如何高效利用农业微生物种质资源？
农业微生物种质资源是国家战略资源，是支撑农业绿色高质量发展的重要保障。加强农业微生物国家战略科技力量和农业微生物种业创新条件建设，系统梳理农业微生物种质资源领域的前沿科学问题和“卡脖子”技术难题，建设一支高水平农业微生物种质资源保护与利用专业化队伍，集智攻关前沿科学问题和关键技术，研发一批高效功能微生物绿色投入品，将对打好种业翻身仗，保障国家粮食安全，促进农业绿色高质量发展，保护人民生命健康具有重要的推动作用。
2如何解决三维半导体芯片中纳米结构测量难题？
三维芯片大深宽比结构可溯源测量是世界性难题，该难题取得突破后，将极大丰富和扩展计量科学和方法的创新，直接影响半导体芯片制造领域，并将促进半导体芯片进一步向多层堆叠结构发展，在三维世界中延续摩尔定律。
发展三维芯片大深宽比纳米结构的可溯源测量技术，一方面可使我国在半导体芯片测量领域率先突破。另一方面，该技术难题的突破将提升我国航空航天、国防军工等领域微纳器件的制造水平，对交叉领域科技发展产生重大影响，并发挥引领和带动作用。
3如何开发比能量倍增的全固态二次电池？
固态锂二次电池采用固体电解质取代传统电解液，由于材料体系兼容性和热稳定性良好，从而在能量密度和安全性上均可实现大幅度提升，固态电池比能量可达到现有锂离子电池的2-3倍。
目前，固态电池已成为各国争先角逐的新能源汽车热点技术，通过关键技术研发，在未来5-10年实现全固态电池的产业化，使固态电池比能量倍增到Wh/kg，应用领域从小型便携式电子设备拓展到动力和储能领域，预计年全球市场规模可达到数百亿甚至数千亿美元。
研究全固态电池关键技术并推进产业化，对实现全固态电池关键技术自主可控，加速我国新能源汽车技术进步，增强我国新能源汽车全球竞争力，节能减排和保障我国能源安全具有重要意义。
4如何发展我国自主超高分辨率立体测图卫星关键技术？
卫星测绘是航天遥感高精尖技术的聚集地，发展大例尺卫星测绘是建设测绘强国的必由之路，是维护国家地理信息安全的重要举措，有利于提升我国测绘地理信息的国际话语权，也是支撑国民经济高质量发展、国家治理体系和治理能力现代化的重要手段。
高质量、高时效的甚高分辨率卫星数据获取是必然的发展趋势，已成为衡量一个国家高技术水平的重要标志。
无论从航天遥感技术进步、国家安全保障，还是应用需求的角度，都需要发展优于0.3m的甚高分辨率民用光学遥感卫星测绘，这是世界航天遥感的大势所趋、发展和应用所向。
5如何利用人工智能实现医疗影像多病种识别并进行辅助诊疗？
实现人工智能驱动下的医学影像多病种识别，不仅可以帮助医生实现对影像数据的全方位分析，对病灶的勾画，更加准确无误的实现疾病的诊断，有助于对疾病的精准治疗，更重要的有助于实现多病种的识别，通过疾病关联性等因素来干预和预防其他病种引起的并发症等，第一时间发现身体里的各种病变位置，进行有针对性的治疗，这对人类生命健康和社会经济发展意义重大。
6如何突破深远海航行装备制造与安全保障工程技术难点？
深远海与极地航行装备制造和安全保障工程关键技术难题突破后，有助于强化国家深远海战略科技力量，加强深远海领域原创性、引领性科技攻关，深入实施深远海与极地装备制造强国战略，提升产业链供应链水平。
通过深远海与极地装备制造和安全保障工程研发，加快核心技术创新应用，培育壮大发展新动能，构筑深远海与极地产业体系新支柱，具有巨大的经济效益。有利于构建和保障现代能源体系，加快深海、远海、极地和非常规油气资源开发利用。
有利于积极拓展海洋经济发展空间，深度参与全球海洋治理、海洋环境监测和保护。有利于加强南北极国际合作，拓展极地航线应用，进一步保障国家海洋权益。
7如何创建5G+三早全周期健康管理系统？
本项目聚焦“以治病为中心”转变为“以健康为中心”的政策导向，基于5G技术构建“三早”健康管理系统，实现健康数据的系统性、连续性。
结合5G网络和可穿戴设备的监测系统，可为每位居民建立健康监测和疾病预警模块，为居民提供居家保健支持，将家庭成员的生理数据传送至社区卫生服务中心，实现疾病即刻诊断与干预，并可探索实现急性不良事件的预警预测，构建“医院—社区—家庭”健康管理服务模式。
5G+“三早”健康管理系统还可与现有的医疗机构信息系统对接，实现患者院内、院外连续跟踪和干预，并通过院外健康干预建立后续就医就诊计划。在“三早”健康管理系统中，瞄准造成居民疾病负担和死亡的重大慢性病，遴选多种适宜技术和服务模式。
8如何通过重要生态系统修复工程构建精准高效的生态保护网络和恢复生物多样性？
探索精准高效构建保护地网络，有助于促进就地保护、自然恢复等领域的理论创新，并为基于自然的解决方案等国际