2021科学发展报告

本报告是中国科学院发布的年度系列报告《科学发展报告》的第24部，旨在全面综述和分析2020年度国际科学研究前沿进展动态，研判和展望国际重要科学领域研究发展趋势，揭示和洞察科技创新突破及快速应用的重大经济社会影响，观察和综述国际主要科技领域科学研究进展及科技战略规划与研究布局，评述和介绍国内外主要科学奖项的获奖工作，报道我国科学家具有代表性的重要科学研究成果，概括我国科学研究整体发展状况，并向国家决策部门提出有关中国科学的发展战略和科技政策咨询建议，为国家促进科学发展的宏观决策提供重要依据。

目录
自觉履行高水平科技自立自强的使命担当（代序）侯建国　i
前言　vii
第一章　科学展望　1
1.1　碳中和背景下的海洋碳循环及海洋增汇潜力展望　戴民汉　孟菲菲　曹知勉　3
1.2　感染性疾病的免疫治疗　徐若男　施明　王福生　16
第二章　科学前沿　31
2.1　火星探测的科学研究进展　潘永信　张荣桥　王赤等　33
2.2　超快电子源的研究进展与展望　戴庆　李驰　45
2.3　迈向室温的超导新材料及可能的应用前景　靳常青　邓正　望贤成　56
2.4　光电催化分解水制氢研究进展与展望　李灿　叶盛　63
2.5　锂金属二次电池——从液态到固态　李卓　郭新　69
2.6　肿瘤免疫治疗的现状与展望　顾炎　曹雪涛　81
2.7　气候变化的检测归因和预估研究进展　周天军　张文霞　胡帅等　92
第三章　2020年中国科研代表性成果　101
3.1　凯勒里奇流研究的突破　陈秀雄　王兵　103
3.2　“中国天眼”探索快速射电暴的起源　李柯伽　106
3.3　具有超高压电性能的透明铁电单晶　徐卓　李飞　邱超锐　109
3.4　单个超冷分子的相干合成　何晓东　詹明生　112
3.5　中国科学家实现超越经典算力的光量子计算　钟翰森　陆朝阳　潘建伟　115
3.6　“分子围栏”材料催化甲烷低温氧化制甲醇　王亮　肖丰收　120
3.7　黑磷复合材料“界面重构”实现高倍率高容量锂存储　季恒星　123
3.8　元DNA：概念、设计与组装　樊春海　127
3.9　“原子晕”催化剂设计策略及其低碳烃转化应用　王熙　130
3.10　群聚信息素4-乙烯基苯甲醚诱发蝗虫群聚成灾　郭晓娇　康乐　134
3.11　首*新冠病毒蛋白质三维结构的解析及两个临床候选药物的发现　杨海涛　蒋华良　饶子和　137
3.12　探索器官衰老的秘密　李静宜　马帅　王思等　141
3.13　人类海马体胚胎发育的动态转录组及表观遗传组图谱　钟穗娟　吴倩　王晓群　145
3.14　神经系统对免疫系统的双向调控　祁海　149
3.15　进食诱导胆固醇合成的机制及降脂新药靶发现　芦小艺　宋保亮　154
3.16　水稻氮高效和高产协同调控的分子机制 傅向东 158
3.17　小麦抗赤霉病基因Fhb7的克隆和调控机理解析及育种利用　孔令让　王宏伟　孙思龙等　161
3.18　创新质谱技术驱动生命科学的新发现　黄超兰　165
3.19　全球二氧化碳施肥效应时空变化格局　王松寒　张永光　居为民等　169
3.20　印度大陆俯冲板片在高原裂谷下方撕裂的图像证据　田小波　梁晓峰　陈赟　173
3.21　千年气候事件研究的进展和趋势　程海　张海伟　赵景耀等　177
第四章　科技领域与科技战略发展观察　183
4.1　基础前沿领域发展观察　黄龙光　边文越　张超星等　185
4.2　生命健康与医药领域发展观察　王玥　许丽　苏燕等　196
4.3　生物科技领域发展观察　陈方　丁陈君　郑颖等　209
4.4　农业科技领域发展观察　袁建霞　邢颖　李超　218
4.5　生态环境科学领域发展观察　廖琴　曲建升　曾静静等　228
4.6　地球科学领域发展观察　郑军卫　刘文浩　张树良等　239
4.7　海洋科学领域发展观察　高峰　王金平　冯志纲等　249
4.8　空间科学领域发展观察　杨帆　韩淋 王海名等　258
4.9　信息科技领域发展观察　唐川　王立娜　张娟等　267
4.10　能源科技领域发展观察　陈伟　郭楷模　岳芳等　277
4.11　材料制造领域发展观察　万勇　冯瑞华　黄健等　288
4.12　重大科技基础设施发展观察　李泽霞　李宜展　郭世杰等　297
4.13　世界主要国家和组织科技创新战略与规划发展观察　葛春雷　李宏　刘栋等　309
4.14　世界主要国家和组织科技创新体制机制变革发展观察　惠仲阳　李宏　张秋菊等 317
4.15　世界主要国家和组织未来产业创新发展观察　陈晓怡　刘凘　贾晓琪等　326
4.16　世界主要国家和组织国际科技合作及人才交流发展观察　王文君　叶京　张秋菊　334
第五章　重要科技奖项巡礼　343
5.1　黑洞形成的理论和银河系中心黑洞的观测——2020年诺贝尔物理学奖评述　吴学兵　傅煜铭　345
5.2　魔剪——CRISPRCas极简史——2020年诺贝尔化学奖评述　程田林　仇子龙　353
5.3　丙型肝炎病毒的发现及未来展望——2020年诺贝尔生理学或医学奖评述　童一民　钟劲　362
5.4　2020年沃尔夫数学奖获奖者简介　陈秀雄　367
5.5　2020年度维特勒森奖获奖者简介　魏艳红　378
5.6　2020年度泰勒环境成就奖获奖者简介　廖琴　381
5.7　2020年度图灵奖获奖者简介　唐川　384
5.8　2020年国家*高科学技术奖及自然科学奖简介　叶京　387
5.9　2020年未来科学大奖获奖者简介　叶京　397
第六章　中国科学发展概况　401
6.1　持之以恒加强基础研究夯实科技自立自强根基　李哲　崔春宇　李春景等　403
6.2　2020年度国家自然科学基金项目申请与资助情况综述　赵英弘　郑知敏　郝红全等　411
6.3　中国正深刻改变世界科学版图——基于科学结构图谱的分析　王小梅　李国鹏　陈挺　419
第七章　中国科学发展建议　441
7.1　关于加强科普工作制度化建设的问题与建议　中国科学院学部咨询课题组　443
7.2　加强我国“一带一路”建设科技支撑工作的建议　中国科学院学部咨询课题组　449
7.3　我国石墨烯产业发展的关键问题及对策　中国科学院学部咨询课题组　454
附录　459
附录一　2020年中国与世界十大科技进展　461
附录二　2020年香山科学会议学术讨论会一览表　472
附录三　2020年中国科学院学部“科学与技术前沿论坛”一览表　474
CONTENTS
Consciously fulfill the mission to achieve self reliance and self improvement in high level science and technology　i
Chapter 1　An Outlook on Science　1
1.1　Ocean Carbon Cycle and OceanBased Carbon Solutions in the Context of Carbon Neutrality　15
1.2　Immune Treatment of Infectious Diseases　30
Chapter 2　Frontiers in Sciences　31
2.1　Science Advances in Mars Exploration　44
2.2　Progress and Prospect of Ultrafast Electron Source　55
2.3　Approaching Room Temperature Superconductivity & the Applications Prospects　62
2.4　The Research Progress and Outlook of Photoelectrocatalytic Water Splitting to Produce Hydrogen　68
2.5　Li Metal Secondary Batteries：From Liquid to Solid　80
2.6　The Present and Future of Cancer Immunotherapy　91
2.7　Progresses in Climate Change Detection，Attribution and Projection　99
Chapter 3　Representative Achievements of Chinese Scientific Research in 2020　101
3.1　On the Convergence of the KahlerRicci Flow on Fano Manifold　105
3.2　Explore the Origin of Fast Radio Bursts Using FAST　108
3.3　Transparent Ferroelectric Crystals with Ultrahigh Piezoelectricity　111
3.4　Coherently Forming an Ultracold Single Molecule　114
3.5　Chinese Scientists Achieve Quantum Computational Advantage　118
3.6　Low Temperature Oxidation of Methane to Methanol over a MolecularFence Catalyst　121
3.7　Black Phosphorus Composites with Engineered Interfaces for High Rate High Capacity Lithium Storage　125
3.8　Meta DNA: Concept，Design and Assembly　129
3.9　Atomic Realm Strategy for Catalyst Design and Its Application in Low Carbon Hydrocarbon Conversion　133
3.10　Aggregation Pheromone 4 Vinylanisole（4VA）Induces Locust Outbreaks　136
3.11　Determination of the First Structure of Any Protein from SARS CoV-2 and the Discovery of Two Clinical Drug Candidates　139
3.12　Deciphering Organ Aging　144
3.13　Characterization of the Transcriptional Landscape of Human Developing Hippocampus by scRNA seq and ATAC seq　148
3.14　The Dual regulation to Immune System by Nervous System　152
3.15　Mechanism of Feeding Induced Cholesterol Biosynthesis and Identification of the Novel LipidLowering Drug Target　157
3.16　Modulating Gibberellin Signaling for Enhanced Sustainable Green Revolution Yield　160
3.17　Horizontal Gene Transfer of Fhb7 from a Fungus Underlies Fusarium Head