基础科学研究的意义(基础科学研究的意义和作用)
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本文目录:
一、基础科学研究的重大战略
1.人类健康与疾病的基础研究
随着我国经济社会的发展,危害中国人的疾病谱出现了“两极分化”的情况,一方面危害中国人群健康的各种传统疾病依然存在;另一方面则出现了与发达国家相似的疾病谱。危害我国人民的主要疾病有:恶性肿瘤、心血管疾病、代谢性疾病(如肥胖症和糖尿病)、新生和重大传染病、神经退行性疾病等。此外,还需加强人口控制和生殖健康、心理健康、营养与健康等影响我国人民生活质量等关键领域的基础研究。“十一五”期间的主要研究方向:人体生理和病理过程的分子、细胞、组织/器官和整体机制;神经、免疫、内分泌系统在健康与重要疾病发生发展中的作用;病原体传播变异规律和致病机制;环境与营养对人体健康影响的分子与细胞机制;药物在分子、细胞与整体水平上的作用机理;现代中医药学理论体系等相关基础科学问题等。
“十一五”期间,争取在恶性肿瘤、心血管疾病、代谢性疾病、新生和重大传染病、神经退行性疾病等重要疾病发生发展过程中的分子与细胞机制的研究方面取得重大突破,为相关疾病的诊断、预防和治疗提供理论基础。
2.农业生物遗传改良和农业可持续发展中的基础科学问题
拟南芥、水稻等模式植物基因组测序的完成,有力地推动了农业生物功能基因组学研究的兴起和发展,并进入了以功能基因及其调控网络的高通量发掘、研究和利用为重点的基因组时代,极大地促进了动植物品种的分子遗传改良。
“十一五”期间的主要研究方向:农作物产量和品质等重要性状形成的功能基因组学;作物营养形成的代谢网络基础及其调控;农作物抗逆性(旱、盐、寒、涝等)与水分、养分和光能高效利用的生理及分子基础;重要农作物雄性不育和杂种优势利用的分子机理;重要农业生物新品种分子设计的理论和方法;畜禽重要基因资源评价与种质创新的基础研究;重要畜禽品质与生长发育性状形成的代谢与调控;动物重大疫病病原遗传变异、宿主免疫及跨物种传播机理;畜禽重大疫病病原大分子结构与功能研究;植物病原物与寄主作物相互作用的遗传基础与分子机理;固氮、生防等农业微生物功能基因发掘与作用机理;土地退化、化肥保持力减退和水资源枯竭等灾变机理和环境优化。
“十一五”期间,要使我国在重要粮食作物(如水稻)和重要经济作物(如棉花、油菜)的功能基因组学,及相关“组学”的研究中实现重大的科学突破;生物多样性与新品种培育的遗传学基础、农业生物与环境的相互作用、分子遗传改良的研究水平总体上有明显提升。
3.人类活动对地球系统的影响机制
工业革命以来,随着技术的迅速进步,人类活动已经成为改变地球环境的重要因素之一,并不可避免地威胁到人类自身的生存。人类如不能在可持续发展目标下科学地发展和利用已有的技术能力,则终将导致人类赖以生存的地球环境的严重破坏。因此,深入探讨人类活动对地球系统影响的机制、预测与适应、调控机理等具有重要意义。
“十一五”期间的主要研究方向:土地利用与土地覆被变化规律;流域和区域需水规律与生态平衡;海洋资源可持续利用与海洋生态环境保护;能源利用方式的环境效应;区域和全球环境污染过程、主要污染物的源-汇关系及控制原理;重点流域大规模人类活动的生态影响和区域生态安全;重要生态系统能量、物质循环规律与调控,生物多样性保育模式;资源探测与开发过程的灾害风险预测等。
“十一五”期间,要强化水资源保障及供水安全、有毒污染物的区域暴露和生态系统安全等方面的研究,在系统认识土地和水资源演变的基本规律、持久性有毒污染物的环境和生态危害与重大灾害预警方面取得突破。
4.全球变化与区域响应
工业革命以来,人类活动加剧了全球气候变化。要正确估计由于我国经济规模的迅速扩大和能源消耗的快速增长可能对全球变化的影响,以及全球气候变化可能带来的威胁,必须深入研究不同时间尺度的全球气候变化及其区域响应,为科学制定我国长远发展的相关政策和建立应对手段提供科学依据。
“十一五”期间的主要研究方向:大尺度水文循环对全球变化的响应以及全球变化对区域水资源的影响;不同时期人类活动与季风系统的相互作用;海-陆-气相互作用与亚洲季风系统变异及其预测;中国海-陆-地生态系统碳循环过程;青藏高原和极地对全球变化的贡献与响应及其环境效应;气候系统模拟和预测模式的建立及其应用;我国近海对全球变化的响应和影响等。
“十一五”期间,要大幅度提高我国在全球气候变化与大尺度水循环的关系、亚洲季风系统的长期演化以及陆地生态系统响应等方面的研究水平,提升预测未来气候变化对我国不同地区人类生存条件影响程度的能力。
5.复杂系统、灾变形成及其预测调控
复杂系统科学主要研究复杂大系统由微观层次上各子系统之间的非线性相互作用所导致的宏观层次上的系统行为、结构、功能演化与调控规律,可概括为自然界演化过程中形成的复杂系统、社会复杂系统、工程复杂系统等。复杂系统科学是现代社会和高技术发展的需求,也是基础研究所面临的重大科学挑战。
“十一五”期间的主要研究方向:复杂系统科学的基本问题研究,包括复杂系统从微观到宏观的结构及性能如何自发形成与演化,复杂系统如何协调和干预,复杂系统不同尺度行为间的相关性;与具体学科相结合,解决相关学科中遇到的复杂系统的关键问题,包括突发事件的预测、预报和处理,对自然灾害与气候变化、重大工程系统事故的防范;复杂人造系统的干预和控制,如经济与金融、大型工程系统设计与控制、城市规划与发展、交通、电力网络和信息网络的安全和重大事故控制等。
“十一五”期间要重点研究复杂系统形成的机理、演变规律、突变与调控;建立对自然灾害的监测、预警、预测、预报的理论方法;结合重大工程系统的安全性评估和事故预防,开展对人造复杂系统的研究,推动复杂系统理论在环境、工程、经济、安全等社会活动方面的应用。
6.能源可持续发展中的关键科学问题
能源是现代社会经济发展的重要物质基础。目前我国能源的生产和利用与可持续发展的要求很不适应,能源保障问题日显突出。在未来几十年内,我国必须建成世界上最大规模的能源系统,以支撑我国经济社会的发展。
“十一五”期间的主要研究方向:高性能热力循环及热-功转换过程的关键科学问题;化石能源高效洁净利用与转化的基础研究;煤炭联产系统的关键科学问题;大规模利用核能的基础研究;新能源和可再生能源大规模、经济利用的原理和新途径;高效节能及储能技术的基础研究;巨型互联电网安全稳定和经济运行的理论基础;氢的制备、储存、运输和利用等。
“十一五”期间,要重点发展煤炭的超清洁、高效综合利用,高性能热-功转换过程,并在支持大规模氢能系统建立和后续能源大规模利用的基础研究方面实现突破。
7.基础材料改性优化,新材料设计探索及其服役失效机理研究
国防安全、经济发展、生活质量提高以及社会进步都有赖于材料科学技术的进步和发展,材料科学水平已成为衡量一个国家科技、国防、经济发展水平和综合实力的重要指标之一。
“十一五”期间的主要研究方向:研究基础材料改性优化的理化基础、相变和组织控制机制、复合强韧化原理;新材料的物理化学性质;围绕低维化、人工结构化、集成化、智能化等新物理构架探索、设计和制备具有高性能和新效应的新材料;发展材料设计的理论模型、计算和仿真方法;材料先进制备、合成与表面强化技术基础;以及材料与部件成型或器件制备的一体化设计新原理、新方法;材料高分辨率(纳米、分子、原子、电子尺度)、高灵敏度、原位的表征与测量新原理;材料服役与环境的相互作用、性能演变、失效机制及寿命预测原理等。
“十一五”期间,要重点发展高性能先进钢铁材料、轻质高强合金材料、新型信息功能材料、新型能源材料和高性能高分子材料;在材料设计、先进制备,材料安全服役方面取得突破,为基础材料改性和优化提供科学依据。
8.极端环境条件下制造的科学基础
极端制造是在各种极端环境条件下,制造极端尺度或极高功能的器件、功能系统和新物质。它引导当代先进制造主流技术的发展,并渗透到基础产业、电子信息、空天运载、军工产品等制造领域的核心技术中。
“十一五”期间的主要研究方向:微尺度加工、成形和改性中的界面物理化学作用;高密度能量和物质的微尺度输运规律;微结构形态的精确表达与计量;微驱动、微操纵、微连接、微组装等过程中的动力学、热力学、摩擦学与量子力学等效应和机理;巨型制造系统中多种强能量场间的复杂耦合、能量的非线性聚集与发散、随机涨落扰动与过程的检测与控制;极端尺度结构与系统的精确形成、过程演变、功能创成与质量控制的理论与方法等。
“十一五”期间,要加强极端尺度工件的制造新原理,极端环境下制造中的物质和能量交互作用规律,微结构形态的精确表达与计量,以及复杂制造系统中工件的精确形成、过程演变、功能创成与质量控制的理论与方法的研究,并争取在极端尺度制造方面取得重大突破。
9.航空航天的重大基础科学问题
航空航天科学技术关系到我国的国家安全、经济发展和社会进步。未来若干年内,我国在航空技术、探月、空间实验室、军/民用卫星、深空探测及各类飞行器等方面,应有很大发展。新型飞行器应具有高速度、高机动、高隐形、微小型化、智能化等显著特点,其研制将面临许多挑战性的关键技术和基础科学问题。相关领域的主要目标是为新型飞行器的发展提供创新科学思想、新概念与新方法;为理论创新和提高数值模拟与实验研究能力,提供发展的平台。
“十一五”期间的主要研究方向:空间环境科学;支持航空航天发展的信息、能源、材料与生命科学;高超声速空气动力学和热力学;热环境与热防护理论;磁流体与等离子体动力学;微流体与微系统动力学;跨物质层次的固体变形和强度理论;新型材料的力学问题;超高速碰撞力学问题;多维动力系统及复杂运动控制;高超声速推进系统的基础理论;动力/推进一体化理论;力、热、光、电磁多场耦合理论等。
“十一五”期间,要完善高超声速空气动力学、热防护与热结构、高超声速燃烧和推进、材料结构一体化的实验平台;加强空间探测理论研究,提高探测能力、空间环境模拟及空间效应分析与预示能力;加强高超声速推进和超高速碰撞力学、高温化学/热力学非平衡流动、可压缩湍流和复杂运动、跨物质层次的固体变形和强度理论、多目标优化、多维动力系统的复杂运动及控制理论等方面的研究。
10.支持信息技术发展的科学基础
信息技术在高速发展和广泛应用的同时,提出了许多急需解决的重大科学基础问题,如新算法与软件基础理论,虚拟计算环境的机理,海量信息存储和处理以及知识挖掘的理论和方法,人机交互理论,网络安全与可信可控的信息安全理论。
“十一五”期间的主要研究内容:新算法与高可信软件基础理论;信息处理方法与理论,智能信息处理的形式化理论与方法;机器学习、数据挖掘、知识发现的方法;多种工作模式下信息的获取、处理与数据融合,新一代人机交互理论;信息安全协议、模型和机制;网络安全监控体系和信息系统安全理论;服务质量体制与协议;网络可扩张性与生存性理论;高性能计算机的基础研究;获取高分辨的客观信息、海量存储以及实时传输的新方法、新原理的研究等。
“十一五”期间,要在高可信软件理论、海量信息处理算法、知识挖掘方法、信息安全基础理论等方面取得重要突破,为信息技术的发展和应用提供新理论、新思想和新方法。
二、无论是基础研究,基础应用研究还是应用研究,凡是具有科学性的
基础科学研究(基础研究)是指认识自然现象、揭示自然规律,获取新知识、新原理、新方法的研究活动.主要包括:科学家自主创新的自由探索和国家战略任务的定向性基础研究;对基础科学数据、资料和相关信息系统地进行采集、鉴定、分析、综合等科学研究基础性工作.基础学科:数学、物理学、化学、天文、地球科学、生物科学;交叉学科:工程科学、农业生物学、生物医学、信息科学 、能源科学、资源、环境与灾害科学、材料科学、空间科学、海洋科学;自然科学与人文社会科学交叉学科:心理学与认知科学 、管理科学.
应用研究:
指为获得新知识而进行的创造性的研究,它主要是针对某一特定的实际目的或目标.基础研究是为了认识现象,获取关于现象和事实的基本原理的知识,而不考虑其直接的应用,应用研究在获得知识的过程中具有特定的应用目的.
——具有特定的实际目的或应用目标,具体表现为:为了确定基础研究成果可能的用途,或是为达到预定的目标探索应采取的新方法(原理性)或新途径.
三、政治学学生学习自然科学基础的意义
1.学习自然科学方法论,可以为自然科学提供认识世界的总观点、总方向,“为理论自然科学本身所建立起来的理论提供了一个准则”。列宁曾说:“任何科学都是应用逻辑”。就是说,在各门科学中应当用辩证法的观点来分析和认识问题。自然科学方法论的基本观点,如矛盾的观点、发展的观点等,可以在我们分析自然科学理论问题的时候,起到一个指路的作用。
2.学习自然科学方法论,可以为自然科学提供了认识的武器,认识的方法,认识的路线。自然科学是自然界及其规律在人脑中的反映。科学研究的过程是人脑对自然界的反映和认识的过程。这里就存在着一个认识规律的问题。人的认识不是沿着直线进行的,而是无限地近似于一串园圈,近似于螺旋的曲线。只有正确地认识和掌握认识规律可以在认识自然界的过程中,才能少走弯路,减少错误,反之,不认识不掌握认识规律,就会走到错误和泥坑中去。自然科学方法论科学地揭示了认识发展的一般规律,就为自然科学提供了认识武器,使自然科学遵循正确的认识路线向自然界的深度和广度前进。
3.学习自然科学方法论,可以为自然科学揭示了思维规律,提供了正确的思维方法。人类认识客观世界,是通过思维形式进行的,是通过概念和范畴的体系来实现的。自然科学在使用概念、范畴等思维形式的时候,必然会碰到思维规律的问题。懂得思维规律,就可以正确使用思维形式,否则就做不到。自然科学方法论作为逻辑学,是关于思维形式及其规律的科学,它深刻地揭示了概念、范畴等思维形式的性质、特点及其在认识总过程中的地位和作用,辩证地阐明了思维形式之间的关系。学习自然科学方法论,就可以运用概念和范畴去反映自然界的运动、发展和变化的规律。
当然学习自然科学方法论对自然科学具有一般的方法论指导作用,决不意味着可以用它去代替自然科学的具体的科学研究。当代自然科学处于革命之中,这种革命不是发生在自然科学的某一个别领域、某一个别方面,而是发生在各个领域、各个方面,在理论和实践两个方面都有全面的突破和迅速的发展。自然科学每一次划时代的发现都曾经改变了哲学的形式,当代自然科学的革命也将对自然科学方法论发生深远的影响。自然科学方法论只有不断总结当代自然科学的新成果、新经验,才能发挥自己作为自然科学一般方法论的指导作用。
四、基础理论的意义
基础理论指一门学科的基本概念、范畴、判断与推理。科学的基础理论,指科学的基本概念、范畴与原理。
经济学基础理论是由概念、范畴与范畴体系组成的学科逻辑体系,包括科学的经济学理论与不科学的经济学理论。科学的经济学理论即经济学科学真理,内容是反映经济发展客观规律的经济学科学规律,形式是语言(包括数学)。不科学的经济学理论往往是复杂经济现象中某些方面的抽象,是片面的,包含着合理的因素。
基础理论是指研究社会经济运动的一般规律或主要规律并为应用研究提供有指导意义的共同理论基础的学科。如政治经济学、分配经济学、消费经济学、生产力经济学、发展经济学和经济史学等。
是指在这门科学理论体系中起基础性作用并具有稳定性、根本性、普遍性特点的理论原理。这个基础理论,主要有三大基本原理:一是关于人的思想产生、形成和变化的基本原理;二是关于人们思想与行为活动变化的基本原理;三是关于思想政治教育与管理的基本原理。前两者属于基础性原理,后者则属于应用性原理。
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