破译生命的糖质密码重大研究计划2025年度项目指南

面向未来技术的表界面科学基础重大研究计划2025年度项目指南

可解释、可通用的下一代人工智能方法重大研究计划2025年度项目指南

　　可解释、可通用的下一代人工智能方法重大研究计划面向人工智能发展国家重大战略需求，以人工智能的基础科学问题为核心，发展人工智能新方法体系，促进我国人工智能基础研究和人才培养，支撑我国在新一轮国际科技竞争中的主导地位。

　　一、科学目标

　　本重大研究计划面向以深度学习为代表的人工智能方法鲁棒性差、可解释性差、对数据的依赖性强等基础科学问题，挖掘机器学习的基本原理，发展可解释、可通用的下一代人工智能方法，并推动人工智能方法在科学领域的创新应用。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划针对可解释、可通用的下一代人工智能方法的基础科学问题，围绕以下三个核心科学问题开展研究。

　　（一）深度学习的基本原理。

　　深入挖掘深度学习模型对超参数的依赖关系，理解深度学习背后的工作原理，建立深度学习方法的逼近理论、泛化误差分析理论和优化算法的收敛性理论。

　　（二）可解释、可通用的下一代人工智能方法。

　　通过规则与学习结合的方式，建立高精度、可解释、可通用且不依赖大量标注数据的人工智能新方法。开发下一代人工智能方法需要的数据库和模型训练平台，完善下一代人工智能方法驱动的基础设施。

　　（三）面向科学领域的下一代人工智能方法的应用。

　　发展新物理模型和算法，建设开源科学数据库、知识库、物理模型库和算法库，推动人工智能新方法在解决科学领域复杂问题上的示范性应用。

　　三、2025年度资助研究方向

　　（一）培育项目。

　　围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，拟以培育项目的方式资助探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，研究方向如下：

　　1. 神经网络的新架构和新的预训练或自监督学习方法。

　　针对图像、视频、图、流场等数据，发展更高效的神经网络新架构、预训练或自监督学习方法，并在真实数据集上进行验证。

　　2. 深度学习的基础理论。

　　研究神经网络的函数空间理论及误差分析。研究神经网络非线性训练过程中的重要现象，包括顿悟（grokking）、稳定性边缘（edge of stability）、损失尖峰（loss spike）和凝聚现象（condensation），分析损失景观的嵌入结构、训练超参数、凝聚、正则化技术等对Transformer、Mamba等架构的样本效率、分布外检测、泛化能力、推理性能的影响。

　　3. 大模型的基础问题。

　　研究多任务、多数据、大模型的基础问题，包括但不限于大模型的表示理论、泛化理论、样本效率、大模型训练的稳定性、标度率（scaling law）、涌现等现象；研究大模型的记忆灾难（curse of memory）问题；研究大模型的思维链（Chain of Thoughts）、多步推理、上下文学习（In-Context learning）、推理外推能力（如length generalization）等的机制。

　　4. 以数据为中心的机器学习。

　　针对大模型数据侧的获取成本和效率问题，剖析数据生成模型的优化与泛化过程，加速生成模型的训练和推理；针对训练数据的质量和数量问题，设计多样化和高质量的数据生成方法，提出高效的数据选择和配比策略，探索数据与模型协同迭代优化的方式，加速通用大模型的训练。

　　5. 科学领域的人工智能方法与理论。

　　针对典型的科学领域应用场景，如核聚变、药物研发、材料设计、电子多体等问题，发展人工智能与物理、化学、生物等基础理论和模型融合的方法，建立可通用的跨尺度人工智能辅助计算理论和方法，解决典型复杂正反问题。

　　（二）重点支持项目。

　　围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，拟以重点支持项目的方式资助前期研究成果积累较好、对总体科学目标在理论和关键技术上能发挥推动作用、具备产学研用基础的申请项目，研究方向如下：

　　1．融合逻辑和深度学习的推理方法。

　　通过融合逻辑方法和深度学习方法，提升人工智能系统的可靠性与处理复杂推理问题的能力。通过构建形式化数学数据库，优化机器翻译技术与证明算法，实现高度自动化的定理证明，建立高度严谨的推理模型。

　　2. 融合物理与人工智能的几何生成。

　　融合物理仿真与深度学习方法，实现面向多物理场微几何结构的基础生成模型；通过建立形式化与BREP表示的计算机辅助几何（CAD）模型数据库，实现功能描述准确、高精度CAD模型自动生成，构建高质量的几何资产；增强从CAD模型生成四面体、四边形、高阶网格的鲁棒性，实现物理仿真稳定性与精度的提升。

　　3. 新一代脑启发的人工智能。

　　针对生物神经元的节能特性与多样化结构，在生物神经元与人工神经元之间建立简洁高效的映射，使人工神经元具有生物神经元的能量优化与树突非线性计算功能，并提出统一的能量优化算法框架。结合神经元网络的连接结构与脑区特性，设计生物神经元特性约束和基于时空信息嵌入的人工神经网络模型，实现记忆、决策等高级认知功能。实现不少于3种生物与人工神经元的映射及不少于3种树突计算功能，与现有映射相比，实现精度、性能与可解释性的提升。

　　4．类人认知学习框架。

　　探索类人认知学习框架，通过智能体主动感知和交互、模型自主学习和迭代更新，提升系统的智能化水平，解决具身智能体在复杂物理环境下的交互决策难题，为因果模型构建、物理常识生成等具身智能任务提供支撑。

　　5．物理过程驱动的多智能体仿真场景可信生成。

　　构建基于物理原理驱动的场景模型，实现高度逼真的环境动态模拟；整合多模态信息，增强智能体与环境的交互，确保仿真实体与现实世界的特性和行为相匹配；建立完善的仿真数据可信度评估体系，确保仿真场景的可靠性，为复杂系统研究和决策提供坚实的虚拟基础。

　　6. 可解释的人工智能方法及其在化学反应复杂体系中的应用。

　　发展基于深度学习与物理模型融合的可解释人工智能方法，解析和构建化学反应网络，揭示复杂化学反应体系的微观机理与表界面作用规律，推动可解释的人工智能方法在能源催化、合成化学和合成生物学等重要领域的落地应用。

　　7. 人工智能驱动的虚拟细胞研究。

　　基于多组学数据和人工智能方法，发展虚拟细胞技术，模拟细胞动态生命过程，解析细胞互作原理，预测生物体对扰动的复杂响应。具体包括：1）虚拟单细胞：针对酵母、细胞系等典型情景，通过多组学数据构建多尺度基因调控与信号通路网络模型，动态预测细胞行为，实现合成生物学或药物筛选应用；2）虚拟生物体：对线虫、胚胎等典型场景，通过影像学和组学数据，构建多细胞相互作用关系和时空动态变化模型，揭示生物体的生物学机制。

　　8. 罕见病诊断决策大模型。

　　建立大规模罕见病临床和遗传信息数据库，覆盖基因和临床表现等多维度信息，结合多模态数据，构建可解释的罕见病诊断决策大模型，为罕见病诊断和治疗提供关键依据。

　　9. 基于多模态大模型的耐受极端环境生物元件设计。

　　基于极端环境微生物数据，构建融合序列、结构与功能的蛋白质和核酸序列多模态预训练大模型；分析重要生物元件与环境适应性、代谢功能等的联系，构建元件对极端环境适应度的预测模型；设计开发耐受高温、高压、极端pH的蛋白质和核酸等功能元件并接受湿实验验证，推动其在工业、医药等领域的产业化应用落地。

　　（三）集成项目。

　　本年度拟遴选具有重大应用价值和良好研究基础的研究方向进行集成资助，研究方向如下：

　　1．记忆与推理分离、分层的通用大模型。

　　设计记忆与推理分离、分层的通用大模型新架构，构建推理数据集，研究大模型的基础理论及训练方法。具体包括：1）探索记忆与推理分离的模型架构，实现可扩展、可学习、高压缩、分布式、分层的记忆存储，设计存算高效的新型训练方法，通过从头预训练大模型（不少于7B参数，1T Tokens）验证新架构与新训练方法的有效性；2）实现文本推理数据的自动提取，自动构建自然语言推理数据和形式化数学定理数据库；3）阐明Next-Token Prediction训练范式有效性的内在机制，研究超参数和模型复杂度等对大模型推理能力的影响。

　　2. 结构材料构效关系的构筑方法与应用。

　　研究结构材料成分、组织结构、工艺等知识编码表示方法，发展符号回归和深度学习等材料知识构筑算法，构建物理意义明确的典型结构材料构效关系数学表达式或经验模型；研究可解释材料特征工程、知识诱导高精度建模、材料因果推理等方法，挖掘多组元成分、复杂工艺、组织结构等对材料性能影响的内禀关系，建立材料数据库、知识库和工艺库；面向新型结构材料研发和生产制造全过程，发展数据和知识双驱动的方法，研发出2-3种高性能典型金属结构材料，并通过工程中试验证。

　　3. 融合环境-系统-模型的智能操作系统。

　　针对算力硬件和物理世界设备的泛化与智能化趋势，打破物理环境与智能模型边界，设计环境-系统-模型协同演进的方案。具体包括：1）研究操作系统、人工智能模型、物理环境三方面共同迭代演化方法，保障环境-系统-模型协同演进，相比分离演进整体性能提升50%以上；2）研究面向多样化算力硬件和物理设备的分布式操作系统元架构，支撑不少于5种硬件和设备的高效抽象与适配，相比分离抽象利用效率提升30%以上；3）研究面向复杂物理环境的高可靠分布式数据传输与存储底座，实现物理空间智能元素的韧性互联与实时协同。

　　四、项目遴选的基本原则

　　（一）紧密围绕核心科学问题，鼓励基础性和交叉性强的前沿探索，优先支持原创性研究。

　　（二）优先支持面向发展下一代人工智能新方法或能推动人工智能新方法在科学领域应用的研究项目。

　　（三）重点支持项目和集成项目应具有良好的研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献并发挥支撑作用。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助培育项目约15项，直接费用资助强度约为40万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2028年12月31日”；拟资助重点支持项目约6项，直接费用资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”；拟资助集成项目约3项，直接费用资助强度为800－1200万元/项，资助期限为4年，集成项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”。

　　六、申请要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－2025年3月20日16时。

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的核心科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”、“重点支持项目”或“集成项目”，附注说明选择“可解释、可通用的下一代人工智能方法”，受理代码选择T01，根据申请的具体研究内容选择不超过5个申请代码。

　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个，集成项目合作研究单位不得超过4个。集成项目主要参与者必须是项目的实际贡献者，合计人数不超过9人。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。

　　3. 其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学一处

　　联系电话：010-62328382

集成芯片前沿技术科学基础重大研究计划2025年度项目指南

　　“集成芯片前沿技术科学基础”重大研究计划面向国家高性能集成电路的重大战略需求，聚焦集成芯片的重大基础问题，通过对集成芯片的数学基础、信息科学关键技术和工艺集成物理理论等领域的攻关，促进我国芯片研究水平的提升，为发展芯片性能提升的新路径提供基础理论和技术支撑。

　　一、科学目标

　　本重大研究计划面向集成芯片前沿技术，聚焦在芯粒集成度（数量和种类）大幅提升带来的全新问题，拟通过集成电路科学与工程、计算机科学、数学、物理、化学和材料等学科深度交叉与融合，探索集成芯片分解、组合和集成的新原理，并从中发展出一条基于自主集成电路工艺提升芯片性能1-2个数量级的新技术路径，培养一支有国际影响力的研究队伍，提升我国在芯片领域的自主创新能力。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划针对集成芯片在芯粒数量、种类大幅提升后的分解、组合和集成难题，围绕以下三个核心科学问题展开研究：

　　（一）芯粒的数学描述和组合优化理论。

　　探寻集成芯片和芯粒的抽象数学描述方法，构建复杂功能的集成芯片到芯粒的映射、仿真及优化理论。

　　（二）大规模芯粒并行架构和设计自动化。

　　探索芯粒集成度大幅提升后的集成芯片设计方法学，研究多芯互连体系结构和电路、布局布线方法等，支撑百芯粒/万核级规模集成芯片的设计。

　　（三）芯粒尺度的多物理场耦合机制与界面理论。

　　明晰三维结构下集成芯片中电-热-力多物理场的相互耦合机制，构建芯粒尺度的多物理场、多界面耦合的快速、精确的仿真计算方法，支撑3D集成芯片的设计和制造。

　　三、2025年度资助的研究方向

　　（一）培育项目。

　　基于上述科学问题，以总体科学目标为牵引，2025年度拟围绕以下研究方向优先资助探索性强、具有原创性思路、提出新技术路径的申请项目：

　　1. 芯粒分解组合与可复用设计方法。

　　研究集成芯片和芯粒的形式化描述，分解-组合理论及建模方法，研究计算/存储/互连/功率/传感/射频等芯粒的可复用设计方法。

　　2. 多芯粒并行处理与互连架构。

　　研究面向2.5D/3D集成的高算力、可扩展架构，计算/存储/通信等芯粒间的互连网络及容错机制，多芯异构的编译工具链等。

　　3. 集成芯片的自动化设计工具。

　　研究面向集成芯片的综合/布局/布线自动化设计工具，集成芯片的可测性设计等。

　　4. 集成芯片电路设计技术。

　　研究面向2.5D/3D集成的高速、高能效串行/并行、射频/无线、硅光接口电路，大功率集成芯片的电源管理电路与系统等。

　　5. 集成芯片2.5D/3D工艺技术。

　　研究大尺寸硅基板（Interposer）的制造技术，高密度、高可靠的2.5D/3D集成工艺、材料等，万瓦级芯片的散热方法，光电集成封装工艺等。

　　（二）重点支持项目。

　　基于本重大研究计划的核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2025年拟优先资助前期研究成果积累较好、交叉性强、对总体科学目标有较大贡献、促进集成芯片开源生态建设的申请项目。鼓励协同自主制造企业参与申请。

　　1. 三维供电系统与分配网络的设计方法

　　研究基于硅通孔（TSV）、深沟槽电容（DTC）等三维结构的多级供电拓扑，探索多相均流且快速响应的供电控制方法和理论，基于三维工艺实现峰值输出电流不低于10000A的多相供电系统，开发三维供电分配网络电源完整性的分析工具，验证10亿节点以上三维供电分配网络的完整性，动静态电压降/噪声与供电系统实测误差不超过10mV。分析工具开源。

　　2. 大规模光子计算芯粒与异质集成架构

　　研究可重构片上光子计算芯粒，探索基于分布式衍射-干涉混合光子计算的权重多次读写和大规模矩阵分解映射方法，研制高算力、高能效的光算电存集成芯片，实现生成式大模型在光电集成芯片上的推理原型验证，支持大模型网络参数规模不低于1亿，光电集成系统算力不低于5000 TOPS，能效不低于150 TOPS/W。

　　3. 太赫兹高通量超构芯粒互连接口

　　研究太赫兹高通量高集成超构芯粒互连接口，探索基于表面等离激元等新型微结构或新机制的传输线模型与多通道传输技术，研制芯片电路与微结构融合的超构芯片及其太赫兹高速率超构直接调制/解调电路，实现带宽≥0.6Tbps/lane，能效≤2pJ/b的芯粒互连接口。

　　4. 超大尺寸玻璃基板的2.5D集成工艺与可靠性

　　研究超大尺寸（≥510×515mm²）玻璃基板制造工艺，探索全铜互连下铜-玻璃界面的微观结合机制、增强界面结合力的工艺方法及其热/力可靠性失效准则，开发深径比≥10:1的电镀玻璃通孔工艺，铜-玻璃界面结合强度≥6 N/cm，验证16颗以上硅基芯粒的2.5D玻璃基板集成芯片，互连最小线宽/线距≤1μm。

　　5. 硅基板深槽电容工艺的高介电常数材料

　　研究兼容硅基板深槽电容工艺的新型高介电常数材料，揭示高介电常数材料多晶相共存的稳定与调控机制，探索晶格适配的电容极板层材料，阐明材料及沉积工艺等因素对深槽电容的击穿电压与漏电流的影响机制，实现基于新材料深槽电容的基板（Interposer）原型，电容密度≥2500nF/mm²，击穿电压≥2V，漏电流≤1nA/μm²。

　　6.硅桥芯粒嵌入的硅-有机混合介质基板（Interposer）工艺

　　研究硅桥芯粒嵌入的硅-有机混合介质基板的制备工艺，阐明模塑材料热膨胀系数、芯粒间距、硅桥厚度等因素对集成芯片张力和翘曲的制约机制，研制包含局部互连硅桥芯粒/RDL/TIV的混合介质基板，总面积≥3500mm²,通过优化工艺与结构缩小芯粒间距至100μm以下，建立封装后集成芯片的可靠性分析模型并开源。

　　（三）集成项目。

　　1. 异构计算3.5D集成芯片

　　面向大模型等新应用场景，研究基于2.5D/3D混合（3.5D）的CPU+NPU异构集成芯片的设计方法，探索多层DRAM芯粒与计算芯粒混合键合的集成芯片架构、三维堆叠的热仿真与热管理优化方法，研制适用于CPU和NPU的有源硅基板（Active Interposer）并在其中验证2.5D/3D互连接口、垂直供电电路与硅基板布局布线工具，实现3.5D异构计算集成芯片原型，集成国产CPU、NPU等4种以上芯粒，异构芯粒总数≥36，总存储≥1Gb，CPU芯粒性能≥600（SPEC2017INT），智能计算总算力≥200TOPS，三维堆叠界面峰值通信带宽≥1Tbps，完成集成芯片在具身智能等场景中的应用验证。

　　2. 百芯粒级大规模集成芯片

　　面向下一代超算CPU需求，研究和验证大规模集成芯片体系架构与基础关键技术。研究分布式存储架构、容错片上网络架构、芯粒间一致性互连协议和目录机制，突破百芯粒大尺寸基板设计、供电、散热等关键技术并验证电-热-力仿真、基板翘曲模型等工具，构建万核仿真平台。流片研制高性能CPU芯粒和IO芯粒， 具有紧耦合张量计算部件能力，计算芯粒中专用浮点运算部件在科学智能场景下利用率不低于30%。芯粒间互连最大带宽≥800Gbps。实现原型芯片系统，其中主处理器RISC-V SPEC2006分数不低于10分/GHz，芯粒数量不少于100颗，浮点算力高于主流CPU厂商使用超前两代工艺的芯片。在第一性原理精度分子动力学模拟场景等科学计算领域形成典型示范。

　　四、项目遴选的基本原则

　　（一）紧密围绕核心科学问题，注重需求及应用背景约束，鼓励原创性、基础性和交叉性的前沿探索。

　　（二）优先资助能够解决集成芯片领域关键技术难题，并具有应用前景的研究项目，要求项目成果在该重大研究计划框架内开源，鼓励重点和培育项目在申请内容中明确开源指标。

　　（三）重点支持项目应具有良好的研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献与支撑，并鼓励研究机构与企业联合申请。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助培育项目10项左右，直接费用的平均资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2028年12月31日”；拟资助重点支持项目6项左右，直接费用的平均资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2029年12月31日”；拟资助集成项目2项，直接费用的平均资助强度约为1500万元，资助期限为4年，集成项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”。

　　六、申请要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－3月20日16时。

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”、“重点支持项目”或“集成项目”，附注说明选择“集成芯片前沿技术科学基础”，受理代码选择T02，并根据申请项目的具体研究内容选择不超过5个申请代码。

　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位均不得超过2个，集成项目合作研究单位不得超过4个。集成项目主要参与者必须是项目的实际贡献者，合计人数不超过9人。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向(写明指南中的研究方向序号和相应内容)，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。

　　3. 其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学二处

　　联系电话：010-62329489

高精度量子操控与探测重大研究计划2025年度项目指南

　　高精度量子操控与探测重大研究计划面向发展量子科技的国家重大战略需求，针对量子信息科学及其与各领域交叉研究面临的关键科学问题和技术挑战，发展新原理、新方法，探索可持续发展的技术路线，加强我国量子科技基础研究和人才培养，推动我国抢占量子科技国际竞争制高点。

　　一、科学目标

　　聚焦高精度量子操控与探测技术及应用，发展量子增强的新原理、新方法，推动精密测量技术进步；突破量子系统的操控与探测在高精度、高复杂度和可扩展性等方面的技术挑战，为量子信息科学发展提供支持；充分发挥量子平台和工具的优越性，突破经典技术探测极限，促进量子信息科学与其他领域的交叉融合。进一步提升我国量子科技基础研究的原始创新能力，为实现我国量子科技自立自强提供支撑。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划围绕以下三个核心科学问题开展研究：

　　（一）量子增强的新原理和新方法。

　　围绕当前发展较为成熟或极有潜力的精密测量技术，建立和发展有效提高测量精度和灵敏度等指标的量子操控与探测新原理、新方法。

　　（二）量子信息科学进一步发展需要的高精度量子操控与探测技术。

　　突破量子操控与探测在精度、复杂度以及可扩展性等多方面技术挑战，发展量子模拟、量子计算、空间量子技术等量子信息科学领域所需的高精度量子操控与探测技术。

　　（三）超越经典技术的量子操控与探测技术的应用。

　　发展有望超越经典技术探测极限的量子精密测量技术，并在物理学、天文学、化学、生命科学、地球科学和材料科学等领域实现应用示范。

　　三、2025年度资助研究方向

　　（一）培育项目。

　　围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，拟以培育项目的方式资助探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，优先支持但不限于以下方向的理论和实验研究：

　　1. 量子增强的新原理和新方法。

　　在光子和原子等量子体系产生用于实现测量精度增强的量子态，发展超越标准量子极限的量子精密测量新原理、新方法、新系统，在测量精度上实现具有应用意义的量子增益。

　　2. 量子信息技术中的高精度量子操控与探测。

　　聚焦光子、冷原子、冷分子、囚禁离子以及人造量子比特等量子体系，发展面向大规模、高复杂度的量子模拟和量子计算以及远距离、实用化量子通信等的量子操控与探测关键技术和新理论新方案。

　　3. 超越经典技术的量子操控与探测技术。

　　发展超越经典技术探测极限且具有应用价值的量子精密测量关键技术和新方案，推动量子操控与探测技术在基础物理检验、超越标准模型的新物理、天文观测、化学、生命科学、地球科学和材料科学等领域的应用研究。

　　（二）重点支持项目。

　　围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，拟以重点支持项目的方式资助前期研究成果积累较好、在理论和关键技术研发上能发挥推动作用、具备交叉应用基础或前景的申请项目，优先支持但不限于以下方向的理论和实验研究：

　　1. 光和原子体系非经典态的制备和操控。

　　制备高压缩度的非经典态，包括相位压缩态、偏振压缩态、正交分量压缩态、数压缩态、迪克态、自旋压缩态等，发展不同类型非经典态在相位、位移、偏振等各种物理量精密测量中的应用，演示超过10 dB的测量精度量子增益。

　　2. 多参数联合量子测量技术与应用。

　　揭示量子噪声对多参数联合测量精度的影响以及抵御方法，研制基于多种物理体系的集成化量子增强测量装置，有效提高多参数联合测量灵敏度，在高灵敏度电磁场探测、高精度光频标等应用场景下，突破标准量子极限，实现超过5 dB的多参数联合测量精度量子增益。

　　3. 基于超冷原子的新型光晶格调控技术。

　　发展基于超冷原子的新型光晶格调控技术。实现不同类型光晶格（比如三角、六角、笼目光晶格等）以及双层扭转光晶格，发展光晶格体系中周期性调制、无序、规范场等多个维度的调控和小于500 nm格点分辨的高分辨原位探测技术，超冷原子通过光晶格调控实现多个新奇量子物态（关联绝缘体、非常规超导、量子反常霍尔效应、强关联诱导的拓扑性等）以及原子数大于100的量子纠缠态。

　　4. 量子纠错的新方法。

　　针对现有量子纠错技术操控要求高、资源消耗大的问题，探索可扩展且能够显著节约比特资源的通用逻辑门方案；发展纠错循环过程中的错误表征新技术，并提出相应的错误缓解策略；研发精确高效的解码算法，提供支持实时解码的具体实现方案；发展准确评估量子纠错资源的工具，并提出针对主要损耗的优化方法；实验验证多个逻辑比特的通用逻辑门操作，提出可行的规模化路线，支撑量子纠错技术的持续进步。

　　5. 大规模无缺陷中性原子阵列制备和操控。

　　针对研究容错量子计算需要操纵大规模物理比特的需求，发展产生和操纵大规模无缺陷中性原子阵列的技术。利用原子跃迁特性，选择合适的原子平台，实现万原子规模随机填充的光镊阵列，并利用人工智能技术解决传统原子重排算法中重排时间随阵列规模线性增加的问题，在100 ms内生成10000个原子的无缺陷中性原子阵列；同时，实现单比特量子门保真度大于99.9%，两比特门保真度大于99.5%，读取保真度大于99.5%，发展低串扰辅助比特和数据比特门操作以及线路中非破坏读取技术，为容错量子计算构建一个可操纵性高的万原子规模实验平台。

　　6. 核光钟关键技术。

　　探索²²⁹Th离子掺杂能力的调控机制，研究掺²²⁹Th晶体的辐射缺陷和真空紫外光谱性能，研发综合性能优良的新型掺²²⁹Th氟化物晶体，晶体透过率大于50% (1mm厚度，@148.4 nm)，²²⁹Th浓度大于1×10¹⁶ cm^-3，²²⁹Th离子分凝系数达到1；揭示深紫外非线性光学晶体紫外近边吸收机理，提出降低其非本征吸收技术方案，研制高纯高透过高效深紫外倍频晶体(d_ij > d₃₆ (KDP))，有效提高晶体深紫外波段透过率（大于10%@148.4 nm），发展深紫外波段相位匹配技术，设计与研制深紫外倍频输出高转换效率相关器件，实现148.4 nm深紫外激光输出。

　　7. 面向新物理探索的量子测量技术。

　　针对超越粒子物理标准模型的新物理探测需求，发展量子精密测量技术。例如实现精度达到10^-28 e∙cm量级的原子固有电偶极矩（EDM）测量；实现能量分辨率达到10^-24 eV∙Hz^-1/2量级的赝磁信号测量；实现对质量在10^-5 eV量级的类轴子粒子传播的自旋相关相互作用探测精度提升达2个数量级以上。

　　8. 量子测量在惯性、引力测量和引力波天文观测等方面的应用。

　　针对量子引力、时空特性、极端物质状态等前沿科学问题研究需求，发展基于原子干涉、原子自旋等的量子精密测量方法和技术。实现10^-10 g量级水平重力加速度和惯性精密测量，提高地球定向参数和地球引力势等的自主测量能力；实现10^{-7 o}s^-1Hz^-1/2量级灵敏度的惯性角速度测量，验证原子自旋惯性导航精度潜力，开展量子惯性导航系统及应用研究，提高无人系统、智能控制等自主定位导航能力。

　　9. 量子精密测量在遥感技术中的应用。

　　发展高精度光频梳、高效低噪声单光子探测、超宽谱光电转换等技术，在单光子弱信号的高效和高增益探测，对大气的多种组分、层析风场和温度反演，地貌跨介质高精度单光子测绘，亚毫米精度海平面快速测量，高精度非视域单光子成像，高速运动星间高精度测距和时钟同步，超远距离星地链路的光频梳多要素遥感等方面，突破经典遥感技术在探测距离、精度和灵敏度方面的瓶颈，助力生态环境监测等实际应用。

　　10. 量子精密测量在极弱磁场测量中的应用。

　　面向弱磁计量测试、人体功能信息成像、磁异常探测、资源勘探、生命科学等方面的应用，发展灵敏度达到aTHz^-1/2量级的超高灵敏极弱磁场测量装置、灵敏度达到亚fTHz^-1/2量级的微小型近零磁和地磁计量测试原子磁强计及芯片化原子磁强计；面向生物体系微观电磁通路特性解析，发展溶液条件下实现单蛋白质分辨的多模态极弱电流-磁场调控与测量装置。

　　四、项目遴选的基本原则

　　（一）紧密围绕核心科学问题，鼓励原创性、基础性和交叉性的前沿探索。

　　（二）优先资助能够解决高精度量子操控与探测中的基础科学难题或在相关领域具有应用前景的研究项目。

　　（三）重点支持项目应具有良好的研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献与支撑。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助培育项目25项，直接费用资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2028年12月31日”；拟资助重点支持项目10项，直接费用资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”。

　　六、申请要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－2025年3月20日16时。

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的核心科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“高精度量子操控与探测”，受理代码选择T01，根据申请的具体研究内容选择不超过5个申请代码。培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。

　　3. 其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学一处

　　联系电话：010-62328382

多物理场高效飞行科学基础与调控机理重大研究计划2025年度项目指南

　　“多物理场高效飞行科学基础与调控机理”重大研究计划面向一小时左右全球抵达高速民航和航班化天地往返运输国家重大需求，聚焦多物理场高效飞行重大基础问题（多物理场是指跨域变构高速飞行器在飞行过程中，表面与空气摩擦产生气体环境温度>3000K的高温场，飞行器构型和表面气固界面非稳态时变、压强峰值≥7.5kPa的气动力学场，跨域高速飞行产生10¹⁶~10²⁰m^-3等离子体电子密度的复杂电磁环境）。重点针对两级入轨总体图像（一二级飞行器均可通过变形呈现近似火箭构型和近似飞机构型），建立跨大空域、宽速域、可重复的高效智能飞行器设计理论与方法，实现飞行器构型连续变化、主动流动调控和智能控制等核心基础理论与技术突破，为航天运输系统创新发展提供理论基础与技术支撑。

　　一、科学目标

　　瞄准中国航天运输系统国家重大需求，提出跨域高效智能飞行新思路，面向跨域、变构、可重复飞行关键特征，建立非定常空气动力学模型，发展多物理参数实时感知与智能控制理论，突破主动热防护、变构型机构-结构设计、主动流动控制和电磁力热环境模拟与科学实验等关键技术，取得一批多物理场高效飞行原创性成果，牵引学科深度融合与创新发展，革新面向航天巨系统的智能系统工程范式，为我国未来航天运输系统提供关键理论、方法、技术和人才队伍储备，促进中国航天运输系统发展规划的顺利实施。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划围绕以下三个核心科学问题开展研究：

　　（一）变构型材料与机构的多物理场耦合机理。

　　揭示柔性材料-变形机构在复杂约束下热防护、变形机构与结构、刚柔耦合等机理，建立结构健康监测、耐久性与损伤容限评价新方法，满足对飞行器变构材料与机构的极限需求。

　　（二）跨域非稳态流动模型及调控机制。

　　研究复杂时变边界条件下飞行器流动与飞行变形的相互作用机制，发展主动流动调控手段，实现气动特性精确预示和高效降热减阻。

　　（三）变构与飞行的一体化智能控制。

　　揭示强不确定环境下飞行动力学耦合控制机理，突破跨域无缝自主导航及环境-任务自匹配的在线自主规划决策等关键技术，构建变构型与飞行器的一体化智能控制方法。

　　三、2025年度资助研究方向

　　（一）重点支持项目。

　　围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2025年拟资助前期研究成果积累较好、处于当前研究热点前沿、对总体科学目标有较大贡献的申请项目，研究方向如下：

　　1. 跨域变构飞行器多维光滑连续变形翼时变动力学特性与主动控制方法研究

　　针对跨域变构飞行器多维光滑连续变形翼在气动、结构、热环境耦合作用下复杂的动力学稳定性问题和可靠建模难题，提出宽域气动环境下刚-弹-柔耦合系统非线性时变动力学建模方法，揭示变形过程中机翼动力学失稳现象的触发条件和演化规律、建立高可靠性和高鲁棒性的智能化主动控制方法，采用仿真与试验相结合的方式验证复杂非线性时变动力学系统模型的预测误差控制在10%以内，动态失稳发生的概率降低至1%以下，颤振临界速度提升至少15%。

　　2. 跨域变构飞行器发汗冷却过程内外流耦合机制与预示方法

　　针对跨域变构飞行器表面非稳态流动力热特征与主动流动调控手段复杂耦合的问题，建立高超声速外流场作用下多孔结构内部几何特征与冷却工质亚声速流动、相变过程的准确描述和调控方法，解决传统方案热流-相态-流量强耦合导致的气动建模难、流量控制难、传热恶化预测难等问题；建立发汗冷却作用下跨域变构飞行器气动力热特性预示的建模理论与高效计算方法，开展风洞试验方法研究，突破跨域变构主动流动控制飞行器气动力热响应特性高精度高效预示关键技术，解决发汗冷却与外流场耦合计算和发汗冷却控制调控问题，建立可控相变发汗冷却功能梯度结构设计方法，研制原理样机，采用仿真与试验相结合的方式验证可控发汗冷却高超飞行器标模气动力预示误差不超过15%，气动热预示误差不超过20%。

　　3. 跨域变构飞行器力热等离子体环境测量与重构方法研究

　　针对跨域变构飞行器飞行环境参数跨度大、流动状态复杂以及主动流动控制耦合导致的飞行器弱模型飞行控制难题，围绕高速飞行器非平衡高温流场的复杂变化过程，重点开展飞行环境下多物理场耦合模型、力热等离子体环境参数测量与全表面快响应重构（测量物理量：表面压力场/表面温度场/等离子体（最高达到10²⁰m^-3），重构更新速度≤500ms）、地面模拟环境实验与验证方法（地面等离子体环境电子密度最高达到10²⁰m^-3、总温达到6000K）等研究，获得飞行过程力热等离子体物理场分布以及物理场演化重构模型，为克服飞行器弱模型飞行控制难题，提供全表面环境参数支撑。

　　4. 面向复杂动态任务的航班化天地往返智能规划决策方法

　　针对飞行器空天跨域飞行过程中点对点运输、在轨服务等多任务实时规划难题，建立点对点运输、在轨服务等典型任务场景以及区域规避等安全约束的形式化描述与分析架构，提出飞行任务时序和航迹的鲁棒规划决策方法；建立异构载荷和复杂飞行任务的逻辑模型，提出飞行器频繁进出空间场景下的任务航迹自动匹配、智能任务滚动规划与动态临机调度方法；突破融合环境态势预测和任务特征学习的快速自适应规划方法，进行动态未知场景下基于经验学习的规划加速以及实时在线验证与评估，实现复杂动态任务下航班化天地往返的智能决策规划。所建立的智能规划决策方法针对≥100个复杂线性时序任务和50个飞行器场景，预先任务规划时间≤5秒；基于板载计算资源，针对≥15个临机时序任务和10个飞行器场景，规划时间≤1秒。

　　5. 跨域变构飞行器高性能AI模型架构研究

　　针对跨域变构飞行器在力-热-电磁多物理场环境下的变构型、主动降热减阻及智能自主飞行等带来的多学科强耦合综合优化难题，研究适用于跨域变构飞行器力-热-电磁多物理场耦合的关键参数训练基础架构；设计适用于多物理场耦合环境的AI算法轻量化内核，提出高效环境感知与三维建模方法；研究多源干扰与不确定性建模方法，建立考虑气动、结构、防隔热、飞控、感知、建模等多专业强耦合的跨域高速飞行器垂直AI模型。实现稠密大气、临近空间、外空间等3种跨域变构型建模，支持主被动结合降热减阻，完成因果与溯源分析验证。完成跨域变构飞行器垂直AI模型千万核级国产超算并行化训练，高效融合的模态数据种类≥3种，模型参数量≥7000M；完成异步并行收敛性分析，设计可扩展性异步并行训练框架，算法训练效率相比同步并行方法提升≥20%。。

　　（二）集成项目。

　　在本重大研究计划前期布局和资助成果的基础上，集中优势力量，围绕以下方向进行集成，力争实现跨越发展。

　　1. 多物理场高效飞行关键成果耦合匹配机制与集成飞行试验技术

　　面向重大计划三大核心科学问题的理论、方法集成匹配与考核验证需求，建立面向柔性变形、主动流动控制、信息智能感知传输与智能飞行控制耦合匹配的总体优化方法，明确不同验证载荷的设计边界与能力考核准则，揭示多学科载荷成果集成匹配的耦合机制以及对飞行能力的影响规律；探明大尺寸连续变形与飞行器本体耦合干扰机制，实现跨域变构飞行中飞行器表面复杂强时变流场表征与飞行器结构动态特性精准分析需求；构建多载荷验证窗口匹配与轨迹优化模型，实现非对称连续变形干扰下的姿态稳定控制与多约束窗口飞行试验轨迹优化；突破跨域高效飞行复杂空间约束与流动界面下的力、热参数原位测量技术，获取跨域变构飞行环境下的力、热、变形等物理量的测量数据；开展面向跨域高效飞行成果验证的飞行平台集成研究与试验设计，构建高超飞行条件力热耦合环境，完成多物理场高效飞行理论、方法等关键成果在近真实飞行条件下的考核验证。验证载荷总重不低于200kg，有效飞行时长不低于200s，最大速度不低于6Ma，最大飞行高度不低于50km，变形部件几何尺寸不小于1.5m。

　　2. 跨域变构飞行极端环境下信息感知与传输系统集成验证

　　针对跨域变构飞行器在极端力热等离子体环境下电磁感知与信息传输的需求，研究跨域飞行器变构下信息窗口区域的力热等离子体多物理场耦合机理、多因素耦合下电磁波辐射特性调控机制、多物理场与信息特征的关联模型等科学问题，突破极端环境参数（非平衡高温流场电子密度10¹⁵-10²⁰/m³、总温≥6000K）解耦测量与空间分布重构、分布式天馈系统设计（极小开窗尺寸≤φ100mm、耐温＞1700K）与辐射特性调控、电磁信息智能感知与定位、分布式自适应信息传输等关键技术，研制变构与等离子体环境电磁信息感知传输原理集成系统，开展地面模拟环境（等离子体电子密度10¹⁵-10²⁰/m³、总温≥6000K、等离子体射流速度不小于4000m/s）综合实验验证，为跨域高效智能飞行提供信息化支撑。

　　3. 跨域变构飞行器流动调控非稳态气动特性精确预示理论与方法

　　针对跨域变构飞行器稀薄-连续跨域飞行环境和变构型、大面积主动热防护特征强耦合带来的强非稳态效应使得飞行器气动建模与精确预示面临巨大困难的问题，建立适用于大空域、宽速域非稳态流动调控与多尺度变构飞行流场统一的非线性本构气体动力学理论与气动力/热智能高效数值计算方法；发展面向飞行器总体高效降热减阻的主动流动调控手段与布局优化技术，揭示跨域变构主动流动调控飞行器气动力热响应规律与飞行性能提升机制，开展地面试验验证研究；构建满足航天运输系统工程应用需求的多域融合变构型方案，探索宽域时变非线性流动调控机理和规律，应用跨域变构非稳态气动特性精确预示理论，发展智能变体与流动调控快速决策与评估方法，完成半实物仿真验证。建立跨域变构非稳态流动及其主动调控理论与方法体系，形成可兼容多种流动控制手段和变形方式、能够覆盖稀薄-连续跨流域状态的高效计算CFD软件平台；与风洞试验、飞行试验数据或DSMC仿真对比，所获取的典型跨流域工况轴向力偏差不大于12%、大攻角法向力系数偏差不大于8%；经平台优化后采用主动流动调控技术的高超飞行器关键部位降热70%、宏观减阻40%、整体机动性提升30%。

　　四、项目遴选的基本原则

　　（一）紧密围绕核心科学问题，注重需求及应用背景约束，鼓励原创性、基础性和交叉性的前沿探索。

　　（二）优先资助能够解决多物理场高效飞行中的基础科学难题并具有应用前景的研究项目。

　　（三）重点资助具有良好研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献与支撑的研究项目。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助重点支持项目5项，资助直接费用约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日—2029年12月31日”；拟资助集成项目3项，直接费用资助强度约为1000—1500万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2026年1月1日—2028年12月31日”。

　　六、申请要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－3月20日16时。

　　项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“集成项目”，附注说明选择“多物理场高效飞行科学基础与调控机理”，受理代码选择T02，根据申请项目的具体研究内容选择不超过5个申请代码。

　　重点支持项目的合作研究单位不得超过2个，集成项目的合作单位不得超过4个。集成项目主要参与者必须是项目的实际贡献者，合计人数不超过9人。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向（写明指南中的研究方向序号和相应内容），以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。

　　3. 其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动，并认真开展学术交流。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学二处

　　联系电话：010-62329548，010-62329489

地球宜居性的深部驱动机制重大研究计划2025年度项目指南

　　“地球宜居性的深部驱动机制”重大研究计划瞄准地球内部层圈（地核、地幔及地壳）在控制地球宜居性中的重要作用，围绕以深部挥发份为纽带的跨圈层动力过程与能量物质循环重大科学问题，通过地球科学、数学、物理学、化学、信息科学、材料科学等多学科跨领域跨尺度综合研究，为破解地球宜居性的深部引擎之谜提供基础理论和技术支撑。

　　一、科学目标

　　聚焦地球宜居性的深部驱动机制，查明地球深部碳、氢、氧等挥发份的化学行为、分布及赋存状态，阐明其对深部组成、性质和结构的影响，探究地球深部碳-氢-氧的循环机制与通量，揭示其与深部地球动力过程的联系，查明深部新化学反应的类型、机制及效应，探索地球深部-浅部关联机制及其对地球宜居性演变和新型稀缺能源形成的调控作用，促进地球系统科学的重大理论创新，培养一支有国际影响力的研究队伍，提升我国在深地领域的创新能力。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划以深部挥发份的“催化作用”和新化学反应为切入点，围绕挥发份（重点关注碳-氢-氧）在地球内部的分布、循环和效应三个相互关联的核心科学问题开展研究。

　　（一）深部挥发份的分布与地球内部性质。

　　综合实测地球化学数据、地球物理观测、极端条件与计算模拟、材料微观结构等研究地球深部挥发份的行为、分布及其对地球内部性质的影响，查明地球深部主要界面和不均匀体的物质组成、结构特征及成因。

　　（二）深部挥发份的循环与地球动力过程。

　　研究地球内部“从上至下”（如板块俯冲）和“从下至上”（如地幔上升流和地幔柱活动）过程中挥发份的作用和循环机理，厘清超级火山岩浆储库的组成和挥发份的迁移富集规律；限定富水流体、含水熔体和超临界流体携带挥发份的能力以及挥发份在不同流体中的存在形式；约束挥发份在不同地球动力过程中的循环效率和控制因素。

　　（三）地球深部-浅部关联机制与宜居性。

　　综合大数据分析及人工智能运算、正演模拟研究和地球系统模型开发，研究深部化学引擎在大氧化、冰室和极热气候、超级火山、生物大灭绝以及氢气、氦气富集等重大事件中的作用，揭示深部过程对地球宜居性演变的作用机制，建立地球不同演化阶段深部-浅部相互作用的理论框架。

　　三、2025年度资助的研究方向

　　（一）培育项目。

　　以总体科学目标为牵引，基于核心科学问题，2025年度拟围绕以下研究方向优先资助探索性强、具有原创性思路、提出新技术路径的申请项目。

　　1. 地球深部挥发份的化学性质、组成与来源。

　　通过研究地幔深度来源的样品（包括金刚石）以及实验和计算模拟，限定地球深部挥发份的地球化学性质，揭示地球深部挥发份的组成和来源，探究其对地球内部动力学的启示意义。拟资助不超过2项。

　　2. 挥发份对地球深部组成和物理性质的影响。

　　研究挥发份对地幔岩石输运性质（如电导率和热导率）、地震波速及衰减、地球内部热力学行为和地幔氧化还原状态的影响。拟资助不超过1项。

　　3. 深地过程与氢-氦富集。

　　研究地球深部氢-氦储库的起源、分布和富集过程，查清地质构造、岩浆活动和水-岩相互作用对氢-氦的形成、迁移和富集的影响。拟资助不超过2项。

　　4. 深部挥发份分布/循环的探测/示踪技术。

　　研发能有效揭示地球深部挥发份分布的地球物理探测技术，能确定地球深部储库中挥发份种类和含量的地球化学示踪技术，以及能定量描述地球深部过程中挥发份行为的综合模型。拟资助不超过2项。

　　5. 超深条件下挥发份的反应性。

　　研究地球深部高温高压条件下挥发份与地幔物质之间的反应机理，查清其可能引发的矿物相变、形变、元素交换和组织结构演化等现象。拟资助不超过2项。

　　6. 地球深部-浅部关联机制。

　　研究超级火山喷发、陆壳形成与风化、动力地形等地球深部-浅部关联机制中的存在问题，鼓励提出新的跨圈层联动机制，完善和发展研究地球内外联动的方法体系；研究并提出地球不同演化阶段（前板块构造、古老板块构造、现代板块构造）地球深部-浅部的相互作用机制。拟资助不超过1项。

　　7. 地表重大宜居要素演变及其深部驱动机制。

　　研究地表重大宜居要素（如增氧事件、冰室气候和极热事件、生物大灭绝等）的精细演变过程，着重阐明其与地球深部过程之间的关联机制。鼓励实测数据与数值模拟深度融合开展定量探索，项目需具全球和深时视野，重点应落脚在地球深部驱动机制。拟资助不超过2项。

　　（二）重点支持项目。

　　以总体科学目标为牵引，基于核心科学问题，2025年拟围绕以下研究方向优先资助前期研究成果积累较好、交叉性强、对总体科学目标有较大贡献的重点支持项目。

　　1. 地球深部挥发份的分布和物理化学效应。

　　研究地球深部挥发份的赋存、分布及物理化学效应，理解挥发份在地球内部各层圈的赋存形式和溶解机制及控制因素，阐明深部高温高压下物质的微观结构特征与挥发份含量的关联，定量约束挥发份在地球内部各圈层的丰度；阐明多种挥发份及其协同效应对地幔物质物理化学性质（如氧化还原状态、输运性质、波速、流变性质和部分熔融等）的作用和影响。拟资助不超过2项。

　　2. 挥发份对地球深部物质组成、结构和界面性质的影响。

　　查明地球深部主要界面（岩石圈内部不连续面、岩石圈-软流圈界面、地幔转换带）和圈层内部多尺度不均匀体（LLSVP，ULVZ）的物质组成、几何形态及结构特征，阐明其与挥发份的可能联系，探究这些地球深部构造的形成和演化及其对地表地质的控制作用。拟资助不超过1项。

　　3. 俯冲带深部挥发份循环过程。

　　厘清板片物质（如蛇纹岩）在俯冲过程中携带和释放挥发份的作用和机理，阐明俯冲带蛇纹石化反应过程及氢气和甲烷等生成机制；限定挥发份在富水溶液、含水熔体以及超临界流体等熔流体中的溶解度与存在形式；研究挥发份在不同深度的再循环效率，约束通过俯冲板片迁移到地球深部的挥发份通量和控制因素。拟资助不超过2项。

　　4. 深部挥发份的释放与效应。

　　阐明大火成岩省和超级火山形成过程中挥发份组成特征及来源，限定与超级火山喷发有关的重要岩浆房过程及其精确时间尺度，揭示挥发份促进地幔和地壳大规模熔融、触发超级火山喷发的机理；查清岩石圈破坏、大火成岩省和超级火山喷发的挥发份释放量及气候环境效应，以及大火成岩省风化过程对地球气候的调节机理；揭示流体输导体系与深部氢气、氦气等新型稀缺地质资源在浅部富集机理的关联。拟资助不超过1项。

　　5. 地球深部新化学反应机理。

　　研究地球深部高温高压环境下轻质挥发份与地幔/地核物质间的反应，探寻深部新物质，归纳深部独有的新化学反应，解析超氧化物等新化学反应产物的生成机制、演化历史和物理化学性质，阐明深部物质引擎的化学要素和对地表宜居性的调控。鼓励化学、物理学、材料科学、地球科学等多学科交叉，深化对地球深部新化学反应机理的理解。拟资助不超过2项。

　　6. 关键地质历史时期重大生物事件与地球深部过程。

　　研究关键地质历史时期海、陆生物的集群死亡事件，结合现代过程，探索地球深部过程驱动的地质灾害事件和地表环境、气候演变及其对海、陆生物演化的影响。拟资助不超过1项。

　　7. 地球深部-浅部关联机制与宜居性演化。

　　围绕若干重大地质事件，建立高分辨率地质年代格架和生物多样性演变模式，厘定关键环境因子变率，研究关键元素从深部到地表的跨圈层循环过程，阐明气候、环境和生命演变等对深部挥发份循环过程的响应机制，揭示地球宜居性演化的深部驱动和表层响应的跨圈层耦合机制。拟资助不超过2项。

　　8. 耦合固体地球模块的地球系统模型构建与应用。

　　以国际前沿数值模型为基础，如中等复杂度模式地球系统模型SCION/GEOCLEM/cGENIE/GCM、复杂地球系统模式CESM等，探索地球系统模型与地球动力学模型、岩石圈动力学模型、地幔对流模型、地核动力学模型或地震波传播模型等的结合，模拟关键物质和能量从地核到浅表的循环过程，定量探索地表宜居性演化的深部驱动机制。鼓励数学、物理学、化学、信息科学、地球科学等多学科开展交叉合作研究。拟资助不超过2项。

　　9. 耦合同位素地球化学记录的地球系统模型构建与应用。

　　以国际前沿数值模型为基础，构建耦合非传统稳定同位素地球化学记录的地球系统模型，以深时极端气候事件为例，定量阐明火山排气-大陆风化-海洋生产力-海洋化学-生物演化之间的反馈与调节机制，建立深部去气作用调控地表宜居性演化的理论框架，为利用古气候科学评估当今和预知未来地球宜居性演化提供支撑。鼓励数学、物理学、化学、信息科学、地球科学等多学科开展交叉合作研究。拟资助不超过2项。

　　10. 智能工具在探索地球宜居性演化中的应用。

　　利用大数据、人工智能等新技术，探索复杂地球圈层系统中宜居性演化的动态过程与深部作用机理。鼓励自主研发新方法并自建数据库，借助先进智能化手段强化地球宜居性演化研究的深度和广度，提供地球系统科学研究的新技术路径。拟资助不超过2项。

　　四、遴选项目的基本原则

　　（一）对实现总体科学目标的贡献度。

　　（二）促进科学问题解决的新思路、新方法。

　　（三）学科交叉，促进我国相关领域发展的国际合作与共享。

　　（四）培育项目优先资助探索性强、具有原创性思路、提出新技术路径的申请项目；重点支持项目应具有良好的研究基础和前期积累，学科交叉性强，对总体科学目标有直接贡献与支撑。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助培育项目12项左右，直接费用资助强度约为80万/项，资助年限为3年，申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2028年12月31日”；拟资助重点支持项目12项左右，直接费用资助强度约为300万/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2029年12月31日”。

　　六、申报要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－2025年3月20日16时。

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“地球宜居性的深部驱动机制”，受理代码选择T04，并根据申请项目的具体研究内容选择不超过5个申请代码。

　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位均不得超过2个。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的具体资助研究方向（写明指南中的研究方向序号和相应内容），以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。

　　3. 其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学四处

　　联系电话：010-62328922

超越传统的电池体系重大研究计划2025年度项目指南

　　超越传统的电池体系重大研究计划面向“双碳”战略和国家安全的重大需求，针对储能电池与动力电池在能量密度、功率密度、安全性、环境适应性、资源与成本等方面面临的关键科学问题和技术瓶颈，发展超越传统的电池体系和相关理论，为我国下一代电池创新发展提供科学支撑。

　　一、科学目标

　　聚焦电池体系的能量与物质可控输运规律，突破传统平板电极界面电荷层理论、“摇椅式”嵌脱储能机制、传统电池材料体系与架构以及当前研究范式等，发挥多学科交叉融合研究优势，围绕超长寿命、高稳定性储能电池与超高比能动力电池新体系创新，取得前瞻性基础研究成果，引领全球电池科技变革，支撑我国“双碳”战略和能源科技自立自强。

　　二、核心科学问题

　　本重大研究计划围绕以下三个核心科学问题展开研究：

　　（一）多场耦合下的电子、离子、分子等多物种输运规律。

　　电池体系中物种的运动规律与输运理论，多物理场（电、磁、力、热、光等）耦合的多子传输与动态反应机制。

　　（二）跨尺度、多结构的能量-物质传递与转化规律。

　　电池体系中物质与能量输运的多尺度环境演变行为，多相微环境中电化学活性位点的协同机制和构效关系，电池全生命周期的结构演变规律。

　　（三）带电界面的相互作用与调控机制。

　　能量高密存储与高效转化的电池体系中电极与电解质表界面的作用机制，电池带电界面调控和性能提升规律。

　　三、2025年度资助研究方向

　　（一）培育项目。

　　围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，对于探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的申请项目，将以培育项目的方式予以资助，研究方向如下：

　　1.电池新概念及新结构。

　　2.电池新理论及人工智能方法。

　　3.电池新表征方法及机制。

　　4.电池新材料及创制策略。

　　5.颠覆性电池储能新体系。

　　（二）重点支持项目。

　　围绕前沿科学问题和产业重大需求，以总体科学目标为牵引，对于前期研究成果积累较好、对总体目标有较大贡献的申请项目，将以重点支持项目的方式予以资助，鼓励与企业联合申报，研究方向如下：

　　1.电池共性科学问题解析与解决对策。

　　2.电池系统工况表征新技术。

　　3.高比能长寿命高安全的固态电池。

　　4.极端条件下能质高效长时转化的电池新体系。

　　5.电池关键材料数据库和智能设计平台。

　　（三）集成项目。

　　围绕重大前沿科学问题和产业急迫需求，以总体科学目标为牵引，对于前期研究成果积累丰富、对总体目标有重大贡献、具有重大应用价值的申请项目，将以集成项目的方式予以资助，需与头部企业联合申报，提倡申请人采用多学科交叉的研究手段，注重与化学科学、工程材料科学、数理科学、信息科学等领域的合作。研究方向如下：

　　1.超高比能高安全宽温域的动力电池新体系。

　　针对现有动力电池续航里程短和工作温域窄等问题，创制兼容性好和离子电导率高的新型功能电解液或固态电解质、比能高和稳定性好的正负极新材料和电池新架构；结合原位表征技术和多尺度理论计算模拟，解析电池中不同温度下物质与能量输运规律，阐明材料构效关系，揭示材料、电极、电池、模组等不同尺度下结构演变规律，发展高比能、本质安全、宽温域的动力电池新体系，实现电池能量密度高于700Wh/kg、循环寿命大于200周和工作温域−50°C至+60°C的性能突破，优化模组集成与系统管理，推动其在动力电源中的应用。

　　四、项目遴选的基本原则

　　（一）紧密围绕核心科学问题，注重需求及应用背景约束，鼓励原创性、基础性和交叉性的前沿探索。

　　（二）优先资助能够解决超越传统的电池体系中的基础科学难题并具有应用前景的研究项目。

　　（三）重点支持项目和集成项目应具有良好的研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献与支撑。

　　五、2025年度资助计划

　　拟资助培育项目约10项，直接费用资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2028年12月31日”；拟资助重点支持项目约5项，直接费用资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”；拟资助集成项目1项，直接费用资助强度约为1500万元/项，资助期限为4年，集成项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日－2029年12月31日”。

　　六、申请要求及注意事项

　　（一）申请条件。

　　本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

　　1. 具有承担基础研究课题的经历；

　　2. 具有高级专业技术职务（职称）。

　　在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

　　（二）限项申请规定。

　　执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

　　（三）申请注意事项。

　　申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2025年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2025年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

　　1.本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－2025年3月20日16时。

　　（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

　　（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的核心科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

　　（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“超越传统的电池体系”，受理代码选择T01，根据申请的具体研究内容选择不超过5个申请代码。

　　培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个，集成项目合作研究单位不得超过4个。集成项目主要参与者必须是项目的实际贡献者，合计人数不超过9人。

　　（4）申请人在申请书起始部分应明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。

　　如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2.依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。未按时提交项目清单的申请将不予受理。

　　3.其他注意事项。

　　（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

　　（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

　　（四）咨询方式。

　　交叉科学部交叉科学一处

　　联系电话：010-62328382

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