目前，新一轮科技革命和产业变革正在加速发展，以智能为特征的尖端技术以前所未有的广度和深度重塑了全球创新领域。“极端综合交叉”推动科学研究向“极端宏观-极端微观-极端条件”的多维飞跃。学科交叉将成为重大科技突破的核心引擎。物质科学、信息科学和生物技术的深度协调催生了脑机接口、合成生物、量子通信等颠覆性技术。以大型模型为代表的尖端技术突破，不断挑战传统科技创新范式，实现基础研究、技术开发和产业发展从“授权”向“授权”的定性飞跃。为此，必须充分把握全球科技发展趋势和创新发展规律，做好先锋，抓住未来科技竞争的制高点。

3月14日，由浙江大学中国科学教育战略研究所牵头的《2024年重大领域交叉前沿方向》（以下简称《报告》）正式发布。本报告针对当前全球科技领域的热点话题，选取了低碳能源系统、生物技术药物、数字智能社会科学、第三代半导体、量子技术和应用五个领域，形成了52个交叉前沿方向。同时，深入分析各方向的发展现状、技术瓶颈和突破重点，全面解读全球形势、国家布局和未来战略，更好地反映了相关领域的发展概况。

本报告不仅为政府部门科技创新布局提供了科学依据，而且为优化学科布局、创新资源配置、促进技术交叉整合提供了重要指导。同时，报告向社会传达了学科交叉整合的重要性和良好前景，有助于营造全社会关注和支持前沿科技探索的良好氛围，为中国在全球科技竞争中赢得主动权、实现高质量发展提供了重要参考。

低碳能源系统领域以可再生能源和高效能源存储、传输和管理技术为核心，致力于构建多能源技术深度集成的可持续发展体系，以应对能源转型和安全挑战。目前，能源系统正在加速向清洁和智能转型，但高效、长期储能、电网灵活稳定、新能源开发扩张和能源端管理部署仍面临重大瓶颈。该领域跨前沿方向注重储能材料创新、智能电网优化、多能源技术集成，通过跨学科协调促进能源生产消费模式重建，加快能源技术产业生态迭代。

生物技术药物领域以基因编辑、细胞治疗和人工智能辅助诊断和治疗为核心驱动力，结合基因组学和生物信息学的技术突破，致力于开发具有高特异性和低副作用的精确治疗药物。目前，研发范式正在迅速向个性化和智能化转变，但免疫原性控制、疗效预测模型建设、复杂生产工艺优化和冷链运输稳定性仍面临技术瓶颈。该领域的前沿方向是人工智能辅助药物设计、自动生产控制和新的交付系统开发。通过多组学整合和数字双胞胎技术，促进个性化诊疗的发展，重建生物医学研发、生产和应用的全链条生态。

数字智能社会科学领域以大数据和人工智能为核心引擎，构建了“技术驱动-社会响应”的双向授权体系，旨在实现从宏观治理到微观行为的全景分析。目前，社会科学研究范式正在经历从“数字授权”到“数字智能集成”和“数字智能驱动社会科学整体集成”的定性变化，但多源数据集成、算法伦理治理和数据差距亟待解决。该领域的交叉前沿方向涵盖了智能治理系统重建、人机协作创新、数字文化资产确认等重大问题，注重跨学科方法创新，重塑数字文明时代的社会科学方法论体系。

第三代半导体领域以宽禁带材料系统创新为核心，利用碳化硅、氮化镓、宽禁带氧化物等高性能半导体材料，突破传统硅基设备在高温、高频、高功率场景中的性能极限。目前，工业生态正在加速渗透到新能源汽车、5G通信等战略领域，但大型晶体制备、异质集成技术、设备可靠性验证等关键技术仍制约着工业化进程。该领域的前沿方向是超宽禁带材料的研发、智能功率模块的设计、微波射频设备的创新，以及人工智能功能设备的设计和机器人的辅助制造，促进半导体技术在新能源、量子信息和深空探测等极端环境中的颠覆性应用。

量子技术和应用领域以应用牵引技术突破和场景需求迫使技术迭代为基本发展路径，在突破经典物理极限、重建技术标准体系、开辟新产业轨道等方面具有革命性优势。目前，量子优势已初步得到验证，但纠错能力、相关时间、工程集成和应用场景适应性等核心问题仍需突破。该领域突出了“量子+”一体化创新的前沿方向。通过构建量子超协同计算架构、生物兼容传感器界面和抗量子密码系统，推动量子技术从实验室验证向能源、医疗、金融等产业应用的飞跃。

据浙江大学中国科学与教育战略研究所相关负责人介绍，该报告采用专家咨询、开源情报分析和文献计量相结合的方法，依托多学科专家集中讨论和工作组的不断迭代写作。邀请浙江大学内外100多名专家深入参与早期咨询、领域研究、专题讨论、意见反馈、报告撰写等环节。主观与客观相结合，相互补充，不断迭代，更好地保证了分析结果的可靠性。

未来，学校将继续组织研究力量，从世界科技前沿和国家重大需求出发，判断重大科技领域的发展趋势，继续发布年度“重大领域前沿方向”报告，打造一流的科技战略智库品牌。

五大领域52个交叉前沿方向一览