当前，全球科技创新空前密集和活跃，科技和产业形态正在发生体系性变革，工程科技的颠覆性创新和体系创新已经成为战略竞争的焦点。本文基于我国工程科技发展需求和世界发展趋势，提出“经济预测 - 需求分析 - 技术预见 - 愿景分析 - 战略架构 - 技术路线图 - 政策选择”战略研究方法体系，预测了我国2040年经济社会的发展态势，描绘了2040年我国社会发展的九大综合愿景。在主要领域工程科技发展战略研究的基础上，围绕九大综合愿景提出“力推信息科技、重塑能源体系、革新产业科技、建构未来城市、发展蓝色经济、提振农业农村、护佑全民健康、建设美丽中国、构筑平安中国”的工程科技发展总体战略构想，以及从现在到2040年“强基固链、打造高原、开辟赛道”“安全韧性、策源引领、体系焕新”的两阶段中国工程科技总体发展路线。
2040年前是我国建设农业强国的关键阶段。强国必先强农，农强方能国强。农业工程科技的根本使命是为国家粮食安全保障、乡村全面振兴和农业强国建设提供核心支撑。本文面向2040年社会经济发展愿景以及农业领域工程科技发展趋势，重点分析了我国农业领域工程科技在夯实粮食安全根基、促进农业绿色发展、发展农业新质生产力等方面的发展需求，提出了农业领域工程科技发展的战略定位、总体思路、发展路径、发展目标和重点任务。研究建议，提高农业科技创新投入强度、加大农业基础研究支持力度、提升农业企业创新能力、强化农业科技人才队伍建设、加快农业科技成果转化应用、加大部署建设国家农业战略科技力量、构建国家现代农业科技创新体系和深化国际农业科技合作，全面提升农业科技自主创新能力、国际竞争能力和可持续发展能力，推动农业高质量发展。
促进冶金工业绿色、低碳、循环、智能、高端化发展，建立低碳、绿色化的新型冶金工业体系，保障国家金属资源、能源与生态安全，支撑制造强国、“双碳”、美丽中国等建设是我国重要的长期发展战略目标。立足全球视野，我国尚处于冶金工业中低端制造阶段，需要将金属资源端自主可控、智能化制造、环境保护和国家安全维护作为有机整体，开展冶金强国建设的顶层设计。本文概括了世界冶金工程科技前沿及发展趋势，详细分析了我国冶金工程科技发展愿景，提出了面向2040年我国冶金工程科技发展战略，包括总体发展思路、重点战略任务以及主要的技术发展方向。最后，从超前布局未来冶金颠覆性技术、重构冶金行业一体化产业创新链、构建精尖人才体系、完善政策标准体系、构建国家经济核心技术驱动力等方面提出了对策建议，以期满足我国社会主义现代化强国建设对冶金工业发展的需求。
信息与电子领域作为国家高科技领域之一，已成为各国战略必争之要地。为更好推动我国信息与电子领域发展，本文通过文献分析及访谈调研等研究方法，梳理总结了我国信息与电子领域的发展优势及短板，分析研判了新形势下我国建设世界科技强国对信息与电子领域提出的关键要求，面向我国重大发展战略需求，研究提出了我国信息与电子领域发展战略构想，并从战略谋划、体系发展、双链融合、人才发展四个层面研究提出了推进我国信息与电子领域工程科技发展的对策建议，即实施系统性战略规划，强化信息与电子领域体系化布局发展；夯实基础、超前谋划，提升信息与电子领域底层支撑与前沿引领能力；聚焦网络强国、数字中国建设，加速推进产业链和创新链双链融合；重视信息与电子领域工程科技人才培养和基础研究人才队伍建设，以期助力我国信息与电子领域高质量发展。
近年来，我国医药卫生领域工程科技发展迅速，政策推动效果显著，全面增强了疾病防治与健康产业的科技支撑，在多个方面取得了显著成效。但与国际先进水平相比，仍存在基础研究薄弱、精准医疗水平不高、新药技术创新缺乏、重大突发疫情识别和应对能力不足、医疗装备关键核心技术研发存在差距、中医药效果评价方法不完善等问题。基于此，本文深入分析了国际医药卫生领域工程科技发展态势，探讨了我国医药卫生领域工程科技的发展形势与面临的挑战，并提出推动我国医药卫生领域工程科技发展的对策建议。研究建议：强化医药卫生战略与制度建设，打造全生命周期健康服务体系；加速药品创新与成果转化，强化全生命周期管理；改革疾病预防控制体系，建立公共卫生保障管理办法；推动医学技术革新与标准化，构建关键技术平台；强化中医药发展战略，促进科技创新与基层服务提升；优化人才培养与学科交叉，创新资助评价与激励机制，旨在推动我国医药卫生领域工程科技水平迈向新高度，更好地满足人民的健康需求。
在航空强国建设稳步推进的背景下，航空工程科技涉及专业领域多、技术风险高、资金投入大、发展周期长，需要制定长期、稳定的发展战略，才能集中力量突破航空工程科技的关键核心技术，实现航空工业的可持续发展。本文从民用飞机、航空动力、机载系统、空管系统4个方面出发，总结了世界航空工程科技发展态势，梳理了我国航空工程科技发展现状；识别出基础研究及技术储备、系统集成与产品体系研究、航空动力技术、机载系统研发及试验、航空维修能力、工业软件及基础元器件等方面的不足。在此基础上，论证提出了未来20年我国航空工程科技发展构想，着重阐述了超声速客机、高速旋翼机、新能源飞机、混合电推进系统、新一代空管技术、智能化客机技术、全复合材料航空发动机技术、复合材料智能修复技术等未来项目部署的重点方向。研究建议，将航空强国建设列入国家中长期战略规划，强化科技创新体系建设，加强跨领域协作，注重国际合作，精准支撑未来20年航空工程科技发展。
安全是人类生存和发展的基本问题，建设更高水平的平安中国是实现高质量发展的紧迫要求，也是新发展阶段的重要目标。本文旨在展望2040年公共安全领域工程科技的远景目标，为我国公共安全建设的发展战略和工程科技项目部署提供支撑。以未来新形势与新技术发展背景下的公共安全领域科技发展态势为导向，全面分析了世界公共安全科技发展现状与发展趋势；重点围绕自然灾害防御、事故灾难防范、安全韧性城市、综合应急4个领域，剖析了我国公共安全领域的发展需求。在此基础上，提出了我国公共安全领域工程科技发展的思路、战略目标与总体框架，总结了我国公共安全领域工程科技的发展方向，涵盖重点任务、基础研究方向、重大工程与重大工程科技项目。最后，针对我国公共安全领域的科技发展路径，从政策与研究体系方面提出了发展建议。
“双碳”目标的提出加速了我国能源革命的进程，对发展新兴能源、构建现代能源体系起到了极大的推动作用。本文聚焦节能降碳，新型电力系统建设，碳捕集、利用与封存三个重点领域，梳理了世界碳中和重点领域工程科技发展的九大趋势，提出了面向2040年的碳中和重点领域经济社会与科技发展愿景和战略目标；剖析碳中和领域发展面临的问题，描绘了基于“十项关键技术、九项重点任务、四项重大工程、三项重大科技项目”的工程科技发展路线。研究提出，强化节能优先战略实施和管理，加强科研仪器设备研发和科研平台建设，充分发挥中央企业创新主体作用，加强碳捕集、利用与封存技术的财税支持等4项保障措施，为我国碳中和重点领域科技创新研发布局提供借鉴和参考。
近年来，我国海洋装备应用技术发展迅速，但基础性技术仍显薄弱，加快攻关海洋装备关键基础性技术是推动海洋强国建设的重要基础。本文在分析我国海洋装备发展需求的基础上，总结了我国海洋装备关键基础性技术的内涵和凝练路径，从海洋运载装备、海洋资源开发装备、海洋科考装备三方面介绍了全球海洋装备的科技前沿和发展趋势，梳理了我国海洋装备技术的发展现状及存在的主要问题，筛选出对海洋装备产业发展影响较大的10项关键基础性技术。面向海洋强国建设，提出了海洋装备关键基础性技术的发展目标、发展路线图和重点任务，并从提升海洋装备基础性技术研究定位和加强技术创新顶层设计、推进海洋装备基础性技术创新多维度协作体系建设、推动我国主导的海洋技术与装备走向国际等方面提出了保障措施。
航空地球物理勘探是重要的快速找矿勘查方法，21世纪以来我国航空地球物理勘查技术已取得长足进步，但现有技术与装备仍难以满足国家“新一轮找矿突破战略行动”和深地、深海探测等对重大关键核心技术与装备的新需求。本文聚焦我国航空地球物理勘查技术高质量发展布局，梳理和总结了国内外航空地球物理勘查技术发展现状，评估了当前国内外技术竞争和发展态势，分析研判了我国在该领域面临的主要挑战。结合科技发展新变化、新特征和新趋势，瞄准超导传感器、航空重力全张量梯度、航磁全张量梯度、多场源全深度航空电磁、航空地震等前沿关键技术，以及新一轮找矿突破战略行动等急需的实用化技术，制定了我国航空地球物理勘查技术发展路线图。针对前沿技术攻关能力不够强、技术适应性较差和创新基础较薄弱等问题，提出了组建国家级航空地球物理技术创新中心、开展第四代航空地球物理勘查技术研发和构建一体化的航空地球物理技术装备发展体系建议。
中国工程科技2040技术预见研究由中国工程院和国家自然科学基金委员会联合组织开展，作为中国工程科技2040发展战略研究的重要组成部分，旨在通过技术预见更准确地把握科技发展大势，研判可能产生重大突破的工程科技关键技术和发展方向。为提高中国工程科技2040技术预见的前瞻性和科学性，本文在2040技术预见中，组织开展了技术预见方法应用与预见成果影响两方面的技术预见效果评估，按照强调需求牵引、愿景驱动，强化专家研判与多源大数据智能分析相结合的思路，设计了中国工程科技2040技术预见的方法体系，开发了工程科技战略咨询智能支持系统，构建了以专家为核心、数据为支撑、交互为手段的规范流程，推进了技术预见的实施。研究形成了包含11个领域900余项技术的备选技术清单，开展了两轮德尔菲专家调查，研判提出了110项领域核心技术、25项关键共性技术和21项颠覆性技术，为中国工程科技2040发展战略研究提供了重要支撑。
临近空间是维护国家安全的战略高地，是新域新质作战力量的重要载体，是国际合作与竞争的新空域。本文通过系统分析临近空间的突出地位与重要意义，研判了全球临近空间发展的新形势，总结了我国临近空间发展的现状和存在的问题，提出了加快推进我国临近空间发展的措施建议。研究认为，目前全球临近空间技术发展迅速，世界各国临近空间管理探索不断创新，全球临近空间治理加速推进；我国在临近空间发展水平从技术实力、应用实力和保障实力等方面都居于世界领先地位，但还面临一些风险挑战。研究建议，从临近空间发展战略、临近空间关键技术发展与管理、临近空间应用技术与工程创新、临近空间法治保障、临近空间风险应对、临近空间国际治理、临近空间实验室体系建设与人才培养等多方面协同发力，全面提升我国临近空间的综合竞争力和影响力。
临近空间是空气空间和外层空间之间的过渡区域，其独特的战略价值和广阔的应用前景引起各国竞相发展。本文阐述了临近空间的特点及国际社会对临近空间划分界定的主张，重点分析了美国、欧盟、俄罗斯等主要国家和地区临近空间领域的发展态势及其竞争力，剖析了我国临近空间发展面临的风险和挑战，包括国家安全风险、飞行安全风险、技术迟滞风险、技术突袭风险，飞行器技术挑战、经济可持续挑战、政策法规挑战等，并提出了我国在临近空间领域应对国际竞争、全面发展的对策建议。研究建议，加强临近空间防御技术研究、加快制定飞行安全标准规定、破解飞行器研发应用卡滞点、加大颠覆性创新技术攻关应用等，力争我国在全球临近空间发展中处于有利地位。
临近空间位置特殊，临近空间网络以各类临近空间飞行器为核心节点，是“空天地”一体化网络的关键组成部分；临近空间网络进行大量高价值、高敏感数据的传输、处理、存储，其安全防护至关重要。本文阐述了临近空间网络构成、关联的其他节点、可开展的网络应用情况，在梳理临近空间网络薄弱环节的基础上，辨识出身份认证、数据安全、网络可用性、飞行器控制等方面的临近空间网络安全需求。零信任架构已成为网络安全领域的重要应用趋势，拓展应用至临近空间网络安全防护具有科学合理性，据此提出了临近空间网络零信任架构，详细讨论了总体架构、评估模型、访问控制模型、策略定义框架等层面的构成要素与应用特征。进一步探讨了临近空间网络零信任架构面临的初期信息汇集处理工作量大、策略制定与维护复杂度高、网络架构不明确加大部署难度等应用挑战，进而展望了临近空间网络零信任架构部署过程中的新技术应用价值、发展理念与实施要点等。
世界航天领域正在加快向商业化转型，技术进步、成本降低等因素吸引更多的企业涉足航天信息产业，航天信息产业市场化、竞争化趋势鲜明；我国航天领域进展良好，整体市场初具规模，加快发展商业航天信息产业是航天强国建设的重要组成部分。本文面向我国商业航天信息产业发展实际，以空间应用为主要切入点，梳理了产业总体架构以及上中下游各环节的基本格局，总结了产业主要发展趋势，着重识别出星载深度融合卫星制造、先进光电载荷研制、高速率及高安全性通信、高级遥感数据产品与服务等支撑产业高质量发展的关键技术。在梳理我国商业航天信息产业现状并凝练存在问题的基础上，提出了构建产业创新发展生态、扶持下游数据处理与应用企业、深化航天信息业务化应用、推动行业人才集聚、加快科技成果转化、深化“产学研用”合作等建议举措，以精准驱动我国商业航天信息产业高质量和可持续发展。
农业强国是社会主义现代化强国的根基，是实现高质量发展、拓展现代化空间、夯实国家安全基础的重要支撑。本文在构建中国特色农业强国评价指标体系并测度中国特色农业强国建设水平的基础上，明确了我国加快建设农业强国面临的问题和挑战，并提出了相关对策建议。研究发现，我国在农产品供给保障能力和农业产业韧性方面具备良好的基础，但存在粮食和重要农产品稳产保供仍需加强、农业科技装备水平较低、现代农业经营体系较弱、农业产业链供应链韧性有待提升、农产品市场竞争能力不强、农民收入和农村建设水平不高等主要问题。为推动我国农业高质量发展和加快建设农业强国，本文从增强粮食和重要农产品保供能力、提升农业科技装备水平、建强现代农业经营体系、提升农业产业韧性、提升农业竞争能力、促进农民农村共同富裕等方面提出了对策建议。
保障粮食安全事关国家安全和发展大局，是推动经济持续发展、保持社会长期稳定的重要基础。本研究基于稳产视角，在分析我国粮食生产现状及特点的基础上，明确我国粮食生产面临的主要问题。研究发现，近年来我国粮食播种面积总体稳定，粮食总产量和单产水平有所提高，粮食生产重心不断北移，粮食生产规模化、机械化水平以及质量安全水平不断提高，粮食生产形势总体向好。但是，我国粮食生产还存在产量进一步提升面临较大压力、播种面积和单产水平仍有较大提升空间、区域性供需矛盾凸显、耕地数量减少和质量下降问题突出、政府抓粮和农民种粮积极性弱化、新型农业经营主体金融服务滞后等问题。鉴于此，研究提出，落实粮食安全和耕地保护党政同责、提高主销区和产销平衡区粮食自给水平、实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动、实施玉米单产提升和耕地质量提升工程、促进大豆产业持续健康发展、完善粮食生产支持政策、加大农村金融服务供给等对策建议。
粮食安全是“国之大者”，全方位、多途径开发食物资源品种，满足人民群众多元化的食物消费需求至关重要；树立大食物观、充分开发森林草原食物资源，支撑我国由“吃得饱”到“吃得好”的历史性转变。基于此，本文梳理了新时期我国森林草原食物资源的概况和产业发展现状，分析了森林草原食物资源的发展潜力，并针对性地提出了我国森林草原食物资源发展潜力的实现路径。研究建议，强化顶层设计，构建大食物观背景下的全国食物资源布局体系，全面摸清底层资源现状；加强森林草原食品全产业链的科技创新支撑，持续开展基础研究和应用技术研发；突出市场化发展方向，构建以市场和消费需求为导向的森林草原食物资源开发利用机制，完善森林草原食品产业高质量健康发展的保障措施，以此实现“藏粮于林”“藏粮于草”，为保障我国粮食安全、提供多元食物供给、促进乡村振兴做出积极贡献。
近20年来，多种新发人兽共患病疫情先后波及全球，严重危害人类健康、经济社会发展和农业安全，开展人兽共患病防控是持续性的重要任务。本文梳理了新发人兽共患病不断涌现、原有人兽共患病疫情反弹、全球一体化加快人兽共患病传播、世界新格局影响人兽共患病防控等全球防控态势，总结了我国在新型冠状病毒感染等新发突发人兽共患病有效防控、血吸虫病等主要常在常发人兽共患病有效控制或消灭、人兽共患病防控科技创新发展和政策法规支撑等方面取得的重大成效；凝练了我国在人兽共患病防控领域面临的新病频发、老病常发、外来病传入风险加剧且耐药性问题严重，防控技术创新能力不强、产品创制不足，源头防控力量薄弱、基层防控机制不够健全，国际交流与合作渠道受限等问题。论证形成了我国人兽共患病防控科技创新体系，覆盖病原学与流行病学、病原结构与功能、病原致病与免疫机制、诊断试剂、新型疫苗、新药创制、抗病育种、疫病综合防控与净化等主要研究方向，以增强我国人兽共患病源头防控的科技实力。进一步提出了我国人兽共患病防控策略，建议实施狂犬病、布鲁氏菌病、牛结核病、棘球蚴病等重大人兽共患病在动物群体中的净化和消灭计划，逐步净化消灭一部分老病；密切监测疫病流行动态、加强防控技术储备、高效应对突发传入病例，严防新发和突发人兽共患病。
生态环境监测是生态环境保护的重要基础，将在构建从山顶到海洋的保护治理大格局中发挥关键作用；我国虽建成规模庞大、要素齐全、布局合理的生态环境监测网络，但不足以满足减污降碳、生态保护与修复、气候变化应对等新时期国家重大需求。本文全面阐述了我国生态环境监测网络体系的发展需求，从生态环境监测网络、生态环境监测技术与装备、生态环境监测指标、生态环境监测应用等方面梳理了相关体系的发展现状，进一步凝练了一体化生态环境监测网络缺失、自主先进的协同监测装备缺乏、指标研发滞后且数据处理与共享不足、一体化协同及保障机制缺乏等问题。论证提出了生态环境监测网络一体化、生态环境监测技术与装备自主化、生态环境监测指标体系一体化、生态环境监测网络应用一体化等我国生态环境监测网络体系的重点任务，构建从山顶到海洋、“天空地海”一体化生态环境监测体系，推进生态环境监测装备的自主研发与应用，建立新型生态环境监测标准、技术与服务体系，保障一体化生态环境监测网络体系健康发展，启动科技重大项目与示范工程并率先开展典型区域监测应用等我国生态环境监测网络体系发展建议。相关内容可为我国“天空地海”一体化生态环境监测网络体系的研究、建设、应用等提供参考。
铝是第一大有色金属，开展铝冶炼低碳清洁智能化创新发展研究是落实新发展理念、培育新质生产力的关键举措。本文基于我国铝冶炼产业的时代背景与发展态势，全面阐述了铝冶炼流程工业的生态链接与关键症结点，深入剖析了节能低碳智能化铝电解、含铝资源低碳清洁生产氧化铝、铝工业固危废安全处置及资源化利用3个方面的技术发展现状与挑战。在审视资源、能源、环境等维度的基础上，提出了铝冶炼低碳清洁智能化创新发展的基本构思，凝练了各个重点方面的创新发展方向、关键技术以及面向2035年的发展目标。研究建议，完善国家政策体系、制定高质量标准体系、健全保障制度体系、推动绿色低碳技术变革、实施人才强国战略，谋划具有低碳、清洁、智能化等特征的高质量发展组合策略，促进铝工业新质生产力发展。
磷酸铁锂（LiFePO4）电池因其良好的循环性、高安全性、低成本在电动汽车和储能领域得到广泛应用，市场保有量的持续增加引发了对废旧LiFePO4电池循环利用的更多重视；然而LiFePO4自身的价值属性不突出、综合回收技术壁垒偏高，导致废旧LiFePO4电池的高值回收仍是LiFePO4电池循环利用的关键问题。本文总结了LiFePO4电池的退役路径和再生利用路径，从预处理、资源再生两方面梳理了LiFePO4正极废料再生利用的研究进展，得出了直接再生更具应用潜能但仍处于技术初步研究阶段、间接再生适合原料复杂性较高或需要高价值资源储备情况的基本判断。着眼LiFePO4正极废料再生利用产业化发展，识别出发展前提、发展关键、发展保障3个方面的产业化重要因素，展示了LiFePO4全组分短程再生利用技术及其万吨级生产线应用案例。进一步阐述了退役电池残能检测、智能化拆解预处理、正极废料直接再生等LiFePO4电池循环利用技术的发展趋势，原料来源及使用状况复杂、多种金属杂质精深脱除、正极材料更新换代等LiFePO4电池循环利用技术的应用挑战，提出了规范管理并顺畅回收渠道、加快关键技术攻关与应用转化、加强宣传和推广力度以提高市场接受度等发展建议，以畅通LiFePO4电池从基础研究到产业化的创新路径，促进LiFePO4电池循环利用及关联产业绿色发展。
锂、铍、钽、铌选冶加工是保障我国相关资源安全供给的核心环节，鉴于资源禀赋的复杂性与矿区生态的脆弱性，需要加快形成适应我国资源特点的锂铍钽铌选冶加工技术体系。本文针对包括资源勘查、选矿、冶炼、材料加工在内的锂铍钽铌全产业链，总结了我国锂铍钽铌资源概况、选冶加工产业发展现状，分析了当代锂铍钽铌选冶加工的基本特点，凝练了锂铍钽铌资源勘查及选冶加工存在的问题。进一步研判了未来锂铍钽铌矿产资源选冶加工的重点任务，包括加强重点矿集区勘查、建立硬岩锂矿共（伴）生资源选冶综合利用技术体系、突破难处理液体锂资源清洁高效提锂关键技术、提高铍钽铌高端材料生产能力、加强尾矿综合利用研究、建立锂二次资源循环利用体系，提出了锂铍钽铌矿产资源选冶加工的保障举措，包括加强资源勘查，建立战略性储备机制，加强低品位资源综合利用和高端材料制备科技创新，给予铍采选冶加工企业以政策支持，扶持重点省份工业发展，建立区域性集中冶炼厂，支持我国企业境外投资资源开发，以此推动锂铍钽铌选冶加工及综合利用产业高质量发展、保障锂铍钽铌资源供应安全。
本期封面
2024年 第26卷 第5期
关于封面
2021年中国工程院启动“中国工程科技未来20年发展战略研究”，即面向2040年的工程科技发展战略研究。本次研究更加强调提高战略性和前瞻性，面向大科学时代工程科技的体系性创新和前沿创新需求，更加关切人类社会的可持续发展、安全健康发展要求，强调需求与愿景驱动、突出跨域融合，综合运用“经济预测-需求分析-技术预见-愿景分析-战略架构-技术路线图-政策选择” 的多元方法，构建“愿景驱动的工程科技未来20年发展战略研究”方法体系，紧密结合国家与经济社会发展需求，创建未来发展愿景、描绘未来发展蓝图，论证提出未来20年工程科技的发展策略、总体布局、重点任务、关键技术，以及重大工程、重大工程科技项目，编制未来工程科技发展路线图，提出支撑未来20年工程科技发展的基础研究方向和部署建议。本期专辑刊登了“中国工程科技未来20年发展战略研究”咨询项目的部分研究成果，以期为推动我国工程科技高质量发展提供参考（封面为4月26日在北京航天飞行控制中心拍摄的成功对接后的神舟十八号载人飞船和空间站组合体的模拟画面）。