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（一）基础研究
紧紧围绕上海创新发展与科学前沿发展凸显的重大科学问题，着眼于推进基础研究成为自主创新的丰富源泉，选择具有重大突破潜力、兼具科技制高点和重大应用前景的方向，优先部署一批科学任务，夯实研究基础，促进群体优势集成与跨领域协作，力争在未来5至10年取得若干具有高度国际影响力和应用潜力的突破性成果，为增强上海自主创新能力、促进社会经济成功转型和培育未来战略型高技术产业奠定坚实的科学基础。
1.重大任务
（1）战略性纳米技术
积极开拓纳米技术的发展空间，进一步探索纳米尺度物质的新现象、分子功能及其生物环境安全效应，加强纳米材料的设计与结构调控及其表征方法、新型分子纳米器件与系统的基础理论与关键技术研究，开展纳米生物材料、新能源材料、催化材料、环境净化材料等多功能高性能纳米材料以及多功能纳米转运载体、纳米生物探测与分子医学成像、纳米马达、分子机器等特种功能纳米器件的创新研制，为有效推进纳米技术的发展及其在电子、医药、能源、环境等重要战略领域的变革性创新应用提供科学基础。
（2）再生医学与基于干细胞的组织修复技术
围绕机体损伤和疾病康复过程中面临的组织和器官修复与重建重大科学难题，加强组织修复与再生的生物学基础以及干细胞和组织工程技术在再生医学中应用的研究。加深理解复杂组织的形成机理与缺损修复的生物学机制、外源细胞在体内的转归及其与宿主免疫系统的相互作用、细胞表面结构特性及改变机制、细胞抗原性与免疫耐受特性及改变机制以及干细胞的维持、定向分化及重编程机理等，取得再生医学基础理论的突破；发展组织细胞的分离与培养、细胞表面结构与功能改变、细胞三维生长控制、干细胞高效定化分化与转分化、组织与器官的人工构建及生理功能表征、支架材料与细胞外基质制备等关键方法与技术，推进干细胞治疗的模式动物与转化研究，建立干细胞技术和体外人工构建与体内植入技术的标准与检测方法，解决组织修复与再生的临床应用与产业化重大共性问题。
（3）下一代信息通信技术
围绕构建先进的信息基础设施、增强信息通信技术自主创新能力，以及信息化带动工业化的战略需要，加强下一代信息通信技术的基础理论和前沿技术创新与应用研究。探索基于超导宏观量子效应的新机理与应用、受限光电量子结构及其精密调控理论与方法、无线传感应用的理论与方法等，为新一代信息通信技术的突破奠定理论基础；开拓应用超导体、电磁波、冷原子等前沿技术，开展新型半导体、传感器、控制器、干涉仪等高效、节能、环保、安全与可靠的关键器件的创新研制；开展新一代中远红外、射频高端和太赫兹等波段材料与器件，新型信息获取与信息处理器件，以及网络环境下的可信软件的基础与集成研究，解决构建物联网/传感网、新一代广电网络、云计算服务网所面临的基础科学问题；开展信息技术在计算科学、生物与医学、空间探测等领域的应用研究，为发展超高分辨大尺度三维成像、基于无线传感的生物医学测量，以及探索量子计算机、DNA计算机、分子计算机等变革性工具提供创新理论与方法。
（4）气候变化与河口城市安全
针对气候变化对（长江）河口城市安全的影响，加强研究全球气候变化与碳循环对长江河口与近海区域系统的影响、灾害性气候的演变及对河口城市的影响、大型城市人类活动对区域气候变化的影响、区域温室气体排放对持久性有毒有害污染物集聚与传播的影响、海平面上升对上海城市工程安全的影响、深海碳循环和深海过程等机制，开展海底观测网、以及从长江口到深海的科学研究，建立气候变化下的河口城市生态系统安全的模拟预测、安全评估与预警方法，发展碳捕集与碳封存、二氧化碳资源化利用、生态修复、有机污染物无害化等关键技术，为保障气候变化下上海城市社会与经济发展的安全提供基础支撑。
（5）强场超快激光和同步辐射光源的应用
加强发展超强超快激光新技术与同步辐射光源重大科学设施在多学科前沿研究和高新技术开发中的应用，重点开展极端强场超快激光新技术开拓及其与物质相互作用的新物理与新效应、极端超快电子动力学的量子相干控制及基于超快强场条件的精密测量关键科学问题、超高相位空间密度高能电子与离子束的产生及其应用、新一代同步辐射光源与物质的相互作用等探索，加强强场超快激光在空间、信息、生物医学、能源、环境等领域的应用，开展基于同步辐射光源应用的极端敏感材料制备、环境污染物演变与迁移机制、生命物质以及冶金、催化、新型能源等过程动力学等多学科交叉研究，力争实现科学前沿的重大突破，并为高新技术的自主创新奠定基础。
2.重点任务
（1）创造新物质的前沿探索与应用
重点研究方向：新物质的创造、高效转化和超分子组装；功能物质多时空尺度下的特征与规律认知及可控制备；与资源、能源的高效利用和节能减排等相关的基础化学与物理问题；绿色化学、环境保护、食品安全中的物质科学问题等。
（2）生物学前沿与交叉科学问题
重点研究方向：蛋白质的结构与功能；核酸的结构与功能；表观遗传学；模式生物的系统生物学；合成生物学；生殖与发育；植物的生命活动基础与作物的分子改良；大规模多层次生物信息数据采集与整合技术；神经系统的发生、工作原理与功能机制等。
（3）重大疾病的生物医学基础与转化医学
重点研究方向：重大慢性病的发生发展机制；重大慢性病的早期诊断和早期干预；神经退变与精神疾患的发生机制与防治；重大慢性病的药物靶标和诊断靶标的筛选；提高成药性的药物化学基础研究；靶向药物输送系统；个体化治疗；新型生物技术药物等。
（4）先进材料的物质基础与制备
重点研究方向：具有多尺度结构的功能材料特性、设计理论和方法；材料在线、微尺度表征方法及理论；多元复合材料结构/功能一体化设计；结构功能材料的光子力学、热力学、生物力学等功能的基础研究；新型高性能、可降解、仿生、高效储能与能量转换、核能等相关材料的制备新理论及方法；极端条件下特种材料的设计、制备、性能失效分析与寿命预测等等。
（5）先进能源的新理论与新方法
重点研究方向：高效能源转换与储存的新原理、新机制及新方法；先进光学能源、生物能源、氢能、仿生能源等创新能源系统的科学基础；新能源汽车动力系统集成设计与控制的新理论与新方法；先进智能电网的科学基础；化石能源高效洁净利用与减排节能、能效评价的新理论新方法等。
（6）过程工程复杂系统的控制与优化
重点研究方向：过程工程建模、设计、强化和优化中的多尺度方法；过程运行优化与放大理论与方法；大分子、生物活性、多相物系和极端条件下的热力学和传递问题；催化剂工程设计与工程反应动力学问题；资源梯级利用和过程节能的理论方法和工业应用基础等。
（7）海洋与航空工程的基础科学问题
重点研究方向：复杂环境（海洋，高空）对工程结构和装备材料特性及行为的作用机理；多场耦合、复杂边界条件下的工程与装备动力学行为建模与控制；运载器的运行控制与优化；工程装备的可靠性与安全性；工程结构的动力荷载与响应监控；工程装备的创新设计与工艺基础等。
（8）资源与环境的关键科学问题
重点研究方向：流域人类活动对长江河口及其邻近海域的资源环境效应；区域重要污染物的过程机制及生态影响；区域微生物多样性和生态环境的观测与预警；深部生物圈资源及其演化机制与利用；病原微生物溯源；长江三角洲地下水分布及变化的监测和研究；粘性泥沙运移规律和港口航道的安全保障；海底工程稳定性和深海土力学理论等。
（9）空间探测的理论与方法
重点研究方向：空间探测、精密定位与导航的新理论与关键技术；空间数据处理的理论与方法；地球空间系统变化动力学与突变事件监测；地理空间信息学理论与方法；深海过程演变；月球、行星动力特性与动力学演化过程；宇宙结构形成数值模拟、暗能量和暗物质探索及活动星系核研究等。
（二）研发基地建设
优化完善研发基地布局，加快创新资源的整合联合，建设要素齐全、布局合理、合作开放、运行高效、区域特色鲜明的研发基地体系。力争到“十二五”末，本市新建和完善5个大科学工程（装置），国家级研发基地总数达到130个左右，市重点实验室总数达到100个左右，上海工程技术研究中心总数达到200个左右，建设一批产业共性技术研发基地，着力推动其作用的发挥和效能的提升。
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