重磅！东南大学发布“十大科学与技术问题”！

　　村欲情史

　　东南大学校长张广军，校党委副任利剑、副校长吴刚、副校长周佑勇以及党委宣传部、科研院等部门和学院负责人，十大问题人或代表等出席了发布会，来自十余家的记者参加了发布会。

　　一般来说，关于科技发展和趋势等问题通常由一些权威的研究机构或学术组织来发布，而由一所大学发布此类问题并不多见。那么东南大学为什么要发布这十大问题呢？吴刚副校长介绍，在“双一流”建设的背景下，为了使相关的科学研究更加聚焦国际科学前沿，形成支撑国家和地方发展的具有引领性的技术，做有前瞻性的科学研究，培育“大项目、大、大平台、大团队”，学校在2018年初提出在全校范围内征集“东南大学十大科学与技术问题”。三年内东南大学将投入不低于5000万元的培育经费，并在科研平台建设、高水平人才引进等方面进行重点支持，支持各教授团队研究“高精尖”，进而在将来能规划和承担国家重大科研项目。

　　这“十大科学与技术问题”都是科技前沿热点，包括：数字“克隆”人；6G移动通信先期研究；信息超材料；铁电材料；网络群体智能；数字化城市设计；高端芯片的超高能效设计；二维材料的精准构筑；综合能源系统智能控制；法律大数据。

　　自人类基因组计划成功实施以来，各种国际合作项目不断涌现，产生了大量的数据。使用数字化的手段再现生命和疾病过程是生命科学和医学发展的必然趋势。因此，我们推出“数字克隆人”计划。我国具有人口众多，遗传资源丰富等优势。东南大学具备了相应的研发条件，技术储备和人才队伍。因此，我们具备从事中国主导的“数字克隆人”国际研究计划的能力和基础。

　　目前生物医药产业的新药研发需要大量的动物实验，风险高、成本高且伦理受限。因此，医药产业发展也需要一种性的方法来替代动物实验和临床试验。现在我们正在使用人体器官芯片来进行部分的动物和临床替代试验。未来我们相信数字克隆人可以用于各类疾病的新药研发的动物和临床替代试验。

　　为实现数字“克隆”人的目标，首先需要解决两个关键科学技术问题：一是，如何采集数据；二是，如何使用数据构建模型。解决上述问题的关键技术之一是使用人体器官芯片。目前，东南大学已经研发了13种人体器官芯片。

　　相关研究的最终目标是构建数字“克隆”人。采集高质量生物医学数据，构建数字人，模拟人的生命过程，实现生命科学研究和生物医药产业中的动物和临床试验替代。以实现数字“克隆”人为目标，牵引推动东南大学主导的“生物医学大数据重大科学技术基础设施”的落地和建设。

　　该重大基础设施建成运行后将成为全球最大的生物医学大数据设施，引领生物医学大数据产业的飞速发展，并将有效带动江苏省医疗器械产业升级，助力江苏省新药产业腾飞。

　　移动互联网和移动物联网应用需求的持续快速增长，对未来无线移动通信系统提出巨流量、巨连接的技术需求，移动通信作为人与人互联的信息基础设施，将转变成支撑全行业、全社会运行的信息基础设施。5G移动通信标准将于2019年完成，并进入大规模商用阶段，与此同时，6G移动通信先期研究已进入议事日程。

　　3、开展毫米波/亚毫米波无线通信研究，系统地探讨其架构、理论、射频与天线阵列技术、以及核心器件。

　　4、开展大容量光无线通信研究，探寻无线通信新技术，为满足大容量的业务需求，寻求低代价技术途径。

　　5、开展宽带卫星移动通信研究，将5G移动通信技术及其演进技术拓展应用到宽带卫星移动通信场景。

　　所谓超材料，是由亚波长单元周期或非周期地排列而组成的人工结构。可通过设计结构单元及其排布地控制电磁波，带来全新的物理现象和应用。

　　东南大学在国际上首次提出用数字“编码”0和1来表征超材料的新思想。进而实现了第一个“数字编码”和现场可编程超材料。“数字编码”超材料建立了物理空间和数字空间的桥梁，实现了二者的统一。

　　2017年，东南大学进一步在国际上首次提出信息超材料的概念。所谓信息超材料，是指能“直接处理数字编码信息”的超材料，并能进一步对信息进行、理解，甚至记忆、学习和认知。

　　2、在信息超材料对电磁波“实时调控”和“智能调控”的基础理论和关键技术方面取得一系列原创。

　　铁电材料作为一种重要的功能性材料，在国防、航天、信息、能源、医疗等多个领域有着重大的应用。

　　随着时代的进步，人们对电子设备有着更高的要求和希望。无机陶瓷材料的铁电性能虽好，但其硬度较高，缺乏柔性；有机高材料柔韧性好、易成膜，但其性能却不甚理想。此外，传统压电陶瓷中往往含有潜在的有毒金属。而作为新型材料的基材料，能将有机材料和无机材料的特点融为一体，具有结构灵活多变、性质设计调控空间大、制作成本低、容易制成薄膜、柔韧性好、可降解、无等优点，是国际材料研究的重点方向。

　　东南大学相关研究团队从2006年开始，经历十余年的发展，让我国的铁电研究从跟跑到领跑，终于走在了世界铁电研究的最前沿。

　　针对现有铁电研究的不足，东南大学铁电研究团队提出“铁电材料的精准设计与可控合成”的发展目标，从基础科学、材料技术和应用探索等三个方面，突破原有研究，在新的材料体系下进行创新，并探索新的应用形式和场景。

　　东南大学将从基础科学研究，到材料技术开发，到应用探索，全链条一体化推动铁电材料的发展，继续保持我国在国际铁电材料研究中的世界领先地位。

　　近年来，人工智能在中国的、经济、学术领域都成为重中之重，而且将进一步上升为国家战略。中国人工智能迎来新。

　　网络群体智能是人工智能的重要理论研究方向，对人工智能的其他研究领域有着基础性和支撑性的作用。

　　网络群体智能源自于对生群的群体涌现行为的研究，其核心是由众多具有简单智能的个体组成的群体，能够通过相互之间的合作表现出复杂的智能行为，从而实现某一功能，完成某一任务。

　　第一，针对现有神经网络算法训练耗时长且成本高，同时深度神经网络模型过于复杂难以简化的难点，研究网络群体智能下的神经网络学习理论方法；

　　第二，针对现有智能算法建模精度差，缺乏多任务和精确任务执行能力，并且存在通讯不确定和干扰情况的难点，研究网络群体智能下的学习与协同控制。

　　第三，针对稀疏数据难以有效挖掘网络信息，应对网络结构复杂动态情况，信息挖掘缺乏时效性和普适性，同时决策优化算法无法处理网络拓扑结构/系统/约束变化及不确定性的难点，研究网络群体智能下的信息挖掘与决策优化。

　　第一，建立神经网络-群体智能统一框架。该研究旨在为网络群体智能涌现和学习建模提供理论支撑。

　　第二，完善群体智能的网络信息挖掘及协同控制。该研究将为网络群体智能协同控制实用化提供理论指导。

　　第三，发展群体智能的分布式优化与博弈。该研究可为智能交通和智能电网应用夯实理论与工程基础。

　　研究团队今后将进一步在基础理论、核心关键及共性技术上下功夫，引领国际研究发展方向，紧跟国家重大战略需求，产生一批原创性重大基础理论。

　　中国史无前例的城镇化进程，正经历一个“从数量到质量”的新阶段。自2015年中央城市工作会议和党的19大以来，城市设计及其在城市发展中的作用和战略地位得到了空前重视。

　　城市设计当下正在成为解决中国城镇化“城市病”，提升城市空间品质的重要技术途径。近期中央一系列重大决策，如雄安新区、副中心、海南自贸区等都采用了城市设计来精准研判未来建设和空间发展愿景和实施径。

　　近20年来，数字技术正在深刻改变我们城市设计专业。可以预见，城市设计发展将有一场大的变革发生，通过全面应用数字技术，城市设计将全面进入“数字化城市设计”范型阶段，实现城市设计技术方法的跨越式迭代发展。

　　城市设计以塑造一个具有地域文化特色和内涵、景致优美、宜居乐业的城市人居为核心目标。从理论、方法、技术、平台等层面，城市形态建构的深层机理，构建一种兼顾社会经济、自然生态、人文历史和物质空间的新一代数字化城市设计方法。

　　应对城市这一复杂巨系统，数字化城市设计将可能实现“从数字采集到数字设计，进而从数字设计到数字管理”的跨越，并形成城市多重尺度的空间形态的设计和管理体系，通过标志性工程实践，为中国城市可持续发展提供“算法时代”的科学支撑。

　　集成电是国家电子信息产业的基石，当前超算、人工智能和物联网应用对集成电能效提出了严峻挑战，过度依赖于美国设计技术（包括EDA和IP），严重制约了我国高端芯片产品领域的自主可控。

　　东南大学将以高端芯片的超高能效设计理论与方法主攻，以电创新为主线，在计算负载不均衡情况下可实现高性能和高能效的动态调节，满足超算、人工智能、物联网等高能效计算需求。

　　主要研究内容为：突破宽电压大容量存储良率评估，宽电压电时序分析，众工艺角时序签核等科学技术问题；创新宽电压片上存储、宽电压计算电和宽电压片内电源的等电设计；实现超级计算机、人工智能、5G通信、密码安全、物联网及FPGA六类应用场景验证。

　　通过上述研究，将形成超高能效集成电的设计方法、工具原型及关键电。实现超算、人工智能、移动通信、密码安全、物联网及FPGA等应用领域的验证，能效分别提升40%到8倍，并至少在上述领域中的三个场景取得突破性应用成效。

　　二维材料是具有单原子或少原子层厚度片状结构材料的统称，它在多种性能方面也达到了目前的最好值。二维材料无论作为功能材料还是结构材料，在各个尺度上都展示出无限的应用前景与各种可能。

　　然而，二维材料的这些优势应用前景主要是指其理想的完整结构情况下。实际应用过程中，由于各种原子尺度缺陷的存在，可导致其优异性能下降几十甚至几百倍。

　　通过研究，实现高比例可再生能源综合能源系统长期稳定经济运行，将大范围推广应用，并形成重要科研平台，为综合能源系统的发展提供关键性的支撑和引领作用。

　　近年来，国家密集出台了一系列重要纲领性文件，明确将“智慧法院”、“智慧检察”列入规划。习总也多次强调，要把深化司法体制和现代科技应用结合起来。可见，法律大数据已上升到国家战略层面，成为推进依国的重要依托。

　　本方向将在“多源异构及多模态法律大数据资源聚合与协同共享技术”、“法律领域知识表示、发现与应用技术”和“智能法律治理应用平台”三个方面展开研究。

　　建设“大数据智能应用平台”，集成法律知识探索式搜索、定向化推送技术，整合社会纠纷态势预测、法律咨询、类案推送、判决预测、风险评估等功能，为党政决策、司案、诉讼、学术研究提供全面知识支撑，并在全国范围内展开应用示范。

　　据吴刚副校长介绍，十大科学与技术问题”的征集和遴选经历了近1年时间。希望通过对这“十大”问题的资助与培育，取得一批原创性的重大科研突破，推动东南大学的科研水平再上新台阶，全面助力我校“双一流”建设，“智造”出更多属于东南大学、属于中国的一流科学技术。

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