国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略：生物学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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国家自然科学基金委员会，中国科学院 编

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• 生物学
• 学科发展
• 战略规划
• 未来展望
• 中国
• 学术研究
• 科学思想
• 国家科学思想库
• 前沿科技
• 交叉学科

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030323088

版次：1

商品编码：11682531

包装：平装

丛书名： 国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：393

字数：534000

正文语种：中文

编辑推荐

　　“未来10年中国学科发展战略”丛书是国家自然科学基金委员会和中国科学院学部历时两年多联合开展研究的重要成果，凝聚着600多位院士、专家的智慧和心血。丛书含总论和19个学科领域专题报告，对广大科技工作者洞悉学科发展规律、了解前沿领域和重点方向及开展科技创新等有重要的参考价值。
　　《国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略：生物学》是其中一册，全面总结了近年来生物学的研究现状和研究动态，客观分析了学科发展态势，从学科的发展规律和研究特点出发，前瞻性地思考了学科的整体布局，提出了生物学的重要科学问题、前沿方向及我国发展该学科领域的政策措施等。

内容简介

　　“未来10年中国学科发展战略”丛书是国家自然科学基金委员会和中国科学院学部历时两年多联合开展研究的重要成果，凝聚着600多位院士、专家的智慧和心血，对广大科技工作者洞悉学科发展规律、了解前沿领域和重点方向及开展科技创新等有重要的参考价值，对促进我国学科均衡、协调、可持续发展必将发挥积极作用。
　　《国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略：生物学》全面总结了近年来生物学的研究现状和研究动态，客观分析了学科发展态势，从学科的发展规律和研究特点出发，前瞻性地思考了学科的整体布局，提出了生物学的重要科学问题、前沿方向及我国发展该学科领域的政策措施等。
　　《国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略：生物学》不仅对相关领域科技工作者和高校师生有重要的参考价值，同时也是科技管理者和社会公众了解生物学发展现状及趋势的专业读本。

目录

总序（路甬祥 陈宜瑜）
前言
摘要
Abstract

第一章 生物学总论
第一节 生物学的战略地位
第二节 生物学的发展规律与发展态势
第三节 我国生物学的学科发展现状
第四节 我国生物学的学科发展布局
第五节 我国生物学优先发展领域与重大交叉研究领域
一、遴选优先发展领域的基本原则
二、优先发展领域（按微观生物学到宏观生物学排序）
三、重大交叉研究领域
第六节 我国生物学领域的国际合作与交流
第七节 我国生物学领域发展的保障措施
参考文献

第二章 植物学
第三章 动物学
第四章 微生物学
第五章 生态学
第六章 生物物理、生物化学与分子生物学
第七章 细胞生物学
第八章 遗传学
第九章 发育生物学
第十章 免疫学
第十一章 生理学

参考文献

精彩书摘

　　《国家科学思想库·学术引领系列·未来10年中国学科发展战略：生物学》：
　　第一章生物学总论
　　第一节生物学的战略地位
　　生物学是研究生命现象和生命活动规律的学科，是生命科学各领域的基础和核心。生物学的研究对象包括所有有生命的个体、群体及生物之间，生物与环境之间的相互作用。因此，生物学研究是人类探索自然规律和生命现象的主要手段之一。生物学研究更是解决世界范围内长期以来存在的农业、医学和环境问题的需要，在培育高效、优质、抗逆农业新品种，探索新的疾病诊断和治疗手段，延长人类寿命，保护生物多样性及自然环境等方面发挥关键作用。生物学研究还将为防治人类重大传染病、生物防卫和反恐等提供科学基础和方法，因而是维护国家安全和社会稳定的需要。鉴于生物学研究的重要性，一些发达国家将基础研究的重点放在生物学，投入了大量的科研经费，促使生物学在过去几十年中得到了突飞猛进的发展，成为21世纪自然科学领域无可争议的领头学科。据统计，生命科学已连续多年占据美国期刊Science评选的世界十大科技进展六成以上的份额；在美国科学院和英国皇家科学院的院士中，与生物学相关的院士占院士总人数的40%以上；根据美国科学情报研究所（ISI）2008年的统计，影响因子前20位的期刊中，生命科学期刊有16种，物理学期刊有2种，其他2种为综合性期刊Nature和Science；近10年的时间里，美国投入基础研究的经费中50%以上用在了生命科学领域。近年来，以生物学为基础的生命科学得到了我国政府和学术界的高度重视。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》中，将生物技术列入国家科技发展的5个战略重点之一。在国家“十一五”基础研究发展规划中，也将生命科学列入了重点支持领域。长期以来，生物学的进展推动了其他自然科学和技术领域的进步，如仿生学、人工智能等。生物学与数学、化学、物理学、光学和电子学等自然科学和工程技术领域的交叉融合，又催生了一批具有重大理论和应用前景的新兴交叉学科。在可以预见的未来，生物学研究仍将是自然科学中最活跃、最前沿、最需要发展的领域，将在研发高产、优质、抗逆、抗病农作物和畜牧产品，研发新的医药产品和治疗手段，提高人口素质，改善和保护自然环境，维护国家安全和社会稳定等方面发挥重要作用。
　　第二节生物学的发展规律与发展态势
　　生物学的研究范围非常广泛。根据研究对象的不同，生物学可以分为植物学、动物学、微生物学等分支学科；根据研究的生物学问题的不同，可以分为进化生物学、免疫学、神经生物学等分支学科；根据研究的角度和层次的不同，生物学又派生出了分类学、形态学、生态学、分子生物学、细胞生物学、发育生物学、遗传学、生理学等众多不同的分支学科。生物学与自然科学及技术领域其他学科的结合，衍生了一些交叉学科，如生物化学、生物物理学、生物数学、生物信息学等。
　　生物学的发展依赖于技术手段的革新及与其他学科的交叉融合。早期的生物学研究受知识积累和研究手段的限制，主要以形态描述和现象观察为主，如对动物、植物、微生物的分类鉴定，对动物胚胎发育过程中形态建成的描述，以及对动物行为的观察。高分辨率显微镜以及一系列生物化学研究方法的问世，使生物学研究进入了微观世界，对细胞的组成成分及亚细胞结构和功能等有了比较深入的了解，直接促进了细胞生物学、生物化学等学科的发展；X射线晶体衍射对DNA双螺旋结构的测定、各种先进设备用于精确和高通量的基因测序、数学和计算机技术对基因组序列和其他生物学实验数据的整合和分析都极大地推动了遗传学和分子生物学的发展，使人类开始有能力解读基因“天书”和细胞内复杂的生物信息网络；超分辨率（单分子）成像、低温电子显微镜三维成像、分子标记等技术的运用，使科学家们可以从不同的时空角度观测细胞内的生物大分子、分子复合物和亚细胞结构的动态变化及行使功能的结构基础，直观地了解生理状态下细胞生命活动的精细调节机制。另外，在传统研究的基础上引入先进的分子、计算机、遥测等技术，大大促进了宏观方向上生态学的发展。
　　生物学的发展还依赖于概念上的重大突破。达尔文生物进化理论的提出，为研究生物起源、演化和物种多样性建立了基础；孟德尔揭示的三大遗传规律、摩尔根揭示的连锁与互换规律、沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构，开创了遗传学、分子生物学等学科的新纪元，为人类进一步了解生物的遗传、变异、进化机理及以重组DNA技术为核心的现代生物技术的诞生奠定了基础。
　　……

前言/序言

《探索未知疆域：21世纪人类文明的科技前沿与未来图景》 内容提要： 本书汇集了全球顶尖科学家、前瞻思想家和政策制定者的真知灼见，深入剖析了当前世界科技发展的主要脉络，重点聚焦于那些有望在未来数十年内重塑人类社会结构、经济模式乃至生命形态的关键技术领域。全书力求超越学科壁垒，以宏大的历史视野和细致的科学洞察力，勾勒出一幅波澜壮阔的未来科技发展蓝图，旨在为决策者、研究人员以及所有关心人类命运的读者提供一个全面、深入且极具启发性的参考框架。 本书结构严谨，分为四大核心篇章，每一篇章都紧扣时代脉搏，探讨了当前科技发展中最具革命性潜力的方向。 --- 第一篇：信息智能化的深度演进与范式转移 本篇着重探讨了信息技术不再仅仅是工具，而是正在成为驱动文明进步的核心引擎的现象。我们不再满足于提升现有计算速度，而是致力于构建真正具备认知、创造和自我修正能力的智能系统。 1.1 后摩尔时代的新计算架构： 面对经典硅基芯片性能逼近物理极限的挑战，本书详细审视了量子计算的实用化路径、类脑计算（Neuromorphic Computing）的最新突破，以及光子计算的潜能。重点分析了这些新兴架构如何从根本上改变复杂问题的解决能力，特别是在材料模拟、药物发现和气候建模等领域的应用前景。 1.2 通用人工智能（AGI）的边界探索： 深入探讨了当前大语言模型（LLMs）和多模态模型的发展现状，并对其局限性进行了批判性分析。本书强调了从“弱人工智能”向“强人工智能”迈进的关键技术瓶颈，包括常识推理、因果关系学习和价值观对齐（Value Alignment）的伦理与技术难题。我们审视了符号主义、联结主义与进化计算融合的可能性，以期构建真正具备世界模型和自我意识雏形的智能体。 1.3 数据主权与下一代互联网架构： 随着万物互联的深化，数据安全与个人隐私保护成为核心议题。本章剖析了去中心化技术（如区块链的深化应用、联邦学习）在构建更具韧性、更公平的数据生态系统中的作用。同时，对空间互联网（如低轨卫星网络）的部署及其对全球信息接入鸿沟的影响进行了预测。 --- 第二篇：物质重构与能源革命：驱动可持续未来的基石 本篇将焦点投向了人类改造物质世界、获取和利用能源的根本能力上。只有实现物质和能源系统的可持续化和高效化，人类文明才能跨越资源约束的门槛。 2.1 前沿材料科学的颠覆性创新： 本章详细介绍了在原子尺度上设计材料的策略。重点关注了二维材料（如石墨烯及其衍生物）在超导、柔性电子和储能方面的应用潜力。同时，对“智能材料”和“自修复材料”的最新进展进行了深入阐述，这些材料将使基础设施和装备的使用寿命及适应性得到质的飞跃。 2.2 聚变能的工程化挑战与机遇： 聚变能被视为终极清洁能源。本书客观分析了托卡马克、仿星器等主流方案的工程瓶颈，以及惯性约束聚变技术（如激光驱动）的最新进展。探讨了磁约束技术在等离子体稳定性控制和材料中子辐照损伤方面的突破方向。 2.3 循环经济的深度技术支撑： 探讨了如何利用先进催化剂和生物技术实现“分子级回收”，有效分解难以处理的混合废弃物，从而构建真正意义上的闭环生产系统。这包括对高效碳捕集、利用与封存（CCUS）技术路线的评估。 --- 第三篇：生命科学的精确化与伦理重构 本篇聚焦于生命科学领域，特别是基因编辑、合成生物学和神经科学的融合，这些领域正在赋予人类前所未有的干预生命过程的能力。 3.1 基因组工程的精确导航： 在CRISPR技术的基础上，本书探讨了碱基编辑、先导编辑等“第二代”和“第三代”基因编辑工具的精准度与安全性提升。重点分析了体外基因治疗和体内基因疗法在罕见病和复杂疾病（如癌症、心血管疾病）治疗中的临床转化前景。 3.2 合成生物学的“细胞工厂”： 阐述了如何运用设计-构建-测试-学习（DBTL）循环，通过工程化改造微生物细胞，实现对生物制造过程的精细控制。这不仅关乎药物和疫苗的快速生产，更涉及到新型生物燃料、生物基材料以及可持续食品生产的未来。 3.3 脑科学与人机接口的交汇： 深入剖析了非侵入式和侵入式脑机接口（BCI）的最新进展，尤其是在恢复运动功能和感觉输入方面的突破。本书也审慎地讨论了对人类认知增强（Cognitive Enhancement）的伦理边界与社会公平问题。 --- 第四篇：太空探索与地球系统的宏大视野 本篇将视野扩展到地球之外，探讨人类如何利用新技术拓展生存疆域，并利用高精度观测手段更好地理解我们赖以生存的家园。 4.1 深空探索的技术准备： 考察了新一代运载火箭技术、在轨服务与制造（OSAM）的能力提升，以及地外资源利用（ISRU）的关键技术，如月球资源的提取和火星环境的生命支持系统。本书强调了实现低成本、高可靠性深空飞行的技术路线图。 4.2 地球观测与数字孪生地球： 探讨了新一代遥感卫星星座、高精度传感器网络与人工智能分析相结合，如何构建出“数字孪生地球”。这种高保真度的动态模型，将为气候变化预测、自然灾害响应和全球资源管理提供前所未有的决策支持能力。 4.3 应对全球性风险的科技防御： 本章关注的不仅仅是太空探索，还包括如何利用先进的监测和响应技术，应对如小行星撞击、超级火山爆发等低概率、高影响的全球性灾难。 --- 结语：面向未来的治理与合作 全书最后部分强调，上述所有前沿科技的发展都不是孤立的，它们彼此交织、相互促进。真正的挑战在于如何建立适应这种指数级技术变革的全球治理框架、教育体系和社会伦理规范。本书呼吁跨国界、跨学科的深度合作，确保科技的进步能够真正服务于全人类的福祉，避免加剧新的不平等，引导人类走向一个更具韧性、更加繁荣的未来。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对生命科学领域充满热情的业余爱好者，我一直致力于通过各种渠道了解生物学的前沿动态和发展趋势。这本《未来10年中国学科发展战略：生物学》的出现，无疑为我提供了一个更宏观、更权威的视角。我特别感兴趣的是，这本书会如何看待当前生物学领域的一些热点问题，例如CRISPR技术的伦理边界、人工智能在生物信息学中的应用、以及生物多样性保护与可持续发展之间的关系等等。国家层面的战略思考，往往能够引领一个领域的发展方向，甚至会影响到科研经费的投入和人才的培养。我希望这本书能够清晰地阐述中国在这些前沿领域将如何定位，是采取跟随战略、并行战略，还是力争在某些关键技术上实现弯道超车？ Furthermore，我想了解，在“十四五”期间，中国将如何加强生物学领域的基础设施建设，例如大型科研装置、数据共享平台等，以及如何吸引和留住顶尖的生物学人才，为未来的科学探索奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本《未来10年中国学科发展战略：生物学》的封面设计简洁而有力量，黑白为主的色调，搭配烫金的字体，显得十分庄重。我一直觉得，一个国家在科学领域的战略规划，往往决定了其未来的发展高度和国际竞争力。生物学作为21世纪最重要的学科之一，其发展对人类健康、社会进步、经济增长都具有不可估量的影响。因此，了解中国在生物学领域未来的发展方向，对于我们这些关心科技进步的人来说，意义非凡。我特别想知道，这本书会如何权衡基础研究与应用研究的比例？是会大力扶持前沿探索，比如合成生物学、类脑科学等“无人区”的突破，还是会更聚焦于将现有技术转化为实际生产力，例如生物医药的产业化、绿色农业的推广等？我希望它能提供一些具体的、可落地的战略设想，而非泛泛而谈的愿景。这本书能否为我们揭示未来十年中国生物学领域可能出现的颠覆性技术？这些技术又将如何改变我们的生活，甚至重塑全球的科技格局？带着这些疑问，我迫不及待地想一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对我这样正在从事生物学相关研究的科研人员来说，具有极其重要的指导意义。我们不仅需要了解最新的科研进展，更需要把握国家层面的战略导向，以便将个人的研究方向与国家的发展需求紧密结合起来。我特别希望书中能对未来十年生物学领域可能出现的几个最重要的研究方向和技术突破进行细致的分析。例如，在肿瘤免疫治疗、再生医学、脑科学、微生物组学、合成生物学等方面，中国将如何发力？是否会设立专门的国家重点实验室或重大专项来支持这些方向？我期待能从中找到一些启发，明确自己未来的研究重点和发展路径。同时，我也关心，在学科交叉融合日益成为趋势的今天，这本书会如何看待生物学与其他学科，如信息科学、材料科学、工程学等的深度融合？以及如何构建支持这种交叉研究的评价体系和人才培养模式，从而打破学科壁垒，催生更多创新性的研究成果。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为，任何一个学科的发展战略，都离不开对历史的回顾和对现状的深刻洞察。因此，在阅读《未来10年中国学科发展战略：生物学》之前，我非常期待它能够先对中国生物学学科过去几十年的发展进行一个简要的梳理和总结，指出其成就与不足，从而为未来的发展战略提供历史的维度。尤其是在一些被认为是“卡脖子”的关键技术领域，国家层面是如何评估当前的差距，又将采取怎样的措施来弥补这些短板？我希望这本书能够提供一些具体的案例分析，比如在某个细分领域，我们是如何从落后到追赶，或者在某个新兴领域，我们又将如何抢占先机。另外，全球生物学领域的发展格局也在不断变化，这本书是否会讨论中国在国际合作与竞争中的策略？如何与其他国家在生物学领域展开良性互动，共同推动人类科学事业的发展，同时维护国家的核心利益？这些都是我非常关注的方面。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，书名就透着一股子“大”气，国家科学思想库，学术引领，未来十年，中国学科发展战略……光是这几个词组合在一起，就让人对接下来的内容充满了好奇和期待。作为一个对科学发展一直很关注的读者，我特别想了解我们国家在生物学这个领域，未来十年究竟会有怎样的规划和重点。生物学本身就是一个包罗万象的学科，从基础的分子生物学、细胞生物学，到应用性极强的基因工程、生物医药、生态学等等，哪个方向都蕴藏着巨大的潜力。我尤其对国家层面如何统筹和布局这些学科发展感到好奇。是会着重突破基础理论研究，为后续应用打下坚实基础？还是会更侧重于解决当前社会面临的重大挑战，比如疾病防治、粮食安全、环境保护等，从而推动应用研究的快速发展？这本书能否给我们描绘出一幅清晰的蓝图，让我们普通读者也能窥见国家在生物学领域“十四五”乃至更长远的战略意图？我期待它能不仅仅是列举几个热门方向，而是能深入剖析每个方向的发展前景、面临的挑战以及可能的实现路径，甚至对科研人才的培养和国际合作方面提出具有前瞻性的建议。