9.交叉科学部重大项目指南.doc

附件 9 交叉科学部重大项目指南 2021 年交叉科学部共发布 6 个重大项目指南，拟资助 6 个重 大项目，项目申请的直接费用预算不得超过 1500 万元/项。 （一） 交叉科学部重大项目可由一位申请人单独申请或两 位申请人共同申请： 1.共同申请时,两位申请人分别为第一申请人和第二申请人。 2.第二申请人与第一申请人不是同一单位的，第二申请人所 在的境内单位视为合作研究单位。 3.共同申请时，在科学基金网络信息系统中申请书的在线填 写、提交均由第一申请人和所在依托单位完成。 （二）每个重大项目应当围绕科学目标设置不多于 5 个重大 项目课题，课题之间应当有机联系并体现学科交叉。每个课题的 合作研究单位的数量不得超过 2 个，项目依托单位和合作研究单 位数量合计不得超过 5 个。课题申请不设共同申请制。 “THz 波段神经生物物理研究”重大项目指南 神经信息传导的关键生物分子在太赫兹波段存在“指纹谱” 信息，特定频率的太赫兹波可被生物分子吸收，可能发生构象变 化从而导致生物功能的改变。通过对神经太赫兹波段信息产生和 传输机理、太赫兹波增强脑认知、调节脑兴奋和抑制平衡等科学 问题的研究，探索神经信息高速传输机制及治疗神经疾病的新方 法。 一、科学目标 研究外界刺激诱发神经系统产生太赫兹波信息的机制以及太 赫兹波调节脑认知的机理，实现神经太赫兹波信息传输的高灵敏 探测，发展有效治疗焦虑、抑郁等精神疾病的新型神经调控新方 法。 二、研究内容 (一) 神经系统太赫兹波信息产生、传输机理及探测方法。 研究太赫兹场沿有髓神经中继接力模型、传输模式、特征参 数与郎飞结三能级信息放大模型及其分子光谱。分析外界刺激神 经系统产生太赫兹波的机理，建立活体神经太赫兹场传输和离子 通道耦合特性的高灵敏度探测方法。 （二）太赫兹波影响脑认知的机理。 研究太赫兹波对脑皮层认知区域的影响机制、对神经离子通 道等的作用规律，以及太赫兹波调节神经递质（乙酰胆碱、多巴 胺等）的释放规律，明确太赫兹波影响认知的机理，实现太赫兹 波对学习速度的提升。 （三）太赫兹波调节脑神经网络的机理。 研究太赫兹波对皮层神经网络中兴奋和抑制平衡的调节作用， 分析兴奋性和抑制性突触后反应在太赫兹波作用下的变化规律， 提出太赫兹波对焦虑、抑郁等精神疾病治疗的新方法。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“THz 波段神经生物物理研 究”，受理代码 T02。 （ 二 ） 咨 询 电 话 ： 010-62328382 。 “复杂人机系统的人因安全理论研究”重大项目指南 在科学技术高度发展的今天，航空、航天、航海、核电、高 铁等领域中灾难性事故仍时有发生。在此类复杂人机系统中，仅 依靠装备技术的先进性和可靠性难以确保系统安全运行，人因安 全问题（与人因相关的安全问题）已成为严重影响国家重大人机 系统高质量发展而亟待解决的现实问题。因此，系统深入了解复 杂人机系统事故背后的人因作用过程及机制，建立人因安全理论 体系，通过多学科交叉融合的手段，探索新的研究范式，为解决 复杂人机系统中人因安全相关的基础科学问题提供新的思路与方 法，对于提升复杂人机系统的安全性乃至国家竞争力具有重要的 战略意义。 一、科学目标 针对复杂人机系统中的人因安全问题，阐明人的不安全行为 特征和检测原理，各类影响因素对不安全行为的作用机制；建立 面向安全的人机功能分配方法，形成人机交互界面设计原理；发 展人因安全评估方法，形成适用于解决复杂人机系统中人因安全 问题的理论体系；结合航天、核电等重大复杂系统应用领域开展 验证，实现人因安全问题的可评估、可预测。 二、研究内容 （一）复杂人机系统中人员不安全行为机理研究。 研究复杂人机系统中人员不安全行为的关键影响因素及其作 用机制，以及不安全行为的检测原理与方法。 （二）面向人因安全的人机交互动态过程研究。 基于人机交互动态过程分析，研究人机功能分配方法以及人 机交互界面特征对安全的影响机制。 （三）复杂人机系统中人因安全问题的建模、仿真与评估。 建立由人员异常行为、机器行为及人机动态交互等构成的一 体化模型并开展特殊任务场景下的仿真研究，发展人因安全分析 与评估方法，实现复杂人机系统中人因安全问题的可评估、可预 测。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“复杂人机系统的人因安全理 论研究”，受理代码 T04。 （ 二 ） 咨 询 电 话 ： 010-62328382 。 “高效率、高可靠性设计的 EDA 新理论与新方法” 重大项目指南 随着集成电路技术代不断推进至纳米尺度，现有 EDA 技术的 发展面临仿真优化效率低和可靠性设计匮乏等两大挑战。通过计 算机科学、微电子学、数学、物理等多学科交叉融合研究，实现 高效率、高可靠性设计的 EDA 新理论和新方法，并完成新一代功 能验证和布局布线的加速 EDA 工具原型、大规模原子级器件仿真 （TCAD）工具原型、面向数字流程的可靠性设计 EDA 工具原型。 一、科学目标 面向纳米尺度集成电路的重大需求，针对 EDA 仿真优化效率 低和可靠性设计匮乏的困难，构建大规模并行加速理论与方法， 建立基于缺陷物理的高可靠性模型，研制出功能验证和布局布线 的加速 EDA 工具原型、大规模原子级器件仿真（TCAD）工具原型； 提出高可靠性的微观理论、测量表征、多机制耦合模型和跨层次 设计方法，研制出面向数字流程的高可靠性设计 EDA 工具原型。 二、研究内容 （一）EDA 加速与最优化的理论及方法。 面向数字前端的功能验证，提出定制加速方法；面向数字后 端的布局布线，提出大规模并行加速理论和方法；面向数字流程 中的最优化问题，提出大规模自动分解方法和复杂约束下迭代式 可行性寻求的方法，研究自适应批量最优搜索收敛机制。研制功 能验证和布局布线的加速 EDA 工具原型，实现在相同求解精度下 将效率提升 3 倍以上。 （二）大规模原子级 TCAD 的理论及方法。 面向纳米尺度器件的原子级仿真，提出异构加速的新理论新 方法，研究包含复杂边界条件的第一性原理电子结构和量子输运 模拟方法，发展面向工业级半导体器件的原子级 TCAD 核心技术， 实现大规模原子级 TCAD 工具原型，仿真规模超过 5000 个原子。 （三）基于缺陷物理的器件和电路的可靠性建模及计算。 面向纳米尺度先进工艺节点，研究新型快速测量技术，实现 对缺陷产生和填充释放的动态观测；研究缺陷的微观性质及其对 器件性能退化的影响，构建包含复杂结构和多物理场耦合机制的 器件集约模型，提出与电路仿真工具兼容的可靠性模型和计算方 法。 （四）面向数字流程的跨层次可靠性设计方法。 面向数字集成电路设计流程，研究包括架构级、逻辑级、电 路级、物理级等多个层次的可靠性设计方法，以实现可靠性感知、 优化和增强的设计流程，完成数字流程的可靠性设计 EDA 工具原 型。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“高效率、高可靠性设计的 EDA 新理论与新方法”，受理代码 T02。 （二）咨询电话：010-62328382。 “海岸带环境变迁与文化文明演替”重大项目指南 海岸带-大陆架是史前人类生存演化的重要区域。通过地球科 学、考古学等多学科交叉研究，着重查明两万年以来我国东部海 岸带-大陆架沉积环境变迁、农业起源发展以及人类活动的证据， 阐明海岸带环境变迁与东亚文化文明演替传播的过程和机制。通 过中华文明起源等科学问题引导下的变革性技术和理论探索，深 化自然科学与人文社会科学领域的交叉融合，推动中国特色中国 风格中国气派考古学的建设与发展。 一、科学目标 以地球科学和考古学学科交叉为研究手段，获取我国东部海 岸带-大陆架关键区域的高质量地质环境、文化文明记录，重建两 万年来不同时间尺度自然环境变迁过程和文化文明演替序列，揭 示海岸带自然环境与人类活动的相互作用机制，建立农业起源、 文明起源与环境变迁关系的新理论，力争实现海岸带文化文明研 究范式的突破，引领人类早期文明研究的国际学术前沿。 二、研究内容 （一）海岸带沉积环境与人类文化遗存探查。 基于高质量、高分辨率沉积记录，重建两万年来我国东部海 平面变化、海岸带-陆架沉积序列，查清关键时段古海岸线变迁过 程，揭示沉积环境变化规律和控制因素，构建海岸带-大陆架古 人类活动遗存探查技术体系，探寻人类文化遗存分布的证据。 （二）气候-生态演变过程与早期人类影响辨析。 综合运用古气候、古生态定量方法，重建两万年来不同时间 尺度海岸带高分辨率气候-环境变迁历史及重要事件，阐明海岸带 特征时段气候-生态特征、演变及机制，揭示海岸带人类活动对生 态环境影响的过程、方式和强度。 （三）海岸带史前社会发展与中华文化文明关系探究。 应用考古新材料、新技术，重建海岸带早期文化文明演替的 时空格局，揭示早期文化交流与人群迁徙的时间和路径，建立海 岸带不同区域特征时段的人群生存策略和资源利用模式，阐明海 岸带史前文化的多样性及其对中华文明起源和发展的贡献。 （四）海岸带环境变迁与文化文明演替机制探索。 建立海岸带环境变迁与文化文明演替数据库，揭示农业起源 和传播、人口变化、土地利用等对温室气体变化的影响，构建气 候环境演变与文化文明演替关系模型，提出文化文明演化与海岸 带环境变迁关系的新理论。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“海岸带环境变迁与文化文明 演替”，受理代码 T04。 （二）咨询电话：010-62328382。 “组织器官仿生控冰冻存的分子机制”重大项目指南 组织器官是在器官移植、生育力保存、新药研发和疾病发病 机制研究等领域具有重大医学及科研价值的珍贵生物样品。由于 目前绝大部分组织器官不能长期冻存只能短期冷藏，导致捐献器 官的废弃率高，实现组织器官冻存是面向人民生命健康的重大需 求。 受自然界中严寒地区生物控冰抗冻机制的启发，近年来人体 安全的仿生控冰材料在细胞冻存领域取得了新的进展，并在组织 器官冻存中表现出巨大潜力。同时，显微学、多组学等先进技术 为冻存组织器官多级结构与生理功能损伤机制研究以及功能修复 提供了可能。因此，采用全新的仿生控冰原理，精准揭示组织器 官冻存过程中的维持与损伤机制，形成多学科交叉融合的高效反 馈研究闭环，是组织器官保存的发展趋势与前沿领域。 一、科学目标 选择合适的模式动物器官作为冻存对象，揭示组织器官复杂 环境中冰晶形成机制，创制控冰冻存新材料，建立多级结构与生 理功能评估策略，形成损伤预防和修复新方案，实现模式动物器 官的安全有效冻存，为组织器官冻存提供可借鉴的理论基础和技 术积累。 二、研究内容 （一）探究组织器官冻存过程中控冰新机制。 选择合适的模式器官作为冻存对象，探究复杂组织器官在降 温、复温过程中体系内外冰晶成核、形貌及其分布的时空规律， 阐明冰晶生长及其控制的物理与化学机制。 （二）创制仿生控冰新材料。 创制人体安全的组织器官控冰冻存新材料，探讨仿生控冰材 料在组织器官内的生物相容性与代谢动力学，揭示其在组织内的 控冰构效关系。 （三）揭示冻存过程对组织器官结构与生理功能的影响。 在多层级生物结构与生理过程水平揭示冰晶损伤与抗冻应激 的关联反应，明确组织器官的低温生物学效应并绘制低温生物网 络图谱。 （四）建立组织器官冻存后生物功能恢复技术。 以模式器官作为冻存对象，创建适宜的控冰冻存体系与冻存 活性评估标准，建立组织器官活性冷冻保存与功能重建全过程的 生物医学干预策略。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“组织器官仿生控冰冻存的分 子机制”，受理代码 T03。 （二）咨询电话：010-62328382。 “濒危药材独特疗效物质研究”重大项目指南 濒危药材是中医药的重要组成部分，在临床疾病治疗中具有 独特的不可替代作用，但由于其濒临灭绝或已功能性灭绝，已严 重影响中医药体系的完整性和中医药发展的可持续性。濒危药材 研究涉及化学、药学、生物学等多学科领域，亟需通过多学科交 叉融合，创新研究范式，解决濒危药材物质基础、作用机制及代 用品研究的科学难题，为中医药可持续发展、生态文明和健康中 国建设提供科技支撑。 一、科学目标 聚焦临床常用濒危药材，阐明濒危药材独特疗效物质、揭示 其生物学效应及作用机制，研制出 1-2 种名贵濒危药材代用品， 创建濒危药材复杂体系研究新范式，发挥中医药在防病治病中的 独特优势，推动中医药科学研究高质量发展。 二、研究内容 （一）濒危药材复杂体系中独特疗效物质的精准表征。 选择疗效确切的濒危药材，明确其中独特疗效物质的种类、 结构、含量、比例，及其与疗效之间的相关性，并阐明构-效关 系、量-效关系、组-效关系以及协同作用等。 （二）濒危药材独特疗效物质干预重要生命过程的机制。 针对濒危药材中的独特疗效物质，发现并鉴定其作用靶标与 调控网络，揭示靶标蛋白及作用通路在疾病发生发展中的功能， 阐明这些物质对疾病的干预和调节作用机制。 （三）濒危药材独特疗效物质的高效绿色制造。 解析濒危药材中独特疗效物质编码基因、合成及表达调控机 制，突破独特疗效物质体外合成的关键步骤，实现仿生与异源合 成等高效制备与人工绿色制造。 （四）濒危药材原创人工代用品的研制。 以天然濒危药材中独特疗效物质的结构、含量、比例、药效 等为基础，遴选濒危药材人工代用品的最佳配方，研制与天然濒 危药材化学成分一致、功效等同、安全性更高的人工代用品。 三、申请要求 （一）申请书的附注说明选择“濒危药材独特疗效物质研 究”，受理代码 T03。 （二）咨询电话：010-62328382。 国家自然科学基金委员会办公室 2021 年 8 月 4 日印发