重磅｜直面人类未来：2021年度人类社会发展十大科学问题解读

　　序

　　以科技创新推动可持续发展已成为破解各国关心的重要全球性问题的“金钥匙”。习近平总书记在党的二十大报告中指出，我们要拓展世界眼光，深刻洞察人类发展进步潮流，积极回应各国人民普遍关切，为解决人类面临的共同问题作出贡献。自2019年开始，中国科学技术协会（以下简称中国科协）联合爱思唯尔（Elsevier）、英国工程技术学会（The Institution of Engineering and Technology，IET）等国内外知名组织和期刊，围绕联合国《2030 年可持续发展议程》提出的17 个发展目标，评选发布人类社会发展十大科学问题，来自中国、美国、英国、加拿大、新加坡等国家和地区的顶尖专家共同参与研判。通过评选发布活动，有效汇集全球智慧，引导全球科学家凝聚共识、协同攻关，深化全球科技界开放、信任、合作。

　　2021 年度发布的人类社会发展十大科学问题，聚焦生态、医疗、信息三大领域，其中，生态领域重点关注人类与自然资源的供需关系、气候变化与生物多样性的复杂关系、循环经济发展模式；医疗领域重点关注恶性肿瘤、心脑血管疾病等重大疾病的诊疗策略，远程医疗诊断系统、数据信息技术在医疗领域的应用前景；信息领域重点关注人类智能形成机制、数字化社会可持续发展模式、机器信任如何影响人类社会结构。

　　这些重大科学问题，既是国内外科技界的共同关注，也是人类可持续发展面临全球性挑战的重要方面。为更好地解读这十大科学问题的前瞻性、战略性，激发广大科技工作者创新动力，促进社会公众更加关注世界科技前沿和发展趋势，更好地发挥科技、人才在全面建设社会主义现代化国家中的基础性、战略性支撑作用，由中国科协牵头，组织相关领域一线科研专家对这些问题进行解读并集结成《直面人类未来：2021年度人类社会发展十大科学问题解读》一书。围绕这10 个科学问题，从定义与含义出发，阐述问题的科学意义与战略价值，综述各领域的研究现状和存在的主要问题，展望未来发展方向和需要解决的关键科学问题，并提出具体可实施的措施建议。

　　共行天下大道，携手科技创新。构建人类命运共同体是世界各国人民前途所在，拓展国际科技交流合作、共筑开放创新生态是全球科技同仁的共同使命。愿全球科技界汇聚价值共识，扎紧信任纽带，在开放中创造机遇，在合作中破解难题，共同推动世界可持续发展，共同开创人类美好未来。

　　张玉卓

　　中国科协党组书记

　　分管日常工作副主席

　　书记处第一书记

　　2022 年10 月

　　

　　问题 1

　　▍如何建立以自然为基础的循环经济，实现可持续生产和消费，使人类和地球都受益?

　　当下人类社会发展对大自然原材料等的需求已经超过了地球通过资源再生所能提供的数量。同时，人类对自然资源的过度开采、密集型生产和浪费型消费方式，使得自然资源的循环率继续下降，这种模式是不可持续的。更可持续的经济增长方式是什么？应如何建立起能够保护自然资源、保持生物多样性以及维护好生态系统的循环经济发展模式？

　　构建以自然为基础的循环经济：进展、挑战与对策

　　温宗国 陈伟强 宋璐璐 唐岩岩

　　在气候变化和资源耗竭的背景下，线性发展模式的局限性日益显现。循环经济旨在通过减量（reduce）、再使用（reuse）、再循环（recycle）（简称3R），促进产品、零部件和材料的“闭路循环”，以循环发展模式代替线性发展模式，提高社会经济系统中资源和能源的使用效率，实现经济增长与生态环境保护的双赢。循环经济提供了一个全新的经济发展方案，有助于缓解资源约束，减轻环境压力，促进可持续生产和消费，打造更加健康的自然生态系统，开创更加和谐的社会-自然关系，实现可持续发展和碳中和目标，使人类和地球都受益。

　　

　　▲?社会经济系统与自然生态系统之间的联系

　　问题 2

　　▍气候变化与生物多样性丧失之间的复杂关系和反馈机制是什么？

　　人类活动与气候变化共同作用塑造了生物多样性格局，而生物多样性格局也反过来影响人类活动和气候。人类活动、气候变化与生物多样性格局间的相互作用机制和规律有哪些？这些机制和规律对维持生态安全、气候良好和人类可持续性发展有哪些重要作用？

　　气候变化与生物多样性丧失之间的复杂关系和反馈机制

　　徐卫华 江 南 臧振华 黄 萍 赵 磊

　　气候变化和生物多样性丧失是全球面临的两大生态问题，两者相互作用可能加速生态系统跨越崩溃的临界点，带来无法挽回的后果。理解气候变化与生物多样性丧失之间的复杂关系和反馈机制对于应对全球气候危机、保护生物多样性至关重要。

　　

　　▲ 气候变化与生物多样性丧失之间的联系，以及它们对人类生活质量的影响

　　问题 3

　　▍如何在维持生态系统和保护生物多样性的同时构建陆地生态碳汇， 促进碳中和目标的实现 ?

　　加强对陆域生态系统及生物多样性的保护，提升生态系统碳汇功能， 抵消人类活动造成的二氧化碳排放， 是实现碳中和目标的重要内容。但是目前缺乏绩效评估、监管、市场机制等关键技术支撑。如何建立提升生态系统碳汇功能的管理技术与机制？有哪些方式可以充分发挥生态系统和生物多样性在碳中和中的作用？

　　陆地生态系统碳汇发展现状、问题及建议

　　董战峰 毕粉粉 冀云卿

　　陆地生态系统是碳中和固碳端的主要贡献者，在应对全球气候变化和实现碳中和目标背景下具有十分重要的作用。维持生态系统和保护生物多样性，构建陆地生态碳汇，促进实现碳中和目标是国际热点科学问题，开展相关研究对于助力实现中国碳中和目标具有重要意义。

　　问题 4

　　▍重大疾病病理机制、疾病间病理关联性及早期诊断策略是什么？

　　恶性肿瘤、心脑血管疾病、神经退行性疾病和精神病等重大疾病严重影响了患者及其家庭的工作和生活，同时带来了沉重的社会和经济负担。有哪些新方法能准确剖析这些重大疾病的病理机制及其间的病理关联性？如何制定准确、高效的早期诊断和治疗策略？如何更有效地减缓甚至阻止重大疾病的进程？

　　心脑血管共患疾病研究的新诠释

　　赵继宗 王明泽

　　我国心脑血管疾病患病率逐年升高，在造成严重健康威胁和疾病负担的同时，产生了心脑血管共患疾病的新难题。心脑血管共患疾病具有相似的危险因素和病理生理改变，疾病演变过程高度相关，其预防措施和诊治方法具有共同的关键节点。本文结合心脑血管共患疾病的研究现状，诠释心脑血管疾病的病理机制、疾病间的病理关联性及早期诊断策略，展望“脑心同治”理念下心脑血管疾病临床管理创新发展的具体措施。

　　

　　▲ 心脑血管共患疾病“五同”临床研究的工作体系

　　问题 5

　　▍如何利用数据和信息技术来帮助控制和缓解全球大流行病？

　　对传染病患者的接触者追踪和锁定的信息技术已被广泛用于控制传染病流行范围的工作之中，但对接触者的信息采集，依赖于他们愿意为了社会的集体利益分享其个人的地理位置和健康数据，同时不侵犯他们的隐私。同样，自由分享科学数据（如病毒的基因组）对于研究人员能够快速有效地应对大流行病的情况至关重要。如何才能恰当地记录、收集医疗数据，并安全地共享？

　　发展未来数字技术以应对全球大流行病对人类健康的影响

　　黄安鹏

　　随着人类文明由农耕社会进入工业社会，进而迈入信息社会，数字化技术及数据智慧成为生产生活不可分离的组成部分，近年来新型冠状病毒肺炎疫情的全球大流行，促使学术界和产业界共同思考：如何利用数字技术更好地维护和促进人类健康，把大疫情对人类健康和社会生产生活的影响降到最低？数字技术与数据智慧在临床质量提升、药物方案优化、治疗手段更新、患者康复干预等方面，都有着发挥特殊或特定作用的技术优势，本文试图展现数字技术与数据智慧作为技术抓手在疫情防控与健康促进方面的潜在价值和应用前景展望。

　　

　　▲ 应对疫情对人类健康影响的数字技术研究思路

　　问题 6

　　▍远程人工智能诊断专家系统如何变革传统医疗诊断系统？

　　传统的医疗诊断系统严重受限于医疗资源的配置（包括诊断技术和医生数量及水平等）和空间分布，导致很多患者无法获得及时准确的诊断和治疗。开发远程的分布式诊断平台与远程人工智能诊断专家系统结合的新型疾病诊断系统具有重大意义，可以革命性地改变传统的医院诊疗系统。这种系统如何有效应用？为规范使用需要哪些合作支持？

　　远程人工智能诊断专家系统变革传统医疗模式

　　卢清君

　　利用远程人工智能诊断专家系统可以为患者提供更多便利，并革命性地改变传统的医院诊疗系统。当下针对远程医疗和人工智能相结合，已经有了大量实践探索。但在高速发展的过程中仍然存在很多问题，如人工智能范式尚不成熟、信息安全与隐私保护尚待加强等。解决上述问题，既需要从智能算法层面不断改进，也需要在数据安全方面有所提高，更需要解决智能诊断系统在基层可及性的问题。

　　

　　▲ 国医大师晁恩祥教授和张洪春教授率团队为新型冠状病毒肺炎重症患者会诊

　　问题 7

　　▍人脑信息处理机制及人类智能形成机制是什么？

　　人脑信息处理机制及人类智能形成机制尚不清楚。人类可以在不提供大量训练数据的情况下学习和成长， 并且可以灵活地将所学应用于未学习过的新案例。但人工智能目前正遭遇这一瓶颈。有哪些新方式能清晰地了解人类智能形成机制、阐明人脑信息处理机制、推进先进人工智能理论突破以及在真实环境中的广泛应用?

　　人脑信息处理机制与类脑智能

　　任福继　李太豪

　　人脑以极强的可塑性、通用性、自适应性、自组织性以及低能耗、高效率等，为人工智能技术的发展提供了启发和示范，并催生了类脑智能这一新兴学科。类脑智能被认为是后摩尔时代最具发展潜力的颠覆性领域之一。

　　问题 8

　　▍数字革命如何改变人类社会的可持续发展模式？

　　以大数据、云计算、人工智能、空间技术、网络通信技术等为代表的数字技术，在数字地球、全球变化、高能物理、基因组计划、深空探测等领域成为科学发现与知识创新的新引擎，改变了人类生活及人类对世界的深层理解。人们能否将社会、经济和环境协同的可持续发展问题更准确地用数字化表达？如何更好地实现多领域可持续发展目标进展的跟踪评估与预测？我们可以创造一个完全数字化模式对地球进行管理吗？

　　数字革命如何改变人类社会的可持续发展模式？

　　郭华东　陈　方　孙中昶　李晓松　梁　栋

　　人类从工业化时代进入信息化时代后, 数字革命以前所未有的方式对社会、科技、经济变革的发展发挥着重要作用。以大数据、云计算、人工智能、空间技术、网络通信技术等为代表的数字技术，在数字地球、全球变化、高能物理、生命健康、深空探测等领域成为科学发现与知识创新的新引擎，改变了人类对生物构造与物理环境等的深层理解。2015年，联合国通过17项SDGs，以通过综合方式彻底解决社会、经济和环境三个维度的发展问题，转向可持续发展道路。然而，数据缺失、发展不均衡、目标间关联且相互制约等问题对SDGs 的落实形成制约。特别是，新型冠状病毒肺炎疫情全球大流行，更凸显了全球数字鸿沟。全球从新型冠状病毒肺炎疫情中实现绿色、低碳、更具韧性的复苏，亟须数字技术等科技创新支撑。为此，人类需要思考以下问题：人们能否将社会、经济和环境协同的可持续发展问题更准确地用数字化表达？如何更好地实现多领域SDGs 进展的跟踪评估与预测？人们可以创造一个完全数字化模式进行地球管理吗？

　　问题 9

　　▍高速、开放的信息传播及机器信任对未来人类社会结构的影响机制是什么？

　　虽然高速的信息传播使得人与人之间的联系变得更加快捷，但开放的信息获取却使得人与人之间的信任关系受到严重挑战，区块链技术又以机器信任的方式使信任关系更加复杂化。因此，需要研究复杂网络理论、区块链技术及 6G 通信技术，三者的相互作用关系是什么？对于在高速的信息获取、开放的信息传播及机器信任的环境下对人类社会结构的影响机制是什么？

　　高速发展的科技对未来人类社会结构的影响机制

　　刘 伟　金潇阳

　　近十年来，通信技术和互联网技术飞速发展，人们的生产生活与交流沟通的方式随之发生了颠覆性的变化。通信技术的迭代发展也引申出远超通信行业本身的价值和作用。在人们享受新兴技术带来的福利之余，也需要应对新技术带来的一些新问题，如人机的信任问题、社会网络结构变化引发的分析难题。区块链技术通过去中心化、非对称加密、分布式存储等机制，可以保证系统中的所有节点都能在信任的环境下自动安全地交换数据，用“智能合约”解决了“陌生信任”。上述技术方法解决了一部分信息篡改和恶意攻击的问题，但是从人机信任的关系来看，信任并非能够通过数据是否真实来评判，人机之间存在直接进行语言交流的障碍，各自有不同的认知模型，机器难以实现人类的自学习水平。这些问题直接影响着人们对自主系统的信任，本文将对人机智能的实现方向进行阐述。

　　问题 10

　　▍在一个日益被追踪和连接的世界里，人们如何确保个人的隐私和 安全?

　　人们每天都在创造数据，无论是来自商店和信用卡的购买位置数据， 还是使用地图应用程序的地理位置数据，甚至是拍摄和标记的照片，这些看似毫无关联的数据可以被汇集在一起，确定一个人的信息。这种数据监控可以由政府完成，也可以由商业公司完成。如何利用信息技术更好地为用户提供服务，并保护人们的隐私， 避免人们受到侵扰性的监视？

　　信息网络社会的隐私、安全与信任

　　孙家广 王建民 叶晓俊 金 涛 刘 璘

　　在信息网络时代，人们每天都在通过互联的移动网络设备购物支付、定位导航、沟通交往，海量的交易行为数据、实时位置轨迹数据、照片影像与社交关系数据流向了提供相应在线服务的企业或组织。这些看似毫无关联的数据汇集在一起，可以得到关于日常行为、性格偏好、社会关系、家庭和工作地点等个人敏感信息。

　　

　　▲ 隐私保护计算技术关注点的演进

　　本文摘编自《直面人类未来：2021年度人类社会发展十大科学问题解读》（中国科学技术协会主编. ?北京：科学出版社，2022.11）一书，有删减修改，标题为编者所加。

　　ISBN 978-7-03-073611-6

　　责任编辑：张 莉

　　本书以第三届世界科技与发展论坛发布的2021年度人类社会发展十大科学问题为基础，由相关领域专家对各个问题进行权威解读，深入挖掘生态、医疗、信息领域与可持续发展相关的问题，以准确的数据和资料为依据，结合人类经济社会发展的需求，阐述当下面临的现状和主要问题，展望未来发展趋势，并提出可实施的具体措施与建议，突出十大科学问题的前瞻性、战略性，并确保解读文章的专业性和普及性。希冀汇聚智慧的力量，传播科学精神，启发读者以科技创新、国际合作促进可持续发展，推动构建人类命运共同体。

　　本书可作为科技管理人员出台相关政策、一线科技人员规划研究方向的重要参考，也适合普通公众了解相关科学问题。

　　（本文编辑：刘四旦）

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