交叉科学部重大项目指南.docx

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1、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

2、 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

3、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

4、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：。濒危药材是中医药的重要组成部分，

5、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

6、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

7、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：。国家自然科学基金委员会办公室2021年8月4日印发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。

8、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

9、）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：。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

10、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

11、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

12、的人因安全理 论研究”，受理代码T04。（二）咨询电话：。“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

13、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）

14、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

15、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：。“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 海岸带一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

16、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 岸带一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

17、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：。