研究目标：针对大脑神经网络的结构特点，基于现代集成电路的先进微电子工艺，研发新一代大规模神经元活动记录系统，解码脑神经网络信息处理机制。 　　研究内容：基于先进微电子技术，设计、研发新一代大规模神经元活动记录系统，聚焦解决电极多通道集成、设备微芯片化、大数据无线传输、超低功耗、无线供电等一系列关键科学技术问题，在啮齿类和非人灵长类的皮层和海马，进行大规模神经元活动记录，解码脑神经网络。  

研究方向2：类脑控制与智能软体机器系统  

研究目标：针对下一代机器人的类人化发展趋势，研发类脑控制器与基于软体功能材料的智能自适应机构，建立类生命体机器人的物理架构及其设计制造的科学基础。  

研究内容：研发机器人类脑控制器，重点解决分布式感知系统设计、人机共融系统的自律控制等关键科学问题；研究基于介电弹性体等智能材料、内置驱动和传感功能的多自由度软体机构设计、制造与运动控制方法，构建类生命体机器人原型系统。  

专题二、干细胞与再生医学  

研究方向：体外人工器官支持系统的种子细胞扩增和功能验证  

研究目标：针对重要脏器的疾病与功能衰竭，利用干细胞定向分化和转分化技术，解决构建治疗性体外人工器官支持系统面临的关键科学问题，为体外人工器官临床转化应用提供支撑。  

研究内容：通过干细胞定向分化或转分化技术获得体外人工器官支持系统所需的功能细胞，解决临床治疗级功能细胞的快速扩增和大规模冻存问题，利用大动物模型验证体外人工器官支持系统的临床疗效，为临床应用奠定技术基础。　　

专题三、量子调控  

研究方向1：基于固态微纳结构的量子计算  

研究目标：针对量子计算和量子模拟领域的重大战略需求，研究基于超导量子线路、半导体微纳结构和低损耗集成光路的固态量子系统，发展具有自主知识产权的世界领先水平量子技术和器件，为解决重大科学与工程计算难题提供基础支撑。  

研究内容：发展基于微纳结构的高品质单光子源和多光子纠缠；研发低损耗、高精度的三维集成光子波导芯片；实现光子芯片上的大规模光学量子计算和量子模拟；制备长相干时间超导量子比特和高保真量子逻辑门，实现可扩展容错量子计算；研究超导-光学混合量子系统，探索分布式量子计算网络；研制20光子波色采样机和20量子比特量子绝热机。  

研究方向2：光电联合调控的量子探测材料与器件  

研究目标：针对量子通信、空天信息获取等重大战略需求，研究半导体/超导等量子材料与器件的光电调控机理，建立光电联合调控方法，实现高性能的近红外单光子探测和长波红外量子探测原理器件，推动新一代信息技术发展。  

研究内容：探索半导体/超导等量子材料对近红外单光子和长波红外光的响应机理和基于光电联合调控、量子增强的光子探测器光电转换机理；研究器件噪声机理和抑制方法；研发新原理和高性能探测器；开展器件原理/应用演示验证。  

专题四、人类表型组研究  

研究方向：人类表型跨尺度关联及其遗传机制研究  

研究目标：聚焦基因—环境—表型的互作机制，系统测量中国自然人群的全表型谱特征，刻画健康和疾病人群的表型特征，阐明人类表型跨尺度关联的遗传机制，推动精准医学和医药产业的发展。  

研究内容：建立具有自主知识产权的表型组测量分析技术与标准体系，针对重大疾病高危中国人群进行测量分析，识别可用于疾病早期诊断的表型特征，建立微观表型和宏观表型的跨尺度关联，研究人类表型谱特征形成和变化的遗传机制。  

专题五、未来显示  

研究方向：未来柔性显示新材料及器件制造基础  

研究目标：以未来显示产业基础前沿需求为牵引，突破现有材料和制造技术瓶颈，重点构筑可自由卷曲和折叠的柔性显示的新材料体系，研发柔性器件制造集成新方法，为未来各种新颖柔性显示系统提供基础共性支撑。  

研究内容：面向未来柔性显示应用，研究高性能可溶性电致发光新材料及显示器件的溶液法制造新方法，开发高效可靠的柔性显示功能器件；研制适合柔性显示触控器件和薄膜晶体管器件的新材料新结构；研发可实现复杂器件光电界面与应力协调控制的新型柔性显示器或系统。  

专题六、纳米科技  

研究方向1：结构功能一体化纳米材料  

研究目标：通过精准合成碳基纳米构筑单元，程序化多层级组装和系统化集成，构建新一代碳基纳米材料、柔性纤维器件和宏观集成系统，取得一系列国际原创性研究成果。  

研究内容：精准设计合成具有特定结构、定制功能的碳基纳米构筑单元，建立功能材料单元库；通过程序化多层级组装，构筑多维度、多尺度及长程有序结构的新一代功能材料；发展柔性器件构建和智能系统集成的新方法和新策略。通过微观—介观——宏观全链条系统研究，获得满足先进能源、智能服装、航空航天等领域应用要求的智能器件和集成系统。  

研究方向2：纳米传感材料与器件  

研究目标：设计合成组成与结构高度可控的纳米单元，发展高性能传感材料组装和制备新方法，构建具有优异性能的智能传感器件。  

研究内容：发展纳米单元的新型合成和组装路线，揭示其识别、转换和利用输入输出信号的科学机制，获得对外界刺激源有选择性和快速响应性的纳米传感材料；面向可穿戴智能设备的发展需要，阐明纳米材料传感功能对信息传递、放大和转换效率的影响规律，开发结构稳定、性能安全的柔性传感器件。  

专题七、功能材料  

研究方向1：超材料调控机理与功能器件  

研究目标：研究超材料调控波或热的新机理，实现一批基于超材料的波或热操控器件，取得一批具有国际影响力的原创性成果。  

研究内容：研究具有特定宏观序的非均匀超材料对电磁波/声波等经典波和热流调控的新机理和新应用；探索功能多样或功能可调的超材料的制备与表征，研制新型超材料功能器件，解决国防、信息、能源、生物等领域问题。  

研究方向2：柔性耐高温聚酰亚胺新材料的分子设计与合成  

研究目标：研制具有自主知识产权的透明柔性耐高温聚酰亚胺新材料，提升柔性电子基础材料的原始创新能力与国际竞争力。  

研究内容：面向未来柔性显示、柔性电子等应用，开展具有高玻璃化转变温度、低热膨胀系数的透明聚酰亚胺新材料的分子设计、合成以及柔性基板功能化研究。  

专题八、大数据基础  

研究方向1：数据开放共享的理论与方法  

研究目标：针对制约数据资源开放使用的突出问题，建立数据自治情况下开放使用的理论与方法，研发数据自治开放的原型系统，为各类数据资源开放使用提供基础理论和技术支撑。  

研究内容：建立面向自治开放的数据资源组织模型、数据资源开放标准和外部软件准入标准；设计外部软件行为管控模型，形成数据安全和隐私保护方法；结合典型应用，研发面向自治开放的数据资源管理原型系统。  

研究方向2：面向大数据的新型计算理论  

研究目标：针对数据高度复杂、规模快速增长和强时效处理分析的特点与需求，探索新型计算理论和方法，取得一系列原创性理论成果，开发相应算法并予以验证。  

研究内容：研究大数据复杂数学结构及其表示，发展适合高效计算的多层次表示模型和算法；研究数据可用性和可计算性，建立评估模型和算法；研究随机矩阵可积结构和大维数随机矩阵渐近性，建立相应计算理论与方法。  

专题九、人体代谢与疾病的基础研究  

研究方向1：代谢调控网络稳态失衡致病新机制  

研究目标：针对关键分子或通路创建研究模型，发现代谢调控网络稳态失衡新机制，提出代谢平衡新概念。  

研究内容：围绕代谢调节关键开关，从肠道、脂肪、肝脏及肌肉等代谢器官，线粒体或溶酶体等亚细胞结构，免疫细胞或炎症因子等多角度解析代谢网络紊乱促发疾病的新机制，为临床预防诊疗提供新思路新方法。  

研究方向2：肿瘤耐药新机制及临床干预新思路  

研究目标：针对解决肿瘤治疗中耐药性问题，在取得原创性发现的基础上，开展多角度深层次研究，阐明肿瘤耐药新机制，形成临床干预新思路和新策略。  

研究内容：围绕肿瘤发生发展的特性，多角度、多层面、多途径开展肿瘤细胞耐药机制研究，为临床肿瘤治疗新方案、新方法的形成提供思路。   

二、申报要求