7月2日，以“培育新质生产力 助力高水平科技自立自强”为主题的第二十六届中国科协年会在广西南宁举行。在年会主论坛主旨报告环节，中国科学院学部主席团名誉主席、“一带一路”国际科学组织联盟创始主席白春礼院士，中国科协常委、南方科技大学校长薛其坤院士，中国科学技术大学校长包信和院士，中国联合网络通信集团有限公司董事长、党组书记陈忠岳，东华大学材料科学与工程学院院长朱美芳院士，分别作主题学术报告。我们摘选部分院士的精彩报告内容，以飨读者——

关于科学研究的三个层次

很多科学研究可以从仪器、材料和发现3个方面去理解。仪器是研究工具，材料是研究对象，发现是研究目标。

这里的“仪器”可以是实验工具、理论工具，也可以是实验方法或理论方法；材料”可以是生命科学中的生命体，也可以是物质科学中的非生命体。多数科学研究要寄托在这些材料基础之上；“发现”主要指科学发现，可以是理论研究的发现，也可以是实验研究的发现。

与此同时，科学研究可以从3个层次——发明、拓展和应用去理解。发明/发现阶段的突破为科学界带来新的理论、视角和工具，拓展阶段的研究将这些新发现转化为实际解决方案，而应用阶段的研究则进一步深化和扩展这些发现的应用范围和影响力，可用于促进经济社会发展、提高人民的幸福生活水平。这3个层次的关系可更直观地表述为：“发明”解决的是“从0到1”的问题；“拓展”解决的是“从1到10”的问题；“应用”解决的是“从10到100”的问题。每个层次的研究都具有独特的重要意义和作用。

“仪器、材料、发现”均可切分出“发明、拓展、应用”3个层次。在“仪器”这一领域，以扫描隧道显微镜（STM）为例。扫描隧道显微镜是在1981年由德国科学家格尔德·宾宁和瑞士科学家海因里希·罗雷尔发明的。扫描隧道显微镜使人类可以实现原子分辨测量，这对于表面物理研究等领域的推动作用是极大的，是一个非常伟大的发明。随后，在20世纪90年代，得益于纳米科学的兴起，扫描隧道显微镜作为原子尺度的科学利器，出现了多个方面的拓展：其中一个是来自IBM公司（International Business Machines Corporation）实验室的唐·艾格勒所做的原子操纵，另一个是华人科学家何文程所实现的化学分辨。其他方面的技术拓展还有时间分辨/超高真空/高压STM、近场光学显微镜、低温强磁场扫描隧道显微镜、原子力显微镜等，这些非常强大的表征工具都是因扫描隧道显微镜的发明而逐渐发展起来的。

2013年，我们团队首次在实验上观测到量子反常霍尔效应，在美国物理学家霍尔于1881年发现反常霍尔效应132年后，首次实现了反常霍尔效应的量子化。从科学发现的角度来说，这是物理学领域的一项重要科学发现。量子反常霍尔效应的实验发现兼备了仪器的拓展、新材料的制备与新效应的发现。我们开发了超高真空分子束外延—扫描隧道显微镜—角分辨光电子能谱联合系统，制备了拓扑绝缘体，发现了量子反常霍尔效应，完整展现了科学研究在3个层次演变的全貌。这也表明，科学研究实际上是一个相互联系、相互促进的复杂过程。

前沿科技与未来产业

当前，科技创新对于产业发展的引领力、驱动力越来越明显，新一轮产业革命孕育待发，未来产业的战略重要性也日趋凸显，应该说未来产业代表新一轮科技革命和产业变革的方向，将孕育全新产业，催生新的经济增长点，在更高层次、更高水平上重塑产业链和生态系统，是改变全球竞争格局的关键力量，是战略竞争的制高点，也是我国发展和培育新质生产力的主阵地。

国际上，美国强调要主导全球未来产业的发展，其2021年发布培育未来产业的法案，提出到2025年每年投入100亿美元支持未来产业发展，大力支持量子信息和人工智能发展；欧洲发布面向未来欧盟产业报告，旨在围绕欧洲六大战略性产业和面向未来产业，包括互联网、清洁能源、自动驾驶汽车、氢技术及其系统、智能健康、工业互联网、低碳产业、网络安全等，塑造全球竞争力和领导力。

当前我国还处于未来产业孕育萌发阶段或者产业链初期，从当前发展的需求以及发展的规律来看，未来产业深度植根于前沿科技的发展与突破，展现出重塑未来经济发展的重大潜力，具有不确定性并需要持续高强度投入，是创新生态和学科融合发展过程中产生的，既需要自身领域的重大突破，也依赖于相关领域的科技进展和突破。

中国目前已具备发展未来产业的基础，我们具体要注意以下几个方面：

一是研究布局方面，未来产业高度依赖于前沿和整体创新生态，需要强化未来产业总体性、前瞻性研究布局，在基础研究、技术攻关等领域强化布局。

二是全球未来产业发展的监测与识别方面，通过技术识别和技术预见，识别未来产业的关键领域，跟踪重点领域科技发展动向，研判国际发展的进展和态势。

三是基础研究能力建设方面，基础研究是未来产业技术创新的源头，没有基础研究的长期储备和雄厚积累，技术创新与突破、应用与开发就成为无源之水。

四是产学研发展体系方面，探索构建未来产业的合作平台，推动研究机构、高校、龙头企业形成发展未来产业的合力，强化产业链上下游的协同，构建高效灵活的产业链，促进不同行业间的融合，完善国有资本和社会资本优势互补、风险共担、回报共享机制。

五是国际合作与风险治理方面，依托共建“一带一路”等相关机制和平台，鼓励中国企业、大学、研究机构积极参与国际合作；围绕数据、人工智能等前沿新态势，加强伦理规范、风险管理，防范前沿技术应用风险。

创制纤维新材料 发展新质生产力

纤维材料是指具有足够的细度（直径＜100微米）和长径比（长度/直径＞1000），具有定向导向性、可编程性、可柔性加工的物质。自古以来，纤维就与人类生活密切相关。从棉麻丝毛等天然纤维发展到高性能和功能性合成纤维，纤维与人类社会的联系越来越紧密。由于纤维材料的柔性和多样化的可加工特性，其应用已经超越了传统织物和纺织品，在战略性新兴产业如人工智能、电子信息、航空航天、新能源、生物医药等领域具有更广泛的应用。纤维新材料的发展具有高科技、高效能、高质量特征，亟须与物理、化学、生物、医学和信息技术等融合，开发具有高性能、多功能、更智能和可持续的纤维材料与器件，实现多功能耦合与杂化，满足未来产业的应用需求。

随着基础研究的发展和纤维制造技术的进步，中国化纤行业稳步增长，世界上大约70%的合成纤维产自中国。然而，国内基础理论与高性能纤维及其复合材料的产业发展仍然落后于发达国家。一些关键技术的工业化仍未解决，因此部分高性能纤维和复合材料仍然依赖进口。纤维材料，特别是高性能、生物基和可持续纤维材料，在“十四五”规划中被列为亟须改进和发展的关键战略性材料。

与此同时，人工智能正在影响着每个人的生活，具有交互式功能的智能纤维被认为是下一代纤维。随着纳米技术和材料科学的发展进步，我们团队通过有机-无机杂化策略，引入多功能基元，设计构筑跨尺度（包括分子、纳米、微米级）结构，并建立功能耦合和传递机制，将智能功能融入纤维中，以实现光电转换、力学响应和生物兼容性等多种功能。基于多尺度精细结构及独特的光、电、力、热、磁性能的一维材料体系成为“F-（Functional）+I（Intelligence）+B（Brainy）+E（Electronic）+R（Responsive）”闭环系统的重要组成部分。基于智能纤维的便携式电子产品、人机接口电极、能量存储和转换设备可以被编织成可穿戴纺织品，未来将在智慧监测、智慧医疗、智慧交通、智慧生活等领域发挥关键作用。

总体而言，纤维制备的挑战是如何制备具有更细直径、更好链取向、更少结构缺陷并以最小的能量实现更复杂功能的纤维。纤维科学已经成长为一个多学科交叉的研究前沿，纤维技术也成为影响和引导现代工业发展方向的重要组成部分。纤维材料作为新质生产力的典型代表，其发展目标是通过技术创新和突破，充分利用材料科学、物理化学、电子信息、系统科学等多学科知识，基于耦合和杂化理念，创制纤维新材料，服务国家战略产业和未来产业升级转型。