1900年，数学家希尔伯特抛出23个数学难题，指引整个二十世纪全球基础科学的前行方向。一百二十多年之后，在浦江创新论坛之上，上海正式对外发布首届“浦江科学之问”，推出面向未来10‑30年的十大根本性科学问题 。

如今算力、数据、资本不再稀缺，但真正制约科学向前的，恰恰是提出好问题的能力。这十大问题，并非现成的技术方案，而是站在人类现有知识的边界，向未知世界发出的十声叩问。覆盖人工智能、可控核聚变、量子计算、生命科学、宇宙探索、气候预测，每一道难题一旦取得突破，都有可能重塑人类社会的发展范式 。

很多普通网友会疑惑：基础研究离普通人生活太远，为什么要花大力气去琢磨这些暂时没有答案的问题？事实上，今天的手机、互联网、医疗手段，全部来自过去一代人对“无解难题”的持续探索。今天提出的这十大科学之问，就是明天技术革命的种子。

一、近200个问题层层筛选，十大科学之问如何诞生

本次“浦江科学之问”，由上海市科委统筹，作为浦江创新论坛全新打造的重磅子品牌，目标瞄准人类知识的“无人区” 。

征集阶段面向国家实验室、顶尖高校、科技龙头企业、国际学术期刊主编广泛邀约，一共收集到近200条来自一线科学家的科学命题。经过两轮严格专家遴选，第一轮压缩到50个，再由战略科学家、科技企业家联合评审，最终筛选出10个代表性问题 。

筛选标准十分清晰：不追逐当下的热点应用，而是看重底层原理；不求短期内可以落地赚钱，但追求未来十到三十年，有机会颠覆现有学科体系；兼顾信息、能源、材料、宇宙、生命、地球环境多个重大领域，兼顾国家战略需求与人类共同面对的挑战 。

不同于项目立项，这一次是先提出问题，再引导科研力量向着问题集结。上海明确，部分问题将会纳入基础研究重点支持方向，打通“提出科学问题—科研立项—持续攻关”的完整闭环 。

中国科学院院士赵东元在发布现场引用爱因斯坦那句名言：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。解决问题或许只是实验与数学的技巧；提出新问题，却需要创造性想象力，标志着科学真正的进步。”

二、十大科学之问通俗解读，看懂关乎人类命运的十大难题

这十大科学问题专业晦涩，很多名词普通人读起来一头雾水。我们剥掉学术外壳，看懂每一道难题背后，对未来生活意味着什么。

01、人工智能的数理基础

如今大模型参数越做越大，但本质上依靠海量数据拟合、试错，我们并不真正知道AI为什么会思考、为什么会推理。我们会用人工智能，却不懂人工智能底层数学原理。

一旦破解数理基础，AI不再依靠疯狂堆参数，会变得更加高效、可控、安全，真正实现可解释人工智能，也是后面九个科学问题借助AI开展研究的总根基 。

02、实现高增益持续燃烧的聚变等离子体

也就是“人造太阳”的核心关卡。不是简单实现短暂聚变反应，而是做到高增益、自持燃烧，依靠聚变自身产生的能量维持上亿度高温，源源不断输出清洁能源。如果实现，人类将拥有近乎取之不尽的零碳能源，彻底改写能源格局，摆脱化石能源枷锁 。

03、突破经典物理极限的大规模比特的量子纠错指数级抑制

现在量子计算机最大痛点：量子比特极其脆弱，极易受外界干扰出错。大规模量子纠错如果实现，才标志着通用容错量子计算机真正到来。密码破解、新药模拟、材料仿真能力将实现指数级飞跃，硅基传统计算机将迎来全新的竞争者 。

04、构建跨尺度、跨模态的化学反应基础模型

现在化工、制药大量依靠反复试错做实验。希望搭建统一理论模型，打通微观电子运动到宏观化工生产，把化学从“试错手艺”升级为可预测的科学，极大缩短新药研发、绿色催化材料研发周期 。

05、利用AI实现原子级物质合成操控及性能预测

人类梦想：想要什么材料，就让AI预测原子如何排布，直接定向合成。小到芯片先进材料，大到储能、航空新材料，未来不再依赖反复摸索，实现“按需设计物质”，材料研发效率实现质的飞跃 。

06、早期宇宙超大质量黑洞快速形成机制

宇宙诞生不久，就出现质量相当于几百万个太阳的超大质量黑洞。按照现有理论，黑洞吞噬物质增长速度，根本来不及在短时间长到如此庞大。它如何诞生，至今是宇宙学巨大谜团，破解它，我们就能进一步看懂宇宙起源与演化的真相 。

07、海陆冰气多圈层耦合下全球季风区极端天气气候发生发展机理及预测

极端暴雨、高温、台风越来越频繁。地球海洋、冰川、大气相互纠缠，机制极为复杂。这道问题瞄准季风区极端灾害，希望找到底层机理，提升极端天气长期预报能力，对于防灾减灾、粮食安全，有着现实重大意义 。

08、基于生成式AI的完整生命实体构建与设计研究

借助AI设计、构建完整生命实体。不是简单修改某一个基因，而是从底层设计生命。未来会深刻重塑合成生物学，用于医药、生物制造，但同时也带来伦理层面的巨大讨论空间 。

09、蛋白质如何在“动态变化”中决定生命功能、疾病发生与药物作用

过去我们更多研究蛋白质静态结构，但蛋白质是不断运动变形的。它的动态变化，决定人体健康、疾病发作、药物起效。搞懂动态机制，可以攻克大量疑难疾病，打开全新药物研发赛道 。

10、衰老的时空异质性及其系统性调节机制

同样是人，有人器官老得快，有人老得慢，不同细胞、不同组织衰老进度各不相同，这就是衰老的时空异质性。搞清楚衰老底层调控逻辑，不等于追求永生，而是实现健康衰老，减少老年病，提升老年人群生命质量 。

十个问题，环环相扣。第一个人工智能底层问题，是其余九个方向的研究工具；物理、能源、材料探索改造外部世界；生命科学直面人类自身；宇宙与气候科学回答我们从哪里来、如何守护地球家园。

三、为什么要做“提问者”？基础研究是看不见的国力

很多人会问：这些问题几十年未必能解开，投入大量资源，意义究竟在哪里？

回望现代科技发展史：量子力学刚提出的时候，看不出任何应用价值；研究原子核，最初也只是纯粹理论探索。可正是这些“看不到回报”的基础研究，后来催生半导体、核能、核磁共振、癌症放疗，彻底改变人类生活。

基础研究最大特点：回报周期漫长，收益高度不确定，但一旦突破，回报是颠覆性的。

如果只盯着短期赚钱的技术，就只能永远跟在别人身后做应用、做改良；只有敢于投向无人区，提出属于自己的科学大问题，才有机会实现原始创新。

上海作为全球科创中心，发布十大科学之问，就是在模仿希尔伯特23个问题的范式：不只是上海一地的科研选题，更是面向全国、面向全世界，树立起基础研究的风向标，号召科学家向着同一个重大方向集结，吸引全球科研人才前来攻关 。

同时我们也要清醒认知：提出问题不等于马上解决问题。这十大难题，任何一项都不是短短几年就可以交出答卷，需要一代又一代科研人员接力，中间会有无数失败，大量试错。探索的过程本身就会衍生出新理论、新技术、新工具，就算没有完全解开原题，也会带来丰厚的科技副产品。

四、大众误区：科学之问离普通人很远吗？

不少网友觉得，核聚变、量子计算、衰老机制，都是科学家圈子内部的游戏，和普通老百姓毫无关系。可今天的生活，处处都是过去基础研究结出的果实。

- 破解衰老机制，目标不是长生不老，而是未来老人少受病痛折磨，老年生活更有质量；

- 极端气候机理突破，意味着暴雨、高温灾害预警更加精准，守护无数人的生命财产；

- 可控核聚变如果成功，电价下降，碳排放压力大幅缓解；

- AI数理基础取得进展，人工智能减少幻觉，医疗AI、工业AI会变得更加安全可靠。

原始创新，看似高高悬浮于实验室，最终的落脚点，依旧是普通人的衣食住行生老病死。

当然，这些前沿探索，也绕不开伦理的约束。AI设计生命、强大量子计算、人工智能底层突破，在技术狂奔的同时，也需要法律、伦理、社会科学同步跟上脚步，守住人类文明的底线。

五、面向未来：从回答别人的问题，到提出我们自己的问题

很长一段时间，我国科研更多是跟进国际上已经提出的科学命题，跟随国外的研究路线往前走。而“浦江科学之问”最大的价值，是转换角色：我们不再仅仅做解题人，也开始做出题人 。

一个国家科技实力，不只看论文数量、专利多少，更要看有没有能力提出影响全世界的重大科学问题。希尔伯特23问出自德国，指引二十世纪全球数学；如今上海发布十大科学之问，代表中国的科学界，开始主动定义未来需要攻克的未知。

院士赵东元在采访中谈到，希望这一批问题，可以激励青年科研工作者，期待属于新时代的牛顿、爱因斯坦，在探索这些难题的路上诞生 。

对于年轻人而言，这十大科学之问，也是一份面向未来的时代考卷。今天坐在教室、实验室的青年学子，或许其中一部分人，未来会成为解答这些谜题的主力军。

上海发布的十大未来科学问题，没有标准答案，没有短期KPI，它是人类望向未知边界的十道目光。

提出问题，是科学的起点。

人造太阳照亮能源未来，量子计算开启算力新纪元，衰老研究守护晚年健康，极端气候研究守护我们赖以生存的地球。这些宏大命题，今天读起来晦涩遥远，但也许二三十年后，就会变成我们日常生活的一部分。

基础研究的征途，注定漫长寂寞。但正是无数向着无人区的勇敢叩问，才推动人类文明一步步向前。当我们敢于提出属于自己时代的科学大问题，就是创新真正走向强大的标志。