二是信息領(lǐng)域。無論是集成電路、磁盤存儲(chǔ)、高性能計(jì)算機(jī)還是互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)有信息技術(shù)，到2020年前后都會(huì)遇到難以繼續(xù)發(fā)展的重大障礙，呼喚信息科學(xué)原始突破和技術(shù)革命性的突破。比如，新的網(wǎng)絡(luò)理論，超級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)新的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)安全與智能管理，人機(jī)交互的新模式，語言文字圖像識(shí)別轉(zhuǎn)換與合成的新技術(shù)，海量數(shù)據(jù)的挖掘與管理，光電子計(jì)算、量子計(jì)算等新一代計(jì)算技術(shù)，自旋電子、量子器件的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)計(jì)算與儲(chǔ)存一體的新一代芯片技術(shù)。

三是先進(jìn)材料領(lǐng)域。材料與制造是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，未來30到50年，能源、信息、環(huán)境、人口健康、重大工程等材料與制造需求將持續(xù)增長(zhǎng)，新材料與制造的全球化、綠色化、智能化將加速發(fā)展，制造過程的清潔、高效、環(huán)境友好也成為世界各國追求的主要目標(biāo)。美國制造協(xié)會(huì)提出，制造要為大多數(shù)人，一是強(qiáng)調(diào)個(gè)性制造，另外一個(gè)是強(qiáng)調(diào)制造業(yè)面向發(fā)展中的人口和國家，這是美國科學(xué)家的世界眼光，我們應(yīng)該采納或認(rèn)同這些觀念。未來的材料科學(xué)與技術(shù)重要的突破，可能發(fā)生在材料組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系的進(jìn)一步認(rèn)知方面，可再生循環(huán)材料或者仿生材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系我們知道的還不多、還不夠。在材料制備過程中的精確設(shè)計(jì)與控制技術(shù)，材料的全壽命成本及控制技術(shù)，材料器件一體化技術(shù)等也需要新的突破。

四是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)必然進(jìn)入生態(tài)高效可持續(xù)時(shí)代，不僅將繼續(xù)發(fā)揮保障食品安全和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等傳統(tǒng)功能，而且農(nóng)業(yè)還將負(fù)擔(dān)起緩解全球能源危機(jī)、提供多樣需求和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等新使命。這就要求在一些基本問題上取得新突破，比如生物多樣性演化過程，高效、抗逆、生態(tài)農(nóng)業(yè)育種的科學(xué)基礎(chǔ)與方法，營(yíng)養(yǎng)、土壤、水、光、溫與植物相互作用的機(jī)理與控制方法，耕地可持續(xù)利用的科學(xué)基礎(chǔ)，全球氣候變化環(huán)境中的農(nóng)業(yè)的響應(yīng)，人類食品結(jié)構(gòu)的合理演化的戰(zhàn)略思路，基于種養(yǎng)殖類生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。生物產(chǎn)業(yè)的原料哪里來？原料還是要從種養(yǎng)殖業(yè)來，以后植物、動(dòng)物都可以成為生物反應(yīng)器來制備高附加值的精細(xì)化學(xué)品。

五是人口健康領(lǐng)域。全球人口在本世紀(jì)中葉可能達(dá)到90億至100億，人類必須控制人口增長(zhǎng)，提高人口質(zhì)量，保證食品和生態(tài)安全，防治重大流行病，并將關(guān)口前移，走一條低成本、普惠保健之路。這要求在一些基本科學(xué)技術(shù)問題上取得進(jìn)展。例如，營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境、行為對(duì)人的生理心理健康的影響，基因遺傳、變異與修復(fù)機(jī)理，疾病早期預(yù)測(cè)診斷與預(yù)防干預(yù)的科學(xué)基礎(chǔ)，干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)，生殖健康和早期診斷治療等。