量子力学是 20 世纪物理学最重要的进展之一，它被广泛地应用到原子、分子、固态体系中，并取得了巨大的成功。尤其是自 20 世纪上半叶基于量子力学的半导体能带理论建立以来，它引领了半导体物理、材料和器件的发展，推动了微电子、光电子工业的进步，从而深刻地改变了人类的生活方式和历史进程。

数学优化(mathematical optimization)是研究优化问题的数学理论和方法 的_门学科.优化问题，顾名思义，就是在众多可能中寻找最优解的问题.在数学 上,优化问题通常建模成在一定条件下寻求满足某种最优性质的解.数学优化在 早期被称为数学规划(mathematical programming).英文“programming”—词 是多义词，大众更多的是知道其“程序”含义而不是“规划”.所以，近年来国际 数学界更偏向用数学优化取代数学规划.标志性的事件是国际上最重要的数学 优化学术组织，成立于1973年的“数学规划学会”(Mathematical Programming Society),在2010年经全体会员投票决定更名为“数学优化学会”(Mathematical Optimization Society).

物质是由大量人类肉眼看不到的分子、原子或离子等构成。合成化学是创造新物质最有力的工具和手段之一，化学家们已经运用这一工具巧妙地通过各种元素的组合创造出了数以千万计的原本自然界不存在的新物质，推动了人类文明的进步和发展。不同物质之间除了在构成成分上不同外，在立体空间，特别是分子层次或纳米尺度的微观立体空间上，也可能存在着差别。有一类物质，它们有两种立体空间结构 ( 称为“对映异构体”，简称对映体），相互之间就如同人的左手和右手一样，看起来完全相同，但是不能重叠，这类物质称为“手性物质”（chiral material 或 chiral substance）。手性物质可以由手性分子构成，也可以由非手性分子构成。

传感器是能感受到被测量的信息并将其按一定规律转换成可用 输出信号的器件或装置。信息技术中主要包含信息获取、信息处 理（包括存储）和信息传输这三大重要技术，在作为信息源头技术 的信息获取中，传感器技术占据着越来越突出的重要地位。传感器 技术近年来获得了海量的应用，这与目前实现传感器微型化和规模 化制造的微纳机电系统技术是分不开的，微纳机电系统工艺已成为 实现传感器制造的最主要技术手段。微纳机电系统技术是多学科交 叉后的融合技术，是继集成电路（IC）技术之后，信息产业中的又 一个高新技术领域。该技术既是集成电路技术在器件功能上的扩展 和延伸，也是微电子“超越摩尔”之路向前发展的主要技术途径 之一。

以生物圈和水文圈相互作用关系与机理为研究对象的生态水文学，在不同尺度和层次融合了生态学和水文学的理论与方法。现阶段，国际上生态水文学的主要研究领域分为三方面：①流域或区域水文循环中的生物作用，研究陆面生态过程如何影响流域或区域的水文循环过程；②生物（生态）过程的水文作用，包括流域或区域水文过程变化对生态系统分布（格局）与功能的影响；③关注生态系统稳定和安全的水分阈值，研究区域内各种生态系统的水资源需求和水消耗规律。生态水文学学科发展需要解决三方面难题：①围绕生态水文学科学的本质认知、统一的研究技术方法，拓展理论体系与学科范式；②系统解决水文与生态变化的互馈作用，以及水与生态系统相互关系的尺度问题；③充分发挥水资源管理决策中的生态水文学作用。本章主要介绍了现阶段生态水文学的学科特点与主要内容、生态水文学的学科需求、生态水文学学科的战略地位。目前生态水文学学科体系正在蓬勃发展中。作为一门应用性很强的交叉学科，生态水文学学科发展对实现我国社会经济可持续发展战略目标具有广泛而深远的意义与价值。

深部地下生物圈（简称深地生物圈）是指陆地及海底表面以下，不以阳光为能量来源的生物圈，主要由微生物组成，俗称黑暗世界生物圈。深地生物圈代表着地球早期极端环境下的生命，对于生命起源及火星等外星体的生命探索有重大意义。它们生物量巨大，种类繁多，代谢途径多样，对油气及矿产资源 的形成、元素地球化学循环与气候变化起着重要的调控作用；同时它们也是潜在的微生物资源，有望在医学、环保和能源资源等领域发挥重要作用。因此对深地生物圈的研究将大大提高我们对地球生命－环境－资源相互作用的认识，是地球系统科学不可缺少的组成部分，也是实现向地球深部进军的“深地”科技战略的重要内容之一。

磁学是研究物质磁性及与磁场有关现象的学科。任何物质都具有某种磁性，任何空间都存在一定的磁场。在对磁学现象的长期探索和对物质磁性不断研究的过程中，发现了很多具有深远影响的重大研究成果。在迄今的 209位诺贝尔物理学奖获得者中，有 32位获奖者的获奖工作是与磁学现象的研究有关的。对物质磁性的深刻认识，不仅为基础科学的发展提供了源源不断的创新原动力，而且所发现的各种磁性功能材料与器件极大地促进了国民经济与社会发展。

“大陆成矿作用战略研究”项目于2014 年启动，召开过四次工作组全体会议和一次中国科学院“前沿学术论坛”，孙枢、翟裕生、陈颙、傅伯杰等15 位两院院士参加过讨论和指导。该项目关注学科前沿，引领学术方向，力求推陈出新；总结中国在大陆成矿学方面的最新成果和发展方向，在学科政策、重点领域、人才培养、经费投入、管理体制方面提出了建议。我国矿产资源研究起步较晚，近年来和其他学科一样，已有长足进步并迎来良好的发展机遇。我国处于世界三大成矿域的聚合部位，为大陆成矿学研究提供了天然实验室。进行大陆成矿学发展战略研究，有利于实现进一步聚焦学科前沿、交叉方向和新生长点提出战略建议的目标。

软物质泛指处于固体和理想流体之间的复杂的凝聚态物质，主要共同点是其基本单元之间的相互作用比较弱（约为室温热能量级），因而易受温度影响，熵效应显著，且易形成有序结构，处于这种中间状态的常见物质体系包括胶体、液晶、高分子及超分子、泡沫、乳液、凝胶、颗粒物质、玻璃、生物体系等。软物质不仅广泛存在于自然界，而且由于其丰富、奇特的物理学性质，在人类的生产生活中也得到广泛应用，常见的如液晶显示屏、塑料、橡胶、颜料、墨水、牙膏、清洁剂、护肤品、食品添加剂等。

21世纪被称为生命科学和生物技术的时代，而发育生物学研究已成为21世纪生命科学的“新主角”。其研究成果不仅有助于理解生命过程的本质，还可帮助我们从根本上认识各种生殖发育缺陷和疾病的产生原因，为诊断、预防和治疗提供新的理论和途径。