6月30日，中国工程院院士、中国科协副主席、中国海洋学会副理事长周守为在第二十一届中国科协年会闭幕式上发布了2019年20个对科学发展具有导向作用、对技术和产业创新具有关键作用的前沿科学问题和工程技术难题。
“中国科协重大科学问题和工程技术难题的发布，既和当下的国计民生息息相关，又有面向未来的战略意义。”中国科学院院士、中国科协名誉主席韩启德在活动视频中评价道。
“解决了这些科学问题和技术难题，不仅能改变我们人类的生活，同时对未来人类社会的发展和进步也会起到支撑和指导作用。”中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授杜善义指出。
中国科协自2018年起通过所属全国学会及学会联合体，面向广大科技工作者，开展了重大科学问题和工程技术难题征集发布活动。这是中国科协发挥自身组织和人才优势，研判未来科技发展趋势，明确科技创新突破口，前瞻谋划和布局前沿科技领域与方向，服务世界科技强国建设的重要举措。
“征集发布重大科学问题和工程技术难题，对推动科学技术的发展是非常重要的，对我国和整个世界都是一个创新的重要机遇。”中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员刘嘉麒说。
2019年的征集发布活动得到81家全国学会、学会联合体的积极参与，有736 位科技工作者参与撰写、1527 位专家学者参与推荐、7079名科研一线科学家参与线上初选、124名学科领军专家参与复选线上投票、52名专家参与复选现场评议会、27名院士专家参与终选。
最终确定发布的20个重大科学问题和工程技术难题如下：
1、暗物质是种能探测到的基本粒子吗?
暗物质很可能是一种未知的、相互作用非常微弱的基本粒子，可以建造超级灵敏的粒子探测器来进行研究。暗物质粒子一旦被发现，将成为人类科学史上具有划时代意义的重大成就，会对未来粒子物理与天体物理的发展产生巨大影响。
——中国物理学会推荐
2、对激光核聚变新途径的探索
激光核聚变的成功实现将有望解决困扰人类多年的能源问题，还可用于模拟核武器相关过程，可带来巨大的经济与社会效益，并保障国家安全。
——中国物理学会推荐
3、单原子催化剂的催化反应机理
该问题的突破，将进一步丰富催化领域的理论知识，指导新型催化剂的设计、研发以及制备，拓宽催化剂的应用范围。有助于实现物质 “原子经济性”，对催化及相关领域有重大贡献，或将伴随新兴研究领域的出现。
——中国化学会推荐
4、高能量密度动力电池材料电化学
突破高能量密度动力电池核心材料体系的技术瓶颈，实现高能量密度动力电池工程化，可从根本上消除电动汽车行业“续航里程焦虑”问题，快速推动该产业的发展，对振兴中国汽车、保障能源安全、节能减排等有重要意义。
——中国化学会推荐
5、情绪意识的产生根源
指向人类对深邃而复杂情感世界的认识和理解，有助于解释人类社会独特性的进化依据，不仅有利于维持现有社会的健康和发展，也可解释人类社会建构的基础，重塑人类生存和发展的理解框架。
——中国心理学会推荐
6、细胞器之间的相互作用
利用多学科交叉前沿技术，研究细胞器相互作用网络的分子细胞生物学机制，对细胞器网络在生物膜稳态维持、动态变化等重要细胞生命过程的作用提出原创性理论，以支持相关重大疾病的诊断、预防和新药研发。
——中国细胞生物学学会推荐
7、单细胞多组学技术
该技术可系统地鉴定细胞异质性和识别罕见细胞类型，在遗传特性、生化特征和生理功能方面提供前所未有的精准数据，可广泛应用于胚胎发育、细胞分化和谱系追踪，以及人体生理功能和疾病发生发展的研究。
——中国细胞生物学学会推荐
8、废弃物资源生态安全利用技术集成
可解决大量养分资源仅能作废弃物或因处理不当而造成的资源浪费，有效控制环境污染和耕地质量风险，引导工农业废弃物资源循环利用产业链和价值链提升，实现生产清洁化、利用安全化、投入品减量化等，促进农业可持续发展。
——中国农学会推荐
9、全智能化植物工厂关键技术难题
智能化植物工厂可提供农业与大都市食品安全生产的新模式，并在智能化装备与管理决策系统、新型LED光源与光能有效利用、新型作物品种改良等方面掌握核心技术，将促进人工智能与农业科学等多学科的交叉与融合。
——中国植物生理与分子生物学学会推荐
10、近地小天体调查、防御与开发问题
可整合拉动地面设施、太空探索、太空开发及太空经济研究，发展航天未来技术和牵引太阳系演化前沿科学研究。助推小天体撞击天地一体预警体系及国际大科学计划发展，体现负责任的大国担当。
——中国空间科学学会推荐
11、大地震机制及其物理预测方法
孕震断层多锁固段脆性破裂理论很好地描述了板内和板间地震产生过程，有望从根本上解决地震预测预报这一世界性科学难题，进而提高人类预防地震灾害的能力，亦有助于大幅提升我国在国际地球科学领域的学术地位。
——中国岩石力学与工程学会推荐
12、原创药物靶标发现的新途径与新方法
通过生命科学的深入研究，发现对疾病发生、发展具有重要影响的基因、酶、受体等生物大分子和相关的调控通路；利用已有的生物活性分子去发现它们的作用靶标，这两个发现和确证药物作用的新靶标、新机理的主要途径，是实现我国原创药物研发的重要突破点。
——中国药学会推荐
13、中医药临床疗效评价创新方法与技术
该技术可筛选出临床疗效显著且安全性高的中医药干预措施，更能体现出中医特色的治疗病证，可产生用于评价中医复杂干预的方法，对内为民生服务，对外可提升国家科技、经济和文化实力，并可产生一系列独创的临床研究方法和技术。
——中华中医药学会推荐
14、人工智能系统的智能生成机理
人工智能是引领现代科技革命和产业变革的战略力量，可使人类从一般性的劳动中解放出来去从事创造性工作，从而对人类社会的发展产生无可估量的伟大贡献。但成功的关键是——要理解“智能生成的机理”。
——钟义信院士推荐
15、氢燃料电池动力系统
该产业将成为我国新经济增长点和新能源战略的重要组成部分，对加快我国氢燃料电池汽车的产业化应用、完善新能源汽车产业及技术布局，提升国际竞争力和科技创新实力，保障国家能源安全、改善环境污染等具有显著意义。
——中国汽车工程学会推荐
16、可再生合成燃料
利用太阳能、风能、生物质能等可再生能源，转化利用二氧化碳设计出适合高效清洁燃烧的合成燃料分子结构，实现CO2+H2O→CxHy的分子转换，生产合成甲烷、醇醚燃料、烷烃柴油、航空燃油等可再生合成燃料。
——中国工程热物理学会推荐
17、绿色超声速民机设计技术
该技术的问世将使高速飞行完美融入人类的生产生活，极大地缩短民航运输的时间，使国际间的经贸往来更为频繁和高效，是激发我国民用航空工业提升整体实力、赶超传统航空强国的一次重要历史机遇。
——中国航空学会推荐
18、重复使用航天运输系统设计与评估技术
构建航班化运营的重复使用航天运输系统，可大幅提升我国自由进出和利用空间的能力，是深入推进航天运输技术发展、实现向航天强国迈进的重要内容，还将进一步落实军民融合战略，促进航天装备体系发展。
——中国宇航学会推荐
19、千米级深竖井全断面掘进技术
攻克深部复杂岩体高效破岩、同步支护、岩渣连续提升、姿态实时导向等关键技术，创新研制大直径深竖井全断面掘进装备，为川藏铁路、深部资源开采、深地空间开发等战略工程提供技术与装备保障，开创深竖井工程安全、优质、高效、绿色建设新模式，抢占全球深部地下空间开发领域的技术制高点，为“向地球深部进军”国家战略的实施奠定坚实的技术基础。
——中国铁道学会推荐
20、海洋天然气水合物和油气一体化勘探开发机理和关键工程技术
基于我国海域天然气水合物和常规油气赋存区域的空间耦合关系，重点攻克海域天然气水合物和常规油气综合探测机理、海底表层、中深层天然气水合物和深部油气资源的一体化开发机制和核心技术装备，从而实现海域天然气水合物、浅层气和深部油气的立体开发，可极大提升我国海域天然气资源的综合开发能力，对保障国家能源安全具有重要的战略意义。
——中国能源研究会推荐