農業的健康發展是國民經濟持續、穩定和協調發展的重要保證。我國農業正受到水資源不足、耕地減少、農業生態環境日益惡化的嚴重威脅。保證21世紀我國16億人口的食物安全，任務非常艱巨。加入WTO既給我國農業發展帶來了機遇，也使農產品進出口貿易面臨嚴峻挑戰。“十壹五”期間農業領域將面臨以下方面的巨大壓力：
目前我國糧食問題在數量上有較大的缺口。據統計，2000－2002年我國糧食年產量為4.5億噸，已低於消費量，2003年我國糧食大幅減產，總產降到4.3億噸。“十壹五”期間人口數量將突破14億大關，按人均糧食占有量800斤的預定指標，要求有5.6億噸的糧食供給，而目前我國主要糧食作物如稻、麥的單產水平已居世界前列，進壹步提高產量的技術儲備有限。由於建設的需要（包括城市擴大，村鎮城市化、高速公路和鐵路建設占地等等），可用耕地面積將進壹步縮減。
經濟發展和人民生活水平的提高，對農產品品質和食物結構提出更高的要求。我國目前主要商用畜種依賴進口，優良地方畜禽品種資源正不斷減少。農業生產大環境由於資源利用率不高、環境汙染（包括空氣汙染、水資源汙染、農田土壤汙染等）日益加重、生態鏈破壞等因素所導致負面影響愈來愈強烈。
農產品安全問題壹直是影響我國農業對外貿易的難題，禽流感等重大動物傳染病和人畜***患傳染病的暴發，不僅給廣大農民和國家造成了巨大的經濟損失，嚴重影響了畜牧業的健康發展，而且對國家的公***衛生安全形成了威脅。
我國農業生產的整體狀況仍處於由傳統農業向現代農業發展的轉型期，總體上講是“投入高，效益低，農產品結構亟待調整，農產品在國際市場上競爭力有待提高”。盡管農作物單產較高，但主要是依靠大量的人力物力投入和犧牲有限自然資源所獲得的，距離我國“走資源節約型可持續發展道路”的戰略目標仍相去甚遠。
“十壹五”期間，973計劃以保障食物安全供給、實現農業可持續發展為核心，瞄準世界農業科學發展的前沿，緊緊圍繞我國農業發展和農業戰略調整中的重大科學問題開展基礎研究，利用基因組學和蛋白質組學等方面的最新研究成果，解決農業生物遺傳改良、病蟲害控制、農業資源高效利用中的關鍵科學問題,為水資源、土地資源和養分資源的高效利用、農業生物新品種培育和病蟲鼠害控制、優質農產品的安全生產與加工、農業生態環境的改善和農業可持續發展提供理論和方法，為調整農業結構、提高農業效益、增強國際競爭能力、改善農業生態環境提供科學支撐。
重點研究方向包括：
（1）農業資源（土壤資源、水資源和養分資源）高效利用的科學基礎；
（2）農業生物基因資源發掘和重要性狀的功能基因組研究；
（3）農業戰略性結構調整及區域農業布局的基礎科學問題；
（4）農業可持續發展中的環境和生態問題；
（5）農業生物災害（農業病蟲草鼠害、農業動物重大疫病）預測、控制與生物安全；
（6）農產品（糧食、果蔬、畜禽水產品）營養品質、農產品儲藏和安全的基礎科學問題。 能源是關系我國經濟社會發展全局的壹個重大戰略問題，是我國經濟和社會持續發展的重要基礎。我國能源供需量極大，目前已近20億噸標煤，出現了能源整體（煤、油、電）持續緊張的狀況，今後每年仍將以數千萬噸標煤的速率增長。中國在未來幾十年中，能源需求總量將增長為現在的3倍或更多，其中還應至少包括約5-6億噸液體燃料。這決定了在未來數十年中，我國能源生產仍必須快速增長。同時，我國石油自產率將進壹步逐年降低，電力的年人均供應量還遠低於發達國家水平，這些決定了能源未來幾十年內以煤為主（占60%以上）的格局難以改變。
針對我國能源供應緊張、石油安全問題凸現、能源效率低下、環境汙染嚴重、可持續發展壓力巨大的嚴峻形勢，973計劃壹方面要解決現有能源技術系統提高效率、降低汙染和保障安全中的科學問題，另壹方面要在解決我國能源新系統創建的科學問題方面實現突破，探索非化石能源規模化利用的可能途徑。通過基礎研究獲得經過驗證的新理論、新方法、新系統，為開發具有我國自主知識產權的能源高技術、新工藝、新流程提供理論依據，為我國能源可持續發展的解決方案奠定基礎。
重點研究方向包括：
（1）深部煤炭資源分布、安全開發和煤層氣開發的有關基礎研究；
（2）煤炭潔凈高效利用的基礎研究；
（3）石油、天然氣資源高效開采和利用的新理論和新方法；
（4）我國大型電力系統有關的重大科學問題；
（5）氫能規模、無汙染制備、輸運和高密度存儲的關鍵科學問題；
（6）探索大規模發展新能源（天然氣水合物等）和可再生能源（太陽能、生物質能、風能等）途徑的研究；
（7）探索大規模發展核裂變能的途徑及相關科學問題、發展核聚變能的基礎問題；
（8）提高能源利用效率的關鍵科學問題研究。 近年來，信息技術以驚人的速度發展，已成為改造我國傳統產業，振興國民經濟的重要支柱。信息產業正以年均增長速度高於全國GDP三倍的速度快速增長著，業已成為我國經濟增長最快和最具活力的產業之壹。
但作為壹個發展中的大國，我國信息技術科技自主創新能力薄弱、核心技術缺乏已成不爭的事實，主要源於我國的信息高技術產業缺乏堅實的基礎，缺乏深厚的基礎研究原始積累。在作為信息技術基礎的微電子產業，由於集成電路的材料、制備工藝、原型器件等方面的基礎研究比較薄弱，導致微電子產業在我國還比較落後，具體表現在我國電子工業總產值在全國工業總產值的比例很低，集成電路銷售額只占世界集成電路市場的總額的0.3%。由於缺乏研制高性能處理器芯片的能力，使得我國在研制和生產高性能計算機系統時受到了嚴重的制約，十年來我國大部分計算機公司尚處於代理外國產品、積累市場經驗與積累原始資金的階段。軟件行業，軟件的“易使用”和“高可信”問題壹直未能得到滿意的解決，軟件理論、算法等研究滯後，操作系統等系統軟件壹直為跨國公司所壟斷。網絡與通信行業，核心路由器、巨型服務器等關鍵設備仍然大量依賴進口，移動通信中的壹些核心技術仍然受制於人，究其原因，主要在於缺乏前瞻性的基礎研究，為此使我國每年要付出巨額專利使用費用。
整體來說，正是由於缺乏強大的基礎研究作為後盾，我國信息高科技產品仍然只能以仿制為主，缺乏自己的創新特色，而信息產品極強的應用性和極大的市場使得基礎研究進壹步被忽視。壹個只能憑借別國的基礎研究成果的國家，在未來技術創新的競爭中必敗無疑。這壹局面只有在大力加強基礎研究，全面提高我國信息領域的創新能力之後，才能從根本上予以扭轉。
“十壹五”期間信息領域基礎研究的發展目標是根據國際信息技術的發展趨勢，結合我國的國情和發展狀況，著重從信息獲取、處理、傳輸、存儲、再現、安全、利用，信息系統的基礎元器件、信息處理環境、科學計算、人工智能、控制理論等方面開展系統深入的研究，為我國信息產業的跨越式發展奠定堅實的理論和技術基礎。
重點研究方向包括：
（1）微納集成電路、光電子器件和集成微系統的基礎研究；
（2）信息處理環境及科學計算的基礎研究；
（3）泛在、可控的下壹代信息網絡的基礎研究；
（4）信息獲取的基礎研究；
（5）高可信、高效率軟件的基礎研究；
（6）智能信息處理、和諧人機交互的基礎研究；
（7）海量信息處理、存儲及應用的基礎研究；
（8）量子通信的基礎研究；
（9）信息安全的基礎研究。 我國資源有限的保障程度和環境脆弱的承載能力面臨著前所未有的壓力。主要表現在：
水資源短缺和時空分布不均成為制約我國經濟社會可持續發展的瓶頸；礦產和油氣資源儲量保證年限銳減，供需矛盾突出，資源利用率低。
生態破壞與環境汙染問題嚴重，已進入大範圍生態退化和復合性環境汙染的階段。多年來對自然資源的不合理利用乃至掠奪性開發，導致土地質量急劇下降、生態系統退化和生態災害頻發；環境汙染已從陸地蔓延到近海海域，從地表水延伸到地下水，從單壹汙染發展到復合性汙染，從壹般汙染物擴展到有毒有害物質特別是持久性有機物，形成了復雜的區域性汙染，並已經威脅到人民健康和生態安全。全球環境變化已日益成為制約人類社會可持續發展的全球性問題，涉及我國對環境、經濟、政治、外交等壹系列問題的國家決策。
我國是世界上自然災害嚴重的少數國家之壹，生態系統的退化加劇了環境的脆弱性，導致成災頻率劇增，災情擴大和多種災害群發。特別是重大氣象災害、地震災害和地質災害等，嚴重制約我國社會和經濟的可持續發展。
面對上述重大問題的嚴重壓力，需要進壹步提高對人類活動所引起的地球資源和地球環境變化規律的認識，並把它轉化為可供解決上述問題的決策基礎和實用技術，進而合理地組織有序的人類活動，包括生活方式、生產方式和科學技術活動，以實現經濟、社會的可持續發展。
“十壹五”期間，資源環境領域以國家中長期發展需求為導向，從戰略上尋求可持續發展所面臨的根本性、戰略性資源和環境問題，建立適應全面建設小康社會需求的資源環境科技體系。以揭示人類活動對地球系統的影響機制與動力學為主線，從整體上認識人類所面臨的壹系列資源與環境問題產生的根源與發展規律，開展基礎研究，為解決資源短缺、災害頻發、環境汙染和生態退化等經濟社會發展中的關鍵問題提供科技支撐。
重點研究方向包括：
（1）固體礦產資源勘查評價的重大科學問題；
（2）礦產資源集約利用的新理論、新技術和新方法；
（3）化石能源勘探開發利用的基礎科學問題；
（4）全球變化與區域響應和適應；
（5）人類活動與生態系統變化及其可持續發展；
（6）區域環境質量演變和汙染控制；
（7）區域水循環與水資源高效利用；
（8）特殊資源高質高效利用的基礎研究；
（9）中國近海及海洋生態、環境演變和海洋安全；
（10）重大自然災害形成機理與預測；
（11）地球各圈層相互作用及其資源環境效應。 健康是人類基本的生活目標，減少疾病是人類的***同願望。我國已在人口與健康密切相關的衛生保健事業取得很大成績，然而防病治病任務依然十分繁重，廣大的農村還缺醫少藥。各種重大的急、慢性傳染病尚未得到完全控制，約1.5-2億人為乙型肝炎患者或攜帶者，結核桿菌的耐藥與艾滋病的流行尚未得到有效控制；新的傳染病時有發生，2003年在我國爆發的非典型肺炎嚴重影響了經濟的發展和社會的穩定，突發公***衛生事件的應急能力尚不能適應需要。多種慢性疾病如心腦血管病、呼吸系統疾病、腫瘤、糖尿病、自身免疫疾病等，已日益成為嚴重威脅人民健康的因素，隨著我國老齡化社會的到來，各種老年性疾病特別是老年性癡呆、帕金森氏病等嚴重影響老年人的生活質量；社會、工作壓力加劇使大量勞動力患有不同程度的神經、精神性疾病。這些疾病發病率高，對健康危害大，給患者個人、及其家庭和社會帶來極大的經濟和精神負擔。同時，我國人口基數大，控制人口增長，降低出生缺陷，優生優育，提高全民族健康素質的任務極其繁重。各種創傷及自然災害越來越大地危害人民生命健康，迫切需要發展新的治療方法和康復手段。目前我國97%的藥品是仿制藥，我國的制藥行業面臨著巨大的生存壓力。因此，針對重要疾病，不斷研究和創制新的優良藥物，充分發揮中醫藥在防病治病中的作用，以及提供疾病防控和診治新技術新方法，是我國人口與健康領域的緊迫需求，是全面實現小康社會目標、實現經濟與社會協調發展的緊迫需求，也是維護社會穩定和國家安全的緊迫需求。我國的衛生保健工作面臨嚴重挑戰，對人口與健康領域的基礎研究提出重大需求。
針對上述需求，人口與健康領域的基礎研究的主攻方向是以提高人口素質、防治危害我國人民健康的嚴重傳染病和高發的重大非傳染性疾病為主攻方向。以闡明疾病的發病機制和解決疾病防治中的關鍵科學問題為突破口，提高我國在人口數量和質量控制及重大疾病診治和防控方面的科學技術水平和原創能力，降低重大疾病對人民健康的危害，以逐步達到促進國民健康、帶動科學發展、加速社會進步的戰略目標。
重點研究方向包括：
（1）重大傳染病防控與診療的基礎研究；
（2）重大非傳染性疾病發病機制、診療與預防的基礎研究；
（3）生殖與發育的基礎研究；
（4）腦科學與認知科學；
（5）環境有害物質對健康影響的研究與生物安全；
（6）中醫理論與中藥現代化基礎研究；
（7）新藥創制的基礎研究；
（8）重大疾病診療新技術的基礎研究；
（9）人體正常生命活動的基礎研究。 材料是國民經濟、社會進步和國家安全的物質基礎與先導。2000年以來，材料產業在我國國民經濟總產值中的貢獻約占20%，已經發展成為我國主要支柱產業之壹。
鋼鐵材料、有色金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料、信息功能材料等是經濟社會發展、國防建設和重大科學工程的重要基礎材料。我國傳統材料產業發展迅速，相當壹部分的年產量已居世界前列，但生產過程中大量消耗資源和能源，汙染環境，並且產品檔次低，高附加值產品少，用於國防和高技術的高性能產品大量依賴進口，嚴重制約我國社會和經濟的可持續發展。我國在高技術新材料方面產業規模不大，市場占有率較小，基礎研究尤其薄弱，壹些高端產品的關鍵技術的創新能力亟待加強。我國是壹個具有13億人口的大國，隨著人民生活水平的提高，直接關系到我國國民的健康和人民的生活質量的材料，如生物醫用材料、綠色環保建築材料和環境凈化材料，需求日益增加，已經成為新的經濟增長點，而我國仍需要大量進口。我國的材料制備、成形與加工技術整體上與發達國家至少存在15年以上的差距，嚴重制約了我國先進材料的研究開發、應用和產業化的進程，影響到傳統材料產業和高新技術材料產業的技術進步和材料科學與工程自身的發展。發展具有自主知識產權的材料先進制備、成形與加工技術已成為我國材料科學與工程領域刻不容緩的壹件大事。
“十壹五”期間，國家經濟社會發展和國家安全對材料提出了更高更新的重大需求，材料領域要開展材料與資源、環境協調發展、傳統材料產業生態化改造以及材料循環利用的新原理、新方法、新技術研究；發展低能耗、少汙染、環境友好的綠色工藝技術，提高傳統材料性能；大力發展高新技術產業材料、增強我國自主創新能力；在提高人民生活質量的材料方面解決壹些瓶頸性關鍵科學問題，促進社會的和諧發展；在材料科學自身發展的科學基礎研究中做出原創性成果，在國際材料領域的更多方面占有壹席之地。
重點研究方向包括：
（1）基礎材料改性優化的科學技術基礎；
（2）新壹代結構材料的結構與成形控制科學基礎；
（3）信息功能材料及相關元器件的科學基礎；
（4）新型儲能和清潔高效能量轉換材料的科學基礎；
（5）納米材料的重大科學問題；
（6）生物醫用材料、環境凈化材料與仿生材料的科學基礎；
（7）材料的服役行為及與環境的相互作用；
（8）材料設計和新材料探索、表征與評價。 學科領域的交叉綜合是當代科學技術發展的顯著特征。學科領域交叉和融合日益增強，許多經濟、社會發展中的重大科學問題的提出與解決已經充分顯示出壹種融會貫通、綜合交叉的發展趨勢。973計劃設立綜合交叉領域，鼓勵和加強不同領域之間的交叉與融合，對具有戰略性的、跨學科領域的重大問題進行重點部署，通過學科領域間的交叉、融合、集成，孕育更多的創新性研究成果，造就具有創新意識和創新能力的復合型、交叉型研究人才，培育若幹高水平、跨學科領域的綜合交叉研究基地，增強我國自主創新能力和解決重大關鍵問題的綜合能力。
綜合交叉方面將著重解決：國民經濟和社會發展過程中所面臨的綜合性的重大科學問題；跨領域綜合交叉的重大科學問題；自然科學、工程技術科學和人文社會科學交叉綜合中的重大科學問題。
重點研究方向包括：
（1）極端環境條件下制造的科學基礎；
（2）城市化進程中的生態環境、交通與物流、社會安全相關科學問題；
（3）數學與其他領域的交叉；
（4）復雜系統、災變形成及其預測控制；
（5）空間探測和對地觀測相關基礎研究；
（6）重大裝備與重大工程中的基礎科學問題；
（7）防災減災的基礎研究；
（8）典型地區、行業循環經濟系統的基本結構和功能；
（9）二氧化碳及硫、磷、氮、金屬等重要元素的減排、分解與資源化的基礎研究；
（10）科學實驗與觀測方法、技術和設備的創新。 《規劃綱要》提出基礎研究未來十五年的目標是在世界科學發展前沿的主流方向上取得壹批具有重要影響的原創性成果。為此，973計劃設立重要科學前沿領域，圍繞科學前沿重大問題進行重點部署，鼓勵和支持原創性研究，孕育更多的創新性研究成果，努力在世界科學前沿形成我國的優勢領域，增強我國原始性創新能力。
重要科學前沿領域重點部署：對科學發展具有重要帶動作用和重大影響的前沿研究；與相關學科交叉融合，可能形成新的學科生長點的前沿研究；能充分體現我國優勢與特色，有利於迅速提升我國基礎科學國際地位的前沿研究。
重點支持以下類型的研究：
(1)經過科學基金培育、可望取得重大突破的科學前沿研究；
(2)基於重大科學工程開展的科學前沿研究；
(3)基於重大國際合作計劃開展的科學前沿研究；
(4)需要重點部署的前瞻性基礎研究。