回顾了光学领域在2020年的重大进展，盘点了微纳光学、强激光与超快光学、超分辨与成像技术、量子计算与光学通信、光束传输、生物光子学、量子光学、紫外光源、光束整形与探测、等离子体光学、人工智能、光伏光电、涡旋光和孤子光学等14个光学技术研究领域的重大进展，探讨了其在未来可能会对人类生存及生活方式产生巨大影响。

从天文设备和科学研究两大方面，回顾了2020年天文学热点事件和研究进展。在这一年，火星正值大冲之年，火星探测迎来新高潮，“嫦娥五号”成功实现月球挖土，“老将”阿雷西博望远镜宣告“退役”，“中国天眼” FAST接过接力棒，在揭秘快速射电暴产生机制方面做出贡献，LIGO/Virgo引力波探测器硕果累累，明亮的新智慧星划过北半球的天空，金星生命信号引起学界争议，eROSITA和盖亚卫星分别绘制了新的银河系精细地图等一系列天文事件精彩纷呈，重大发现层出不穷。

围绕“认得清、留得住、飞得灵、用得好”的发展目标，概述了2020年临近空间科学技术的研究热点：中国、日本、法-美联合在临近空间实验探测与科学认识方面取得了一定进展；以“留得住、用得好”为目标的临近空间低动态飞行器及其应用技术取得显著成绩，日本软银公司“太阳滑翔机”和韩国EAV-3为太阳能无人机的发展注入了新的活力，美国谷歌公司Loon气球创造了可控驻留区域更精细、持续飞行时间更长、商业应用客户更多的新记录，航空和电信领域十多个巨头加入成立的HAPS联盟有助于推动临近空间长航时平台沿着“用得好”的方向健康发展；以“飞得灵、用得好”为目标的临近空间高动态飞行器及其应用技术方面，超声速亚轨道商业旅行再次推迟，俄罗斯已基本形成陆、海、空基多样化发射与远、中、近程多型号搭配的高超音速打击能力。

2020年国际深空探测事业稳步推进。回顾了2020年世界深空探测的工程成就和科学产出，评述了中国探月工程嫦娥五号采样返回任务以及嫦娥四号/三号的成果产出，对比了美国、中国和阿联酋3个火星探测任务，围绕在轨的35个深空任务梳理了包括太阳探测和行星科学的多项科学发现，讨论了深空探测发展的环境因素特别是新冠疫情的影响，并展望了全球2021年即将实施的深空探测任务。

2020年，大气科学与环境保护、人群健康等研究领域产生了深度的交叉融合，取得了一系列丰硕的研究成果。遴选了气候变化、新型冠状病毒肺炎疫情、大气污染、大范围野火和气候预测等研究热点，回顾并点评了它们之间交叉融合产生的研究成果。

2020年，地震危险性分析研究领域取得了一系列新进展，并在多个研究方向取得了新的成果。从确定性-概率地震危险性分析、海域地震危险性分析、全球地震危险性区划研究、新一代地震区划图中的地震危险性分析新技术、诱发地震危险性分析等5个研究方向回顾了2020年地震危险性分析领域的研究热点。

地球数据科学是地球科学与数据科学的结合，是地球科学研究与数据驱动科学发现范式转变的前沿交叉领域。在地球大数据研究快速兴起的背景下，从地球数据大科学计划、科学数据治理和地球科学数据共享等方面回顾了2020年的进展。介绍了深时数字地球大科学计划、地球大数据科学工程，以及全球数据汇聚、数据认证、数据仓储、数据政策、数据标准、数据标识等方面的进展和地球科学数据中心、数据库、数据模型、数据集成和数据出版等实践。展望未来，充分重视科学数据治理的规则，推动地球科学大数据计划发展，加强建立地球科学数据生态，促进地球科学数据领域的各方面合作，仍然是当前的紧迫需求。

回顾了2020年影响东亚气候的梅雨锋、季风、台风、海气通量、风暴潮等天气过程与机制研究取得的重要进展，探讨了海洋气象学的未来发展方向。

2020年，国内外在深海装备研发领域取得显著的进展。围绕载人/无人潜水器的研发，重点介绍了2020年国际和国内的研究热点和亮点工作，分析了中国海洋技术所处的国际地位，并对中国深海潜水器领域未来的发展方向提出了建议。

概述了2020年细胞力学研究的热点和进展，探讨了细胞膜表面张力、细胞粘附力、细胞弹性模量、细胞与纳米颗粒相对刚度等对细胞生物学行为的影响及其在疾病诊疗中的应用。

新型冠状病毒于2019年12月被发现以来，引发了严重的呼吸系统传染病疫情，并波及世界所有主要国家和地区。全球科学界迅速行动起来，对该病毒及其引发的疾病进行了广泛而深入的研究。得益于此前在严重急性呼吸道综合征冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒上的知识积累，针对新型冠状病毒的科研工作在2020年取得了丰硕的研究成果，特别是在分子病理学方面获得了很多透彻的认知，这些知识的获得又为针对新型冠状病毒的药物和疫苗研发奠定了基础。简要回顾了冠状病毒的研究历史，重点总结了新型冠状病毒的分子病理学研究要点，在药物研发方面兼顾现有药物的重定位和新型抗病毒药物的研发现状，在疫苗研发方面按类型总结各国目前比较成功的疫苗项目及其研发进展。

农业生态学是一门新兴学科，主要研究农业生物与其环境之间的相互作用关系，对全球可持续发展具有重大影响。从分子到景观不同尺度，涉及农业面源污染、农业资源高效利用、农业生态模式、农业景观与生态服务、农业与全球变化等方面，回顾了2020年农业生态学的重要科技进展和突破，认为可持续食物生产系统的颠覆性创新和人类健康导向的食物链管理是今后农业生态学的研究重点。

回顾了2020年环境材料领域研究热点，评述了塑料降解、机动车/工业烟气催化净化、二氧化碳转化、光伏、储能、节能和增材制造等与环境材料相关的技术在2020年取得的进展，展望了环境材料未来的发展趋势。

由于2020年新冠肺炎疫情的影响，生物超材料成为超材料领域的一个重要研究热点。回顾了2020年活性生物超材料和非活性生物超材料在生物领域的应用以及最新进展，展望了其发展趋势。

光学超材料一直是超材料学科中的重要组成部分之一，是超材料在信息科学领域中应用的重要体现。2020年，光学超材料领域的研究涌现出了一大批非常优秀的科技成果。围绕非线性光学超材料、人工智能超材料与光学超表面等方面回顾了光学超材料在2020年的研究热点。

2020年太赫兹科学与技术在辐射源、探测器、5G/6G通信、医疗、农业、安检与军事等领域取得了一系列突破性发展，为太赫兹的工程应用和产业化起到了积极的推动作用。对2020年太赫兹科学与技术关键热点，包括6G通信、太赫兹医疗、太赫兹军事应用等进行了概述，并展望了其未来发展。

3D打印是基于材料累加原理，将计算机中的三维模型通过分层添加材料打印出实物的一种增材制造技术。2020年，3D打印研究在打印机理、技术改进及应用拓展等方面取得了重要进展。从打印方法改进、新型墨水研发、新型结构制备和应用，以及金属3D打印机理研究等方面回顾了3D打印的年度研究热点和代表性成果。

2020年，扩展现实技术呈现出一些新的发展态势。从终端侧、软件侧、内容侧、应用侧4个角度对扩展现实技术的研究热点及发展趋势进行了总结。通过分析中国扩展现实产业发展过程中面临的主要问题，提出了相应的建议和对策。

2020年为无人机领域的发展与应用提供了新的机遇，同时也提出了新的挑战。在过去的一年中，无人机技术所呈现出的一些新特点引发了更多关于无人机产业发展之路的深刻思考。从无人机政策法规、关键技术、应用推广等多视角全方位盘点和分析了2020年无人机的科技热点及发展动向。以政策为导向，以创新为内核，无人机技术和产业将会迎来新的增长点，集群化、智能化和实战化作为颠覆性技术仍是无人机未来发展的重要方向。

2020年清洁能源技术持续发力，取得了一系列有价值的研究成果，电催化转化CO₂等小分子加速实现“碳中和”，串联太阳能电池转换效率突破29.15%，阴离子交换膜燃料电池功率突破2.58 W·cm^-2，以及高镍正极材料衰减机理的提出等。评述了电催化转化小分子、太阳能电池、燃料电池、二次电池及生物质能源技术在2020年取得的重要成果，并对未来清洁能源的发展进行了展望。

随着中国垃圾分类工作不断推进，厨余垃圾的分类收集及其处理处置凸显出诸多问题。梳理了中国垃圾分类政策的推行现状、厨余垃圾的产生和处理情况，重点回顾了厌氧消化、堆肥、生物干化、腐生生物养殖和物理预处理等几项关键的厨余垃圾处理技术在2020年取得的研究进展，整合了技术研究热点和相关工程案例，为中国厨余垃圾处理技术的进一步研发和应用提供指引。