九大领域一百八十七项全球工程前沿发布

2019-12-11 光明日报

12月10日,中国工程院战略咨询中心、科睿唯安以及高等教育出版社联合发布《全球工程前沿2019》报告。

  12月10日,中国工程院战略咨询中心、科睿唯安以及高等教育出版社联合发布《全球工程前沿2019》报告。

  工程科技是改变世界的重要力量,瞄准世界工程科技前沿,已成为全球各国的战略选择。围绕机械与运载工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与矿业工程、土木水利与建筑工程、环境与轻纺工程、农业、医药卫生、工程管理9个领域,报告遴选出2019年年度全球工程研究前沿93项和全球工程开发前沿94项。

  人工智能是关注焦点

  近年来,人工智能已经成为新一轮科技革命和产业革命的核心驱动力。报告指出,人工智能的远期目标是制造能够像人类一样学习和思考的机器。

  报告显示,人工智能相关研究位居多个领域的前十位。例如,类脑智能、混合增强智能,这两项研究分别位于信息与电子工程领域研究前沿的首位和第五位;人工智能与油藏预测机制、大数据和人工智能与电网的耦合方法研究,分别位居能源与矿业工程领域研究前沿的第三位和第六位;人工智能在生物医药的应用研究,高居医药卫生领域研究前沿首位;人工智能设计催化剂研究,位于化工、冶金与材料工程领域研究前沿的第四位……

  就“类脑智能”这一前沿领域,北京大学计算机科学技术系教授黄铁军介绍,与当前以算法为核心的人工智能技术路线不同,类脑智能试图借鉴、模仿进而超越生物大脑的感知和认知功能,是实现通用人工智能这一终极目标的重要技术途径之一。

  报告指出,首台能够精细仿真人类大脑的机器有望在2022年建成,结构仿真和功能模拟实现快速对接和互动,从而显著加速类脑智能的发展。

  而人工智能在生物医药的应用研究,是运用人工智能技术,开展医学数据驱动下的健康筛查与预警、疾病诊断与治疗、康复训练与评估、基因测序与表型等典型生物医药领域的精准智能应用研究。

  对此,中国工程院院士、北京积水潭医院院长田伟介绍说,这一研究正在变革现代生物医药的发展途径和应用方法,正在通过弥补人类能力短板的智能辅助形式,推动医疗技术进入一个新的时代,促进医疗健康进入量化分析、个体化规划以及实时监控的新阶段。

  生态保护日益受到重视

  随着人类文明程度的提升,生态保护日益受到重视,多个被评选出的研究课题与此相关。

  近年来,由于社会经济的发展,大量污水排放至环境中,极大威胁了生态环境和人类健康。因此,有效处理水体中的污染物是环境领域的重要研究课题。报告显示:纳米复合材料在废水处理中的应用,位于环境与轻纺工程研究前沿首位,高效海水淡化技术、土壤污染对作物代谢的影响、抗生素耐药基因环境污染与控制,分别位于该领域第二、第三和第四位。

  全球城市总面积约占地球表面积的2%,但是其消耗了世界约3/4的总能源。在城市发展中,出现的市区地表和冠层气温明显较附近地区高的现象,被称为城市热岛效应。报告指出,缓解城市热岛效应对保障人群生活质量、维持城市可持续发展具有重大意义。这一课题的研究排在土木、水利与建筑工程领域的第四位。而基于全寿命周期的绿色建筑设计方法位于该领域的第二位。

  未来社会最大的挑战之一是如何推动能源的可持续性生产与消费革命,而可再生能源系统则是实现可持续性能源体系的核心。报告指出,风能、太阳能、生物质能等研究愈发受到关注。这一课题位于化工、冶金与材料工程领域研究前沿的第一位。

  面对日益严重的资源匮乏和环境污染问题,追求材料、资源与环境的协调发展,实现可持续发展已经成为全球共识。

  “材料生命周期工程被认为是有效缓解资源匮乏和环境污染的重要途径。”中国工程院院士、北京工业大学副校长聂祚仁介绍说,这一课题要求材料设计面向生命周期全过程,在对材料的使用性能、资源消耗和环境性能进行量化分析的基础上,追求全产业链条的最优化。

  报告显示,材料生命周期工程排在化工、冶金与材料工程领域研究前沿的第三位。

  为人类应对全球挑战、实现可持续发展提供参考

  工程前沿是工程科技未来方向的重要指引。中国工程院副院长王辰院士指出,要深刻把握科技创新与发展大势,发挥科技创新的支撑引领作用。

  王辰指出,中国工程院充分发挥多学科、跨领域的联合优势,组织广大院士和工程科技人员,研判全球工程研究和全球工程开发前沿,以期推动工程科技发展和产业升级,为人类应对全球挑战、实现可持续发展提供行动参考。

  据项目负责人陈建峰院士介绍,2019年度全球工程前沿总体上呈现交叉融合、智能赋能、绿色环保的趋势,全球各国在前沿创新上空前密集活跃,竞争日益激烈。

  报告显示,具体研究方法流程上分数据对接、数据分析和专家研判三个阶段。数据对接阶段主要通过领域专家和图书情报专家的交互,明确数据挖掘的范围。数据分析阶段主要通过聚类方法获得基于数据的研究热点和专利地图,并通过专家研读获得工程热点。专家研判阶段主要通过专家研讨、问卷调查等方法确定最终前沿。“同时,为弥补数据挖掘中因算法局限性或数据滞后所导致的研究前沿性不足的问题,鼓励领域专家对照数据分析结果查漏补缺,提名前沿。”陈建峰说。

  据他介绍,在93个研究前沿中,美国的9个研究前沿排在全球首位,这些前沿分布在6个领域。中国和德国分别排在第二位和第三位。

  据了解,中国工程院自2017年组织开展全球工程前沿研究以来,期望能汇集全球工程科技人才的智慧,研判全球工程研究和工程开发重点前沿;先后动员了高校、科研院所、企业、行业协会等上百家机构以及上千名科技工作者,以后将每年发布一次报告,为人类应对全球挑战,实现可持续发展提供行动参考。

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