187項全球工程前沿發(fā)布——這些技術正在引領產業(yè)創(chuàng)新
光明日報記者 金振婭
高超聲速飛行器技術、醫(yī)學納米機器人在腫瘤治療中的應用、水下無人救援機器人、深遠海大型養(yǎng)殖平臺構建技術、新型高效動物疫苗創(chuàng)制……這些高科技出現(xiàn)在12月20日發(fā)布的《全球工程前沿2023》(以下簡稱“報告”)中。
2023全球工程前沿項目負責人、中國工程院院士楊寶峰介紹,此次發(fā)布的187項全球工程前沿遴選自機械與運載工程,信息與電子工程,化工、冶金與材料工程,能源與礦業(yè)工程,土木、水利與建筑工程,環(huán)境與輕紡工程,農業(yè),醫(yī)藥衛(wèi)生,工程管理9個領域,其中工程研究前沿93項,工程開發(fā)前沿94項。
機器人、量子芯片等新興技術不斷突破
工程科技是改變世界的重要力量。楊寶峰介紹,工程前沿是指對工程科技未來發(fā)展有重大影響和引領作用的關鍵方向,具有前瞻性、先導性和探索性的特征。根據(jù)前沿所處的創(chuàng)新階段,可分為側重理論探索的工程研究前沿和側重實踐應用的工程開發(fā)前沿。
現(xiàn)代生物學研究表明,鳥群、魚群、狼群等,僅依靠對集群局部信息的獲取,以及與鄰近若干個體的信息交互,即可感知集群的態(tài)勢進而作出與集群行為目標一致的決策?!斑@為動態(tài)可重構移動微型機器人集群的發(fā)展提供了啟發(fā)?!睏顚毞逯赋觯瑥碗s、昂貴的單臺機器人已難以滿足功能要求,動態(tài)可重構的移動微型機器人集群成為移動機器人領域的重要發(fā)展方向,在智能制造工廠、區(qū)域覆蓋探查乃至軍事等領域具有廣闊的應用前景。
當前,圍繞動態(tài)可重構移動微型機器人集群前沿的核心論文數(shù)排名第一的是中國,篇均被引頻次排名第一的是美國。核心論文的產出機構中,篇均被引頻次排在前三位的是北京理工大學、密歇根州立大學和哈爾濱工業(yè)大學。
近年來,泛基因組研究是作物基因組領域的重要研究方向之一。報告介紹,它是一個物種中全部脫氧核糖核酸序列的組合,對于揭示作物的遺傳多樣性、解析演化馴化歷史及促進功能基因發(fā)掘具有重要意義。目前,已完成玉米、水稻、小麥等主糧作物的多個高質量參考基因組的組裝。
在農業(yè)領域的十大工程研究前沿中,作物泛基因組相關的核心論文數(shù)位列第一,被引頻次遠高于其他九個研究前沿。
“泛基因組、機器人、大模型、量子芯片、合成生物學等新興技術的不斷突破,為全球科技和產業(yè)創(chuàng)新提供新動能。”楊寶峰說。
新技術加速向各領域滲透融合
如今,新一輪科技革命和產業(yè)變革持續(xù)推進?!扒罢鞍盐帐澜缈萍及l(fā)展動向,準確識變、科學應變、主動求變,已成為各國共同的選擇?!睏顚毞灞硎?,報告重點解讀了28個工程研究前沿和28個工程開發(fā)前沿,分析主要國家和主要機構及合作關系,并繪制未來5年至10年的發(fā)展線路圖。
在化工、冶金與材料工程領域,基于可再生能源的冶金低碳化利用位列11個工程開發(fā)前沿之首。
報告指出,鋼鐵及有色冶金工業(yè)的采選、冶煉、熱處理等全流程工藝過程會直接消耗大量化石燃料,隨著氫能、太陽能、風能等清潔能源的逐步引入,冶金行業(yè)清潔能源的使用比例不斷提高。
高超聲速飛行器技術目前成為各國研究的重點方向?!耙恍r抵達全球任何一個地方,可快速突防,天地往返重復使用?!睏顚毞褰榻B,這是未來下一代飛行器的目標,而高超聲速飛行器正是實現(xiàn)這一目標的有效裝備系統(tǒng)。
楊寶峰表示,近年來,學科交叉融合持續(xù)推進,人工智能、機器人、可再生能源等新技術加速向各領域滲透融合,邁向智能化、無人化、精準化、低碳化,催生全球科技和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新模式,這也是報告呈現(xiàn)的特征之一。
多目標協(xié)同、多維度兼顧解決復雜問題
“工程前沿研判是一項復雜且有挑戰(zhàn)性的工作。全球工程前沿研究采用專家與數(shù)據(jù)多輪交互、迭代遴選研判的方法開展。”楊寶峰介紹,報告得到了來自我國工程科技界各領域、各機構上千位院士和專家的支持。
中國工程院院士陳賽娟、張伯禮擔任醫(yī)藥衛(wèi)生領域課題組組長,他們研判的前十位工程開發(fā)前沿是T細胞受體工程化T細胞療法(TCR-T)、抗體偶聯(lián)藥物免疫聯(lián)合治療惡性腫瘤、單細胞空間轉錄組技術、嵌合抗原受體NK細胞療法、醫(yī)學納米機器人在腫瘤治療中的應用、合成免疫學技術、小核酸藥物研發(fā)、單分子蛋白質測序技術、大語言模型在數(shù)字醫(yī)療中的應用、表現(xiàn)遺傳編輯技術。
TCR-T是一種新型細胞免疫療法,可以識別90%以上的抗原,對治療腫瘤有著巨大潛能。如何使其在臨床中被廣泛應用且發(fā)揮最佳療效,是目前需要重點研究的方向。位于醫(yī)藥衛(wèi)生前沿第五的醫(yī)學納米機器人,是一種利用納米加工技術制造的、可通過靜脈注射在體內進行腫瘤精確定位、診斷和治療的納米功能組裝體。國家納米科學中心副主任聶廣軍研究員介紹,醫(yī)學納米機器人的研發(fā)處于早期階段,但在抗腫瘤領域展現(xiàn)出了巨大的潛力。
在楊寶峰看來,當前,工程應用前沿以解決復雜問題為導向,多目標協(xié)同、多維度兼顧,拓展了全球科技與產業(yè)創(chuàng)新的新格局。
據(jù)悉,2017年以來,中國工程院每年組織開展全球工程前沿研究項目,依托中國工程院9個學部和中國工程院《工程》系列期刊研究團隊,研判并發(fā)布當年全球近百項工程研究前沿和工程開發(fā)前沿,每年發(fā)布中英文全球工程前沿報告,以期發(fā)揮學術引領作用,引導工程科技和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。此次的報告由中國工程院、科睿唯安公司與高等教育出版社聯(lián)合發(fā)布。
(光明日報北京12月20日電)
《光明日報》(2023年12月21日 08版)
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