《全球工程前沿2018》报告

工程科技是改变世界的重要力量，工程前沿是工程技术未来方向的重要指引。自2017年起，中国工程院联合科睿唯安公司、高等教育出版社组织开展了“全球工程前沿”研究项目。

2019年度全球工程前沿研究继续依托中国工程院各学部及院刊主刊和各分刊，以数据分析为基础，以专家研判为依据，遵从定量分析与定性研究相结合、数据挖掘与专家论证相佐证、工程研究前沿与工程开发前沿并重的原则，凝练获得93个全球工程研究前沿和94个全球工程开发前沿，并分别重点解读28项工程研究前沿和28项工程开发前沿。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，把握全球发展战略机遇，为人类应对全球挑战、实现可持续发展提供行动参考。

1. 研究方法

2019年度全球工程前沿在专家为核心、数据为支撑的原则下，采用专家与数据多轮交互、迭代遴选研判的方法，实现了专家主观研判与数据客观分析的深度融合，在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。具体实施流程如图1.1所示。

图1.1 全球工程前沿研究实施流程图

1.1 工程研究前沿研判方法

工程研究前沿的基础素材主要来自以下两种途径，一是基于对2013—2018年来10817本期刊和24330个会议的大数据聚类分析，获得备选工程研究前沿；二是基于需求牵引，由专家提名备选前沿。而后，构建分析模型，对备选前沿的进行数据分析的评估评价，再经过近两千份的问卷调查和多轮会议研讨，遴选出93个工程研究前沿。

1.2 工程开发前沿研判方法

工程开发前沿的基础素材主要来自两种途径。一是基于Derwent Innovation专利数据库为原始数据，构建数据指标，文本聚类获得备选工程开发前沿；二是基于专家经验和需求牵引，提名备选工程开发前沿。进而通过对备选工程开发前沿的数据分析评估评价，再经过近两千份的问卷调查和多轮会议研讨，遴选出94个工程研究前沿。

2. 2019 年度工程前沿概况

2.1 机械与运载工程

机械与运载工程领域所研判的Top10工程研究热点和Top10工程开发前沿中新兴前沿与传统工程科技并驾齐驱，智能化、绿色化、微型化成为发展趋势。

表2.1机械与运载工程领域全球工程前沿

2.2 信息与电子工程

需求牵引成为信息与电子工程的主要驱动力，工程前沿也在应用场景中不断得以强化，同时大数据、人工智能引发的安全和治理问题也日益受到关注。

表2.2信息与电子工程领域全球工程前沿

2.3 化工、冶金与材料工程

化工、冶金与材料工程领域组的Top11工程研究前沿和Top12工程开发前沿中呈现出与信息、生物等多学科融合趋势。

表2.3化工、冶金与材料工程领域全球工程前沿

2.4 能源与矿业工程

能源与矿业工程领域研判的Top12工程研究前沿和Top12工程开发前沿，涵盖了能源和电气科学技术与工程、核科学技术与工程、地质资源科学技术与工程、矿业科学技术与工程4个学科。

表2.4能源与矿业工程全球工程前沿

2.5 土木、水利与建筑工程

土木、水利和建筑工程领域工程前沿，涉及结构工程、建筑设计及其理论、土木工程材料、城市规划、桥梁工程、地下与隧道工程、水工结构工程、摄影测量与航天测量、水文学与水资源、交通规划等学科方向。

表2.5土木、水利与建筑工程全球工程前沿

2.6 环境与轻纺工程

环境与轻纺工程领域所研判的Top10工程研究前沿和Top10工程开发前沿涉及环境科学工程、气象科学工程、海洋科学工程、食品科学工程、纺织科学工程以及轻工科学工程等6个学科方向。

表2.6环境与轻纺工程领域全球工程前沿

2.7 农业

农业领域的Top10工程前沿涉及农业作物、植物保护、畜牧兽医、农业装备、资源利用等学科方向。

表2.7农业领域全球工程前沿

2.8 医药卫生

医药卫生领域的Top10工程研究前沿和Top10工程开发前沿，涉及基础医学、临床医学、医学信息学与生物医学工程、药学、公共卫生与预防医学等学科方向。

表2.8医药卫生领域全球工程前沿

2.9 工程管理

在工程管理领域的Top10工程研究前沿中，工业4.0下的可持续发展研究、机器视觉驱动的施工管理、基础设施系统韧性为重点解读的前沿。在工程管理领域的Top10工程开发前沿中，面向工程管理的可视化技术、面向工程安全的预警技术与方法、面向工程管理的物联网技术开发为重点解读的前沿。

表2.9工程管理领域全球工程前沿

2.10国际比较

在全球研究前沿中第一作者核心论文篇均被引排名前十的国家或地区和全球开发前沿中第一专利权国家专利均被引排名前十的国家或地区中，美国各个领域的工程前沿均有涉及，前沿研究与开发活跃，首发和引领性稳居全球首位。我国在工程前沿上总体位居第二位，但在全球开发前沿的引领性(即开发前沿排名第一名的数量)与英国并列第四位。

表2.10全球研究前沿中第一作者核心论文篇均被引排名前十的国家或地区

表2.11全球开发前沿中第一专利权国家专利均被引排名前十的国家或地区

3. 展望

2019年度项目在前两年项目实践的基础上，通过数据分析，挖掘前沿备选种子；基于需求牵引，提名备选前沿；科学计量分析，评估评价备选前沿;问卷调查，专家研讨，汇聚思想，研判全球工程前沿。但洞察未来科技发展趋势是一项系统工程，需要有科学的方法体系与长远的战略眼光。工程院将同广大科技工作者一道，不断优化前沿识别方法技术，提高工程前沿研判的准确度，为支撑国家战略规划决策，指引工程科技发展提供智力支撑。