工程科技是改變世界的重要力量，瞄準(zhǔn)世界工程科技前沿，已成為全球各國的戰(zhàn)略選擇。圍繞機(jī)械與運(yùn)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(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、工程管理9個(gè)領(lǐng)域，報(bào)告遴選出2019年年度全球工程研究前沿93項(xiàng)和全球工程開發(fā)前沿94項(xiàng)。
報(bào)告顯示，人工智能相關(guān)研究位居多個(gè)領(lǐng)域的前十位。例如，類腦智能、混合增強(qiáng)智能，這兩項(xiàng)研究分別位于信息與電子工程領(lǐng)域研究前沿的首位和第五位；人工智能與油藏預(yù)測(cè)機(jī)制、大數(shù)據(jù)和人工智能與電網(wǎng)的耦合方法研究，分別位居能源與礦業(yè)工程領(lǐng)域研究前沿的第三位和第六位；人工智能在生物醫(yī)藥的應(yīng)用研究，高居醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域研究前沿首位；人工智能設(shè)計(jì)催化劑研究，位于化工、冶金與材料工程領(lǐng)域研究前沿的第四位……
就“類腦智能”這一前沿領(lǐng)域，北京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系教授黃鐵軍介紹，與當(dāng)前以算法為核心的人工智能技術(shù)路線不同，類腦智能試圖借鑒、模仿進(jìn)而超越生物大腦的感知和認(rèn)知功能，是實(shí)現(xiàn)通用人工智能這一終極目標(biāo)的重要技術(shù)途徑之一。
對(duì)此，中國工程院院士、北京積水潭醫(yī)院院長田偉介紹說，這一研究正在變革現(xiàn)代生物醫(yī)藥的發(fā)展途徑和應(yīng)用方法，正在通過彌補(bǔ)人類能力短板的智能輔助形式，推動(dòng)醫(yī)療技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，促進(jìn)醫(yī)療健康進(jìn)入量化分析、個(gè)體化規(guī)劃以及實(shí)時(shí)監(jiān)控的新階段。
近年來，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量污水排放至環(huán)境中，極大威脅了生態(tài)環(huán)境和人類健康。因此，有效處理水體中的污染物是環(huán)境領(lǐng)域的重要研究課題。報(bào)告顯示：納米復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用，位于環(huán)境與輕紡工程研究前沿首位，高效海水淡化技術(shù)、土壤污染對(duì)作物代謝的影響、抗生素耐藥基因環(huán)境污染與控制，分別位于該領(lǐng)域第二、第三和第四位。
全球城市總面積約占地球表面積的2%，但是其消耗了世界約3/4的總能源。在城市發(fā)展中，出現(xiàn)的市區(qū)地表和冠層氣溫明顯較附近地區(qū)高的現(xiàn)象，被稱為城市熱島效應(yīng)。報(bào)告指出，緩解城市熱島效應(yīng)對(duì)保障人群生活質(zhì)量、維持城市可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。這一課題的研究排在土木、水利與建筑工程領(lǐng)域的第四位。而基于全壽命周期的綠色建筑設(shè)計(jì)方法位于該領(lǐng)域的第二位。
未來社會(huì)最大的挑戰(zhàn)之一是如何推動(dòng)能源的可持續(xù)性生產(chǎn)與消費(fèi)革命，而可再生能源系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性能源體系的核心。報(bào)告指出，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等研究愈發(fā)受到關(guān)注。這一課題位于化工、冶金與材料工程領(lǐng)域研究前沿的第一位。
“材料生命周期工程被認(rèn)為是有效緩解資源匱乏和環(huán)境污染的重要途徑。”中國工程院院士、北京工業(yè)大學(xué)副校長聶祚仁介紹說，這一課題要求材料設(shè)計(jì)面向生命周期全過程，在對(duì)材料的使用性能、資源消耗和環(huán)境性能進(jìn)行量化分析的基礎(chǔ)上，追求全產(chǎn)業(yè)鏈條的最優(yōu)化。
報(bào)告顯示，具體研究方法流程上分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)接、數(shù)據(jù)分析和專家研判三個(gè)階段。數(shù)據(jù)對(duì)接階段主要通過領(lǐng)域?qū)＜液蛨D書情報(bào)專家的交互，明確數(shù)據(jù)挖掘的范圍。數(shù)據(jù)分析階段主要通過聚類方法獲得基于數(shù)據(jù)的研究熱點(diǎn)和專利地圖，并通過專家研讀獲得工程熱點(diǎn)。專家研判階段主要通過專家研討、問卷調(diào)查等方法確定最終前沿。“同時(shí)，為彌補(bǔ)數(shù)據(jù)挖掘中因算法局限性或數(shù)據(jù)滯后所導(dǎo)致的研究前沿性不足的問題，鼓勵(lì)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)照數(shù)據(jù)分析結(jié)果查漏補(bǔ)缺，提名前沿。”陳建峰說。
據(jù)了解，中國工程院自2017年組織開展全球工程前沿研究以來，期望能匯集全球工程科技人才的智慧，研判全球工程研究和工程開發(fā)重點(diǎn)前沿；先后動(dòng)員了高校、科研院所、企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)等上百家機(jī)構(gòu)以及上千名科技工作者，以后將每年發(fā)布一次報(bào)告，為人類應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供行動(dòng)參考。
