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(gòu)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(nóng)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(cè)重理論探索的工程研究前沿和側(cè)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。“這為動態(tài)可重構(gòu)移動微型機器人集群的發(fā)展提供了啟發(fā)。”楊寶峰指出，復雜、昂貴的單臺機器人已難以滿足功能要求，動態(tài)可重構(gòu)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(gòu)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(chǎn)出機構(gòu)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(zhì)量參考基因組的組裝。
在農(nóng)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)變革持續(xù)推進。“前瞻把握世界科技發(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。”楊寶峰表示，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(gòu)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。“一小時抵達全球任何一個地方，可快速突防，天地往返重復使用。”楊寶峰介紹，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(chǎn)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(gòu)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(zhuǎn)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(zhì)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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。
來源：《光明日報》
