高超聲速飛行器技術、醫學納米機器人在腫瘤治療中的應用、水下無人救援機器人、深遠海大型養殖平臺構建技術、新型高效動物疫苗創制……這些高科技出現在12月20日發布的《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，能源與礦業工程，土木、水利與建筑工程，環境與輕紡工程，農業，醫藥衛生，工程管理9個領域，其中工程研究前沿93項，工程開發前沿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。根據前沿所處的創新階段，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前沿。
現代生物學研究表明，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，即可感知集群的態勢進而作出與集群行為目標一致的決策。“這為動態可重構移動微型機器人集群的發展提供了啟發。”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展方向，在智能制造工廠、區域覆蓋探查乃至軍事等領域具有廣闊的應用前景。
當前，圍繞動態可重構移動微型機器人集群前沿的核心論文數排名第一的是中國，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，為全球科技和產業創新提供新動能。”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變革持續推進。“前瞻把握世界科技發展動向，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個工程開發前沿之首。
報告指出，鋼鐵及有色冶金工業的采選、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這一目標的有效裝備系統。
楊寶峰表示，近年來，學科交叉融合持續推進，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創新發展新模式，這也是報告呈現的特征之一。
多目標協同、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性的工作。全球工程前沿研究采用專家與數據多輪交互、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、張伯禮擔任醫藥衛生領域課題組組長，他們研判的前十位工程開發前沿是T細胞受體工程化T細胞療法（TCR-T)、抗體偶聯藥物免疫聯合治療惡性腫瘤、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、單分子蛋白質測序技術、大語言模型在數字醫療中的應用、表現遺傳編輯技術。
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揮最佳療效，是目前需要重點研究的方向。位于醫藥衛生前沿第五的醫學納米機器人，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，醫學納米機器人的研發處于早期階段，但在抗腫瘤領域展現出了巨大的潛力。
在楊寶峰看來，當前，工程應用前沿以解決復雜問題為導向，多目標協同、多維度兼顧，拓展了全球科技與產業創新的新格局。
據悉，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，研判并發布當年全球近百項工程研究前沿和工程開發前沿，每年發布中英文全球工程前沿報告，以期發揮學術引領作用，引導工程科技和產業創新發展。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合發布。
來源：《光明日報》
