高超聲速飛行器技術(shù)、醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人在腫瘤治療中的應(yīng)用、水下無人救援機(jī)器人、深遠(yuǎn)海大型養(yǎng)殖平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)、新型高效動(dòng)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(jiǎn)稱“報(bào)告”）中。
2023全球工程前沿項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國工程院院士楊寶峰介紹，此次發(fā)布的187項(xiàng)全球工程前沿遴選自機(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，其中工程研究前沿93項(xiàng)，工程開發(fā)前沿94項(xiàng)。
機(jī)器人、量子芯片等新興技術(shù)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(duì)工程科技未來發(fā)展有重大影響和引領(lǐng)作用的關(guān)鍵方向，具有前瞻性、先導(dǎo)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(shí)踐應(yīng)用的工程開發(fā)前沿。
現(xiàn)代生物學(xué)研究表明，鳥群、魚群、狼群等，僅依靠對(duì)集群局部信息的獲取，以及與鄰近若干個(gè)體的信息交互，即可感知集群的態(tài)勢(shì)進(jìn)而作出與集群行為目標(biāo)一致的決策。“這為動(dòng)態(tài)可重構(gòu)移動(dòng)微型機(jī)器人集群的發(fā)展提供了啟發(fā)。”楊寶峰指出，復(fù)雜、昂貴的單臺(tái)機(jī)器人已難以滿足功能要求，動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的移動(dòng)微型機(jī)器人集群成為移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)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(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
當(dāng)前，圍繞動(dòng)態(tài)可重構(gòu)移動(dòng)微型機(jī)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(jī)構(gòu)中，篇均被引頻次排在前三位的是北京理工大學(xué)、密歇根州立大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)。
近年來，泛基因組研究是作物基因組領(lǐng)域的重要研究方向之一。報(bào)告介紹，它是一個(gè)物種中全部脫氧核糖核酸序列的組合，對(duì)于揭示作物的遺傳多樣性、解析演化馴化歷史及促進(jìn)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(gè)高質(zhì)量參考基因組的組裝。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的十大工程研究前沿中，作物泛基因組相關(guān)的核心論文數(shù)位列第一，被引頻次遠(yuǎn)高于其他九個(gè)研究前沿。
“泛基因組、機(jī)器人、大模型、量子芯片、合成生物學(xué)等新興技術(shù)的不斷突破，為全球科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供新動(dòng)能。”楊寶峰說。
新技術(shù)加速向各領(lǐng)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(jìn)。“前瞻把握世界科技發(fā)展動(dòng)向，準(zhǔn)確識(shí)變、科學(xué)應(yīng)變、主動(dòng)求變，已成為各國共同的選擇。”楊寶峰表示，報(bào)告重點(diǎn)解讀了28個(gè)工程研究前沿和28個(gè)工程開發(fā)前沿，分析主要國家和主要機(jī)構(gòu)及合作關(guān)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(lǐng)域，基于可再生能源的冶金低碳化利用位列11個(gè)工程開發(fā)前沿之首。
報(bào)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(huì)直接消耗大量化石燃料，隨著氫能、太陽能、風(fēng)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(shù)目前成為各國研究的重點(diǎn)方向。“一小時(shí)抵達(dá)全球任何一個(gè)地方，可快速突防，天地往返重復(fù)使用。”楊寶峰介紹，這是未來下一代飛行器的目標(biāo)，而高超聲速飛行器正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效裝備系統(tǒng)。
楊寶峰表示，近年來，學(xué)科交叉融合持續(xù)推進(jìn)，人工智能、機(jī)器人、可再生能源等新技術(shù)加速向各領(lǐng)域滲透融合，邁向智能化、無人化、精準(zhǔn)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(bào)告呈現(xiàn)的特征之一。
多目標(biāo)協(xié)同、多維度兼顧解決復(fù)雜問題
“工程前沿研判是一項(xiàng)復(fù)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(bào)告得到了來自我國工程科技界各領(lǐng)域、各機(jī)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(dān)任醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域課題組組長(zhǎng)，他們研判的前十位工程開發(fā)前沿是T細(xì)胞受體工程化T細(xì)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(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)、嵌合抗原受體NK細(xì)胞療法、醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人在腫瘤治療中的應(yīng)用、合成免疫學(xué)技術(shù)、小核酸藥物研發(fā)、單分子蛋白質(zhì)測(cè)序技術(shù)、大語言模型在數(shù)字醫(yī)療中的應(yīng)用、表現(xiàn)遺傳編輯技術(shù)。
TCR-T是一種新型細(xì)胞免疫療法，可以識(shí)別90%以上的抗原，對(duì)治療腫瘤有著巨大潛能。如何使其在臨床中被廣泛應(yīng)用且發(fā)揮最佳療效，是目前需要重點(diǎn)研究的方向。位于醫(yī)藥衛(wèi)生前沿第五的醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人，是一種利用納米加工技術(shù)制造的、可通過靜脈注射在體內(nèi)進(jìn)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(xué)中心副主任聶廣軍研究員介紹，醫(yī)學(xué)納米機(jī)器人的研發(fā)處于早期階段，但在抗腫瘤領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。
在楊寶峰看來，當(dāng)前，工程應(yīng)用前沿以解決復(fù)雜問題為導(dǎo)向，多目標(biāo)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(xiàng)目，依托中國工程院9個(gè)學(xué)部和中國工程院《工程》系列期刊研究團(tuán)隊(duì)，研判并發(fā)布當(dāng)年全球近百項(xiàng)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(bào)告，以期發(fā)揮學(xué)術(shù)引領(lǐng)作用，引導(dǎo)工程科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。此次的報(bào)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?qǐng)?bào)》
