柔性内窥镜微创手术机器人、新冠病毒遗传进化与跨种感染的分子机制研究、衰老的机制与干预、集成微波光子学、跨流域调水的生态环境效应等，这些看似深奥、实则造福人类的高科技，均位列于中国工程院、科睿唯安公司与高等教育出版社14日联合发布的《全球工程前沿2021》之中。
2021全球工程前沿项目负责人、中国工程院杨宝峰院士介绍，186项全球工程前沿遴选自机械与运载工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与矿业工程、土木水利与建筑工程、环境与轻纺工程、农业、医药卫生、工程管理9个领域，其中工程研究前沿93项、工程开发前沿93项。
解决重大挑战是全球工程前沿的研究方向
当前，全球共同面临着新冠肺炎疫情、气候变化、生态治理等重大挑战。杨宝峰表示，瞄准世界工程科技前沿，有效应对全球性重大挑战，实现人类社会的可持续发展，已成为世界各国的战略选择。
近两年，新冠病毒引发的疫情对全球经济生活造成了重大影响，新冠病毒也是目前已知的第7种对人类致病的冠状病毒。因此，新冠病毒遗传进化与跨种感染的分子机制研究位列医药卫生领域工程研究前沿的首位。
由中国工程院院士陈赛娟担任课题组组长的医药卫生领域，中国工程院黄璐琦院士、田伟院士等多位专家参与其中。衰老的机制与干预、通用型CAR-T细胞免疫疗法位列该领域工程研究前沿第二位和第三位。
密切跟踪全球工程科技最新发展趋势的同时，紧密结合国家战略需求，致力于解决世界科技重大挑战。中国工程院舒印彪院士、中国工程院张远航院士、中国科学院李永舫院士、西北工业大学苑伟政教授等多位专家，先后就“构建以新能源为主体的新型电力系统”“大气氧化性和臭氧污染防治”“n-型聚合物受体和全聚合物太阳电池”“微型飞机的研究与发展”等研究前沿作解读报告。
跨界融合、交叉扩散、群体突破的特征日益明显
工程前沿是指具有前瞻性、先导性和探索性，对工程科技未来发展有重大影响和引领作用的关键方向。
在中国工程院副院长钟志华院士看来，当今世界正面临百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革持续深化演进。科技创新日益呈现出跨界融合、交叉扩散、群体突破的鲜明特征，国家之间的科技创新竞争更加激烈、更加复杂、更加多变。
报告显示，柔性内窥镜微创手术机器人位列机械与运载工程领域研究前沿第一位，该项前沿研究的国家间合作包括中国、澳大利亚、新加坡和英国，美国和德国等。相对传统刚性内镜尺寸大，以及在狭窄腔道操作困难的缺陷，它以其高灵活性与柔顺适应性等优势，为多种类型的人体腔道的早癌诊治一体化提供强有力的支撑。
报告指出，水下无人航行器是探索海洋的重要手段，近年来已在海洋资源勘探、水中反潜与反水雷等领域取得一定应用成效，但在面向复杂海洋环境与多样化作业任务，仍有待突破一批关键技术。该项前沿研究涉及能源与通信、人工智能、机械运载等多个领域。
随着人类社会工业化进程的推进，煤、天然气和石油等化石能源被过度消耗，人类向大气中排放过量的二氧化碳，造成了能源危机和环境问题。报告显示，二氧化碳合成多碳平台化合物、低碳高效先进气体分离纯化材料设计和应用等，位列化工冶金与材料工程领域工程研究前沿的前十位，多个学科领域参与其中。
以人工智能为代表的新一代信息技术正向纵深发展
“随着人工智能技术的不断进步，以人工智能为代表的新一代信息技术正向纵深发展。”杨宝峰在解读报告时表示。
该报告的农业领域由中国工程院院士张福锁担任课题组组长。报告显示，在精准农业和大数据的大框架内，人工智能在农业水肥管理中的应用价值将进一步提升。
报告还指出，利用智能传感、无线传输、大数据处理与智能控制等物联网和人工智能技术，对温度、光照度、土壤温湿度等环境参数进行动态监测，并通过对风机、卷帘、水肥灌溉等自动化设备的智能控制，使植物生长环境达到最适宜状态。
杨宝峰表示，九个领域的多项前沿研究借助了人工智能技术，例如面向智能计算的存量一体技术、自主无人系统智能感知与安全控制、人工智能赋能的系统工程等研究、水下无人航行器、仿昆虫微型扑翼飞行器、柔性内窥镜微创手术机器人、可穿戴柔性智能系统的整体设计及应用、智能高效钻具组合与钻完井技术、智能核供热系统开发与核心技术等。
从国家布局、合作态势以及发展趋势等角度，报告对186项前沿中关键的28项工程研究前沿和28项工程开发前沿，进行了详细剖析。
据悉，中国工程院自2017年起联合科睿唯安、高等教育出版社开展全球工程前沿研究，依托中国工程院《Engineering》系列期刊，每年组织开展全球工程前沿研究，邀请相关领域院士专家做前沿解读，并向全球发布中英文年度报告。
（本报北京12月14日电 本报记者 金振娅）
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