光明日報記者 金振娅
柔性內窺鏡微創手術機器人、新冠病毒遺傳進化與跨種感染的分子機制研究、衰老的機制與幹預、集成微波光子學、跨流域調水的生態環境效應等,這些看似深奧、實則造福人類的高科技,均位列于中國工程院、科睿唯安公司與高等教育出版社14日聯合發布的《全球工程前沿2021》之中。
2021全球工程前沿項目負責人、中國工程院楊寶峰院士介紹,186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、土木水利與建築工程、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93項。
解決重大挑戰是全球工程前沿的研究方向
當前,全球共同面臨著新冠肺炎疫情、氣候變化、生態治理等重大挑戰。楊寶峰表示,瞄准世界工程科技前沿,有效應對全球性重大挑戰,實現人類社會的可持續發展,已成爲世界各國的戰略選擇。
近兩年,新冠病毒引發的疫情對全球經濟生活造成了重大影響,新冠病毒也是目前已知的第7種對人類致病的冠狀病毒。因此,新冠病毒遺傳進化與跨種感染的分子機制研究位列醫藥衛生領域工程研究前沿的首位。
由中國工程院院士陳賽娟擔任課題組組長的醫藥衛生領域,中國工程院黃璐琦院士、田偉院士等多位專家參與其中。衰老的機制與幹預、通用型CAR-T細胞免疫療法位列該領域工程研究前沿第二位和第三位。
密切跟蹤全球工程科技最新發展趨勢的同時,緊密結合國家戰略需求,致力于解決世界科技重大挑戰。中國工程院舒印彪院士、中國工程院張遠航院士、中國科學院李永舫院士、西北工業大學苑偉政教授等多位專家,先後就“構建以新能源爲主體的新型電力系統”“大氣氧化性和臭氧汙染防治”“n-型聚合物受體和全聚合物太陽電池”“微型飛機的研究與發展”等研究前沿作解讀報告。
跨界融合、交叉擴散、群體突破的特征日益明顯
工程前沿是指具有前瞻性、先導性和探索性,對工程科技未來發展有重大影響和引領作用的關鍵方向。
在中國工程院副院長鍾志華院士看來,當今世界正面臨百年未有之大變局,新一輪科技革命和産業變革持續深化演進。科技創新日益呈現出跨界融合、交叉擴散、群體突破的鮮明特征,國家之間的科技創新競爭更加激烈、更加複雜、更加多變。
報告顯示,柔性內窺鏡微創手術機器人位列機械與運載工程領域研究前沿第一位,該項前沿研究的國家間合作包括中國、澳大利亞、新加坡和英國,美國和德國等。相對傳統剛性內鏡尺寸大,以及在狹窄腔道操作困難的缺陷,它以其高靈活性與柔順適應性等優勢,爲多種類型的人體腔道的早癌診治一體化提供強有力的支撐。
報告指出,水下無人航行器是探索海洋的重要手段,近年來已在海洋資源勘探、水中反潛與反水雷等領域取得一定應用成效,但在面向複雜海洋環境與多樣化作業任務,仍有待突破一批關鍵技術。該項前沿研究涉及能源與通信、人工智能、機械運載等多個領域。
隨著人類社會工業化進程的推進,煤、天然氣和石油等化石能源被過度消耗,人類向大氣中排放過量的二氧化碳,造成了能源危機和環境問題。報告顯示,二氧化碳合成多碳平台化合物、低碳高效先進氣體分離純化材料設計和應用等,位列化工冶金與材料工程領域工程研究前沿的前十位,多個學科領域參與其中。
以人工智能爲代表的新一代信息技術正向縱深發展
“隨著人工智能技術的不斷進步,以人工智能爲代表的新一代信息技術正向縱深發展。”楊寶峰在解讀報告時表示。
該報告的農業領域由中國工程院院士張福鎖擔任課題組組長。報告顯示,在精准農業和大數據的大框架內,人工智能在農業水肥管理中的應用價值將進一步提升。
報告還指出,利用智能傳感、無線傳輸、大數據處理與智能控制等物聯網和人工智能技術,對溫度、光照度、土壤溫濕度等環境參數進行動態監測,並通過對風機、卷簾、水肥灌溉等自動化設備的智能控制,使植物生長環境達到最適宜狀態。
楊寶峰表示,九個領域的多項前沿研究借助了人工智能技術,例如面向智能計算的存量一體技術、自主無人系統智能感知與安全控制、人工智能賦能的系統工程等研究、水下無人航行器、仿昆蟲微型撲翼飛行器、柔性內窺鏡微創手術機器人、可穿戴柔性智能系統的整體設計及應用、智能高效鑽具組合與鑽完井技術、智能核供熱系統開發與核心技術等。
從國家布局、合作態勢以及發展趨勢等角度,報告對186項前沿中關鍵的28項工程研究前沿和28項工程開發前沿,進行了詳細剖析。
據悉,中國工程院自2017年起聯合科睿唯安、高等教育出版社開展全球工程前沿研究,依托中國工程院《Engineering》系列期刊,每年組織開展全球工程前沿研究,邀請相關領域院士專家做前沿解讀,並向全球發布中英文年度報告。
(光明日報北京12月14日電)
《光明日報》( 2021年12月15日09版)
來源: 光明網-《光明日報》