全球工程前沿2022（英文版）

工程方面 前言 1 方法部分 2 1工程研究方面的识别 2 1.1数据采集和预处理纸 3 1.2矿业集群文学的主题 3 1.3研究前沿的确定与解释 4 2确定工程发展前沿 5 2.1专利数据的采集和制备 5 2.2挖掘专利的主题 5 2.3发展战线的确定和解释 5 3发展路线图 6 4术语 6 乙方报告在不同领域 8 一、机械和车辆工程 8 1工程研究方面 8 1.1十大工程研究前沿趋势 8 1.2三个关键工程研究前沿的解读 13 2工程开发方面 22 2.1十大工程发展前沿趋势 22 2.2对三个关键工程发展前沿的解释 27 2信息与电子工程 37 1工程研究方面 37 1.1十大工程研究前沿趋势 37 1.2三个关键工程研究前沿的解读 43 2工程开发方面 54 2.1十大工程发展前沿趋势 54 2.2对三个关键工程发展前沿的解释 60 三、化工、冶金与材料工程 72 1工程研究方面 72 1.1前12个工程研究前沿的趋势 72 1.2三个关键工程研究前沿的解读 77 2工程开发方面 88 2.1十大工程发展前沿趋势 88 2.2对三个关键工程发展前沿的解释 92 四、能源和采矿工程 103 1工程研究方面 103 1.1前12个工程研究前沿的趋势 103 1.2四个关键工程研究前沿的解读 108 2工程开发方面 122 2.1十大工程发展前沿趋势 122 2.2对四个关键工程发展前沿的解释 129我 内容 1.1 十大工程研究的趋势方面 140 V.1.2 三项重点工程研究解读方面 145 2 工程开发方面 156 2.1 十大工程开发的趋势方面 156 2.2 三个关键工程开发的解释方面 161 VI. 环境与轻纺工程 170 1 工程研究方面 170 1.1 十大工程研究的趋势方面 170 1.2 三项重点工程研究解读方面 175 2 工程开发方面 185 2.1 十大工程开发的趋势方面 185 2.2 三个关键工程开发的解释方面 190 VII. 农业 198 1 工程研究方面 198 1.1 前11个工程研究的趋势方面 198 1.2 解读三项重点工程研究方面 203 2 工程开发方面 216 2.1 前11个工程开发的趋势方面 216 2.2 三个关键工程开发的解释方面 221 VIII. 医学和健康 230 1 工程研究方面 230 1.1 十大工程研究的趋势方面 230 1.2 三项重点工程研究解读方面 238 2 工程开发方面 250 2.1 十大工程开发的趋势方面 250 2.2 三个关键工程开发的解释方面 258 工程方面 民事、液压和建筑工程140 1工程研究方面140 IX.工程管理272 1工程研究方面272 1.1十大工程研究的趋势方面272 1.2四项重点工程研究解读方面277 2工程开发方面295 2.1十大工程开发的趋势方面295 2.2四大重点工程开发解读方面301 参与者的总体规划集团314 2 前言 工程科学与技术是改变世界的重要力量，工程战线代表了未来工程科学与技术创新的重要方向。当前，世界、时代和历史的变化正在以前所未有的方式展开。新一轮科技革命和产业变革不断深化。人类社会正面临着前所未有的挑战。紧跟世界科技趋势，准确识别变化，科学应对变化，主动求变，已成为各国的共同选择。 为了跟踪工程科学与技术的发展趋势，中国最受尊敬的咨询学术机构中国工程院（CAE）自2017年以来每年都在组织一个名为“全球工程前沿”的项目。每年确定并发布近百个工程研究前沿和工程发展前沿，指导学术发展，推动工程科技创新。 2022年全球工程前沿研究依托CAE的9个学术部门和学术期刊，与科睿唯安合作，确定了95个工程研究前沿和93个工程开发前沿。这是通过对工程研发前沿并重，定量分析和定性研究相结合，将数据挖掘与专家论证相结合来实现的。其中，选取29个重点工程研究前沿和29个重点工程发展前沿进行详细解读。 2022年，我们在项目初期就探索并制定了技术体系，界定了九个领域的技术边界和结构，梳理了各技术分支之间的相关性。在关键工程战线解读过程中，引入发展路线图工具，研究未来5-10年重点工程战线的发展方向。 本报告介绍了2022年项目的成果，分为两部分。A部分解释了数据和方法。B部分介绍了技术报告，重点是九个领域：（i）机械和车辆工程;（二）信息和电子工程;（三）化学、冶金和材料工程;（四）能源和采矿工程;（v ）土木、水利和建筑工程;（六）环境与轻纺工程;（七）农业;（八）医药和卫生;（ix）工程管理。每份报告都描述和分析了这些领域的工程研发前沿，并详细解释了关键前沿。 确定工程前沿是一项复杂且具有挑战性的任务。六年来，研究团队聚焦全球工程科技的发展热点和挑战，逐步探索出一条独特的研究路径，即研究、论坛、期刊紧密结合，相互促进。该项目得到了来自各个领域和机构的近千名院士和专家的支持。我们感谢他们所有人！ 方法部分 工程是人类借助科学技术改造世界的实践活动。工程前沿是指前瞻性、领先性和探索性的关键方向。对工程科技的未来发展具有重要影响和引领作用，是培养工程科技领域创新能力的重要指南。根据战线的创新阶段，工程战线分为以理论探索为主的工程研究战线和以工程科学与技术实际应用为主的工程开发战线。 全球工程前沿2022项目以专家评价和数据为支撑，采用专家与数据多轮互动进行迭代研究分析，实现专家判断与数据分析深度融合。2022年，评选出95个全球工程研究前沿、93个全球工程发展前沿，其中29个工程研究前沿和29个工程开发前沿被列为重点解读。九个领域的工程研究和工程开发战线分布如表1.1所示。 前沿研究包括三个阶段：数据准备、数据分析和专家评审。在数据准备中 阶段，领域、图书馆和信息专家根据技术体系制定文献和专利检索策略，界定数据挖掘的范围。在数据分析阶段，采用共引聚类方法获取聚类文献主题，采用共词聚类法获取主题景观专利图。在专家评审阶段，通过前线议题部分、前线名称修改、专家组讨论等方式逐步选定和确定战线。为了解决由于算法限制或数据挖掘滞后而导致缺乏新颖性的问题，鼓励来自不同领域的专家检查数据分析结果 ，以修改、组合和扩展工程前沿。全球工程前沿项目操作流程图如图1.1所示，其中绿色、紫色和红色框分别表示数据分析、专家研究以及专家与数据之间的多轮迭代交互。 1工程研究方面的识别 工程研究前沿的确定分两步进行。第一步是根据SCI期刊论文，通过共引聚类方法确定聚类文献主题，并 机械与车辆工程 研究方面10 发展方面10 信息与电子工程 10 10 化学、冶金和材料工程 12 10 能源与矿业工程 12 12 民事、液压、建筑工程 10 10 环境与轻纺工程 10 10 农业 11 11 医学和健康 10 10 工程管理 10 10 总计 95 93 表1.1九个领域的工程研究和工程开发战线分布情况 场工程数量工程数量 从WebofScienceCoreCollection收集的会议记录数据。第二步是通过专家提名征集工程研究课题。通过专家论证和提炼确定的候选工程研究前沿，经过问卷调查和多轮专家讨论，产生了9个领域的95个工程研究前沿。 1.1数据采集和预处理纸 首先，构建了中国工程院和WebofScience学科9个学术部门的技术系统之间的映射关系，得到了各领域对应的学术期刊和学术会议列表。经领域专家更正和补充，确定九个领域的数据分析来源为12709种期刊和48260份会议。此外，对于来自79个多学科科学期刊的文章，每篇文章的领域根据其参考文献中引用的主题被重新分配到最相关的主题领域。 因此，检索了2016年至2021年间发表的文章和会议论文（引用截止日期为2022年1月）。对于每个领域，期刊和会议之间的差异，出版年份， 等都经过综合考虑。通过分别处理期刊和会议论文集，选择引用量排名前10%的具有高影响力的论文作为研究前沿分析的原始数据集 ，参考WebofScience中的高被引论文，如表1.1.1所示。 1.2矿业集群文学的主题 通过对上述9个数据数据集中高被引率前10%的论文进行共引聚类分析，得到9个领域所有聚类文献题目。根据核心论文数量、引用总数、平均出版年份和持续被引论文比例，对2016-2019年 发表的期刊和会议论文的主题进行评选。因此，提取了35个不同的文献主题。根据核心论文数量、引用总数和持续被引论文比例，对2020-2021年发表的期刊和会议论文的主题进行评选。此 后，获得了25个不同的文学主题。重叠的主题被与其他领域不相交的主题所取代。此外，聚类主题未涵盖的主题按关键字单独提取。最后，获得了9个领域的772个聚类文献主题（表1.2.1） 。 初步审查的期刊和会议 技术体系 初步审查的专利搜索策略 提名的研究方面主题专家 修改后的文献和专利列表 提名的发展方面主题专家 研究课题的候选人 主题柱身专利地图 数据挖掘的论文 数据挖掘的专利 迭代的专家和数据之间的交互 池的50个研究领域 池50开发方面 由专家提名 专家小组讨论 10个研究领域 问卷调查 10发展方面 数据分析 3关键研究领域深入的解释 3关键发展方面深刻的解释 路线图 工程研究前沿工程开发前沿 图1.1全球工程前沿项目操作流程 表1.1.1各领域期刊、会议和前10%高被引论文数量 不。场 的期刊 数量的会议 高被引论文数量的 10% 1 机械与车辆工程 533 3026 96918 2 信息与电子工程 999 21306 220667 3 化学、冶金和材料工程 1209 4259 292796 4能源和采矿工程 938 2682 149334 5民事、液压、建筑工程 650 1284 71484 6环境与轻纺工程 1362 1376 225197 7农业 1363 934 165566 8医学和健康 4835 12072 499690 9工程管理 820 1321 55778 表1.2.1各领域共引聚类结果统计 不。场数量的集群主题核心论文的数量 数量的候选人工程研究热点 2信息与电子工程223429650671 3 29447 119038 61 4 能源与矿业工程 16204 68338 96 5 民事、液压、建筑工程 7893 34302 126 环境与轻纺工程 6 24309 98407 93 农业177369027869 8医学和健康 50805 214345 65 9工程管理56622214079 1机械和车辆工程1073443833103 化学、冶金和材料工程 1.3研究前沿的确定和解释 在处理和挖掘纸质数据的同时，领域专家通过对科技新闻和政策相关数据的综合分析，提出研究前沿问题，并将其整合到前沿确定的每个阶段。 在数据准备阶段，图书馆和信息专家将领域专家提出的前沿研究问题转化为检索策略，这是初始数据源的重要组成部分。在数据分析阶段，对于 集群文献主题未涵盖的主题，领域专家提供关键词、代表性论文或代表性期刊进行定制检索和挖掘。在专家评审阶段，领域专家将根据聚类文献结果检查遗漏，并对数据挖掘结果中不存在但被认为重要的前沿进行第二轮提名。图书馆和信息专家提供数据支持。最后 ，领域专家对通过数据挖掘和专家提名获得的工程研究前沿课题进行合并、修改和完善。在问卷调查和多轮会议讨论之后，为每个领域选择了大约10个工程研究前沿。 在每个领域，根据发展前景和意义选择三到四个重点研究前沿。邀请前沿方向权威专家，从国家和机构布局、合作网络、发展趋势、研发重点等角度详细解读前沿。 2工程开发方面的识别 工程开发前沿的识别主要使用两种方法进行。首先，基于德温特创新专利数据库，对被引次数最高的9个领域中53个主题的前10000个专利族进行聚类，获得53张主题景观图。领域专家从这些地图中解释了候选工程开发前沿。第二种办法涉及专家提名。通过这两种方法获得的候选人发展战线经过了多轮专家讨论和问卷调查。因此，在每个领域确定了大约10个工程发展前沿。