中国科学院报告《2023研究前沿》研判128个科学研究前沿

2023 研究前沿2目02录3 Contents 目录 1.背景5 背景和方法论 2.方法论6 2.1研究前沿的遴选与命名6 2.2研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读7 农和业动科物学 植物学 1.热点前沿及重点热点前沿解读11 1.1农业科学、植物学和动物学领域Top10热点前沿发展态势11 1.2重点热点前沿――“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”12 1.3重点热点前沿――“NLR免疫受体介导的植物免疫机制”16 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读19 2.1新兴前沿概述19 2.2重点新兴前沿――“水果采摘机器人的识别与定位方法”19 生态与环境科学1.热点前沿及重点热点前沿解读21 1.1生态与环境科学领域Top10热点前沿发展态势21 1.2重点热点前沿――“土壤微塑料的环境归趋和生态毒理”23 1.3重点热点前沿――“‘基于自然的解决方案’的理论与应用”26 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读29 2.1新兴前沿概述29 2.2重点新兴前沿――“人体组织中微塑料的检测与暴露”29 地球科学 1.热点前沿及重点热点前沿解读31 1.1地球科学领域Top10热点前沿发展态势31 1.2重点热点前沿――“CMIP6模式高气候敏感度成因及影响研究”32 1.3重点热点前沿――“利用重力勘测和气候试验及其后继任务研究 陆地水储量变化”36 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读39 2.1新兴前沿概述39 2.2重点新兴前沿――“汤加火山喷发全球影响研究”39 1 研目究录前沿2023 临床医学1.热点前沿及重点热点前沿解读41 1.1临床医学领域Top10热点前沿发展态势41 1.2重点热点前沿――“CRISPR-Cas9基因编辑和shRNA等新型基因疗法靶向BCL11A治疗镰状细胞病和β-地中海贫血”42 1.3重点热点前沿――“KRAS(G12C)抑制剂与肿瘤靶向治疗”44 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读48 2.1新兴前沿概述48 2.2重点新兴前沿――“猴痘感染暴发”48 生物科学 1.热点前沿及重点热点前沿解读51 1.1生物科学领域Top10热点前沿发展态势51 1.2重点热点前沿――“空间转录组技术”52 1.3重点热点前沿――“第三代长读长测序技术解析人类基因组结构变异”56 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读59 2.1新兴前沿概述59 2.2重点新兴前沿――“铜死亡：铜诱导肿瘤细胞死亡机制”59 化学与材料科学1.热点前沿及重点热点前沿解读61 1.1化学与材料科学领域Top10热点前沿发展态势61 1.2重点热点前沿――“海水电解催化剂”62 1.3重点热点前沿――“电催化合成过氧化氢”65 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读68 2.1新兴前沿概述68 2.2重点新兴前沿――“高性能HER和ORR光催化剂的开发 及其在太阳能燃料合成中的应用”69 物理学 1.热点前沿及重点热点前沿解读71 1.1物理学领域Top10热点前沿发展态势71 1.2重点热点前沿――“笼目超导材料AV3Sb5的特性研究”72 1.3重点热点前沿――“双场量子密钥分发”75 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读79 2.1新兴前沿概述79 2.2重点新兴前沿――“基于W玻色子质量精确测量结果的理论研究”79 2 研究前沿2目02录3 1.热点前沿及重点热点前沿解读81 天文学与天体物理学 1.1天文学与天体物理学领域Top10热点前沿发展态势81 1.2重点热点前沿――“‘激光干涉仪引力波天文台’-‘欧洲引力波探测器’ 引力波瞬态目录2及其对致密天体性质的揭示”82 1.3重点热点前沿――“重复快速射电暴的观测及性质研究”84 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读88 2.1新兴前沿概述88 2.2重点新兴前沿――“俄德合作‘光谱-RG’空间天文台上的eROSITA 望远镜观测结果”88 数学 1.热点前沿及重点热点前沿解读91 1.1数学领域Top10热点前沿发展态势91 1.2重点热点前沿――“Onsager猜想的证明”92 1.3重点热点前沿――“基于随机块模型的社区发现”95 信息科学 1.热点前沿及重点热点前沿解读101 1.1信息科学领域Top10热点前沿发展态势101 1.2重点热点前沿――“脉冲神经网络及其神经形态芯片”102 1.3重点热点前沿――“生成式对抗网络”105 经其济他学社、会心科理学学及 1.热点前沿及重点热点前沿解读109 1.1经济学、心理学及其他社会科学领域Top10热点前沿发展态势109 1.2重点热点前沿――“供应链风险管理及区块链技术在其中的应用”110 1.3重点热点前沿――“人工智能（AI）伦理”113 2.新兴前沿及重点新兴前沿解读116 2.1新兴前沿概述116 2.2重点新兴前沿――“以人为本、可持续性和富有弹性的工业5.0发展”116 附录研究前沿综述：寻找科学的结构118 编纂委员会127 3 研究前沿背景与方法论2023 2023 背景与方法论 4 1.背景 科学研究的世界呈现出蔓延生长、不断演化的景象。科研管理者和政策制定者需要掌握科研的进展和动态，以有限的资源来支持和推进科学进步。对于他们而言，洞察科研动向、尤其是跟踪新兴专业领域对其工作具有重大的意义。 为此，科睿唯安发布了“研究前沿”（ResearchFronts）数据和报告。定义一个被称作研究前沿的专业领域的方法，源自于科学研究之间存在的某种特定的共性。这种共性可能来自于实验数据，也可能来自于研究方法，或者概念和假设，并反映在研究人员在论文中引用其他同行的工作这一学术行为之中。 通过持续跟踪全球最重要的科研和学术论文，研究分析论文被引用的模式和聚类，特别是成簇的高被引论文频繁地共同被引用的情况，可以发现研究前沿。当一簇高被引论文共同被引用的情形达到一定的活跃度和连贯性时，就形成一个研究前沿，而这一簇高被引论文便是组成该研究前沿的“核心论文”。研究前沿的分析数据揭示了不同研究者在探究相关的科学问题时会产生一定的关联，尽管这些研究人员的背景不同或来自不同的学科领域。 总之，研究前沿的分析提供了一个独特的视角来揭示科学研究的脉络。研究前沿的分析不依赖于对文献的人工标引和分类（因为这种方法可能会有标引分 类人员判断的主观性），而是基于研究人员的相互引用而形成的知识之间和人之间的联络。这些研究前沿的数据连续记载了分散的研究领域的发生、汇聚、发展（或者是萎缩、消散），以及分化和自组织成更近的研究活动节点。在演进的过程中，每组核心论文的基本情况，如主要的论文、作者、研究机构等，都可以被查明和跟踪。通过对该研究前沿的施引论文①的分析，可以发现该领域的最新进展和发展方向。 2013年科睿唯安发布了《2013研究前沿――自然科学和社会科学的前100个探索领域》白皮书。2014年和2015年科睿唯安与中国科学院文献情报中心成立的“新兴技术未来分析联合研究中心”推出了《2014研究前沿》和《2015研究前沿》分析报告。2016年至2022年，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安联合发布了《2016研究前沿》、《2017研究前沿》、《2018研究前沿》、《2019研究前沿》、《2020研究前沿》、《2021研究前沿》和《2022研究前沿》分析报告。这一系列报告引起了全球广泛的关注。2023年，在以往系列研究前沿报告的基础上，推出了《2023研究前沿》分析报告。报告仍然以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于 科睿唯安的EssentialScienceIndicatorsTM(ESI)数据库中的12922个研究前沿，遴选出了2023年自然科学和社会科学的11大学科领域排名最前的110个热点前沿和18个新兴前沿。 ①引用核心论文的论文，也称引文。 2.方法论 整个分析工作分为两个部分：研究前沿的遴选和命名由科睿唯安和中国科学院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所合作完成，128个研究前沿的核心论文及其施引论文的数据由科睿唯安提供；研究前 2.1研究前沿的遴选与命名 《2023研究前沿》分析报告反映了当前自然科学与社会科学的11大学科领域的128个研究前沿（包括110个热点前沿和18个新兴前沿）。我们将ESI数据 库中20个学科的12922个研究前沿划分到11②个高度聚合的大学科领域，以此为基础遴选出较为活跃或发展迅速的研究前沿。报告中所列的128个研究前沿的具体遴选过程如下： 2.1.1热点前沿的遴选 今年热点前沿的遴选用了两种方法。方法1沿用 往年的热点前沿和新兴前沿遴选方法。方法2在2022年数学领域和信息科学领域研究前沿遴选方法的基础上，进行了微调和拓展应用。 方法1：首先将每个ESI学科中的研究前沿，按照核心论文的总被引频次进行排序，提取排在每个ESI学科前10%的最具引文影响力的研究前沿，并按照大学科领域进行合并。然后根据核心论文出版年的平均值重新排序，遴选出每个大学科领域中那些“最年轻”的研究前沿，并由各学科战略情报研究人员进行调整和归并。通过上述几个步骤在11个大学科领域分别选出若干个热点前沿。 方法2：首先按照11个大学科领域研究前沿中核心论文的篇均被引频次进行排序，选出超过本领域平 沿的分析和重点研究前沿（包括重点热点前沿和重点新兴前沿）的遴选及解读由中国科学院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所主持完成。此次分析基于2017-2022年的论文数据，数据下载时间为2023年3月。 均篇均被引频次的研究前沿，再根据核心论文出版年的平均值重新排序，由各学科战略情报研究人员判断这些研究前沿的研究主题是否显著促进了本领域的知识进步，并遴选出若干备选前沿。 结合上述两种方法，最终在11个大学科领域各遴选出10个热点前沿，共计110个热点前沿。因为每个领域具有不同的特点和引用行为，有些学科领域中的很多研究前沿在总被引频次和篇均被引频次上会相对较少，所以从11大学科领域中分别遴选出的排名前10的热点前沿，代表各大学科领域中最具影响力的研究前沿，但并不一定代表跨数据库（所有学科）中最大最热的研究前沿。 2.1.2新兴前沿的遴选 一个研究前沿有很多新近发表的核心论文，通常提示其是一个快速发展的专业研究方向。为了选取新兴的前沿，组成研究前沿的基础文献即核心论文的时效性是优先考虑的因素。这就是为什么我们称其为新兴前沿。 对11个大学科领域，为了识别新兴前沿，我们对研究前沿中的核心论文的出版年赋予了更多的权重或优先级，只有核心论文平均出版年在2021年6月之后的研究前沿才被考虑。将11个大学科领域对应的 ②11个大学科领域分别为：1.农业科学、植物学和动物学；2.生态与环境科学；3.地球科学；4.临床医学；5.生物科学；6.化学与材料科学；7.物理学；8.天文学与天体物理学；9.数学；10.信息科学；11.经济学、心理学及其他社会科学。 每个ESI学科的研究前沿按被引频次从高到低排序，选取被引频次排在前10%的研究前沿，然后由各学科战略情报研究人员经过调研和评审，遴选出每个ESI学科中的新兴前沿，并将其整合到11大学科领域中，从而遴选出了11大学科领域的18个新兴前沿。 从11大学科领域中共遴选出18个新兴前沿，并不按学科限定其遴选数量，因此这些新兴前沿在各个大学科领域中分布并不均匀，例如，2023年数学领域没有遴选出新兴前沿，而临床医学领域选出了5个新 兴前沿。 通过以上两个流程，本报告突出显示了11个高度聚合的大学科领域中的110个热点前沿和18个新兴前沿。 2.1.3研究前沿的命名 由各学科战略情报研究人员，根据研究前沿的核心论文的研究主题、主要内容和特点等，对128个研究前沿逐一进行命名，并结合专家意见调整确定。 2.2研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读 本报告在遴选的128个研究前沿的数据的基础上，由中国科学院科技战略咨询研究院的战略情报研究人 （1）核心论文数（P） ESI数据库用共被引文献簇（核心论文）来表征 员对11大学