土木、環(huán)境領(lǐng)域全球工程前沿2018
來(lái)源：中國(guó)工程院院刊
工程科技是改變世界的重要力量，工程前沿是工程科技未來(lái)方向的重要指引。把握全球工程科技大勢(shì)，敏銳抓住科技革命新方向，已成為全球各國(guó)的戰(zhàn)略選擇。
自2017年起，中國(guó)工程院聯(lián)合科睿唯安公司、高等教育出版社組織開(kāi)展了“全球工程前沿”研究項(xiàng)目，期望能匯集全球工程科技人才的智慧，研判全球工程研究和工程開(kāi)發(fā)重點(diǎn)前沿，為人類應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供行動(dòng)參考。
1.
研究方法
全球工程前沿研究中的“前沿”是指具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性，對(duì)工程科技未來(lái)發(fā)展有重大影響和引領(lǐng)作用的主要方向，是培育工程學(xué)科創(chuàng)新能力的重要指南。
全球工程前沿采用數(shù)據(jù)分析與多輪專家建議及解讀研判相結(jié)合的實(shí)施方案；研究流程上分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)接、數(shù)據(jù)分析和專家研判3個(gè)階段；組織上實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)情報(bào)專家與領(lǐng)域?qū)＜疑疃群献�；研究范圍上涵蓋工程科技9個(gè)領(lǐng)域53個(gè)學(xué)科組。
具體實(shí)施流程見(jiàn)下圖，其中綠色為數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容，紫色為專家參與的內(nèi)容。
☝全球工程前沿研究實(shí)施流程圖
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數(shù)據(jù)對(duì)接階段主要通過(guò)領(lǐng)域?qū)＜液臀墨I(xiàn)情報(bào)專家的交互，明確數(shù)據(jù)挖掘的范圍。
工程前沿的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來(lái)自9個(gè)領(lǐng)域?qū)?yīng)的全球高水平期刊、重要會(huì)議及德溫特專利分類號(hào)，以及專家補(bǔ)充的關(guān)鍵期刊、論文或關(guān)鍵詞。
數(shù)據(jù)分析主要通過(guò)聚類方法獲得基于數(shù)據(jù)的研究熱點(diǎn)和專利地圖。
在工程研究熱點(diǎn)挖掘分析上，通過(guò)對(duì)9個(gè)領(lǐng)域2012—2017年間Web of Science核心合集中各年被引頻次處于各學(xué)科前10%的SCI期刊論文和會(huì)議論文進(jìn)行共被引聚類獲得文獻(xiàn)聚類主題。
然后從每個(gè)領(lǐng)域的聚類主題中按被引頻次、平均出版年、常被引論文的占比的指標(biāo)遴選出約50個(gè)互不交叉的候選工程研究熱點(diǎn)。為體現(xiàn)研究熱點(diǎn)的新興性，獨(dú)立篩選平均出版年在2016年后的20個(gè)聚類主題。
在開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)挖掘分析上，對(duì)于專利數(shù)據(jù)，利用專利文本間的語(yǔ)義相似度，對(duì)9個(gè)領(lǐng)域53個(gè)學(xué)科組2012—2017年間德溫特專利數(shù)據(jù)分享平臺(tái)（Derwent Innovation）中被引頻次前5000篇高被引的專利家族聚類，獲得53張能快速直觀呈現(xiàn)工程開(kāi)發(fā)技術(shù)分布的ThemeScape專利地圖。
專家研判主要通過(guò)專家提名、專家研討、問(wèn)卷調(diào)查確定最終前沿。
領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、提煉，對(duì)專利地圖進(jìn)行解讀；同時(shí)，為彌補(bǔ)數(shù)據(jù)挖掘中因算法局限性或數(shù)據(jù)滯后所導(dǎo)致的研究前沿性不足的問(wèn)題，鼓勵(lì)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)照數(shù)據(jù)分析結(jié)果查漏補(bǔ)缺，提名前沿。
經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析和專家提名，共獲得候選研究前沿482個(gè)，候選開(kāi)發(fā)前沿415個(gè)。而后領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)展了多輪研討和問(wèn)卷調(diào)查，最終遴選出2018年度每個(gè)領(lǐng)域10個(gè)左右工程研究前沿和10個(gè)左右工程開(kāi)發(fā)前沿，并從中選出3個(gè)研究前沿和3個(gè)開(kāi)發(fā)前沿進(jìn)行重點(diǎn)解讀。
2.
2018年度工程前沿概況
《全球工程前沿2018》報(bào)告基于科睿唯安共被引聚類的134 988個(gè)工程研究前沿?zé)狳c(diǎn)和Derwent Innovation的53張ThemeScape專利地圖，通過(guò)數(shù)據(jù)遴選、專家研判修正獲得94個(gè)工程研究前沿和96個(gè)工程開(kāi)發(fā)前沿，并重點(diǎn)解讀了其中的27個(gè)工程研究前沿和27個(gè)工程開(kāi)發(fā)前沿（見(jiàn)表1至表9內(nèi)容中的加粗部分）。
☟表1 機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域全球工程前沿
☟表2 信息與電子工程領(lǐng)域全球工程前沿
☟表3 化工、冶金與材料工程領(lǐng)域全球工程前沿
☟表4 能源與礦業(yè)工程領(lǐng)域全球工程前沿
☟表5 土木、水利與建筑工程全球工程前沿
☟表6 環(huán)境與輕紡工程領(lǐng)域全球工程前沿
☟表7 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域全球工程前沿
☟表8 醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域全球工程前沿
☟表9 工程管理領(lǐng)域全球工程前沿
3.
展望
“工程造福人類，科技創(chuàng)造未來(lái)。”全球工程前沿研究基于現(xiàn)有工程科技論文和專利成果及其機(jī)構(gòu)態(tài)勢(shì)，從工程科技供給能力識(shí)別工程科技關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)研判工程科技趨勢(shì)、優(yōu)化科技布局具有一定意義。但同時(shí)，全球工程前沿研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及大量的數(shù)據(jù)分析及專家與數(shù)據(jù)的交互。
2018年度工程前沿在數(shù)據(jù)挖掘方法、專家與數(shù)據(jù)交互和項(xiàng)目研究流程等創(chuàng)新上取得了一定的成果。但在原始數(shù)據(jù)范圍、技術(shù)顆粒度、交互反饋機(jī)制、重點(diǎn)前沿解讀數(shù)據(jù)支撐等方面還有待提升。
后續(xù)的全球工程前沿研究，將引入不同類型的數(shù)據(jù)和不同的分析方法工具，改進(jìn)數(shù)據(jù)與專家的交互方式。
從需求出發(fā)，分析和判斷新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的突破口；從工程科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律出發(fā)，在產(chǎn)學(xué)研深度融合中尋找新的生長(zhǎng)點(diǎn)，凝練工程科技領(lǐng)域的重大理論研究問(wèn)題和技術(shù)開(kāi)發(fā)難題，為工程科技創(chuàng)新部署提供科學(xué)的決策支撐，推動(dòng)人類文明進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
Fang Cai, Jiu-Ming Ji, Zhi-Qiang Jiang, Zhi-Rui Mu, Xiang Wu, Wen-Jiang Zheng, Wei-Xing Zhou, Shan-Tung Tu, Xuhong Qian. Engineering Fronts in 2018[J]. Engineering, 19 November 2018. [Epub ahead of print] doi: 10.1016/j.eng.2018.11.004.
