土木、環(huán)境領域全球工程前沿2018
來源：中國工程院院刊
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方向的重要指引。把握全球工程科技大勢，敏銳抓住科技革命新方向，已成為全球各國的戰(zhàn)略選擇。
自2017年起，中國工程院聯(lián)合科睿唯安公司、高等教育出版社組織開展了“全球工程前沿”研究項目，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發(fā)重點前沿，為人類應對全球挑戰(zhàn)、實現可持續(xù)發(fā)展提供行動參考。
1.
研究方法
全球工程前沿研究中的“前沿”是指具有前瞻性、先導性和探索性，對工程科技未來發(fā)展有重大影響和引領作用的主要方向，是培育工程學科創(chuàng)新能力的重要指南。
全球工程前沿采用數據分析與多輪專家建議及解讀研判相結合的實施方案；研究流程上分數據對接、數據分析和專家研判3個階段；組織上實現文獻情報專家與領域專家深度合作；研究范圍上涵蓋工程科技9個領域53個學科組。
具體實施流程見下圖，其中綠色為數據分析的內容，紫色為專家參與的內容。
☝全球工程前沿研究實施流程圖
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數據對接階段主要通過領域專家和文獻情報專家的交互，明確數據挖掘的范圍。
工程前沿的基礎數據主要來自9個領域對應的全球高水平期刊、重要會議及德溫特專利分類號，以及專家補充的關鍵期刊、論文或關鍵詞。
數據分析主要通過聚類方法獲得基于數據的研究熱點和專利地圖。
在工程研究熱點挖掘分析上，通過對9個領域2012—2017年間Web of Science核心合集中各年被引頻次處于各學科前10%的SCI期刊論文和會議論文進行共被引聚類獲得文獻聚類主題。
然后從每個領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遴選出約50個互不交叉的候選工程研究熱點。為體現研究熱點的新興性，獨立篩選平均出版年在2016年后的20個聚類主題。
在開發(fā)熱點挖掘分析上，對于專利數據，利用專利文本間的語義相似度，對9個領域53個學科組2012—2017年間德溫特專利數據分享平臺（Derwent Innovation）中被引頻次前5000篇高被引的專利家族聚類，獲得53張能快速直觀呈現工程開發(fā)技術分布的ThemeScape專利地圖。
專家研判主要通過專家提名、專家研討、問卷調查確定最終前沿。
領域專家對數據分析結果進行優(yōu)化、提煉，對專利地圖進行解讀；同時，為彌補數據挖掘中因算法局限性或數據滯后所導致的研究前沿性不足的問題，鼓勵領域專家對照數據分析結果查漏補缺，提名前沿。
經過數據分析和專家提名，共獲得候選研究前沿482個，候選開發(fā)前沿415個。而后領域專家開展了多輪研討和問卷調查，最終遴選出2018年度每個領域10個左右工程研究前沿和10個左右工程開發(fā)前沿，并從中選出3個研究前沿和3個開發(fā)前沿進行重點解讀。
2.
2018年度工程前沿概況
《全球工程前沿2018》報告基于科睿唯安共被引聚類的134 988個工程研究前沿熱點和Derwent Innovation的53張ThemeScape專利地圖，通過數據遴選、專家研判修正獲得94個工程研究前沿和96個工程開發(fā)前沿，并重點解讀了其中的27個工程研究前沿和27個工程開發(fā)前沿（見表1至表9內容中的加粗部分）。
☟表1 機械與運載工程領域全球工程前沿
☟表2 信息與電子工程領域全球工程前沿
☟表3 化工、冶金與材料工程領域全球工程前沿
☟表4 能源與礦業(yè)工程領域全球工程前沿
☟表5 土木、水利與建筑工程全球工程前沿
☟表6 環(huán)境與輕紡工程領域全球工程前沿
☟表7 農業(yè)領域全球工程前沿
☟表8 醫(yī)藥衛(wèi)生領域全球工程前沿
☟表9 工程管理領域全球工程前沿
3.
展望
“工程造福人類，科技創(chuàng)造未來。”全球工程前沿研究基于現有工程科技論文和專利成果及其機構態(tài)勢，從工程科技供給能力識別工程科技關鍵技術，對研判工程科技趨勢、優(yōu)化科技布局具有一定意義。但同時，全球工程前沿研究是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及大量的數據分析及專家與數據的交互。
2018年度工程前沿在數據挖掘方法、專家與數據交互和項目研究流程等創(chuàng)新上取得了一定的成果。但在原始數據范圍、技術顆粒度、交互反饋機制、重點前沿解讀數據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據和不同的分析方法工具，改進數據與專家的交互方式。
從需求出發(fā)，分析和判斷新一輪科技革命和產業(yè)變革的突破口；從工程科學技術發(fā)展的規(guī)律出發(fā)，在產學研深度融合中尋找新的生長點，凝練工程科技領域的重大理論研究問題和技術開發(fā)難題，為工程科技創(chuàng)新部署提供科學的決策支撐，推動人類文明進步。
參考文獻
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.
