数读《全球工程前沿2022》：中国是工程研究前沿“优等生”

来源：封面新闻

封面新闻记者 谭羽清

近日，中国工程院、科睿唯安公司与高等教育出版社联合发布《全球工程前沿2022》报告（以下简称《报告》），从9个领域，描述与分析了95项工程研究前沿和93项工程开发前沿。

工程前沿，是指具有前瞻性、先导性和探索性，对工程科技未来发展有重大影响和引领作用的关键方向。

《报告》内工程研究前沿TOP1（以下简称“研究TOP1”）相关数据显示，今年我国在工程研究前沿中成绩斐然，为9个领域贡献了诸多核心论文。

若不计参与“医药卫生”领域“研究TOP1”核心论文数，中国参与“研究TOP1”的核心论文总数位列世界第一。

以下，记者根据对《报告》内“研究TOP1”核心论文相关数据分析，选取了3个或最值得关注的“研究TOP1”，包括解决新能源车“心脏病”的电池材料、帮飞行器“学会”自己降落的着陆技术以及打倒肿瘤免疫治疗中的“拦路虎”的医学研究。

关注点1：解决新能源车的“心脏病”

在9领域“研究TOP1”中，我国在能源与矿业领域的研究前沿——“高安全性高能量密度电池体系关键材料”中参与核心论文数最多，相关占比也最大。

《报告》介绍，现有的锂离子电池的能量密度已接近其理论值，很难满足电动汽车市场的发展需求，并且在大规模的应用中，其安全性问题也成为阻碍行业发展的难题。

这些难题要如何解决？“高安全性高能量密度电池体系关键材料”相关研究或能给出答案。

据悉，电池主要由正极、负极和电解质组成，其整体的能量密度依赖正负极，而安全性则取决于电解质，要实现“双高”，主要就得从电池的这几部分进行改进。

而电极的能量密度则由电压和容量决定，因此目前的研究前沿中，高能量密度正极主要发展方向是高电压正极材料和高容量的硫正极材料，负极则主要向锂金属和硅负极方向发展。其中，正极材料的成本占总成本的 40% 以上，但兼具高容量和高电压的理想正极材料仍待突破。

电解质则由复合固态电解质向无机固态电解质发展。《报告》提到，固态电解质不仅能够从本质上解决电池的安全性问题，而且可以适配高能量密度的正负极。

关注点2：帮飞行器“学会”自己降落

机械与运载工程领域的“飞行器船舶甲板自主着陆技术” 是核心论文产出量最少的“研究TOP1”，《报告》表格统计的核心论文数仅有8篇，其中有中国参与的最多。

“飞行器船舶甲板自主着陆”是指在飞行器降落阶段，将机载设备得到的信息通过处理，获得精度足够高的降落信息，使飞行器自行完成着陆的过程。相关研究主要分为两个方面，一个是自主着陆引导技术，另一个是自主着陆控制技术。

这种着陆技术对我国实现强大海军力量、迈向海洋强国具有重要实际意义。它的升级离不开控制工程、传感器、计算机、人工智能等信息技术的发展，在导航、制导与控制、仪器科学、飞行器设计等学科领域具有重要理论研究价值。

到目前为止，飞行器船舶甲板着陆技术的研究已经向多信息、全方位、自主化方向发展。

关注点3：打倒肿瘤免疫治疗中的“拦路虎”

医药卫生领域的“实体瘤的免疫异质性及干预策略研究” 在9个“研究TOP1”中属核心论文产出量最多的，《报告》统计的就有945篇。

对于该研究的相关核心论文，美国参与的最多。

《报告》介绍，肿瘤免疫治疗已经革新了肿瘤临床治疗实践。据相关报道，目前这种方式已用于治疗黑色素瘤，非小细胞肺癌、肾癌等多类型的肿瘤疾病，为患者带来巨大益处。

但是很多因素仍显著限制着这种疗法的疗效，其中最为学界关注的便是“肿瘤的免疫异质性”。它是指在肿瘤的发生过程中，随着肿瘤细胞的不断进化、演变和选择，抗肿瘤免疫由免疫清除、免疫平衡发展至免疫逃逸。

这种“免疫异质性”与疾病进展和治疗反应性密切相关。准确了解它、开展相应干预策略研究，对于在临床中正确评估它、促进更加有效的个体化治疗发展至关重要。

目前，世界多国对实体瘤的免疫异质性均有较大的研究投入，并开展了广泛的合作。但在这一前沿中，中国目前处于与国外同类研究跟跑的态势。