2018全球工程前沿报告-中国工程院-2018.11-237页_10mb

全球工程前沿总结（2018）

核心内容概述

本报告是基于中国工程院“全球工程前沿”研究项目，通过数据挖掘与专家研判相结合的方式，遴选并解读了2018年度94个工程研究前沿和96个工程开发前沿。报告旨在引导工程科技创新方向，服务于建设世界科技强国的战略目标。

研究方法

全球工程前沿研究采用“数据与专家多轮交互、迭代决策”的方法，融合定量分析与定性分析：

• 定量分析：利用科睿唯安的Web of Science核心合集和Derwent Innovation专利平台，对文献和专利进行共被引聚类和文本聚类分析，获取702个文献聚类主题和53张专利地图。
• 定性分析：各领域专家参与数据源确定、前沿提炼和重点解读，进行多轮研讨和问卷调查，最终确定每个领域10个左右的工程研究前沿和工程开发前沿，并从中选出3个重点前沿进行解读。

工程研究前沿

主要观点

• 工程研究前沿涵盖机械与运载工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与矿业工程、土木水利与建筑工程、环境与轻纺工程、农业、医药卫生和工程管理等9个领域。
• Top10工程研究前沿包括传统与新兴方向，如“自主水下航行器的自适应跟踪”“多智能体系统的一致性控制”“机械手的自适应神经网络控制”“锂离子电池热管理技术”等。

关键信息

• “自主水下航行器的自适应跟踪”：重点在于跟踪误差的稳定性，研究方法包括反步控制、级联系统控制等。该方向的论文主要来自中国、印度、韩国和伊朗，中国在被引频次上领先。
• “多智能体系统的一致性控制”：涉及智能体间的协调与通信，研究包括智能体动力学复杂度、通信拓扑复杂度和网络信息传输复杂度。主要研究机构为中国、美国、意大利等，中国在被引频次上占据优势。
• “机械手的自适应神经网络控制”：面对系统建模误差和外界干扰，采用神经网络、模糊控制、滑模控制等方法进行控制。研究主要集中在高校和科研机构，中国在该领域具有显著影响力。

工程开发前沿

主要观点

• 工程开发前沿同样涵盖9个领域，涉及机械、船舶、航空、能源、农业、医药等方向。
• Top10工程开发前沿包括传统技术的深入发展和新兴技术，如“MEMS传感器”“无人机”“新型发动机技术”等。

关键信息

• “MEMS传感器”：随着微机电系统技术的发展，MEMS传感器向高精度、多功能集成、智能化方向发展，广泛应用于航空航天、汽车工业、消费电子等领域。
• “无人机”：近年来，无人机技术发展迅速，成为工程开发前沿的热点，涉及自主控制、通信与导航等。
• “新型发动机技术”：包括燃气轮机、高效能推进系统等，旨在提升能源利用效率和环境适应能力。

各领域前沿数量分布

重点解读前沿

1. 自主水下航行器的自适应跟踪

• 研究重点：实现水下航行器的高精度定位和多体协同跟踪。
• 技术手段：反步控制、级联系统控制等。
• 发展趋势：向多水下航行器协同控制与智能路径规划发展。
• 主要国家/地区：中国、印度、韩国、伊朗。
• 主要机构：大连海事大学、印度理工学院、国立理工学院、中国科学技术大学等。

2. 多智能体系统的一致性控制

• 研究重点：实现多智能体系统间的同步与协调控制。
• 技术手段：分布式控制、通信拓扑优化、事件驱动控制。
• 发展趋势：向异构系统、复杂网络拓扑、鲁棒性提升方向发展。
• 主要国家/地区：中国、美国、意大利、比利时、荷兰、俄罗斯等。
• 主要机构：中国科学院、加州大学河滨分校、中国科学技术大学等。

3. 机械手的自适应神经网络控制

• 研究重点：通过神经网络、模糊控制等方法提升机械手控制精度与鲁棒性。
• 技术手段：神经网络控制、模糊控制、滑模控制、混合控制方法。
• 发展趋势：向智能控制方法融合、多模态控制技术发展。
• 主要国家/地区：中国。
• 主要机构：电子科技大学、中国科学技术大学、东南大学等。

总结

该报告系统梳理了2018年全球工程前沿的发展态势，涵盖了从基础研究到技术开发的多个方面，重点解读了三个关键研究前沿和三个关键开发前沿。研究方法科学，数据与专家相结合，具有较强的学术引领作用和实际应用价值。报告为工程科技创新提供了方向指引，有助于推动相关领域的进一步发展。