2018全球工程前沿_235页_10mb

全球工程前沿总结（2018年）

核心内容概览

本报告总结了2018年度全球工程前沿研究与开发的最新进展，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。研究方法结合定量分析与定性分析，通过数据挖掘与专家研判相结合的方式，最终遴选并重点解读了27个工程研究前沿和27个工程开发前沿。

主要观点与关键信息

1. 研究方法

• 数据与专家多轮交互：研究采用科睿唯安的共被引聚类方法和专利文本聚类技术，获取高影响力论文和专利。
• 专家提名：在数据挖掘前和后，专家提名前沿问题，以补充数据挖掘结果，确保全面性。
• 多轮研讨与问卷调查：专家对前沿进行多轮研讨与问卷调查，最终确定各领域10个左右的工程研究与开发前沿。

2. 工程研究前沿

• 总数量：94个工程研究前沿。
• 主要方向：
  • 机械与运载工程：包括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、水下自主导航系统、锂离子电池热管理技术、全球导航卫星系统优化、认知无线网络、基于触觉的目标识别、近海岸波浪能资源评估及利用、电/磁场强化纳米流体对流传热。
• 趋势分析：
  • “自主水下航行器的自适应跟踪”和“电/磁场强化纳米流体对流传热”是近年来论文发表增速显著的方向。
  • 研究多聚焦于智能控制、协同控制、系统稳定性与优化。

3. 工程开发前沿

• 总数量：96个工程开发前沿。
• 主要方向：
  • 机械与运载工程：包括MEMS传感器、船舶新型推进系统、无人机、燃气轮机、海洋探测与定位技术、无人汽车的自主控制、海上通信、导航与定位技术、新一代图像显示技术、飞行器起降与飞行、新型发动机技术。
• 趋势分析：
  • “无人机”是近年来专利公开量增速最显著的方向。
  • 开发前沿聚焦于提高系统性能、可靠性、智能化水平和适应复杂环境能力。

领域报告重点

一、机械与运载工程

1.1 Top10 工程研究前沿发展态势

• 传统研究方向如自主水下航行器跟踪控制、多智能体系统一致性控制、机械手自适应控制等仍为热点。
• 新兴前沿如锂离子电池热管理、电/磁场强化纳米流体对流传热等也备受关注。

1.2 Top3 工程研究前沿重点解读

1. 自主水下航行器的自适应跟踪：

   • 该技术面临强耦合非线性系统、参数不确定性等问题。
   • 研究趋势包括欠驱动与全驱动系统的控制方法、多智能体协同控制、智能路径规划。
   • 核心论文主要来自中国、印度、韩国、伊朗，其中中国贡献最多，被引频次最高。

2. 多智能体系统的一致性控制：

   • 研究聚焦于智能体动力学复杂度、通信拓扑复杂度、网络信息传输复杂度。
   • 研究应用涵盖工业多机器人协同、无人机编队控制、无线传感网络优化。
   • 中国和美国在该领域合作较多，中国在被引频次方面占主导地位。

3. 机械手的自适应神经网络控制：

   • 机械手控制系统面临建模误差、外界干扰等不确定性问题。
   • 研究趋势包括融合多种控制方法（如模糊控制、鲁棒控制）以提高系统性能。
   • 中国高校在该领域贡献突出，研究机构间存在合作。

2.1 Top10 工程开发前沿发展态势

• 传统开发方向如MEMS传感器、船舶推进系统、燃气轮机、海洋探测与定位技术等仍为热点。
• 新兴方向如无人机、无人汽车自主控制、新一代图像显示技术等获得广泛关注。

2.2 Top3 工程开发前沿重点解读

1. MEMS传感器：

   • 作为新型传感器，MEMS传感器在微型化、高精度、多功能集成方面发展迅速。
   • 应用于航空航天、汽车、生物医学及消费电子等领域。
   • 随着物联网技术发展，无线MEMS传感器需求增加，电源成为关键点。

2. 无人机：

   • 无人机技术发展迅速，专利公开量逐年上升。
   • 应用于军事、农业、测绘等多个领域。
   • 研究重点包括控制算法、导航系统、通信技术等。

3. 新型发动机技术：

   • 新型发动机技术涵盖燃气轮机、混合动力系统等。
   • 研究目标在于提高效率、降低排放、适应复杂工况。
   • 与新能源技术结合，成为未来能源开发的重要方向。

术语解释

• 被引频次：论文被Web of Science核心合集引用的次数。
• 高影响力论文：在同出版年、同学科论文中被引频次排名前10%的论文。
• 文献聚类主题：通过共被引分析获得的一系列主题和关键词组合。
• 核心论文：与工程研究前沿相关的高影响力论文。
• 施引核心论文：引用核心论文的文献集合。
• 平均出版年：文献聚类主题中所有文献的平均出版年份。
• 常被引论文：引文速度排名前10%的论文。
• 专利地图：通过语义相似度分析将相关专利聚集并可视化展示的技术图谱。
• 技术覆盖宽度：专利被分入的不同德温特手工代码数量。
• 论文比例 / 公开量比例：统计国家或机构的产出量时，每个国家或机构算一次，可能导致比例超过100%。

总结

本报告全面展示了2018年全球工程前沿的发展趋势与研究热点，强调了数据挖掘与专家研判的结合，突出了机械与运载工程领域在自适应控制、协同控制、智能传感与通信等方向的突破与挑战。研究不仅关注技术发展，也注重实际应用与产业需求，为工程科技创新提供了重要参考和指导。