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全球工程前沿总结（2018年）

核心内容概述

2018年全球工程前沿研究由中国工程院主导，结合定量分析与定性分析，综合专家意见与数据挖掘，遴选了94个工程研究前沿和96个工程开发前沿。研究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九大领域，重点解读了27个研究前沿和27个开发前沿。

主要观点

• 全球工程前沿研究方法：采用数据与专家多轮交互、迭代决策的方式，确保研究的科学性和前瞻性。
• 研究与开发并重：工程研究前沿关注理论创新与技术发展，工程开发前沿则侧重于实际应用与技术转化。
• 多学科交叉融合：许多前沿方向涉及多学科的融合，如多智能体系统、认知无线网络、电/磁场强化纳米流体等。
• 关注新兴技术与传统技术的结合：如“电/磁场强化纳米流体对流传热”“近海岸波浪能资源评估及利用”等新兴方向受到高度重视。

关键信息

一、机械与运载工程

1.1 工程研究前沿（Top10）

1. 自主水下航行器的自适应跟踪：关注非线性系统的自适应控制技术，提升跟踪精度与稳定性。
2. 多智能体系统的一致性控制：研究智能体之间的协同控制，广泛应用于机器人、无人机等领域。
3. 机械手的自适应神经网络控制：结合神经网络与传统控制方法，提升机械手的控制精度与适应性。
4. 水下自主导航系统：提高水下定位精度，解决城市工况下的信号干扰问题。
5. 锂离子电池热管理技术：关注电池在电动汽车中的热管理，提升安全性和使用寿命。
6. 全球导航卫星系统优化：提高城市环境下的GNSS定位精度与鲁棒性。
7. 认知无线网络：实现频谱动态分配，提升无线通信效率。
8. 基于触觉的目标识别：用于精细操作与智能机器人领域。
9. 近海岸波浪能资源评估及利用：开发可再生能源，应对能源危机。
10. 电/磁场强化纳米流体对流传热：提升传热效率，优化工业冷却系统。

1.2 重点解读（Top3）

• 自主水下航行器的自适应跟踪：控制技术复杂，涉及多学科交叉，未来需关注多体协同控制。
• 多智能体系统的一致性控制：分为动力学复杂度、通信拓扑复杂度和网络信息传输复杂度三方面，研究重点在于如何提升系统鲁棒性与可靠性。
• 机械手的自适应神经网络控制：结合神经网络与多种控制方法，提高控制精度与适应性，是未来研究重点。

2.1 工程开发前沿（Top10）

1. MEMS传感器：推动传感设备微型化与智能化，广泛应用于多个领域。
2. 船舶新型推进系统：提高推进效率，降低能耗。
3. 无人机：发展速度快，成为工程开发的重要方向。
4. 燃气轮机：提升性能与效率，优化能源利用。
5. 海洋探测与定位技术：增强水下探测能力，提升定位精度。
6. 无人汽车的自主控制：结合智能控制技术，提升自动驾驶能力。
7. 海上通信、导航与定位技术：改善复杂环境下的通信与定位性能。
8. 新一代图像显示技术：推动显示技术革新，提高显示质量。
9. 飞行器起降与飞行：优化飞行器性能，提升安全性。
10. 新型发动机技术：提升发动机效率与环保性能。

2.2 重点解读（Top3）

• MEMS传感器：微型化与多功能集成是发展趋势，无线传感器需求增长。
• 无人机：成为快速发展的工程开发方向，未来需关注智能化与协同控制。
• 新型发动机技术：提高燃油效率与环保性能，推动绿色能源技术。

领域前沿分布

术语解释

• 被引频次：论文被引用的次数。
• 高影响力论文：被引频次在同出版年、同学科中排名前10%的论文。
• 文献聚类主题：基于共被引聚类分析获得的主题和关键词组合。
• 专利地图：通过分析专利语义相似度，将相关技术专利可视化呈现。
• 技术覆盖宽度：衡量专利技术涉及的领域广度。

总结

2018年全球工程前沿研究强调数据与专家结合，推动工程创新与技术发展。研究内容涵盖多个重要领域，尤其关注智能控制、新能源、传感技术等方向。研究不仅注重理论探索，也重视实际应用，通过多轮专家研讨与数据筛选，确保前沿方向的准确性和前瞻性。