2024研究前沿：全球科技发展趋势.docx

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1、2024研究前沿：全球科技发展趋势当前，新一轮科技革命加速演进，科学研究的世界热点纷呈，不间断演化突破。“研究前沿”代表了科学家共同关注的最具活力的科学技术领域和主题方向，受到全球科技界、政府管理和决策部门乃至社会大众的普遍关注。近期，中国科学院联合科睿唯安向全球发布2024研究前沿2024研究前沿热度指数报告。利用共被引分析方法，在高被引论文的基础上，遴选挖掘、分析解读基础科学研究前沿，同时综合考察组成研究前沿的核心论文和后续引用核心论文的施引论文的贡献和影响。通过从研究前沿、学科/主题领域、基础科学领域整体层面进行评估对比，揭示中国、美国等国家或地区的表现，为研判世界科技发展趋势提供有力支

2、持。2024研究前沿报告遴选和展示了2024年在农业科学、植物学和动物学，生态与环境科学，地球科学，临床医学，生物科学，化学与材料科学，物理学，天文学与天体物理学，数学，信息科学，经济学、心理学及其他社会科学等11个高度聚合的大学科领域中，表现活跃或发展快速的110个热点前沿和15个新兴前沿。2024研究前沿热度指数则在2024研究前沿基础上，评估了全球主要国家和地区在当中的研究活跃程度。2024研究前沿报告揭示了全球最热门和新兴的科研方向，具体如下。农业科学、植物学和动物学领域：10个热点前沿包括微生物接种对植物生长及抗逆性的影响，日粮中补充生物纳米颗粒对动物生长和健康的影响，植物气态激素乙

3、烯的生物合成、信号转导途径及作用，植物多糖的结构、抗氧化活性及治疗作用，植物NLR免疫受体抗病的分子机制，表面增强拉曼散射在食品污染物检测中的应用，植物RNA中N6-甲基腺昔修饰的检测、调控及其功能，白酒风味形成中的微生物代谢网络，卷积神经网络和高分辨率遥感数据在个体树检测和树种分类中的应用，单细胞转录组测序在植物组织发育研究中的应用等。2个新兴前沿涉及深度迁移学习方法在作物分类和病害检测中的应用，以及生物聚合物薄膜在食品保鲜包装中的应用。生态与环境科学领域：10个热点前沿包括轮胎磨损颗粒的环境归趋与生态毒理，二氧化碳和氮气高效催化合成尿素技术，人体组织微塑料污染的发现与定量检测，用于污染物降

4、解的过氧单硫酸盐活化剂及活化机制，聚羟基脂肪酸酯生物塑料的生产、应用及生物降解特性，群体基因组学在野生生物保护和管理中的应用，人类活动导致的生态环境问题与人畜共患病的关系及相关风险，废水中新冠病毒的检测及基于废水的流行病学监测，全球昆虫衰退现状、驱动因素与解决方案，二氧化碳直接空气捕获的技术经济评估。地球科学领域：10个热点前沿包括地下储氢技术发展潜能研究，汤加火山喷发全球影响研究，洞察号对火星地震的探测研究，小行星地表特征和成分分析，煤中稀土元素的赋存特征与富集提取研究，放射性碳测年校正曲线研究、数据集分析与应用，利用GEDI和LANDSAT数据反演全球森林冠层高度，气候变化对美国西部野火后

5、森林恢复力的影响，复合型极端天气气候事件类型与驱动因素，全新世温度变化研究。临床医学领域：10个热点前沿包括单克隆抗体药物治疗早期阿尔茨海默病，囊性纤维化三联疗法，抗体偶联药物(ADCs)治疗乳腺癌，人类猴痘病毒感染特征，单克隆抗体药物治疗重症哮喘，人工智能与牙科学，左心耳封堵术治疗房颤,长效GLPT受体激动剂治疗2型糖尿病，免疫检查点抑制剂治疗DNA错配修复缺陷/微卫星不稳定性高转移结直肠癌，靶向或免疫治疗不可切除肝细胞癌。4个新兴前沿涉及非胰岛素类降糖药治疗肥胖或2型糖尿病，急性大面积缺血性脑卒中的血管内治疗，单抗类药物治疗斑块型银屑病，可穿戴超声系统的应用。生物科学领域：10个热点前沿包

6、括铜死亡，人工智能预测蛋白质结构，肿瘤内三级淋巴结构肿瘤预测标志物，细胞通讯分析技术，3D生物打印，先导编辑技术，基于细胞焦亡相关基因构建癌症预后模型，噬菌体疗法，表观遗传时钟，功能性人脑类器官的模型。4个新兴前沿涉及TRACERX研究详解肺癌的进度和转移路径，细胞焦亡的关键效应因子一一GSDMs家族，高效的CRISPR-CAS12A启动子编辑系统，-突触核蛋白作为帕金森病预测生物标志物。化学与材料科学领域：10个热点前沿包括碳量子点发光材料，硒化镯薄膜太阳能电池，酸性析氧电催化剂，有机窄谱带发光材料，过渡金属催化的烯煤双官能团化反应，阴离子交换膜燃料电池和水电解池，吸附式大气集水研究，氧化还

7、原液流电池，水系锌离子电池无枝晶锌金属负极设计，翎系单分子磁体。3个新兴前沿涉及用于高效有机太阳能电池的小分子受体材料，有机电化学晶体管，用于锂金属电池的聚合物固态电解质。物理学领域：10个热点前沿包括高压下富氢化物的高温超导电性研究，笼目超导材料AV3Sb5的特性研究，f(Q)引力理论及其应用，量子点发光二极管，无限层型锲酸盐的超导电性研究，双场量子密钥分发，半导体量子计算，轴子暗物质探测，微型发光二极管的尺寸效应研究，氧化钱功率器件研发。天文学与天体物理学领域：10个热点前沿包括哈勃常数争议及宇宙学，“盖亚”发布第三批观测数据，脉冲星计时阵列探测纳赫兹引力波，”事件视界望远镜”对M87黑洞

8、的成像观测，GW190521双黑洞并合引力波事件性质研究，多项宇宙切变效应巡天项目揭示暗物质和暗能量本质，双黑洞并合引力波观测揭示黑洞性质，”激光干涉仪引力波天文台”和“欧洲引力波探测器”联合观测引力波瞬态目录及其对致密天体性质的揭示，黑洞阴影和四维Einstein-Gauss-Bonnet引力理论，弦论沼泽地猜想与宇宙学。1个新兴前沿是“詹姆斯韦伯空间望远镜”初步成果。数学领域：10个热点前沿包括数据驱动模型预测控制中的稳定性与鲁棒性研究，增广综合控制方法，大数据环境下高斯过程优化方法与应用，用于高维选择性推理的敲除滤波器及应用，求解偏微分方程的深度学习算法，Wasserstein距离的统计

9、推断与优化传输，深度神经网络在高维数据处理和函数近似中的应用，标量辅助变量（SAV）方法在多种模型中的应用研究，高维动态系统的稀疏建模与优化控制，最优传输问题新算法及应用。信息科学领域：10个热点前沿包括机器学习辅助蛋白质定向进化，无线网络中的高能效联邦学习，基于深度学习的人员重识别研究，通信感知一体化研究，可解释人工智能的理论基础与应用，可重构智能表面在6G等无线通信系统中的关键技术挑战，利用深度迁移学习实现高精度智能故障诊断，UAV在未来无线网络和边缘计算中的应用及其优化设计，神经形态计算的硬件设计、算法创新与应用，利用忆阻器实现高效的神经网络硬件加速。经济学、心理学及其他社会科学领域：1

10、0个热点前沿包括政策变化评估及特定事件影响研究，C0VID-19对不同人群的心理健康影响，气候变化与投资决策，人类活动对气候变化、生物多样性等影响，社会结构因素与健康差异关系研究，脑电图EEG）数据分析在神经科学、心理学、认知科学中的应用,深度学习算法与金融预测、资产定价，超加工食品消费问题，零工经济的算法、人力资源及平台管理，人工智能伦理准则。1个新兴前沿涉及生成式AI技术在教育领域的应用及影响。总体来看，主要学科领域的科学研究前沿一直不间断向前推进，对重大科学问题的探索不间断深入，颠覆性技术频繁涌现，且其应用试验的范围也在不间断扩展。AI在科学研究中的应用日益广泛，下一代高性能通信技术、未

11、来能源供给的保障、气候变化的应对、人类健康福祉的提升以及社会整治管理水平的增强等主题，正吸引着科学界的密切关注。特别值得一提的是，机器学习辅助的蛋白质定向进化、通信感知一体化技术、水系锌离子电池技术、复合型极端天气气候事件的研究、表观遗传时钟的探索、人工智能伦理准则的制定以及轴子暗物质的探测等前沿领域，首次进入研究前沿榜单。在这一背景下,新概念、新手段和新路径的探索愈发活跃，学科之间的交叉融合更加紧密，理论与应用的相互促进特点表现得极为突出。同时，从2024研究前沿热度指数来看，综合上述11个大学科领域的整体表现，中国位居第二。其中，中国在农业科学、植物学和动物学，化学与材料科学，物理学，信息

12、科学等4个领域研究前沿热度指数得分排名世界第一。在110个热点前沿和15个新兴前沿中，中国稳居第二，在超过30%的研究前沿上排名第一。特别是在可重构智能表面在6G等无线通信系统中的关键技术挑战、高压下富氢化物的高温超导电性研究、基于细胞焦亡相关基因构建癌症预后模型、碳量子点发光材料等前沿表现卓越。基于以上研究动态，新科技革命蓬勃兴起，研究前沿日新月异，各国积极投身基础研究领域、交叉前沿领域、重点领域发展，基础前沿成为大国竞争焦点。为此，我国的科技发展策略应聚焦于强长项、补不足、开辟新赛道，并着力加强基础研究。继续保持在化学与材料科学领域的优势，加速发展信息科技，促进信息科学与其他学科的交叉融合。同时，加强在临床医学、生物科学及与人民生命健康紧密相关领域的支持力度，以力保科学发展能够更有力地支撑经济社会的高质量发展，造福人民生命健康。1作者分别系中国科学院科技战略咨询研究院战略情报研究所副所长，中国科学院科技战略咨询研究院院长杨帆潘教峰来源：学习时报