重磅！中国科学院发布128个科学研究前沿

2023年11月28日，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安联合发布的《2023研究前沿》报告和《2023研究前沿热度指数》报告，遴选出2023年全球较为活跃或发展迅速的128个研究前沿，并对相关学科的发展趋势和重点问题进行了研判。

报告遴选的128个研究前沿包括110个热点前沿和18个新兴前沿，涵盖农业科学、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。

110个热点前沿和18个新兴前沿

农业科学、植物学和动物学领域居于前10的热点前沿分布广泛，涉及食品科学与工程、植物免疫调控、植物非生物胁迫响应机制、植物生长发育调控、植物基因组及动物营养等6个子领域。

农业科学、植物学和动物学领域有1个方向入选新兴前沿，是“水果采摘机器人的识别与定位方法”。

生态与环境科学领域的 Top 10热点前沿主要分布在生态科学和环境科学两个子领域（表 7 和图 4），针对新型环境问题、新型解决方案的研究方向是本年度的主要关注点。

生态与环境科学领域有一个方向入选新兴前沿，即“人体组织中微塑料的检测与暴露”。

地球科学是一门高度依赖观测技术的学科，2023年地球科学领域Top10热点前沿中有6个属于地理学相关研究，3个大气科学研究和1个行星地质学研究，且大多利用了地球系统模型和对地观测技术等先进的技术方法与模型，促进新的科学发现。

地球科学领域有1项研究入选新兴前沿，即“汤加火山喷发全球影响研究”。

临床医学领域位居前十位的热点前沿集中于肿瘤免疫治疗、靶向治疗和分子特异性PET成像，遗传病基因治疗，以及新冠相关药物治疗和疫苗评价等方面。肿瘤免疫治疗、靶向治疗历年来一直保持较高热度，是今年热点前沿的核心议题。

临床医学领域2023年入选的5个新兴前沿主要涉及猴痘流行病学研究、黑色素瘤免疫治疗、托法替尼治疗的心血管风险、前列腺癌联合治疗、2型糖尿病治疗5个方面，具体研究方向如表。

生物科学领域位居前十位的热点前沿包括先导编辑技术、新型测序技术、人工智能预测蛋白质结构、人类全基因组泛癌分析、阿尔茨海默病的血液生物标志物、外泌体的生物学功能和新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染等研究方向。

生物科学领域有4项研究入选新兴前沿，主要研究主题包括“爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）是导致多发性硬化症的主要原因”、“人类基因组的完整序列”、“铜死亡：铜诱导肿瘤细胞死亡机制”和“色氨酸代谢：疾病治疗新靶点”。

化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在电化学、纳米材料、有机化学、新兴交叉等研究方向。电化学方向有4项，分别为海水电解催化剂、电催化硝酸根还原合成氨、阴离子交换膜燃料电池、电催化合成过氧化氢。纳米材料方向有3项，分别为高熵合金催化剂、量子点发光二极管、二维晶体管。有机化学方向有2项，分别为人工分子机器和超分子粘合剂。新兴交叉方向有1项，为机械化学。其中，人工分子机器和机械化学都是第二次入选Top10热点前沿。

在化学与材料科学领域共有2项研究入选新兴前沿，且均与能源的转化和存储相关。“高性能HER和ORR光催化剂的开发及其在太阳能燃料合成中的应用”，主要涉及利用光催化剂，如共价有机框架化合物和金属氧化物半导体（主要是BiVO4）等，通过氢还原反应（HER）和氧还原反应（ORR）将太阳能转化为绿色燃料，如氢气和双氧水。而“聚合物介质电容器的制备”主要涉及利用聚合物作为电容器的介质，调整其组成和结构，实现电容器能量密度和放电效率的同时提高。

物理领域位居前10位的热点前沿主要集中于凝聚态物理、理论物理、高能物理、光学和量子物理。凝聚态物理方面的热点前沿有4个，新型超导材料的研究表现突出，包括笼目超导材料AV3Sb5、无限层型镍酸盐以及富氢化物。此外，过渡金属硫化物的莫尔超晶格成为了新出现的热点前沿。理论物理方面的热点前沿有2个，分别聚焦黑洞信息佯谬与纠缠熵以及量子场论中的散射振幅研究。高能物理方面的热点前沿有2个，部分子分布函数是新出现的热点前沿，μ子反常磁矩的测量连续2年入选热点前沿。光学和量子物理各有1个新出现的热点前沿，分别关注AlGaN深紫外发光二极管和双场量子密钥分发。

物理学领域有1项研究入选新兴前沿，即“基于W玻色子质量精确测量结果的理论研究”。

天文学与天体物理学领域位居前十位的热点前沿涉及引力波观测和理论、原初黑洞、宇宙再电离时期观测、快速射电暴、弱引力透镜巡天、弦论与宇宙学、银河系恒星晕等研究主题。总体来看，引力波相关研究仍是表现最为突出的研究主题，观测发现和理论研究并举，涌现出“激光干涉仪引力波天文台”和“欧洲引力波探测器”引力波观测活动阶段成果、基于GW170817引力波事件观测约束中子星性质、原初黑洞性质及引力波观测、黑洞阴影和四维Einstein-Gauss-Bonnet引力理论等多个热点前沿。快速射电暴事件的观测和理论研究再次上榜。2020年的新兴前沿弦论沼泽地猜想与宇宙学进入2023年热点前沿行列。大型科学任务平台产出依旧瞩目，除两大引力波探测器外，“盖亚”发布阶段成果榜上有名。

天文学与天体物理学领域有2项研究入选新兴前沿。

数学领域位居前十位的热点前沿主要集中于扩展物理信息神经网络、Onsager猜想的证明、非线性时间分数阶反应扩散方程、样本均数最优估计方法研究、二阶能量稳定BDF数值格式、非线性动力学系统收敛性研究、基于随机块模型的社区发现、基于深度学习的高维偏数值算法、回归不连续性设计、贝叶斯多层次模型及应用研究等研究方向。与往年相比，2023年Top10热点前沿既有延续又有发展。偏微分方程性质及求解研究以及非线性系统方向的多个热点前沿连续多年入选该领域的热点前沿或新兴前沿，Onsager猜想的证明是该领域亮点研究成果的突出代表。

信息科学领域位居前十位的热点前沿主要集中于人工智能基础理论方法、6G通信、人-机交互、类脑智能、医学信息处理等方向。人工智能基础理论方法方面的热点前沿有5个，生成式对抗网络、宽度学习系统、用于边缘计算的联邦学习成为新的热点前沿，可解释人工智能从去年的新兴前沿成为今年的热点前沿；强化学习相关前沿多次出现在热点前沿中，本期重点是推动强化学习解决真实世界问题的MuZero算法。6G通信方面的热点前沿有两个，深度学习在物理层通信中的应用首次成为热点前沿，可重构智能超表面是从去年的新兴前沿进入到今年的热点前沿。在人-机交互方面，下一代VR/AR实时全息近眼显示方法首次成为热点前沿。在类脑智能方面，脉冲神经网络及其神经形态芯片首次出现。在医学信息处理方面，用于脑电信号分析的卷积神经网络首次成为热点前沿。

经济学、心理学及其他社会科学领域位居前10位的热点前沿体现了经济社会向数字化、绿色化转型发展的趋势。“供应链风险管理及区块链技术在其中的应用”、“消费者对在线订餐服务的使用和接受研究”和“人工智能（AI）伦理”3个热点前沿侧重数字化、智能化对经济社会的改变和影响分析。绿色可持续发展也是该领域热点前沿中另一个突出的主题，有3个前沿方向与之相关，包括“绿色能源消费和经济政策的不确定性研究”、“土地利用效率及可持续发展问题”、“绿色创新与环境绩效”。个入选前“运动心理学研究”是唯一一10的心理学领域的热点前沿。此外，“儿童和青少年体育锻炼干预措施研究”也成为2023年热点前沿。

经济学、心理学及其他社会科学领域有1项研究入选新兴前沿，即“以人为本、可持续性和富有弹性的工业5.0发展”。

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