當(dāng)前，新一輪科技革命加速演進(jìn)，科學(xué)研究的世界熱點(diǎn)紛呈，不斷演化突破。“研究前沿”代表了科學(xué)家共同關(guān)注的最具活力的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和主題方向，受到全球科技界、政府管理和決策部門(mén)乃至社會(huì)大眾的普遍關(guān)注。近期，中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合科睿唯安向全球發(fā)布《2024研究前沿》《2024研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》報(bào)告。利用共被引分析方法，在高被引論文的基礎(chǔ)上，遴選挖掘、分析解讀基礎(chǔ)科學(xué)研究前沿，同時(shí)綜合考察組成研究前沿的核心論文和后續(xù)引用核心論文的施引論文的貢獻(xiàn)和影響。通過(guò)從研究前沿、學(xué)科/主題領(lǐng)域、基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域整體層面進(jìn)行評(píng)估對(duì)比，揭示中國(guó)、美國(guó)等國(guó)家或地區(qū)的表現(xiàn)，為研判世界科技發(fā)展趨勢(shì)提供有力支持。

《2024研究前沿》報(bào)告遴選和展示了2024年在農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)，生態(tài)與環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)，化學(xué)與材料科學(xué)，物理學(xué)，天文學(xué)與天體物理學(xué)，數(shù)學(xué)，信息科學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會(huì)科學(xué)等11個(gè)高度聚合的大學(xué)科領(lǐng)域中，表現(xiàn)活躍或發(fā)展迅速的110個(gè)熱點(diǎn)前沿和15個(gè)新興前沿。《2024研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》則在《2024研究前沿》基礎(chǔ)上，評(píng)估了全球主要國(guó)家和地區(qū)在其中的研究活躍程度。

《2024研究前沿》報(bào)告揭示了全球最熱門(mén)和新興的科研方向，具體如下。

農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括微生物接種對(duì)植物生長(zhǎng)及抗逆性的影響，日糧中補(bǔ)充生物納米顆粒對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)和健康的影響，植物氣態(tài)激素乙烯的生物合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及作用，植物多糖的結(jié)構(gòu)、抗氧化活性及治療作用，植物NLR免疫受體抗病的分子機(jī)制，表面增強(qiáng)拉曼散射在食品污染物檢測(cè)中的應(yīng)用，植物RNA中N6-甲基腺苷修飾的檢測(cè)、調(diào)控及其功能，白酒風(fēng)味形成中的微生物代謝網(wǎng)絡(luò)，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和高分辨率遙感數(shù)據(jù)在個(gè)體樹(shù)檢測(cè)和樹(shù)種分類中的應(yīng)用，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在植物組織發(fā)育研究中的應(yīng)用等。2個(gè)新興前沿涉及深度遷移學(xué)習(xí)方法在作物分類和病害檢測(cè)中的應(yīng)用，以及生物聚合物薄膜在食品保鮮包裝中的應(yīng)用。

生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括輪胎磨損顆粒的環(huán)境歸趨與生態(tài)毒理，二氧化碳和氮?dú)飧咝Т呋铣赡蛩丶夹g(shù)，人體組織微塑料污染的發(fā)現(xiàn)與定量檢測(cè)，用于污染物降解的過(guò)氧單硫酸鹽活化劑及活化機(jī)制，聚羥基脂肪酸酯生物塑料的生產(chǎn)、應(yīng)用及生物降解特性，群體基因組學(xué)在野生生物保護(hù)和管理中的應(yīng)用，人類活動(dòng)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題與人畜共患病的關(guān)系及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，廢水中新冠病毒的檢測(cè)及基于廢水的流行病學(xué)監(jiān)測(cè)，全球昆蟲(chóng)衰退現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)因素與解決方案，二氧化碳直接空氣捕獲的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估。

地球科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括地下儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)展?jié)摿ρ芯浚瑴踊鹕絿姲l(fā)全球影響研究，洞察號(hào)對(duì)火星地震的探測(cè)研究，小行星地表特征和成分分析，煤中稀土元素的賦存特征與富集提取研究，放射性碳測(cè)年校正曲線研究、數(shù)據(jù)集分析與應(yīng)用，利用GEDI和LANDSAT數(shù)據(jù)反演全球森林冠層高度，氣候變化對(duì)美國(guó)西部野火后森林恢復(fù)力的影響，復(fù)合型極端天氣氣候事件類型與驅(qū)動(dòng)因素，全新世溫度變化研究。

臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病，囊性纖維化三聯(lián)療法，抗體偶聯(lián)藥物（ADCs）治療乳腺癌，人類猴痘病毒感染特征，單克隆抗體藥物治療重癥哮喘，人工智能與牙科學(xué)，左心耳封堵術(shù)治療房顫，長(zhǎng)效GLP-1受體激動(dòng)劑治療2型糖尿病，免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療DNA錯(cuò)配修復(fù)缺陷/微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高轉(zhuǎn)移結(jié)直腸癌，靶向或免疫治療不可切除肝細(xì)胞癌。4個(gè)新興前沿涉及非胰島素類降糖藥治療肥胖或2型糖尿病，急性大面積缺血性腦卒中的血管內(nèi)治療，單抗類藥物治療斑塊型銀屑病，可穿戴超聲系統(tǒng)的應(yīng)用。

生物科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括銅死亡，人工智能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，腫瘤內(nèi)三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)——腫瘤預(yù)測(cè)標(biāo)志物，細(xì)胞通訊分析技術(shù)，3D生物打印，先導(dǎo)編輯技術(shù)，基于細(xì)胞焦亡相關(guān)基因構(gòu)建癌癥預(yù)后模型，噬菌體療法，表觀遺傳時(shí)鐘，功能性人腦類器官的模型。4個(gè)新興前沿涉及TRACERx研究詳解肺癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移路徑，細(xì)胞焦亡的關(guān)鍵效應(yīng)因子——GSDMs家族，高效的CRISPR-CAS12A啟動(dòng)子編輯系統(tǒng)，α-突觸核蛋白作為帕金森病預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。

化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括碳量子點(diǎn)發(fā)光材料，硒化銻薄膜太陽(yáng)能電池，酸性析氧電催化劑，有機(jī)窄譜帶發(fā)光材料，過(guò)渡金屬催化的烯烴雙官能團(tuán)化反應(yīng)，陰離子交換膜燃料電池和水電解池，吸附式大氣集水研究，氧化還原液流電池，水系鋅離子電池?zé)o枝晶鋅金屬負(fù)極設(shè)計(jì)，鑭系單分子磁體。3個(gè)新興前沿涉及用于高效有機(jī)太陽(yáng)能電池的小分子受體材料，有機(jī)電化學(xué)晶體管，用于鋰金屬電池的聚合物固態(tài)電解質(zhì)。

物理學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括高壓下富氫化物的高溫超導(dǎo)電性研究，籠目超導(dǎo)材料AV3Sb5的特性研究，f（Q）引力理論及其應(yīng)用，量子點(diǎn)發(fā)光二極管，無(wú)限層型鎳酸鹽的超導(dǎo)電性研究，雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)，半導(dǎo)體量子計(jì)算，軸子暗物質(zhì)探測(cè)，微型發(fā)光二極管的尺寸效應(yīng)研究，氧化鎵功率器件研發(fā)。

天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括哈勃常數(shù)爭(zhēng)議及宇宙學(xué)，“蓋亞”發(fā)布第三批觀測(cè)數(shù)據(jù)，脈沖星計(jì)時(shí)陣列探測(cè)納赫茲引力波，“事件視界望遠(yuǎn)鏡”對(duì)M87黑洞的成像觀測(cè)，GW190521雙黑洞并合引力波事件性質(zhì)研究，多項(xiàng)宇宙切變效應(yīng)巡天項(xiàng)目揭示暗物質(zhì)和暗能量本質(zhì)，雙黑洞并合引力波觀測(cè)揭示黑洞性質(zhì)，“激光干涉儀引力波天文臺(tái)”和“歐洲引力波探測(cè)器”聯(lián)合觀測(cè)引力波瞬態(tài)目錄及其對(duì)致密天體性質(zhì)的揭示，黑洞陰影和四維Einstein-Gauss-Bonnet引力理論，弦論沼澤地猜想與宇宙學(xué)。1個(gè)新興前沿是“詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡”初步成果。

數(shù)學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型預(yù)測(cè)控制中的穩(wěn)定性與魯棒性研究，增廣綜合控制方法，大數(shù)據(jù)環(huán)境下高斯過(guò)程優(yōu)化方法與應(yīng)用，用于高維選擇性推理的敲除濾波器及應(yīng)用，求解偏微分方程的深度學(xué)習(xí)算法，Wasserstein距離的統(tǒng)計(jì)推斷與優(yōu)化傳輸，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在高維數(shù)據(jù)處理和函數(shù)近似中的應(yīng)用，標(biāo)量輔助變量（SAV）方法在多種模型中的應(yīng)用研究，高維動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的稀疏建模與優(yōu)化控制，最優(yōu)傳輸問(wèn)題新算法及應(yīng)用。

信息科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括機(jī)器學(xué)習(xí)輔助蛋白質(zhì)定向進(jìn)化，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的高能效聯(lián)邦學(xué)習(xí)，基于深度學(xué)習(xí)的人員重識(shí)別研究，通信感知一體化研究，可解釋人工智能的理論基礎(chǔ)與應(yīng)用，可重構(gòu)智能表面在6G等無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，利用深度遷移學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)高精度智能故障診斷，UAV在未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算中的應(yīng)用及其優(yōu)化設(shè)計(jì)，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的硬件設(shè)計(jì)、算法創(chuàng)新與應(yīng)用，利用憶阻器實(shí)現(xiàn)高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速。

經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域：10個(gè)熱點(diǎn)前沿包括政策變化評(píng)估及特定事件影響研究，COVID-19對(duì)不同人群的心理健康影響，氣候變化與投資決策，人類活動(dòng)對(duì)氣候變化、生物多樣性等影響，社會(huì)結(jié)構(gòu)因素與健康差異關(guān)系研究，腦電圖（EEG）數(shù)據(jù)分析在神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)中的應(yīng)用，深度學(xué)習(xí)算法與金融預(yù)測(cè)、資產(chǎn)定價(jià)，超加工食品消費(fèi)問(wèn)題，零工經(jīng)濟(jì)的算法、人力資源及平臺(tái)管理，人工智能倫理準(zhǔn)則。1個(gè)新興前沿涉及生成式AI技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用及影響。

總體來(lái)看，主要學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)研究前沿持續(xù)向前推進(jìn)，對(duì)重大科學(xué)問(wèn)題的探索不斷深入，顛覆性技術(shù)頻繁涌現(xiàn)，且其應(yīng)用試驗(yàn)的范圍也在不斷擴(kuò)展。AI在科學(xué)研究中的應(yīng)用日益廣泛，下一代高性能通信技術(shù)、未來(lái)能源供給的保障、氣候變化的應(yīng)對(duì)、人類健康福祉的提升以及社會(huì)治理水平的增強(qiáng)等主題，正吸引著科學(xué)界的密切關(guān)注。特別值得一提的是，機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的蛋白質(zhì)定向進(jìn)化、通信感知一體化技術(shù)、水系鋅離子電池技術(shù)、復(fù)合型極端天氣氣候事件的研究、表觀遺傳時(shí)鐘的探索、人工智能倫理準(zhǔn)則的制定以及軸子暗物質(zhì)的探測(cè)等前沿領(lǐng)域，首次進(jìn)入研究前沿榜單。在這一背景下，新概念、新手段和新路徑的探索愈發(fā)活躍，學(xué)科之間的交叉融合更加緊密，理論與應(yīng)用的相互促進(jìn)特點(diǎn)表現(xiàn)得尤為突出。

同時(shí)，從《2024研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》來(lái)看，綜合上述11個(gè)大學(xué)科領(lǐng)域的整體表現(xiàn)，中國(guó)位居第二。其中，中國(guó)在農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)，化學(xué)與材料科學(xué)，物理學(xué)，信息科學(xué)等4個(gè)領(lǐng)域研究前沿?zé)岫戎笖?shù)得分排名世界第一。在110個(gè)熱點(diǎn)前沿和15個(gè)新興前沿中，中國(guó)穩(wěn)居第二，在超過(guò)30%的研究前沿上排名第一。特別是在可重構(gòu)智能表面在6G等無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)、高壓下富氫化物的高溫超導(dǎo)電性研究、基于細(xì)胞焦亡相關(guān)基因構(gòu)建癌癥預(yù)后模型、碳量子點(diǎn)發(fā)光材料等前沿表現(xiàn)卓越。

基于以上研究動(dòng)態(tài)，新科技革命蓬勃興起，研究前沿日新月異，各國(guó)積極投身基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、交叉前沿領(lǐng)域、重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展，基礎(chǔ)前沿成為大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。為此，我國(guó)的科技發(fā)展策略應(yīng)聚焦于強(qiáng)長(zhǎng)項(xiàng)、補(bǔ)短板、開(kāi)辟新賽道，并著力加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。繼續(xù)保持在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，加速發(fā)展信息科技，促進(jìn)信息科學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合。同時(shí)，加大在臨床醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)及與人民生命健康緊密相關(guān)領(lǐng)域的支持力度，以確保科學(xué)發(fā)展能夠更有力地支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展，造福人民生命健康。

（作者分別系中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院戰(zhàn)略情報(bào)研究所副所長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院院長(zhǎng)）