世界工程科技領(lǐng)域前沿問題與發(fā)展趨勢

1、世界工程科技領(lǐng)域前沿問題與發(fā)展趨勢 本文摘自世界主要國家工程科技重大計劃與前沿問題 綜述 1. 智能、綠色、高效技術(shù)發(fā)展推動化石能源清潔化、新能源 經(jīng)濟(jì)化、能源服務(wù)智能化 煤炭開發(fā)向安全、高效、綠色、智能開采方向發(fā)展，煤炭利 用朝著高效、節(jié)能、節(jié)水和清潔方向發(fā)展。非常規(guī)油氣和海 洋深水油氣成為世界油氣儲量與產(chǎn)量的新增長點(diǎn)，油氣資源 勘探開發(fā)向海底化、智能化、復(fù)合化方向發(fā)展。核電發(fā)展更 加強(qiáng)調(diào)安全性和可持續(xù)性。可再生能源的技術(shù)研發(fā)向大型 化、高效低成本方向發(fā)展，而可再生能源利用則是朝著多能 互補(bǔ)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)與綜合利用方向發(fā)展。電力工程技術(shù)發(fā)展 特征是安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、智能開放，構(gòu)建智能電網(wǎng)，發(fā)

2、 展大規(guī)?？稍偕茉唇尤爰夹g(shù)、融合分布式可再生能源的微 電網(wǎng)技術(shù)、直流電網(wǎng)或交直流電網(wǎng)模式。非能源礦業(yè)向?qū)崿F(xiàn) 深部資源的安全開采和高效回收方向發(fā)展。 2. 著眼環(huán)境質(zhì)量對人類健康的影響， 全球全過程復(fù)合污染控 制與生態(tài)協(xié)同修復(fù)成為趨勢 當(dāng)前，世界范圍不同階段、不同層面、不同特征的環(huán)境生態(tài) 問題共存，既有重工業(yè)發(fā)展區(qū)域面臨的傳統(tǒng)重工業(yè)污染及新 型污染、多重復(fù)合型污染問題，也有工業(yè)化區(qū)域面臨的生態(tài) 環(huán)境深度改善及全球化環(huán)境改善難題。削減源頭污染、清潔 生產(chǎn)成為改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，復(fù)合與新型污染物高效深度 處理是解決點(diǎn)源及部分面源污染問題的關(guān)鍵，大區(qū)域、流域 生態(tài)與土壤修復(fù)大面積展開，環(huán)境基準(zhǔn)與人體

3、健康影響研究 成為關(guān)注焦點(diǎn)，大尺度環(huán)境監(jiān)測及快速預(yù)警應(yīng)急技術(shù)得到快 速發(fā)展。 3. 信息技術(shù)亟須突破計量、 感知、 計算和使能技術(shù)與體制瓶 頸，大力推進(jìn)泛在智能和移動互聯(lián)網(wǎng) 當(dāng)前，以測量、通信、計算為三大支柱的信息電子技術(shù)在精 度、速度、廣度、深度等方面的要求越來越高。新一代計量 基標(biāo)準(zhǔn)和高精度測量技術(shù)長足發(fā)展，感知技術(shù)趨向體制革 新、高性能與智能化，使能材料和器件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)工業(yè) 不斷升級，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)呈現(xiàn)“千億級人網(wǎng)物三元互 聯(lián)”，計算技術(shù)向超高性能、超低功耗、超高通量和多計算 范式等方向發(fā)展，軟件技術(shù)向高智能、高聚合、高適應(yīng)方向 發(fā)展。 4. 材料發(fā)展呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化， 材料器件一

4、體化、 納米化 與復(fù)合化，支撐產(chǎn)品功能創(chuàng)新和性能優(yōu)化 世界各國高度重視新材料的創(chuàng)新研發(fā)，力圖在新能源材料、 節(jié)能環(huán)保材料、納米材料、生物材料、醫(yī)療和健康材料、信 息材料等領(lǐng)域的未來國際競爭中搶占一席之地。新材料不斷 更新?lián)Q代，硅材料發(fā)展推動微電子芯片集成度及信息處理速 度大幅提高，成本不斷降低；碳化硅、氮化鎵寬禁帶材料為 新一代射頻高能效、高功率器件開辟了廣闊的市場前景；低 溫共燒陶瓷（ LTCC ）技術(shù)的研究開發(fā)取得重要突破，大量 無源電子元件整合于同一基板內(nèi)已成為可能。此外，變革新 材料研發(fā)模式逐漸成為關(guān)注的重點(diǎn)。 5. 制造技術(shù)與信息技術(shù)深度融合，推動裝備制造智能化 人工智能、物聯(lián)網(wǎng)與自

5、動化的融合為傳統(tǒng)制造業(yè)賦予了新能 力，人工智能與機(jī)器人逐漸得到廣泛應(yīng)用，增材制造開創(chuàng)生 產(chǎn)和商業(yè)的新模式，儀器儀表向小型化、多功能、智能化方 向發(fā)展，共同促進(jìn)了以生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化為標(biāo)志的第四次 工業(yè)革命的發(fā)展。 6. 流程工業(yè)聚焦低碳、循環(huán)、減量、高效，廣泛建立生態(tài)工 業(yè)鏈接，發(fā)展智能工廠 流程工業(yè)正在向綠色化、生態(tài)化方向發(fā)展，通過建立廣泛的 生態(tài)工業(yè)鏈接，減少化石燃料消耗和污染物排放，通過智能 化工程，不斷提升流程工業(yè)的效率效益。未來，流程工業(yè)各 行業(yè)將進(jìn)一步調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)、流程結(jié)構(gòu)、資源結(jié)構(gòu)、耗能結(jié) 構(gòu)，提高能源效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約化和高效化生產(chǎn)。 7. 瞄準(zhǔn)低能耗、高可靠、綠色化與智能化，發(fā)展

6、智慧城市和 高品質(zhì)、強(qiáng)安全基礎(chǔ)設(shè)施 當(dāng)前，人類社會已真正進(jìn)入“城市世紀(jì)” ，綠色建筑設(shè)計和 城市設(shè)計得到廣泛關(guān)注，智慧城市成為世界主要經(jīng)濟(jì)體城市 發(fā)展的新引擎； 新型結(jié)構(gòu)體系不斷涌現(xiàn)， 工程結(jié)構(gòu)的可靠性、 耐久性及全壽命設(shè)計理念得到初步實(shí)現(xiàn)；水安全保障體系呈 現(xiàn)出全球化、多元化趨勢，智慧水系統(tǒng)和水資源再生技術(shù)得 到了持續(xù)關(guān)注。 8. 構(gòu)建主動控制型綜合交通系統(tǒng)， 推動運(yùn)載工具智能化、 交 通設(shè)施智慧化、管理服務(wù)協(xié)同化 在“綠色、 智能、 泛在”為特征的群體性重大技術(shù)變革之下， 交通運(yùn)輸成為大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、新 能源和新材料等新興技術(shù)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，交通運(yùn)輸工具向 節(jié)能環(huán)保、

7、高效智能、安全便捷的方向發(fā)展，高速鐵路技術(shù) 創(chuàng)新主題由功能設(shè)計逐步轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全保障、運(yùn)營品質(zhì) 提升與維護(hù)，網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化和智慧化的綜合交通體系正在 逐步形成，精準(zhǔn)、實(shí)時、高效的交通應(yīng)急搜救與安全保障體 系也得到日益重視。 9. 海洋空間探測與應(yīng)用技術(shù)向更廣、更深、更精方向發(fā)展 海洋空間仍然是世界主要國家競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。世界主要 航天國家正在推進(jìn)高可靠、高效費(fèi)比的天地往返運(yùn)輸能力建 設(shè)，支撐載人航天與深空探測發(fā)展，面向空間信息的高效泛 在應(yīng)用，構(gòu)建天地一體化衛(wèi)星應(yīng)用與服務(wù)體系。海洋環(huán)境立 體綜合觀測與智能服務(wù)系統(tǒng)得到廣泛關(guān)注，海洋資源勘查及 開發(fā)走向多樣化、精準(zhǔn)化并向深遠(yuǎn)海方向發(fā)展，海水資

8、源和 海洋能高效綜合利用技術(shù)攻關(guān)方興未艾。 10. 生物與信息技術(shù)推動農(nóng)業(yè)綠色革命，大力發(fā)展精準(zhǔn)化、 集約化、高值化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、信息技術(shù)迅猛發(fā)展，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展 的重要引擎。新的綠色革命推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)改造升級，包 括生物化、信息化、無害化、循環(huán)化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面，發(fā)達(dá) 國家圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化、集約化、高值化已開始了新一輪 的戰(zhàn)略部署。種質(zhì)資源保護(hù)與創(chuàng)新成為世界各國的前瞻性戰(zhàn) 略，生物基因組學(xué)成為國際種業(yè)競爭制高點(diǎn)；世界各國十分 重視重大動物疫病及人畜共患病的影響，發(fā)達(dá)國家在生物技 術(shù)防控動植物重大疫病方面處于引領(lǐng)地位；農(nóng)業(yè)資源高效利 用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)成為國際

9、關(guān)注焦點(diǎn)；智慧 農(nóng)業(yè)工程科技的發(fā)展已成為國際上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的前 沿；全球農(nóng)產(chǎn)品加工向多領(lǐng)域、多梯度和高科技方向發(fā)展。 11. 健康優(yōu)先、預(yù)防為主，推進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、藥物 創(chuàng)新研究，提升醫(yī)療衛(wèi)生信息化水平 21 世紀(jì)以來，醫(yī)學(xué)研究更加注重對人類健康的研究，從而 使以“治病救人”為導(dǎo)向的診療醫(yī)學(xué)向“防病健身”的預(yù)防 醫(yī)學(xué)方向發(fā)展。慢性病防控已經(jīng)成為全球戰(zhàn)略行動，新發(fā)傳 染病防控及診治技術(shù)是國際社會長期關(guān)注的熱點(diǎn)；組學(xué)與大 數(shù)據(jù)分析推動了個體化醫(yī)學(xué)、整合醫(yī)學(xué)的發(fā)展；再生醫(yī)學(xué)正 成為生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)，有望為人類難以治療的 疾病帶來福音；認(rèn)知與行為科學(xué)研究為精神疾病和神經(jīng)疾病 的預(yù)防和治療提供全新技術(shù) , 并將促進(jìn)人工智能的發(fā)展；遺 傳學(xué)篩查和細(xì)胞治療等成為生殖醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)；基因調(diào)控與 基因工程為藥物工程帶來新革命；中藥資源保護(hù)與利用先進(jìn) 生物技術(shù)發(fā)展中醫(yī)藥學(xué)成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化的必然要求；數(shù)字 醫(yī)學(xué)、生物 3D 打印、微創(chuàng)及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)為醫(yī)學(xué)與健 康領(lǐng)域帶來了顛覆性的變化。 12. 以預(yù)防、應(yīng)對和韌性為核心，推進(jìn)公共安全向風(fēng)險綜合 化、預(yù)測專業(yè)化、處置高效化和保障一體化方向發(fā)展 在全球化、新技術(shù)以及個人社會角色