最新科技行業(yè)戰(zhàn)略前瞻分析報(bào)告

1、 最新科技行業(yè)戰(zhàn)略前瞻分析報(bào)告 導(dǎo)語(yǔ)：背景 科學(xué)研究的世界呈現(xiàn)出蔓延生長(zhǎng)、不斷演化的景象?？蒲泄芾碚吆驼咧贫ㄕ咝枰莆湛蒲械倪M(jìn)展和動(dòng)態(tài)，以有限的資源來(lái)支持和推進(jìn)科學(xué)進(jìn)步。對(duì)于他們而言，洞察科研動(dòng)向、尤其是跟蹤新興專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)ζ涔ぷ骶哂兄卮蟮囊饬x。一、背景和方法論（略）二、農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域居于前10的熱點(diǎn)前沿主要分布在食品科學(xué)與工程、動(dòng)物傳染病、植物生理、作物科學(xué)、藥用植物和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)六個(gè)子領(lǐng)域（表1）。其中，食品科學(xué)與工程熱點(diǎn)前沿?cái)?shù)量最多，有3個(gè)，分別是糧食加工

2、方法、果蔬干燥加工和食品智能包裝研究；動(dòng)物傳染病 1個(gè)熱點(diǎn)前沿，研究豬圓環(huán)病毒3型的鑒定與遺傳特征；植物生理2個(gè)熱點(diǎn)前沿，分別是一氧化氮的生理作用和光誘導(dǎo)氣孔動(dòng)力學(xué)；作物科學(xué)也有2個(gè)熱點(diǎn)前沿，分別是小麥基因組和轉(zhuǎn)錄組，及作物生長(zhǎng)和重金屬污染防治；藥用植物1個(gè)熱點(diǎn)前沿，研究植物提取物對(duì)疾病的治療作用；動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)也有1個(gè)熱點(diǎn)前沿，研究如何將昆蟲(chóng)粉作為新型可再生動(dòng)物飼料的資源。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“光誘導(dǎo)氣孔動(dòng)力學(xué)對(duì)光合作用和水分利用效率的影響”光合作用在作物增產(chǎn)中的利用還非常有限，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到其生物學(xué)極限，目前，其已經(jīng)成為增加農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑。因此，迫切需要加快對(duì)農(nóng)作物光合作用過(guò)程和機(jī)理的了解。其

3、中，葉片氣孔由于可以控制植物光合作用和蒸騰作用中二氧化碳的吸收，從而影響植物的生產(chǎn)力和水分利用效率，所以光合作用和水分利用中的光誘導(dǎo)氣孔動(dòng)力學(xué)研究成為重要熱點(diǎn)前沿。該前沿共有核心論文18篇，主要涉及葉片氣孔開(kāi)閉的解剖、生理、生化等機(jī)制，及提高葉片氣孔開(kāi)閉快速性的調(diào)控策略等。在機(jī)制研究方面，重點(diǎn)研究了氣孔的解剖特征、生理生化特征等對(duì)葉片氣孔開(kāi)閉快速性、氣孔導(dǎo)度變化速度的影響，及氣孔開(kāi)閉的快速性與光合作用CO2吸收和水分利用的關(guān)系。在調(diào)控研究方面，重點(diǎn)研究了氣孔動(dòng)力學(xué)的光遺傳學(xué)操縱，及甘氨酸裂解系統(tǒng)的H蛋白、光系統(tǒng)II亞基S、1,7-雙磷酸酶、果糖1,6-雙磷酸醛縮酶、光呼吸甘氨酸脫羧酶-H蛋白等

4、基因的調(diào)控對(duì)光合作用、水分利用效率、作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，以及光照波動(dòng)對(duì)氣孔導(dǎo)度和光合作用的影響等。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“生物炭和金屬氧化物納米粒子對(duì)作物生長(zhǎng)和鎘吸收的影響”當(dāng)今時(shí)代，重金屬污染迅速增加，并主要積累在土壤中，隨后通過(guò)生長(zhǎng)在污染土壤上的作物轉(zhuǎn)移至食物鏈，在全球范圍內(nèi)威脅人類(lèi)健康，成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)食品生產(chǎn)的重大障礙。鎘污染問(wèn)題尤為嚴(yán)重，鎘超標(biāo)事件時(shí)有發(fā)生，因此，農(nóng)業(yè)土壤鎘修復(fù)和降低作物鎘吸收和積累成為農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中，生物炭和氧化物納米粒子作為土壤改良劑，不僅可以減緩鎘毒性，還可以減輕干旱和鹽脅迫對(duì)作物的不利影響，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，所以，關(guān)于生物炭和金屬氧化物納米粒子對(duì)作

5、物生長(zhǎng)和鎘吸收影響的研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)前沿方向。該前沿共有核心論文18篇，研究涉及生物炭、各種金屬氧化物納米粒子和其他土壤改良劑單獨(dú)或聯(lián)合施用，對(duì)作物生長(zhǎng)和鎘吸收、積累的影響，主要包括生物炭單獨(dú)施用、硅納米顆粒單獨(dú)施用，及鋅和氧化鐵納米粒子結(jié)合、生物炭和氧化鋅納米粒子結(jié)合、及生物炭與石灰石和褐煤結(jié)合施用等。研究結(jié)果表明，這些土壤改良劑不但可以在減少鎘吸收和積累中發(fā)揮作用，還會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和耐脅迫性產(chǎn)生積極影響。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域有1個(gè)方向入選新興前沿，即“可降解廢棄物資源化利用生物學(xué)調(diào)控技術(shù)及機(jī)制研究”（表6）。2.2 重點(diǎn)新興

6、前沿“可降解廢棄物資源化利用生物學(xué)調(diào)控技術(shù)及機(jī)制研究”可降解廢棄物是指可自然分解的有機(jī)廢棄物，主要包括城市生活產(chǎn)生的餐廚垃圾、城市污泥和生活垃圾中的有機(jī)垃圾等和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的畜禽糞便、養(yǎng)殖類(lèi)廢棄物、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物和農(nóng)作物秸稈等。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國(guó)可降解廢棄物呈現(xiàn)出“種類(lèi)多、量大、價(jià)值低、致病性高、資源利用率低”等特點(diǎn)，給城鄉(xiāng)生態(tài)安全和衛(wèi)生防疫帶來(lái)了嚴(yán)重隱患。國(guó)內(nèi)外關(guān)于有機(jī)廢棄物的處置方式也逐漸由丟棄、堆焚等轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕⑸镛D(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的有機(jī)廢棄物好養(yǎng)堆肥和厭氧消化技術(shù)等。其研究?jī)?nèi)容主要集中于發(fā)酵過(guò)程中微生物群落的國(guó)內(nèi)外對(duì)于蠅蛆、水虻等昆蟲(chóng)處理有機(jī)廢棄物生物

7、轉(zhuǎn)化研究正處于起步階段，特別是昆蟲(chóng)-微生物高效轉(zhuǎn)化調(diào)控機(jī)制是今后研究的熱點(diǎn)。該新興前沿主要研究了在不同廢物堆肥過(guò)程中，細(xì)菌群落在有機(jī)氮增強(qiáng)生物利用度中的作用；堆肥過(guò)程中多源性胡敏素組分演變及其影響因素評(píng)價(jià)；不同廢棄物堆肥胡敏素類(lèi)物質(zhì)形成機(jī)制的差異性；來(lái)自不同堆肥環(huán)境的腐殖質(zhì)呼吸作用對(duì)增強(qiáng)五氯苯酚脫氯的生物貢獻(xiàn)；通過(guò)調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶活性，改善多種放線菌接種秸稈堆肥過(guò)程中木質(zhì)纖維素的降解性能等。三、生態(tài)與環(huán)境科學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的Top 10熱點(diǎn)前沿主要分布在生態(tài)科學(xué)和環(huán)境科學(xué)兩個(gè)子領(lǐng)域（表 7和圖2）。環(huán)境科學(xué)子領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿主要涉及污水處理的原理和技術(shù)、大氣污染和環(huán)境污染物的環(huán)境特征與風(fēng)險(xiǎn)研究。其

8、中，水環(huán)境問(wèn)題及多學(xué)科解決方案、典型污染物和污染問(wèn)題，是重要的關(guān)注點(diǎn)。具體來(lái)看，生活污水處理的原理和技術(shù)相關(guān)前沿包括“厭氧氨氧化技術(shù)及在污水處理中的應(yīng)用”、“微生物種間電子轉(zhuǎn)移的機(jī)理及應(yīng)用”及“污水處理廠中微塑料污染的發(fā)生、歸趨、檢測(cè)與消除”。前兩個(gè)前沿在2019年也同時(shí)入選了環(huán)境領(lǐng)域的Top 10熱點(diǎn)前沿，而“污水處理廠中微塑料污染的發(fā)生、歸趨、檢測(cè)與消除”這一前沿正是因應(yīng)了近年海洋和陸地水體微塑料污染這一重大環(huán)境問(wèn)題而形成。環(huán)境污染物的環(huán)境特征與風(fēng)險(xiǎn)研究方向的前沿涉及近年的全球性污染物和新興典型污染物，包括“全球汞排放的時(shí)空特征與趨勢(shì)”和“全氟化合物的環(huán)境行為與毒理研究”，其中全球汞排放相

9、關(guān)前沿也曾入選2016、2017年的研究前沿。此外，環(huán)境科學(xué)子領(lǐng)域還包括大氣污染相關(guān)的研究前沿“天氣模式和邊界層結(jié)構(gòu)對(duì)大氣氣溶膠污染的影響”及海水淡化技術(shù)相關(guān)的研究前沿“電容去離子技術(shù)及在海水淡化中的應(yīng)用”。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“全球尺度外來(lái)物種入侵的評(píng)估、影響與管理”外來(lái)物種入侵又稱(chēng)生物入侵，是指生物物種由原產(chǎn)地通過(guò)自然或人為的途徑遷移到新的生態(tài)環(huán)境的過(guò)程。外來(lái)物種入侵可損害當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有?、破壞景觀的自然性和完整性、威脅生態(tài)系統(tǒng)健康，造成巨大的生態(tài)、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，隨著全球化帶來(lái)的跨國(guó)、跨地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和國(guó)際交往愈加頻繁，外來(lái)物種入侵的問(wèn)題日益嚴(yán)重，入侵物種數(shù)量迅速增加，外來(lái)入

10、侵生物正以史無(wú)前例的速度擴(kuò)張。外來(lái)物種入侵研究，特別是全球尺度的外來(lái)物種入侵的監(jiān)測(cè)、影響和管理的研究成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題，相關(guān)問(wèn)題連續(xù)3年入選熱點(diǎn)研究前沿。該熱點(diǎn)前沿的核心論文有34篇，研究?jī)?nèi)容覆蓋外來(lái)物種入侵的各層面研究問(wèn)題，包括全球外來(lái)物種入侵的水平、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、地理分布和熱點(diǎn)地區(qū)；全球尺度上外來(lái)物種入侵的影響類(lèi)別和程度，包括對(duì)生物多樣性和物種滅絕等生態(tài)影響，和對(duì)農(nóng)業(yè)、社區(qū)生計(jì)及人類(lèi)福祉等社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響；對(duì)城市和島嶼的物種入侵研究；物種入侵的公眾認(rèn)知、管理決策和學(xué)術(shù)研究等。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿 “厭氧氨氧化技術(shù)及在污水處理中的應(yīng)用”厭氧氨氧化（Anammox）技術(shù)是20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)

11、的一種新型生物脫氮技術(shù)，在廢水處理中具有廣泛的應(yīng)用前途。厭氧氨氧化反應(yīng)是指在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物以亞硝態(tài)氮為電子受體，將氨氮氧化為氮?dú)?，并生成部分硝態(tài)氮的生物過(guò)程。厭氧氨氧化反應(yīng)是自養(yǎng)型生物脫氮反應(yīng)，該過(guò)程無(wú)需外加有機(jī)碳源，不消耗氧氣、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，在高氨氮低碳源廢水處理方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。由于在節(jié)能降耗和環(huán)境友好上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，厭氧氨氧化技術(shù)被公認(rèn)為目前最具應(yīng)用前景的生物脫氮技術(shù)，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，其研究不斷深化，相關(guān)研究主題連續(xù)兩年入選本課題研究的熱點(diǎn)前沿。該熱點(diǎn)前沿的核心論文有28篇，主要集中在 4個(gè)方向：（1）不同厭氧氨氧化工藝的探索；（2）碳氮比、

12、溫度等因素對(duì)厭氧氨氧化技術(shù)處理污水效果的影響；（3）厭氧氨氧化菌的生理學(xué)、微生物組學(xué)、微生物群落相互作用、微生物生態(tài)學(xué)的研究；（4）厭氧氨氧化顆粒污泥中胞外多聚物的成分、結(jié)構(gòu)、作用及控制策略等。目前基于厭氧氨氧化原理，科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多個(gè)工藝，如部分亞硝化-厭氧氨氧化（PN-ANAMMOX）聯(lián)合工藝。德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院聯(lián)合歐洲多國(guó)團(tuán)隊(duì)2014年在Water Research上發(fā)表論文，調(diào)查總結(jié)了亞硝化-厭氧氨氧化聯(lián)合工藝的開(kāi)發(fā)、實(shí)施和優(yōu)化。該論文被引用610次，是該前沿被引頻次最高的核心論文。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀 2.1 新興前沿概述生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域有1個(gè)方向入選新興前沿，即

13、“生物柴油中混合組分和添加劑對(duì)柴油機(jī)性能和排放的影響”。2.2 重點(diǎn)新興前沿“生物柴油中混合組分和添加劑對(duì)柴油機(jī)性能和排放的影響”生物柴油是由植物或動(dòng)物脂肪與甲醇或乙醇經(jīng)酯化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是一種可以部分替代石化柴油的新型液體燃料，具有環(huán)保性能好、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能好、燃料性能好、原料來(lái)源廣泛、可生物降解和再生、無(wú)毒等特性。生物柴油對(duì)降低柴油機(jī)排放污染、減輕環(huán)境壓力、推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要的戰(zhàn)略意義，是一種廣受關(guān)注、具有較大應(yīng)用前景的綠色能源。世界應(yīng)用。生物柴油生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、生物柴油的燃燒性能等相關(guān)研究成為關(guān)注的熱點(diǎn)。該新興前沿的主要內(nèi)容為乙醇、水、丙酮或庚烷醇等物質(zhì)分別與生物

14、柴油混合，及納米添加劑、含氧添加劑等添加劑對(duì)生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、燃燒特性和排放特性的影響研究。四、地球科學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 地球科學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)地球科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿中有7個(gè)屬于地質(zhì)學(xué)相關(guān)研究。其中，流體注入引發(fā)的地震活動(dòng)研究連續(xù)3年入選研究前沿報(bào)告，利用好奇號(hào)開(kāi)展蓋爾隕石坑的巖石礦物學(xué)研究連續(xù)4年入選，呈現(xiàn)出熱點(diǎn)問(wèn)題研究的延續(xù)性。研究方法方面，自2017年起，有越來(lái)越多的熱點(diǎn)前沿利用天基探測(cè)平臺(tái)和人工智能方法開(kāi)展地質(zhì)學(xué)研究，反映出遙感和信息技術(shù)進(jìn)步對(duì) 地球科學(xué)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用，2020年相關(guān)研究前沿包括：利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析滑坡敏感性

15、，哨兵和Landsat系列衛(wèi)星反射率數(shù)據(jù)產(chǎn)品性能分析，“土壤濕度主動(dòng)-被動(dòng)測(cè)量”和“土壤濕度和海洋鹽度”衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的比較驗(yàn)證，基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒馀c植被光合作用的關(guān)系。Top10中還有2個(gè)海洋科學(xué)和1個(gè)氣候變化相關(guān)研究。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“天然氣水合物成藏特征和開(kāi)采工藝研究”天然氣水合物又稱(chēng)“可燃冰”，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類(lèi)冰狀的結(jié)晶物質(zhì)，主要分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中。因其具有分布廣、儲(chǔ)量大、埋藏淺、能效高、污染低等優(yōu)點(diǎn)，是后石油時(shí)代的最佳替代能源之一。天然水合物開(kāi)采的基本原理是通過(guò)改變天然氣水合物的穩(wěn)定賦存條件，使氣體從固態(tài)水合物中分離出來(lái)，再通過(guò)

16、收集游離氣體以實(shí)現(xiàn)連續(xù)開(kāi)采。主要的方法包括降壓法、熱激發(fā)法、化學(xué)抑制劑法、CO2置換法和水力提升法等。但到目前為止，天然氣水合物的開(kāi)采方法仍處于概念和實(shí)驗(yàn)研究階段，沒(méi)有形成一套完整的開(kāi)采理論，制約天然氣水合物安全高效開(kāi)發(fā)的三大技術(shù)挑戰(zhàn)：“裝備安全、生產(chǎn)安全和環(huán)境安全”尚未實(shí)現(xiàn)根本性突破，距離商業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。世界各國(guó)特別是能源短缺國(guó)家非常重視天然氣水合物的調(diào)查研究工作，尤以美國(guó)、印度、日本、韓國(guó)、德國(guó)、加拿大等國(guó)表現(xiàn)活躍，相繼將天然氣水合物列入國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，制訂研發(fā)計(jì)劃，并成立專(zhuān)門(mén)研究機(jī)構(gòu)積極推進(jìn)天然氣水合物鉆探和試采。本熱點(diǎn)前沿的定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果印證了上述國(guó)家對(duì)天然氣水合物研究的重視

17、（見(jiàn)表14）：美國(guó)發(fā)表的核心論文數(shù)量最多，全部36篇核心論文中有一半來(lái)自美國(guó)。印度、日本和中國(guó)也表現(xiàn)亮眼。在產(chǎn)出機(jī)構(gòu)方面，美國(guó)機(jī)構(gòu)最多，占所有核心論文 Top研究機(jī)構(gòu)數(shù)量的1/3，其中美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局主導(dǎo)了13篇核心論文。日本緊隨其后，有3所機(jī)構(gòu)上榜。中國(guó)和印度各有2所機(jī)構(gòu)上榜。新加坡的5篇核心論文均來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)，該校PraveenLinga教授團(tuán)隊(duì)產(chǎn)出了本熱點(diǎn)前沿被引頻次最高的前3篇核心論文，重點(diǎn)梳理了天然氣水合物在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的最新進(jìn)展和現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采試驗(yàn)情況，討論了各開(kāi)發(fā)方法的局限性和大規(guī)模開(kāi)采面臨的挑戰(zhàn)。中國(guó)天然氣水合物研究啟動(dòng)較晚，但進(jìn)展迅速，目前處于從水合物基礎(chǔ)研究向開(kāi)采技術(shù)發(fā)展的階

18、段。分析該前沿的施引論文（表15）可以看出，中國(guó)在該方向積極開(kāi)展研究，施引論文多達(dá)468篇。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“哨兵和 Landsat 系列衛(wèi)星反射率數(shù)據(jù)產(chǎn)品性能分析”“哨兵”系列衛(wèi)星是歐洲“哥白尼”對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃的衛(wèi)星任務(wù)類(lèi)型之一，目前有7顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，主要開(kāi)展雷達(dá)和對(duì)地多光譜成像、海洋及大氣監(jiān)測(cè)。Landsat系列衛(wèi)星是由美國(guó)國(guó)家航空航天局和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局共同管理的地球資源衛(wèi)星，目前已經(jīng)發(fā)射了8顆衛(wèi)星，有2顆仍在軌運(yùn)行，主要任務(wù)是調(diào)查地下礦藏、海洋資源和地下水資源。這兩個(gè)系列衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)均免費(fèi)向公眾開(kāi)放使用，極大地推動(dòng)了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，幫助行業(yè)發(fā)展，并產(chǎn)生了高額的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本前沿的13

19、篇核心論文主要分析了哨兵-2A、哨兵-2B、Landsat-7和Landsat-8的變化檢測(cè)能力，對(duì)比了兩種系列衛(wèi)星的大氣和地表反射率數(shù)據(jù)產(chǎn)品性能。表16可以看出美國(guó)在該前沿領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，貢獻(xiàn)了12篇論文，占所有核心論文的 92.3%。其中，美國(guó)南達(dá)科塔州立大學(xué)和美國(guó)國(guó)家航空航天局各貢獻(xiàn)6篇。波士頓大學(xué)雖然只產(chǎn)出1篇核心論文“Continuous change detection andclassification of land cover using all available Landsatdata”，但被引頻次最高，達(dá)305次。該文利用 519張Landsat圖像，開(kāi)發(fā)出一種新型土

20、地覆蓋連續(xù)變化檢測(cè)與分類(lèi)算法，可以提供任意指定時(shí)間的土地覆蓋圖。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述地球科學(xué)領(lǐng)域有1項(xiàng)研究入選新興前沿，即“印度尼西亞火山噴發(fā)預(yù)測(cè)模型研究”。2.2 重點(diǎn)新興前沿“印度尼西亞火山噴發(fā)預(yù)測(cè)模型研究”火山噴發(fā)是人類(lèi)面臨的一種重大自然災(zāi)害。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球有近 20% 的居民生活在火山災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)和影響區(qū)范圍內(nèi)。在過(guò)去 400 年的時(shí)間里，火山噴發(fā)已經(jīng)奪去了大約 27 萬(wàn)人的生命。印度尼西亞鄰接構(gòu)造活躍地區(qū)，地震和火山作用頻繁。自從公元 1500 年，印尼至少有 95 座火山爆發(fā)過(guò)，1815 年 Tambora 火山的爆發(fā)造成了北半球的“無(wú)夏之年”，7

21、.4 萬(wàn)年前 Toba 火山爆發(fā)是地球過(guò)去 2 百萬(wàn)年內(nèi)最大的一次火山爆發(fā)?；鹕絿姲l(fā)預(yù)測(cè)預(yù)警是減輕和防御火山災(zāi)害的基礎(chǔ)?；鹕奖O(jiān)測(cè)是通過(guò)監(jiān)視和檢測(cè)地下巖漿的動(dòng)態(tài)變化，捕捉火山噴發(fā)前兆，為火山噴發(fā)預(yù)報(bào)與研究提供科學(xué)依據(jù)。火山噴發(fā)預(yù)測(cè)則是基于火山監(jiān)測(cè)獲取的地質(zhì)活動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)噴發(fā)預(yù)測(cè)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火山噴發(fā)的提前預(yù)測(cè)。2020 年度地球科學(xué)領(lǐng)域新興前沿“印度尼西亞火山噴發(fā)預(yù)測(cè)模型研究”中的核心論文聚焦在對(duì)印度尼西亞錫納朋火山（Sinabung）、格魯特火山（Kelud）近期系列火山爆發(fā)的系統(tǒng)研究，從火山學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)、遙感、火山噴發(fā)預(yù)測(cè)模型研究以及社會(huì)對(duì)火山爆發(fā)的響應(yīng)等角度對(duì)兩處火山開(kāi)展對(duì)比分析，

22、對(duì)未來(lái)火山噴發(fā)和地質(zhì)演變研究具有重要價(jià)值。美國(guó)在該前沿占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，印度尼西作為東道主，與美國(guó)合作密切。五、臨床醫(yī)學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域位居前 10 位的熱點(diǎn)前沿主要集中于腫瘤免疫與靶向治療、新型靶向藥物治療常見(jiàn)慢性病、神經(jīng)退行性疾病早期診斷、醫(yī)學(xué)人工智能、生物類(lèi)似藥規(guī)范使用、器官移植等領(lǐng)域。“靶向治療”、“免疫治療”是 2020 年熱點(diǎn)前沿中的核心內(nèi)容。2020 年入選的 Top10 熱點(diǎn)前沿，與往年相比，出現(xiàn)了腫瘤免疫治療超進(jìn)展、基于深度學(xué)習(xí)的人工智能在眼科領(lǐng)域應(yīng)用等新的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，也有多個(gè)前沿實(shí)現(xiàn)了在延續(xù)

23、中發(fā)展，如關(guān)于生物類(lèi)似藥的研究，2019 年側(cè)重其臨床有效性和安全性，2020 年則多為評(píng)估與原研藥互換后的長(zhǎng)期療效研究；關(guān)于靶向 tau 蛋白的 PET 成像研究，2019年以在神經(jīng)退行性疾病中的結(jié)合特性研究為主，2020 年則進(jìn)而研究該技術(shù)在阿爾茨海默病早期診斷中的應(yīng)用。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“深度學(xué)習(xí)在眼科領(lǐng)域應(yīng)用”醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別是目前以深度學(xué)習(xí)為核心的人工智能技術(shù)重要的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，涉及圖像分類(lèi)、檢測(cè)、分割、檢索、輔助診斷和治療等方面。得益于眼科特殊解剖結(jié)構(gòu)、診斷高度依賴(lài)影像檢查、影像檢查相對(duì)成本低、操作便捷且數(shù)據(jù)容易獲取等特點(diǎn)，眼科診療成為深度學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)熱潮中前沿的領(lǐng)域，并在糖尿病視網(wǎng)膜

24、病變、青光眼、白內(nèi)障等多種眼科疾病中顯示出良好的性能。糖尿病視網(wǎng)膜病變是致盲的重要原因，且診斷標(biāo)準(zhǔn)明確、分類(lèi)體系成熟，因此，相較于其他眼科疾病，基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)目前在糖尿病視網(wǎng)膜病變的應(yīng)用研究進(jìn)展更為突出?！吧疃葘W(xué)習(xí)在眼科領(lǐng)域應(yīng)用”熱點(diǎn)前沿的21 篇核心論文主要集中在基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)應(yīng)用于糖尿病視網(wǎng)膜病變、黃斑變性等視網(wǎng)膜疾病的自動(dòng)診斷與篩查。其中，谷歌公司一研究團(tuán)隊(duì)于 2016 年 11 月發(fā)表在The Journalof the American Medical Association上的論文被引頻次最多（1104 次），該研究將一種完善的深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于糖尿病視網(wǎng)膜

25、病變篩查，結(jié)果在 EyePACS、MESSIDOR 數(shù)據(jù)集上敏感度分別為97.5% 和 96.1%，診斷準(zhǔn)確率與眼科醫(yī)生旗鼓相當(dāng)。該研究還對(duì)深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于實(shí)際臨床環(huán)境中的可行性和進(jìn)一步驗(yàn)證思路進(jìn)行了探討和設(shè)想。在這之前，愛(ài)荷華大學(xué) Michael Abrmo? 等人發(fā)表在Investigative Ophthalmology & Visual Science上的研究指出，加入了深度學(xué)習(xí)算法的 IDx-DR X2.1 人工智能系統(tǒng)，可提高機(jī)器識(shí)別糖尿病視網(wǎng)膜病變的表現(xiàn)，昭示著深度學(xué)習(xí)作為新的工具在糖尿病視網(wǎng)膜病變識(shí)別中大有可為。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá) 20 多年的持續(xù)研發(fā)和審批流程，2018 年 4 月，

26、Abrmoff 等人研發(fā)的 IDx-DR 系統(tǒng)終獲美國(guó)食品藥品管理局 (FDA)批準(zhǔn)，成為世界首款可用于基層醫(yī)療的糖尿病視網(wǎng)膜病變自主篩查人工智能診斷設(shè)備，這也是人工智能產(chǎn)品走向臨床應(yīng)用的里程碑。深度學(xué)習(xí)在眼科領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但也面臨著深度學(xué)習(xí)結(jié)果可解釋性、高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)獲取、多維度眼科數(shù)據(jù)集整合、審批監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)、臨床應(yīng)用成本效益等問(wèn)題與挑戰(zhàn)?？舍尅⒖尚诺摹昂笊疃葘W(xué)習(xí)”及下一代人工智能技術(shù)，或?qū)槿斯ぶ悄茚t(yī)學(xué)應(yīng)用帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。該熱點(diǎn)前沿核心論文 Top 產(chǎn)出國(guó)家中，美國(guó)高居榜首，貢獻(xiàn)了將近 80% 核心論文，占據(jù)人工智能眼科應(yīng)用研究的領(lǐng)先地位。中國(guó)在該前沿的研究已進(jìn)入世界前列位置，

27、僅次于美國(guó)，但與美國(guó)仍有一定差距。Top 產(chǎn)出機(jī)構(gòu)中，斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院等世界知名大學(xué)和谷歌及其姐妹公司 Verily 榜上有名。香港中文大學(xué)也在推進(jìn)人工智能眼科應(yīng)用研究中有突出表現(xiàn)。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“阿爾茨海默病 tau PET 影像診斷”阿爾茨海默?。ˋD）是一種起病隱匿的進(jìn)行性致死性神經(jīng)退行性疾病。早期發(fā)現(xiàn)、早期干預(yù)對(duì)減輕 AD 病情、延緩病程進(jìn)展具有重要意義。隨著分子影像學(xué)發(fā)展，靶向 淀粉樣蛋白和 tau蛋白的正電子發(fā)射體層攝影術(shù)（PET）相繼誕生，實(shí)現(xiàn)了 AD 兩大病理特征淀粉樣斑（ 淀粉樣蛋白沉積）和神經(jīng)元纖維纏結(jié)（過(guò)度磷酸化 tau 蛋白聚集）的活體無(wú)創(chuàng)可視化

28、定量檢測(cè)，有助于AD 的早期診斷、病程監(jiān)測(cè)和療效評(píng)價(jià)。相對(duì)于淀粉樣斑，神經(jīng)元纖維纏結(jié)與認(rèn)知損害和神經(jīng)變性的相關(guān)度更高，因此以 tau 蛋白異常為靶點(diǎn)的PET，對(duì) AD 診斷和監(jiān)測(cè)更具應(yīng)用價(jià)值，越來(lái)越受關(guān)注?！鞍柎暮Ｄ?tau PET 影像診斷”熱點(diǎn)前沿包括 42 篇核心論文，主要涉及利用 tau PET 研 究 tau 蛋白分布部位及濃度與 AD 認(rèn)知損害程度、神經(jīng)病理改變、病程進(jìn)展等關(guān)系，及其與 淀粉樣蛋白之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步驗(yàn)證了 tau 蛋白異常和AD 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，同時(shí)還證明 tau PET 結(jié)果作為阿爾茨海默病 tau 蛋白異常的評(píng)價(jià)指標(biāo)是適合的。也有多項(xiàng)關(guān)于 tau PET

29、 新型放射性配體（如18F-MK-6240、18F-flortaucipir、18F-THK5351、AV-1451 等）藥代動(dòng)力學(xué)、定量方法、顯像特征等方面的研究，評(píng)價(jià)各放射性配體與 tau 蛋白結(jié)合的親和性與特異性，以及臨床應(yīng)用價(jià)值與局限性。還有研究發(fā)現(xiàn)，AV-1451 與單胺氧化酶的親和性與 tau 纖維相似，可能限制其臨床實(shí)用性，而 18F?AV-1451 在基底神經(jīng)節(jié)的非選擇性結(jié)合與老齡化導(dǎo)致的鐵離子沉積增加相關(guān)。該熱點(diǎn)前沿核心論文Top產(chǎn)出國(guó)家和機(jī)構(gòu)中，美國(guó)貢獻(xiàn)率最高，遙遙領(lǐng)先。其中，加州大學(xué)舊金山分校在 Top 產(chǎn)出機(jī)構(gòu)中位列榜首，哈佛大學(xué)緊隨其后，并列第二。值得一提的是韓國(guó)延世

30、大學(xué)表現(xiàn)亮眼，成為亞洲唯一上榜機(jī)構(gòu)。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 2020 年入選的 14 個(gè)新興前沿主要涉及腫瘤防治、腸道微生物與疾病關(guān)系、口服多肽藥物治療糖尿病、乙肝陽(yáng)性供體器官移植管理四大領(lǐng)域。其中，腫瘤防治領(lǐng)域包含 10 個(gè)新興前沿，包括腫瘤靶向治療方案優(yōu)化、腫瘤免疫治療新方法、人工智能 + 腫瘤影像、抗癌新藥研發(fā)、靶向 BCMA 的 CAR-T 細(xì)胞療法等方向。2020 年入選的重點(diǎn)新興前沿“免疫聯(lián)合療法治療腎細(xì)胞癌”是 2019 年新興前沿“免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合用藥治療腎細(xì)胞癌的臨床 1/2 期研究”的延續(xù)。2.2 重點(diǎn)新興前沿“免疫聯(lián)合療法治療

31、腎細(xì)胞癌”腎細(xì)胞癌是最常見(jiàn)且惡性程度較高的成人腎癌類(lèi)型，約占所有腎癌病例的 90%，以北美和歐洲發(fā)病率最高。過(guò)去十余年，腎細(xì)胞癌的治療經(jīng)歷了非特異性免疫治療、分子靶向治療以及新型免疫治療 3 次重大發(fā)展。近些年，以免疫檢查點(diǎn)抑制劑（如 PD-1/PD-L1、CTLA-4）為代表的新型免疫療法，在多個(gè)腫瘤的治療中取得了前所未有的進(jìn)展，也使得腎細(xì)胞癌的治療前景發(fā)生顯著變化。Opdivo、Keytruda、Tecentriq 等多種藥物先后獲批上市，用于不同類(lèi)型腎細(xì)胞癌免疫治療。然而，新型免疫療法在腎細(xì)胞癌治療臨床應(yīng)用中，仍存在僅對(duì)部分患者有效、高劑量不良反應(yīng)、患者耐藥、治療費(fèi)用昂貴等問(wèn)題。為此，研

32、究者提出免疫聯(lián)合策略，并已顯示出較好地療效和安全性。目前的免疫聯(lián)合研究主要集中于雙重免疫檢查點(diǎn)抑制劑、免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合靶向藥物兩種聯(lián)合策略上。“免疫聯(lián)合療法治療腎細(xì)胞癌”重點(diǎn)新興前沿包括 4 篇核心論文，均為關(guān)于 PD-1/PD-L1 抑制劑聯(lián)合療法對(duì)比舒尼替尼一線標(biāo)準(zhǔn)治療的三期臨床試驗(yàn)研究。四項(xiàng)研究都證實(shí)，免疫聯(lián)合療法療效優(yōu)于舒尼替尼治療。免疫聯(lián)合療法正在沖擊腎細(xì)胞癌的一線治療。盡管免疫聯(lián)合療法取得了可喜的療效，初步數(shù)據(jù)令人鼓舞，潛力令人興奮，并將成為腎細(xì)胞癌一線治療的重要組成部分。但仍有很多問(wèn)題亟待解決，如免疫聯(lián)合用藥加大免疫療法復(fù)雜生物學(xué)效應(yīng)、免疫相關(guān)不良反應(yīng)事件管理、有效的療效預(yù)測(cè)

33、生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)等。六、生物科學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 生物科學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)生物科學(xué)領(lǐng)域位居 Top10 位的熱點(diǎn)前沿集中在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腸道微生物與人體疾病、耐藥菌、抑郁癥、腫瘤相關(guān)基礎(chǔ)研究、蛋白質(zhì)靶向降解和碳酸酐酶抑制劑等方向。其中神經(jīng)系統(tǒng)疾病是最大的前沿群，包括“星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)退行性疾病以及大腦衰老的關(guān)系”、“納米粒介導(dǎo)的腦內(nèi)藥物傳遞系統(tǒng)”和“神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的淋巴通路”3 個(gè)熱點(diǎn)前沿。耐藥菌相關(guān)的 2 個(gè)前沿分別是“多藥耐藥auris 假絲酵母菌的分子流行病學(xué)分析”和“多粘菌素耐藥基因的鑒定和表達(dá)”。其中多粘菌素耐藥基因相關(guān)前沿連續(xù)兩年入選 To

34、p10 熱點(diǎn)前沿。2020 年的蛋白質(zhì)靶向降解相關(guān)前沿“小分子PROTACs 對(duì)蛋白質(zhì)的靶向降解”，是 2019 年熱點(diǎn)前沿“誘導(dǎo)蛋白降解的小分子 PROTACs”的延續(xù)。腫瘤研究一直是歷年來(lái)研究前沿的熱門(mén)主題，每年都會(huì)涌現(xiàn)新的生長(zhǎng)點(diǎn)，2020 年腫瘤相關(guān)的熱點(diǎn)前沿是“基于 MicroRNA 的腫瘤治療”。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)退行性疾病以及大腦衰老的關(guān)系”長(zhǎng)期以來(lái)，人們將治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病，理解神經(jīng)作用機(jī)制的焦點(diǎn)都集中在神經(jīng)元上。然而近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞（如小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞）可能在驅(qū)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)疾?。òㄉ窠?jīng)退行性疾病例如阿爾茲海默病、帕金森疾病、腦外傷

35、以及脊髓損傷等）以及大腦衰老過(guò)程中起關(guān)鍵作用。該熱點(diǎn)前沿對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能提出了新見(jiàn)解，加深了人們對(duì)衰老和老年疾病中神經(jīng)元 - 神經(jīng)膠質(zhì)相互作用機(jī)制的理解。星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠參與一系列人類(lèi)神經(jīng)變性疾病或大腦損傷的發(fā)生，比如，激活小膠質(zhì)細(xì)胞后會(huì)釋放三種關(guān)鍵的因子，從而起到推動(dòng)神經(jīng)毒性反應(yīng)（殺死神經(jīng)元）的星形膠質(zhì)細(xì)胞的形成。小膠質(zhì)細(xì)胞在衰老過(guò)程中促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化。反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞失去了正常功能的能力，產(chǎn)生補(bǔ)體成分，并釋放一種殺死神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的毒性因子，星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)衰老反應(yīng)基因的上調(diào)可導(dǎo)致正常衰老過(guò)程中易感腦區(qū)的認(rèn)知功能下降，使老年腦更易受損傷。這些新見(jiàn)解為神經(jīng)退行性疾病

36、的新療法的開(kāi)發(fā)提供了機(jī)會(huì)，具有非常重要的意義。從核心論文的國(guó)家分布看，美國(guó)是最大的核心論文貢獻(xiàn)國(guó)，其中斯坦福大學(xué)貢獻(xiàn)的核心論文數(shù)量最多，同時(shí)論文的影響力也最大，其中一篇論文被引頻次達(dá)到 922 次。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“小分子 PROTACs 對(duì)蛋白質(zhì)的靶向降解”靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation）是繼蛋白激酶抑制劑和單克隆抗體之后，藥物研發(fā)領(lǐng)域又一新興方向。傳統(tǒng)的藥物研發(fā)策略關(guān)注如何通過(guò)直接調(diào)控蛋白質(zhì)或酶的活性來(lái)治療疾病。然而，傳統(tǒng)的小分子和抗體藥物只能通過(guò)靶向結(jié)合來(lái)抑制靶蛋白酶活性，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的靶蛋白常常會(huì)恢復(fù)其活性，并通過(guò)靶蛋白的過(guò)表達(dá)

37、或靶蛋白的新突變而獲得耐藥性。傳統(tǒng)小分子抑制劑的缺陷使得小分子藥物日漸式微，小分子藥物研發(fā)亟需引入革命性的新技術(shù)。蛋白質(zhì)水解靶向嵌合體（Proteolysis TargetingChimera, PROTAC）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。PROTAC 利用小分子敲除功能性靶蛋白，而不是單純的抑制靶蛋白的活性，將靶蛋白標(biāo)記為降解蛋白，然后通過(guò)蛋白酶體促進(jìn)降解信號(hào)，最終抑制腫瘤細(xì)胞增殖。PROTAC 技術(shù)成為靶蛋白降解模式轉(zhuǎn)換的新方式，為小分子藥物的研發(fā)開(kāi)辟了新的途徑。該熱點(diǎn)前沿共有 45 篇核心論文。其中 13 篇 是 PROTAC 領(lǐng)域先驅(qū)耶魯大學(xué)教授 Craig Crews為通訊作者的論文。PROTAC

38、技術(shù)可降解多種靶蛋白，包括轉(zhuǎn)錄因子、骨架蛋白、酶和調(diào)節(jié)蛋白。由于 PROTACs 誘導(dǎo)靶蛋白降解的高效，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)引起從癌癥到神經(jīng)元疾病不同領(lǐng)域的眾多科研人員的高度重視。為了將基于 PROTACs 技術(shù)的蛋白降解劑推向臨床，2013 年，Crews 教授成立了 Arvinas 公司。除 Arvinas 公司外，包括諾華在內(nèi)的其他公司也有一些同類(lèi)分子已經(jīng)接近臨床試驗(yàn)。隨著蛋白質(zhì)靶向降解技術(shù)的巨大潛力的開(kāi)發(fā)，最令人興奮和最引人注目的地方，就在于其有機(jī)會(huì)將多種曾經(jīng)藥物不可作用的蛋白質(zhì)組用于治療，蛋白質(zhì)靶向降解療法的應(yīng)用前景將是不可估量的！該熱點(diǎn)前沿中美國(guó)是核心論文的主要貢獻(xiàn)國(guó)家，Top10 機(jī)構(gòu)中

39、的 8 家來(lái)自美國(guó)。3 家公司Arvinas 公司、諾華公司和賽爾基因公司進(jìn)入核心論文 Top10 機(jī)構(gòu)，也印證了 PROTACs 開(kāi)始走向商業(yè)化的道路。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述生物科學(xué)領(lǐng)域有 9 項(xiàng)研究入選新興前沿，主要研究主題包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤相關(guān)基礎(chǔ)研究、腸道微生物、抑郁癥以及基因編輯技術(shù)相關(guān)研究。3 個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的前沿分別是“單細(xì)胞 RNA 測(cè)序技術(shù)”、“血腦屏障破壞：人類(lèi)認(rèn)知功能障礙的早期生物標(biāo)志物”和“阿爾茨海默病的遺傳薈萃分析”。3 個(gè)腫瘤相關(guān)基礎(chǔ)研究分別是“免疫檢測(cè)點(diǎn)抑制劑激活 T 細(xì)胞的機(jī)制研究”、“病毒特異性記憶 T 細(xì)胞植入腫瘤”和“

40、長(zhǎng)鏈非編碼 RNA 調(diào)控腫瘤形成研究”。其他 3 個(gè)新興前沿與腸道微生物、抑郁癥和基因編輯技術(shù)相關(guān)，分別是：“人類(lèi)腸道微生物的新基因組”、“抑郁癥的全基因組關(guān)聯(lián)薈萃分析”和“基于CRISPR系統(tǒng)的單堿基基因編輯技術(shù)的脫靶效應(yīng)”。2.2 重點(diǎn)新興前沿“抑郁癥的全基因組關(guān)聯(lián)薈萃分析”抑郁癥是世界上最嚴(yán)重、最令人困惑的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一。世界衛(wèi)生組織稱(chēng)，抑郁癥影響著全世界近15%的成年人，但僅有約一半的患者對(duì)藥物和心理療法等現(xiàn)有治療手段反應(yīng)良好。盡管付出了數(shù)十年的努力，到目前為止學(xué)界對(duì)抑郁癥的生物學(xué)機(jī)制仍認(rèn)識(shí)不足。弄清抑郁癥的遺傳基礎(chǔ)非常困難。該新興前沿通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)薈萃分析研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥在一定程度

41、上是由基因決定的。其中一篇核心論文發(fā)表在Nature Neuroscience期刊上，該研究鑒別出 44 種基因變體，每種基因變體都會(huì)影響一個(gè)人患抑郁癥的風(fēng)險(xiǎn)。其中，30 種基因變體是首次被鑒別出來(lái)。這項(xiàng)具有里程碑意義的研究朝著闡明抑郁癥的基礎(chǔ)生物學(xué)原理的目標(biāo)邁出了一大步。新遺傳變異體的發(fā)現(xiàn)為抑郁癥新療法的創(chuàng)新提供了可能。七、化學(xué)與材料科學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)2020年Top10熱點(diǎn)前沿分布面廣，與往年相比，既有延續(xù)又有發(fā)展。在有機(jī)合成方向，既有電化學(xué) 促進(jìn)的碳?xì)滏I活化，也有可形成碳碳、碳氮、碳氧學(xué)成像的熒光材料，也有室溫磷

42、光發(fā)光材料，后者鍵的氮雜環(huán)卡賓催化，還有手性不對(duì)稱(chēng)合成阻旋異構(gòu)體。其中，“電化學(xué)促進(jìn)的碳?xì)滏I官能團(tuán)化反應(yīng)”是連續(xù)第二年入選。在光學(xué)材料方向，既有用于醫(yī)是連續(xù)第二年入選?！胺律∪馑z”是去年熱 點(diǎn)前沿“分子機(jī)器”的延續(xù)，反映了其最新進(jìn)展。氣體分離和純化是化工生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)，2020 年該方向有一項(xiàng)研究入選。此外，儲(chǔ)能材料、電池材料、 二維材料方向各有一項(xiàng)研究入選。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“有機(jī)室溫磷光材料”磷光發(fā)射是處于單重激發(fā)態(tài)的分子，經(jīng)系間竄越至三重激發(fā)態(tài)，再?gòu)娜丶ぐl(fā)態(tài)輻射躍遷至基態(tài)的過(guò)程。室溫磷光材料通常是含貴金屬的無(wú)機(jī)物或金屬有機(jī)化合物，價(jià)格昂貴且對(duì)環(huán)境不友好。而純有機(jī)化合物的磷光在很長(zhǎng)

43、一段時(shí)間內(nèi)被限制在冷凍低溫（77K）和惰性環(huán)境。近年來(lái)，科研人員基于促進(jìn)自旋軌道耦合提高系間竄越效率和抑制三重態(tài)到基態(tài)的非輻射躍遷過(guò)程等基本原理，開(kāi)發(fā)了多種有機(jī)室溫磷光材料，最長(zhǎng)磷光壽命已超過(guò) 2 秒。如表 32 所示，中國(guó)、新加坡、美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)科研人員在有機(jī)室溫磷光材料領(lǐng)域做了很多重要工作，通過(guò)引入溴 / 碘等重原子、引入芳香碳基、形成晶體、嵌入聚合物內(nèi)、主客體作用、形成氫鍵、形成鹵鍵、形成H型聚集體等具體方法，合成了多種有機(jī)室溫磷光材料。其中，西北工業(yè)大學(xué)黃維（曾在南京工業(yè)大學(xué)工作）、香港科技大學(xué)唐本忠等人的工作較為突出。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“氮雜環(huán)卡賓催化”氮雜環(huán)卡賓是一類(lèi)重要的

44、有機(jī)小分子催化劑，在有機(jī)合成化學(xué)中有著廣泛應(yīng)用。氮雜環(huán)卡賓催化的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以改變?nèi)┑姆磻?yīng)極性。在反應(yīng)中，氮雜環(huán)卡賓與醛結(jié)合，經(jīng)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，形成 Breslow 中間體。該中間體具有親核性，等同酰基負(fù)離子，使醛的反應(yīng)極性由親電性轉(zhuǎn)為親核性，進(jìn)而發(fā)生親核反應(yīng)。本前沿對(duì)應(yīng)的核心論文總結(jié)了氮雜環(huán)卡賓在安息香縮合、Stetter 反應(yīng)等反應(yīng)類(lèi)型中的應(yīng)用進(jìn)展，以及分別與 Lewis 酸、Brnsted 酸、Brnsted 堿、氫鍵供體、過(guò)渡金屬等共催化的研究進(jìn)展。德國(guó)明斯特大學(xué) Frank Glorius、亞琛工業(yè)大學(xué) Dieter Enders等人在氮雜環(huán)卡賓催化領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。在施引論文方面，

45、如表 34 所示，一方面，德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家繼續(xù)在該領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)；另一方面，中國(guó)近年在該領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究，發(fā)表論文數(shù)量顯著提升，中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究成果比較突出。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域共有 6 項(xiàng)研究入選新興前沿，主要涉及催化劑的制備和應(yīng)用、電池、納米生物材料、生物降解材料、化學(xué)工藝和廢水處理等領(lǐng)域。與 2014-2019 新興前沿相比，2020年的新興前沿既有延續(xù)性主題，同時(shí)還出現(xiàn)了一些新的研究方向。催化劑的制備和應(yīng)用頻頻出現(xiàn)在化學(xué)與材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)和新興前沿，尤其是電解水制氫催化劑的相關(guān)研究，曾出現(xiàn)在 2015 年(MoS2 薄膜電

46、解水催化劑和非貴金屬電解水催化劑 )、2016 ( 非貴金屬電解水納米催化劑 )、2017（非貴金屬雙功能電解水催化劑）、2018（過(guò)渡金屬納米陣列在中性環(huán)境下電解水催化劑）的熱點(diǎn)和新興前沿方向。由此可見(jiàn)，非貴金屬電解水催化劑一直是化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的研究主題，研究方向由非貴金屬硫化物發(fā)展為利用非貴金屬納米陣列，再發(fā)展為 2020 年的非貴金屬 - 過(guò)渡金屬磷化物電解水催化劑。電池研究也一直是化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的重要主題之一。2014-2019 年的研究前沿主要針對(duì)聚合物太陽(yáng)能電池、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、鋰電池、鈉電池等研究方向展開(kāi)，2020 年的研究方向轉(zhuǎn)移到鋅空氣電池領(lǐng)域，且在本年的化學(xué)與材料

47、科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿方向上出現(xiàn)，主要聚焦于水系鋅離子電池正極材料的研究。納米生物材料領(lǐng)域，利用聚合物納米粒子的聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性進(jìn)行細(xì)胞光聲成像曾在 2015 年熱點(diǎn)前沿出現(xiàn)，主要聚焦于聚集誘導(dǎo)發(fā)光化合物的合成、性質(zhì)及在細(xì)胞光聲成像領(lǐng)域的應(yīng)用探索，2020 年，研究主題則全部轉(zhuǎn)移到其在細(xì)胞光聲成像領(lǐng)域的應(yīng)用上來(lái)。2020 年有 3 個(gè)全新的新興前沿研究方向出現(xiàn)：可生物降解的傳感器材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用、等離子體用于廢水處理、三元共沸物萃取精餾工藝等。2.2 重點(diǎn)新興前沿“過(guò)渡金屬磷化物作為電催化劑用于析氫反應(yīng)”氫能是一種友好、資源廣泛的替代化石燃料的能源，采用電化學(xué)析氫的方式制備氫氣是目前獲取高

48、純度氫氣的主要方法。Pt 基催化劑是最高效的析氫反應(yīng)催化劑之一，但由于昂貴的價(jià)格等因素限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。過(guò)渡金屬磷化物是繼過(guò)渡金屬碳化物和過(guò)渡金屬硫化物之后出現(xiàn)的一類(lèi)新型非貴金屬催化材料，價(jià)格低廉，具有特殊的能帶結(jié)構(gòu)、較好的電解水催化析氫活性和電化學(xué)穩(wěn)定性，近年來(lái)成為電化學(xué)和催化材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。常見(jiàn)過(guò)渡金屬磷化物催化劑包括NiP、Ni5P4、CoP、FeP、CuP、MoP 和 WP 等。目前提高過(guò)渡金屬磷化物催化活性的主要途徑有異質(zhì)原子摻雜、空位缺陷工程、相結(jié)構(gòu)調(diào)控、異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建和雜化體系構(gòu)建、多元活性組分復(fù)合等。較多研究圍繞特定 pH 環(huán)境下催化劑的催化活性和穩(wěn)定性的提高，部分研究將

49、視線聚焦在了全 pH 環(huán)境下高效穩(wěn)定催化劑的制備方法上。八、物理學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 物理學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前沿發(fā)展態(tài)勢(shì)物理學(xué)領(lǐng)域位居前 10 位的熱點(diǎn)前沿主要集中于凝聚態(tài)物理、高能物理、量子物理、理論物理和光學(xué)，其中有 8 個(gè)熱點(diǎn)前沿是 2020 年新出現(xiàn)的。凝聚態(tài)物理方面，轉(zhuǎn)角雙層石墨烯、非厄米系統(tǒng)的拓?fù)鋺B(tài)、高階拓?fù)浣^緣體和高階拓?fù)涑瑢?dǎo)體、二維范德瓦爾斯磁性材料成為新的研究前沿。高能物理方面，暗物質(zhì)的直接探測(cè)成為新的熱點(diǎn)前沿，四夸克和五夸克態(tài)奇特強(qiáng)子則連續(xù) 4 年保持為熱點(diǎn)前沿，2020 年聚焦在隱粲五夸克態(tài)的研究。量子物理方面，機(jī)器學(xué)習(xí)在量子多體物理中的應(yīng)用、

50、硅基自旋量子比特成為新的熱點(diǎn)前沿。光學(xué)方面，新型深紫外非線性光學(xué)晶體依然是 2020 年的熱點(diǎn)前沿。理論物理方面，黑洞和量子場(chǎng)論中的復(fù)雜度研究從 2018 年的新興前沿發(fā)展成為 2020 年的熱點(diǎn)前沿。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的特性研究”二維材料是指有一個(gè)維度只有一個(gè)或幾個(gè)原子厚度的材料。2004 年石墨烯的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了二維材料新奇物性研究的大門(mén)。隨著研究的深入，過(guò)渡金屬硫化物、黑磷等新型二維材料不斷被發(fā)現(xiàn)。許多二維材料的母體材料是層狀材料，依靠層間范德瓦爾斯相互作用堆積而成，因此被稱(chēng)為二維范德瓦爾斯材料。二維范德瓦爾斯材料的光學(xué)和電學(xué)等特性獲得了廣泛的研究，但其磁性的研究面臨一些

51、挑戰(zhàn)。2017 年，研究人員在雙層Cr2Ge2Te6 和單層 Crl3 中發(fā)現(xiàn)了本征磁性的存在，引發(fā)了研究熱潮，這也導(dǎo)致了熱點(diǎn)前沿“二維范德瓦爾斯磁性材料的特性研究”的出現(xiàn)。此外，不同的單層二維材料按需堆疊在一起，可以形成多種多樣的雙層或多層范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)，如石墨烯異質(zhì)結(jié)和過(guò)渡金屬硫化物異質(zhì)結(jié)，這些異質(zhì)結(jié)具有單層二維材料所不具備的新奇物性，也成為了重要的研究熱點(diǎn)。如果石墨烯異質(zhì)結(jié)里的所有組成單元都是石墨烯，改變石墨烯層間的旋轉(zhuǎn)角可得到不同性質(zhì)的石墨烯，這類(lèi)雙層石墨烯被稱(chēng)為轉(zhuǎn)角雙層石墨烯。2018 年，美國(guó)麻省理工學(xué)院等研究發(fā)現(xiàn)，兩層石墨烯以 1.1 度的“魔角”扭曲在一起時(shí)會(huì)形成莫特絕緣體態(tài)

52、并實(shí)現(xiàn)非常規(guī)超導(dǎo)電性，為超導(dǎo)研究帶來(lái)了新思路，并引發(fā)了科學(xué)家對(duì)轉(zhuǎn)角石墨烯體系的新奇電子態(tài)和超導(dǎo)電性的巨大關(guān)注，快速成為凝聚態(tài)物理學(xué)的新研究熱點(diǎn)。2020 年，轉(zhuǎn)角雙層石墨烯研究獲得巴克利獎(jiǎng)（凝聚態(tài)物理最高獎(jiǎng)）和沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)。在這個(gè)熱點(diǎn)前沿中，美國(guó)表現(xiàn)最活躍（表37），參與了 39 篇核心論文中的 29 篇。中國(guó)、日本、德國(guó)等也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。參與核心論文最多的機(jī)構(gòu)是美國(guó)的麻省理工學(xué)院，哈佛大學(xué)、日本國(guó)立材料科學(xué)研究所、德國(guó)柏林自由大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院緊隨其后。這些機(jī)構(gòu)中，來(lái)自美國(guó)的有5 所，日本、德國(guó)、中國(guó)各有 2 所。從影響力看，麻省理工學(xué)院等發(fā)現(xiàn)魔角石墨烯的這篇論文，其被引頻次達(dá)到 937 次

53、，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他核心論文。1.3 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“暗物質(zhì)的直接探測(cè)”天文學(xué)和宇宙學(xué)的觀測(cè)證據(jù)表明，宇宙的主要成分是暗物質(zhì)和暗能量，但我們對(duì)它們的本質(zhì)了解甚少。目前，暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探測(cè)是物理學(xué)的研究熱點(diǎn)。暗物質(zhì)的探測(cè)方法有三種：直接探測(cè)，間接探測(cè)，以及通過(guò)加速器創(chuàng)造出暗物質(zhì)粒子。其中，直接探測(cè)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)是指直接探測(cè)暗物質(zhì)粒子和原子核碰撞所產(chǎn)生的信號(hào)。目前較為流行的暗物質(zhì)粒子候選者是大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMPs），很多直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)采用了不同的探測(cè)器來(lái)搜尋 WIMPs。盡管近年來(lái)大部分實(shí)驗(yàn)都沒(méi)發(fā)現(xiàn)有希望的信號(hào)，但有一些實(shí)驗(yàn)還是取得了不錯(cuò)的成果。在這個(gè)熱點(diǎn)前沿中，核心論文只有 5 篇，但每篇論文的影響力

54、都很大。這 5 項(xiàng)成果分別來(lái)自 3個(gè)都采用液氙探測(cè)技術(shù)的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)：美國(guó)的大型地下氙探測(cè)器（LUX）實(shí)驗(yàn)（被引頻次為 836 次），中國(guó)的熊貓計(jì)劃第二期（PandaX-II）實(shí)驗(yàn)（兩篇核心論文被引頻次分別為 369 和 387次），以及意大利的 XENON1T 實(shí)驗(yàn)（兩篇核心論文被引頻次分別為 420 和 484 次）。這 5 個(gè)成果都刷新了當(dāng)時(shí)對(duì)暗物質(zhì)粒子性質(zhì)限制的紀(jì)錄，達(dá)到當(dāng)時(shí)世界上暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)的最高靈敏度。目前，LUX、熊貓計(jì)劃等實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行新一輪的升級(jí)，以進(jìn)一步提高搜尋暗物質(zhì)的靈敏度。分析施引論文的國(guó)家和機(jī)構(gòu)（表 39），可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)是最活躍的國(guó)家。德國(guó)、中國(guó)、英國(guó)緊隨

55、其后。施引論文總量排名前 10 的機(jī)構(gòu)中，美國(guó)能源部和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的施引論文最多，隨后是芝加哥大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、西班牙國(guó)家研究委員會(huì)和意大利國(guó)家核物理研究院。2. 新興前沿及重點(diǎn)新興前沿解讀2.1 新興前沿概述物理學(xué)領(lǐng)域有2項(xiàng)研究入選新興前沿，一項(xiàng)聚焦理論物理研究，即“Gauss-Bonnet引力下的黑洞自發(fā)標(biāo)量研究”，另一項(xiàng)聚焦凝聚態(tài)物理研究，即“二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的莫爾超晶格研究”。2.2 重點(diǎn)新興前沿“二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的莫爾超晶格研究”如 1.2 所述，范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)是指二維材料按需堆疊在一起形成的由范德瓦爾斯力維系的雙層或多層人工結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)高性能的電子器件和光電器件提

56、供了許多可能性。在轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的非常規(guī)超導(dǎo)電性被發(fā)現(xiàn)后，調(diào)控范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的層間轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的新奇電子現(xiàn)象成為研究熱點(diǎn)。兩層二維材料會(huì)因晶格失配或扭轉(zhuǎn)角，導(dǎo)致不同的莫爾超晶格。莫爾超晶格會(huì)引起結(jié)構(gòu)和能帶改變，從而導(dǎo)致一些新現(xiàn)象，包括莫爾激子、莫爾聲子、非常規(guī)超導(dǎo)等，為開(kāi)發(fā)二維材料新性質(zhì)提供了新的思路。這個(gè)新興前沿主要聚焦過(guò)渡金屬硫化物異質(zhì)結(jié)的莫爾超晶格，其引起的能帶結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致了特殊的光學(xué)性質(zhì)。過(guò)渡金屬硫化物異質(zhì)結(jié)研究主要集中在 MoS2、MoSe2、WS2和WSe2 的雙層和異質(zhì)雙層上。九、天文學(xué)與天體物理學(xué)1. 熱點(diǎn)前沿及重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿解讀1.1 天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域 Top 10 熱點(diǎn)前

57、沿發(fā)展態(tài)勢(shì)天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域位居前 10 位的熱點(diǎn)前沿繼續(xù)緊密?chē)@“一黑兩暗三起源”重大科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)，引力波相關(guān)研究依然引人矚目。在 10個(gè)熱點(diǎn)前沿中，4 個(gè)熱點(diǎn)前沿涉及引力波觀測(cè)與理論研究以及與之相關(guān)的黑洞和中子星性質(zhì)研究，分別是：原始黑洞觀測(cè)及其與暗物質(zhì)的關(guān)系、雙黑洞系統(tǒng)及并合機(jī)制、對(duì)雙中子星并合引力波事件 GW170817 的多信使觀測(cè)以及基于 GW170817 事件觀測(cè)約束中子星性質(zhì)。另外 6 個(gè)熱點(diǎn)前沿分 別是“蓋亞”空間望遠(yuǎn)鏡（Gaia）對(duì)銀河系的精確測(cè)、備受關(guān)注且神秘的快速射電暴事件、揭 示行星系統(tǒng)形成機(jī)制的原行星盤(pán)觀測(cè)研究、哈勃 常數(shù)測(cè)、銀心伽馬射線超出現(xiàn)象以及“羅塞塔”

58、（Rosetta）彗星探測(cè)器的重要發(fā)現(xiàn)等。1.2 重點(diǎn)熱點(diǎn)前沿“蓋亞（Gaia）測(cè)繪最精確銀河系三維地圖”當(dāng)前我們對(duì)銀河系家園的認(rèn)識(shí)仍不充分，一大挑戰(zhàn)就是地球在銀河系中的位置導(dǎo)致難以對(duì)銀河系開(kāi)展精確觀測(cè)。對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，我們生活的這顆星球地球是獨(dú)一無(wú)二的。然而事實(shí)上，地球只是環(huán)繞著構(gòu)成銀河系的大約 2500 億顆恒星運(yùn)行的數(shù)千億顆行星中的一個(gè)。人們用幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)，銀河系呈螺旋結(jié)構(gòu)，地球距銀河系中心約 2.6 萬(wàn)光年，靠近銀河系的一個(gè)旋臂。而地球在銀河系中的位置對(duì)精確觀測(cè)銀河系造成困難，就像身處在森林中的一棵樹(shù)上，難以觀測(cè)整座森林。由歐洲空間局（ESA）領(lǐng)導(dǎo)、2013 年發(fā)射的“蓋亞”空間

59、望遠(yuǎn)鏡（Gaia）旨在對(duì)銀河系開(kāi)展精確觀測(cè)，通過(guò)對(duì)超過(guò) 10 億顆恒星的巡天觀測(cè)完成規(guī)模最大、最精確的銀河系三維地圖，為揭示銀河系的結(jié)構(gòu)、起源和演化提供重要工具?！吧w亞”將對(duì)每顆目標(biāo)恒星進(jìn)行 70 次左右的監(jiān)測(cè)，精確地記錄其位置、距離、運(yùn)動(dòng)和亮度的變化情況。憑借強(qiáng)大的觀測(cè)能力，“蓋亞”還有望發(fā)現(xiàn)其他恒星周?chē)男行?、太?yáng)系中的小行星、外太陽(yáng)系的冰凍天體、褐矮星以及遙遠(yuǎn)的超新星和類(lèi)星體?！吧w亞”的任務(wù)范圍和科學(xué)回報(bào)獨(dú)一無(wú)二，基于其觀測(cè)數(shù)據(jù)將匯編成巨大的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，天文學(xué)家可以從中搜尋類(lèi)似的天體，或者可以為解決特殊和艱巨的科學(xué)難題提供必要線索的事件和其他關(guān)聯(lián)關(guān)系。2016 年，“蓋亞”的第一批觀測(cè)數(shù)

60、據(jù)集正式發(fā)布，包括對(duì) 200 萬(wàn)顆恒星的距離和速度的精確測(cè)量數(shù)據(jù)。2018 年，“蓋亞”發(fā)布第二批觀測(cè)數(shù)據(jù)集，繪制出最新銀河系地圖，包括對(duì)近 17 億顆恒星位置的高精度測(cè)量結(jié)果，以及對(duì) 1.4 萬(wàn)余顆已知小行星的位置測(cè)量結(jié)果等。歐洲空間局科學(xué)部主任稱(chēng)，“蓋亞”數(shù)據(jù)集正在重新定義天文學(xué)的基礎(chǔ)，將為天文學(xué)提供廣泛的研究主題，催生重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！吧w亞”任務(wù)設(shè)計(jì)壽命為 5 年，目前已進(jìn)入延期運(yùn)行階段，有望運(yùn)行至 2022 年底?！吧w亞”最終版數(shù)據(jù)集將成為最權(quán)威的恒星編目，在廣泛的天文學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)揮核心作用。2018 年12 月，“蓋亞”任務(wù)數(shù)據(jù)處理和分析團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Anthony Brown 被 Nat