2022全球工程前沿-中國工程院

第一章?研究方法1?工程研究前沿遴選1.1?論文數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理1.2?論文主題挖掘1.3?研究前沿確定與解讀2?工程開發(fā)前沿遴選2.1?專利數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理2.2?專利主題挖掘2.3?開發(fā)前沿確定與解讀3?發(fā)展路線圖4?術(shù)語解釋第二章領(lǐng)域報(bào)告程1?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀231?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀333333384949541?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀656565697878822?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀929292961091091141241?工程研究前沿1241.1?T0D10工程研究前沿發(fā)展態(tài)勢1242?T0D3工程研究前沿重點(diǎn)解讀1282?工程開發(fā)前沿1382.1?T0D10工程開發(fā)前沿發(fā)展態(tài)勢1382.2?T0D3工程開發(fā)前沿重點(diǎn)解讀142程1?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀1501501501541631631671?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀1741741741791901901951?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD前沿發(fā)展態(tài)勢TD前沿重點(diǎn)解讀2022022022092212212271?工程研究前沿2?工程開發(fā)前沿TD展態(tài)勢TD點(diǎn)解讀241241241245260260264277全球工程前沿 EngineeringFronts引言究前最點(diǎn)前沿進(jìn)行詳細(xì)解讀。第一章研究方法2第一章研究方法工程是人類借助科學(xué)技術(shù)改造世界的實(shí)踐活工程科技未來發(fā)展有重大影響和引領(lǐng)作用的關(guān)鍵方2022年度全球工程前沿研究采用專家與數(shù)據(jù)95個(gè)工個(gè)工程研究前沿和29個(gè)工程開發(fā)前沿。各領(lǐng)域前主要是通過前沿主題篩選、前沿名稱修訂、專家研不足，鼓勵(lì)領(lǐng)域?qū)＜医Y(jié)合定量分析結(jié)果修正、歸并、擴(kuò)充工程研究前沿遴選工程研究前沿遴選包括兩種途徑：一是基于WebofScience數(shù)據(jù)庫SCI期刊論文和會議論文數(shù)到備選工程研究前沿，1論文數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理首先構(gòu)建中國工程院9個(gè)學(xué)部領(lǐng)域技術(shù)體系對應(yīng)的學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會議列表。經(jīng)領(lǐng)域?qū)＜液藢?shí)程全球工程前沿EngineeringFronts.2論文主題挖掘.2論文主題挖掘每個(gè)聚類主題由一定數(shù)量的核心論文組成。其中，2016—2019年出版的期刊論文和會議論文，按照核心論文的數(shù)量、總被引頻次、平均出版年、常被依次篩選，每個(gè)領(lǐng)域獲得35個(gè)不相似的文獻(xiàn)聚類主題；2020—2021年出版的期刊論文占比依次篩選，每個(gè)領(lǐng)域獲得25個(gè)不12709本學(xué)術(shù)期刊和48260個(gè)學(xué)術(shù)會議。此外，期刊，采用單篇文章歸針對每個(gè)領(lǐng)域的期刊論文和會議論文，參照WebofScience方法，綜合考慮期刊論文和會議論文差別、出版年等因素，篩選出2016—2021年期間發(fā)表的被引頻次位于前10%的高影響力論文(截至2022年1月)，作為研究前1索列表候選前沿?zé)狳c(diǎn)論文數(shù)據(jù)分析專利數(shù)據(jù)分析專利地圖會議研討式程18230606673259279646825程6225197784835996909第一章研究方法4究熱點(diǎn)(包括相似和不相似的主題)，如表1.2.1研究前沿確定與解讀每個(gè)領(lǐng)域遴選出10余領(lǐng)域文獻(xiàn)聚類結(jié)果受關(guān)注度選取3(或4)個(gè)重點(diǎn)研究前沿，邀請前專家從國家和機(jī)構(gòu)布局、合作網(wǎng)絡(luò)、。2工程開發(fā)前沿遴選于DerwentInnovation專利檢索平臺，對9個(gè)領(lǐng)域53個(gè)學(xué)科組中被引頻次位于各學(xué)科組前10000的文本聚類，獲得53張專利開發(fā)前沿問2.1專利數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理erwentInnovation利數(shù)據(jù)庫，采用德溫特世界專利索引(DWPI)手工代碼、《國際專利分類表》(IPC分類)、美國專利局分類體系(UC)等專利分類號和特定的技科組的專利數(shù)據(jù)檢索范圍及檢索策略。領(lǐng)域?qū)＜覍＠麢z索式14383323426344745程3263097854345922140全球工程前沿 EngineeringFronts報(bào)專家將其轉(zhuǎn)化為專利檢索式。以上兩部分檢索式—2021年"DWPI和DPCI(德溫特專利引文索引)進(jìn)而獲得相應(yīng)學(xué)科的專利文獻(xiàn)。最后對檢索得到的百萬量級專利文獻(xiàn)根據(jù)"年均被引頻次"和"技術(shù)2.2專利主題挖掘領(lǐng)域53個(gè)學(xué)科組被引頻次位于前10000的高影響53張能快速直觀呈現(xiàn)工程開發(fā)技術(shù)分布的Themecape圖中提煉技術(shù)開發(fā)前沿、歸并相似前沿、確定開發(fā)重視專利地圖中低頻次、關(guān)聯(lián)性較低的離群技術(shù)點(diǎn)2.3開發(fā)前沿確定與解讀在專利數(shù)據(jù)處理與挖掘的同時(shí)，領(lǐng)域?qū)＜一谳o助領(lǐng)域?qū)＜覐?高峰""藍(lán)海"和"孤島"等多受關(guān)注度選取3(或4)個(gè)重點(diǎn)開發(fā)前沿，邀請前專家從國家和機(jī)構(gòu)布局、合作網(wǎng)絡(luò)、。3發(fā)展路線圖技術(shù)路線圖是描繪技術(shù)未來發(fā)展趨勢的重要工可視化的方式繪制該前沿未來5~10年的發(fā)展路線4術(shù)語解釋文獻(xiàn)(論文)：包括WebofScience中經(jīng)過同行評議的公開發(fā)布的研究性期刊論文、綜述和會議。第一章研究方法6心專利有兩種含義——如果是來自專利地圖的前專利比例：某個(gè)國家(作為專利優(yōu)先權(quán)國家)或機(jī)構(gòu)參與的核心專利數(shù)量占全部國家或機(jī)構(gòu)產(chǎn)出DWPI分類的數(shù)量。該指標(biāo)可以體現(xiàn)專利的領(lǐng)域交國工程院院士增選學(xué)部專業(yè)劃分標(biāo)準(zhǔn)(試行)》確全球工程前沿EngineeringFronts第二章?領(lǐng)域報(bào)告工程研究前沿機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域Top10工程研究前沿涉兵器科學(xué)與技術(shù)、動(dòng)力及電氣設(shè)備工程與技術(shù)、交通運(yùn)輸工程等學(xué)科方向(表1.1.1)。其中，屬于傳統(tǒng)研究深化的有人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作、水下航定位技術(shù)、協(xié)同式無人駕駛與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)、高速列車湍流流場的主動(dòng)/被動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人括飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)、摩擦納米發(fā)電技術(shù)、連續(xù)多維變構(gòu)型飛行控制理論與方法和微型機(jī)(1)飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)飛行器船舶甲板自主著陸是指在飛行器降落p階段，將機(jī)載設(shè)備得到的信息通過處理，獲得精度足夠高的降落信息，使飛行器自行完成著陸的過程，涉及船舶與海洋工程、飛行器設(shè)計(jì)、衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)跟蹤、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等多學(xué)科的交叉融合。飛行器船舶甲板著陸技術(shù)經(jīng)歷了全人工模式、人工輔助半自動(dòng)模式、全自動(dòng)模式以及無人飛行器全自主模式四個(gè)階段。相關(guān)研究要用于確定機(jī)艦相對位置、生成基準(zhǔn)下滑軌跡、在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)快速跟蹤理想下滑軌跡，并能保持飛行器姿態(tài)的穩(wěn)定性。到目前為止，飛行器舶甲板著陸技術(shù)的研究已經(jīng)向多信息、全方位、視覺導(dǎo)航、人工智能以及先進(jìn)控制等相關(guān)技術(shù)的能化著陸。次1888.023.73.54836.6560.06行控制理論與方法.77技術(shù)564.0830.79術(shù)6.2617.0第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程8程領(lǐng)域Top10工程研究前沿逐年核心論文發(fā)表數(shù)20162017201820192020202111222102001011300564649152320216行控制理論與方法4236007技術(shù)1599783673109術(shù)132000230100(2)人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作是指在同一物理空間機(jī)器人與人保持足夠的安全距離，同時(shí)輔助人類協(xié)作機(jī)器人的安全性、適應(yīng)性和舒適性，即在人機(jī)協(xié)作過程中，機(jī)器人不傷害人，機(jī)器人能夠準(zhǔn)確理解人的需求并主動(dòng)適應(yīng)人的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人的動(dòng)作符合人的認(rèn)知習(xí)慣，讓人理解機(jī)器人的動(dòng)作意圖。主術(shù)與法，探究感知物體距離、接觸力、關(guān)律與變形機(jī)理，研發(fā)自主回運(yùn)動(dòng)的物體識別順應(yīng)人體操作意圖、手眼協(xié)調(diào)的自適應(yīng)分析人體肢體多自由度運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)特征，揭示人體肢體自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立機(jī)器人擬人運(yùn)動(dòng)的仿生設(shè)方法，建立符合人類認(rèn)知習(xí)慣的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法與反饋控制技術(shù)。隨著軟協(xié)作機(jī)器人可望在多模態(tài)感知、意圖識別、環(huán)境建(3)摩擦納米發(fā)電技術(shù)摩擦納米發(fā)電技術(shù)是指兩種不同材料在機(jī)械力術(shù)經(jīng)歷了發(fā)電原理與工作模式探索、復(fù)合式發(fā)電拓展與電路集成和自驅(qū)動(dòng)智能微系統(tǒng)三個(gè)階段。相關(guān)研究主要分為三擦與壓電等多機(jī)理融合的復(fù)合式發(fā)電機(jī)拓展并與電應(yīng)用的技術(shù)；能夠長期穩(wěn)定工作的"功能+供能"自驅(qū)動(dòng)智能微擦納米發(fā)電技術(shù)以其高效采集環(huán)境能量、勢，為低功耗可穿戴智能電子器件和微系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展(4)水下導(dǎo)航定位技術(shù)水下導(dǎo)航定位技術(shù)是解決各類水下潛航器在特全球工程前沿 EngineeringFronts定坐標(biāo)系下的位置、姿態(tài)、速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息主被動(dòng)測量問題的一類技術(shù)的總稱。慣性導(dǎo)航、水聲導(dǎo)航、海洋地球物理特性導(dǎo)航是傳統(tǒng)水下導(dǎo)航的基地球物理匹配導(dǎo)航和水聲導(dǎo)航等為輔的組合導(dǎo)航系統(tǒng)已成為水下高精度、長航時(shí)導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。慣性導(dǎo)航裝置、海洋地磁場與重力場傳感器、水下聲波、海床地圖、海洋水文環(huán)境、全球定位系統(tǒng)、水面浮標(biāo)、水下信標(biāo)等多源信息的高精度感知、時(shí)間同步、特征融合與匹配、位置推算處多潛航器集群協(xié)同導(dǎo)航等新型水下自主高精度、高(5)協(xié)同式無人駕駛與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)其無人化研發(fā)應(yīng)用相較于航空、鐵路運(yùn)輸方式起步路交通中港口、物流園區(qū)、露天礦山等特定區(qū)域的渡輪和封閉水域的船舶智能航行也有應(yīng)用案例。但在道路交通的干線運(yùn)輸和城市交通運(yùn)輸?shù)能囕v無人運(yùn)輸協(xié)同式無人駕駛與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)關(guān)鍵理論及方的高效運(yùn)行。車輛無人駕駛和運(yùn)行優(yōu)化主要集中在特定區(qū)域下時(shí)間、空間和任務(wù)等高約束影響下的車輛群體智能控制方法。船舶智能航行與運(yùn)行優(yōu)化主模、單船環(huán)境態(tài)勢感知與自主航行、多船協(xié)同運(yùn)動(dòng)未來發(fā)展重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)單體動(dòng)力學(xué)向群體動(dòng)力學(xué)、個(gè)體(6)連續(xù)多維變構(gòu)型飛行控制理論與方法連續(xù)多維變構(gòu)型飛行器作為一種新興前沿武器重大意義。連續(xù)多維變構(gòu)型飛行控制的主要研究方自主導(dǎo)航及環(huán)境–任務(wù)自匹配的在線自主規(guī)劃決策適應(yīng)力學(xué)與控制弱模型、多物理場強(qiáng)耦合、任務(wù)與環(huán)境等強(qiáng)不確定條件的智能決策、自主控制與軌跡(7)微型機(jī)器人主動(dòng)給藥技術(shù)控等特點(diǎn)，在主動(dòng)給藥和精準(zhǔn)治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。與傳統(tǒng)藥物粒子被依賴于人體循環(huán)系統(tǒng)相比，微型機(jī)器人主動(dòng)給藥技術(shù)可以通過自我驅(qū)動(dòng)或外部環(huán)境驅(qū)動(dòng)，讓微型機(jī)第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程關(guān)鍵在于根據(jù)病理情率，并減少藥物副作用。未來，微型機(jī)器人主動(dòng)給藥技術(shù)在生物/人體安全性，驅(qū)動(dòng)及導(dǎo)航等方面仍然存動(dòng)控制技術(shù)氣動(dòng)阻力急劇增高，并在總阻力中所占的比重越來越大；與此同時(shí)，氣動(dòng)噪聲將超過牽引噪聲與輪軌要的噪聲源。上述現(xiàn)象會導(dǎo)致巨大的在高速運(yùn)行時(shí)受到的氣動(dòng)阻力和產(chǎn)生的噪聲均與列車周圍的湍流流場控制成為一個(gè)日益突出并亟待解決的問題。而近年來不斷發(fā)展的主、被動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)和理論為高速列車湍流流場的控制提供了可能，并已成為領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。高速列車湍流流場的控制研實(shí)現(xiàn)減阻的目標(biāo)，具體的研究方向包括：基于列車氣動(dòng)外形優(yōu)化的減阻降噪研究；基于仿生結(jié)構(gòu)擾流裝置的高速列車氣動(dòng)減阻研究；基于表面球窩結(jié)構(gòu)列車減阻研究；基于新型等離子體激勵(lì)器的高速列車壁面湍流減阻研究等。未來的發(fā)展趨勢和研究方向包括開發(fā)能夠運(yùn)行環(huán)境的高可靠性、高魯棒性主動(dòng)流動(dòng)控制新技術(shù)，突破目前控制技術(shù)的瓶頸，以及發(fā)展基于機(jī)器學(xué)習(xí)的閉環(huán)式湍流流動(dòng)控制方案和理(9)機(jī)器人變剛度控制技術(shù)機(jī)器人的剛度刻畫了其與外部環(huán)境接觸交互的行為特性。機(jī)器人變剛度技術(shù)將順應(yīng)機(jī)器人的優(yōu)勢身智能"的重要體現(xiàn)。隨著機(jī)器人從空間隔離的自協(xié)作共融、醫(yī)療康復(fù)助力、多指精細(xì)作業(yè)、足式仿生移動(dòng)、軟體機(jī)器人等應(yīng)用依據(jù)交互過程的動(dòng)態(tài)事棒性、協(xié)作安全性、動(dòng)作柔順性、操作靈巧性、運(yùn)。傳統(tǒng)變剛度技術(shù)通常采用被動(dòng)變體質(zhì)量重、剛度變比小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、"軟""硬"帶寬、快速響應(yīng)的要求。融合機(jī)器人的材料、結(jié)構(gòu)變比的統(tǒng)一，達(dá)到軟體結(jié)構(gòu)的"軟""硬"兼施；(10)小微型無人機(jī)探測近年來，由于攜帶便利、操控簡單、獲取渠道慢、體積小等特點(diǎn)("低慢小"目標(biāo))，導(dǎo)致小微型全球工程前沿 EngineeringFronts.2.1飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)飛行器船舶甲板著陸技術(shù)是衡量艦載飛行器安降落階段，人為因素所導(dǎo)致的航空事故甚至高達(dá)位精度可靠的系統(tǒng)性引導(dǎo)降落方案將有助于進(jìn)一步行器甲板著陸技術(shù)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。與固陸階段不可避免地會面臨大氣湍流、甲板風(fēng)、艦船字航科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為此，飛行器船舶甲板自主著陸是艦載機(jī)自主著陸和飛行器了全人工模式、人工輔助半自動(dòng)模式、全自動(dòng)模式和無人飛行器全自主模式四個(gè)階行器安全著陸的重中之重。我國關(guān)于飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)的研究起步較晚，但近年發(fā)展迅速。相關(guān)研究主要分為兩個(gè)方面：一是面，探究多模態(tài)信息融合著陸引導(dǎo)高可靠性的無線數(shù)據(jù)鏈路，發(fā)展高效率實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的自主導(dǎo)航定飛行控制技術(shù)，利用人工智能方法提高艦船甲板運(yùn)制艦船尾流、甲板運(yùn)動(dòng)、空風(fēng)等因素干擾，研究多系統(tǒng)集成的自主著陸控保持飛行器姿態(tài)的穩(wěn)定性。飛行器船舶甲板著傳感器、計(jì)算機(jī)、人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，在導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、儀器科學(xué)、飛行器設(shè)計(jì)等學(xué)科領(lǐng)域具有重要理論研究價(jià)"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿中，核心論文發(fā)表量靠前的國家是中國和新加坡，篇均被引頻次靠前的國家是澳大利亞、加拿大和突尼斯(表1.2.1)。在發(fā)文量前六的國家中，中國與新加坡合作較多，加拿大與突尼斯合作較多(圖1.2.1)。核心論文發(fā)文機(jī)構(gòu)方面，南洋理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和南京航空航天大學(xué)具有優(yōu)勢，篇均被引頻次排在前列的機(jī)構(gòu)是新南威爾士大學(xué)、迦太基學(xué)院、斯法克斯大學(xué)和魁北克大學(xué)(表1.2.2)。在發(fā)文量前十的機(jī)構(gòu)中，迦作較多，而南洋理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)、新加坡國防科技研究院合作較多(其中南洋理工大學(xué)與北京航空航天大學(xué)存在合作)(圖1.2.2)。施引核心論文的主要產(chǎn)出國家是中國(表1.2.3)，施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)是北京航空航天大學(xué)和南京航空航天大學(xué)(表1.2.4)。圖1.2.3為"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿的發(fā)展路第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程表1.2.1"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出國家次1400.5220000.53100.041.051.061.0"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿主要國家間的合作網(wǎng)絡(luò)表1.2.2"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)次120000.5220000.0320000.04100.051.061.071.081.091.01.0全球工程前沿EngineeringFronts大學(xué)學(xué)克大學(xué)科技研究院學(xué)大學(xué)技術(shù)研究所圖圖1.2.2"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)表1.2.3"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出國家論文數(shù)1.023456789765543342.1.6.4.0.6.2.2.3.7表1.2.4"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)論文數(shù)195.92.339.747.757.066.775.0848.0948.248.2第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程候、全自軌跡跟蹤誤差滑軌跡，保持飛行器姿態(tài)穩(wěn)定自動(dòng)化程度高、導(dǎo)航定位精確的自主著陸處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的自主導(dǎo)航定位候、全自軌跡跟蹤誤差滑軌跡，保持飛行器姿態(tài)穩(wěn)定自動(dòng)化程度高、導(dǎo)航定位精確的自主著陸處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的自主導(dǎo)航定位精度快速模式識別、多模態(tài)信息融合技術(shù)、基于人工智能的擾動(dòng)估計(jì)和強(qiáng)魯棒性的飛行控制建一個(gè)自動(dòng)化程度高、導(dǎo)航定位精度理想且安全可靠的飛行器自主著陸系統(tǒng)來飛行器甲板著陸發(fā)展的必然趨勢，有助于提升我國海防建設(shè)達(dá)、視覺導(dǎo)航、人工智能以及先進(jìn)控制等相關(guān)技術(shù)，進(jìn)一步提高飛行器甲板著陸的可靠性；繼續(xù)發(fā)展多系統(tǒng)集成制融合著陸引導(dǎo)技術(shù)的高效率實(shí)時(shí)圖像處理融合的引導(dǎo)方法定位方法的艦船甲板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)行控制技術(shù)鏈路通信方法技術(shù)的干擾估計(jì)術(shù)術(shù)技術(shù)圖1.2.3"飛行器船舶甲板自主著陸技術(shù)"工程研究前沿的發(fā)展路線機(jī)器人非接觸式協(xié)作隨著綠色制造、智能制造、個(gè)性化定制等先進(jìn)活性、適應(yīng)性和自治性。人與機(jī)器人的密切協(xié)作正統(tǒng)的本質(zhì)特征。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人由于剛性高、響應(yīng)工作以確保人員安全。協(xié)作機(jī)器人由于具有體積緊過程中的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于電子加工、零件打磨、油漆噴涂、貨物分揀或部件裝配等場景中。自1995年通用汽車試圖研制與工人協(xié)同工作Robots)的UR5、庫卡機(jī)器人有限公司(KUKA)(FANUC)的CR-35iA等協(xié)作機(jī)器人，2016年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織針對協(xié)作機(jī)器人發(fā)布了最新的工業(yè)標(biāo)人機(jī)共融的應(yīng)用場景要求協(xié)作機(jī)器人具有安全方向包括：①預(yù)防碰撞事件的傳感技術(shù)與機(jī)器人全球工程前沿EngineeringFronts撞的協(xié)作機(jī)器人；②基于機(jī)器視覺的人體運(yùn)動(dòng)意機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法與反饋控制技術(shù)。隨著軟有望在多模態(tài)感知、意圖識別、環(huán)境建模、擬人運(yùn)"人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿中，核心論文的主要產(chǎn)出國家是意大利(表1.2.5)；核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)為莫德納和勒佐艾米利亞大學(xué)與羅馬大學(xué)(表1.2.6)，這兩所機(jī)構(gòu)有較多合作(圖1.2.4)。施引核心論文發(fā)文量排在前三位的國家是意大利、中國和美國(表1.2.7)。施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)是莫德納和勒佐艾米利亞大學(xué)、中國科學(xué)院和武漢理工大學(xué)(表1.2.8)。圖1.2.5為"人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿的發(fā)展路線。表1.2.5"人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出國家序號國家核心論文數(shù)論文比例/%被引頻次篇均被引頻次平均出版年1意大利3100.0016153.672019.7表1.2.6"人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)次12.022.5亞大學(xué)圖1.2.4"人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)表1.2.7"人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出國家論文數(shù)174.5272.33.64.75.36.2795.2884.2984.584.8第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程實(shí)現(xiàn)人-機(jī)器用準(zhǔn)確理解人類的意圖，并主動(dòng)適應(yīng)人類的運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)、決策優(yōu)化表1.2.8"人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)論文數(shù)1.529.237.445.455.465.875.085.894.24.0全性、適應(yīng)性和舒適性有效避免人有效避免人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作中的人人-機(jī)器人非接觸式協(xié)作在工程實(shí)踐中作符合人類的認(rèn)知習(xí)慣，使人理解機(jī)器協(xié)同一致，推動(dòng)智能工廠大范圍鋪開，擴(kuò)大協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用場景原理和變形機(jī)理對象識別動(dòng)的機(jī)制、識別系統(tǒng)的生物力學(xué)特征手眼協(xié)調(diào)的自適動(dòng)作的人人-機(jī)器人交互的虛擬現(xiàn)實(shí)慣的反饋控制方法運(yùn)動(dòng)圖1.2.5"人–機(jī)器人非接觸式協(xié)作"工程研究前沿的發(fā)展路線2.3摩擦納米發(fā)電技術(shù)，依賴單一的傳統(tǒng)電池技術(shù)已無法滿足其深入發(fā)展的無處不在的多源能量并轉(zhuǎn)化為電能的摩擦納米發(fā)電應(yīng)運(yùn)而生。它能夠?yàn)榇┐魇诫娮?、電子皮膚、柔性電子等器件和系統(tǒng)提供可持續(xù)、無人值守、清在健康監(jiān)測、生物傳感、環(huán)境監(jiān)測、人工智能等領(lǐng)全球工程前沿EngineeringFronts過去10年里，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)針對摩擦納米理與工作模式探索、復(fù)合式發(fā)電拓展與電路集成和要聚焦在以下三個(gè)方面：①在發(fā)電原理與工作模頭分析摩擦起電的原理，全面研究接觸分離、相量轉(zhuǎn)換機(jī)制，定為微系統(tǒng)供能的電源模塊；③在自驅(qū)動(dòng)智能微一方面從發(fā)電機(jī)的輸出信號中分析實(shí)現(xiàn)外界信號的摩擦納米發(fā)電機(jī)作為可持續(xù)發(fā)展的微能源領(lǐng)域的下一個(gè)難點(diǎn)和制高點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)智能微系統(tǒng)長期穩(wěn)定有望滿足電子器件分布廣、數(shù)量大、種類多、長期具吸引力的實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)手段。。"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿中，核心論文發(fā)表量與篇均被引頻次排在前列的國家是中國和美國(表1.2.9)，且兩個(gè)國家合作較多(圖1.2.6)。在發(fā)文量前十的機(jī)構(gòu)中，核心論文發(fā)文量排在前列的機(jī)構(gòu)是加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校與電子科技大學(xué)，篇均被引頻次排在前列的機(jī)構(gòu)是斯坦福大學(xué)、重慶師范大學(xué)和重慶大學(xué)(表1.2.10)。其中，重慶師范大學(xué)、重慶大學(xué)、中國科學(xué)院、斯坦福大學(xué)合作較多(圖1.2.7)。施引核心論文發(fā)文量排在前三位的國家分別是中國、美國和韓表1.2.9"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出國家次1.323421600.2.0.0圖1.2.6"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿主要國家間的合作網(wǎng)絡(luò)第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程國(表1.2.11)。施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)是杉磯分校(表1.2.12)。圖1.2.8為"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿的發(fā)展路線。表1.2.10"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)次1校982.52657.233.043.053.362.57200.5816.0916.016.0蘇州大學(xué)重慶師范大學(xué)學(xué)院加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校賓夕法尼亞州立大學(xué)圖1.2.7"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)表1.2.11"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出國家論文數(shù)1.32.33.141.35.46.475.68.89.7.7結(jié)構(gòu)全球工程前沿EngineeringFronts表1.2.12"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿中施引核心論文的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)論文數(shù)150.22.93校.64.05.36.17.48.79.2.3設(shè)計(jì)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化發(fā)電機(jī)與傳感等功能進(jìn)行一體化集成，實(shí)現(xiàn)能夠長期穩(wěn)定工作的“功能+供能”織物/生物體等織物/生物體等研發(fā)升略新型復(fù)合式多能量采集器完備性與耐久性能量存儲自充電電池包柔性與生物兼容性混合能源采集微微小型柔驅(qū)器體內(nèi)植入式生物醫(yī)療傳感圖1.2.8"摩擦納米發(fā)電技術(shù)"工程研究前沿的發(fā)展路線2工程開發(fā)前沿機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域的Top10工程開發(fā)前沿涉及機(jī)械工程、船舶與海洋工程、航空字航科學(xué)技術(shù)、兵器科學(xué)與技術(shù)、動(dòng)力及電氣設(shè)備工程與技術(shù)、交通運(yùn)輸工程等學(xué)科方向(表2.1.1)。其中，屬于傳統(tǒng)研究深入的前沿有自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)、大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、航空碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印技術(shù)、基于聲光探測的水下無人機(jī)、智能移動(dòng)機(jī)器人控制與感知系統(tǒng)和高功率密度高效率電動(dòng)機(jī)；新興前沿包括用于船舶艦艇的隱身超材料、新一代氫能燃料電池汽車技天器和可調(diào)曲度變形柔性機(jī)翼。各個(gè)開發(fā)前沿涉及的核心專利2016—2021年公開情況見表2.1.2。(1)用于船舶艦艇的隱身超材料第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程1料6.7282.531.140.95094.86.57D術(shù).18機(jī).69359.51.9Top10工程開發(fā)前沿核心專利逐年公開量2016201720182019202020211料03623435567D術(shù)3688機(jī)9696展現(xiàn)優(yōu)越的隱身效果。電磁隱身超材料通過多個(gè)諧面等手段提高隱身隱身超材料中通用性最強(qiáng)。利用聲學(xué)超材料的低頻局部應(yīng)用吸波材料向隱身外形和隱身材料并重的方(2)自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)自主無人系統(tǒng)的多傳感器融合技術(shù)是指以多無人個(gè)體構(gòu)成的集群系統(tǒng)通過融合不同個(gè)體間以及同一個(gè)體不同類型傳感器之間的信息來實(shí)現(xiàn)對解、目標(biāo)追蹤、區(qū)域探測和災(zāi)害救援等任務(wù)。一方且無人系統(tǒng)戶外作業(yè)容易受到各類惡劣天氣影響，全球工程前沿 EngineeringFronts導(dǎo)致單一的探測手段精準(zhǔn)性差、探測范圍嚴(yán)重受地加大了目標(biāo)檢測識別的難度。另一方面，多傳感器融合可以實(shí)現(xiàn)各類傳感器之間的優(yōu)勢互補(bǔ)以及系統(tǒng)內(nèi)個(gè)體間的信息融合，從而有效地增大無人系統(tǒng)的感知范圍，拓展其在各類復(fù)雜惡劣環(huán)境實(shí)現(xiàn)多傳感器融合技術(shù)將成為無人系統(tǒng)自主化、智能化的重要基石。主要研究方向包括：克服惡劣天氣條件和復(fù)雜環(huán)境影響的多源信息預(yù)處理；(3)新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)氫燃料電池汽車是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力的汽車。在"碳中和"背景下，氫能已成為加快能源轉(zhuǎn)型升級的重要戰(zhàn)略選擇。氫燃料電池與現(xiàn)有技術(shù)(如內(nèi)燃機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī))相放和低噪聲等。氫燃料電池車系統(tǒng)的核心部件包括空壓機(jī)、氫循環(huán)系統(tǒng)、車載儲氫系統(tǒng)以及燃料電池，電堆中核心材料部分包括催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層和雙極板等。目前的商業(yè)貴金屬鉑基催化劑成本較高(約占電堆成本的45%)，同時(shí)其活性目前研究集中于全氟磺酸質(zhì)子交換膜和復(fù)合質(zhì)子交化。氣體擴(kuò)散層需要滿足收集電流、傳導(dǎo)氣體和排傳質(zhì)特性上仍需提升。雙極板是電堆中的"骨架"，料電池關(guān)鍵材料(如催化劑和質(zhì)子交換膜)仍嚴(yán)重(4)可回收復(fù)用航天器可回收復(fù)用航天器作為未來航天器發(fā)展的重要方向，是一種能夠以有效延長航天器壽命、降低航天器運(yùn)行成本、提升航天器可靠性和使用便捷性為目標(biāo)的先進(jìn)航天器應(yīng)用模式，可復(fù)用載人飛船和貨運(yùn)飛船、航天飛機(jī)、重復(fù)使用可機(jī)動(dòng)軌道飛行器等均屬于典型的可回收復(fù)用航天器。隨著人類太空探索與開發(fā)活動(dòng)的日益頻繁，目前一次使用的航天器由于成本高、準(zhǔn)備周期長，已很難滿足需求。因此，能更加便捷與廉價(jià)地探索、開發(fā)和利用太空資源的可回收復(fù)用航天器應(yīng)運(yùn)而生，已成為當(dāng)前世界航天技術(shù)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，各航天大國均將其作為未來航天技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)突破方向?？苫厥諒?fù)用航天器需具備的可回收及可重復(fù)使用要求，對傳統(tǒng)一次使用航天器的設(shè)計(jì)理念和方法提出重大挑戰(zhàn)，其重點(diǎn)研究方向包括：可重復(fù)使用設(shè)計(jì)理論與方法、可回收復(fù)用航天器總體設(shè)計(jì)、可靠精確返回著陸技術(shù)、長時(shí)在軌精確軌/姿/熱控與維護(hù)技術(shù)、高可靠可復(fù)用耐高溫抗燒蝕熱防護(hù)技術(shù)、結(jié)構(gòu)壽命評估與健理技術(shù)等。(5)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)通常是指涵道比為4以上的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向包括：①高性能，包括大尺寸風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)和低壓分級燃燒、貧油直接噴射、富油/快速摻混/貧油吸聲降噪技術(shù)降低葉輪機(jī)械噪聲、噴氣噪聲和燃燒第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程(6)可調(diào)曲度變形柔性機(jī)翼可調(diào)曲度變形柔性機(jī)翼是通過結(jié)構(gòu)的柔性變形來調(diào)控機(jī)翼彎度和厚度的連續(xù)、無縫變化。和傳統(tǒng)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)柔性可變形蒙皮在變形方向具有良好的彈性、在非變形方向具有足夠剛度、同時(shí)驅(qū)動(dòng)蒙皮于剛?cè)狁詈系慕Y(jié)構(gòu)型式和通過協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)的全柔先進(jìn)傳感與測試技術(shù)、高效小型化驅(qū)動(dòng)器等技術(shù)與翼試飛驗(yàn)證?？烧{(diào)曲度變形柔性機(jī)翼技術(shù)是變體飛重要方向，是未來綠色航空的發(fā)展趨勢和飛(7)航空碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印技術(shù)航空碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印技術(shù)是一種基于三維模型數(shù)據(jù)，通過逐層堆積的方式實(shí)現(xiàn)航空碳纖維復(fù)合材料零部件制造的技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法的不同，可分為熔絲沉積成形(fuseddepositionmodelingFDM)法、陶瓷膏體光固化成形(stereolithographyapparatus，SLA)法、激光材疊層快速成形(laminatedobjectmanufacturing，可設(shè)計(jì)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)下3D打印航空碳纖維復(fù)合材料特別是連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料最常用、研究最廣泛的方法。目前大量研究聚焦于揭示FDM工藝度、打印材料、材料堆疊方式、打印掃描間距等對碳纖維復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率、界面特性、方法，并建立針對3D打印航空碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性(8)基于聲光探測的水下無人機(jī)基于聲光探測的水下無人機(jī)主要是指搭載聲學(xué)和光學(xué)類探測傳感器執(zhí)行水下環(huán)境目標(biāo)探測任務(wù)的無人機(jī)。目前典型的水下聲光類探測傳感。效果、完備性也各不相同。水下聲學(xué)探測傳感器原回波，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對水聲目標(biāo)的探測、跟蹤、定位最重要的也是最有效的方式。水下光學(xué)探測傳感器的水下目標(biāo)定位技術(shù)、基于深度學(xué)習(xí)的水下目標(biāo)檢基于特征學(xué)習(xí)的自主探測技術(shù)等。結(jié)合水下無人機(jī)自主可控、隱身性能好、機(jī)動(dòng)性能括環(huán)境背景場建模、海洋環(huán)境目標(biāo)特征庫構(gòu)建、多源傳感器信息融合、水下無人機(jī)結(jié)構(gòu)匹配優(yōu)化等研(9)智能移動(dòng)機(jī)器人控制與感知系統(tǒng)移動(dòng)機(jī)器人是集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)全球工程前沿 EngineeringFronts劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，包括陸地移動(dòng)機(jī)器人、水下移動(dòng)機(jī)器人和以無人機(jī)為代表的飛行機(jī)器人。大部分移動(dòng)機(jī)器人工作在非主導(dǎo)航、運(yùn)動(dòng)控制等多種關(guān)鍵技術(shù)。自主感知是移動(dòng)機(jī)器人能夠自主移動(dòng)、適應(yīng)環(huán)境、自主完成作業(yè)目標(biāo)檢測與識別、場景識別與理解等技術(shù)。自主導(dǎo)感知、地圖創(chuàng)建、自主定位、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等一系列技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制方法影響移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和作業(yè)的穩(wěn)鎮(zhèn)定和跟蹤控制，基于動(dòng)態(tài)非完整約束的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、高可靠性和高移植性的智能化導(dǎo)航系統(tǒng)，涉及的環(huán)境信息獲取、環(huán)境建模、環(huán)境認(rèn)知、導(dǎo)航避障等關(guān)鍵技術(shù)將成為智能化移動(dòng)機(jī)器人控制(10)高功率密度高效率電機(jī)高功率密度高效率電機(jī)是一類結(jié)構(gòu)緊湊、功重新能源發(fā)電、電氣化交通、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人心動(dòng)力單元和關(guān)鍵執(zhí)行部件。以電氣化為代表的新一輪能量動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)革命正在重構(gòu)全球載運(yùn)工相爭搶的技術(shù)制高點(diǎn)。但是由于受到材料、熱管理率的提升遇到多重挑戰(zhàn)。目前業(yè)界主要圍繞新型高轉(zhuǎn)矩密度電磁拓?fù)?、先進(jìn)電工材料應(yīng)用及精細(xì)化建模、高頻損耗抑制、高效散熱方法、結(jié)構(gòu)集成與輕量化、多物理場協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)等方向來展開研究，設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)突破來進(jìn)一步提高電效率電機(jī)在新一代電氣化交通載運(yùn)工具和智能制造等新興產(chǎn)業(yè)及多電戰(zhàn)機(jī)、多電坦克等尖端武器裝備2.2.1用于船舶艦艇的隱身超材料提高艦艇生命力和作戰(zhàn)效能。面對不斷發(fā)展的探測電磁隱身超材料通過多個(gè)諧振結(jié)構(gòu)單元耦合、加載高阻超表面等手段提高隱身性能，與傳統(tǒng)雷達(dá)吸波材料相比，其厚度小、吸波性能強(qiáng)，美軍DDG1000大型驅(qū)逐艦、雷神公司透波率可控人工復(fù)合蒙皮材料是其典型應(yīng)用。利用聲學(xué)超材料的低頻帶隙特性和超常物理特性，可以實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的低頻吸聲、減振、聲目標(biāo)強(qiáng)度控制等功能。美國研究機(jī)構(gòu)將六角晶胞鋁制超材料用于水下裝備的涂覆層，使水下裝備可在聲吶探測下隱身，擬將其應(yīng)用于"弗吉尼亞"級核潛艇。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研制的"三維水下隱身毯"、美國杜克大學(xué)的"聲學(xué)斗篷"均利用超材料實(shí)現(xiàn)對聲波隱身。此外，可見光波段的隱身超材料使目標(biāo)目視發(fā)現(xiàn)距離大幅縮短，以"變色龍"超材料為代表，美國、俄羅斯等國家的研究機(jī)構(gòu)利用電致變色玻璃原理研制出能隨環(huán)境改變顏色和紋理的超材料，并應(yīng)用于裝備涂層實(shí)現(xiàn)光學(xué)隱身。波探測的威脅。光學(xué)隱身超材料對光電探測隱蔽性第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程的隱應(yīng)用吸波材料向隱身外形和隱身材料并重的方向發(fā)拿大、英國和美國(表2.2.1)。其中，加拿大與英國合作較多，美國與印度合作較多(圖2.2.1)。核心專利產(chǎn)出數(shù)量較多的機(jī)構(gòu)是光啟尖端技術(shù)股份有限公司、航天特種材料及工藝技術(shù)研究所和洛陽尖端裝備技術(shù)有限公司(表2.2.2)。在核心專利機(jī)設(shè)計(jì)研究所與中國人民解放軍國防科技大學(xué)存在合作(圖2.2.2)。圖2.2.3為"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線。2.2.2自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)高點(diǎn)。國務(wù)院印發(fā)的《"十三五"國家信息化規(guī)劃》多源信息融合的重要性。國家"十四五"規(guī)劃進(jìn)一步指出要加強(qiáng)重大災(zāi)害防治先進(jìn)技術(shù)裝備創(chuàng)新與應(yīng)力提出了越來越嚴(yán)苛的要求。如何兼顧高精度和大表2.2.1"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出國家19828253224100510061300712813911中國西班牙圖2.2.1"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿主要國家間的合作網(wǎng)絡(luò)全球工程前沿EngineeringFronts表2.2.2"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)序號機(jī)構(gòu)公開量公開量比例/%被引數(shù)被引數(shù)比例/%平均被引數(shù)1782術(shù)研究所530337342251006LamdaGuard科技公司1007InvictusOncology公司1300819112洛陽尖端裝備技術(shù)有限公司InvictusOncology公司研究所及工藝技術(shù)研究所光啟尖端技術(shù)股份有限公司中國船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司圖2.2.2"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)又"識得全"已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。多傳感器融合導(dǎo)航雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、側(cè)掃聲吶等傳感器的多源面、水下傳感信息的動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)與同步傳輸也已取得動(dòng)化學(xué)院已實(shí)現(xiàn)多源配準(zhǔn)–深度融合–協(xié)同追蹤的是，自主無人系統(tǒng)多傳感器融合仍存在著低質(zhì)信息關(guān)聯(lián)、深度特征融合、時(shí)空同步配準(zhǔn)等重大挑戰(zhàn)。不同傳感器之間存在采樣頻率不一致、空間體之間的姿態(tài)差異以及環(huán)境特征不顯著的特點(diǎn)進(jìn)一步加劇了空間配準(zhǔn)的第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程突破電磁、聲學(xué)、光學(xué)等設(shè)計(jì)制造方法模批量化制造，逐步裝備船舶實(shí)戰(zhàn)化驗(yàn)證環(huán)境長期服役的隱身超材料性能，掌握大規(guī)模驗(yàn)證并不斷完善體要全方位提升，隱身技術(shù)成為尖端科技，迫切需要從對抗探測體系的底層根源著手，利用具有超常材料來增強(qiáng)船舶艦艇的隱蔽性，提高裝備作戰(zhàn)效能料料料等高端裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，迫切需要核心關(guān)鍵技術(shù)突破創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，艇的主體結(jié)構(gòu)光電探測的部位，推廣等作戰(zhàn)領(lǐng)域適應(yīng)海水長期浸泡侵蝕選頻、智能重構(gòu)等先進(jìn)新型隱身超材料技術(shù)，開展前瞻性研究，推廣試驗(yàn)驗(yàn)證物理場設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)鍵原材料大規(guī)模自主生產(chǎn)能力超材料規(guī)模化體系化制造技術(shù)能測試、對抗技術(shù)工作，把握全球科技發(fā)展趨勢和軍事變革前沿態(tài)勢布局，在材料科學(xué)、微納制造、電磁場、人工智能等領(lǐng)域開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，制定產(chǎn)業(yè)規(guī)范，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局，提高隱身超材料、新材料的研發(fā)支持測，研制光子晶體、變換光學(xué)、可見波段融合、智能光學(xué)等形式測，研制聲學(xué)散射、超聲吸收等模式測，研制電磁吸波、散射、干擾欺等多種體制的電磁隱身超材料技術(shù)圖2.2.3"用于船舶艦艇的隱身超材料"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線備全天候、適應(yīng)復(fù)雜天氣的環(huán)境感知能力。相關(guān)研全球工程前沿EngineeringFronts國和英國(表2.2.3)，核心專利的主要產(chǎn)出國家之間沒有合作。核心專利產(chǎn)出數(shù)量排在前列的機(jī)構(gòu)是南京航空航天大學(xué)、國家電網(wǎng)有限公司和航天特種材料及工藝技術(shù)研究所(表2.2.4)，其中，南京航空航天大學(xué)與北京航空航天大學(xué)存在合作(圖2.2.4)。圖2.2.5為"自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線。表2.2.3"自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出國家公開量公開量比例/%被引數(shù)被引數(shù)比例/%平均被引數(shù)184253214205100表2.2.4"自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)12623術(shù)研究所44915969788898576學(xué)技有限公司及工藝技術(shù)研究所圖2.2.4"自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)"工程開發(fā)前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程雷達(dá)、相機(jī)、慣導(dǎo)系統(tǒng)等多類動(dòng)駕駛技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)與卡爾曼濾波的單機(jī)器人自主探索與建圖方法傳感信息融合的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下弱相關(guān)信息精確關(guān)聯(lián)技術(shù)信息深度系統(tǒng)及三維目標(biāo)檢測的融合激光雷達(dá)、相機(jī)與的單無人艇高精避障大差異信息關(guān)聯(lián)技術(shù)及低質(zhì)殘缺信息修復(fù)技術(shù)基于深度學(xué)習(xí)特征自編碼的數(shù)據(jù)深度融合方法物特征校正方法2022感數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)到特度融合基于基于卡爾曼濾波、貝葉斯估計(jì)、DS推理融合多傳感器信息，高精度探測深度融合的高精感知算法設(shè)計(jì)基基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的空間和時(shí)間關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)低質(zhì)自主修復(fù)的精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)跨域無人系統(tǒng)協(xié)跨跨域、異構(gòu)集群信息融合與立體偵察探測系統(tǒng)構(gòu)建G統(tǒng)構(gòu)建限定場景下基于雷達(dá)與相限定場景下基于雷達(dá)與相機(jī)復(fù)復(fù)雜環(huán)境下的災(zāi)融合及拓?fù)涞貓D構(gòu)建的多機(jī)器人協(xié)同覆蓋探測同的協(xié)同頻譜感知算法信息融合的無人艇集群區(qū)域覆蓋波、貝葉斯估間映方法深層特征提取的高精配準(zhǔn)方法下自主無人系統(tǒng)多個(gè)體協(xié)同任務(wù)執(zhí)行為導(dǎo)向，攻克異構(gòu)、相關(guān)信息關(guān)聯(lián)融合的技術(shù)難題圖2.2.5"自主無人系統(tǒng)多傳感器融合技術(shù)"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線2.2.3新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)氫燃料電池可實(shí)現(xiàn)氫能的移動(dòng)化、輕量化和大再生、加氫快、續(xù)航足等優(yōu)勢被譽(yù)為車用能源的"終極形式"。20世紀(jì)60年代，燃料電池在美國國家航空航天局(NASA)雙子星航天飛船上首全球工程前沿EngineeringFronts本豐田2014年推出全球首款量產(chǎn)型氫燃料電池汽MIRAI，2020年推出的二代車?yán)m(xù)航里程可達(dá)到850km。結(jié)合氫燃料電池的技術(shù)特性，我國工業(yè)和信息化部與中國汽車工程學(xué)會確定氫燃料電池未來主要應(yīng)用于固定路線、中長途干線、高載重的卡池重型載卡。關(guān)鍵材料如催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層和雙米化和合金化能夠顯著提升催化劑的質(zhì)量活性并降強(qiáng)酸性工況條件下的穩(wěn)定性仍需要進(jìn)一步提升。非貴金屬催化劑如金屬–氮–碳催化劑的活性已經(jīng)可其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并降低成本。氣體擴(kuò)散層由宏觀多孔基技術(shù)仍被國外壟斷。雙極板的質(zhì)量和體積占電堆的低溫液態(tài)儲氫將成為未來車載長續(xù)航使用需求的最氣供給循環(huán)系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、保證燃料電池具有高的能量轉(zhuǎn)換效率以及能量輸出總的來說，發(fā)展氫燃料電池汽車，需要進(jìn)一步降低燃料電池中關(guān)鍵材料的成本并提升材料的重要性能指標(biāo)(如在工況條件下的穩(wěn)定性)。同時(shí)，配套的電解水制氫以及氫的運(yùn)輸技術(shù)問題也亟待目前，該前沿核心專利產(chǎn)出數(shù)量較多的國家是中國、日本和韓國，核心專利的平均被引數(shù)排在前列的國家是沙特阿拉伯、法國和比利時(shí)(表2.2.5)。其中，日本與美國、奧地利兩個(gè)國家存在合作，美國與韓國之間存在合作(圖2.2.6)。核心專利產(chǎn)出數(shù)量較多的機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代汽車公司、豐田汽車公司和起亞汽車公司(表2.2.6)。專利主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)中，現(xiàn)代汽車公司與起亞汽車公司存在合作(圖2.2.7)。圖2.2.8為"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線。表2.2.5"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出國家123456789211112323004230704第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程圖2.2.6"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿主要國家間的合作網(wǎng)絡(luò)表2.2.6"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿中核心專利的主要產(chǎn)出表2.2.61728237234590656075585394545公司汽車有限公司公司工業(yè)技術(shù)限公司現(xiàn)代汽車公司三菱汽車公司圖2.2.7"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿主要機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)全球工程前沿 EngineeringFronts到規(guī)?；痉丁?yōu)化電堆密封的耐久性、優(yōu)化系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)均勻性溫度循環(huán)、優(yōu)化電堆的濕度循環(huán)、改善電堆的排水能力、減緩電壓的循環(huán)變動(dòng)、優(yōu)化系統(tǒng)的供氣質(zhì)量L于?40℃鉑催化劑低于?35℃發(fā)展板、一體化膜電極輔助系統(tǒng)趨勢，制定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)規(guī)范，提升燃料電池汽車市場規(guī)模，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局及配套基礎(chǔ)建設(shè)圖2.2.8"新一代氫能燃料電池汽車技術(shù)"工程開發(fā)前沿的發(fā)展路線王華明馮煜芳高金吉徐青朱坤徐芭南：樊小強(qiáng)吳家剛司小勝蔡建國楊勇平楊德森林忠欽楊樹興王向明楊樹明宋波李隆球劉俊徐兵姚濤王平劉巍陳蓉張珂夏奇龍胡詹梅第二章領(lǐng)域報(bào)告:機(jī)施與運(yùn)載工程李箸毛義軍陳欣張暉金朋夏奇鄭建國羅欣孫博苑偉政張海濤全球工程前沿EngineeringFronts工程研究前沿信息與電子工程領(lǐng)域Top10工程研究前沿見表1.1.1，涉及電子科學(xué)與技術(shù)、光學(xué)工程與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與各前沿相關(guān)的核心論文發(fā)表情況見表1.1.2。(1)空天地海一體化通信組網(wǎng)理論與技術(shù)域空間范圍內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供泛在、智能、協(xié)同、高效的信息保障基礎(chǔ)設(shè)施。在空天地海一體化p基網(wǎng)絡(luò)主要是通過海上無線網(wǎng)絡(luò)、海上衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等滿足海洋活動(dòng)的通信需求。通過多維度網(wǎng)絡(luò)的深度融合，空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)可以有效地綜合利用各有余地應(yīng)對需求迥異的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)"網(wǎng)絡(luò)一體化、功能服務(wù)化、應(yīng)用定制化"的目標(biāo)，在廣域移動(dòng)覆蓋、物聯(lián)網(wǎng)、智能交通、遙感和監(jiān)控、軍事等領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。天基網(wǎng)絡(luò)——特別是低軌衛(wèi)星星座相關(guān)技術(shù)——處于核心地位，是構(gòu)建無所不在、無所不聯(lián)、無所不知的空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵使能技術(shù)。目前，美國SpaceX公司的"Starlink"(星鏈)項(xiàng)目是低軌衛(wèi)星星座競爭中4.2萬顆衛(wèi)星，構(gòu)成一個(gè)可已有超過3000顆在軌低軌衛(wèi)星，全球已有超越50萬寬帶接入訂閱用戶?？仗斓睾Ｒ惑w化網(wǎng)絡(luò)同時(shí)面臨著高動(dòng)態(tài)、強(qiáng)異構(gòu)、超復(fù)雜、多需求等挑戰(zhàn)，其主要研究方向包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、通信協(xié)議設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)資源管理與優(yōu)化、高效傳輸技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)安全次1.623456789互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)硅基太赫茲成像技術(shù)光子計(jì)算芯片理論與設(shè)計(jì)與全要素互聯(lián)技術(shù)06750514613.5.3.8.9.7.8.5.0.4。第二章領(lǐng)域報(bào)告:信息與電子工程程領(lǐng)域Top10工程研究前沿核心論文逐年發(fā)表數(shù)20162017201820192020202112265253互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)硅基太赫茲成像技術(shù)4光子計(jì)算芯片理論與設(shè)計(jì)365567897778與全要素互聯(lián)技術(shù)46(2)可信人工智能理論與算法度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))的可信度。具體地，可信性概念蘊(yùn)含了不同層面的含義：①人工智能系統(tǒng)在知識表征方面的可解釋性與可量化性；②人工智能系統(tǒng)在表達(dá)能力方面的可解釋性與可量化性，性、公平性與隱私保護(hù)性等；③人工智能系統(tǒng)在學(xué)習(xí)與優(yōu)化能力方面的可解釋發(fā)展，當(dāng)前的研究熱點(diǎn)聚焦于：①定性或定量地解釋人工智能系統(tǒng)建所蘊(yùn)含的語義信息、量化輸入變量對系統(tǒng)決策的重要性等；②評估、解釋、提升人工智能系統(tǒng)的表達(dá)能力，包括泛化能力、魯棒性和公平性等；③解釋人工智能系統(tǒng)優(yōu)化算法有效性的原因，探索并發(fā)現(xiàn)當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)性優(yōu)化算法的潛在缺陷等；④設(shè)計(jì)可解釋的人工智能系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段增大關(guān)鍵性瓶頸問題仍少有涉及與探索。這些問題包括：①探索、定位并量化決定人工智能系統(tǒng)表達(dá)能力的本質(zhì)因素；②對眾多經(jīng)驗(yàn)性的人工智能算法內(nèi)在機(jī)理的統(tǒng)一與解釋，揭示眾多算法有效③理論驅(qū)動(dòng)的人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。事實(shí)上，國際上已有少數(shù)研究機(jī)構(gòu)與團(tuán)隊(duì)(如麻省理工學(xué)院、上海交通大學(xué)等)發(fā)現(xiàn)上述關(guān)鍵性問題，并對這些問題做出一些前瞻性探索。(3)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)硅基太赫茲成像技術(shù)利用連續(xù)或脈沖太赫茲波作用波位于微波與紅外波段之間，具有高透射性、低能量性、相干性、瞬態(tài)性等特點(diǎn)。這使得太赫茲成像技術(shù)具有傳統(tǒng)成像技術(shù)(如可見光、超聲波和X射線成像)無法比擬的優(yōu)勢，在國家安全、安全檢查、生物醫(yī)學(xué)以及環(huán)境監(jiān)測等方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著硅基工藝的不斷升的太赫茲成像技術(shù)引起國內(nèi)外學(xué)者的研究興趣。互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(complementarymetaloxidesemiconductor，CMOS)太赫茲成像技術(shù)具有小尺全球工程前沿 EngineeringFronts赫茲成像商用需求。CMOS硅基太赫茲成像技術(shù)學(xué)基于55nmBiCMOS(雙極互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝研制出具有2mm橫向分辨力和2.7mmGHz生和耦合效應(yīng)、太赫茲集成電路分布效應(yīng)以及太赫(4)硅基人工智能光子計(jì)算芯片理論與設(shè)計(jì)人工智能(arti?cialintelligence,AI)是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，而算力是支撐人工智能蓬勃發(fā)展律面臨失效，傳統(tǒng)電子計(jì)算芯片由于"功耗墻"和"內(nèi)存墻"的存在難以適應(yīng)AI算力增長需求。低延遲、低功耗、高通量和并行性。硅基人工智能波導(dǎo)內(nèi)基于光的物理傳輸特性實(shí)現(xiàn)線性模擬計(jì)算，可為人工智能應(yīng)用提供具有強(qiáng)勁算力的光學(xué)芯片方國內(nèi)外廣泛關(guān)注。主要研究方向包括可應(yīng)用于圖像處理的矩陣卷積光子計(jì)算芯片、積分與微分光子芯片、復(fù)數(shù)域傅里葉變換光子芯片、儲水池光子計(jì)算芯片、光子神經(jīng)形態(tài)計(jì)算(類腦計(jì)算)芯片、NP問題的啟發(fā)式算法求解器、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光子硅基光子計(jì)算被視為后摩爾時(shí)代突破傳統(tǒng)電子計(jì)算極限的潛在可行方案。隨著硅基光電子集成度的不斷提高，光子計(jì)算芯片不僅能極大地加快AI(5)空間引力波超精密探測技術(shù)空間引力波探測是指利用多顆衛(wèi)星在太空中組空間引力波探測主要面向毫赫茲附近的引力波天體物理、字宙學(xué)和基礎(chǔ)物理等的研究都具有十分是建立引力波探測的"探頭"，利用一組在引力場中做近平理想慣性運(yùn)動(dòng)的參考物體為測量引力波導(dǎo)是建立引力波探測的"尺子"，利用激光測量位于空間引力波探測還要求革新航天器研制理念，比如原本屬于衛(wèi)星平臺的推進(jìn)器現(xiàn)已成為構(gòu)建引力波"探頭"的關(guān)鍵一環(huán)，衛(wèi)星平臺的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性等也已成為決定引力波探測能否成功的關(guān)鍵因素，因此引力波探測航天器的設(shè)計(jì)和研制需要打破平臺和載荷之間的界限，作為一個(gè)整體來空間引力波探測對于任何一個(gè)科技強(qiáng)國都是一過近30年準(zhǔn)備后，初步在21世紀(jì)30年代發(fā)射人類第一個(gè)空間引力波第二章領(lǐng)域報(bào)告:信息與電子工程(6)原子尺度集成電路制造所謂原子尺度，在集成電路中一般是指原子層厚度的尺度。原子層厚度取決于原子大小和晶nmnm節(jié)點(diǎn)以下，關(guān)鍵物理尺寸、關(guān)鍵微圖形的誤差容許范圍、測量設(shè)備的精度等都已進(jìn)入原子尺度范圍。晶體管結(jié)構(gòu)中越來越多的關(guān)鍵層厚度或?qū)挾冗_(dá)到幾個(gè)原子層厚度的范圍，比如柵介質(zhì)厚度、功函數(shù)金屬柵材料厚neldeffecttransistor，F(xiàn)inFET)中Fin的寬度等均不超過10個(gè)原子層，集成電路制造工藝中常用的原子層沉積(atomiclayerdeposition，ALD)設(shè)備，每個(gè)周期(cycle)能夠?qū)崿F(xiàn)0.03~0.07nm厚度的薄膜沉積，遠(yuǎn)低于原制造中使用的高精度測量設(shè)備其最高精度已經(jīng)達(dá)到界對于用二維材料、氧化物溝道材料制備晶體管等(7)腦機(jī)接口技術(shù)臨床應(yīng)用研究腦機(jī)接口系統(tǒng)旨在建立一種腦與外部設(shè)備之間病、增強(qiáng)腦功能等目的。自20世紀(jì)70年代"腦機(jī)接口"概念首次提出，腦機(jī)接口技術(shù)迎來了長足發(fā)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)和感知功能的腦機(jī)接口主要通過神經(jīng)信號口進(jìn)一步延伸到探索語言功能解碼、視力功能恢復(fù)等更加精細(xì)的運(yùn)動(dòng)和感知功能修復(fù)。面向認(rèn)知功能增強(qiáng)的腦機(jī)接口主要通過外界設(shè)備重建或者增強(qiáng)腦區(qū)間的溝通通路，進(jìn)而修復(fù)或增強(qiáng)特定的認(rèn)知功功能。面向神經(jīng)和精神疾病治療的腦機(jī)接口主要通過利用神經(jīng)信號實(shí)時(shí)引導(dǎo)外界設(shè)備刺激腦區(qū)以精準(zhǔn)癲癇、難治性抑郁癥等重大神經(jīng)和精神疾病方面展，(8)類人機(jī)器人行為發(fā)育學(xué)習(xí)與認(rèn)知技術(shù)研究方向包括：①自主行為發(fā)育；②具身智能(機(jī)器人在真實(shí)物理環(huán)境下執(zhí)行各種各樣的任務(wù)中完成本體結(jié)構(gòu)和智能的進(jìn)化過程)；③可供性研究(機(jī)器人與環(huán)境④機(jī)全球工程前沿 EngineeringFronts器人學(xué)習(xí)平臺(仿真軟件或者實(shí)物真機(jī))。因此，首先需要開發(fā)具有學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力的類腦構(gòu)架的新以使機(jī)器人像人類一樣做到在運(yùn)動(dòng)技能和行為智能上主動(dòng)、內(nèi)驅(qū)和終身地學(xué)習(xí)與發(fā)育。在不同環(huán)境和任務(wù)中的可泛化的感知表示方法以及交織的多模態(tài)人身體隨自然選擇的變化——區(qū)別于將AI僅看作的可供性研究在救援和探索等任務(wù)中是必要的。分析機(jī)器人與環(huán)境之間的潛在行為以及這些潛在行為這更有利于對機(jī)器人與人類、環(huán)境之間的相互作用(9)量子電路與芯片理論量子電路模型是描述量子算法的一種通用語作。許多著名量子算法(包括Shor算法、Grover算法和HHL算法等)都使用量子電路模型來給出于量子物理、化學(xué)系統(tǒng)的模擬。目前，量子計(jì)算量子電路的優(yōu)化程度直接影響著量子計(jì)算機(jī)的適用深度盡量淺、比特?cái)?shù)盡量少的量子電路是量子電路賦下量子電路的計(jì)算能力以及與經(jīng)典電路計(jì)算能力芯片是將量子電路小型化、集成化的工程與商業(yè)化的必然路徑。根據(jù)量子電路所依賴物理平芯片、半導(dǎo)體量子點(diǎn)量子芯片、光量子芯片等。目光學(xué)量子系統(tǒng)由于傳統(tǒng)光芯片工藝和光通信技術(shù)的主要的挑戰(zhàn)是量子門的保真度、弛豫時(shí)間、串?dāng)_和(10)未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與全要素互聯(lián)"工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)"一詞最早由美國通用電氣公司國家于2013年提出"工業(yè)4.0"，中國于2015年提出"中國制造2025"，賦予了"工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)"工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、平臺能力障三大方面。全要素互聯(lián)包括人、機(jī)器、過網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)識系統(tǒng)的連接。生產(chǎn)、物流等全生命周期的連接技術(shù)。這些技術(shù)包洗、訓(xùn)練、分析等數(shù)據(jù)技術(shù)；三是信息物理系統(tǒng)和生命周期管理等智能化平臺和管理技術(shù)；。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)由概念共識進(jìn)入嘗試部署階段。平臺、標(biāo)識、5G等具體技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于工業(yè)中。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系已在中國五大頂級節(jié)點(diǎn)上線運(yùn)行。其技術(shù)和應(yīng)用呈現(xiàn)以下趨勢：第二章領(lǐng)域報(bào)告:信息與電子工程小企業(yè)應(yīng)用；②更融通，信息技術(shù)(IT)、運(yùn)營技術(shù)(OT)和通信技術(shù)(CT)進(jìn)一步一體化發(fā)展，生、確定性無損連接等提升生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)的效.2.1空天地海一體化通信組網(wǎng)理論與技術(shù)網(wǎng)絡(luò)在覆蓋性、組網(wǎng)靈活性和節(jié)點(diǎn)差異性方面的不在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信協(xié)議、資源管控和高效傳輸四方國際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP(3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴計(jì)劃)力主推含衛(wèi)星、無人機(jī)等所有非地面網(wǎng)絡(luò))與地面蜂窩網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。另一個(gè)趨勢是以軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛局可控、低成本的空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)。過對相鄰幀的迭代處理，可實(shí)現(xiàn)空天地海網(wǎng)絡(luò)中有效載荷限制下近平無損的多媒體流傳輸，極大務(wù)信息系統(tǒng)的配套交換能力；DVB系列協(xié)議克服了傳統(tǒng)上行鏈路功率控制對射基于衛(wèi)星的IP服務(wù)成本。然而，這兩種協(xié)議提出應(yīng)傳統(tǒng)空天地海融合網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、決策空間實(shí)現(xiàn)未來網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定制化的關(guān)鍵目標(biāo)。該方向的主要研究機(jī)構(gòu)包括清華大學(xué)、滑鐵盧大學(xué)、西安電子射頻的星間通信，其可通過更小的天線尺寸實(shí)現(xiàn)更工程應(yīng)用中主要的星間鏈路通信方式仍然是微波通3年年底實(shí)現(xiàn)初步的星間激光通信測試及部署。該方向的主要研究機(jī)構(gòu)有北京航空航天大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、東南大學(xué)、北京交系統(tǒng)建設(shè)也是空天地海一體化通信組網(wǎng)的重要發(fā)展方向。依星移動(dòng)通信系統(tǒng)星網(wǎng)絡(luò)，美國依星公司破產(chǎn)重組，逐漸淡出人們的視野。全球工程前沿EngineeringFronts2015年，美國SpaceX公司提出的"Starlink"讓低發(fā)射上萬顆低軌衛(wèi)星為全球提供高速帶寬接入。截最高可達(dá)301Mbps，并向幾十個(gè)歐美國家提供了軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括"天啟""鴻雁""蔚星""星預(yù)計(jì)能于2023年年"空天地海一體化通信組網(wǎng)理論與技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出國家分布情況見表，約為第二名加拿大的3倍。中國的國際合作對象主要是加拿大，并與英國、美國和日本等都有一定程度的合作(圖1.2.1)。排名前十的核心論文主要產(chǎn)出機(jī)構(gòu)(表1.2.2)中，滑鐵盧大學(xué)產(chǎn)出的論文最多；另外，有6家機(jī)構(gòu)來自中國，其余分布在日本、挪威和英國。在機(jī)構(gòu)合作(圖1.2.2)方面，中國的5家機(jī)構(gòu)與滑鐵盧大學(xué)、2家機(jī)構(gòu)與薩里大學(xué)的合作較為密切，北京理工大學(xué)與挪威奧斯陸大學(xué)也有部分合作。施引核心論文數(shù)量(表1.2.3)方面，中國排名第一(占比為49.62%)，第二名是美國，其余國家的占比均低于10%；排名前十的施引核心論文產(chǎn)出機(jī)構(gòu)(表1.2.4)中，除第五名滑鐵盧大學(xué)外，其余都來自中國，體現(xiàn)向較高的關(guān)注度。內(nèi)外處于不同發(fā)展水平，但整體而言，都正處表1.2.1"空天地海一體化通信組網(wǎng)理論與技術(shù)"工程研究前沿中核心論文的主要產(chǎn)出國家次1958.623456789876333228893300.9.9.0.7.0.0.0.0.5挪威印度圖1.2.1"空天地海一體化通信組網(wǎng)理