2018年10大领域100热点前沿和38个新兴前沿

2018 年 10 月 31 日 中科院高能所

由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举办的2018研究前沿发布暨研讨会10月24日上午在北京举行，连续第五年携手发布了《研究前沿》报告，同时发布了《2018研究前沿热度指数》报告。

《2018研究前沿》报告仍然以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的Essential Science Indicators (ESI) 数据库中的10143个研究前沿，遴选出了2018年自然科学和社会科学的10个大学科领域排名最前的100个热点前沿和38个新兴前沿。

1. 农业、植物学和动物学

农业、植物学和动物学领域居于前10的热点前沿主要分布在植物基因网络调控与基因组编辑、作物病虫害防治、食品营养与安全、光合作用研究、植物根际微生物群落研究、水产动物免疫研究、林木培育等方向上（表1）。

在植物基因网络调控与基因组编辑方向，“作物产量性状的基因调控”、“植物中药用化合物生物合成的基因调控”、“CRISPR/Cas9基因编辑技术在作物基因组编辑中的应用”成为热点前沿，其中基因编辑技术及其在农作物中的应用在去年也是前10热点前沿之一。

作物病虫害防治一直是农业领域关注的重要问题，以往的研究前沿每年都有相关研究进入前10热点前沿，如2014年的“入侵害虫的天敌生物防治”、2015年的“害虫Bt 抗性与生物防治”、2016年的“害虫天敌蝙蝠的白鼻综合症”和2017年的“斑翅果蝇的入侵生物学研究”。

今年又有“斑翅果蝇的入侵生物学和防治策略”跻身前10，该前沿在2017年开展生物学的基础上拓展了防治策略的研究。

食品营养与安全也持续受到关注，继2014年“美国食源性疾病的统计和经济损失评价”，2015年“高光谱成像和计算机视觉技术在食品加工与检测中的应用”，2016年“食品检测中的高光谱成像技术”、“生鲜食品微生物污染的爆发与防控”和“营养物质纳米乳递送系统”等成为前10热点前沿后，今年“食品和动物饲料中霉菌毒素污染及其毒性研究”和“纳米乳液研发及其在食品工业中的应用”进入前10热点前沿。

光合作用也一直是农业和植物学领域的研究重点，2014年“C4 光合作用的进化及二氧化碳浓度对叶肉导度的影响”，2016年“光合作用曝光蛋白复合物的结构与功能”进入前10热点前沿，今年该方向上亦有一个进入前10的热点前沿“叶绿素荧光遥感在植物初级生产力模拟中的应用”。

在植物根系微生物群落研究方面，2014年“利用DNA 测序研究根际微生物群落”，2017“丛枝菌根的共生关系及营养与信号机制研究”是前10热点前沿，今年“根际微生物群落及其与植物间的互作”又成为前10热点前沿之一。

另两个前10热点前沿“饲料添加剂对鱼类免疫力的增强作用”和“林木树种混交对林分质量和生产力的影响”所属的水产动物免疫研究、林木培育是新出现的热点前沿研究方向。

表1 农业、植物学和动物学领域Top10热点前沿

2. 生态与环境科学

生态与环境科学的Top10热点前沿主要分布在生态科学和环境科学两个子领域（表2 ）。

生态学子领域的研究前沿主要是关于生物多样性研究及其监测的“环境DNA 宏条形码技术监测生物多样性”和“用于物种多样性研究的系统发育方法”，关于生态系统相互作用和功能的“外来物种入侵的影响与管控”和“森林外生菌根真菌在森林土壤碳循环中的作用”，以及关于生态环境监测的“土壤水分和陆地蒸散的遥感监测”等前沿。

其中，“环境DNA 宏条形码技术监测生物多样性”是连续第2年入选热点研究前沿。

环境科学子领域的研究前沿主要是关于污染物的消除与控制技术，包括“氧化石墨烯清除水体放射性核素”、“利用过渡金属与纳米技术催化活化过硫酸盐降解水中污染物”、“电子废弃物中的金属回收技术”，用于海水脱盐的“电容去离子技术脱除水中盐分”，以及新型污染物“抗生素抗性基因的来源与环境归趋”等前沿。

从发展态势来看，水体环境问题是重要的关注点，氧化石墨烯、过渡金属纳米催化剂等纳米技术成为污染物消除的主要技术手段，抗生素抗性基因、电子废弃物等新兴环境问题成为重要的热点前沿问题。

表2 生态与环境科学领域Top10热点前沿

3. 地球科学

地球科学领域位居前10位的热点前沿仍然集中在气候变化、地球化学、固体地球物理学和地质学研究。

气候变化研究热点包括：基于CMIP5 模式的气候敏感性分析，元古代时期大气和海洋氧化研究，利用热带降雨测量任务和全球降水测量任务开展全球多地区降水分析。

地球化学研究热点包括：中国各地区煤中稀土元素地球化学特征，全球内陆水域的CO₂排放研究。

固体地球物理学和地质学研究热点包括：基于深度学习的高分辨率遥感影像的场景分类，2015年尼泊尔喜马拉雅逆冲断层的廓尔喀地震研究，利用好奇号任务开展盖尔陨石坑的岩石矿物学研究，地下流体注入诱发美国多地地震机理研究，基于GIS的滑坡敏感性评价研究。

表3 地球科学领域Top10热点前沿

4. 临床医学

临床医学领域位居前10位的热点前沿主要集中于肿瘤靶向治疗、慢性病治疗新手段和标准、放射性核素标记成像诊疗应用及副作用、小分子激酶抑制剂新药疗效、生物类似物疗效与安全性分析5个前沿群。

其中，肿瘤靶向治疗方面包括PD-1/PD-L1抑制剂治疗非小细胞肺癌和肾细胞癌、PSMA 小分子抑制剂靶向治疗前列腺癌2个热点；慢性病治疗新手段和标准方面包括高血压降压治疗新目标值、生物可吸收药物洗脱支架用于冠心病治疗以及人工胰腺闭环控制糖尿病3个热点前沿；放射性核素标记成像诊疗应用及副作用前沿群则包括阿尔兹海默病F-18标记tau靶向PET 成像、前列腺癌分子靶向治疗及含钆造影剂脑部沉淀风险3个热点前沿。

表4 临床医学领域Top10热点前沿

5. 生物科学

生物科学领域位居前10位的热点前沿主要集中于mRNA甲基化、DNA 甲基化介导的基因表达调控，病毒感染的生物学研究，细胞衰老的分子机制，肠道微生物对大脑和行为的影响，以及机体免疫反应和疾病发生的机理等。

其中，“mRNA甲基化介导的基因表达调控”是2017 年mRNA甲基化热点前沿的延续。寨卡病毒的研究在2017年入选新兴前沿，今年“寨卡病毒感染的生物学研究”成为热点前沿，“寨卡病毒感染与防治”也成为新兴前沿。

近年来，科学家在寨卡病毒关键药物靶点方面取得重要突破，为开发治疗寨卡病毒的特效药物奠定了重要基础。

表5 生物科学领域Top10热点前沿

6. 化学与材料科学

化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在有机合成、电池、纳米技术、绿色化学、超快科学、自由基聚合等领域。

与2013-2017年相比，2018年Top10热点前沿既有延续又有发展。

在有机化学领域，间位碳氢键活化连续第二年入选热点前沿；光氧化还原催化虽然是第三次出现在《研究前沿》报告，但“镍/光氧化还原协同催化”是首次出现。

在电池领域，钙钛矿太阳能电池连年入选热点前沿，今年侧重在无铅钙钛矿太阳能电池和串联太阳能电池两个方向；锂枝晶抑制研究也是第二次出现在《研究前沿》报告。

在纳米技术方面，光电材料、二维材料和复合材料各有一项入选。在绿色化学领域，低共熔溶剂成为研究热点。

在超快科学领域，依托自由电子激光大科学装置的“串行飞秒晶体学”入选热点前沿。

在自由基聚合领域，“光引发的活性自由基聚合”连续第二年入选热点前沿。

表6 化学与材料科学领域Top10热点前沿

7. 物理学

物理领域位居前10位的热点前沿主要集中于高能物理、凝聚态物理、理论物理和光学。

高能物理方面，B介子稀有衰变、中微子振荡、四夸克和五夸克态奇特强子依然是今年的热点前沿。

凝聚态物理方面聚焦在外尔半金属和自旋-轨道耦合的莫特绝缘体。

理论物理方面，全息原理在凝聚态物理的应用、多体局域化系统依然是今年的热点前沿，量子热力学、量子多体系统的非平衡动力学成为了新的热点前沿。

光学方面，双光梳光谱学备受关注。

表7 物理学Top10热点前沿

8. 天文学与天体物理学

天文学与天体物理学领域位居前10位的热点前沿一直重点围绕“一黑、两暗、三起源”（即黑洞，暗物质和暗能量，以及宇宙起源和演化、天体起源和演化和地外生命起源）问题展开，研究主题包括引力波和黑洞、双中子星并合、暗物质晕、宇宙学参数、星系形成演化、高能中微子和伽马射线、宇宙早期暗淡星系、重子声学振荡、系外行星等。

在2016年首次直接探测到引力波、2017年首次探测到双中子星并合产生的引力波这一重大科学突破背景下，引力波和黑洞的探测与模拟、双中子星并合过程及喷射物研究两个研究主题在2018年成为热点前沿，与之相关的双黑洞等双致密天体的形成及并合研究主题曾为2017年的新兴前沿。

此外，多项研究主题继续体现出与观测平台高度相关的领域特点，例如基于“普朗克”探测器（Planck）和“威尔金森微波各向异性探测器”（WMAP）任务观测数据开展宇宙学参数研究的2篇论文以6585次的被引频次形成2018年的热点前沿之一。

表8 天文学与天体物理学领域Top10热点前沿

9. 数学、计算机科学与工程学

数学、计算机科学与工程学领域位居前10位的热点前沿主要集中在基于二阶梯度弹性理论、非线性发展方程求解、远程用户认证、D数理论的决策方法、决策粗糙集模型、混沌图像加密算法、自适应控制系统、时滞系统稳定性、面向5G的非正交多址接入、无线传感器网络等领域。

与2013-2017年相比，2018年Top10热点前沿既有延续又有发展。

应变梯度理论研究连续多年入选本领域的热点前沿或新兴前沿。非线性发展方程求解及其应用问题也始终是历年研究前沿中的重要研究主题。

在计算机科学和工程学领域，远程用户认证相关研究再次入选热点前沿，其余的热点前沿则均为首次入选的热点前沿。

表9 数学、计算机科学与工程学领域Top10热点前沿

10. 经济学、心理学及其他社会科学

2018年经济学、心理学及其他社会科学领域位居前10位的热点前沿主要分布在心理学、社会学和经济管理学领域，其中40%的热点前沿集中在心理学领域，包括“睡眠与记忆巩固”、“精神分裂症的干预与训练治疗”、“社会阶层以及社会问题导致的心理、行为研究与干预”、“网络游戏成瘾的DSM-5模型”。

医疗政策的评估和研究一直是近几年来社会科学领域普遍关注的研究问题，继“美国平价医疗法案的社会影响”持续成为2015年和2017年的Top10热点前沿，以及“人乳头状瘤病毒（HPV）疫苗接种的社会调查”成为2017年的热点前沿后，2018年，“医生职业倦怠研究”、“医疗保险中医院再入院率降低政策的效果评估”和“医疗资源分配与医疗可持续性”三项与医疗卫生相关的主题跻身Top10热点前沿，进一步说明医疗卫生领域持续得到社会的高度关注。

经济管理领域的研究方法一直是经济学、心理学及其他社会科学领域的热点前沿之一，例如2014年的“多区域投入产出分析工具”、2016年的“数据包络分析方法”以及2017年的“偏最小二乘结构方程模型在商业研究中的应用”；2018年，经济管理领域的研究方法主要集中在决策分析和大数据背景下的研究方法和研究范式的变革，即“群体决策一致性的模糊语言建模”和“大数据背景下的管理学问题研究”。

表10 经济学、心理学及其他社会科学领域Top10热点前沿