哪些科研課題最“熱”？日前，中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院、中國科學(xué)院文獻情報中心與科睿唯安聯(lián)合發(fā)布《2021研究前沿》，或許可以回答這個(gè)問(wèn)題。

研究人員持續跟蹤2015-2020年間發(fā)表在被SCI收錄的學(xué)術(shù)期刊上、被引頻次居于前1%的科研論文，根據它們的同被引關(guān)系對進(jìn)行聚類(lèi)并歸入幾大聚合的學(xué)科中，每個(gè)學(xué)科領(lǐng)域選出10個(gè)熱點(diǎn)前沿課題和若干新興前沿課題。

農業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1植物提取物作為抗氧化劑在肉制品中的應用

2茶樹(shù)基因組研究與品質(zhì)性狀形成的分子機理

3植物泛基因組研究

4多功能食品智能包裝膜的研制

5非洲豬瘟的流行病學(xué)和病毒學(xué)研究及防控

6間歇性禁食對健康、衰老和疾病進(jìn)程的影響

7早期陸地植物進(jìn)化研究

8動(dòng)植物堿基編輯器研究

9褪黑素處理對果實(shí)儲藏品質(zhì)的影響及作用機理

10植物免疫受體NLR及其介導的抗病機制

農業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域居于前十的熱點(diǎn)前沿主要分布在食品科學(xué)與工程、植物基因組與編輯、動(dòng)物傳染病、健康飲食、植物進(jìn)化、植物抗病研究等6個(gè)子領(lǐng)域。其中，食品科學(xué)與工程子領(lǐng)域有3個(gè)熱點(diǎn)前沿，分別在研究肉制品加工中植物抗氧化劑的應用、多功能食品智能包裝膜、褪黑素在果實(shí)儲藏中的應用。植物基因組與編輯子領(lǐng)域也有3個(gè)熱點(diǎn)前沿，分別在研究茶樹(shù)基因組、植物泛基因組及動(dòng)植物堿基編輯器。動(dòng)物傳染病、健康飲食、植物進(jìn)化、植物抗病子領(lǐng)域各有1個(gè)熱點(diǎn)前沿。與往年相比，2021年入選的Top10熱點(diǎn)前沿再次凸顯近年食品科學(xué)與工程子領(lǐng)域較受關(guān)注。此外，動(dòng)物傳染病研究也在近兩年持續出現。2021年還首次出現了有關(guān)飲食方式的研究，即間歇性禁食對健康、衰老和疾病進(jìn)程的影響。

生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1空氣、水體、物體表面等環(huán)境中新型冠狀病毒的檢測與傳播

2新冠肺炎疫情期間的封鎖隔離措施對空氣質(zhì)量的影響

3昆蟲(chóng)衰退現狀、滅絕危機與驅動(dòng)因素

4燃煤及工業(yè)煙氣中汞污染的消除

5微塑料在土壤中的暴露及對土壤生態(tài)系統的影響

6全氟和多氟烷基化合物的分布、暴露、毒理和污染控制技術(shù)

7低成本大氣顆粒物傳感器性能評估

8氣溶膠與大氣邊界層相互作用及其對空氣質(zhì)量的影響

9全球空氣污染造成的死亡率和疾病負擔估計

10物種界定方法的改進(jìn)

生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的Top10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，全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及新冠肺炎疫情相關(guān)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是主要關(guān)注點(diǎn)。

具體來(lái)看，環(huán)境科學(xué)子領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿主要涉及新冠肺炎疫情相關(guān)環(huán)境研究，空氣污染相關(guān)研究，及全氟化合物、汞、微塑料等全球性傳統和新污染物的環(huán)境特征、風(fēng)險與控制研究。2020年新冠肺炎疫情在全球肆虐，該領(lǐng)域的兩個(gè)熱點(diǎn)前沿展現了新冠肺炎疫情與環(huán)境的相互影響，包括“空氣、水體、物體表面等環(huán)境中新型冠狀病毒的檢測與傳播”和“新冠肺炎疫情期間的封鎖隔離措施對空氣質(zhì)量的影響”?？諝馕廴臼?021年熱點(diǎn)前沿的焦點(diǎn)，相關(guān)前沿包括3個(gè)，分別是“低成本大氣顆粒物傳感器性能評估”“氣溶膠與大氣邊界層相互作用及其對空氣質(zhì)量的影響”和“全球空氣污染造成的死亡率和疾病負擔估計”。其中，“氣溶膠與大氣邊界層相互作用及其對空氣質(zhì)量的影響”相關(guān)研究曾入選2020年的熱點(diǎn)研究前沿。此外，“新冠肺炎疫情期間的封鎖隔離措施對空氣質(zhì)量的影響”也同時(shí)是空氣污染相關(guān)的前沿。全球性污染物相關(guān)前沿包括“燃煤及工業(yè)煙氣中汞污染的消除”“微塑料在土壤中的暴露及對土壤生態(tài)系統的影響”和“全氟和多氟烷基化合物的分布、暴露、毒理和污染控制技術(shù)”，它們所涉及污染物均是在全球范圍內帶來(lái)重大、長(cháng)期生態(tài)環(huán)境風(fēng)險，受到全球關(guān)注的典型污染物，多年入選環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿。生態(tài)科學(xué)子領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿主要涉及生物多樣性和物種分類(lèi)兩個(gè)方面，具體包括“昆蟲(chóng)衰退現狀、滅絕危機與驅動(dòng)因素”和“物種界定方法的改進(jìn)”。

生物科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1新冠肺炎病原的鑒定、病毒全基因組序列分析和ACE2受體識別

2新型冠狀病毒刺突糖蛋白的結構、功能和抗原性

3腫瘤相關(guān)成纖維細胞對腫瘤免疫應答的影響

4卡介苗誘導的訓練免疫

5成年人類(lèi)大腦海馬神經(jīng)元再生研究

6脂蛋白(a)與心血管疾病風(fēng)險以及RNA療法治療高脂血癥

7全基因組關(guān)聯(lián)研究確定抑郁癥相關(guān)基因座

8瑞德西韋抑制冠狀病毒的機制研究

9大腦星形膠質(zhì)細胞異質(zhì)性和功能多樣性

10基于圖像的深度學(xué)習自動(dòng)診斷疾病研究

生物科學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于新型冠狀病毒的致病機理研究、瑞德西韋抑制冠狀病毒的機制研究、卡介苗誘導的訓練免疫、腫瘤相關(guān)成纖維細胞對腫瘤免疫應答的影響、大腦海馬神經(jīng)元再生和星狀膠質(zhì)細胞功能多樣性、脂蛋白(a)與心血管疾病風(fēng)險、抑郁癥相關(guān)基因座研究以及基于圖像的深度學(xué)習自動(dòng)識別和診斷疾病等主題。

新型冠狀病毒致病機理相關(guān)研究迅速成為生物科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，通過(guò)對病原、關(guān)鍵靶點(diǎn)及受體的確定，為后續疫情防控和藥物及疫苗研究等奠定了工作基礎。

腦科學(xué)研究、腫瘤發(fā)生和治療研究、抑郁癥發(fā)病機制和藥物作用機制研究等是歷年生物科學(xué)領(lǐng)域研究前沿的核心議題。腦科學(xué)方面包括兩個(gè)熱點(diǎn)前沿“成年人類(lèi)大腦海馬神經(jīng)元再生研究”和“大腦星形膠質(zhì)細胞異質(zhì)性和功能多樣性”，其中“大腦星形膠質(zhì)細胞異質(zhì)性和功能多樣性”是2020年熱點(diǎn)前沿“星形膠質(zhì)細胞與神經(jīng)退行性疾病以及大腦衰老的關(guān)系”的發(fā)展和延續。此外，“腫瘤相關(guān)成纖維細胞在腫瘤免疫治療中作用”則與2020年的熱點(diǎn)前沿“基于MicroRNA的腫瘤治療”相關(guān)?！叭蚪M關(guān)聯(lián)研究確定抑郁癥相關(guān)的基因座”與2020年的“氯胺酮抗抑郁作用機制的研究”熱點(diǎn)前沿一樣都關(guān)注抑郁癥主題。

地球科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1基于多種地球系統模型的氣候敏感性評估

2基于數字高程模型的高亞洲冰川質(zhì)量變化研究

3華北克拉通金礦床時(shí)空演化與構造環(huán)境研究

4基于多個(gè)衛星數據的全球火災排放評估

5南極洲和格陵蘭島冰量損失對海平面變化的影響

6基于日光誘導葉綠素熒光衛星數據的植被總初級生產(chǎn)量評估

7太古代大陸地殼演化與板塊構造研究

8煤中稀土元素地球化學(xué)研究

9全球降水數據集的研制與評估

10衛星土壤濕度數據產(chǎn)品評估與驗證

地球科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿4個(gè)屬于地理學(xué)相關(guān)研究，3個(gè)屬于地質(zhì)學(xué)，3個(gè)屬于大氣科學(xué)研究。從研究主題上看，地球科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿更加聚焦全球氣候變化。其中，利用地球系統模型開(kāi)展的氣候敏感性評估和全球氣候變化研究等主題自2015年起已4次入選《研究前沿》報告，展現出地學(xué)界對人類(lèi)活動(dòng)與氣候變化研究的持續關(guān)注。從研究方法上看，利用天基探測平臺開(kāi)展地球科學(xué)研究的特點(diǎn)更加突出，再次印證了遙感和信息技術(shù)進(jìn)步對地球科學(xué)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用，例如：基于數字高程模型的高亞洲冰川質(zhì)量變化研究，基于多個(gè)衛星數據的全球火災排放評估，基于日光誘導葉綠素熒光衛星數據的植被總初級生產(chǎn)量評估，全球降水數據集的研制與評估，衛星土壤濕度數據產(chǎn)品評估與驗證等。

天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1快速射電暴的觀(guān)測和理論研究

2原初黑洞觀(guān)測及其與暗物質(zhì)的關(guān)系

3基于GW170817事件觀(guān)測約束中子星性質(zhì)

4雙黑洞系統及并合機制

5“蓋亞”（Gaia）測繪最精確銀河系三維地圖

6對雙中子星并合引力波事件GW170817的多信使觀(guān)測

7標量—張量引力修正理論及引力波事件的影響

8基于“開(kāi)普勒”（Kepler）觀(guān)測數據搜尋系外行星

9原行星盤(pán)觀(guān)測揭示行星系統形成機制

10宇宙再電離時(shí)期恒星形成的觀(guān)測研究

天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域居于前十位的熱點(diǎn)前沿涉及引力波、快速射電暴、黑洞與暗物質(zhì)關(guān)系、中子星性質(zhì)、銀河系地圖、系外行星搜尋、恒星及行星系統形成等研究主題?？傮w來(lái)看，引力波的觀(guān)測發(fā)現及其引發(fā)的相關(guān)研究在天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響，眾多熱點(diǎn)前沿與此相關(guān)，如黑洞和中子星等致密天體性質(zhì)研究、引力理論研究等。此外，近年來(lái)備受關(guān)注且神秘的快速射電暴事件的觀(guān)測和理論研究再次上榜。大型科學(xué)任務(wù)平臺繼續發(fā)揮極高的影響力，“蓋亞”（Gaia）、“開(kāi)普勒”（Kepler）等任務(wù)的階段性和集中產(chǎn)出榜上有名。黑洞、暗物質(zhì)、恒星及行星系統形成等“一黑兩暗三起源”相關(guān)的研究主題依舊表現突出。

化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1電磁波吸收材料

2二氧化硫插入策略合成磺酰類(lèi)功能分子

3非共價(jià)相互作用（鹵鍵、硫鍵等）

4無(wú)鉛儲能陶瓷

5氮雜環(huán)卡賓催化

6基于水凝膠的應變傳感器

7鈣鈦礦鐵電材料

8化學(xué)動(dòng)力學(xué)療法

9光電化學(xué)生物傳感器

10不對稱(chēng)合成軸手性化合物

2021年化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿主要分布在有機合成、先進(jìn)材料、生物化學(xué)等方面。與2013-2020年相比，2021年Top10熱點(diǎn)前沿中超過(guò)半數的前沿屬于首次入選，即使曾經(jīng)出現過(guò)的研究主題在今年其研究方向也發(fā)生了遷移。在有機合成方面，氮雜環(huán)卡賓催化去年曾入選Top10熱點(diǎn)前沿，2021年突出了光和氮雜環(huán)卡賓的協(xié)同催化；二氧化硫插入策略合成磺酰類(lèi)功能分子、非共價(jià)相互作用（鹵鍵、硫鍵等）及不對稱(chēng)合成軸手性化合物三個(gè)研究方向均是首次出現。先進(jìn)材料方面，鈣鈦礦材料的研究一直是近年來(lái)的熱點(diǎn)，2013-2020年主要研究其作為電池材料和光學(xué)晶體材料在太陽(yáng)能電池和光電探測器領(lǐng)域的應用，2021年重點(diǎn)關(guān)注了其鐵電性質(zhì)；基于水凝膠的應變傳感器曾是2020年的熱點(diǎn)前沿，2021年在其抗干燥、熱穩定性及機械穩定性等性能提升方面做了較多研究；電磁波吸收材料曾是2016年的新興前沿，重點(diǎn)關(guān)注了具有殼核結構的電磁波材料，2021年重點(diǎn)關(guān)注了具有棒狀、花狀及層狀結構復合物對電磁波的吸收性能；無(wú)鉛儲能陶瓷曾是2020年的熱點(diǎn)前沿，重點(diǎn)研究了無(wú)鉛鈣鈦礦鐵電儲能陶瓷材料，2021年重點(diǎn)關(guān)注了無(wú)鉛弛豫鐵電儲能陶瓷材料。生物化學(xué)方面，化學(xué)動(dòng)力學(xué)療法和光電化學(xué)生物傳感器均是首次入選研究前沿。

信息科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1深度學(xué)習方法在6G通信技術(shù)中的應用研究

2用于點(diǎn)對點(diǎn)能源交易的區塊鏈技術(shù)研究

3用于通路數據庫的數據整合、分析、內存優(yōu)化以及可視化研究

4用于植物分類(lèi)和病害檢測的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )

5用于心電圖分類(lèi)和心律失常自動(dòng)診斷的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )研究

6使用傳感器和深度學(xué)習的人類(lèi)活動(dòng)識別系統研究

7面向視頻動(dòng)作識別的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )研究

8基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等深度學(xué)習方法進(jìn)行多模態(tài)情感分析研究

9利用深度學(xué)習方法進(jìn)行電子健康檔案數據挖掘研究

10基于無(wú)人機的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

信息科學(xué)領(lǐng)域居于前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于面向6G通信、植物分類(lèi)和病害檢測、心電圖分類(lèi)和心律失常自動(dòng)診斷、人類(lèi)活動(dòng)識別、視頻動(dòng)作識別、多模態(tài)情感分析、電子健康檔案數據挖掘等領(lǐng)域的深度學(xué)習方法研究，以及區塊鏈技術(shù)、通路數據庫、無(wú)人機輔助通信技術(shù)等方向，與深度學(xué)習相關(guān)的主題占據了今年Top10熱點(diǎn)前沿的大部分主題?！盎跓o(wú)人機的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)”是2020年熱點(diǎn)前沿“無(wú)人機無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )、傳輸保密和軌跡優(yōu)化研究”的延續和擴展，其他前沿主題均為首次入選。

數學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1雙相各向異性變分問(wèn)題

2光孤子傳輸特性的解析研究

3基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的醫學(xué)圖像分析算法

4分裂公共不動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題的迭代算法

5用于優(yōu)化機器人操作的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法

6高維非線(xiàn)性偏微分方程的求解方法

7非線(xiàn)性時(shí)間序列的復雜網(wǎng)絡(luò )分析

8多層貝葉斯建模方法及其在數學(xué)心理學(xué)中的應用

9分數階反應擴散方程的數值解法

10有限差分格式的能量穩定性研究

數學(xué)領(lǐng)域居于前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于雙相各向異性變分問(wèn)題、光孤子傳輸特性的解析研究、基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的醫學(xué)圖像分析算法、分裂公共不動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題的迭代算法、用于優(yōu)化機器人操作的動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法、高維非線(xiàn)性偏微分方程的求解方法、非線(xiàn)性時(shí)間序列的復雜網(wǎng)絡(luò )分析、多層貝葉斯建模、分數階反應擴散方程的數值解法、有限差分格式的能量穩定性研究等領(lǐng)域。

與2013-2020年相比，2021年Top10熱點(diǎn)前沿既有延續又有發(fā)展。偏微分方程性質(zhì)及求解研究以及非線(xiàn)性系統方向的多個(gè)熱點(diǎn)前沿連續多年入選該領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿或新興前沿。統計學(xué)領(lǐng)域的非線(xiàn)性時(shí)間序列的復雜網(wǎng)絡(luò )分析首次入選。

物理學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿

1轉角雙層石墨烯的特性研究

2非厄米系統的拓撲態(tài)研究

3黑洞信息佯謬與糾纏熵研究

4量子多體疤痕與多體動(dòng)力學(xué)

5味對稱(chēng)性與輕子質(zhì)量的研究

6高階拓撲絕緣體和高階拓撲超導體

7反鐵磁自旋電子學(xué)

8基于Ga2O3的日盲紫外光電探測器

9二維范德華磁性材料的特性研究

10高壓下富氫化合物的高溫超導電性研究

物理領(lǐng)域居于前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于凝聚態(tài)物理、高能物理、理論物理和光學(xué)。凝聚態(tài)物理方面的熱點(diǎn)前沿有6個(gè)，轉角雙層石墨烯、非厄米系統的拓撲態(tài)、高階拓撲絕緣體和高階拓撲超導體、二維范德瓦爾斯磁性材料依然是今年的研究前沿，反鐵磁自旋電子學(xué)、高壓下富氫化合物的高溫超導電性成了新的熱點(diǎn)前沿。高能物理方面聚焦在味對稱(chēng)性與輕子質(zhì)量的研究。理論物理方面，黑洞信息佯謬與糾纏熵研究以及量子多體疤痕與多體動(dòng)力學(xué)備受關(guān)注。光學(xué)方面，基于Ga2O3的日盲紫外光電探測器成了熱點(diǎn)前沿。

來(lái)源：《光明日報》