2022年，有哪些基礎研究備受科學(xué)家關(guān)注？對于科研管理者和政策制定者而言，了解前沿研究，洞察科研動(dòng)向，尤其是跟蹤新興專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域具有重大意義。日前，中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院、中國科學(xué)院文獻情報中心和科睿唯安再次聯(lián)合發(fā)布《2022研究前沿》分析報告。該報告已連續發(fā)布十年。今年的報告仍然以文獻計量學(xué)中的共被引分析方法為基礎，基于科睿唯安的Essential Science IndicatorsTM(ESI)數據庫中的12610個(gè)研究前沿，遴選出了2022年自然科學(xué)和社會(huì )科學(xué)的11大學(xué)科領(lǐng)域排名最前的110個(gè)熱點(diǎn)前沿和55個(gè)新興前沿。

農業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.新型冠狀病毒對家養動(dòng)物的感染及其傳播

2.硫化氫在調控植物適應非生物脅迫中的作用

3.油凝膠在食品脂肪替代中的應用研究

4.乳酸發(fā)酵在新型果蔬功能飲料開(kāi)發(fā)中的應用

5.茶樹(shù)基因組研究及功能基因分析

6.植物NLR（核苷酸結合富含亮氨酸重復序列）免疫受體在免疫調控中的作用

7.新一代植物基因組編輯系統CRISPR/Cpf1

8.植物泛基因組研究與應用

9.用于肉類(lèi)新鮮度監測的基于植物抗氧化物的智能pH傳感包裝膜

10.3D打印食品研究

新興前沿

1.COVID-19對農業(yè)和糧食系統的影響

2.緩解作物砷中毒的機理和方法研究

解讀：農業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿主要分布在食品科學(xué)與工程、植物基因組、植物抗性機理和動(dòng)物疫病傳播研究等四個(gè)子領(lǐng)域。與往年相比，上述四個(gè)子領(lǐng)域均有多個(gè)研究主題多次入選Top10熱點(diǎn)前沿。植物基因組子領(lǐng)域中，植物泛基因組研究在2021年入選，2022年又取得了新進(jìn)展，更強調其應用。同樣的，植物基因組編輯也曾在2018年、2021年入選，每年都有新進(jìn)展。這表明該兩項研究主題處于蓬勃發(fā)展階段，突破性成果不斷涌現。動(dòng)物疫病傳播子領(lǐng)域近兩年也持續出現熱點(diǎn)，去年入選的是豬圓環(huán)病毒3型研究，2022年入選的是新型冠狀病毒的動(dòng)物感染與傳播。植物抗性機理研究子領(lǐng)域一直以來(lái)都是熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，在不同方向上不斷產(chǎn)出新成果。在食品科學(xué)與工程子領(lǐng)域，2016年以來(lái)不斷有相關(guān)熱點(diǎn)前沿入選Top10，包括食品檢測、食品污染防控、食品功能包裝膜及果蔬食品加工等。

生態(tài)與環(huán)境科學(xué)

■Top10熱點(diǎn)前沿

1.COVID-19疫情帶來(lái)的固體廢物和醫療廢物污染及管理

2.廢水中新型冠狀病毒的檢測及基于廢水的流行病學(xué)監測

3.COVID-19疫情期間的封鎖隔離措施對空氣質(zhì)量的影響

4.氣候環(huán)境因素對COVID-19疫情的影響

5.催化活化過(guò)硫酸鹽降解有機污染物

6.昆蟲(chóng)衰退現狀、滅絕危機與驅動(dòng)因素

7.不同材料堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)的形成機制及微生物的作用

8.水環(huán)境中微塑料與微生物的互作及其結合的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險

9.森林生境破碎化的全球模式及其對生物多樣性的影響

10.土壤重金屬污染的空間分布、來(lái)源解析及健康風(fēng)險評估

新興前沿

1.經(jīng)濟、政策、能源、全球化等社會(huì )因素對環(huán)境可持續性的影響

2.2019/2020年澳大利亞特大森林火災對生態(tài)系統的影響及氣候相關(guān)驅動(dòng)因素

解讀：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)題仍是本年度的主要關(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，及有機污染物、微塑料、重金屬等污染物的環(huán)境特征、風(fēng)險與控制研究。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、森林生境和土壤生態(tài)三個(gè)方面，其中，生物多樣性相關(guān)研究持續多年成為研究熱點(diǎn)，如“昆蟲(chóng)衰退現狀、滅絕危機與驅動(dòng)因素”是連續第二年入選熱點(diǎn)前沿。

數學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.最佳子集選擇研究

2.Tau-Tilting有限代數

3.基于深度學(xué)習的高維偏微分方程數值算法

4.非線(xiàn)性時(shí)間分數階反應-擴散方程

5.無(wú)導數優(yōu)化方法

6.相場(chǎng)模型的高精度能量穩定數值格式

7.深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的最優(yōu)逼近

8.8維及24維空間等體球體最密堆積問(wèn)題

9.穩定算子的正則理論

10.維諾格拉多夫中值定理中主要猜想的證明

新興前沿

1.用于時(shí)間序列預測的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法

2.基于物理的概率學(xué)習方法

解讀：數學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于最佳子集選擇、Tau-Tilting有限代數、基于深度學(xué)習的高維偏微分方程數值算法、非線(xiàn)性時(shí)間分數階反應-擴散方程、無(wú)導數優(yōu)化方法、相場(chǎng)模型的高精度能量穩定數值格式、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的最優(yōu)逼近、8維及24維空間等體球體最密堆積問(wèn)題、穩定算子的正則理論、維諾格拉多夫中值定理中主要猜想的證明等研究方向。與往年相比，2022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。幾何學(xué)領(lǐng)域的8維及24維空間等體球體最密堆積問(wèn)題首次入選。

信息科學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.長(cháng)距離自由空間量子密鑰分配與量子糾纏研究

2.面向從頭藥物設計的深度學(xué)習方法研究

3.面向人類(lèi)活動(dòng)識別的深度學(xué)習算法研究

4.知識圖譜與圖嵌入技術(shù)研究

5.多智能體強化學(xué)習研究

6.區塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)集成研究

7.面向腦腫瘤分割的深度學(xué)習方法研究

8.大規模機器學(xué)習優(yōu)化方法

9.無(wú)人機無(wú)線(xiàn)通信研究

10.毫米波MIMO通信系統的混合預編碼技術(shù)研究

新興前沿

1.面向MISO、MIMO通信的可重構智能表面研究

2.可解釋人工智能

解讀：信息科學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿主要包括面向從頭藥物設計、人類(lèi)活動(dòng)識別、腦腫瘤圖像分割等領(lǐng)域的深度學(xué)習方法研究，長(cháng)距離自由空間量子密鑰分配與量子糾纏研究，知識圖譜與圖嵌入技術(shù)研究，多智能體強化學(xué)習研究，區塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)集成研究，大規模機器學(xué)習優(yōu)化方法，無(wú)人機無(wú)線(xiàn)通信和毫米波MIMO通信系統的信號處理等方向?！岸嘀悄荏w強化學(xué)習研究”在2020年熱點(diǎn)前沿“AlphaGo Zero的強化學(xué)習算法”的基礎上繼續深化，“無(wú)人機無(wú)線(xiàn)通信研究”是2021年熱點(diǎn)前沿“基于無(wú)人機的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)”的延續和擴展，“知識圖譜與圖嵌入技術(shù)研究”“大規模機器學(xué)習優(yōu)化方法”“毫米波MIMO通信系統的混合預編碼技術(shù)研究”前沿主題為首次入選。

地球科學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.放射性碳測年校正曲線(xiàn)研究、數據集分析與應用

2.小行星地表特征和成分分析

3.基于多種地球系統模型的氣候敏感性評估

4.太古代地球地質(zhì)變化與板塊構造研究

5.華北克拉通金礦床時(shí)空演化與構造環(huán)境研究

6.南極洲和格陵蘭島冰量損失對海平面變化的影響

7.利用機器學(xué)習方法優(yōu)化地震數據分析

8.天然氣水合物成藏機制與開(kāi)采技術(shù)進(jìn)展

9.高亞洲冰川質(zhì)量變化的水文響應

10.北半球永久凍土融化對苔原水文和碳儲存的影響

新興前沿

1.埃及蘇伊士灣油田儲層多尺度表征

解讀：地球科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿中有6個(gè)屬于地質(zhì)學(xué)相關(guān)研究，3個(gè)地理學(xué)研究和1個(gè)大氣科學(xué)相關(guān)研究方向。放射性碳測年技術(shù)首次入圍，凸顯地球科學(xué)研究測試技術(shù)的重大進(jìn)步。利用航天器對地外天體開(kāi)展原位探測和采樣返回分析相關(guān)主題自2017年起已經(jīng)連續6年入選，體現出學(xué)術(shù)界對行星科學(xué)的持續關(guān)注和研究熱情。值得注意的是，2022年小行星取代火星成為最受關(guān)注的探測對象。從地球系統科學(xué)視角開(kāi)展氣候變化相關(guān)研究持續升溫，基于多種地球系統模型的氣候敏感性評估以及南極洲和格陵蘭島冰量損失對海平面變化的影響研究連年上榜。華北克拉通金礦床時(shí)空演化與構造環(huán)境研究、天然氣水合物成藏機制與開(kāi)采技術(shù)進(jìn)展等亦多年入選，再次印證地球科學(xué)為人類(lèi)認知和利用地球作出源頭貢獻。

生物科學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.ACE2以外的多個(gè)新型冠狀病毒受體研究

2.多種新型冠狀病毒疫苗的研制

3.新型冠狀病毒刺突糖蛋白的結構、功能和抗原性

4.新型冠狀病毒中和抗體的發(fā)現和藥物研發(fā)

5.新型冠狀病毒引發(fā)的T細胞免疫

6.新型冠狀病毒主蛋白酶的結構解析和抑制劑發(fā)現

7.新型冠狀病毒PCR核酸檢測

8.COVID-19疫情的預測模型

9.新型冠狀病毒的進(jìn)化起源和中間宿主

10.新型冠狀病毒表位肽疫苗的研制

新興前沿

1.新型冠狀病毒南非變異體B.1.351的抗體耐藥性

2.新型冠狀病毒巴西變異株P(guān).1的基因組學(xué)和流行病學(xué)

3.AlphaFold等人工智能預測蛋白質(zhì)結構

4.Pfam等蛋白質(zhì)家族數據庫

5.7種新型冠狀病毒疫苗接種誘導的中和抗體應答

6.新型冠狀病毒納米顆粒疫苗誘導的中和抗體應答

7.小分子蛋白激酶抑制劑的理化性質(zhì)

8.槲皮素抑制劑對新型冠狀病毒主蛋白酶(Mpro)的抗病毒作用

9.內耳毛細胞和聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)元的再生和保護

10.新型冠狀病毒感染所需宿主因子的鑒定

11.新型冠狀病毒核衣殼蛋白的結構和功能

解讀：生物科學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿集中于新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）相關(guān)研究，主題涉及新型冠狀病毒致病機理、關(guān)鍵靶點(diǎn)、免疫反應、中和抗體、進(jìn)化起源和中間宿主、新型冠狀病毒PCR核酸檢測、新冠肺炎疫情的預測模型以及新型冠狀病毒疫苗研究等?！靶滦凸跔畈《敬掏惶堑鞍椎慕Y構、功能和抗原性”在2021年就已經(jīng)成為熱點(diǎn)前沿，2022年又有了新的研究進(jìn)展，并繼續作為本領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿?！靶滦凸跔畈《局鞯鞍酌傅慕Y構解析和抑制劑發(fā)現”“新型冠狀病毒引發(fā)的T細胞免疫”是2021年的新興前沿，2022年發(fā)展成為熱點(diǎn)前沿?！靶滦凸跔畈《局泻涂贵w的發(fā)現和藥物研發(fā)”和“新型冠狀病毒PCR核酸檢測”成為生物科學(xué)領(lǐng)域新的熱點(diǎn)前沿。此外還有兩個(gè)與新型冠狀病毒疫苗相關(guān)的研究熱點(diǎn)：“多種新型冠狀病毒疫苗的研制”和“新型冠狀病毒表位肽疫苗的研制”。

化學(xué)與材料科學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.單原子催化

2.自供電可穿戴織物

3.用于水系電池的鋅金屬負極研究

4.具有圓偏振發(fā)光性質(zhì)的熱激活延遲熒光材料

5.用于鋰硫電池的二維MXene材料

6.納米酶

7.不對稱(chēng)催化合成軸手性化合物

8.機械化學(xué)

9.機器學(xué)習輔助的化學(xué)合成

10.多金屬氧簇研究

新興前沿

1.鈣鈦礦太陽(yáng)能電池關(guān)鍵核心基礎問(wèn)題及其商業(yè)化實(shí)現技術(shù)研究

2.采用靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維材料在藥物緩釋和輸送中的應用研究

3.用于新型冠狀病毒檢測的電化學(xué)傳感技術(shù)

解讀：化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點(diǎn)前沿主要分布在催化、電池、材料、新興交叉等研究方向。催化方向有3項，“不對稱(chēng)催化合成軸手性化合物”連續第二次入選，“單原子催化”和“納米酶”都是中國學(xué)者率先提出并作出重要貢獻的前沿方向。電池方向有2項，分別是水系鋅離子電池和鋰硫電池。水系鋅離子電池第二次入選，2020年正極材料入選，2022年負極材料入選。材料方向有3項，分別是“自供電可穿戴織物”“具有圓偏振發(fā)光性質(zhì)的熱激活延遲熒光材料”“多金屬氧簇研究”。新興交叉方向有2項。數據科學(xué)與化學(xué)的交叉第二次進(jìn)入Top10熱點(diǎn)前沿，另一項是“機械化學(xué)”。

天文學(xué)與天體物理學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.利用早期暗能量解釋哈勃常數危機

2.基于“帕克太陽(yáng)探測器”和“太陽(yáng)軌道器”開(kāi)展的日球層物理研究

3.基于GW170817事件觀(guān)測約束中子星性質(zhì)

4.快速射電暴的觀(guān)測及性質(zhì)研究

5.原行星盤(pán)觀(guān)測揭示行星系統形成機制

6.原初黑洞觀(guān)測及性質(zhì)研究

7.計算機數字宇宙模型研究恒星、星系及宇宙演化

8.利用多個(gè)天基、地基天文臺研究宇宙早期天體

9.“蓋亞”繪制最精確銀河系三維地圖

10.對雙中子星、雙黑洞并合引力波事件的多信使觀(guān)測

新興前沿

1.基于NANOGrav觀(guān)測數據開(kāi)展宇宙學(xué)研究

2.GW190814引力波事件中2.6倍太陽(yáng)質(zhì)量天體的性質(zhì)研究

解讀：天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域位居前十位的熱點(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，宇宙、恒星及行星系統形成演化等研究主題?？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觀(guān)測及性質(zhì)研究、雙致密天體并和事件研究等。構建大規模數字宇宙模型模擬恒星、星系及宇宙演化已經(jīng)成為天文學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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，“帕克太陽(yáng)探測器”（PSP）、“太陽(yáng)軌道器”（Solar Orbiter）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。

物理學(xué)

Top10熱點(diǎn)前沿

1.籠目晶格金屬的特性研究

2.味對稱(chēng)性與輕子質(zhì)量的研究

3.量子場(chǎng)論中的散射振幅研究

4.μ子反常磁矩的測量

5.隱粲四夸克態(tài)和五夸克態(tài)研究

6.磁性拓撲絕緣體MnBi2Te4

7.非厄米系統的拓撲態(tài)研究

8.高效金屬鹵化物鈣鈦礦發(fā)光二極管

9.高壓下富氫化物的高溫超導電性研究

10.絕對平行引力理論

新興前沿

1.二維MoSi2N4材料的特性研究

2.黑洞信息佯謬與糾纏熵研究

解讀：物理領(lǐng)域位居前十位的熱點(diǎn)前沿主要集中于凝聚態(tài)物理、高能物理和理論物理。凝聚態(tài)物理方面的熱點(diǎn)前沿有5個(gè)，籠目晶格金屬、磁性拓撲絕緣體MnBi2Te4、高效金屬鹵化物鈣鈦礦發(fā)光二極管成了新出現的熱點(diǎn)前沿，非厄米系統的拓撲態(tài)連續3年入選熱點(diǎn)前沿，高壓下富氫化合物的高溫超導電性連續2年入選熱點(diǎn)前沿。高能物理方面的熱點(diǎn)前沿有3個(gè)，μ子反常磁矩的測量是新出現的熱點(diǎn)前沿，味對稱(chēng)性與輕子質(zhì)量的研究繼續作為熱點(diǎn)前沿，四夸克和五夸克態(tài)奇特強子繼2017-2020連續4年入選之后、第5次入選熱點(diǎn)前沿。理論物理方面的熱點(diǎn)前沿有2個(gè)，分別聚焦量子場(chǎng)論中的散射振幅研究和絕對平行引力理論。

來(lái)源：《光明日報》