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1、2024研究前沿RESEARCHFRONTS中國科學院科技戰略咨詢研究院中國科學院文獻情報中心科睿唯安2024研究前沿RESEARCH FRONTS001目錄2024 研究前沿目錄 Contents背景與方法論生態與環境科學地球科學農業科學、植物學和動物學1.背景 52.方法論 62.1 研究前沿的遴選與命名 62.2 研究前沿的分析及重點研究前沿的遴選和解讀 71.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 111.1 農業科學、植物學和動物學領域 Top10 熱點前沿發展態勢 111.2 重點熱點前沿“植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能”121.3 重點熱點前沿“單細胞轉錄組測序在植

2、物組織發育研究中的應用”152.新興前沿及重點新興前沿解讀 192.1 新興前沿概述 192.2 重點新興前沿“深度遷移學習方法在作物分類和病害檢測中的應用”191.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 211.1 生態與環境科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 211.2 重點熱點前沿“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”221.3 重點熱點前沿“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”261.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 311.1 地球科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 311.2 重點熱點前沿“地下儲氫技術發展潛力研究”321.3 重點熱點前沿“全新世溫度變化研究”360022024 研究前沿

3、目錄臨床醫學生物科學化學與材料科學物理學1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 411.1 臨床醫學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 411.2 重點熱點前沿“單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病”421.3 重點熱點前沿“靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌”452.新興前沿及重點新興前沿解讀 492.1 新興前沿概述 492.2 重點新興前沿“可穿戴超聲系統的應用”491.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 511.1 生物科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 511.2 重點熱點前沿“表觀遺傳時鐘”521.3 重點熱點前沿“功能性人腦類器官的模型”562.新興前沿及重點新興前沿解讀 592.1 新興前沿

4、概述 592.2 重點新興前沿“細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族”591.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 611.1 化學與材料科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 611.2 重點熱點前沿“水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計”621.3 重點熱點前沿“吸附式大氣集水研究”652.新興前沿及重點新興前沿解讀 682.1 新興前沿概述 682.2 重點新興前沿“有機電化學晶體管”681.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 711.1 物理學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 711.2 重點熱點前沿“半導體量子計算”721.3 重點熱點前沿“軸子暗物質探測”76003目錄2024 研究前沿1.熱

5、點前沿及重點熱點前沿解讀 811.1 天文學與天體物理學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 811.2 重點熱點前沿“哈勃常數爭議及宇宙學”821.3 重點熱點前沿“脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波”852.新興前沿及重點新興前沿解讀 892.1 新興前沿概述 892.2 重點新興前沿“詹姆斯韋伯空間望遠鏡初步成果”891.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 911.1 數學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 911.2 重點熱點前沿“數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究”921.3 重點熱點前沿“最優傳輸問題新算法及應用”951.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 1011.1 信息科學領域 Top

6、 10 熱點前沿發展態勢 1011.2 重點熱點前沿“機器學習輔助蛋白質定向進化”1021.3 重點熱點前沿“通信感知一體化研究”1051.熱點前沿及重點熱點前沿解讀 1111.1 經濟學、心理學及其他社會科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢 1111.2 重點熱點前沿“超加工食品消費問題”1121.3 重點熱點前沿“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”1162.新興前沿及重點新興前沿解讀 1192.1 新興前沿概述 1192.2 重點新興前沿“生成式 AI 技術在教育領域的應用及影響”119附錄 研究前沿綜述：尋找科學的結構 120報告研究團隊 130天文學與天體物理學數學信息科學經濟學

7、、心理學及其他社會科學0042024 研究前沿背景與方法論背景與方法論012024 研究前沿 RESEARCH FRONTS005背景與方法論2024 研究前沿1.背景科學研究的世界呈現出蔓延生長、不斷演化的景象?？蒲泄芾碚吆驼咧贫ㄕ咝枰莆湛蒲械倪M展和動態，以有限的資源來支持和推進科學進步。對于他們而言，洞察科研動向、尤其是跟蹤新興專業領域對其工作具有重大的意義。為此，科睿唯安發布了“研究前沿”（Research Fronts）數據和報告。定義一個被稱作研究前沿的專業領域的方法，源自于科學研究之間存在的某種特定的共性。這種共性可能來自于實驗數據，也可能來自于研究方法，或者概念和假設，并反映

8、在研究人員在論文中引用其他同行的工作這一學術行為之中。通過持續跟蹤全球最重要的科研和學術論文，研究分析論文被引用的模式和聚類，特別是成簇的高被引論文頻繁地共同被引用的情況，可以發現研究前沿。當一簇高被引論文共同被引用的情形達到一定的活躍度和連貫性時，就形成一個研究前沿，而這一簇高被引論文便是組成該研究前沿的“核心論文”。研究前沿的分析數據揭示了不同研究者在探究相關的科學問題時會產生一定的關聯，盡管這些研究人員的背景不同或來自不同的學科領域?？傊?，研究前沿的分析提供了一個獨特的視角來揭示科學研究的脈絡。研究前沿的分析不依賴于對文獻的人工標引和分類（因為這種方法可能會有標引分類人員判斷的主觀性），

9、而是基于研究人員的相互引用而形成的知識之間和人之間的聯絡。這些研究前沿的數據連續記載了分散的研究領域的發生、匯聚、發展（或者是萎縮、消散），以及分化和自組織成更近的研究活動節點。在演進的過程中，每組核心論文的基本情況，如主要的論文、作者、研究機構等，都可以被查明和跟蹤。通過對該研究前沿的施引論文的分析，可以發現該領域的最新進展和發展方向。2013 年科睿唯安發布了2013 研究前沿自然科學和社會科學的前 100 個探索領域白皮書。2014年和 2015 年科睿唯安與中國科學院文獻情報中心成立的“新興技術未來分析聯合研究中心”推出了2014研究前沿和2015 研究前沿分析報告。2016 年至20

10、23 年，中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心和科睿唯安聯合發布了2016 研究前沿、2017 研究前沿、2018 研究前沿、2019 研究前沿、2020研究前沿、2021研究前沿、2022研究前沿和2023 研究前沿分析報告。這一系列報告引起了全球廣泛的關注。2024 年，在以往系列研究前沿報告的基礎上，推出了2024 研究前沿分析報告。報告仍然以文獻計量學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 13318 個研究前沿，遴選出了 2024 年自然科學和社會科學的 11 大學科領域排名最前的 1

11、10個熱點前沿和 15 個新興前沿。引用核心論文的論文，也稱引文。0062024 研究前沿背景與方法論2.方法論整個分析工作分為兩個部分：研究前沿的遴選和命名由科睿唯安和中國科學院科技戰略咨詢研究院科技戰略情報研究所合作完成，125 個研究前沿的核心論文及其施引論文的數據由科睿唯安提供；研究前沿的分析和重點研究前沿（包括重點熱點前沿和重點新興前沿）的遴選及解讀由中國科學院科技戰略咨詢研究院科技戰略情報研究所主持完成。此次分析基于2018-2023年的論文數據，數據下載時間為2024 年 3月。2.1 研究前沿的遴選與命名2024 研究前沿分析報告反映了當前自然科學與社會科學的 11 大學科領域

12、的 125 個研究前沿（包括110 個熱點前沿和 15 個新興前沿）。我們將 ESI 數據庫中 20 個學科的研究前沿劃分到 11個高度聚合的大學科領域，以此為基礎遴選出較為活躍或發展迅速的研究前沿。報告中所列的 125 個研究前沿的具體遴選過程如下：2.1.1 熱點前沿的遴選今年熱點前沿的遴選用了兩種方法。方法 1 沿用往年的熱點前沿和新興前沿遴選方法。方法 2 從 2022年起，對數學領域和信息科學領域研究前沿的遴選方法進行了微調和拓展應用。方法 1：首先將每個 ESI 學科中的研究前沿，按照核心論文的總被引頻次進行排序，提取排在每個ESI 學科前 10%的最具引文影響力的研究前沿，并按照

13、大學科領域進行合并。然后根據核心論文出版年的平均值重新排序，遴選出每個大學科領域中那些“最年輕”的研究前沿，并由各學科戰略情報研究人員進行調整和歸并。通過上述幾個步驟在 11 個大學科領域分別選出若干個熱點前沿。方法 2：首先按照 11 個大學科領域研究前沿中核心論文的篇均被引頻次進行排序，選出超過本領域平均篇均被引頻次的研究前沿，再根據核心論文出版年的平均值重新排序，由各學科戰略情報研究人員判斷這些研究前沿的研究主題是否顯著促進了本領域的知識進步，并遴選出若干備選前沿。結合上述兩種方法，最終在 11 個大學科領域各遴選出 10 個熱點前沿，共計 110 個熱點前沿。因為每個領域具有不同的特點

14、和引用行為，有些學科領域中的很多研究前沿在總被引頻次和篇均被引頻次上會相對較少，所以從 11 大學科領域中分別遴選出的排名前10 的熱點前沿，代表各大學科領域中最具影響力的研究前沿，但并不一定代表數據庫（所有學科）中最大最熱的研究前沿。2.1.2 新興前沿的遴選一個研究前沿有很多新近發表的核心論文，通常提示其是一個快速發展的專業研究方向。為了選取新興的前沿，組成研究前沿的基礎文獻即核心論文的時效性是優先考慮的因素。這就是為什么我們稱其為新興前沿。對 11 個大學科領域，為了識別新興前沿，我們對研究前沿中的核心論文的出版年賦予了更多的權重或優先級，只有核心論文平均出版年在 2022 年 6 月之

15、后的研究前沿才被考慮。將 11 個大學科領域對應的 11個大學科領域分別為：1.農業科學、植物學和動物學；2.生態與環境科學；3.地球科學；4.臨床醫學；5.生物科學；6.化學與材料科學；7.物理學；8.天文學與天體物理學；9.數學；10.信息科學；11.經濟學、心理學及其他社會科學。007背景與方法論2024 研究前沿每個 ESI 學科的研究前沿按被引頻次從高到低排序，選取被引頻次排在前 10%的研究前沿，然后由各學科戰略情報研究人員經過調研和評審，遴選出每個 ESI學科中的新興前沿，并將其整合到 11 大學科領域中，從而遴選出了 11 大學科領域的 15 個新興前沿，這 15個新興前沿最早

16、的平均出版年是 2022.6。從 11 大學科領域中共遴選出 15 個新興前沿，并不按學科限定其遴選數量，因此這些新興前沿在各個大學科領域中分布并不均勻，例如，2024 年數學領域沒有遴選出新興前沿，而臨床醫學領域選出了 4 個新興前沿。通過以上兩個流程，本報告突出顯示了 11 個高度聚合的大學科領域中的 110 個熱點前沿和 15個新興前沿。2.1.3 研究前沿的命名由各學科戰略情報研究人員，根據研究前沿的核心論文的研究主題、主要內容和特點等，對 125 個研究前沿逐一進行命名，并結合專家意見調整確定。2.2 研究前沿的分析及重點研究前沿的遴選和解讀本報告在遴選的 125 個研究前沿的數據的

17、基礎上，由中國科學院科技戰略咨詢研究院的戰略情報研究人員對 11 大學科領域的 110 個熱點前沿的發展趨勢進行了分析，并對28個重點研究前沿進行了詳細的解讀（見后續各章）。重點研究前沿包括重點熱點前沿和重點新興前沿兩部分。研究前沿由一組共同高被引的核心論文和一組引用核心論文的施引論文組成。核心論文來自于 ESI 數據庫中的高被引論文，即在同學科同年度中根據被引頻次排在前 1%的論文。這些有影響力的核心論文的作者、機構、國家在該領域做出了不可磨滅的貢獻,本報告對其進行了深入分析和解讀。同時，引用研究前沿核心論文的施引論文可以反映出核心論文所提出的技術、數據、理論在核心論文發表之后是如何被進一步

18、發展的，即使這些引用核心論文的施引論文本身并不是高被引論文。本報告對相關內容也進行了一定程度的揭示。2.2.1 重點研究前沿的遴選2014 年設計了遴選重點研究前沿的指標年篇均被引頻次(CPT)，2015 年在該指標的基礎上，又增加了規模指標核心論文數（P）。（1）核心論文數（P）ESI 數據庫用共被引文獻簇（核心論文）來表征研究前沿，并根據核心論文的元數據及其統計結果揭示研究前沿的發展態勢，其中核心論文數（P）標志著研究前沿的大小，核心論文的平均出版年和論文的時間分布標志著研究前沿的進度。核心論文數（P）表達了研究前沿中知識基礎的重要程度。在一定時間段內，一個研究前沿的核心論文數（P）越大，

19、表明該前沿越活躍。（2）年篇均被引頻次(CPT)遴選重點研究前沿的指標年篇均被引頻次(CPT)的計算方法是用核心論文的總被引頻次（C）除以核心論文數（P），再除以施引論文所發生的年數（T）。施引論文所發生的年數（T）指施引論文集合中最新發表的施引論文與最早發表的施引論文的發表時間的差值。如最新發表的施引論文的發表時間為 2022 年，最早發表的施引論文的發表時間為 2018 年，則該施引論文所發生的年數為 5。年篇均被引頻次(CPT)實際上是一個研究前沿的平均引文影響力和施引論文發生年數的比值，該指標0082024 研究前沿背景與方法論越高代表該前沿越熱或越具有影響力。它反映了某個研究前沿的引

20、文影響力的廣泛性和及時性，可以用于探測研究前沿的突現、發展以及預測研究前沿下一個時期可能的發展。該指標既考慮了某個研究前沿受到關注的程度，即核心論文的總被引頻次，又考慮了該研究前沿受關注的時間長短，即施引論文所發生的年數。在研究前沿被持續引用的前提下，當兩個研究前沿的 P 和 T 值分別相等時，則 C 值較大的研究前沿的 CPT 值也較大，指示該研究前沿引文影響力較大。當兩個研究前沿的 C 和 P 值分別相等時，則 T 值較小的研究前沿的 CPT 值會較大，指示該研究前沿在短期內受關注度較高。當兩個研究前沿的 C 和 T 值分別相等時，P 值較小的研究前沿的 CPT 反而會較大，指示該研究前沿

21、中核心論文的平均引文影響力較大。2024研究前沿 在重點研究前沿的遴選過程中，從每個大學科領域的 10 個熱點前沿中，利用核心論文數（P）和 年篇均被引頻次(CPT)指標，結合戰略情報研究人員的專業判斷，遴選出兩個重點熱點前沿。專業判斷主要考慮該前沿是否對解決重大問題有重要意義。一方面，選擇核心論文數（P）最高的前沿，如果 P 最高的前沿已經在往年的研究前沿中解讀過且核心論文沒有顯著變化，則選擇 P 次高的前沿，依次類推。同時，用年篇均被引頻次(CPT)指標結合專業判斷遴選出一個重點熱點前沿。綜合這兩種方法共遴選出 22 個重點熱點前沿。從新興前沿中，利用 CPT 指標結合戰略情報研究人員的判

22、斷遴選出 6 個重點新興前沿。因此從 125 個研究前沿中共遴選出 28 個重點前沿進行深入解讀。2.2.2 研究前沿的分析和解讀在報告遴選的 125 個研究前沿的數據基礎上，綜合分析 11 大學科領域的 110 個熱點前沿的發展趨勢，概括闡述新興前沿的研究主題，并對 28 個重點研究前沿進行了詳細的解讀。（1）熱點前沿分析及重點熱點前沿的解讀對于每個大學科領域，結合 Top10 熱點前沿的核心論文的數量、被引頻次、核心論文平均出版年，以及施引論文的年度變化，分析 Top10 熱點前沿的發展趨勢，包括覆蓋的學科領域方向、前沿（群）分布特征及演變趨勢。每個學科領域的第一張表展示本領域前 10 個

23、熱點前沿的核心論文的數量、被引頻次以及核心論文平均出版年。每個領域的 10 個熱點研究前沿中引用核心論文的論文（施引論文）的年度分布用氣泡圖的方式展示，氣泡大小表示每年施引論文的數量。大部分研究前沿的施引論文每年均有一定程度的增長，因此氣泡圖也有助于對研究前沿發展趨勢的理解。對每個學科領域遴選出的兩個重點熱點前沿，深入分析解讀其概念內涵、發展脈絡、研究力量布局等，繪制核心論文被引頻次分布曲線揭示被引頻次較高的核心論文的研究內容、價值、影響。每個重點熱點前沿的第一張表對該熱點前沿的核心論文的產出國家、機構活躍狀況進行了統計分析，有助于揭示出哪些國家、機構在該熱點前沿中有較大貢獻。第二張表則對該熱

24、點前沿的施引論文的產出國家和機構進行了統計分析，有助于探討哪些國家、機構在該熱點前沿的發展中進行了研究布局。（2）新興前沿分析及重點新興前沿的解讀新興前沿的核心論文及其施引論文數量較少，數據統計分析意義不大。因此，主要由戰略情報研究人員揭示新興前沿的研究主題，并對重點新興前沿的核心論文及相關信息進行內容方面的定性分析解讀，籍此可以了解重點新興前沿的基本概念、最新科研突破及未來發展前景。009背景與方法論2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS0102024 研究前沿農業科學、植物學和動物學農業科學、植物學和動物學022024 研究前沿 RESEARCH FRONTS01

25、1農業科學、植物學和動物學2024 研究前沿表 1 農業科學、植物學和動物學領域 Top10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1微生物接種對植物生長及抗逆性的影響3912172022.42日糧中補充生物納米顆粒對動物生長和健康的影響2515122021.33植物氣態激素乙烯的生物合成、信號轉導途徑及作用1311292021.34植物多糖的結構、抗氧化活性及治療作用1111752021.25植物 NLR 免疫受體抗病的分子機制4757362021.06表面增強拉曼散射在食品污染物檢測中的應用1915912020.97植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能3

26、331822020.88白酒風味形成中的微生物代謝網絡1312132020.89卷積神經網絡和高分辨率遙感數據在個體樹檢測和樹種分類中的應用1818182020.710單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用2824772020.61.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 農業科學、植物學和動物學領域 Top10 熱點前沿發展態勢農業科學、植物學和動物學領域居于前 10 的熱點前沿主要分布在植物基因調控、動物營養、食品科學與工程及林木生態監測等 4 個子領域（表 1）。其中，植物基因調控子領域的熱點前沿數量最多，有 5 個，聚焦三個研究方向：生長發育調控、免疫調控和 RNA 修飾調控。生長發育調

27、控重點研究了植物氣態激素乙烯、微生物接種及單細胞轉錄組測序；免疫調控著重研究了植物 NLR 免疫受體；RNA 修飾調控重點研究了植物 RNA 中的N6-甲基腺苷修飾。食品科學與工程子領域的熱點前沿有 3 個，也聚焦三個研究方向：食品污染檢測、食品營養物質和食品發酵工程，主要關注了表面增強拉曼散射檢測法、植物多糖及白酒風味形成的微生物代謝網絡。動物營養、林木生態監測子領域各有 1 個熱點前沿，分別在研究飼料添加劑生物納米顆粒及深度學習的運用?？v觀近 11 年的前沿研究，上述植物基因調控、食品科學與工程、動物營養三個子領域一直是熱點領域，多年都有熱點前沿入選。植物基因調控子領域主要集中在生長發育調

28、控和免疫調控，其中植物 NLR免疫受體的研究最為突出，最近 4年連續入選 Top10 熱點前沿；RNA甲基化修飾的調控則是該子領域今年新出現的一個熱點前沿。食品科學與工程子領域多集中在食品污染物檢測和營養物質分析這兩個方向，11 年來先后分別有 4 個、6 個熱點前沿入選 Top10；今年最新出現了一個新的熱點研究方向食品發酵工程。動物營養子領域對飼料添加劑研究較多，先后共有 4 個熱點前沿入選 Top10。0122024 研究前沿農業科學、植物學和動物學201820192020202120222023 微生物接種對植物生長及抗逆性的影響 日糧中補充生物納米顆粒對動物生長和健康的影響 植物氣態

29、激素乙烯的生物合成、信號轉導途徑及作用 植物多糖的結構、抗氧化活性及治療作用 植物 NLR 免疫受體抗病的分子機制 表面增強拉曼散射在食品污染物檢測中的應用 植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能 白酒風味形成中的微生物代謝網絡 卷積神經網絡和高分辨率遙感數據在個體樹檢測和樹種分類中的應用 單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用圖 1 農業科學、植物學和動物學領域 Top10 熱點前沿的施引論文1.2 重點熱點前沿“植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能”RNA 甲基腺苷修飾是指在甲基轉移酶的催化下，RNA 的腺嘌呤被選擇性地添加甲基基團的化學修飾現象，

30、其中，N6-甲基腺苷（m6A）甲基化是 RNA 最關鍵的內部修飾之一，是 RNA 腺苷酸（A）第六位N 上發生的甲基化，是真核生物mRNA 中最豐富的表觀轉錄組學修飾。m6A 甲基化是一種保守的轉錄后機制，用于豐富和調節真核生物的遺傳信息。植物中該修飾的范圍和功能一直是研究的熱點，特別是在模式植物系統中。參與植物 m6A甲基化的有三種關鍵蛋白，包括甲基轉移酶（writers）、去甲基化酶（erasers）和結合蛋白（readers），這三種蛋白的表征及功能分析是當前植物生物學研究中最引人關注的熱點。在可預見的未來，m6A 在植物中的功能分析會蓬勃發展，將有助于通過操縱表觀轉錄組進行作物遺傳改良

31、。該熱點前沿共有 33 篇核心論文，重點圍繞上述三種關鍵蛋白開展研究。在基礎理論方面，研究了植物中 m6A 甲基化調節機制的組成和進化，以及 m6A 修飾的功能，包括對抗逆性、果實發育和產量等的作用。在技術研發方面，創新RNA 甲基化修飾的檢測方法納米孔直接 RNA 測序法，以及研究利用該方法分析 mRNA 的加工和m6A 修飾的復雜性等。其中，英國 DNA 測序公司牛津納米孔科技（Oxford Nanopore Technologies Ltd.）于 2018 年發 表 在 自 然-方 法（Nature Methods）上的 1 篇研究性論文被引頻次最高，達 494 次（圖 2）。該文開創了

32、一種納米孔直接 RNA測序法，這是一種高度平行、實時和單分子的方法，無需經過逆轉錄或 PCR 擴增步驟，可以直接對RNA 分子進行測序，并能夠直接檢測 RNA 中的核苷酸類似物，是研究 RNA 甲基化修飾的重要技術。013農業科學、植物學和動物學2024 研究前沿600500400300200100033323130 2928272625242322212019181716151413121110987654321被引頻次核心論文序號圖 2“植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線核心論文 Top 產出國家和機構中（表 2），中國貢獻最多，

33、有 22篇，占比約為 67%；其次是美國，貢獻了11篇論文，是中國的一半。其余國家均不足 5 篇，遠低于中美兩國。中國的北京大學在核心論文Top 機構中表現突出，名列第一。美國的芝加哥大學和霍華休斯醫學研究所并列第二，中國科學院和西北農林科技大學緊隨其后。0130142024 研究前沿農業科學、植物學和動物學施引論文產出國家和機構中（表3），產出最多的依然是中國和美國，且遠領先于其他國家，表明中美兩國在該研究方向上的關注和跟進。英國和德國積極跟進，在施引論文數量上形成第二梯隊。施引機構方面，中國科學院貢獻了 89 篇施引論文，排名第一；其次是法國國家科學研究中心，貢獻了 71 篇。核心論文數量

34、排名中表現突出的北京大學和芝加哥大學持續保持熱情，施引論文數量分列第四和第五位。排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1中國2266.7%1北京大學中國721.2%2美國1133.3%2芝加哥大學美國515.2%3英國412.1%2霍華休斯醫學研究所美國515.2%4丹麥39.1%4中國科學院中國412.1%5德國26.1%5西北農林科技大學中國39.1%5以色列26.1%5哥本哈根大學丹麥39.1%5澳大利亞26.1%7魏茨曼科學研究所以色列26.1%5韓國26.1%7全南國立大學韓國26.1%5新加坡26.1%7新南威爾士大學澳大利亞26.1%7山東農業大學中國26.1%7利物浦

35、大學英國26.1%7新加坡國立大學新加坡26.1%7南開大學中國26.1%7康奈爾大學美國26.1%7清華大學中國26.1%7中國農業科學院中國26.1%7江蘇師范大學中國26.1%表 2“植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構中國美國英國丹麥德國韓國以色列新加坡澳大利亞22114322222 核心論文 015農業科學、植物學和動物學2024 研究前沿表 3“植物 RNA 中 N6-甲基腺苷修飾的檢測、調控及其功能”研究前沿中施引論文的 Top10 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國66441.9

36、%1中國科學院中國895.6%2美國47129.7%2法國國家科學研究中心法國714.5%3英國1569.8%3中國農業科學院中國513.2%4德國1257.9%4北京大學中國412.6%5法國825.2%5芝加哥大學美國362.3%6日本704.4%6法國國家健康與醫學研究所法國342.1%7澳大利亞644.0%6中山大學中國342.1%8西班牙493.1%6賓夕法尼亞大學美國342.1%9韓國462.9%9霍華休斯醫學研究所美國322.0%10意大利452.8%10浙江大學中國312.0%1.3 重點熱點前沿“單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用”單細胞轉錄組測序（Single ce

37、ll RNA sequencing，scRNA-seq），也稱為單細胞 RNA 測序，是在單細胞水平對轉錄組進行測序的一項新的顛覆性技術，是研究單個細胞內基因表達的強有力的工具，可以解決在早期胚胎發育、干細胞、癌癥、免疫等研究領域中存在的樣品量極低或細胞異質性的問題，讓解析單個細胞的行為、機制及其與機體的關系成為了現實。單細胞轉錄組測序技術的出現正在徹底中國美國英國法國日本德國韓國意大利西班牙澳大利亞664471156125827064494643 施引論文 0162024 研究前沿農業科學、植物學和動物學25020015010050028272625242322212019181716151

38、413121110987654321被引頻次核心論文序號圖 3“單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線 改變從組織到細胞的全轉錄組快照的細節，自問世以來發展勢頭迅猛：2009 年，北京大學湯富酬團隊完成全球首例單細胞 RNA 高通量測序；2011 年，美國冷泉港實驗室的 Navin 團隊完成全球首例單細胞 DNA 測序；2013 年，北京大學謝曉亮團隊發明 MALBAC擴增技術；2014 年，美國富魯達（Fluidigm）公司發布首個單細胞全自動制備系統；2015 年，哈佛醫學院 McCarroll 牽頭推出基于微滴包裹單細胞和捕獲磁珠技術的Drop-

39、Seq 技術，美國細胞研究公司的 Fodor 等人推出基于微孔板的Micro-Well 技 術；2016 年，美 國10 x Genomics 公司推出商業化單細胞分析系統 Chromium；2017 年，美國 BD 公司推出單細胞分析系統Rhapsody，人類細胞圖譜計劃啟動；2018 年，單細胞測序被科學（Science）評為年度十大科學突破技術；2019年，單細胞測序被 自然（Nature）評為生命科學領域年度技術。隨著技術的不斷突破及新分析系統的持續推出，應用領域從生物醫學領域拓展到了植物學領域。該熱點前沿共有 28 篇核心論文，重點研究將單細胞轉錄組測序技術用于擬南芥、水稻、玉米、茶

40、、楊樹等植物的組織發育研究，包括根、花序分生組織、葉肉、莖次級維管組織等的發育。其中，被引頻次最高的論文有 2 篇，均被引用了 204 次（圖 3），一篇于 2019年發表在分子植物（Molecular Plant）上，作者來自中國科學院分子植物科學卓越創新中心（植物生理生態研究所），利用單細胞轉錄組測序法揭示了擬南芥根細胞的高度異質性，并在單細胞分辨率下識別了根細胞分化過程中中間狀態的表達特征。另一篇于 2019年發表在植物生理學（Plant Physiology）上，作者來自美國密歇根大學，研究利用單細胞轉錄組測序解析植物單個細胞之間的分子關系，以單細胞分辨率提供了擬南芥根的第一代基因表達

41、圖譜。017農業科學、植物學和動物學2024 研究前沿表 4“單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國1553.6%1中國科學院中國414.3%2中國1139.3%1喬治亞大學美國414.3%3德國621.4%1華盛頓大學美國414.3%4日本310.7%4根特大學比利時310.7%4比利時310.7%5名古屋大學日本27.1%6英國27.1%5河南大學中國27.1%6瑞士27.1%5上海師范大學中國27.1%6荷蘭27.1%5杜塞爾多夫大學德國27.1%9芬蘭13.6%5慕尼黑工業大學德國2

42、7.1%9以色列13.6%5密西根大學美國27.1%9新加坡13.6%5羅格斯大學美國27.1%9澳大利亞13.6%5日內瓦大學瑞士27.1%5埃莫里大學美國27.1%5上海交通大學中國27.1%5上?？萍即髮W中國27.1%5浙江大學中國27.1%核心論文 Top 產出國家和機構中（表 4），美國占比最高，貢獻了 15 篇論文；其次是中國，貢獻了 11 篇論文；德國排名第三。中國科學院與美國的喬治亞大學和華盛頓大學是核心論文產出并列第一的機構；比利時的根特大學緊隨其后，排名第四。由此反映出，美國和中國很重視單細胞轉錄組測序方法研究及其在植物領域中的應用。中國美國英國瑞士荷蘭日本德國芬蘭以色列比

43、利時新加坡 澳大利亞15116323221111 核心論文 0182024 研究前沿農業科學、植物學和動物學排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國49341.5%1中國科學院中國927.7%2美國35730.0%2中國農業科學院中國584.9%3德國13511.4%3根特大學比利時494.1%4英國978.2%3華中農業大學中國494.1%5日本746.2%5法國國家農業食品與環境研究院法國474.0%6法國645.4%6馬普學會德國423.5%7澳大利亞584.9%6美國農業部美國423.5%8比利時574.8%8法國國家科學研究中心法國413.4%9西班牙484.0%8喬治

44、亞大學美國413.4%10印度413.4%10加州大學戴維斯分校美國403.4%表 5“單細胞轉錄組測序在植物組織發育研究中的應用”研究前沿中施引論文的 Top10 產出國家和機構施引論文產出國家和機構中（表 5），產出最多的是中國，其次是美國，中美遠領先于其他國家，占比分別為 41.5%和 30.0%，表明中美兩國在該研究方向上的持續關注；尤其中國，核心論文貢獻排名第二，而施引論文反超美國 100 多篇，位居第一。德國與其核心論文產出排名一致，依然為第三。施引機構方面，中國機構表現突出，中國科學院和中國農業科學院分別以 92 篇和 58 篇的施引論文數量，排名第一和第二；華中農業大學與比利時

45、的根特大學并列第三。美國研究力量分散，有 3 個機構進入前10，分列第 6、第 8 和第 10 位。中國美國英國法國日本德國西班牙印度比利時澳大利亞49335713597746458574841 施引論文 019農業科學、植物學和動物學2024 研究前沿2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿概述農業科學、植物學和動物學領域有 2 個方向入選新興前沿，是“深度遷移學習方法在作物分類和病害檢測中的應用”和“生物聚合物薄膜在食品保鮮包裝中的應用”（表 6）。表 6 農業科學、植物學和動物學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1深度遷移學習方法在作物分類和病害檢測中的應用

46、51502023.02生物聚合物薄膜在食品保鮮包裝中的應用91862022.92.2 重點新興前沿“深度遷移學習方法在作物分類和病害檢測中的應用”深度遷移學習（Deep Transfer Learning）是一種特定的深度學習方法，旨在通過將一個領域（源領域）上學到的知識遷移到另一個領域（目標領域），以提高目標任務的學習效率和性能，特別適用于目標領域數據稀缺或難以標注的情況。深度遷移學習已在多個領域中得到了廣泛應用，包括計算機視覺中的圖像分類、目標檢測與分割及風格遷移，自然語言處理中的情感分析、機器翻譯和文本生成，語音識別中的語音轉文本和情感識別、醫學和生物信息學中的醫學影像分析和基因組數據分

47、析等。與通常在大量標注數據上進行訓練的深度學習相比，深度遷移學習可以解決訓練數據不足的問題，例如在某些類似生物信息和機器人的領域，由于數據采集和標注費用高昂，構建大規模標注良好的數據集非常困難，深度學習很難發揮作用，而遷移學習則會放寬訓練數據必須與測試數據獨立同分布的假設，這是機器學習領域的一個重要假設，稱為獨立同分布假設。該新興前沿主要開展了三個方面的研究：一是利用遷移學習開發深度學習模型（如 CNN），發現遷移學習會提高水果分類能力；二是通過遷移學習開發模型，對果實的成熟度進行分類及識別水果類型。三是對用于作物疾病分類的不同深度學習模型進行比較分析，證實深度學習模型對于作物疾病的分類有效性

48、。0202024 研究前沿生態與環境科學生態與環境科學032024 研究前沿 RESEARCH FRONTS021生態與環境科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 生態與環境科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢生態與環境科學領域的 Top 10熱點前沿主要分布在生態科學和環境科學兩個子領域（表 7 和圖 4）。環境科學子領域的熱點前沿主要涉及新污染物、氣候變化、污染物消除、環境友好材料及環境流行病學等研究方向。微塑料污染相關研究是近 10 年來環境科學的熱點問題，也是在研究前沿報告中多次呈現的重要前沿方向，其相關研究在 2015-2017、2020-2023 年多次入選

49、熱點前沿和新興前沿。2024 年微塑料相關的熱點前沿有兩個，分別是“人體組織微塑料污染的發現與定量檢測”和“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”。其中“人體組織微塑料污染的發現與定量檢測”正是 2023 年的新興前沿。輪胎磨損顆粒是環境中微塑料的主要來源之一，也是一種新近受到關注的新污染物。英國一項最新測試顯示，汽車輪胎磨損產生的顆粒污染是尾氣排放污染的近 2000 倍。此外，應對氣候變化的固碳技術是當前環境科學中廣受關注的環境技術，2024 年有兩個熱點前沿與固碳技術相關，分別是“二氧化碳和氮氣高效催化合成尿素技術”和“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”，后者是連續第二年入選熱點前沿。污染物

50、消除相關的熱點前沿是“用于污染物降解的過氧單硫酸鹽活化劑及活化機制”，利用過硫酸鹽活化氧化消除污染物的相關前沿也在 2017-2018、2022-2023 年多次入選熱點前沿。聚羥基脂肪酸酯(PHA)是可微生物合成的一種聚酯，由于其具有生物可降解性、生物相容性和光學性能等優良性質，現已成為科技界和工業界廣泛關注的生物塑料，與之相關的熱點前沿是“聚羥基脂肪酸酯生物塑料的生產、應用及生物降解特性”。在環境流行病學方向的熱點前沿有兩個，分別是“廢水中新冠病毒的檢測及基于廢水的流行病學監測”和“人類活動導致的生態環境問題與人畜共患病的關系及相關風險”，其中“廢水中新冠病毒的檢測及基于廢水的流行病學監測

51、”已經連續三年被選為熱點前沿，“人類活動導致的生態環境問題與人畜共患病的關系及相關風險”是聚焦環境問題與流行性疾病關系的研究。生態科學子領域的熱點前沿主要涉及生物多樣性、生物保護兩個方面的問題，具體包括“全球昆蟲衰退現狀、驅動因素與解決方案”和“群體基因組學在野生生物保護和管理中的應用”兩個研究前沿。其中，“全球昆蟲衰退現狀、驅動因素與解決方案”連續第四年入選熱點前沿，反映出生物多樣性保護議題成為全球關注熱點。0210222024 研究前沿生態與環境科學輪 胎 磨 損 顆 粒 物（Tire wear particles，TWP）是輪胎與道路摩擦而產生的顆粒物，粒徑通常小于2.5m。輪胎生產制造

52、過程中需要使用大量化學品，除了橡膠，還可能添加填料、增強劑、加工助劑、緩凝劑、粘合劑和活化劑等，導致TWP 含有多種環境污染物，TWP還可能在熱量和摩擦的作用下與路表 7 生態與環境科學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理1816492021.72二氧化碳和氮氣高效催化合成尿素技術1816412021.63人體組織微塑料污染的發現與定量檢測425082021.04用于污染物降解的過氧單硫酸鹽活化劑及活化機制2652662020.95聚羥基脂肪酸酯生物塑料的生產、應用及生物降解特性1821892020.76群體基因組學在野生

53、生物保護和管理中的應用2127272020.67人類活動導致的生態環境問題與人畜共患病的關系及相關風險912562020.68廢水中新冠病毒的檢測及基于廢水的流行病學監測48105472020.49全球昆蟲衰退現狀、驅動因素與解決方案3280322020.310二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估1027492019.91.2 重點熱點前沿“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”圖 4 生態與環境科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文 輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理 二氧化碳和氮氣高效催化合成尿素技術 人體組織微塑料污染的發現與定量檢測 用于污染物降解的過氧單硫酸鹽活化劑及活化機制 聚羥基脂肪酸

54、酯生物塑料的生產、應用及生物降解特性 群體基因組學在野生生物保護和管理中的應用 人類活動導致的生態環境問題與人畜共患病的關系及相關風險 廢水中新冠病毒的檢測及基于廢水的流行病學監測 全球昆蟲衰退現狀、驅動因素與解決方案 二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估201820192020202120222023023生態與環境科學2024 研究前沿400350300250200150100500181716151413121110987654321被引頻次核心論文序號圖 5“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線面材料或其他交通排放物質反應生成新的成分復雜的污染物。TWP

55、及其轉化物可沉積在道路上或路邊，隨著降雨徑流匯集到水體中，進而進入水生生物系統，釋放具有致畸和致突變的強毒性污染物，為水體生物帶來健康風險。全球每年約生產 31 億條輪胎，人均每年排放 0.81 公斤 TWP。有研究估算，這些顆粒物占進入河流、湖泊和海洋的微塑料的一半，占空氣中微塑料的 80%。TWP 大量排放并進入環境，其污染及對生物的健康危害越來越受到關注。本研究前沿共18 篇核心論文，其中發表最早的核心論文是 2018年德國亥姆霍茲聯合會環境研究中心的 Reemtsma Thorsten 教授和奧地利維也納大學的 Hofmann Thilo等學者合作發表于 水研究（Water Resea

56、rch）上的一篇綜述論文，該文被引用 367 次，是被引頻次最高的一篇論文。其回顧了 TWP 的性質、產生、分析、排放、環境行為及生態毒理。估算表明，歐盟每年約產生 1,327,000 噸 TWP，美國每年約產生 1,120,000 噸 TWP，0.1%10%的TWP最終進入地表水。在TWP導致的污染物成分中，6PPD-醌是一種關鍵的劇毒物質。本研究前沿的 18 篇論文有超過一半聚焦 6PPD-醌的環境特征和生態毒理。6PPD-醌的前體物是在橡膠輪胎中廣泛使用的抗氧化劑 N-(1,3-二甲基丁基)-N-苯基對苯二胺（6PPD）。6PPD 在臭氧環境中極易轉化為 6PPD-醌，其環境暴露對生物體

57、和人體健康危害極大。本研究前沿被引頻次第二高的論文來自美國和加拿大科學家 2021 年合作發表于科學（Science）的研究，該文提出 6PPD-醌是造成美國太平洋西北部與雨水有關的鮭魚急性死亡的主要致病毒性物質。6PPD-醌 是 橡 膠 抗 氧 化 劑6PPD 的衍生物，幾乎所有的輪胎都含有 6PPD。6PPD-醌在全球廣泛存在，且達到有毒濃度。本研究前沿中一篇來自中國香港的核心論文的研究結果表明，中國城市 PM2.5 中來自 TWP 的六種新興PPD和衍生物(6PPD-醌)普遍存在，總檢出率為 81%。當前迫切需要進一步開展研究，調查 TWP 相關污染及生態毒理風險。同時，全球橡膠輪胎行業

58、也面臨綠色制造轉型的緊迫形式。最新通過的“歐 7”排放標準首次對輪胎排放污染作出限制。行業急需生產 6PPD 含量較低或替代 6PPD 的產品，以減少輪胎磨損顆粒帶來的環境污染問題。0242024 研究前沿生態與環境科學從核心論文的產出國家和機構來看（表 8），中國是該研究前沿核心論文的最大產出國，共 9 篇，占核心論文總數的一半。美國和德國均有 4 篇核心論文，并列排第二位，核心論文占比接近四分之一。發文機構中，中國的東南大學有 4篇核心論文，位列第一，其他機構包括中國的香港浸會大學和浙江工業大學、美國的華盛頓大學和華盛頓州立大學、德國的亥姆霍茲聯合會和德國聯邦高速公路研究院等，均有 2 篇

59、核心論文。排名國家核心論文比例排名機構國家核心論文比例1中國950.0%1東南大學中國422.2%2德國422.2%2香港浸會大學中國211.1%2美國422.2%2華盛頓大學美國211.1%4加拿大211.1%2浙江工業大學中國211.1%5丹麥15.6%2華盛頓州立大學美國211.1%5挪威15.6%2亥姆霍茲聯合會德國211.1%5澳大利亞15.6%2德國聯邦高速公路研究院德國211.1%5奧地利15.6%5法國15.6%表 8“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”研究前沿中核心論文的 TOP 產出國家和機構944211111中國美國挪威法國丹麥德國奧地利加拿大澳大利亞 核心論文 025生

60、態與環境科學2024 研究前沿從施引論文的來源國家和機構來看（表 9），中國仍是該前沿施引論文最多的國家，共有 280 篇，占比接近三分之一。其次，美國和德國分別以 198 篇和 104 篇施引論文排名第二、三位。施引論文的Top 10 產出機構中，4 家機構來自中國，其中中國科學院貢獻了 45篇施引論文，數量最多。德國亥姆霍茲聯合會和法國國家科學研究中心分別以 36 篇和 24 篇施引論文排第二、三位。表 9“輪胎磨損顆粒的環境歸趨與生態毒理”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構國家施引論文比例1中國28030.4%1中國科學院中國454.9%2美國198

61、21.5%2亥姆霍茲聯合會德國363.9%3德國10411.3%3法國國家科學研究中心法國242.6%4加拿大818.8%4多倫多大學加拿大192.1%5英國576.2%5挪威水資源研究所挪威182.0%6韓國545.9%5東南大學中國182.0%7澳大利亞485.2%5華盛頓大學美國182.0%8挪威454.9%5浙江工業大學中國182.0%9法國434.7%9昆士蘭大學澳大利亞161.7%10意大利404.3%10香港浸會大學中國151.6%10華盛頓州立大學美國151.6%中國美國英國法國挪威德國意大利韓國加拿大澳大利亞28019810481575448454340 施引論文 02620

62、24 研究前沿生態與環境科學800750600500400300200100010987654321被引頻次核心論文序號圖 6“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線1.3 重點熱點前沿“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”二氧化碳直接空氣捕獲（Direct air capture，DAC）是一種新興的負碳技術，一般利用風能、太陽能、地熱能等低碳能源，直接從空氣中捕集低濃度的二氧化碳，實現二氧化碳凈負排放。DAC 適用于小型化石燃料燃燒裝置以及交通工具等分布源、移動源的 CO2捕集，裝置的布置地點靈活性大，可對其他碳捕集利用與封存(Carbon capture

63、,utilization,and storage，CCUS)技術過程中泄露的 CO2進行捕集，是實現氣候變化溫控目標的關鍵技術手段和托底保障技術，對將全球變暖限制在 2 攝氏度范圍內發揮重要作用。DAC 日益受到廣泛關注。然而，DAC 在實際應用中存在捕集能耗較高、吸附材料成本高、二氧化碳吸附能力不足、工藝系統及過程有待整合優化等科學問題，限制了當前大規模推廣應用。目前，DAC 技術的發展在全球范圍內還處于初步階段，已建設了一些技術示范項目。世界首個工業規模 DAC 工廠于 2021 年在冰島建成，年捕集二氧化碳達到 4000 噸。能否有效降低成本、提高效率，是DAC 技術未來發展和推廣的關鍵

64、。本研究前沿共10篇核心論文，主要聚焦 DAC 的技術工藝開發及DAC 生命周期評估、經濟評估、能源評估等技術經濟評估。被引頻次最高的一篇論文由哈佛大學應用物理學教授 David Keith 等美加學者于 2018 年發表在 Joule 期刊，被引頻次達到 674 次。該文介紹了強堿溶液吸附與鈣回收耦合的 DAC連續工藝，并對該工藝進行了能源使用量估算、物料和能量模擬及成本評估。核心論文產出國家和機構的統計結果（表 10）表明，美國是該研究前沿核心論文的最大產出國，共 5 篇，占核心論文總數的一半。英國緊隨其后，貢獻了 4 篇核心論文。瑞士和德國均有3篇核心論文，并列排第三位。發文機構中，瑞士

65、蘇黎世聯邦理工學院有 3 篇核心論文，數量最多。其他機構包括德國的 4 個研究機構、英國的 3 個研究機構、美國的 2 個機構和奧地利的1 個機構分別貢獻了 2 篇核心論文。027生態與環境科學2024 研究前沿排名國家核心論文比例排名機構國家核心論文比例1美國550.0%1蘇黎世聯邦理工學院瑞士330.0%2英國440.0%2柏林工業大學德國220.0%3瑞士330.0%2國際應用系統分析研究所奧地利220.0%3德國330.0%2帝國理工學院英國220.0%5奧地利220.0%2威斯康星大學麥迪遜分校美國220.0%5加拿大220.0%2漢堡大學德國220.0%7芬蘭110.0%2利茲大學

66、英國220.0%7意大利110.0%2全球共同體與氣候變化墨卡托研究所德國220.0%7西班牙110.0%2德國波茨坦氣候影響研究所德國220.0%7愛爾蘭110.0%2阿伯丁大學英國220.0%7荷蘭110.0%2科羅拉多礦業大學美國220.0%表 10“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”研究前沿中核心論文的 TOP 產出國家和機構54332211111瑞士德國美國芬蘭荷蘭英國奧地利加拿大意大利西班牙愛爾蘭 核心論文 從施引論文的來源國家和機構來看（表 11），美國的施引論文數量最多，有 559 篇施引論文，數量約占近三分之一。英國和德國分別以 343 篇和 293 篇論文排第二、三位。中

67、國以 281 篇施引論文的貢獻度位列第四。施引機構中，美國能源部施引論文貢獻最多，共 109篇，占施引論文總數的 5.9%。瑞士蘇黎世聯邦理工學院和英國帝國理工學院分別貢獻 90 篇和 73 篇施引論文，位列第二、第三位。0282024 研究前沿生態與環境科學表 11“二氧化碳直接空氣捕獲的技術經濟評估”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構國家施引論文比例1美國55930.4%1美國能源部美國1095.9%2英國34318.6%2蘇黎世聯邦理工學院瑞士904.9%3德國29315.9%3帝國理工學院英國734.0%4中國28115.3%4亥姆霍茲聯合會德國7

68、13.9%5加拿大1437.8%5拉彭蘭塔-拉赫蒂工業大學芬蘭603.3%6瑞士1387.5%6國際應用系統分析研究所奧地利593.2%7荷蘭1367.4%7德國波茨坦氣候影響研究所德國452.4%8澳大利亞1246.7%8中國科學院中國432.3%9法國894.8%9烏得勒支大學荷蘭422.3%10意大利834.5%10法國國家科學研究中心法國402.2%施引論文 美國英國加拿大法國澳大利亞德國意大利瑞士中國荷蘭5593432932811431381361248983029生態與環境科學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS0302024 研究前沿地球科學地球科學0

69、42024 研究前沿 RESEARCH FRONTS031地球科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 地球科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢2024 年地球科學領域 Top10熱點前沿學科領域分布較為均衡，4 個熱點前沿屬于地質學，地理學、大氣科學和行星科學各 2 個，總體聚焦新能源發展與全球氣候變化。在地質學領域，地下儲氫技術發展潛力研究，煤中稀土元素的賦存特征與富集提取研究，是各國愈發重視的國家戰略需求，可以有效帶動材料裝備技術和高新產業發展。大氣科學領域的復合型極端天氣氣候事件，以及地理學領域的氣候變化對美國西部野火后森林恢復力的影響，都展現出地學界對國際社會所

70、關注的人類活動與氣候變化研究的積極響應。在行星科學領域，依托洞察號、隼鳥2號、起源-光譜分析-資源識別-安全-風化層探測器等重要探測平臺，火星和小行星探測持續產出新的高價值發現，火星地震探測研究以及小行星地表特征和成分分析多次入選研究前沿報告。同時，全新世溫度變化、利用衛星數據反演地球植被信息、放射性碳測年技術等基礎研究和技術應用，凸顯地球科學研究的巨大潛力和活力。表 12 地球科學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1地下儲氫技術發展潛力研究4030012021.82湯加火山噴發全球影響研究3320022021.73洞察號對火星地震的探測研究251781

71、2021.64小行星地表特征和成分分析2225072021.05煤中稀土元素的賦存特征與富集提取研究1514922020.96放射性碳測年校正曲線研究、數據集分析與應用642002020.57利用 GEDI 和 LANDSAT 數據反演全球森林冠層高度1619452020.48氣候變化對美國西部野火后森林恢復力的影響1014812020.39復合型極端天氣氣候事件類型與驅動因素1021952020.210全新世溫度變化研究811082020.10322024 研究前沿地球科學 地下儲氫技術發展潛力研究 湯加火山噴發全球影響研究 洞察號對火星地震的探測研究 小行星地表特征和成分分析 煤中稀土元素

72、的賦存特征與富集提取研究 放射性碳測年校正曲線研究、數據集分析與應用 利用 GEDI 和 LANDSAT 數據反演全球森林冠層高度 氣候變化對美國西部野火后森林恢復力的影響 復合型極端天氣氣候事件類型與驅動因素 全新世溫度變化研究201820192020202120222023圖 7 地球科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文1.2 重點熱點前沿“地下儲氫技術發展潛力研究”地下儲氫是利用地下地質構造實現大規模氫能高壓氣態儲存，即將氫氣注入鹽穴、枯竭油氣藏、含水層和廢棄礦井等地下場所中封閉儲存，具有安全性高、成本低、規模大、周期長、可跨季節儲能等優勢，是未來氫能大規模儲備的重要發展方向。歐洲是

73、全球地質儲氫工程項目最為豐富的地區之一，德國、荷蘭、英國、波蘭等是歐洲主要的氫氣生產國，自 20 世紀 70 年代開始陸續開展了鹽穴儲氫、枯竭氣藏、含水層儲氫的全尺寸實驗以及工業示范，在地質選址評價、庫容設計、建庫工藝包以及儲氫庫運行監測等方面積累了豐富的研究經驗。而澳大利亞、沙特、巴西等作為擁有巨大可再生資源潛力的國家，近年來也積極謀求在迅速崛起的氫能市場中的戰略定位，推進實施一系列氫能試點項目。本熱點前沿 40 篇核心論文中有 14 篇是綜述文章。其中，波蘭科學院在可再生與可持續能源評論（Renewable and Sustainable Energy Reviews）上發表的綜述文章“U

74、nderground hydrogen storage:Characteristics and prospects”在該前沿中被引頻次最高，強調了實施地下儲氫項目前需要解決的地質性、工程性、經濟性、法律性和社會問題，并提出了政府、非政府組織、高校、研究機構和產業界在項目路線圖中各自可以發揮的作用。其余 26 篇研究論文重點聚焦不同儲氫類型的特點，以及不同地質條件、氣候條件對儲氫庫的影響。其中，德國亞琛工業大學和德國尤里希研究中心在國際氫能雜志（International Journal of Hydrogen Energy）上合作發表的“Technical potential of salt

75、caverns for hydrogen storage in Europe”一文，從規模、地質條件和儲存能力等方面對歐洲地下鹽層進行了適宜性評估，研究發現若只考慮陸上和近海鹽穴，德國的儲氫潛力最大，為 9.4 千兆瓦時，其次是波蘭的 7.24 千兆瓦時。033地球科學2024 研究前沿在本熱點前沿中，澳大利亞的表現最為活躍，發文量占核心論文總量的 55%，其中伊迪斯科文大學通過積極與資源型海灣國家開展國際合作，提升學術影響。產出的 16篇核心論文中，與沙特阿拉伯機構合作 12 篇，與伊朗合作 5 篇，與伊拉克機構合作 3 篇。該校專門設立了可持續能源與資源中心，聚焦地質儲氫和甲烷/氫氣轉化等

76、研究領域。350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 8“地下儲氫技術發展潛力研究”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線4038363432302826242220181614121086420342024 研究前沿地球科學從 施 引 論 文 的 角 度 看（表14），中國表現遠超其他國家，表現出了對該領域的高度關注，其后依次為澳大利亞、美國、沙特阿拉伯等。在Top施引論文產出機構中，對核心論文有突出貢獻的伊迪斯科文大學以 101 篇的施引論文數量位列第一。中國石油大學也出現在施引論文 Top 機構中，排名第四。221276554433中國挪威美國荷蘭英國澳大利亞馬來西亞

77、沙特阿拉伯伊朗伊拉克 核心論文 表 13“地下儲氫技術發展潛力研究”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1澳大利亞2255.0%1伊迪斯科文大學澳大利亞1640.0%2沙特阿拉伯1230.0%2阿卜杜拉國王科技大學 沙特阿拉伯820.0%3英國717.5%3科廷大學澳大利亞615.0%4荷蘭615.0%3法赫德國王石油礦產大學沙特阿拉伯615.0%5馬來西亞512.5%5愛丁堡大學英國512.5%5伊朗512.5%6帝國理工學院英國410.0%7美國410.0%6代夫特工業大學荷蘭410.0%7中國410.0%8聯邦科學與工業研究組織澳大

78、利亞37.5%9伊拉克37.5%8馬來西亞思特雅大學馬來西亞37.5%9挪威37.5%8國油科技大學馬來西亞37.5%8阿米爾卡比爾技術大學伊朗37.5%035地球科學2024 研究前沿表 14“地下儲氫技術發展潛力研究”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國29727.1%1伊迪斯科文大學澳大利亞1019.2%2澳大利亞17916.4%2法赫德國王石油礦產大學沙特阿拉伯797.2%3美國16615.2%3科廷大學澳大利亞534.8%4沙特阿拉伯12911.8%4中國石油大學中國524.8%5英國11610.6%5阿卜杜拉國王科技大學

79、 沙特阿拉伯504.6%6德國968.8%6中國科學院中國393.6%7伊朗676.1%7美國能源部美國292.7%8加拿大605.5%8亥姆霍茲聯合會德國282.6%9荷蘭585.3%9代夫特工業大學荷蘭272.5%10法國514.7%9哈里發大學阿拉伯聯合酋長國272.5%中國澳大利亞加拿大美國沙特阿拉伯英國德國伊朗荷蘭法國2971791661291169667605851 施引論文 0362024 研究前沿地球科學1.3 重點熱點前沿“全新世溫度變化研究”全新世是地質時代的最新階段，也是當前我們正在經歷的現代間冰期。研究全新世溫度變化趨勢，對于理解地球系統的大規模氣候變化的機制和時間尺度

80、尤為關鍵，同時還有助于為在自然氣候變化的長期背景下評估當前以全球變暖為主要特征的氣候環境問題、特別是人為活動的影響，并制定氣候變化應對策略，提供重要的科學依據。氣候模式模擬和代用指標重建是全新世溫度變化領域的主要研究工具和手段。但越來越多的研究發現，氣候模式模擬和代用指標重建結果之間存在嚴重分歧，特別是在在北半球中-高緯度地區。全新世期間的長期增溫/降溫趨勢存在較大爭議，成為近 10 年來困擾古氣候學家的“全新世溫度變化之謎”。本熱點前沿包含的 8 篇核心論文集中闡釋了通過改進氣候模式和發展代用指標，深化對全新世溫度變化的認知和解析。其中，最受關注的研究主題是代用指標記錄與模式對比的融合問題。

81、研究表明，古氣候數據同化方法的應用對于彌合記錄與模式之間的差異發揮了重要作用。核心論文中，由聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告的主要成員 Jessica E.Tierney 教授參 與 的“Globally resolved surface temperatures since the last glacial maximum”一文年篇均被引頻次最高，該論文構建了自末次冰期以來的全球地表溫度變化趨勢，并揭示了其兩種主要的驅動機制冰蓋和溫室氣體的輻射強迫以及大洋翻轉環流和季節日照變化的疊加；研究還顯示 20 世紀和 21 世紀的變暖速度和幅度異乎尋常，進而引發廣泛關注。在氣

82、候模式模擬和代用指標重建兩條技術路線的發展方面，相關核心論文強調綜合多種定量化重建方法，以及多種代用指標數據的集成，并開發了一種把季節溫度轉換為年度溫度的方法，以完善全新世溫度演變研究。在模型評估方面，有關研究對新一輪“國際耦合模型比較計劃”下“國際古氣候模擬比較計劃”（PMIP4-CMIP6）的模擬結果進行了評估和對比，結果表明，最先進的模型模擬的氣候變化趨勢與理論和觀測結果基本一致。250200150100500被引頻次核心論文序號圖 9“全新世溫度變化研究”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線87654321037地球科學2024 研究前沿表 15“全新世溫度變化研究”研究前沿中核心論文

83、的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國787.5%1亞利桑那大學美國450.0%2德國450.0%1美國國家大氣研究中心美國450.0%3法國337.5%1亥姆霍茲聯合會德國450.0%3俄羅斯337.5%4巴黎西岱大學法國337.5%3中國337.5%4法國國家科學研究中心法國337.5%3英國337.5%4巴黎-薩克雷大學法國337.5%3加拿大337.5%4原子能源與替代能源委員會法國337.5%8瑞士225.0%4北亞利桑那大學美國337.5%8日本225.0%4密西根大學美國337.5%8瑞典225.0%4馬普學會德國337.5%8挪威225

84、.0%4阿爾弗雷德魏格納極地與海洋研究所德國337.5%4俄羅斯科學院俄羅斯337.5%多國參與“全新世溫度變化研究”熱點前沿的研發工作，在核心論文的貢獻上，美國處于領先優勢地位，亞利桑那大學、美國國家大氣研究中心、亥姆霍茲聯合會、俄羅斯科學院、法國國家科學研究中心等美歐頂尖研究機構包攬 Top 產出機構排行榜。中國科學院、西北大學、南京師范大學、青島海洋科學與技術試點國家實驗室、南京信息工程大學、臺灣大學等也參與了相關研究工作。74333332222中國日本瑞典挪威瑞士美國法國英國加拿大德國俄羅斯 核心論文 0382024 研究前沿地球科學表 16“全新世溫度變化研究”研究前沿中施引論文的

85、Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國31740.7%1中國科學院中國14018.0%2中國24932.0%2亥姆霍茲聯合會德國10113.0%3德國17822.8%3法國國家科學研究中心法國9111.7%4英國15519.9%4阿爾弗雷德魏格納極地與海洋研究所德國759.6%5法國9912.7%5不來梅大學德國496.3%6加拿大759.6%6巴黎西岱大學法國486.2%7瑞士749.5%7亞利桑那大學美國465.9%8瑞典567.2%7巴黎-薩克雷大學法國465.9%9澳大利亞546.9%9原子能源與替代能源委員會法國425.4%10俄羅斯476.0%

86、10蘭州大學中國395.0%從 施 引 論 文 的 角 度 看（表16），美國仍然位列首位。中國高度關注相關前沿方向的研究進展，中國科學院的施引論文數量最多，蘭州大學也榜上有名。德國亥姆霍茲聯合會、阿爾弗雷德魏格納極地與海洋研究所，法國國家科學研究中心，美國亞利桑那大學等機構后繼研究產出也較為豐碩。美國中國瑞典德國英國法國加拿大瑞士澳大利亞俄羅斯317249178155997574565447 施引論文 039地球科學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS0402024 研究前沿臨床醫學臨床醫學052024 研究前沿 RESEARCH FRONTS041臨床醫學202

87、4 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 臨床醫學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢臨床醫學領域十大熱點前沿主要集中于免疫療法或分子靶向藥物在腫瘤、阿爾茨海默病、哮喘、糖尿病等疾病治療中的應用，基本延續了近些年免疫療法和分子靶向治療腫瘤等疑難病癥的研究熱度。還涉及人工智能在臨床醫學（如牙科學）中的應用現狀和前景，并有望在人工智能蓬勃發展的大背景下，成為今后臨床醫學研究新的熱點領域。此外左心耳封堵術是通過微創介入手術治療預防心房顫動導致卒中的重大創新技術，多項臨床研究證實該項技術能一定程度解決終生抗凝增加出血風險的問題。而熱點前沿“人類感染猴痘病毒的特征”則是從 2023 年新興前沿“

88、猴痘感染暴發”發展而來的。表 17 臨床醫學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病1321972022.22囊性纖維化三聯療法4248692021.63抗體偶聯藥物（ADCs）治療乳腺癌2734662021.44人類猴痘病毒感染特征2355872021.25單克隆抗體藥物治療重癥哮喘4055812021.26人工智能與牙科學3629582021.27左心耳封堵術治療房顫2422152021.28長效 GLP-1 受體激動劑治療 2 型糖尿病2147762021.19免疫檢查點抑制劑治療 DNA 錯配修復缺陷/微衛星不穩定性

89、高轉移結直腸癌1144032021.010靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌40178312020.90422024 研究前沿臨床醫學 單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病 囊性纖維化三聯療法 抗體偶聯藥物（ADCs）治療乳腺癌 人類猴痘病毒感染特征 單克隆抗體藥物治療重癥哮喘 人工智能與牙科學 左心耳封堵術治療房顫 長效 GLP-1 受體激動劑治療 2 型糖尿病 免疫檢查點抑制劑治療 DNA 錯配修復缺陷/微衛星不穩定性高轉移結直腸癌 靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌201820192020202120222023圖 10 臨床醫學領域 Top10 熱點前沿的施引論文1.2 重點熱點前沿“單克隆抗體

90、藥物治療早期阿爾茨海默病”阿 爾 茨 海 默 ?。ˋlzheimers disease，AD）起病隱匿，是一種進行性、不可逆的致命性神經退行性疾病，是老年期癡呆的最主要類型，臨床主要表現為記憶下降、認知障礙、精神行為異常和生活功能減退。淀粉樣蛋白（以下簡稱為A）沉積在 AD 的發病機制中起關鍵作用。清除 A 低聚物（可溶性聚集物）和 A 斑塊（不溶性細胞外聚集體）會延緩 AD 相關病程。因此一些可減少 A 沉積的單克隆抗體類藥物成為 AD 新藥研發的熱門方向，國際多家制藥公司均有涉足?！皢?克 隆 抗 體 藥 物 治 療 早期阿爾茨海默病”熱點前沿包括 13 篇核心論文，涉及侖卡奈單 抗（Le

91、canemab）、多 納 單 抗（Donanemab）、阿 杜 那 單 抗（Aducanumab）克 瑞 尼 珠 單 抗（Crenezumab）、蘇 蘭 組 單 抗（Solanezumab）等多種單抗類 AD藥物的臨床試驗，評估這些藥物的有效性和安全性，試驗結果有好有壞。阿杜那單抗雖然在 2021 年 6月獲得美國 FDA 附條件批準，但2022 年發表在阿爾茨海默病預防雜志的兩項 III 期臨床試驗結果存在矛盾，導致該藥的臨床療效和安全性備受爭議。目前最成功的 AD新藥當屬侖卡奈單抗，可靶向結合可溶性聚集性淀粉樣蛋白（A），進而清除腦內A，發揮治療作用。被引頻次最高的核心論文是 2022年發

92、表于 新英格蘭醫學雜志(New England Journal of Medicine)的 一項為期 18 個月的 III 期臨床試驗，提示侖卡奈單抗的臨床療效達到了主要臨床終點和全部關鍵次要臨床終點，并具有良好的耐受性，輸液相關反應為其最常見不良事件。因此侖卡奈單抗在 2023 年 1 月首先獲得美國 FDA 完全批準上市，并被科學(Science)列為 2023 年度十大科學突破之一。此外多納單抗也經過多輪臨床試驗的論證，于043臨床醫學2024 研究前沿2024 年 7 月獲批美國上市。但這些藥物上市時間很短，后續仍需更長時間更大規模的臨床試驗來進一步確定其治療早期阿爾茨海默病的有效性和

93、安全性，尤其需對淀粉樣蛋白相關影像異常（ARIA）如水腫、出血等不良反應予以關注。另一方面，克瑞尼珠單抗和蘇蘭組單抗則因為臨床試驗結果未能證實其有效性，而宣告研發失敗。鑒于阿爾茨海默病的發病機制尚未完全明確，因此 AD 藥物研發從來都不是一帆風順的，未來仍有很長的路要走。該熱點前沿核心論文 Top 產出國家中，美國貢獻了 80%以上的核心論文，在阿爾茨海默病的新藥研發領域優勢明顯。Top 產出機構超過半數來自美國，耶魯大學、南加利福尼亞大學、布朗大學位居前三位。耶魯大學發表的侖卡奈單抗 III期臨床研究結果是被引頻次最高的核心論文，也直接推動侖卡奈單抗獲得美國 FDA 完全批準上市。70060

94、05004003002001000被引頻次核心論文序號圖 11“單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線131211109876543210430442024 研究前沿臨床醫學表 18“單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國1184.6%1耶魯大學美國538.5%2英國646.2%2南加利福尼亞大學美國430.8%3澳大利亞538.5%2布朗大學美國430.8%4瑞典430.8%2墨爾本大學澳大利亞430.8%5法國323.1%2禮來公司美國430.8%5加拿大323

95、.1%6東京大學日本323.1%5日本323.1%6羅德島巴特勒醫院美國323.1%8德國215.4%6哈佛大學美國323.1%8意大利215.4%6圖盧茲大學法國323.1%8西班牙215.4%8瑞士215.4%施引論文方面，美國貢獻過半數，遠超其他國家，反映其在 AD新藥研發領域研究活躍，發展態勢良好。中國在該領域也貢獻了 167篇施引論文，說明對該研究方向一直在關注和跟進。Top10 產出機構則由 6 家美國機構和 4 家歐洲機構所包攬。116543332222西班牙日本瑞典澳大利亞瑞士美國法國英國加拿大德國意大利 核心論文 045臨床醫學2024 研究前沿排名國家施引論文比例排名機構所

96、屬國家施引論文比例1美國70752.7%1哈佛大學美國1148.5%2英國21516.0%2倫敦大學學院英國936.9%3中國16712.4%3加州大學舊金山分校美國725.4%4瑞典1208.9%4圣路易斯華盛頓大學美國664.9%5德國1128.3%5馬薩諸塞州綜合醫院美國624.6%6意大利997.4%6南加利福尼亞大學美國594.4%7加拿大957.1%7梅奧醫學中心美國574.2%8荷蘭816.0%8哥德堡大學瑞典473.5%9澳大利亞745.5%9阿姆斯特丹自由大學荷蘭463.4%10日本745.5%10亥姆霍茲聯合會德國453.4%表 19“單克隆抗體藥物治療早期阿爾茨海默病”研

97、究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構1.3 重點熱點前沿“靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌”肝細胞癌作為原發性肝癌中最常見的病理類型，起病隱匿、進展迅速、預后極差，嚴重威脅人類健康和生命。大多數患者確診時已是晚期，無法接受根治性手術。對這些不可切除肝細胞癌（unresectable hepatocellular carcinoma，uHCC)患者而言，除了經肝動脈化療栓塞（TACE）、射頻消融等局部治療 施引論文 美國英國加拿大瑞典澳大利亞德國意大利日本中國荷蘭70721516712011299958174740462024 研究前沿臨床醫學方法，系統性藥物治療也是延長生存時間及改善生活質

98、量的重要方法之一。隨著多種靶向藥和免疫檢查點抑制劑等新藥相繼應用于臨床，uHCC 系統性藥物治療也經歷了從最初的靶向單藥、免疫單藥，到現在免靶聯合治療的階段，患者生存期有了明顯延長，進一步穩固了系統性藥物治療在肝癌治療中的地位?！鞍?向 或 免 疫 治 療 不 可 切除肝細胞癌”熱點前沿重點關注 索 拉 非 尼（sorafenib）、侖 伐替尼（lenvatinib）、貝伐珠單抗（bevacizumab）等靶向藥，以及阿替利珠單抗（atezolizumab）、帕博利珠單抗（pembrolizumab）、卡瑞利珠單抗（camrelizumab）等免疫檢查點抑制劑治療不可切除或晚期肝細胞癌的臨床有

99、效性及安全性。多靶點抗腫瘤藥索拉非尼作為最早用于不可切除肝細胞癌一線治療的靶向藥，其單藥療效并不顯著，患者中位生存期僅延長了近 3 個月。2018 年柳葉刀(the Lancet)發表的 RFLECT 研究結果提示，另一個靶向藥侖伐替尼治療不可切除肝癌的療效優于索拉非尼，繼而成為第二個 uHCC 一線治療靶向藥，打破了索拉非尼多年來一枝獨秀的局面。同時期免疫檢查點抑制劑的快速發展，也將晚期肝細胞癌系統治療帶入了免疫治療階段，帕博利珠單抗等免疫檢查點抑制劑均在臨床研究中顯示出較好的效果。2018年柳葉刀腫瘤學（The Lancet Oncology）發表的一項 III 期臨床試驗結果提示，帕博利

100、珠單抗對先前接受過索拉非尼治療的晚期肝細胞癌患者有效且耐受，可作為不可切除肝細胞癌二線治療的新選擇。被引頻次最高達 3005 次的核心論文是2020年 新英格蘭醫學雜志(New England Journal of Medicine)公布的 IMbrave150 研究，發現在不可切除肝細胞癌患者中，阿替利珠單抗聯合貝伐珠單抗的總生存期和無進展生存期顯著優于索拉非尼，目前已被國際各大臨床指南列入晚期肝細胞癌一線推薦。該研究在全球首先采用了靶向聯合免疫治療不可切除肝細胞癌的新模式，開啟了 uHCC 系統性藥物治療的新格局。3500300025002000150010005000被引頻次核心論文序號

101、圖 12“靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線403836343230282624222018161412108642047臨床醫學2024 研究前沿該熱點前沿 40 篇核心論文Top 產出國家/地區中，美國貢獻最大，中國緊隨其后，位居第二，亞洲其他國家和地區如日本、中國臺灣、韓國也都上榜，說明亞洲國家或地區作為肝癌高發區，總體上對肝癌治療研究更為重視，研究熱度更高。Top 產出機構近半數來自亞洲，體現出同樣的趨勢。表 20“靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家/地區和機構排名國家/地區核心論文比例排名機構所屬國家/地區核心論文

102、比例1美國3075.0%1近畿大學日本1742.5%2中國2357.5%2國立臺灣大學中國臺灣1435.0%3意大利2152.5%3加州大學洛杉磯分校美國1332.5%4日本2050.0%4馬薩諸塞州綜合醫院美國1127.5%4中國臺灣2050.0%4肝臟和消化疾病生物醫學研究網絡中心西班牙1127.5%6德國1742.5%4巴塞羅那大學西班牙1127.5%7西班牙1640.0%4哈佛大學美國1127.5%8韓國1537.5%4仁愛大學意大利1127.5%9法國1435.0%9蔚山大學韓國1025.0%10英國1230.0%9巴塞羅那醫院西班牙1025.0%核心論文 3023212020171

103、6151412西班牙日本韓國中國臺灣中國美國法國英國德國意大利0482024 研究前沿臨床醫學表 21“靶向或免疫治療不可切除肝細胞癌”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家/地區和機構排名國家/地區施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國332044.0%1中山大學中國3584.7%2美國160321.2%2復旦大學中國3184.2%3日本99013.1%3浙江大學中國2523.3%4意大利7069.4%4中國醫學科學院北京協和醫學院中國2243.0%5德國5617.4%5哈佛大學美國1982.6%6法國3935.2%5近畿大學日本1982.6%7韓國3935.2%7華中科技大學中國1

104、912.5%8中國臺灣3634.8%8法國國家健康與醫學研究所法國1822.4%9英國3494.6%9中國科學院中國1742.3%10西班牙3014.0%10海軍軍醫大學中國1632.2%施引論文方面，中國貢獻率最高，占比近半數，明顯超過第二位的美國；施引論文 Top10 產出機構中有 7 家來自中國，中山大學、復旦大學、浙江大學、中國醫學科學院北京協和醫學院等國內知名高校位居榜單前列，反映其在肝細胞癌系統治療方面的研究非?；钴S，發展態勢良好。施引論文 美國英國西班牙法國中國臺灣德國意大利日本中國韓國33201603990706561393393363349301049臨床醫學2024 研究前

105、沿2.2 重點新興前沿“可穿戴超聲系統的應用”近年來伴隨生活水平的提高和科學技術的進步，移動醫療逐步興起，新材料、集成電路、人工智能領域不斷進步，使得醫療設備向微型化、便攜化直至可穿戴化發展成為可能。超聲技術作為一種快速、簡便、無創無輻射的診斷工具，自誕生之日起就在醫療領域有著廣泛應用。而結合可穿戴和超聲技術的可穿戴超聲系統既能方便臨床醫生評估組織和器官功能，診斷各種疾病，也可長時間地工作，從而使臨床醫生及時檢測病患健康狀況，觀察疾病進展。因此，可穿戴超聲系統在臨床診療和日常監護中具有極其重要的作用和發展前景?！翱纱┐鞒曄到y的應用”重點新興前沿的研究內容包括用于不同器官長期連續成像的生物粘附

106、性超聲的開發、可佩戴式心臟超聲成像儀的開發以及完全集成的可穿戴超聲系統對移動物體深層組織的監測作用等。通過對文獻內容的解讀發現，現階段開發的可穿戴超聲系統具有非侵入性、低功耗、小型化、高穿透深度和高分辨率等優勢，主要依托深度學習模型和機器學習技術，對包括血管、肌肉、心臟、胃腸道、膈肌和肺在內的內部器官以及深層組織的生理信號（例如中心血壓、心率和心輸出量）進行連續三維式成像、監測、評估，對人體皮膚傷害小，應用前景廣闊，可成為各種疾病的便攜式診斷和監測工具，提供關于健康和疾病的重要信息，同時使面向醫療物聯網的深層組織信號的連續自主監測成為可能，其特點和發展趨勢包括：（1）小型化、無線化，提升佩戴舒

107、適性；（2）智慧醫療，引入臨床需求提高實用性；（3）光聲成像，互補互驗擴大應用范圍；（4）AI 診斷，大幅提高效率；（5）先進材料，實現力學與成像雙重突破；（6）與其它醫學成像方法如磁共振成像（MRI）和計算機斷層掃描（CT）相比，更安全、更便宜、用途更廣。2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿概述臨床醫學領域 2024 年入選的4 個新興前沿主要涉及非胰島素類降糖藥治療肥胖或 2 型糖尿病、急性大面積缺血性腦卒中的血管內治療、單抗類藥物治療斑塊型銀屑病、可穿戴超聲系統的應用 4 個方面，具體研究方向如表 22 所示。綜合CPT 指標、前沿發展潛力及科技情報研究人員的判斷，最終選取“可

108、穿戴超聲系統的應用”前沿作為重點分析對象。表 22 臨床醫學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1非胰島素類降糖藥治療肥胖或 2 型糖尿病81902023.02急性大面積缺血性腦卒中的血管內治療34052022.73單抗類藥物治療斑塊型銀屑病153182022.74可穿戴超聲系統的應用31752022.70502024 研究前沿生物科學生物科學062024 研究前沿 RESEARCH FRONTS051生物科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 生物科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢生物科學領域位居前十位的熱點前沿包括先導編輯技術、人工智能預測蛋

109、白質結構、細胞通訊分析技術、細胞死亡、類器官、疾病和死亡風險的預測標志物、噬菌體療法等相關研究?；蚓庉嫾夹g一直是歷年來生物科學領域研究前沿的熱門主題，近年來，基因組編輯技術也在不斷地更新和完善，先導編輯技術 2023 年入選熱點前沿，2024 年再次入選。人工智能（AlphaFold 等）預測蛋白質結構，這一重大技術飛躍引起了生物學領域研究范式的改變，在 2022 年為生物科學領域的新興前沿，2023 年發展成為熱點前沿并延續至 2024 年。2023 年，細胞通訊分析技術作為單細胞測序分析技術的輔助技術進入熱點前沿。2024 年仍入選熱點前沿。細胞死亡也是近年來的研究熱點，其中銅死亡（Cu

110、proptosis）在 2023 年成為新興前沿，2024 年入選熱點前沿；細胞焦亡（Pyroptosis）的研究熱度也迅猛上升，2024 年入選的熱點前沿是“基于細胞焦亡相關基因構建癌癥預后模型”。此外，“細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族”也入選新興前沿。作為一種新型模型，類器官在科學研究領域具有非常大的潛力，2024年類器官有 2 個熱點前沿入選，“功能性人腦類器官的模型”聚焦人腦類器官研究，“3D 生物打印”展現了在心臟、肝臟和骨骼等類器官的探索。疾病和死亡風險的預測標志物方面在 2024 年有 2 個新入選的熱點前沿，包括“腫瘤內三級淋巴結構腫瘤預測標志物”和“表觀遺傳時鐘”?！?/p>

111、噬菌體療法”作為對抗抗生素耐藥性細菌的新方法，也在2024年新入選熱點前沿。表 23 生物科學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1銅死亡3038322021.8 2人工智能預測蛋白質結構5165802021.2 3腫瘤內三級淋巴結構腫瘤預測標志物1549072020.6 4細胞通訊分析技術521972020.4 53D 生物打印2053042020.3 6先導編輯技術2975102020.2 7基于細胞焦亡相關基因構建癌癥預后模型618262020.2 8噬菌體療法1127402020.0 9表觀遺傳時鐘1344242019.9 10功能性人腦類器官的模

112、型2965812019.6 0522024 研究前沿生物科學1.2 重點熱點前沿“表觀遺傳時鐘”衰老是一個復雜的過程，其特征是細胞、亞細胞和核層面的各種變化，細胞不可逆地停止分裂并進入永久性生長停滯狀態而不經歷細胞死亡的過程。用于測量生理年齡的常見生物標志物包括 DNA 甲基化、端粒長度、轉錄組學數據、蛋白質組學數據、代謝組學數據等。DNA 甲基化年齡（DNA methylation age，簡稱 DNAmAge）被認為是目前最可靠的指標之一。同時 DNA甲基化也是研究最廣泛的表觀遺傳現象，在生長、發育和衰老中起著至關重要的作用。目前 DNA 甲基化模式已被廣泛用作衡量生物年齡的指標，稱為表觀

113、遺傳時鐘（Epigenetic clock）。表 觀 遺 傳 時 鐘 是 一 種 基 于DNA 甲基化的強大生物標志物，被開發用來追蹤人口研究中的衰老、臨床試驗和個人健康應用，旨在測定機體的生物學年齡，能較為精準地預測人類年齡相關的發病率和死亡率，以及機體健康的其它方面。表觀遺傳時鐘開創了衰老領域分子研究的新時代。常用的三代表觀遺傳時鐘包括，第一代：Horvath 時鐘（2013年）和 Hannum 時鐘（2013 年）；第 二 代：PhenoAge（2018 年）和 Grimage（2019 年）；第 三代：DunedinPoAm（2020 年）和DunedinPACE（2022 年）。該研

114、究前沿的 13 篇核心論文中包括對第一代時鐘的綜述、第二代和第三代時鐘的提出和比較的相關研究。第 一 代 Horvath 時 鐘 和Hannum 時鐘是根據實際年齡進行的評估，因此它們也被劃定為年齡時鐘。而第二代 DNAm PhenoAge和 DNAm GrimAge 則 是 應 用 衰老標志物進行的預測，所以它們被劃定為死亡率時鐘。第三代是DunedinPoAm 和 DunedinPACE，使用縱向表型訓練數據來衡量生物衰老的速度，可以劃定為衰老速率時鐘。第三代表觀遺傳時鐘顯示出更高的靈敏度和可靠性。銅死亡 人工智能預測蛋白質結構 腫瘤內三級淋巴結構腫瘤預測標志物 細胞通訊分析技術 3D 生

115、物打印 先導編輯技術 基于細胞焦亡基因構建癌癥預后模型 噬菌體療法 表觀遺傳時鐘 功能性人腦類器官的模型201820192020202120222023圖 13 生物科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文053生物科學2024 研究前沿表觀遺傳時鐘相關主題最新的研究趨勢是預測準確度持續提高，涵蓋種類持續拓展，搭建起了細胞級多組織多器官多時鐘整合平臺的綜合格局。隨著表觀遺傳時鐘相關的各項研究不斷深入，不難看出其正在成為研究整個生命周期的健康、發育和衰老的強大工具，相信其還具有更多的可能性與無盡的潛力等待發現！從核心論文的產出國家和機構來看，美國參與貢獻了該前沿所有的核心論文，在該領域處于領先地

116、位，其次是英國貢獻了 8 篇核心論文，中國參與了 2 篇。Top10 產出機構中有 7 家來自美國，其中，哥倫比亞大學貢獻的核心論文數最多，達到 7 篇，占比超過一半。倫敦大學國王學院、加州大學洛杉磯分校排名第二，其次是杜克大學（表24）。120010008006004002000被引頻次核心論文序號圖 14“表觀遺傳時鐘”研究前沿核心論文的被引頻次分布曲線131211109876543210530542024 研究前沿生物科學表 24“表觀遺傳時鐘”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國13100.0%1哥倫比亞大學美國753.8%

117、2英國861.5%2倫敦大學國王學院英國538.5%3荷蘭323.1%2加州大學洛杉磯分校美國538.5%3意大利323.1%4杜克大學美國430.8%3新西蘭323.1%5奧塔哥大學新西蘭323.1%6瑞典215.4%5哈佛大學美國323.1%6德國215.4%5耶魯大學美國323.1%6中國215.4%5北卡羅來納大學教堂山分校美國323.1%9澳大利亞17.7%5?？巳卮髮W英國323.1%9法國17.7%5美國國立衛生研究院美國323.1%9愛爾蘭17.7%9丹麥17.7%9加拿大17.7%核心論文 瑞典新西蘭澳大利亞德國意大利中國荷蘭13833322211111愛爾蘭美國法國英國丹麥

118、加拿大055生物科學2024 研究前沿從施引論文的分布來看（表25），美國是最活躍的國家，參與發表了 1227 篇施引論文，占比超過一半而且遠超其他國家。其次是英國和中國，積極跟進該研究方向并參與發表了 342 和 331 篇施引論文。施引論文的前十名產出機構中，美國機構占 8 家，其他 2 所機構是瑞典的卡羅林斯卡學院和德國的亥姆霍茲聯合會。表 25“表觀遺傳時鐘”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國122753.3%1加州大學洛杉磯分校美國1757.6%2英國34214.9%2哈佛大學美國1747.6%3中國33114.4%3美

119、國國立衛生研究院美國1315.7%4德國2079.0%4哥倫比亞大學美國1195.2%5加拿大1827.9%5耶魯大學美國813.5%6意大利1637.1%6卡羅林斯卡學院瑞典743.2%7澳大利亞1255.4%6北卡羅來納大學教堂山分校美國743.2%8荷蘭1134.9%8亥姆霍茲聯合會德國683.0%9西班牙1104.8%8斯坦福大學美國683.0%10法國1044.5%10西北大學（美國）美國642.8%施引論文 美國英國西班牙法國澳大利亞德國加拿大意大利荷蘭中國12273423312071821631251131101040562024 研究前沿生物科學從核心論文的分布來看，美國貢獻了

120、 79.3%的核心論文，在該前沿領域占據絕對優勢，中國核心論文產出第二，但僅僅占 13.8%，與美國有較大差距。Top產出機構（含并列 12 家）中的 10 家機構均來自美國，斯坦福大學參與發表 6 篇核心論文，位列首位，中國科學院排名第二。7006005004003002001000被引頻次核心論文序號圖 15“功能性人腦類器官的模型”研究前沿核心論文的被引頻次分布曲線13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 291211109876543211.3 重點熱點前沿“功能性人腦類器官的模型”類器官(Organoids)是將具有干性潛能的細胞

121、在體外進行 3D 培養，形成多種特異性細胞類型集合的微器官團，能夠體外再現真實器官的三維構造及生理功能。類器官的分化、自組織和形成獨特、復雜、生物學相關結構的能力使它們成為體外發育、疾病發病機制和藥物篩選平臺的理想模型。人腦類器官（Brain organoid）是在體外培養的具有與人腦類似結構的三維神經組織，在揭密人類神經發育和神經精神疾病的遺傳基礎方面展現出了相較于動物模型的明顯優勢。該前沿的 29 篇核心論文研究報道了模擬不同腦區發育的人腦類器官的培養方案，包括模擬皮層、中腦和視網膜等的發育。同時也研究證實了人腦類器官能夠很好地模擬神經發生，神經元遷移，皮層分層及神經環路建立等體內過程。相

122、關研究成功構建了具有血管樣結構的人腦類器官、以及構建了具有小膠質細胞發育和功能的人腦類器官，也有研究構建了多系統協同作用的人腦類器官，在解決缺乏血管化結構、缺乏免疫細胞、器官系統化程度低等人腦類器官“三大難點”上取得了突破性的成果，推動了人腦類器官研究的發展。057生物科學2024 研究前沿表 26“功能性人腦類器官的模型”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國2379.3%1斯坦福大學美國620.7%2中國413.8%2中國科學院中國413.8%3德國310.3%3哈佛大學美國310.3%3英國310.3%3加州大學洛杉磯分校美國3

123、10.3%5韓國26.9%3賓夕法尼亞大學美國310.3%6瑞士13.4%3加州大學圣迭戈分校美國310.3%6荷蘭13.4%7麻省理工學院美國26.9%6哥倫比亞13.4%7加州大學舊金山分校美國26.9%6日本13.4%7加州大學圣克魯茲分校美國26.9%6巴基斯坦13.4%7索爾克生物研究所美國26.9%6智利13.4%7馬普學會德國26.9%6俄羅斯13.4%7約翰霍普金斯大學美國26.9%6以色列13.4%6盧森堡13.4%6意大利13.4%核心論文 韓國盧森堡俄羅斯哥倫比亞巴基斯坦德國以色列荷蘭中國2343321111111111美國智利日本英國瑞士意大利0582024 研究前沿生

124、物科學表 27“功能性人腦類器官的模型”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國128343.4%1哈佛大學美國1766.0%2中國49216.7%2加州大學圣迭戈分校美國973.3%3德國31410.6%3麻省理工學院美國903.0%4英國29510.0%4斯坦福大學美國872.9%5意大利1926.5%5加州大學舊金山分校美國842.8%6荷蘭1384.7%6馬普學會德國792.7%7加拿大1344.5%7中國科學院中國762.6%8澳大利亞1294.4%8亥姆霍茲聯合會德國702.4%9日本1214.1%9博德研究所美國662.2

125、%10韓國1204.1%9賓夕法尼亞大學美國662.2%從施引論文的分布來看，美國表現最活躍，貢獻了 1283 篇，其次是中國，貢獻了 492 篇施引論文（表 27）。Top10 施引機構中，7家機構來自美國，2 家來自德國，另有 1 家來自中國。施引論文數最多的機構是哈佛大學，2 家德國的機構馬普學會和亥姆霍茲聯合會分別排名第六和第八名，中國科學院排名第七，共發表76篇施引論文。施引論文 美國英國日本韓國澳大利亞德國加拿大意大利荷蘭中國1283492341295192138134129121120059生物科學2024 研究前沿2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿概述生物科學領域有

126、 4 項研究入選新興前沿，主要研究主題包括“TRACERx 研究詳解肺癌的進展和轉移路徑”、“細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族”、“高效的 CRISPR-CAS12A 啟動子編輯系統”和“-突觸核蛋白作為帕金森病預測生物標志物”。綜合 CPT 指標、前沿發展潛力及科技情報研究人員的判斷，最終選取“細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族”前沿進行重點解讀。表 28 生物科學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1TRACERx 研究詳解肺癌的進展和轉移路徑71632023.0 2細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族81742022.9 3高效的 CRISPR-CAS1

127、2A 啟動子編輯系統71532022.9 4-突觸核蛋白作為帕金森病預測生物標志物51652022.6 2.2 重點新興前沿“細胞焦亡的關鍵效應因子GSDMs 家族”細 胞 焦 亡(Pyroptosis)是 一種裂解性的細胞程序性死亡，由gasdermin(GSDM)蛋白受上游信號激活后釋放其 N 端結構域在細胞膜上打孔引發，具有高度促炎的免疫學特征。人類 GSDMs 蛋白家族擁有 6名成員，包括 GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME（又名 DFNA5）和 DFNB59（又 名PJVK）。其 中 GSDM A/B/C/D/E的 N 端 片 段(N-terminal fra

128、gment,NT)具有膜穿孔活性。GSDMD 介導的細胞焦亡在拮抗病原感染的先天免疫反應中起重要作用，而其它一些 GSDM(包括 GSDMB 和GSDME)介導的細胞焦亡則在抗腫瘤免疫中扮演著重要角色。近年來一些研究（包括發表在 2022 年的一篇核心論文）對GSDMB 的焦亡功能提出了質疑。研究表明，與其它 GSDMs 蛋白不同的是，GSDMB 不會引發細胞焦亡，尤其是在上皮細胞中，但其卻會保持胃腸道的健康，因此表明這些蛋白酶表現出細胞焦亡的抑制機制。2023 年的幾篇核心論文報道GSDMB 至少有五種可變剪接異構體 GSDMB1-5，它們同樣被 IpaH7.8靶向，但表現出截然不同的焦亡活

129、性，當 GSDMB 成孔 N 端結構域通過 Granzyme-A 切割釋放時，它會引發癌癥細胞死亡，但未切割的GSDMB會促進多種促腫瘤作用（侵襲、轉移和耐藥性）。而之前的研究使用了不同的異構體。因此解釋了文獻中關于 GSDMB NT 膜穿孔活性看似相互沖突的結果。這些研究表明不同 GSDMB 可變剪接異構體在殺傷性淋巴細胞介導的細胞焦亡及抗腫瘤免疫中的不同功能，并揭示腫瘤細胞可通過操控 GSDMB 可變剪接從而逃避細胞焦亡的全新機制。GSDMB 的可變剪接是一個可能的新藥物靶點，操控腫瘤細胞中 GSDMB 的可變剪接從而上調毒性 GSDMB 異構體表達可能會提高抗腫瘤免疫反應?？傊?，這些研究

130、對理解 GSDMB 亞型在癌癥或其他病理中的復雜作用以及 GSDMB 靶向治療的未來設計具有重要意義。0602024 研究前沿化學與材料科學化學與材料科學072024 研究前沿 RESEARCH FRONTS061化學與材料科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 化學與材料科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢化學與材料科學領域 Top 10 熱點前沿主要分布在能源化學、催化與表界面化學、材料化學等研究方向。能源化學方向有四項，太陽能電池、燃料電池、液流電池、金屬離子電池各有一項入選。催化與表界面化學方向有三項，過渡金屬催化、電催化和吸附材料各有一項入選。材料化學方向有兩

131、項，均與發光材料相關，分別為碳量子點發光材料和有機窄譜帶發光材料。此外，鑭系單分子磁體研究也進入了榜單。表 29 化學與材料科學領域 Top 10 熱點前沿序號研究前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1碳量子點發光材料3640922021.1 2硒化銻薄膜太陽能電池1522412021.1 3酸性析氧電催化劑3261342020.4 4有機窄譜帶發光材料2342432020.4 5過渡金屬催化的烯烴雙官能團化反應3663702020.0 6陰離子交換膜燃料電池和水電解池2660162020.0 7吸附式大氣集水研究2751742020.0 8氧化還原液流電池2341182020.0 9水系鋅

132、離子電池無枝晶鋅金屬負極設計41196892019.8 10鑭系單分子磁體2050902019.8 碳量子點發光材料 硒化銻薄膜太陽能電池 酸性析氧電催化劑 有機窄譜帶發光材料 過渡金屬催化的烯烴雙官能團化反應 陰離子交換膜燃料電池和水電解池 吸附式大氣集水研究 氧化還原液流電池 水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計 鑭系單分子磁體201820192020202120222023圖 16 化學與材料科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文0622024 研究前沿化學與材料科學1.2 重點熱點前沿“水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計”水系鋅離子電池因金屬鋅的儲量豐富、環境友好、理論電容量高（820

133、 mAh/g）、氧化還原電位低（-0.762 V vs 標準氫電極）和水系電解液的本征安全性等優勢，在大規模儲能領域具有廣闊的應用前景。然而，鋅金屬負極存在枝晶生長、腐蝕、析氫等問題。特別是鋅枝晶的生長不僅會導致電池內部短路，而且會促進腐蝕、析氫等副反應的發生，是限制高性能水系鋅離子電池發展的主要瓶頸。該前沿的 41 篇核心論文開發了多種策略以抑制鋅枝晶的生長，包括電解液優化（電解液添加劑、共晶電解質、高濃度電解質等）、表面改性、電極結構設計等。被引頻次最高的一篇論文來自美國馬里蘭大學帕克分校、美國陸軍研究實驗室和美國國家標準與技術研究院。在該論文中，研究人員設計了由高濃度鋅離子和鋰鹽組成的水

134、系電解液，不僅能在接近 100%庫侖效率下實現無枝晶的鋅沉積/剝離，而且能夠在開放環境中留住水分，可 與 Zn/LiMn2O4或 Zn/O2體系組成高性能水系鋅離子電池。如表 30 所示，在該前沿中，中國貢獻了 36 篇核心論文，數量明顯多于榜單上的其他國家，美國和澳大利亞分別列在第二、三位。具體到機構層面，8 家中國機構進入前十榜單。其中，中國科學院貢獻了 7 篇核心論文，位列第一。2000180016001400120010008006004002000被引頻次核心論文序號圖 17“水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線412325272931333537

135、3921191715131197531063化學與材料科學2024 研究前沿表 30“水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1中國3687.8%1中國科學院中國717.1%2美國819.5%2中南大學中國614.6%3澳大利亞614.6%3香港城市大學中國49.8%4英國24.9%3上海大學中國49.8%5比利時12.4%3臥龍崗大學澳大利亞49.8%5日本12.4%6復旦大學中國37.3%5加拿大12.4%6南開大學中國37.3%6中山大學中國37.3%6天津大學中國37.3%6馬里蘭大學美國37.3%

136、比利時澳大利亞加拿大中國36862111美國英國日本 核心論文 在施引論文方面，如表 31 所示，中國在總量上遙遙領先，美國、澳大利亞分列第二、三位。施引論文前十機構全部來自中國，反映了中國對該研究方向的高度關注與持續跟進。0642024 研究前沿化學與材料科學表 31“水系鋅離子電池無枝晶鋅金屬負極設計”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國404782.8%1中國科學院中國67813.9%2美國4849.9%2中南大學中國3066.3%3澳大利亞2956.0%3中國科學技術大學中國2344.8%4韓國2404.9%4香港城市大學中

137、國1984.1%5新加坡1683.4%5南開大學中國1683.4%6德國1422.9%6清華大學中國1422.9%7英國1312.7%6鄭州大學中國1422.9%8加拿大1172.4%8湖南大學中國1332.7%9印度881.8%9哈爾濱工業大學中國1242.5%9日本881.8%10復旦大學中國1192.4%美國英國日本韓國澳大利亞德國加拿大新加坡印度中國40474842952401681421311178888 施引論文 065化學與材料科學2024 研究前沿1.3 重點熱點前沿“吸附式大氣集水研究”水是生命之源，然而世界三分之二的人口面臨缺水壓力。而且，許多面臨水資源短缺的國家都是內陸國

138、家，難以使用海水淡化的方法獲取淡水。雖然空氣中存在大量水蒸氣，但通過結露技術集水非常耗能且不切實際，尤其是在相對濕度較低的地區。相比之下，基于吸附的太陽熱能驅動的大氣集水技術能夠在低濕度條件下捕獲水蒸氣，是一種解決干旱、內陸、偏遠地區水資源短缺問題的有效方法。該前沿的 27 篇核心論文從吸附劑材料設計、器件結構設計等角度研究提高吸附式大氣集水器件的產水效率，主要是前者。提出的吸附劑材料包括金屬有機框架化合物（MOF）、共價有機框架化合物、聚合物水凝膠、納米核殼結構材料等類型。被引頻次最高的四篇論文全部來自美國加州大學伯克利分校Omar M.Yaghi 教授團隊。在被引頻次最高的論文中，Yagh

139、i 教授團隊討論了用于吸附水的 MOF 的關鍵化學和結構因素，介紹了 MOF吸附水機制以及精細調節其吸附行為的策略，并針對用于大氣集水的 MOF，提出了相應篩選方法，概述了用于大氣集水器件的下一代MOF 的設計概念。如表 32 所示，該前沿的 27 篇核心論文來自 10 個國家，反映了該前沿技術的重要價值受到普遍關注。特別是兩個沙漠國家進入榜單，說明了該技術對當地具有重要的現實意義。美國貢獻了 15 篇核心論文，位列第一，主要發文機構包括加州大學伯克利分校、勞倫斯伯克利國家實驗室、德克薩斯大學奧斯汀分校、麻省理工學院，分列機構排行榜的第一、三、四、七位。沙特阿拉伯以 11 篇核心論文位居榜單第

140、二位，但其中 7 篇論文來自阿卜杜勒阿齊茲國王科技城與加州大學伯克利分校的合作，前者也因此位居機構排行榜第二位。中國貢獻了10篇論文，位居榜單第三位，其中 4 篇來自上海交通大學，該機構與德克薩斯大學奧斯汀分校、阿卜杜拉國王科技大學并列機構排行榜第四位。450400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 18“吸附式大氣集水研究”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線2712 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2611109876543210662024 研究前沿化學與材料科學表 32“吸附式大氣集水研究”研究前沿中核心論文的

141、 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國1555.6%1加州大學伯克利分校美國933.3%2沙特阿拉伯1140.7%2阿卜杜勒阿齊茲國王科技城沙特阿拉伯725.9%3中國1037.0%3勞倫斯伯克利國家實驗室美國518.5%4韓國311.1%4德克薩斯大學奧斯汀分校美國414.8%5法國13.7%4上海交通大學中國414.8%5荷蘭13.7%4阿卜杜拉國王科技大學 沙特阿拉伯414.8%5意大利13.7%7麻省理工學院美國311.1%5德國13.7%8韓國科學技術研究院韓國27.4%5阿拉伯聯合酋長國13.7%8香港理工大學中國27.4%5俄羅斯13.7%

142、8猶他大學美國27.4%俄羅斯沙特阿拉伯阿拉伯聯合酋長國意大利中國1511103111111美國韓國德國法國荷蘭 核心論文 067化學與材料科學2024 研究前沿在施引論文方面，如表 33 所示，中國在總量上遠高于其他國家，體現了中國對該研究方向的密切關注，美國、德國分列第二、三位。在施引論文前十機構中，中國有 5家機構上榜，其中中國科學院位居第一，美國有 2 家機構進入榜單，新加坡、法國、沙特阿拉伯各有 1家機構進入榜單。表 33“吸附式大氣集水研究”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國117654.1%1中國科學院中國1557.

143、1%2美國39518.2%2上海交通大學中國1074.9%3德國1295.9%3新加坡國立大學新加坡653.0%4印度1135.2%4浙江大學中國642.9%5英國1125.2%5法國國家科學研究中心法國632.9%6韓國1014.6%6華中科技大學中國432.0%7沙特阿拉伯914.2%6加州大學伯克利分校美國432.0%7新加坡914.2%8阿卜杜拉國王科技大學 沙特阿拉伯411.9%9法國723.3%9西北大學美國391.8%10日本713.3%9天津大學中國391.8%美國英國日本韓國沙特阿拉伯德國法國新加坡印度中國117639512911311210191917271 施引論文 06

144、82024 研究前沿化學與材料科學2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿概述在化學與材料科學領域共有 3 項研究入選新興前沿，涉及有機太陽能電池、有機晶體管、鋰金屬電池三個方向。表 34 化學與材料科學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1用于高效有機太陽能電池的小分子受體材料82522022.82有機電化學晶體管62392022.73用于鋰金屬電池的聚合物固態電解質93362022.62.2 重點新興前沿“有機電化學晶體管”作為一種基于有機混合離子電子導體的晶體管技術，有機電化學晶體管具有高靈敏度、快速響應速度、低工作電壓、高跨導、良好的生物相容性等優點，在邏輯

145、電路、傳感器件、健康檢測和仿生電子等領域具有良好的應用前景。該新興前沿的 6 篇論文來自中國、瑞典、美國、沙特阿拉伯四個國家，內容包括有機電化學晶體管的制備和表征以及在傳感、人工脈沖神經元、邏輯電路等領域的應用。被引頻次最高的一篇論文來自林雪平大學等瑞典研究機構，該論文報道了基于全印刷有機電化學晶體管的具有離子調制尖峰的有機電化學神經元。研究人員將人工神經元與捕蠅草相連，使用微弱的電生理信號刺激人工神經元，人工神經元產生反應后成功誘導捕蠅草閉合了葉片。此外，在中美合作發表在 自然（Nature）雜志的一篇高被引論文中，通過合成新的電活性和離子滲透性半導體聚合物以及電活性混合層界面工程，研究人員

146、構造了垂直架構有機電化學晶體管，該結構在 p 型和 n型操作模式下均表現出前所未有的性能。069化學與材料科學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS0702024 研究前沿物理學物理學082024 研究前沿 RESEARCH FRONTS071物理學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 物理學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢物理領域位居前 10 位的熱點前沿主要集中于凝聚態物理、理論物理、半導體物理、量子物理和高能物理。凝聚態物理方面的熱點前沿有 3 個，新型超導材料的研究依然保持了很高的熱度，富氫化物連續四年入選熱點前沿，籠目超導材料 AV3S

147、b5和無限層型鎳酸鹽也連續兩年入選熱點前沿。理論物理方面聚焦修改的引力理論研究，即f(Q)引力理論。半導體物理方面涌現 3 個新出現的熱點前沿，包括量子點發光二極管、微型發光二極管（MicroLED）以及氧化鎵功率器件。量子物理方面的熱點前沿有 2 個，雙場量子密鑰分發持續入選熱點前沿，半導體量子計算是新出現的熱點前沿。高能物理方面，暗物質粒子候選者之一的軸子備受關注，軸子暗物質探測成為了新的熱點前沿。表 35 物理學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1高壓下富氫化物的高溫超導電性研究3040462021.5 2籠目超導材料 AV3Sb5的特性研究455

148、6942021.1 3f(Q)引力理論及其應用2623202021.1 4量子點發光二極管2440592020.8 5無限層型鎳酸鹽的超導電性研究2528202020.7 6雙場量子密鑰分發3656822020.6 7半導體量子計算2337362020.2 8軸子暗物質探測1726302020.2 9微型發光二極管的尺寸效應研究1523602020.1 10氧化鎵功率器件研發4479902020.0 0722024 研究前沿物理學1.2 重點熱點前沿“半導體量子計算”201820192020202120222023圖 19 物理學領域 Top10 熱點前沿的施引論文 高壓下富氫化物的高溫超導電

149、性研究 籠目超導材料 AV3Sb5的特性研究 f（Q）引力理論及其應用 量子點發光二極管 無限層型鎳酸鹽的超導電性研究 雙場量子密鑰分發 半導體量子計算 軸子暗物質探測 微型發光二極管的尺寸效應研究 氧化鎵功率器件研發與經典計算相比，量子計算具有指數級的潛在計算速度優勢，因此，世界主要國家都在大力推進量子計算的發展。量子計算有多種技術路線，目前呈現出并行發展的態勢。半導體量子計算是主要的技術路線之一，可與現代半導體工藝技術兼容，受到了全球高校、科研機構、大型企業的廣泛關注。半導體量子計算中，硅基自旋量子比特是當前的熱門研究方向，主要聚焦量子比特的操作保真度和量子比特的集成。近年來，硅基自旋量子

150、比特的研究取得了一系列重大的突破。在量子比特的操作保真度中，先后實現了超過容錯閾值的單電子自旋量子比特門操作保真度（99.9%以上）、99%以上的兩量子比特門操作保真度，以及實現鍺空穴量子比特及其超快操控等重大進展。在量子比特的集成中，取得了自旋量子比特與超導腔的強耦合、四量子比特處理器、六量子比特處理器，以及高于 1K 溫度下的自旋量子比特操控等突破。盡管半導體量子計算已取得了長足的發展，但目前仍處于探索階段，其不斷發展將助力通用量子計算機的實現。從 被 引 頻 次 看（圖 20），23 篇核心論文中被引頻次最高的論文是 2018 年日本理化學研究所（RIKEN）實現將單電子自旋量子比特門操

151、作保真度提高到 99.9%以上的研究，被引頻次為 471 次。緊隨其后是 2018 年荷蘭代爾夫特理工大學實現可編程兩量子比特處理器、2018 年美國普林斯頓大學實現受控非（CNOT）門以及 2018年普林斯頓大學實現自旋量子比特與超導腔的強耦合的論文，被引頻次分別為 439、350、250 次。此外，2019 年荷蘭代爾夫特理工大學實現自旋量子比特與超導腔的強耦合、2020 年澳大利亞新南威爾士大學實現高于 1K 溫度下的自旋量子比特操控、2021 年荷蘭代爾夫特理工大學實現四量子比特鍺量子處理器等研究，也獲得了廣泛的引用。073物理學2024 研究前沿在 核 心 論 文 產 出 方 面（表

152、36），荷蘭和美國表現最活躍，是核心論文的主要產出國家。23篇核心論文中，荷蘭貢獻 12 篇，占核心論文總量的 52.2%，美國參與的有 11 篇，占核心論文總量的47.8%。日本、澳大利亞等也有不錯的表現。核心論文貢獻最多的機構是荷蘭代爾夫特理工大學，荷蘭國家應用科學研究院和美國普林斯頓大學位列核心論文產出機構的第二和第三位。Top 產出機構中，來自美國的有 5 所，日本的有 3 所，荷蘭和加拿大各 2 所，澳大利亞、中國和德國各 1 所。500450400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 20“半導體量子計算”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線121314

153、15161718192021222311109876543210730742024 研究前沿物理學排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1荷蘭1252.2%1代爾夫特理工大學荷蘭1252.2%2美國1147.8%2荷蘭國家應用科學研究院荷蘭834.8%3日本626.1%3普林斯頓大學美國521.7%4澳大利亞417.4%4新南威爾士大學澳大利亞417.4%5德國28.7%4慶應義塾大學日本417.4%5瑞士28.7%6美國國家標準與技術研究院美國313.0%5中國28.7%6英特爾公司美國313.0%5加拿大28.7%8加拿大高等研究院加拿大28.7%9芬蘭14.3%8東京大學日本2

154、8.7%9丹麥14.3%8中國科學院中國28.7%9英國14.3%8理化學研究所日本28.7%9奧地利14.3%8舍布魯克大學加拿大28.7%9埃及14.3%8桑迪亞國家實驗室美國28.7%9法國14.3%8康斯坦茨大學德國28.7%9墨西哥14.3%8馬里蘭大學帕克分校美國28.7%表 36“半導體量子計算”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構 核心論文 墨西哥奧地利澳大利亞加拿大中國12116422221111111美國日本瑞士德國英國埃及法國芬蘭丹麥荷蘭075物理學2024 研究前沿分析該熱點前沿施引論文的國家和機構（表 37）可以發現，美國是最活躍的國家，遠超其他國家。中國、德

155、國、日本、澳大利亞、荷蘭緊隨其后。施引論文總量排名前10 的機構中，中國科學院的施引論文最多，緊隨其后的是澳大利亞新南威爾士大學和荷蘭代爾夫特理工大學。這些 Top 施引機構中，來自法國的機構有 4 家，中國有 2 家，澳大利亞、荷蘭、瑞士和德國各有1 家。表 37“半導體量子計算”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國43230.9%1中國科學院中國1198.5%2中國26819.2%2新南威爾士大學澳大利亞1148.2%3德國18913.5%3代爾夫特理工大學荷蘭1128.0%4日本16611.9%4原子能與替代能源委員會法國67

156、4.8%5澳大利亞14710.5%5格勒諾布爾大學法國664.7%6荷蘭1329.4%5中國科學技術大學中國664.7%7英國1138.1%7格勒諾布爾-阿爾卑斯大學法國654.7%8法國1128.0%8法國國家科學研究中心法國634.5%8瑞士1128.0%9巴塞爾大學瑞士543.9%10加拿大916.5%10亥姆霍茲聯合會德國523.7%施引論文 美國英國日本瑞士澳大利亞德國法國加拿大荷蘭中國432268189166147132113112112910762024 研究前沿物理學在這個熱點前沿中，美國表現最活躍，是核心論文的主要產出國家，參與了 17 篇核心論文中的 11篇，占核心論文總量

157、的 64.7%（表38）。英國、德國、意大利、韓國等的表現也較為突出。參與核心論文最多的前 6 家機構都是美國機構，加州大學伯克利分校、芝加哥大學和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室排名前列。表 38 中的 Top 產出機構中（含并列共 13 家），來自美國的有 9 家，韓國 3 家，英國 1 家。500450400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 21“軸子暗物質探測”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線12131415161711109876543211.3 重點熱點前沿“軸子暗物質探測”暗物質是當代物理學和宇宙學研究中最重要的未解之謎之一。多年來，大質量弱相互作用粒

158、子（WIMP）一直是暗物質粒子的主要候選者，國際多個暗物質搜尋實驗都以 WIMP 為目標。近年來，暗物質粒子的另一個候選者軸子，引起了廣泛的關注。不少國家已經部署軸子暗物質實驗，包括美國軸子暗物質實驗（ADMX）、美國 HAYSTAC 實驗、韓國 CULTASK實驗、德國 MADMAX 實驗等，這些實驗陸續取得了不錯的成果，使軸子暗物質探測成為了新的研究熱點。從被引頻次看（圖 21），17篇核心論文中被引頻次最高的論文是 2018 年西班牙薩拉戈薩大學關于搜尋軸子的新實驗方法的綜述文章，被引頻次為 443 次。隨后是 2018 年美國 ADMX 合作組報道的排除了 2.66-2.82 eV 質

159、量范圍內軸子存在的可能性的實驗結果以及2020 年意大利國家核物理研究院關于量子色動力學軸子模型的綜述文章，被引頻次分別為 320 和 314次。此外，2020 年 ADMX 合作組排除了 2.813.31 eV 質量范圍內軸子存在的可能性的實驗結果，耶魯大學 2018 年通過 HAYSTAC 實驗排除 23.15-24.0 eV 質量范圍內軸子存在的可能性以及 2021 年排除16.9617.12eV 和 17.1417.28eV質量范圍內軸子存在的可能性的研究，2019 年美國麻省理工學院發布的 ABRACADABRA 實驗的首個實驗結果等，也受到了高度的關注。077物理學2024 研究前

160、沿排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國1164.7%1加州大學伯克利分校美國741.2%2英國635.3%2芝加哥大學美國529.4%3德國423.5%2勞倫斯利弗莫爾國家實驗室美國529.4%4意大利317.6%4美國國家標準與技術研究院美國423.5%4韓國317.6%4佛羅里達大學美國423.5%6西班牙15.9%4費米國立加速器實驗室美國423.5%6以色列15.9%7韓國科學技術研究院韓國317.6%6瑞士15.9%7西北太平洋國家實驗室美國317.6%6荷蘭15.9%7密西根大學美國317.6%6澳大利亞15.9%7韓國航空宇宙研究院韓國317.6%6日本15.9

161、%7韓國基礎科學研究所韓國317.6%6法國15.9%7華盛頓大學美國317.6%7謝菲爾德大學英國317.6%表 38“軸子暗物質探測”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構 核心論文 西班牙意大利澳大利亞以色列1164331111111美國日本瑞士德國英國法國荷蘭韓國0782024 研究前沿物理學該前沿施引論文 Top 產出國家（表39）中，美國仍是最活躍的國家，遠超其他國家。德國、意大利、中國緊隨其后。施引論文總量排名前10 的機構中，意大利國家核物理研究院的施引論文最多，隨后是德國亥姆霍茲聯合會、西班牙高等科學研究理事會和加州大學伯克利分校。Top10 施引論文產出機構中，來自美

162、國的機構有 3 家，德國有 2家，意大利、西班牙、日本、法國、中國各有 1 家。表 39“軸子暗物質探測”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國46838.3%1意大利國家核物理研究院意大利18315.0%2德國27422.4%2亥姆霍茲聯合會德國1028.4%3意大利21917.9%3西班牙高等科學研究理事會西班牙988.0%4中國16113.2%4加州大學伯克利分校美國887.2%5西班牙15512.7%5東京大學日本816.6%6英國15212.4%6芝加哥大學美國756.1%7日本14411.8%7法國國家科學研究中心法國74

163、6.1%8法國887.2%8馬普學會德國736.0%8俄羅斯887.2%9斯坦福大學美國675.5%10澳大利亞695.7%10中國科學院中國655.3%10瑞士695.7%施引論文 美國英國日本瑞士澳大利亞德國法國意大利俄羅斯西班牙中國46827421916115515214488886969079物理學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS0802024 研究前沿天文學與天體物理學天文學與天體物理學092024 研究前沿 RESEARCH FRONTS081天文學與天體物理學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 天文學與天體物理學領域 Top 1

164、0 熱點前沿發展態勢天文學與天體物理學領域位居前十位的熱點前沿關注引力波、宇宙學、黑洞、暗物質和暗能量、銀河系巡天等研究主題。引力波探測及理論研究表現最為突出，涌現出脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波、GW190521 雙黑洞并合引力波事件性質研究、雙黑洞并合引力波觀測揭示黑洞性質、“激光干涉儀引力波天文臺”和“歐洲引力波探測器”聯合觀測引力波瞬態目錄及其對致密天體性質的揭示、黑洞陰影和四維 Einstein-Gauss-Bonnet 引力理論等多個熱點前沿。宇宙學研究方面，哈勃常數爭議及宇宙學首次上榜，弦論沼澤地猜想與宇宙學再次上榜。黑洞、暗物質和暗能量研究主題仍然備受關注，相關熱點前沿包括：“

165、事件視界望遠鏡”對M87 黑洞的成像觀測、多項宇宙切變效應巡天項目揭示暗物質和暗能量本質。此外，“蓋亞”銀河系巡天任務發布階段成果再次上榜。表 40 天文學與天體物理學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1哈勃常數爭議及宇宙學1021202021.7 2“蓋亞”發布第三批觀測數據628692021.0 3脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波611172021.0 4“事件視界望遠鏡”對 M87 黑洞的成像觀測23682021.0 5GW190521 雙黑洞并合引力波事件性質研究510372020.6 6多項宇宙切變效應巡天項目揭示暗物質和暗能量本質1329612

166、020.2 7雙黑洞并合引力波觀測揭示黑洞性質2732382020.1 8“激光干涉儀引力波天文臺”和“歐洲引力波探測器”聯合觀測引力波瞬態目錄及其對致密天體性質的揭示433582020.0 9黑洞陰影和四維 Einstein-Gauss-Bonnet 引力理論1926742020.0 10弦論沼澤地猜想與宇宙學1530472019.5 0822024 研究前沿天文學與天體物理學1.2 重點熱點前沿“哈勃常數爭議及宇宙學”201820192020202120222023圖 22 天文學與天體物理學領域 Top10 熱點前沿的施引論文 哈勃常數爭議及宇宙學 “蓋亞”發布第三批觀測數據 脈沖星計時

167、陣列探測納赫茲引力波 “事件視界望遠鏡”對 M87 黑洞的成像觀測 GW190521 雙黑洞并合引力波事件性質研究 多項宇宙切變效應巡天項目揭示暗物質和暗能量本質 雙黑洞并合引力波觀測揭示黑洞性質 “激光干涉儀引力波天文臺”和“歐洲引力波探測器”聯合觀測引力波瞬態目錄及其對致密天體性質的揭示 黑洞陰影和四維 Einstein-Gauss-Bonnet 引力理論 弦論沼澤地猜想與宇宙學1929 年，美國天文學家 Edwin Hubble 發現距離地球越遙遠的星系遠離地球的速度越快，表明宇宙正在加速膨脹。Hubble 隨后建立了利用一種亮度周期性變化的恒星造父變星（Cepheid）作為“標準燭光”

168、來計算天體距離的方法，并推算出星系遠離速度增加值與距離之比為500 kms1 Mpc1（后被稱為哈勃常數）。20 世紀 80 年代，Hubble 的 學 術 繼 承 人 Allan Sandage 利用觀測能力更強的天文望遠鏡，發現 Hubble 的計算結果偏高，并將哈勃常數修正為 50 kms 1 Mpc 1左右。2015 年以來，根據宇宙微波背景（CMB）推算出的哈勃常數與根據傳統天文學方法計算出的數值不相符，導致了天文和物理學界的激烈爭論。宇宙微波背景可看做宇宙大爆炸的“余輝”，通過測量宇宙微波背景溫度和偏振的各向異性，并結合 CDM 宇宙學模型可推算宇宙膨脹速率。根據歐洲空間局（ESA

169、）“普 朗 克”（Planck）任務數據推算出的哈勃常數為67.270.60 kms1 Mpc1。2022年，諾貝爾物理學獎得主 Adam Riess團隊利用對造父變星與超新星的觀測數據，計算得出的哈勃常數約為73.041.04 kms 1 Mpc 1?；凇皹藴薁T光”方法測得的哈勃常數值要高于基于宇宙微波背景輻射方法的測量結果。多數科學家認為這一差別無法用統計學誤差來解釋，這一謎題即“哈勃常數爭議”。如果這兩種計算結果均被其他技術驗證是正確的，那么宇宙學定律可能需要改寫，并可能蘊含著超越廣義相對論和量子力學的新物理的線索。熱點前沿“哈勃常數爭議及宇宙學”包括 10 篇核心論文，內容聚焦不同研

170、究團隊利用多種方法測量哈勃常數的最新進展，以及為調和哈勃常數爭議而提出的各種解決方案。其中被引頻次最高的一篇核心論文來自約翰霍普金斯大學物083天文學與天體物理學2024 研究前沿理學家 Adam Riess 領導的“基于超新星、哈勃常數研究暗能量狀態方程”（SH0ES）國際科學合作項目。2022 年，該團隊基于“哈勃空間望遠鏡”（HST）近 30 年的觀測結果，對哈勃常數進行了重大更新，測得結果的不確定度已達 1%水平，出錯幾率僅百萬分之一。其他核心論文還包括利用宇宙微波背景功率譜數據、重子聲學振蕩、Pantheon+超新星數據等方法開展的哈勃常數測量研究。根據核心論文的產出國家和產出機構的

171、分析，美國在該領域的表現最為突出，美國主導或參與了大部分研究工作，貢獻了 8 篇核心論文。法國和英國作為該領域研究的第二梯隊，分別貢獻了 7 篇和 5 篇核心論文。作為 SH0ES 國際科學合作項目的發起機構，約翰霍普金斯大學無疑是該領域貢獻最多核心論文的機構。法國國家科學研究中心和索邦大學等法國機構在該領域也有突出表現。由于該領域的多篇核心論文均由全球多個科研機構合作完成，涉及國家和機構眾多，具體細節不再一一列舉，但也凸顯了國際合作在推動該領域研究的重要作用。8007006005004003002001000被引頻次核心論文序號圖 23“哈勃常數爭議及宇宙學”研究前沿中核心論文的被引頻次分布

172、曲線109876543210830842024 研究前沿天文學與天體物理學表 41“哈勃常數爭議及宇宙學”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國880.0%1約翰霍普金斯大學美國770.0%2法國770.0%1法國國家科學研究中心法國770.0%3英國550.0%3索邦大學法國550.0%4荷蘭440.0%4希臘440.0%4西班牙440.0%4印度440.0%4德國440.0%4意大利440.0%4加拿大440.0%4中國440.0%4挪威440.0%在施引論文方面，美國的施引論文量仍處于領先地位，占比29.0%。中國位居第四，表現

173、出良好的發展態勢。Top 10 施引論文產出機構的前三席分別為意大利國家核物理研究院、法國國家科學研究中心以及中國科學院。美國有三家機構登上 Top 10 施引論文產出機構榜，其中美國能源部排名第六，約翰霍普金斯大學和芝加哥大學并列第七。核心論文 西班牙意大利挪威加拿大875444444444美國中國希臘德國英國法國荷蘭印度085天文學與天體物理學2024 研究前沿表 42“哈勃常數爭議及宇宙學”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國35529.0%1意大利國家核物理研究院意大利13210.8%2英國22018.0%2法國國家科學研究

174、中心法國12810.5%3意大利20716.9%3中國科學院中國927.5%4中國19616.0%4意大利國家天體物理研究所意大利796.5%5印度16913.8%5西班牙高等科學研究理事會西班牙766.2%6西班牙14211.6%6美國能源部美國574.7%7法國14111.5%7約翰霍普金斯大學美國554.5%8德國13811.3%7馬普學會德國554.5%9日本937.6%7芝加哥大學美國554.5%10巴西887.2%10劍橋大學英國544.4%施引論文 美國英國日本巴西德國法國意大利西班牙中國印度35522020719616914214113893881.3 重點熱點前沿“脈沖星計時

175、陣列探測納赫茲引力波”脈沖星是快速旋轉的中子星，從其磁極發射射電束。當這些射電束掃過地球時，射電望遠鏡就會探測到有規律的信號，其精度可媲美原子鐘，這一精準周期性成為引力波探測的關鍵所在。當引力波在脈沖星和地球之間傳播時，其引發的時空扭曲會輕微地加速或減慢探測到的脈沖星信號。但是僅僅來自一顆脈沖星的信號可能會受到脈沖星波動或射電束與星際介質相互作用的影響。為實現更可靠的觀測，天0862024 研究前沿天文學與天體物理學 在核心論文的產出國家方面，美國、英國和德國各貢獻了 4 篇，加拿大、意大利、澳大利亞、瑞士、中國和法國各貢獻了 3 篇。在核心論文的產出機構方面，德國馬普學會貢獻了 4 篇；法國

176、國家科學研究中心、巴黎天文臺、奧爾良大學等六所法國機構，美國國家航空航天局、美國國防部、英國曼徹斯特大學、中國科學院、歐洲核子研究組織、加拿大多倫多大學、澳大利亞斯威本科技大學各貢獻了 3 篇核心論文。500450400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 24“脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線654321文學家將銀河系當作一個探測納赫茲低頻引力波的巨大“天線”，對銀河系中的數十顆脈沖星開展綜合研究，即脈沖星計時陣列（PTA）。2023 年，多個脈沖星計時陣列國際合作組分別利用位于北美、歐洲、印度、中國、澳大利亞的射電望遠鏡觀測數

177、據，報道了納赫茲引力波隨機背景存在的證據。其中，中國 CPTA 合作組利用的是 500 米口徑球面射電望遠鏡（FAST）“中國天眼”。對低頻背景引力波的探測，為研究其天體物理和宇宙學起源開辟了新的觀測窗口。研究認為，背景引力波可能源自超大質量雙黑洞（SMBH）。當兩個星系并合時，其中心的超大質量黑洞可能會形成雙黑洞系統，兩個黑洞將圍繞彼此運行數千至數百萬年后并合。這些超大質量天體的運動會產生納赫茲引力波。此外，背景引力波也可能來源于早期宇宙的暴漲過程，以及與暗物質相關的新物理學現象。熱點前沿“脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波”包括 6 篇核心論文，研究主題包括：基于北美納赫茲引力波天文臺（NAN

178、OGrav）、澳大利亞帕克斯脈沖星計時陣列（PPTA）、歐洲脈沖星計時陣列（EPTA）等的長期脈沖星計時數據搜尋納赫茲引力波背景存在的證據，以及探究可能產生納赫茲引力波背景的宇宙學過程之一宇宙弦。其中被引頻次最高的一篇論文基于 NANOGrav 收集的 12.5 年脈沖星計時數據集搜索各向同性隨機引力波背景，發現了關于隨機過程的強有力證據。087天文學與天體物理學2024 研究前沿表 43“脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國466.7%1馬普學會德國466.7%1英國466.7%2曼徹斯特大學英國3

179、50.0%1德國466.7%2中國科學院中國350.0%4加拿大350.0%2巴黎天文臺法國350.0%4意大利350.0%2歐洲核子研究組織瑞士350.0%4澳大利亞350.0%2法國國家科學研究中心法國350.0%4瑞士350.0%2奧爾良大學法國350.0%4中國350.0%2美國國家航空航天局美國350.0%4法國350.0%2多倫多大學加拿大350.0%10荷蘭233.3%2巴黎文理研究大學法國350.0%10波蘭233.3%2中央大區-盧瓦爾河谷大學聯合體法國350.0%10希臘233.3%2達芬奇大學法國350.0%10俄羅斯233.3%2美國國防部美國350.0%10匈牙利23

180、3.3%2斯威本科技大學澳大利亞350.0%核心論文 俄羅斯匈牙利意大利 澳大利亞加拿大44433333322222美國中國希臘波蘭德國英國法國荷蘭瑞士0882024 研究前沿天文學與天體物理學表 44“脈沖星計時陣列探測納赫茲引力波”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國20636.1%1意大利國家核物理研究院意大利8815.4%2中國16228.4%2中國科學院中國8615.1%3意大利10718.7%3法國國家科學研究中心法國549.5%4英國10418.2%4馬普學會德國539.3%5德國9817.2%5美國國家航空航天局美國

181、427.4%6日本6811.9%6巴黎文理研究大學法國407.0%7西班牙6110.7%7加州理工學院美國396.8%8法國6010.5%7東京大學日本396.8%9加拿大529.1%9巴黎天文臺法國376.5%10瑞士478.2%9北京大學中國376.5%從施引論文角度來看，美國施引論文數量領先，其次為中國、意大利、英國、德國。在施引論文的產出機構方面，意大利國家核物理研究院施引論文量最多，中國科學院、法國國家科學研究中心、德國馬普學會、美國國家航空航天局次之。施引論文 美國英國日本瑞士德國法國意大利加拿大西班牙中國206162107104986861605247089天文學與天體物理學20

182、24 研究前沿2.2 重點新興前沿“詹姆斯韋伯空間望遠鏡初步成果”2021 年 12 月 25 日發射的“詹姆斯韋伯空間望遠鏡”（JWST）是“哈勃空間望遠鏡”（HST）的繼任者，作為新的旗艦空間科學天文臺，旨在回答關于宇宙的懸而未決的問題，在天文學的各個領域取得突破性的發現。JWST 是一臺紅外天基天文臺，波長覆蓋范圍為 0.6 至 28.5 微米，具備比 HST 更寬的波長覆蓋范圍和更高的靈敏度。其主鏡直徑約為 6.5 米，是迄今建造的最大的天基望遠鏡。JWST 肩負四大任務目標：尋找大爆炸后形成的第一批星系或發光天體，探究星系從形成至今的演化過程，觀察恒星從初始階段到行星系統形成的過程，

183、以及測量行星系統的物理和化學性質（包括太陽系）并研究這些系統中存在生命的潛力。JWST 搭載了四臺科學儀器，分別是近紅外相機（NIRCam）、近紅外光譜儀（NIRSpec）、中紅外儀器（MIRI）、精細制導傳感器/近紅外成像儀和 無 縫 光 譜 儀（FGS/NIRISS）。JWST 是一項國際合作任務，由美國國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、加拿大航天局（CSA）共同組織實施，來自 14個國家的數千名科學家、工程師和技術人員參與了 JWST 的設計、建造、測試、集成、發射和運行工作。2022 年 7 月，JWST 發布首批全彩圖像和光譜數據，展現了前所未有的詳細宇宙景觀，標志著

184、 JWST 完成了為期 6 個月的試運行，科學任務正式啟動。新興前沿“詹姆斯韋伯空間望遠鏡初步成果”包括 48 篇核心論文，發表時間在 2022 至2023 年間，集中展現了 JWST 啟動運行以來所取得的重要科學發現。研究主題涉及 JWST 早期觀測圖像和光譜數據集中發布，基于 JWST早期觀測數據的巡天計劃，以及關于宇宙再電離時期、高紅移星系的觀測發現等。按照任務規劃，JWST 將運行 5 至 10 年，通過深入研究從大爆炸后的第一縷光，到星系、恒星和行星的形成，再到太陽系的演化的宇宙歷史各個階段，助力我們在理解宇宙和生命起源方面取得巨大飛躍。2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿

185、概述天文學與天體物理學領域有 1 項研究入選新興前沿，即“詹姆斯韋伯空間望遠鏡初步成果”，下面將對其開展重點解讀。表 45 天文學與天體物理學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1“詹姆斯韋伯空間望遠鏡”初步成果4820662022.90902024 研究前沿數學數 學102024 研究前沿 RESEARCH FRONTS091數學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 數學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢數學領域位居前十位的熱點前沿主要包括數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究、增廣綜合控制方法、大數據環境下高斯過程優化方法與應用、用于高維選擇性

186、推理的敲除濾波器及應用、求解偏微分方程的深度學習算法、Wasserstein 距離的統計推斷與優化傳輸、深度神經網絡在高維數據處理和函數近似中的應用、標量輔助變量（SAV）方法在多種模型中的應用、高維動態系統的稀疏建模與優化控制、最優傳輸問題新算法及應用等研究方向。與往年相比，2024 年 Top 10 熱點前沿既有延續又有發展。偏微分方程性質及求解研究以及非線性系統方向的多個熱點前沿連續多年入選該領域的熱點前沿或新興前沿，最優傳輸問題新算法及應用是該領域亮點研究成果的典型代表。表 46 數學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1數據驅動模型預測控制中的穩

187、定性與魯棒性研究65332021.0 2增廣綜合控制方法99052020.3 3大數據環境下高斯過程優化方法與應用65842019.8 4用于高維選擇性推理的敲除濾波器及應用86142019.4 5求解偏微分方程的深度學習算法973002019.2 6Wasserstein 距離的統計推斷與優化傳輸22322019.0 7深度神經網絡在高維數據處理和函數近似中的應用33312018.7 8標量輔助變量（SAV）方法在多種模型中的應用研究612302018.5 9高維動態系統的稀疏建模與優化控制33032018.3 10最優傳輸問題新算法及應用32402018.0 0922024 研究前沿數學1

188、.2 重點熱點前沿“數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究”數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究 增廣綜合控制方法 大數據環境下高斯過程優化方法與應用 用于高維選擇性推理的敲除濾波器及應用 求解偏微分方程的深度學習算法 Wasserstein 距離的統計推斷與優化傳輸 深度神經網絡在高維數據處理和函數近似中的應用 標量輔助變量（SAV）方法在多種模型中的應用研究 高維動態系統的稀疏建模與優化控制 最優傳輸問題新算法及應用201820192020202120222023圖 25 數學領域 Top10 熱點前沿的施引論文模 型 預 測 控 制（Model Predictive Contr

189、ol，MPC）是一種使用數學模型在有限時間內實時優化控制系統的技術。自 20 世紀70 年代發端于控制理論和優化方法的結合，MPC 最初主要應用于工業過程控制和化工領域，旨在通過預測系統未來行為優化當前控制策略，以提高系統的穩定性和響應性。隨著計算能力的提升和數學建模技術的進步，MPC 逐漸擴展到更廣泛的應用領域，如交通控制、能源管理、機械系統和生物醫學工程等。傳統的 MPC 方法通?；谙到y的數學模型，需要精確的系統描述和參數，這在實際應用中存在挑戰。隨著數據科學和機器學習的興起，數據驅動的方法逐漸成為研究的焦點。借助實時數據和機器學習技術，數據驅動 MPC 能夠靈活適應復雜系統的動態變化，

190、這為控制理論的發展帶來了新的方向和可能。而穩定性與魯棒性研究作為數據驅動 MPC 的核心問題，強調系統在面對動態變化、測量噪聲和參數不確定性時仍能保持所需的控制性能，這不僅能深化對控制系統穩定性的理論理解，還有助于新型優化技術和魯棒控制策略的發展?？傊?，該前沿方向研究可以為自動化控制系統的設計和實施提供重要的理論支持，不僅有益于推動控制理論的前沿發展，也有利于在自動駕駛、智能制造等前沿領域發揮其顯著的應用潛力。該熱點前沿共包含 6 篇核心論文，研究主要集中在多樣化控制策略、穩定性與魯棒性保證、理論分析與應用檢驗等諸多方面。具體來看，這 6 篇論文涵蓋多種數據驅動控制方法，如基于隱式模型描述、線

191、性矩陣不等式（LMI）和隨機矩陣理論的應用等，這些方法不僅適用于線性時不變系統，還擴展到非線性系統和不確定環境控制；著重于如何通過引入正則化和優化方法，設計穩定性和魯棒性較強的數093數學2024 研究前沿據驅動 MPC 方案，這些方案在面對測量噪聲和模型不確定性時能夠實現閉環系統的實際指數穩定性，以提高控制系統可靠性；不僅在理論上證明了控制方案可行性，還通過大量數值實驗和案例研究驗證了其在實際應用中的有效性。另外，核心論文還體現了該熱點前沿融合多交叉學科的趨勢，特別是在動態不確定性和復雜環境處理中，數據驅動控制技術展示了與強化學習等新興方法技術的交叉應用，為智能化和自適應性未來控制系統提供新

192、的思路和解決方案，而且未來研究也將著眼于進一步提升數據驅動控制技術的實用性和普適性。值得關注的是，該研究前沿被引頻次最高的 3 篇論文，作為該前沿領域的關鍵創新研究代表，在降低對精確系統模型依賴的情況下，提出了基于數據驅動的新型控制策略，顯著提升了控制系統在不確定性和噪聲條件下的穩定性和魯棒性。具體而言，它們利用歷史輸入輸出數據和持久激勵數據，構建了無需顯式系統矩陣辨識的隱式模型描述和參數化方法；通過理論證明，驗證了閉環系統在有無測量噪聲條件下的指數穩定性，并引入包含松弛變量和正則化項的魯棒修改方案，增強了系統的抗擾能力；同時，將強化學習與控制理論相結合，探討了模型在強化學習算法中的關鍵作用，

193、為復雜環境下的控制策略設計提供了新思路。這些工作為數據驅動模型預測控制的穩定性與魯棒性研究提供了新的理論和方法基礎，推動了該領域的進一步發展，對理論研究和工程應用具有重要影響。160140120100806040200被引頻次核心論文序號圖 26“數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線654321核心論文 Top 產出國家中（表47），美國和德國各貢獻了 2 篇核心論文；意大利、西班牙、瑞士和荷蘭分別貢獻了 1 篇核心論文。在機構方面，德國斯圖加特大學和美國加州大學伯克利分校均貢獻了 2篇核心論文；來自西班牙、德國、美國、意大利、瑞士和荷蘭的其他8 家

194、機構各貢獻了 1 篇核心論文。0942024 研究前沿數學從該研究前沿的施引論文情況來看（表 48），中國是對該前沿跟蹤研究最為積極活躍的國家，產出施引論文 123 篇，顯示了對該研究方向的關注。美國排名施引國家第二，產出施引論文 107 篇。除中國和美國外，意大利、德國、荷蘭、瑞士的施引論文產出量處于第二梯隊，分布在 30-50 篇之間，而他們同樣也是核心論文的 Top 產出國家。施引論文 Top 產出機構中，瑞士的蘇黎世聯邦理工學院以 25篇排名第一，德國斯圖加特大學、荷蘭格羅寧根大學分列第二和第三位。值得關注的是，中國和意大利均有 3 家機構上榜，為 Top 機構最多的國家，中國上榜的機

195、構為上海交通大學、北京理工大學和同濟大學。此外，美國的加州大學伯克利分校、麻省理工學院等機構也榜上有名。表 47 “數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國233.3%1斯圖加特大學德國233.3%1德國233.3%1加州大學伯克利分校美國233.3%3意大利116.7%3佛羅倫薩大學意大利116.7%3西班牙116.7%3工程數值方法國際研究中心西班牙116.7%3瑞士116.7%3蘇黎世聯邦理工學院瑞士116.7%3荷蘭116.7%3漢諾威萊布尼茨大學德國116.7%3格羅寧根大學荷蘭11

196、6.7%3加泰羅尼亞研究所西班牙116.7%3加泰羅尼亞理工大學西班牙116.7%3加州理工學院美國116.7%核心論文 美國瑞士德國荷蘭意大利西班牙221111095數學2024 研究前沿表 48“數據驅動模型預測控制中的穩定性與魯棒性研究”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構國家施引論文比例1中國12330.4%1蘇黎世聯邦理工學院瑞士256.2%2美國10726.4%2斯圖加特大學德國215.2%3意大利4611.4%3格羅寧根大學荷蘭204.9%4德國4410.9%4米蘭理工大學意大利153.7%5荷蘭317.7%5加州大學伯克利分校美國143.5%

197、6瑞士307.4%6上海交通大學中國123.0%7英國266.4%6佛羅倫薩大學意大利123.0%8加拿大174.2%8北京理工大學中國102.5%9瑞典153.7%8同濟大學中國102.5%10西班牙143.5%10漢諾威萊布尼茨大學德國92.2%10麻省理工學院美國92.2%10牛津大學英國92.2%10帕多瓦大學意大利92.2%1.3 重點熱點前沿“最優傳輸問題新算法及應用”1781 年，法國數學家 Gaspard Monge首次提出最優傳輸（Optimal Transport）問題，其動機是在工作量最小化的情況下將給定質量的沙堆移動至另一具有規定形狀的目標堆。最優傳輸問題的目標是找到能

198、夠以最小的“全局”代價實現從源概率分布至目標概率分布的確定性映射，并稱之為蒙日映射（Monge 施引論文 美國英國瑞典瑞士德國荷蘭意大利加拿大西班牙中國12310746443130261715140962024 研究前沿數學1009080706050403020100被引頻次核心論文序號圖 27“最優傳輸問題新算法及應用”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線321map）。諾貝爾經濟學獎得主，前蘇聯數學家 Leonid Kantorovich 出于對二戰前后所面臨的資源分配和國民經濟最優化問題的思考，在 1942 年重新形式化了最優傳輸問題，其允許將一個地點的質量分開運輸到多個目標點，由此很多

199、問題就可以從尋找最優傳輸映射的Monge 問題轉化為尋找最優傳輸計劃的 Kantorovich 問題，該線性規劃問題可以用網絡單純形等方法來求解。1991 年，法 國 數 學 家 Yann Brenier 首 次 證 明 了 連 續 形 式Monge 問題和 Kantorovich 問題的等價性。對連續分布問題最優傳輸的研究，使得定義任何概率測量之間的傳輸問題成為可能，推動了最優傳輸理論的發展。2013 年，法國數學家 Marco Cuturi 使用熵正則化對最優傳輸距離進行熵約束，將最優傳輸問題轉化為凸優化問題，并提出最優傳輸求解器 Sinkhorn算法，在保證最優傳輸距離一定精度的前提下，

200、大幅提升了最優傳輸的求解速度。數學家 Cedric Villani與 Alessio Figalli 因其在最優傳輸理論及該理論在偏微分方程、度量幾何和概率方面的應用做出的重要貢獻分別榮獲 2010 年和 2018 年菲爾茲獎。盡管最優傳輸問題由一個工程問題所引發，但因其在各種不同規模的問題上都具有很強的可擴展性，因此被廣泛應用于經濟學和運籌學中的物流運輸、計算機圖形學中的顏色或紋理轉換，以及流體動力學和統計力學等應用中。近年來，最優傳輸理論的概念和方法日益滲透至機器學習領域，在基于深度學習的圖像匹配、計算流體力學、經濟學和醫學等領域發揮出巨大作用。熱點研究前沿“最優傳輸問題新算法及應用”包括

201、3篇核心論文，涉及最優傳輸問題理論及應用研究的多項重要進展：通過擴展Sinkhorn算法，開發出新的快速算法來逼近非平衡最優運輸問題，并驗證了其在二維形狀修改、顏色轉移和生長模型中的應用；開發出適用于一般拓撲空間中非負和有限 Radon 測度之間最優運輸問題的完整理論；以及定義一種新的非負測度空間上的傳輸度量，從而將最優傳輸推廣到具有不同質量的度量，并驗證了該算法在圖像插值中的應用。097數學2024 研究前沿從該研究前沿核心論文產出國家和機構來看（表 49），法國獨立貢獻了 2 篇核心論文，通信作者均來自世界領先的純數學和應用數學研究中心之一巴黎文理研究大學。德國、意大利合作貢獻了該熱點前沿

202、的另外 1 篇核心論文，參與研究機構主要包括德國魏爾斯特拉斯研究所、德國柏林洪堡大學以及意大利帕維亞大學。表 49“最優傳輸問題新算法及應用”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1法國266.7%1巴黎文理研究大學法國266.7%2德國133.3%1法國國家科學研究中心法國266.7%2意大利133.3%3魏爾斯特拉斯研究所德國133.3%3柏林洪堡大學德國133.3%3帕維亞大學意大利133.3%3法國國家信息與自動化研究所法國133.3%3巴黎-薩克雷高等師范學校法國133.3%從該研究前沿施引論文的角度看（表 50），美國占據領先地

203、位，貢獻了 40.1%的施引論文。法國、德國和意大利貢獻的施引論文分列第二至第四位。中國在該前沿積極跟進，施引論文數量位居第五。施引論文 Top 產出機構中，法國、美國研究機構分別占據 5 席和 3 席。貢獻居于前列的典型機構包括法國國家科學研究中心、法國巴黎西岱大學、法國巴黎薩克雷大學、美國麻省理工學院、加州大學洛杉磯分校等。核心論文 德國意大利法國2110982024 研究前沿數學表 50“最優傳輸問題新算法及應用”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國7340.1%1法國國家科學研究中心法國2011.0%2法國3217.6%2巴

204、黎西岱大學法國116.0%2德國3217.6%2巴黎-薩克雷大學法國116.0%4意大利2614.3%2麻省理工學院美國116.0%5中國1910.4%5加州大學洛杉磯分校美國105.5%6英國137.1%6加州大學歐文分校美國84.4%7葡萄牙94.9%6帕多瓦大學意大利84.4%8奧地利73.8%8法國國家信息與自動化研究所法國73.8%9澳大利亞63.3%8慕尼黑工業大學德國73.8%9加拿大63.3%9荷蘭63.3%施引論文 美國英國法國德國荷蘭意大利加拿大葡萄牙澳大利亞奧地利中國73323226191397666099數學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONT

205、S1002024 研究前沿信息科學信息科學112024 研究前沿 RESEARCH FRONTS101信息科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 信息科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢信息科學領域位居前十位的熱點前沿主要集中于下一代通信與網絡、人工智能理論與應用、人工智能硬件創新設計等方向（表51）。下一代通信與網絡方面的熱點前沿有 4 個，通信感知一體化研究成為新的熱點前沿，可重構智能表面相關前沿多次出現在熱點前沿中，此次的重點是 6G 等無線通信系統中的關鍵技術挑戰。熱點前沿無線網絡中的高能效聯邦學習、UAV 在未來無線網絡和邊緣計算中的應用及其優化設計的主題不斷

206、持續深化。人工智能理論與應用方面的熱點前沿有 4 個，其中,機器學習輔助蛋白質定向進化、基于深度學習的人員重識別研究 2 個主題首次成為熱點前沿，可解釋人工智能的理論基礎與應用在去年可解釋人工智能前沿的基礎上進行了更深入的探索。類腦計算硬件創新設計方面的熱點前沿有 2 個，利用憶阻器實現高效的神經網絡硬件加速首次成為熱點前沿，神經形態計算的硬件設計、算法創新與應用延續了去年脈沖神經網絡及其神經形態芯片熱點前沿主題。表 51 信息科學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1機器學習輔助蛋白質定向進化1929902020.62無線網絡中的高能效聯邦學習22594

207、02020.43基于深度學習的人員重識別研究2538992020.34通信感知一體化研究1219372020.35可解釋人工智能的理論基礎與應用1798712019.86可重構智能表面在 6G 等無線通信系統中的關鍵技術挑戰27124042019.77利用深度遷移學習實現高精度智能故障診斷1441522019.48UAV 在未來無線網絡和邊緣計算中的應用及其優化設計3693822018.99神經形態計算的硬件設計、算法創新與應用1543642018.910利用憶阻器實現高效的神經網絡硬件加速1036842018.81022024 研究前沿信息科學1.2 重點熱點前沿“機器學習輔助蛋白質定向進化

208、”201820192020202120222023圖 28 信息科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文 機器學習輔助蛋白質定向進化 無線網絡中的高能效聯邦學習 基于深度學習的人員重識別研究 通信感知一體化研究 可解釋人工智能的理論基礎與應用 可重構智能表面在 6G 等無線通信系統中的關鍵技術挑戰 利用深度遷移學習實現高精度智能故障診斷 UAV 在未來無線網絡和邊緣計算中的應用及其優化設計 神經形態計算的硬件設計、算法創新與應用 利用憶阻器實現高效的神經網絡硬件加速機器學習輔助蛋白質定向進化是近年來生物技術和計算科學交叉領域的熱點研究方向，利用機器學習算法的強大數據處理和預測能力，優化和加速蛋

209、白質定向進化的過程，旨在更加高效地探索蛋白質序列的突變空間，并設計出具有優良特性的蛋白質。2018 年，美國加州理工學院 Frances H.Arnold 教授因發明了酶定向進化技術榮獲諾貝爾化學獎，該技術極大地提高了生物酶催化劑的蛋白質工程改造效率。然而，傳統的定向進化方法存在實驗成本高、篩選效率低、容易陷入局部最優等問題。機器學習輔助蛋白質定向進化通過計算機模型模擬實驗篩選過程，可以顯著減少實驗篩選負擔，提高篩選效率，為蛋白質工程提供新的思路和方法。機器學習輔助蛋白質定向進化的關鍵技術方法包括深度神經網絡模型、遷移學習、多任務學習等。盡管機器學習輔助蛋白質定向進化具有巨大的應用潛力，但在實

210、際應用中仍面臨一些挑戰，如數據質量參差不齊、模型復雜度較高、計算資源需求大等。未來，隨著計算能力的不斷提升和算法的不斷優化，機器學習輔助蛋白質定向進化技術將更加成熟和完善，為蛋白質工程提供更加高效、精準的解決方案。熱點前沿“機器學習輔助蛋白質定向進化”包含 19 篇核心論文，主要探討了機器學習技術在蛋白質工程關鍵領域的應用，涵蓋了一系列新穎的方法和模型等，如采用深度學習架構，對蛋白質的三維結構和動態行為進行精確建模；利用機器學習模型預測蛋白質在不同環境條件下的穩定性和活性，促進新蛋白質功能的發現；利用機器學習算法對蛋白質序列進行高效設計等。Facebook 人工智能研究院的 Alexander

211、 Rives 等人發表在美國國家科學院院刊（PNAS）上的“Biological structure and function emerge from scaling 103信息科學2024 研究前沿unsupervised learning to 250 million protein sequences”一文被引頻次最高，達 456 次。該文將無監督學習應用于 2.5 億個蛋白序列，成功學習到了蛋白質的生物化學特性和結構信息，證明了無監督學習在生物學領域的巨大應用潛力，為蛋白質工程研究提供了新的視角和方法。該前沿的 19 篇核心論文中，美國貢獻了 14 篇，反映了其在此研究方向上的主導和領

212、先地位，德國貢獻了 3 篇，瑞士、中國、韓國、瑞典等國家分別貢獻了 1 篇。在核心論文產出機構方面，美國的機構表現突出，哈佛大學貢獻了 7 篇核心論文，麻省理工學院貢獻了4篇，加州大學伯克利分校、谷歌公司、慕尼黑工業大學、加州大學舊金山分校等機構分別貢獻了 2 篇。500450400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 29“機器學習輔助蛋白質定向進化”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線121314151617181911109876543211031042024 研究前沿信息科學表 52“機器學習輔助蛋白質定向進化”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排

213、名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國1473.7%1哈佛大學美國736.8%2德國315.8%2麻省理工學院美國421.1%3瑞士15.3%3加州大學伯克利分校美國210.5%3中國15.3%3谷歌公司美國210.5%3韓國15.3%3慕尼黑工業大學德國210.5%3瑞典15.3%3加州大學舊金山分校美國210.5%3英國15.3%3美國能源部美國210.5%3西班牙15.3%3加州理工學院美國210.5%3捷克15.3%3以色列15.3%3立陶宛15.3%對施引論文的分析顯示（表53），施引論文產出最多的為美國，參與了 705 篇，占比達總量的40.2%，顯示了美國對該方向的

214、持續關注。其次是中國，參與了 432篇施引文獻，之后是英國、德國、瑞士、法國等國家。從施引機構上看，哈佛大學最為活躍，排名第一，共參與 80 篇文獻，中國科學院、麻省理工學院緊隨其后，分別參與了 74 篇和 73 篇文獻。此外，施引機構中的斯坦福大學、法國國家科學研究中心、蘇黎世聯邦理工學院、劍橋大學等也是該前沿施引論文的主要產出機構。核心論文 美國英國韓國瑞典德國捷克瑞士以色列立陶宛西班牙中國143111111111105信息科學2024 研究前沿表 53“機器學習輔助蛋白質定向進化”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國70540

215、.2%1哈佛大學美國804.6%2中國43224.6%2中國科學院中國744.2%3英國18510.5%3麻省理工學院美國734.2%4德國18110.3%4斯坦福大學美國372.1%5瑞士794.5%5法國國家科學研究中心法國352.0%6法國724.1%6蘇黎世聯邦理工學院瑞士321.8%7印度663.8%6劍橋大學英國321.8%8丹麥613.5%8慕尼黑工業大學德國301.7%8日本613.5%9加州大學伯克利分校美國291.7%10加拿大563.2%10丹麥科技大學丹麥271.5%10佛羅里達大學美國271.5%1.3 重點熱點前沿“通信感知一體化研究”隨著下一代無線通信系統的發展，

216、智慧城市、智能制造、遠程醫療等多種新興應用將成為現實。這些應用有一個共同特點，就是同時需要高質量的無線通信能力和穩健且高精度的感知能力。而無線頻譜資源的日益緊張、越來越多的雷達頻段受到干擾等問題，都促使無線通信和傳感系統向著更高的頻段、美國英國法國印度丹麥日本德國瑞士加拿大中國705432185181797266616156 施引論文 1062024 研究前沿信息科學350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 30“通信感知一體化研究”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線121110987654321更大的天線陣列和小型化發展，從而在硬件架構、信道特性和信號處理方面變得越

217、來越相似。這為利用無線基礎設施實現傳感提供了機會。通信感知一體化（ISAC）被廣泛認為是 6G 通信網絡的關鍵使能技術，將使未來網絡超越傳統通信，提供無處不在的傳感服務來對周圍環境進行測量甚至成像。該技術能夠在通信與感知之間共享頻譜和硬件平臺，從而提升系統的頻譜效率、能量效率和硬件效率，甚至可以通過通感兩種功能的互相輔助、互相增益來提升彼此的性能。ISAC 在基礎理論、信號處理和網絡方面仍存在相當多的技術挑戰，如最佳波形設計和帶寬要求、最佳系統架構以及通信和感知數據融合等，因此也受到學術界和工業界的關注。該熱點前沿共有 12 篇核心論文，研究性論文和綜述性文章各占一半。研究性論文主要探討了雙功

218、能雷達通信基站的收發器架構、多輸入多輸出（MIMO）波束成形設計、以及基于 IEEE 802.11ad 雷達的聯合車載通信雷達系統等。綜述性文章主要探討 ISAC 的應用場景、基本局限性，通信與傳感之間的性能權衡，信號模型、波形設計和信號處理技術的最新進展，以及實現感知移動網絡的方法和挑戰等。在 12 篇核心論文中，被引頻次最高的是一篇研究性論文（322次，圖 28）于 2020 年發表在IEEE通信學報（IEEE Transactions on Communications），作 者 來 自 英國倫敦大學學院、美國羅格斯大學和英國南安普頓大學。該文使用混合模擬數字波束成形技術，提出了一種用于

219、在毫米波頻段運行的雙功能雷達-通信基站的新型收發器架構和幀結構，以及聯合目標搜索和通信信道估計的新方案。在綜述性文章中，被引頻次最高的文章（206 次）于 2022 年發表于IEEE 通信選定領域期刊（IEEE Journal on Selected Areas in Communications），作者來自南方科技大學、北京郵電大學、英國倫敦大學學院、香港中文大學、華為公司、以色列魏茨曼科學研究所、意大利卡西諾和南拉齊奧大學等。文章全面回顧了 ISAC 的背景、主要應用范圍和最新方法。107信息科學2024 研究前沿核心論文 Top 產出國家和機構中（表 54），中國核心論文數最多，貢獻了

220、9 篇論文；英國和美國分列二、三位。英國倫敦大學學院在核心論文 Top 機構中表現突出，名列第一。中國的南方科技大學貢獻了4 篇論文，名列第二。以色列的魏茨曼科學研究所、美國羅格斯大學和中國的北京郵電大學并列第三。由此可見，與其他國家相比，中國、英國、美國和以色列對通信傳感一體化技術研究更為關注。表 54“通信感知一體化研究”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1中國975.0%1倫敦大學學院英國758.3%2英國758.3%2南方科技大學中國433.3%3美國541.7%3魏茨曼科學研究所以色列325.0%4以色列433.3%3羅格斯大

221、學美國325.0%5意大利325.0%3北京郵電大學中國325.0%6澳大利亞216.7%7卡西諾和南拉齊奧大學意大利216.7%7西班牙18.3%7南安普頓大學英國216.7%7韓國18.3%7清華大學中國216.7%7法國18.3%7悉尼科技大學澳大利亞216.7%7華為公司中國216.7%7北京理工大學中國216.7%核心論文 美國英國韓國法國澳大利亞以色列意大利西班牙中國9754321111082024 研究前沿信息科學表 55“通信感知一體化研究”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1中國64767.3%1北京郵電大學中國747

222、.7%2美國15315.9%2電子科技大學中國677.0%3英國13514.0%3南方科技大學中國485.0%4澳大利亞919.5%3悉尼科技大學澳大利亞485.0%5意大利505.2%5東南大學中國454.7%6德國474.9%6西安電子科技大學中國444.6%7加拿大424.4%7北京理工大學中國424.4%8韓國414.3%8清華大學中國404.2%9瑞典343.5%9倫敦大學學院英國384.0%10新加坡313.2%10中國科學院中國303.1%在施引論文的 Top 產出國家和機構中（表 55），中國遙遙領先于其他國家，表明中國在此研究方向上持續保持熱情。美國和英國在施引論文體量上形成

223、第二梯隊。在施引論文機構層面，中國機構占據Top10 機構的 8 個席位，且均為知名高校和科研機構，可見我國機構對此研究方向的重視。北京郵電大學貢獻了 74 篇論文，名列第一，電子科技大學和南方科技大學緊隨其后。悉尼科技大學和倫敦大學學院在核心論文和施引論文中均有所表現，在此方向有持續的產出。美國英國韓國德國瑞典意大利加拿大澳大利亞新加坡中國64715313591504742413431 施引論文 109信息科學2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS1102024 研究前沿經濟學、心理學及其他社會科學經濟學、心理學及其他社會科學122024 研究前沿 RESEARCH

224、 FRONTS111經濟學、心理學及其他社會科學2024 研究前沿1.熱點前沿及重點熱點前沿解讀1.1 經濟學、心理學及其他社會科學領域 Top 10 熱點前沿發展態勢位居前 10 位的熱點前沿體現出數智技術與經濟學、心理學及其他社會學的交叉融合，關注人類健康和氣候環境主題等研究趨勢。在數智技術交叉融合方向共有4 個熱點前沿，如“腦電圖數據分析在神經科學、心理學、認知科學中的應用”“深度學習算法與金融預測、資產定價”“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”3 個熱點前沿將人工智能、大數據技術方法應用于心理學、經濟學、社會學研究問題；“人工智能倫理準則”研究熱點則從技術的發展和應用是否符合倫理道德

225、標準和社會治理要求角度開展理論及實踐研究。在人類健康及氣候環境主題方面，“COVID-19 對不同人群的心理健康影響”“社會結構因素與健康差異關系研究”“超加工食品消費問題”共 3 個熱點前沿從心理健康、食品健康、社會健康水平等方面開展研究；“氣候變化與投資決策”“人類活動對氣候變化及生物多樣性等影響”這 2 個熱點前沿從氣候環境角度進行經濟及生物多樣性方面研究。表 56 經濟學、心理學及其他社會科學領域 Top 10 熱點前沿序號熱點前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1政策變化評估及特定事件影響研究3058712021.0 2COVID-19 對不同人群的心理健康影響2533352020

226、.7 3氣候變化與投資決策1827282020.7 4人類活動對氣候變化、生物多樣性等影響713962020.6 5社會結構因素與健康差異關系研究1012952020.6 6腦電圖（EEG）數據分析在神經科學、心理學、認知科學中的應用812172020.4 7深度學習算法與金融預測、資產定價1420852020.2 8超加工食品消費問題3575052019.5 9零工經濟的算法、人力資源及平臺管理1321772019.2 10人工智能倫理準則512862019.2 1122024 研究前沿經濟學、心理學及其他社會科學 政策變化評估及特定事件影響研究 COVID-19 對不同人群的心理健康影響

227、氣候變化與投資決策 人類活動對氣候變化、生物多樣性等影響 社會結構因素與健康差異關系研究 腦電圖（EEG）數據分析在神經科學、心理學、認知科學中的應用 深度學習算法與金融預測、資產定價 超加工食品消費問題 零工經濟的算法、人力資源及平臺管理 人工智能倫理準則201820192020202120222023圖 31 經濟學、心理學及其他社會科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文1.2 重點熱點前沿“超加工食品消費問題”超加工食品以美味、方便、保質期穩定且價格實惠的特點備受追捧。如今，在高收入國家以及越來越多的中等收入國家，超加工食品/加工食品已占膳食總能量的 50%以上。然而，越來越多的研究表

228、明，超加工食品消費與非傳染性疾病風險增長相關聯，構成了公共衛生挑戰。在此背景下，超加工食品消費問題引發了學者們的廣泛關注，不同研究從概念辨析、疾病風險、社會影響等角度開展了深入分析。該熱點前沿共有 35 篇核心論文（圖 32），其中 5 篇論文從概念辨析角度開展相關研究；9 篇論文開展了關于超加工食品消費對人口結構、死亡率、公共健康狀況等相關社會影響分析；21 篇論文從定性及定量角度進行超加工食品消費與非傳染性疾病相關聯系的研究，其中與肥胖疾病相關研究最多。被引頻次最高的論文是巴西圣保羅大學與加拿大蒙特利爾大學合作發表于公共衛生營養（Public Health Nutrition）上的關于超加

229、工食品是什么以及如何識別的研究，被引頻次為 830 次。該研究提供了一份較為清晰而簡單的指南，旨在識別超加工食品，論文中指出識別超加工產品的一種實用方法是檢查其成分列表是否至少包含 NOVA 超加工食品組的一項特征。113經濟學、心理學及其他社會科學2024 研究前沿熱點前沿核心論文中有 19 篇來自巴西，占所有論文的 54.3%，美國、法國、英國等相關研究相對較多。中國貢獻了 2 篇論文，排名第 8。在表 57 的核心論文產出 Top機構列表中，來自法國的機構多達7 家，排名第一的機構是巴西圣保羅大學。9008007006005004003002001000被引頻次核心論文序號圖 32“超加

230、工食品消費問題”研究前沿核心論文的被引頻次分布曲線35122213231424152516261727182819292030 31 32 33 341121109876543211131142024 研究前沿經濟學、心理學及其他社會科學表 57“超加工食品消費問題”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1巴西1954.3%1圣保羅大學巴西1748.6%2美國925.7%2巴黎西岱大學法國514.3%3法國514.3%2法國國立科學技術與管理大學法國514.3%3英國514.3%2荷森姆大學法國514.3%5澳大利亞411.4%2法國國家農

231、業食品與環境研究院法國514.3%5加拿大411.4%2巴黎公共援助醫院法國514.3%7意大利38.6%2法國國家健康與醫學研究所法國514.3%8西班牙25.7%8紐約大學美國411.4%8中國25.7%8迪肯大學澳大利亞411.4%8伊朗25.7%8巴黎第十三大學法國411.4%8蒙特利爾大學加拿大411.4%核心論文 美國巴西英國伊朗法國澳大利亞加拿大意大利西班牙中國19955443222115經濟學、心理學及其他社會科學2024 研究前沿從施引論文來看，美國以 863篇施引論文位居首位，巴西、英國、澳大利亞分別位列第二至第四位。在施引機構層面，核心論文產出最多的巴西的圣保羅大學，其施

232、引論文也最多，體現出了該機構對超加工食品研究方向的持續關注和貢獻，其次是美國的哈佛大學和澳大利亞的迪肯大學。表 58“超加工食品消費問題”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1美國86330.1%1圣保羅大學巴西29310.2%2巴西63922.3%2哈佛大學美國1545.4%3英國35212.3%3迪肯大學澳大利亞1254.4%4澳大利亞32411.3%4賽博公司西班牙1073.7%5西班牙2358.2%5法國國家農業食品與環境研究院法國943.3%6中國1866.5%6北卡羅來納大學美國853.0%7法國1816.3%7巴黎西岱大學法

233、國792.8%8加拿大1736.0%8法國國家健康與醫學研究所法國782.7%9意大利1555.4%9悉尼大學澳大利亞762.6%10墨西哥1184.1%10墨西哥國家公共衛生研究所墨西哥702.4%10米納吉拉斯聯邦大學巴西702.4%美國英國巴西法國意大利墨西哥加拿大澳大利亞西班牙中國863639352324235186181173155118 施引論文 1162024 研究前沿經濟學、心理學及其他社會科學1.3 重點熱點前沿“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”隨著互聯網時代到來，催生出了以零工經濟為代表的新就業形態，這從根本上改變了傳統的雇傭關系。依托數字平臺快速發展、打破傳統用工模式

234、的零工經濟已成為靈活就業的“助推器”和全民就業的“蓄水池”。零工經濟一個顯著的特點是由算法代替人類領導對工作者的任務過程進行實時、動態和自動化的控制，即實行算法控制，其算法控制特點對人力資源及平臺管理也帶來新的變革。因此，相關研究熱點主要集中于零工經濟的算法控制、人力資源管理創新、平臺管理挑戰等主要領域。該熱點前沿共有 13 篇核心論文，4 篇論文內容涉及從算法控制角度開展的零工經濟中的自主與控制關系、依賴性與不穩定性等研究；4 篇論文從人力資源管理角度探究了零工經濟的勞動過程、個性化工作身份、工作環境變革等問題；5 篇論文從平臺眾籌性、平臺組織架構、平臺競爭性等角度開展零工經濟的平臺管理研究

235、。被引頻次最高的論文是英國牛津大學互聯網研究所發表于工作、就業與社會（Work,Employment and Society）的全球零工經濟中的自主性和算法控制研究，被引頻次為 372 次。文章開展了在線勞動力平臺上零工工作質量研究，特別是平臺算法控制對零工工作的影響，具體通過開展6 個國家的半結構化訪談和跨區域調查，研究了零工工作是如何被基于平臺的算法所控制及塑造。熱點前沿核心論文中有 6 篇來自美國，占所有論文的 46.2%，其次為英國5篇，占比38.5%。愛爾蘭、澳大利亞、法國、加拿大、瑞典也開展了相關研究。從機構層面看，在 22 家 Top 機構中，有 10 家是美國機構，美國的波士頓

236、學院、密西根大學和英國的牛津大學分別貢獻2 篇核心論文（表 59）。400350300250200150100500被引頻次核心論文序號圖 33“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”研究前沿中核心論文的被引頻次分布曲線12131110987654321117經濟學、心理學及其他社會科學2024 研究前沿表 59“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”研究前沿中核心論文的 Top 產出國家和機構排名國家核心論文比例排名機構所屬國家核心論文比例1美國646.2%1波士頓學院美國215.4%2英國538.5%1密西根大學美國215.4%3愛爾蘭215.4%1牛津大學英國215.4%4澳大利亞17.7%

237、4耶魯大學美國17.7%4法國17.7%4奧古斯塔納大學美國17.7%4加拿大17.7%4伊利諾伊大學香檳分校美國17.7%4瑞典17.7%4東北大學（美國）美國17.7%4賓夕法尼亞大學美國17.7%4邁阿密大學美國17.7%4哈佛大學美國17.7%4費爾菲爾德大學美國17.7%4華威大學英國17.7%4倫敦大學國王學院英國17.7%4曼徹斯特大學英國17.7%4伊迪斯科文大學澳大利亞17.7%4悉尼大學澳大利亞17.7%4西澳大利亞大學澳大利亞17.7%4曼尼托巴大學加拿大17.7%4麥克馬斯特大學加拿大17.7%4科克大學愛爾蘭17.7%4都柏林大學愛爾蘭17.7%4呂勒奧理工大學瑞典1

238、7.7%核心論文 美國瑞典英國法國澳大利亞加拿大愛爾蘭65211111182024 研究前沿經濟學、心理學及其他社會科學表 60“零工經濟的算法、人力資源及平臺管理”研究前沿中施引論文的 Top 產出國家和機構排名國家施引論文比例排名機構所屬國家施引論文比例1英國30325.8%1牛津大學英國393.3%2美國28524.2%2北卡羅來納大學美國282.4%3中國13811.7%2多倫多大學加拿大282.4%4澳大利亞12110.3%4悉尼大學澳大利亞211.8%5德國12010.2%5BI 挪威商學院挪威201.7%6加拿大897.6%5鹿特丹伊拉斯姆斯大學荷蘭201.7%7荷蘭776.5%

239、7愛丁堡大學英國191.6%8法國625.3%8康奈爾大學美國181.5%9意大利484.1%9哥本哈根商學院丹麥171.4%10挪威383.2%9中國人民大學中國171.4%10西班牙383.2%從 施 引 論 文 來 看，英 國 以303 篇施引論文位居首位，占比25.8%；緊隨其后的是美國，產出285 篇（24.2%）；中 國（11.7%）處于第三位，共計 138 篇。在施引機構層面，英國的牛津大學排名第一，美國的北卡羅來納大學和加拿大多倫多大學施引論文并列第二，中國人民大學與哥本哈根商學院皆貢獻了 17 篇施引論文，并列排名第 9。美國英國德國荷蘭法國挪威意大利加拿大澳大利亞西班牙中國

240、303285138121120897762483838 施引論文 119經濟學、心理學及其他社會科學2024 研究前沿2.2 重點新興前沿“生成式 AI 技術在教育領域的應用及影響”隨著人工智能的浪潮席卷全球，生成式人工智能在教育領域的應用正日益成為改革的先鋒。這項技術憑借其卓越的建模和創新知識的能力，已經在學習、教學、評估和信息獲取等方面引發了一場革命。特別是以 ChatGPT 為代表的大型語言模型，基于 OpenAI 的先進技術，通過監督學習和強化學習的微調，不僅極大地豐富了交互式學習體驗，也拓寬了個性化教育的邊界。在此背景下，數字技術領域及教育領域的研究者們正積極探索人工智能在教育教學和

241、職場工作中的多樣潛能，同時對于這項新興技術可能引發的挑戰持續保持著敏銳的警覺?！吧墒?AI 技術在教育領域的應用及影響”新興前沿的主要研究內容可以概況為兩大方面：一是從技術應用維度探討 AI 在教育中的應用，包括利用 AI 技術支持學習者、教師和教育行政管理者開展相關教學，生成式 AI 技術作為輔助工具，為教學提供多樣化的內容和形式，例如增強個性化學習模型，虛擬角色解答問題，拓展教學場景體驗等。二是從人的維度探索相關素養的提升，即學生及老師是否對 AI技術在教育領域可能產生的影響做好準備。一些學者對人工智能素養提升面臨的深層次問題進行了剖析，具體包括：學術抄襲、教學倫理、人權、個性化、技術解

242、方主義（techno-solutionism）、殖民主義等。生成式 AI 技術在教育領域的應用及影響是一個充滿潛力和挑戰的研究主題。盡管 AI 技術是一個強大的工具，在教學、學習、管理和評估等領域的應用潛力巨大，但不可否認的是目前其在倫理影響、學術不端、隱私安全等方面具有一定局限性和挑戰，相關問題需要持續關注和研究解決。表 61 經濟學、心理學及其他社會科學領域新興前沿序號新興前沿核心論文被引頻次核心論文平均出版年1生成式 AI 技術在教育領域的應用及影響152572023.0 2.新興前沿及重點新興前沿解讀2.1 新興前沿概述經濟學、心理學及其他社會科學領域有 1 項研究入選新興前沿，即“生

243、成式 AI 技術在教育領域的應用及影響”，重點解讀如下。1202024 研究前沿附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構附錄研究前沿綜述：尋找科學的結構 作者：David Pendlebury132024 研究前沿 RESEARCH FRONTS121附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構2024 研究前沿Eugene Gareld 1955 年 第 一次提出科學引文索引概念之際，即強調了引文索引區別于傳統學科分類索引的幾點優勢1。因為引文索引會對每一篇文章的參考文獻做索引，檢索者就可以從一些已知的論文出發，去跟蹤新近出版的引用了這些已知論文的論文。此外，無論是順序或回溯引用論文，引文索引都是高產與高效

244、的。因為引文索引是基于研究人員自身的見多識廣的判斷，并反映在他們文章的參考文獻中，而圖書情報索引專家對出版物的內容并不如作者熟悉只靠分類來做索引。Gareld 將這些作者稱作“引文索引部隊”，同時他認為這種索引是一張“創意聯盟索引”。他認為引文是各種思想、概念、主題、方法的標志：“引文索引可以精確地、毫不模糊地呈現主題，不需要過多的解釋，并對術語的變化具備免疫力2?！背酥?，引文索引具有跨學科屬性，打破了來源文獻覆蓋范圍的局限性。引文所呈現出的聯系不局限于一個或幾個領域這種聯系遍布整個研究世界。對科學而言，自從學科交叉被公認為研究發現的沃土，引文索引便呈現出獨特的優勢。諾貝爾獎得主 Josh

245、ua Lederberg 是 Gareld 這一思想較早的支持者，他在自己的遺傳學研究領域與生物化學、統計學、農業、醫學的交叉互動中受益匪淺。Science Citation Index(現在的 Web of Science)創 建 于 1964 年，2024年已有 58 個年頭3。雖然 Science Citation Index 經過很多年才被圖書情報人員以及學術圈完全認可，但是引文索引理念的影響力以及它在操作過程中產生的實質作用是無法被否認的。雖然 Science Citation Index 的主要用途是信息檢索，但是從其誕 生 之 初，Gareld 就 很 清 楚 他的數據可以被利用

246、來分析科學研究本身。首先，他意識到論文的被引頻次可以界定“影響力”顯著的論文，而這些高被引論文的聚類分析結果可以指向具體的領域。不僅如此，他還深刻理解到大量的論文之間的引用與被引用揭示了科學的結構，雖然它極其復雜。他發表于 1963 年的一篇論文“Citation Indexes for Sociological and Historical Research”，論述了利用引文分析客觀探尋研究前沿的方法4。這篇文章背后的邏輯與利用引文索引進行信息檢索的邏輯如出一轍：引文不僅僅體現了智力活動之間的相互連接，還體現了研究者社會屬性的相互聯系，它是研究人員做出的智力判斷，反映了學術領域學者行為的高度

247、自治與自律。Gareld 在 1964 年與同事 Irving H.Sher 及 Richard J.Torpie 第一次將引文關系佐證下指向的具備影響力的相關理論按時期進行線性描述，制作出 DNA 的發現過程及其結構研究的一幅科學歷史脈絡圖5。Gareld 清楚地看到引文數據是呈現科學結構的最好素材。到目前為止，除了利用引文數據繪制了特定研究領域的歷史圖譜外，尚未出現一幅展示更為宏大的科學結構的圖譜。在這個領域Gareld并不孤獨。同期，物理學、科學史學家Derek J.de Solla Price 也在試圖探尋科學研究的本質與結構。作為耶魯大學的教授，他首先使用科學計量方法對科學研究活動進

248、行了測量，并且分別于 1961 年與 1963 年出版了兩本頗具影響的書，證明了為什么 17世紀以來無論是研究人員數量還是學術出版數量都呈現指數增長態勢6,7。但是在他的工作中鮮有對科學研究活動本身的統計分析，因為在他不知疲倦的探究之路上，獲取、質詢、解讀研究活動的想法還沒有提上日程。Price 與 Gareld 正是在此時相識了。Price，這位裁縫的兒子，收到了來自 Gareld 的數據，他這樣描述當時的情景：“我從ISI 計算機房的剪裁板上取得了這些數據”8。1965 年，Price 發表了“科學研究論文網絡”一文，文中利用了大量的引文分析數據描述他所定義的”科學研究前沿”的本質9。之前

249、，他使用“研究前沿”這個詞語時采用的是其字面意思，即某些卓越科學家在最前沿所進行的領先研究。但是在這篇論文中，他以 N-射線1222024 研究前沿附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構研究為例(該研究領域的生命周期很短)，基于按時間順序排列的論文及其互引模式構成的網絡，從出版物的密度以及不同時期活躍度的角度對研究前沿進行了描述。Price觀察到研究前沿是建立在新近發表的“高密度”論文上，這些論文之間呈現出聯系緊密的網狀關系圖?！把芯壳把貜膩矶疾皇窍窬幙椖菢右恍幸恍芯幊鰜淼?。相反，它常常被漏針編織成小塊兒或者小條兒。這些 條 被客觀描述成 主題，對主題的描述雖然隨著時間推移會發生巨大變化，但是作為

250、智力活動的內在含義保持了相對穩定性。如果有人想探尋這種條的本質，也許就會指向一種勾勒當前科學論文 地形圖 的方法。這種 地形圖形成過程中，人們可以通過期刊在地圖中的位置以及在條中的戰略中心地位來識別期刊(實際上是國家、個人或單篇論文)的共同及各自相對的重要性”10。時 間 到 了 1972 年，年 輕 的科學史學者 Henry Small 離開位于紐約的美國物理學會，加入費城的美國科技信息所，他加入的最初動機是希望可以利用 Science Citation Index 的數據以及題名和關鍵詞的價值。但是很快他就調整了方向，把注意力從“文字”轉向了“文章間相互引用行為”，這種轉變背后的動機與 G

251、areld和 Price 不謀而合：引文的力量及其 發 展 潛 力。1973 年，Small 在Gareld1955 年介紹引文思想論文的基礎上，開拓出了自己全新的方 向，發 表 了 論 文“Co-citation in the scientific literature:A new measure of relationship between two documents”，這篇論文介紹了一種新的研究方法“共被引分析”，將描述科學學科結構的研究帶入了一個新的時期11。Small 利用兩篇論文被共同被引用的次數來描述這兩篇論文的相似程度，換句話說就是統計“共被引頻率”來確認相似度。他利用當時新

252、發表的粒子物理領域的論文分析來闡述自己的方法。Small發現，這些通過“共被引”聯系在一起的論文常常在研究主題上有高度的相似度，是相互關聯的思想集合。他認為基于論文被引用頻率的分析，可以用來尋找領域中關鍵的概念、方法和實驗，是進行“共被引分析”的起點。前者用客觀的方式揭示了學科領域的智力、社會和社會認知結構。像 Price 做研究前沿的研究一樣，Small 將最近發表的通過引用關系緊密編織在一起的論文聚成組，接著通過“共被引”分析，發現分析結果指向了自然關聯在一起的“研究單元”，而不是傳統定義的“學科”或較大的領域。Small 將“共被引分析”比作一部完整的電影，而不是一張孤立的圖片，以表達他

253、對該方法潛力的極大信任。他認為，通過重要論文間的相互引用模式分析，可以呈現某個研究領域的結構圖，這幅結構圖會隨著時間的推移而發生變化，通過研究這種不斷變化的結構，“共被引分析”可以幫助我們跟蹤科學研究的進展，以及評估不同研究領域的相互影響程度。還有一位值得注意的科學家是俄羅斯研究信息科學的 Irina V.Marshakova-Shaikevich。她也在 1973年提出了“共被引分析”的思想12。但是 Small 與 Marshakova-Shaikevich并不了解彼此的工作，因此他們的工作可以被看作是相互獨立、不謀而合的研究?？茖W社會學家 Robert K.Merton 將這種現象稱作“

254、共同發現”，這在科學史上是非常常見的現象，而很多人卻沒有意識到這種常見現象的存在13,14。Small 與Marshakova-Shaikevich 都將“共被引分析”與“文獻耦合”現象進行了對比，后者是 Myer Kessler 于 1963年闡釋的思想15?！拔墨I耦合”也是用來度量兩篇論文研究內容相似程度的方法，該方法基于兩篇論文中出現相同參考文獻的頻次來度量它們的相似程度，即如果兩篇論文共同引用了同一篇參考文獻，他們的研究內容就可能存在相似關系，相同的參考文獻越多，相似度越大?！肮脖灰治觥眲t是“文獻耦合”分析的“逆”方向：不用兩篇文章共同引用的參考文獻頻次做內容相似度研究的線123附錄

255、：研究前沿綜述：尋找科學的結構2024 研究前沿索，而是將“共同被引用”的參考文獻聚類，通過“共被引分析”度量這些參考文獻的相似度?！拔墨I耦合”方法所判斷兩篇文章之間的相似度是“靜態”的，因為當文章發表后，其文后的參考文獻不會再發生變化，也就是說兩篇論文之間的相似關系被固定下來了；但是“共被引”分析是一個逆過程，你永遠無法預知哪些論文會被未來發表的論文“共同被引用”，它會隨著研究的發展發生動態的變化。Small更傾向于使用“共被引分析”，他認為這樣的逆過程能夠反映科學活動、科學家認知隨著時間發生的變化16。接下來的一年，即 1974 年，Small 與位于費城 Drexel Universit

256、y的 Belver C.Grith 共同發表了兩篇該領域里程碑式的著作，闡釋了利用“共被引分析”尋找“研究單元”的方法，并且利用“研究單元”間的相似度做圖呈現研究工作的結構17,18。雖然此后該方法有過一些重大的調整，但是它的基本原理與實施方式從來沒有改變過。首先遴選高被引論文合集作為“共被引分析”的種子。將這樣的高被引論文合集限定在一定規模范圍內，這些論文被假定可以作為其相關研究領域關鍵概念的代表論文，對該領域起著重要的影響作用，作為尋找這些論文的線索，“被引用歷史”成為關鍵點，利用引用頻次建立的統計分析模型可以證明這些論文的確具有學科代表性與穩定性。一旦這樣的合集被篩選出來，就要對該合集做

257、“共被引”掃描。合集中，同時被同一篇論文引用的論文被結成對，稱作“共被引論文對”，當然會出現很多結不成對的“0”結果。當很多“共被引論文對”被找到時，接下來會檢查這些“共被引論文對”之間是否存在“手拉手”的關系，舉例來說：如果通過“共被引掃描“發現了“共被引論文對 A和 B”、“共被引論文對 C 和 D”、“共被引論文對 B 和 C”，那么由于論文 B 和 C 的共被引出現，“共被引論文對 A 和 B”與“共被引論文對 C 和 D”就被聯系到一起了。我們就認為兩個“共被引論文對”出現了一次交叉或者“拉手”。因為這一次交叉，就將這兩個“共被引論文對”合并聚成簇，也就是說兩個“共被引論文對”間只需

258、要一次“拉手”就能形成聯系。通過調高或調低共被引強度閾值可以得到規模大小不同的“聚類”或者“群”。閾值越低，越多的論文得以聚類，形成的“群”越大，閾值過低則會形成不間斷的“論文鏈”。如果調高閾值，就可以形成離散的專業領域，但是如果相似度閾值設得太高，就會形成太多分裂的“孤島”。在構建研究前沿方法中采用的“共被引相似度”計量方法以及共被引強度閾值隨著時間的推移有所不同。今天我們采用余弦相似性(cosine similarity)方法計量“共被引相似度”，即用共被引頻次除以兩篇論文的引用次數的平方根。而“共被引強度”最小閾值是相似度.1的余弦，不過這個值是可以逐漸調高的，一旦調高就會將大的“聚類”

259、變小。通常如果研究前沿聚類核心論文超過最大值 50 時，我們就會這樣做。反復試驗表明這種做法能產生有意義的研究前沿?，F在我們做個總結，研究前沿是由一組高被引論文和引用這些論文的相關論文組成的，這些高被引論文的共被引相似度強度位于設定的閾值之上。事實上，研究前沿聚類應該同時包含兩個組成部分，一部分是通過共被引找到的核心論文，這些論文代表了該領域的奠基工作；另外一部分就是對這些核心論文進行引用的施引論文，它們中最新發表的論文反映了該領域的新進展。研究前沿的名稱則是從這些核心論文或施引論文的題名總結來的。ESI 數據庫中研究前沿的命名主要是基于核心論文的題名。有些前沿的命名也參考了施引論文。因為正是

260、這些施引論文的作者通過共被引決定了重要論文的對應關系，也是這些施引論文作者賦予研究前沿以意義。研究前沿的命名并不是通過算法來進行的，仔細地、一篇一篇通過人工探尋這些核心論文和施引論文，1242024 研究前沿附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構無疑會對研究前沿工作本質的描述更加精確。Gareld 這 樣 評 價 Small 與Grith 的工作，“他們的工作是我們的飛行器得以起飛的最后一塊理論基石”21。Gareld一位實干家，他將自己的理論研究工作轉化成了數據庫產品，無論是信息檢索還是分析領域都受益良多。這個飛行器以 1981 年出版的 ISI 科學地圖：生物化學和分子生物學(ISI Atla

261、s of Science:Biochemistry and Molecular Biology,1978/80)而宣告起飛22,可以說這本書所呈現的工作與 Small 的工作有著內在的聯系。這本書分析了 102 個研究前沿，每一個前沿都包括一張圖譜，包含了前沿背后的核心論文，以及多角度展示這些論文間的相互關系。每一組核心論文被詳細列出，并且給出它們的被引用次數，那些重要的施引論文也會在清單中，還會基于核心論文的被引用次數給出每個前沿的相關權重。伴隨這些分析數據的還有來自各前沿專業領域的專家撰寫的綜述。書的最后，是這 102 個研究前沿匯總在一起的巨大圖譜，顯示出他們之間的相似關系。這絕對是跨時

262、代的工作，但對于市場來說無異于一場賭博，這就是 Gareld 的個性寫真。Small 與 Grith 1974 年共同發表的第二篇論文中，可以看到對不同研究前沿相似度的度量19。通過共被引分析構建的研究前沿及其核心論文，是建立在這些論文本身的相似度基礎上的。同樣，用這種方法形成的不同研究前沿之間的相似度也是可以描述的，從而發現那些彼此聯系緊密的研究前沿。在他們的研究前沿圖譜中，Small 與 Grith通過不同角度剖析、縮放數據以期接近這兩個維度的研究方向。對 Small 與 Grith 的 工 作，尤其是從以上兩個維度解析通過共被引分析聚類論文圖譜的工作，Price 認為“看上去這是非常深奧

263、的工作，也是革命性的突破?！?。他強調“他們的發現似乎預示著科學研究存在內在的結構與秩序，需要我們進一步去發現、辨識、診斷。我們慣常用分類、主題詞的方式去描述它，看上去與它自然內在的結構是背道而馳的。如果我們真想發現科學研究結構的話，無疑需要分析海量的科學論文，生成巨型地圖。這個過程是動態的，不斷隨著時間而變化，這使得我們在第一時間就能捕捉到它的進展與特性?！?0在出版了另一本書和一系列綜述性期刊之后23,24，ISI Altas of Science 作為系列出版物終止于上世紀 80 年代。出于商業考慮，那時還有更優先的事情需要做。但是 Gareld 與 Small 繼續執著地行走在科學圖譜這

264、條道路上，他們幾十年來做了各種研究與實驗。1985年,Small 發表了兩篇論文介紹他關于研究前沿定義方法的重要修正：分數共被引聚類法(Fractional Co-Citation Clustering)25。根據引用論文的參考文獻的多少，通過計算分數被引頻次調整領域內平均引用率差異，籍此消除整體計數給高引用領域(如生物醫藥領域)帶來的系統偏差。隨著方法的改進，數學顯得愈發重要，而在整數計數時代，數學曾被忽視。他還提出基于相似度可以將不同研究前沿聚類，這超越了單個研究前沿聚組的工作26。同年，Gareld與 Small 發 表 了“The geography of science:discip

265、linary and national mappings”，闡述了他們研究的新進展。該論文匯集了 Science Citation Index 與 Social Sciences Citation Index 數據，勾勒出全球該領域的研究狀況，從全球的整體圖出發，他們還進一步探索了更小分割單位的研究圖譜27。這些宏-聚類間的關系與具體研究內容同樣重要。這些關聯如同絲線，織出了科學之網。接下來的幾年里，Gareld 致力于發展他的科學歷史圖譜，并在Alexander I.Pudovkin 與 Vladimir S.Istomin 的協助下，開發了 HistCite這一軟件工具。HistCite

266、不僅能夠基于引用關系自動生成一組論文的歷史圖譜，提供某一特定研究領域125附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構2024 研究前沿論文發展演化的縮略圖，還可以幫助識別相關論文，這些相關論文有可能在最初檢索時沒有被檢索到，或者沒有被識別出來。因此，HistCite 不僅是一個科學歷史圖譜的分析軟件，也是幫助論文檢索的工具28,29。Small 繼續完善著他的共被引分析聚類方法，并且試圖基于某個學科領域前沿之間呈示的認知關系圖譜探索更多的細節內容30,31。背后的驅動力是對科學統一性的強烈興趣。為了顯示這種統一性，Small展示了通過強大的共被引關系，如何從一個研究主題漫游到另一個主題，并且跨越了學科

267、界限，甚至從經濟學跨越到天體物理學32,33。對此 Small 與 E.O.Wilson 有類似的看法，后者在 1998 年出版的名為Consilience:The Unity of Knowledge的一書中表達了類似的思想34。上個世紀 90 年代早期，Small 發展了 Sci-Map,這是一個基于個人電腦的論文互動圖形系統35。后來的數年中，他將研究前沿的研究數據放 到 了 Essential Science Indicators(ESI)數據庫中。Essential Science Indicators(ESI)主要用來做研究績效分析。ESI 中的研究前沿，以及有關排名的數據每兩個月

268、更新一次。這時候，Small 對虛擬現實軟件產生了極大的興趣，因為這類軟件可以產生模擬真實情況的三維虛擬圖形，可以實時處理海量數據36,37。例如，上世紀 90 年代末期，Small 領導了一個科學論文虛擬圖形項目，在桑迪亞國家實驗室成功開發了共被引分析虛擬現實軟件 VxInsight38,39。由于桑迪亞國家實驗室高級研究經理 Charles E.Meyers 富有遠見的支持，在動態實時圖形化學術論文領域，該研究無疑邁出了巨大的一步，這也是一個未來發展迅速的領域。該軟件可以將論文的密度及顯著特征用山形描繪出來?？梢苑糯?、縮小圖形的比例尺，允許用戶通過這樣的比例尺縮放游走在不同層級學科領域?；?/p>

269、礎數據的查詢結果被突出顯示，一目了然。事實上，上世紀 90 年代末期對于科學圖譜研究來說是一個轉折點，之后，有關如何界定研究領域，以及領域間關系的可視化研究都得到了迅猛發展。全球現在有很多學術中心致力于科學圖譜的研究，他們使用的方法與工具不盡相同。印第安納大學的 Katy Borner 教授在其 2010 年出版的一本書：Atlas of Science Visualizing What We Know 中對該領域過去 10 年取得的進展做了總結，當然這本書的名字聽上去似曾相識40。從共被引聚類生成科學圖譜誕生，到今天這個領域如此繁榮，大約經歷了 25 年的時間。很有意思的是，引文思想從產生到

270、 Science Citation Index 的商業成功也大約經歷了 25 年。當我們回顧這個進程時，清楚地看到相對于它們所處的時代來說兩者都有些超前。如果說 Science Citation Index 面臨的挑戰來自于圖書館界根深蒂固的傳統思想與模式(進一步說就是來自研究人員檢索論文的習慣性行為)，那么，科學圖譜，作為一個全新的領域，之所以遲遲未被采納，其原因應歸為，在當時的條件下，缺乏獲取研究所需的大量數據的渠道，并受到落后的數據存儲、運算、分析技術的限制。直到上世紀 90 年代，這些問題才得到根本解決。目前正以前所未有的速度為分析工作提供海量的分析數據，個人計算機與軟件的發展也使個人

271、計算機可以勝任這些分析工作。今天，我們利用 Web of Science 進行信息檢索、結果分析、研究前沿分析、圖譜生成，以及科學活動分析，它不僅擁有了用戶，還擁有了忠誠的擁躉與宣傳者。Gareld 與 Small 辛 勤 播 種，很多年后這些種子得以生根、發芽，在很多領域迸發出勃勃生機。有人這樣定義什么是了不起的人生“在人生隨后的歲月中，將年輕時萌發的夢想變成現實”。從這個角度說，他們兩人不僅開創了信息科學的先鋒領域，而且成就了他們富有傳奇的人生?？祁Ｎò矊⒗^續支持并推進這個傳奇的持續發展。1262024 研究前沿附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構參考文獻1 Eugene Garfield.

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275、ial papers by Price in addition to the original book8 Derek J.de Solla Price.Foreword.in Eugene Garfield,Essays of an Information Scientist,Volume 3,1977-1978,Philadelphia:Institute For Scientic Information,1979,v-ix.9 Derek J.de Solla Price.Networks of scientic papers:the pattern of bibliographic r

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291、:MIT Press,2010.129附錄：研究前沿綜述：尋找科學的結構2024 研究前沿2024研究前沿RESEARCH FRONTS報告研究團隊指導專家：潘教峰劉細文王利總體組：科睿唯安David Pendlebury岳衛平王娜黃庭穎馬亞鵬孫敏王振王思茗危期熊洋袁慶文 中國科學院科技戰略咨詢研究院楊帆周秋菊冷伏海前沿解讀組（前沿命名與重點前沿解讀分析）：農業科學、植物學和動物學袁建霞 生態與環境科學邢穎 地球科學范唯唯楊帆 臨床醫學冀玉靜李軍蓮李陽 生物科學周秋菊 化學與材料科學邊文越 物理學黃龍光 天文學與天體物理學王海名韓淋 數學王海名孫震 信息科學王海霞白如江 經濟學、心理學及其他社

292、會科學王文君英文翻譯組：袁建霞邢穎周秋菊范唯唯王海名楊帆李軍蓮冀玉靜 邊文越黃龍光韓淋王海霞孫震白如江李陽王文君 Christopher M.King岳衛平王娜黃庭穎馬亞鵬孫敏王振 王思茗危期熊洋袁慶文數據支持組：科睿唯安 中國科學院科技戰略咨詢研究院王小梅李國鵬中國科學院科技戰略咨詢研究院簡介2015 年 11 月，中國科學院被確定為黨中央、國務院、中央軍委直屬的首批 10 家第一類高端智庫建設試點單位之一，并明確試點的重點任務是建設中國科學院科技戰略咨詢研究院（以下簡稱戰略咨詢院）。2016 年 1 月，戰略咨詢院開始組建，其定位是中國科學院學部發揮國家科學技術方面最高咨詢機構作用的研究和

293、支撐機構，是中國科學院率先建成國家高水平科技智庫的重要載體和綜合集成平臺，并集成中國科學院院內外以及國內外優勢力量建設智庫型研究院。戰略咨詢院的主要任務是發揮中國科學院集科研院所、學部、教育機構為一體的優勢，從科技規律出發研判科技發展的趨勢和突破方向，從科技影響的角度研究經濟社會發展和國家安全重大問題，聚焦科技和學科發展戰略、科技和創新政策、生態文明和可持續發展戰略、系統分析與管理、科技戰略情報、智庫科學與工程、綜合交叉研究等領域，匯聚國內外優秀人才，建設開放合作的戰略與政策國際研究網絡，為國家宏觀決策提供科學依據和咨詢建議。中國科學院文獻情報中心簡介中國科學院文獻情報中心是中國科學院直屬事業

294、法人單位。該中心立足中國科學院，面向全國，負責全院文獻情報服務的組織、管理和協調，全院科技文獻資源保障體系建設，公共文獻信息服務的建設和管理，為科研人員提供自然科學的高技術領域的科技文獻信息資源保障和戰略情報研究服務，并開展科學交流與科學文化傳播服務。該中心是國際圖書館協會聯合會（IFLA）的重要成員，同時也是圖書館電子信息聯盟（EIFL）和開放獲取知識庫聯盟（COAR）的重要成員?？祁Ｎò埠喗榭祁Ｎò彩侨蝾I先的信息服務提供商。我們為全球用戶提供信息與洞見，幫助他們改變觀點、改善工作，讓世界變得更加美好。我們的解決方案基于先進的技術與深厚的行業積淀，涵蓋學術研究和政府機構，生命科學與健康，知識產權各個領域。如需了解更多信息，請訪問 https:/