2019年12月10日，中国工程院战略咨询中心、科睿唯安以及高等教育出版社在中国工程院联合发布《全球工程前沿2019》报告。报告围绕机械与运载工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与矿业工程、土木水利与建筑工程、环境与轻纺工程、农业、医药卫生、工程管理9个领域，遴选出年度全球工程研究前沿93项和全球工程开发前沿94项，其中多项涉海。

机械与运载工程

机械与运载工程领域所研判的Top10工程研究热点和Top10工程开发前沿中新兴前沿与传统工程科技并驾齐驱，智能化、绿色化、微型化成为发展趋势。

工程研究前沿	工程开发前沿
基于工业物联网的智能制造	临近空间高超声速飞行器推进系统
高能固态锂电池	基于深度学习的人机智能交互系统
超声速流中的减阻减热研究	基于3D打印的生物组织再生技术
多机器人系统的协同控制	高效燃气涡轮发动机设计与制造技术
高性能微纳生物传感器	面向无人驾驶的视觉传感与识别
车联网信息安全与隐私保护	波浪能发电与能量收集
基于拓扑优化和增材制造的设计与制造一体化	反小型无人机系统
空间系留机器人自适应目标捕获控制	新型高效氢燃料电池
基于可再生能源/燃料电池的混合动力系统	船舶电力推进系统
智能电网的资源调度和风险评估	飞行器电磁隐身超材料开发与应用

 

能源与矿业工程

能源与矿业工程领域研判的Top12工程研究前沿和Top12工程开发前沿，涵盖了能源和电气科学技术与工程、核科学技术与工程、地质资源科学技术与工程、矿业科学技术与工程4个学科。

工程研究前沿	工程开发前沿
与可再生能源耦合使用的多元高密度储能方法	高效电动/混合动力汽车和动力电池技术
先进核燃料和相关材料损伤机理及验证	核能高温制氢及氦气透平发电技术
人工智能与油藏预测机制	基于微地震监测的裂缝形态处理方法和系统
煤炭与油气安全高效智能化开采理论	煤炭安全智能精准开采技术
光催化和光电催化分解水制氢研究	煤炭高效转化和超低污染排放控制技术
大数据和人工智能与电网的耦合方法研究	可再生能源制氢及储运一体化技术
全固态高能量密度锂电池和快速充电锂电池	数字化、智能化核电站及反应堆技术
核电站严重事故特性及预防与缓解措施	智能一体化模块式浮动堆技术
油气田地质-工程-地面一体化中的大数据应用方法	基于无线传感器网络的油田综合数字生态管理系统
关键金属富集机制	海洋地震勘探的地震信号获取和处理技术
超高温高压钻井液研究	新型压裂技术、装备与压裂液、支撑剂及添加剂的开发
深部金属矿开采过程中多场耦合致灾机理	深部金属矿开采灾害超前预警系统开发

 

土木、水利与建筑工程

土木、水利和建筑工程领域工程前沿，涉及结构工程、建筑设计及其理论、土木工程材料、城市规划、桥梁工程、地下与隧道工程、水工结构工程、摄影测量与航天测量、水文学与水资源、交通规划等学科方向。

工程研究前沿	工程开发前沿
结构长期性能演化机理与控制	既有结构加固、修复和改造技术
基于全寿命周期的绿色建筑设计方法	城市群综合交通规划系统及安全智能管理技术
水泥基材料的纳米改性和纤维复合	河湖海与地下水生态水环境监测与修复技术
应对城市热岛效应的城市设计与规划	基于资源化及能源回收的污水可持续处理技术
大跨桥梁运营智能监测与检测	生态住区与生态修复技术
城市与水下隧道全寿命期变形预测和控制	装配式钢结构标准化建造技术
极端地震作用下高坝抗震安全评价理论与方法	超级隧道高效安全掘进及智能装备
基于深度学习的多源卫星遥感影像时空融合	3D打印建筑用水泥基材料
流域洪水的精细化预测及灾情的快速评估	地下空间开发抢险与快速修复技术
新型多模式混合交通流建模理论与方法	海洋测量装备

 

环境与轻纺工程

环境与轻纺工程领域所研判的Top10工程研究前沿和Top10工程开发前沿涉及环境科学工程、气象科学工程、海洋科学工程、食品科学工程、纺织科学工程以及轻工科学工程等6个学科方向。

工程研究前沿	工程开发前沿
纳米复合材料在废水处理中的应用	多技术协同土壤污染修复
高效海水淡化	用于污水处理的复合微生物活菌制剂
土壤污染对作物代谢的影响	环境纳米催化材料
抗生素耐药基因环境污染与控制	膜分离材料与工艺开发
气候变化与生态环境	智能化预报技术
冬季严重雾霾	海洋能高效综合利用技术
海洋微塑料污染的监控与防治	海洋环境立体观测技术
食品中有害物快速筛查与智能判别新技术	食源性致病微生物快速精准检测技术
高效油水分离材料的制备与应用	纤维基3D打印技术
生物能源	生物质能源转化技术

 

信息与电子工程

需求牵引成为信息与电子工程的主要驱动力，工程前沿也在应用场景中不断得以强化，同时大数据、人工智能引发的安全和治理问题也日益受到关注。

工程研究前沿	工程开发前沿
类脑智能	毫米波高速通信技术
天地一体化组网	超精密仪器技术及智能化
脑成像技术	图像视频分析识别系统与技术
感知、通信、计算、控制协同融合理论与方法	基于微纳电子技术的传感器开发
混合增强智能	手术机器人技术
面向光互联、光计算及光传感的硅基集成光子器件	高能效人工智能芯片技术
面向5G的大规模天线无线传输理论与技术	基于石墨烯等纳米新材料的传感器单元及测量技术
人工微纳结构对光及电磁场的调控	柔性可穿戴光电子器件应用技术
量子化精密计量/测量技术与相关理论	物联网安全检测技术
新一代神经网络及其应用	基于合成孔径雷达的图像处理、目标识别以及特征学习

 

化工、冶金与材料工程

化工、冶金与材料工程领域组的Top11工程研究前沿和Top12工程开发前沿中呈现出与信息、生物等多学科融合趋势。

工程研究前沿	工程开发前沿
可再生能源系统	人工智能与化工过程深度结合
高温合金	高分子材料的生物基替代
材料生命周期工程	军用难熔金属材料
人工智能设计催化剂	微反应系统开发
航天航空用高性能C/C复合材料	可穿戴柔性电子器件
膜生物反应器及膜污染防控技术	煤转化制化学品
生物质催化转化	计算机辅助的材料“靶向”功能设计
化学生物技术	极端服役环境下性能与服役行为检测与表征技术
多孔有机材料在CO2捕集中的应用	生物质炼制化学品及材料
高性能分离净化吸附-催化材料开发	国防重大需求先进结构功能一体化陶瓷材料关键制备技术
化学固氮	智能仿生自修复涂层技术
	可反复循环生物降解高分子材料

 

农业

农业领域的Top10工程前沿涉及农业作物、植物保护、畜牧兽医、农业装备、资源利用等学科方向。

工程研究前沿	工程开发前沿
农业生物CRISPR-Cas9基因编辑	绿色植保技术
动物疫病发病机理及防控	农业生物基因编辑技术
作物基因组选择育种	土壤重金属污染防治
智能生物工厂	智能农业装备
植物免疫调控机理	林产物生物质利用
气候变化对农业生态的影响	动物健康管理系统
生物多样性与生态系统服务	苗种高效培育
人工诱导产卵繁殖	作物杂交新品种选育
全球气候变化与作物生产	精准栽培技术
林业高光谱遥感监测	作物DNA序列与基因组分析

 

医药卫生

医药卫生领域的Top10工程研究前沿和Top10工程开发前沿，涉及基础医学、临床医学、医学信息学与生物医学工程、药学、公共卫生与预防医学等学科方向。

工程研究前沿	工程开发前沿
人工智能在生物医药的应用研究	肿瘤免疫治疗技术
肠道微生态和稳态免疫	智能辅助诊断技术
脑科学的神经计算和类脑智能研究	基因编辑技术
类器官芯片机器生物医学应用研究	基于基因组学大数据疾病预测与干预技术
肿瘤免疫治疗	脑机接口技术
个体化肿瘤治疗疫苗	智能可穿戴健康辅助设备
干细胞在再生医学中的应用研究	基于干细胞的组织重建与器官重塑技术
肿瘤微环境代谢异质性与相互作用	人源化动物模型技术
单细胞测序与疾病诊断	单细胞分析技术
3D打印技术在再生医学的应用研究	组织再生修复材料

 

工程管理

在工程管理领域的Top10工程研究前沿中，工业4.0下的可持续发展研究、机器视觉驱动的施工管理、基础设施系统韧性为重点解读的前沿。

在工程管理领域的Top10工程开发前沿中，面向工程管理的可视化技术、面向工程安全的预警技术与方法、面向工程管理的物联网技术开发为重点解读的前沿。

工程研究前沿	工程开发前沿
工业4.0下的可持续发展研究	面向工程管理的可视化技术
机器视觉驱动的施工管理	面向工程安全的预警技术与方法
基础设施系统韧性	面向工程管理的物联网技术开发
大数据在远程健康监测系统的应用	智慧物流
高速铁路网络对城市发展的影响	风险评估与管理系统
共享社会经济路径描述及其扩展	车辆信息与资源共享系统
建筑信息模型与安全管理	智能医疗健康管理
能源互联网分析研究	基于云计算的集成管理方法与技术
一带一路下的物流、贸易和海运管理	基于可穿戴设备的管理方法和技术
用于能源交易的区块链联盟研究	面向智能制造的质量工程技术