《2023研究前沿》研判128个科学研究前沿.pdf

2023研究前沿2023目录1目 录Contents背景和方法论1.背景 52.方法论 62.1 研究前沿的遴选与命名 62.2 研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读 7农业科学、植物学和动物学1.热点前沿及重点热点前沿解读 111.1 农业科学、植物学和动物学领域 Top10 热点前沿发展态势 111.2 重点热点前沿“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”121.3 重点热点前沿“NLR 免疫受体介导的植物免疫机制”162.新兴前沿及重点新兴前沿解读 192.1 新兴前沿概述 192.2 重点新兴前沿“水果采摘机器人的识别与定位方法”19生态与环境科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 211.1 生态与环境科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 211.2 重点热点前沿“土壤微塑料的环境归趋和生态毒理”231.3 重点热点前沿“基于自然的解决方案的理论与应用”262.新兴前沿及重点新兴前沿解读 292.1 新兴前沿概述 292.2 重点新兴前沿“人体组织中微塑料的检测与暴露”29地球科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 311.1 地球科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 311.2 重点热点前沿“CMIP6 模式高气候敏感度成因及影响研究”321.3 重点热点前沿“利用重力勘测和气候试验及其后继任务研究 陆地水储量变化”362.新兴前沿及重点新兴前沿解读 392.1 新兴前沿概述 392.2 重点新兴前沿“汤加火山喷发全球影响研究”39研究前沿2023目录2临床医学1.热点前沿及重点热点前沿解读 411.1 临床医学领域 Top 10 热点前沿发展态势 411.2 重点热点前沿“CRISPR-Cas9 基因编辑和 shRNA 等新型基因疗法靶向 BCL11A 治疗镰状细胞病和-地中海贫血”421.3 重点热点前沿“KRAS(G12C)抑制剂与肿瘤靶向治疗”442.新兴前沿及重点新兴前沿解读 482.1 新兴前沿概述 482.2 重点新兴前沿“猴痘感染暴发”48生物科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 511.1 生物科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 511.2 重点热点前沿“空间转录组技术”521.3 重点热点前沿“第三代长读长测序技术解析人类基因组结构变异”562.新兴前沿及重点新兴前沿解读 592.1 新兴前沿概述 592.2 重点新兴前沿“铜死亡：铜诱导肿瘤细胞死亡机制”59化学与材料科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 611.1 化学与材料科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 611.2 重点热点前沿“海水电解催化剂”621.3 重点热点前沿“电催化合成过氧化氢”652.新兴前沿及重点新兴前沿解读 682.1 新兴前沿概述 682.2 重点新兴前沿“高性能 HER 和 ORR 光催化剂的开发 及其在太阳能燃料合成中的应用”69物理学1.热点前沿及重点热点前沿解读 711.1 物理学领域 Top 10 热点前沿发展态势 711.2 重点热点前沿“笼目超导材料 AV3Sb5的特性研究”721.3 重点热点前沿“双场量子密钥分发”752.新兴前沿及重点新兴前沿解读 792.1 新兴前沿概述 792.2 重点新兴前沿“基于 W 玻色子质量精确测量结果的理论研究”79研究前沿2023目录3天文学与天体物理学1.热点前沿及重点热点前沿解读 811.1 天文学与天体物理学领域 Top 10 热点前沿发展态势 811.2 重点热点前沿“激光干涉仪引力波天文台-欧洲引力波探测器 引力波瞬态目录 2 及其对致密天体性质的揭示”821.3 重点热点前沿“重复快速射电暴的观测及性质研究”842.新兴前沿及重点新兴前沿解读 882.1 新兴前沿概述 882.2 重点新兴前沿“俄德合作光谱-RG空间天文台上的 eROSITA 望远镜观测结果”88数学1.热点前沿及重点热点前沿解读 911.1 数学领域 Top 10 热点前沿发展态势 911.2 重点热点前沿“Onsager 猜想的证明”921.3 重点热点前沿“基于随机块模型的社区发现”95信息科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 1011.1 信息科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 1011.2 重点热点前沿“脉冲神经网络及其神经形态芯片”1021.3 重点热点前沿“生成式对抗网络”105经济学、心理学及 其他社会科学1.热点前沿及重点热点前沿解读 1091.1 经济学、心理学及其他社会科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 1091.2 重点热点前沿“供应链风险管理及区块链技术在其中的应用”1101.3 重点热点前沿“人工智能（AI）伦理”1132.新兴前沿及重点新兴前沿解读 1162.1 新兴前沿概述 1162.2 重点新兴前沿“以人为本、可持续性和富有弹性的工业 5.0 发展”116附录 研究前沿综述：寻找科学的结构 118编纂委员会 127研究前沿2023背景与方法论4背景与方法论2023研究前沿2023背景与方法论51.背景科学研究的世界呈现出蔓延生长、不断演化的景象。科研管理者和政策制定者需要掌握科研的进展和动态，以有限的资源来支持和推进科学进步。对于他们而言，洞察科研动向、尤其是跟踪新兴专业领域对其工作具有重大的意义。为此，科睿唯安发布了“研究前沿”（Research Fronts）数据和报告。定义一个被称作研究前沿的专业领域的方法，源自于科学研究之间存在的某种特定的共性。这种共性可能来自于实验数据，也可能来自于研究方法，或者概念和假设，并反映在研究人员在论文中引用其他同行的工作这一学术行为之中。通过持续跟踪全球最重要的科研和学术论文，研究分析论文被引用的模式和聚类，特别是成簇的高被引论文频繁地共同被引用的情况，可以发现研究前沿。当一簇高被引论文共同被引用的情形达到一定的活跃度和连贯性时，就形成一个研究前沿，而这一簇高被引论文便是组成该研究前沿的“核心论文”。研究前沿的分析数据揭示了不同研究者在探究相关的科学问题时会产生一定的关联，尽管这些研究人员的背景不同或来自不同的学科领域。总之，研究前沿的分析提供了一个独特的视角来揭示科学研究的脉络。研究前沿的分析不依赖于对文献的人工标引和分类（因为这种方法可能会有标引分类人员判断的主观性），而是基于研究人员的相互引用而形成的知识之间和人之间的联络。这些研究前沿的数据连续记载了分散的研究领域的发生、汇聚、发展（或者是萎缩、消散），以及分化和自组织成更近的研究活动节点。在演进的过程中，每组核心论文的基本情况，如主要的论文、作者、研究机构等，都可以被查明和跟踪。通过对该研究前沿的施引论文的分析，可以发现该领域的最新进展和发展方向。2013 年科睿唯安发布了2013 研究前沿自然科学和社会科学的前 100 个探索领域白皮书。2014年和 2015 年科睿唯安与中国科学院文献情报中心成立的“新兴技术未来分析联合研究中心”推出了2014研究前沿和2015 研究前沿分析报告。2016 年至2022 年，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安联合发布了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 研究前沿和2022 研究前沿分析报告。这一系列报告引起了全球广泛的关注。2023 年，在以往系列研究前沿报告的基础上，推出了2023 研究前沿分析报告。报告仍然以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的 Essential Science IndicatorsTM(ESI)数据库中的 12922 个研究前沿，遴选出了 2023 年自然科学和社会科学的 11 大学科领域排名最前的 110 个热点前沿和18 个新兴前沿。引用核心论文的论文，也称引文。研究前沿2023背景与方法论62023 研究前沿分析报告反映了当前自然科学与社会科学的 11 大学科领域的 128 个研究前沿（包括110 个热点前沿和 18 个新兴前沿）。我们将 ESI 数据库中 20 个学科的 12922 个研究前沿划分到 11个高度聚合的大学科领域，以此为基础遴选出较为活跃或发展迅速的研究前沿。报告中所列的 128 个研究前沿的具体遴选过程如下：2.1.1 热点前沿的遴选今年热点前沿的遴选用了两种方法。方法 1 沿用往年的热点前沿和新兴前沿遴选方法。方法 2 在 2022年数学领域和信息科学领域研究前沿遴选方法的基础上，进行了微调和拓展应用。方法 1：首先将每个 ESI 学科中的研究前沿，按照核心论文的总被引频次进行排序，提取排在每个ESI 学科前 10%的最具引文影响力的研究前沿，并按照大学科领域进行合并。然后根据核心论文出版年的平均值重新排序，遴选出每个大学科领域中那些“最年轻”的研究前沿，并由各学科战略情报研究人员进行调整和归并。通过上述几个步骤在 11 个大学科领域分别选出若干个热点前沿。方法 2：首先按照 11 个大学科领域研究前沿中核心论文的篇均被引频次进行排序，选出超过本领域平均篇均被引频次的研究前沿，再根据核心论文出版年的平均值重新排序，由各学科战略情报研究人员判断这些研究前沿的研究主题是否显著促进了本领域的知识进步，并遴选出若干备选前沿。结合上述两种方法，最终在 11 个大学科领域各遴选出 10 个热点前沿，共计 110 个热点前沿。因为每个领域具有不同的特点和引用行为，有些学科领域中的很多研究前沿在总被引频次和篇均被引频次上会相对较少，所以从 11 大学科领域中分别遴选出的排名前10 的热点前沿，代表各大学科领域中最具影响力的研究前沿，但并不一定代表跨数据库（所有学科）中最大最热的研究前沿。2.1.2 新兴前沿的遴选一个研究前沿有很多新近发表的核心论文，通常提示其是一个快速发展的专业研究方向。为了选取新兴的前沿，组成研究前沿的基础文献即核心论文的时效性是优先考虑的因素。这就是为什么我们称其为新兴前沿。对 11 个大学科领域，为了识别新兴前沿，我们对研究前沿中的核心论文的出版年赋予了更多的权重或优先级，只有核心论文平均出版年在 2021 年 6 月之后的研究前沿才被考虑。将 11 个大学科领域对应的整个分析工作分为两个部分：研究前沿的遴选和命名由科睿唯安和中国科学院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所合作完成，128 个研究前沿的核心论文及其施引论文的数据由科睿唯安提供；研究前沿的分析和重点研究前沿（包括重点热点前沿和重点新兴前沿）的遴选及解读由中国科学院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所主持完成。此次分析基于2017-2022年的论文数据，数据下载时间为2023年3月。2.方法论 11个大学科领域分别为：1.农业科学、植物学和动物学；2.生态与环境科学；3.地球科学；4.临床医学；5.生物科学；6.化学与材料科学；7.物理学；8.天文学与天体物理学；9.数学；10.信息科学；11.经济学、心理学及其他社会科学。2.1 研究前沿的遴选与命名研究前沿2023背景与方法论7每个 ESI 学科的研究前沿按被引频次从高到低排序，选取被引频次排在前 10%的研究前沿，然后由各学科战略情报研究人员经过调研和评审，遴选出每个 ESI学科中的新兴前沿，并将其整合到 11 大学科领域中，从而遴选出了 11 大学科领域的 18 个新兴前沿。从 11 大学科领域中共遴选出 18 个新兴前沿，并不按学科限定其遴选数量，因此这些新兴前沿在各个大学科领域中分布并不均匀，例如，2023 年数学领域没有遴选出新兴前沿，而临床医学领域选出了 5 个新兴前沿。通过以上两个流程，本报告突出显示了 11 个高度聚合的大学科领域中的 110 个热点前沿和 18 个新兴前沿。2.1.3 研究前沿的命名由各学科战略情报研究人员，根据研究前沿的核心论文的研究主题、主要内容和特点等，对 128 个研究前沿逐一进行命名，并结合专家意见调整确定。2.2 研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读本报告在遴选的128个研究前沿的数据的基础上，由中国科学院科技战略咨询研究院的战略情报研究人员对 11 大学科领域的 110 个热点前沿的发展趋势进行了分析，并对31个重点研究前沿进行了详细的解读（见后续各章）。重点研究前沿包括重点热点前沿和重点新兴前沿两部分。研究前沿由一组高被引的核心论文和一组共同引用核心论文的施引论文组成。核心论文来自于 ESI 数据库中的高被引论文，即在同学科同年度中根据被引频次排在前 1%的论文。这些有影响力的核心论文的作者、机构、国家在该领域做出了不可磨灭的贡献,本报告对其进行了深入分析和解读。同时，引用研究前沿核心论文的施引论文可以反映出核心论文所提出的技术、数据、理论在核心论文发表之后是如何被进一步发展的，即使这些引用核心论文的施引论文本身并不是高被引论文。本报告对相关内容也进行了一定程度的揭示。2.2.1 重点研究前沿的遴选2014 年设计了遴选重点研究前沿的指标年篇均被引频次(CPT)，2015 年在该指标的基础上，又增加了规模指标核心论文数（P）。（1）核心论文数（P）ESI 数据库用共被引文献簇（核心论文）来表征研究前沿，并根据核心论文的元数据及其统计结果揭示研究前沿的发展态势，其中核心论文数（P）标志着研究前沿的大小，核心论文的平均出版年和论文的时间分布标志着研究前沿的进度。核心论文数（P）表达了研究前沿中知识基础的重要程度。在一定时间段内，一个研究前沿的核心论文数（P）越大，表明该前沿越活跃。（2）年篇均被引频次(CPT)遴选重点研究前沿的指标年篇均被引频次(CPT)的计算方法是用核心论文的总被引频次（C）除以核心论文数（P），再除以施引论文所发生的年数（T）。施引论文所发生的年数（T）指施引论文集合中最新发表的施引论文与最早发表的施引论文的发表时间的差值。如最新发表的施引论文的发表时间为 2021 年，最早发表的施引论文的发表时间为 2017 年，则该施引论文所发生的年数为 5。年篇均被引频次(CPT)实际上是一个研究前沿的研究前沿2023背景与方法论8平均引文影响力和施引论文发生年数的比值，该指标越高代表该前沿越热或越具有影响力。它反映了某个研究前沿的引文影响力的广泛性和及时性，可以用于探测研究前沿的突现、发展以及预测研究前沿下一个时期可能的发展。该指标既考虑了某个研究前沿受到关注的程度，即核心论文的总被引频次，又考虑了该研究前沿受关注的时间长短，即施引论文所发生的年数。在研究前沿被持续引用的前提下，当两个研究前沿的 P 和 T 值分别相等时，则 C 值较大的研究前沿的 CPT 值也较大，指示该研究前沿引文影响力较大。当两个研究前沿的 C 和 P 值分别相等时，则 T 值较小的研究前沿的 CPT 值会较大，指示该研究前沿在短期内受关注度较高。当两个研究前沿的 C 和 T 值分别相等时，P 值较小的研究前沿的 CPT 反而会较大，指示该研究前沿中核心论文的平均引文影响力较大。2023 研究前沿在重点研究前沿的遴选过程中，从每个大学科领域的 10 个热点前沿中，利用核心论文数（P）和 年篇均被引频次(CPT)指标，结合战略情报研究人员的专业判断，遴选出两个重点热点前沿。专业判断主要考虑该前沿是否对解决重大问题有重要意义。一方面，选择核心论文数（P）最高的前沿，如果 P 最高的前沿已经在往年的研究前沿中解读过且核心论文没有显著变化，则选择 P 次高的前沿，依次类推。同时，用年篇均被引频次(CPT)指标结合专业判断遴选出一个重点热点前沿。综合这两种方法共遴选出 22 个重点热点前沿。从新兴前沿中，利用 CPT 指标结合战略情报研究人员的判断遴选出 9 个重点新兴前沿。因此从 128 个研究前沿中共遴选出 31 个重点前沿进行深入解读。2.2.2 研究前沿的分析和解读在报告遴选的 128 个研究前沿的数据基础上，综合分析 11 大学科领域的 110 个热点前沿的发展趋势，概括阐述新兴前沿的研究主题，并对 31 个重点研究前沿进行了详细的解读。（1）热点前沿分析及重点热点前沿的解读对于每个大学科领域，结合 Top10 热点前沿的核心论文的数量、被引频次、核心论文平均出版年，以及施引论文的年度变化，分析 Top10 热点前沿的发展趋势，包括覆盖的学科领域方向、前沿（群）分布特征及演变趋势。每个学科领域的第一张表展示本领域前 10 个热点前沿的核心论文的数量、被引频次以及核心论文平均出版年。每个领域的 10 个热点研究前沿中引用核心论文的论文（施引论文）的年度分布用气泡图的方式展示，气泡大小表示每年施引论文的数量。大部分研究前沿的施引论文每年均有一定程度的增长，因此气泡图也有助于对研究前沿发展趋势的理解。对每个学科领域遴选出的两个重点热点前沿，深入分析解读其概念内涵、发展脉络、研究力量布局等，绘制核心论文被引频次分布曲线揭示被引频次较高的核心论文的研究内容、价值、影响。每个重点热点前沿的第一张表对该热点前沿的核心论文的产出国家/地区（本报告的中国数据包含了中国大陆、中国香港、中国澳门的数据）、机构活跃状况进行了统计分析，有助于揭示出哪些国家/地区、机构在该热点前沿中有较大贡献。第二张表则对该热点前沿的施引论文的产出国家/地区和机构进行了统计分析，有助于探讨哪些国家/地区、机构在该热点前沿的发展中进行了研究布局。（2）新兴前沿分析及重点新兴前沿的解读新兴前沿的核心论文及其施引论文数量较少，数据统计分析意义不大。因此，主要由战略情报研究人员揭示新兴前沿的研究主题，并对重点新兴前沿的核心论文及相关信息进行内容方面的定性分析解读，籍此可以了解重点新兴前沿的基本概念、最新科研突破及未来发展前景。研究前沿2023背景与方法论92023研究前沿2023农业科学、植物学和动物学10农业科学、植物学和动物学2023研究前沿2023农业科学、植物学和动物学111.热点前沿及重点热点前沿解读1.1 农业科学、植物学和动物学领域 Top10 热点前沿发展态势农业科学、植物学和动物学领域居于前10的热点前沿分布广泛，涉及食品科学与工程、植物免疫调控、植物非生物胁迫响应机制、植物生长发育调控、植物基因组，及动物营养等 6 个子领域（表 1）。其中，食品科学与工程子领域热点前沿数量最多，有 3 个，分别是植物肉与细胞培养肉的替代性研究、食品中益生菌的微胶囊化研究、食物蛋白生物活性肽的结构与功能。植物免疫调控子领域有热点前沿 2个，包括 NLR 免疫受体介导的植物免疫机制、植物细胞外囊泡的免疫调节功能。植物非生物胁迫响应机制子领域也有 2 个，分别是纳米颗粒提高作物镉耐受性和抗旱性的机制、干旱导致树木死亡的生理机制。植物基因组和动物营养子领域各有 1 个，分别研究作物泛基因组和提高水产动物免疫力的饲料添加剂研究。上述子领域的研究已经持续多年入选研究前沿报告。尤其值得注意的是，今年有多个热点前沿曾多次连续入选 Top10 热点前沿，其中植物基因组子领域的作物泛基因组研究和植物免疫调控子领域的NLR 免疫受体介导的植物免疫机制研究，均从 2021 年起连续三年入选。而目前热度较高的植物肉与细胞培养肉的替代性研究则首次入选Top10 热点前沿。表 1农业科学、植物学和动物学领域 Top10 热点前沿排名热点前沿核心论文被引频次核心论文平均出版年1提高水产动物免疫力的饲料添加剂研究2215612020.32NLR 免疫受体介导的植物免疫机制4951602020.23植物肉与细胞培养肉的替代性研究5039612020.24纳米颗粒提高作物镉耐受性和抗旱性的机制2217902020.05食品中益生菌的微胶囊化研究2017352019.96食物蛋白生物活性肽的结构与功能3431232019.87植物细胞外囊泡的免疫调节功能2120302019.88植物 RALF 肽介导的信号传导调控机理1816832019.89干旱导致树木死亡的生理机制1926492019.710作物泛基因组研究1728642019.4研究前沿2023农业科学、植物学和动物学12201720182019202020212022 提高水产动物免疫力的饲料添加剂研究 NLR 免疫受体介导的植物免疫机制 植物肉与细胞培养肉的替代性研究 纳米颗粒提高作物镉耐受性和抗旱性的机制 食品中益生菌的微胶囊化研究 食物蛋白生物活性肽的结构与功能 植物细胞外囊泡的免疫调节功能 植物 RALF 肽介导的信号传导调控机理 干旱导致树木死亡的生理机制 作物泛基因组研究图 1农业科学、植物学和动物学领域 Top10 热点前沿的施引论文1.2 重点热点前沿“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”农业技术的进步和畜牧业的集约化提高了肉类生产的效益和产量，因此在发达国家，肉相对便宜且容易获得，但是密集的肉类生产对公共卫生、环境和动物福利造成了不利影响。联合国粮农组织曾预测，到 2050 年全球肉类需求将达到 4.55 亿吨，比 2005 年增长 76。因此，为了减少动物养殖带来的负面影响，学术界和工业界正在努力探索利用非动物来源材料生产肉类，尤其是利用细胞培养工程和组织工程等技术，在体外培养动物肌肉组织作为食用材料，这类肉产品被称为细胞培养肉。2001年荷兰政府资助高校开展培养肉研究，2002 年美国国家航空航天局资助开展培养金鱼肉研究。2013年，荷兰科学家首次研发出可食用的培养肉，随后成立公司推动培养肉商业化生产。2019 年，南京农业大学科研人员利用猪肌肉干细胞培养出中国第一块细胞培养肉。随着技术的不断发展，细胞培养肉的成本也在逐步降低，2021 年以色列细胞肉公司 Future Meat Technologies（FMT）开发了一种在反应器中高密度培养动物细胞的技术，且开创了培养基过滤再生专利技术，将实验室培养鸡肉的价格从 2019 年的150 美元/磅降到了 3.9 美元/磅。随着新技术的开发和成本的逐步降低，细胞培养肉的研发和生产将持续受到关注。该热点前沿共有 50 篇核心论文，包括 28 篇研究性论文和 22 篇综述性文章。综述性文章主要探讨了细胞培养肉商品化面临的技术研究前沿2023农业科学、植物学和动物学131739291939511312141 43 45 47 49173727153525133323被引频次核心论文序号挑战、社会政治挑战和监管挑战，消费者对植物肉和细胞培养肉的认知和接受度，植物肉和细胞培养肉的生产方法，以及植物肉发展的历史、驱动力和制造等。研究性论文主要研究了消费者对植物肉和培养肉汉堡的偏好，培养肉和肉牛养殖对气候变化影响的比较，植物肉制备的结构化潜力和理化性质等。这 50 篇核心论文中，被引频次最高的是 1 篇综述文章，被引用了 287 次（图 2），于2017 年发表在食品科学与技术趋 势（Trends in Food Science&Technology）上，作者来自瑞士联邦理工学院。该文系统综述了消费者对可持续蛋白质消费的认知和行为。在研究性论文中，被引频次最高的 1 篇论文被引用了 139 次，于2018年发表在 食欲（Appetite）上，作者来自加拿大萨斯卡切温大学。该文调查研究了消费者对牛肉、植物肉和培养肉汉堡的偏好性选择。结果显示，如果价格相等，65%的消费者会购买牛肉汉堡，21%的人会购买植物肉汉堡，11%的人会买培养肉汉堡，4%的人不会购买。由这 2 篇高被引论文的研究内容可见，当前，植物肉和细胞培养肉的进一步研发和大规模商业化生产仍面临消费者选择偏好的问题，因此目前对此问题的关注度也比较高。图 2“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”研究前沿中核心论文的被引频次分布曲线350300250200150100500研究前沿2023农业科学、植物学和动物学14核心论文 Top 产出国家和机构中（表 2），美国贡献率最高，贡献了11篇论文；中国也积极参与，贡献了 9 篇论文，排名第二。荷兰和英国并列第三。荷兰的瓦格宁根大学则在核心论文 Top 机构中表现突出，名列第一。英国的巴斯大学名列第二。中国的东北农业大学和瑞士的苏黎世联邦理工学院、美国的塔夫茨大学、法国的国家农业食品与环境研究院并列第三。由此反映出，与其他国家相比，美国、中国、荷兰和英国对肉类替代品研究更为关注。表 2“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”研究前沿中核心论文的 Top 产出国家和机构排名国家核心论文比例排名机构所属国家核心论文比例1美国1122.0%1瓦格宁根大学荷兰714.0%2中国918.0%2巴斯大学英国510.0%3荷兰816.0%3苏黎世联邦理工学院瑞士36.0%3英国816.0%3塔夫茨大学美国36.0%5瑞士48.0%3法国国家农业食品与环境研究院法国36.0%6德国36.0%3东北农业大学中国36.0%6意大利36.0%7麻省大学阿默斯特分校美国24.0%6法国36.0%7牛津大学英国24.0%6加拿大36.0%7密歇根州立大学美国24.0%10韩国24.0%7普渡大学美国24.0%10新西兰24.0%7肯塔基大学美国24.0%10芬兰24.0%7Aleph Farms Ltd以色列24.0%10以色列24.0%7以色列理工学院以色列24.0%10瑞典24.0%7帕尔马大学意大利24.0%美国中国荷兰英国意大利德国瑞士法国加拿大韩国新西兰芬兰以色列瑞典 核心论文 119884333322222研究前沿2023农业科学、植物学和动物学153442851631481479789887979 施引论文 施引论文产出国家和机构中（表 3），核心论文产出最高的美国和中国同样施引论文产出量最多，且远领先于其他国家，表明中美两国在该研究方向上持续保持热情。英国、德国和荷兰也积极跟进，施引文献量上形成第二梯队。施引论文机构方面，荷兰的瓦格宁根大学贡献了 100 篇施引论文，领先于其他机构。中国进入 Top10 的 3 所机构，分别是江南大学、南京农业大学和中国农业科学院，分别排名第二、第七和第九。表 3“植物肉与细胞培养肉的替代性研究”研究前沿中施引论文的 Top10 产出国家和机构排名国家施引论文比例排名机构所属国家施引论文比例1美国34420.1%1瓦格宁根大学荷兰1005.8%2中国28516.7%2江南大学中国412.4%3英国1639.5%3麻省大学阿默斯特分校美国372.2%4德国1488.6%4赫尔辛基大学芬兰331.9%5荷兰1478.6%5苏黎世联邦理工学院瑞士291.7%6澳大利亚975.7%6牛津大学英国241.4%7意大利895.2%7南京农业大学中国231.3%8西班牙885.1%7巴斯大学英国231.3%9加拿大794.6%9奥胡斯大学丹麦221.3%9韩国794.6%9中国农业科学院中国221.3%9霍恩海姆大学德国221.3%美国 中国 英国 德国 荷兰 澳大利亚 意大利 西班牙 加拿大 韩国研究前沿2023农业科学、植物学和动物学161.3 重点热点前沿“NLR 免疫受体介导的植物免疫机制”农田植物病害防治是农业发展中亟需攻克的重要课题，对粮食安全、生态安全、人民健康都有非常重要的意义。利用抗病基因进行抗病育种是防控植物病害最为有效的手段之一，其中最有利用价值且应用最广的一类是被称为 NLR 免疫受体的抗病基因，该类基因是植物免疫系统中最大的一类抗病基因。然而现实情况是，虽然距离 NLR 抗病基因被克隆已经将近 26 年了，但是学界对于 NLR 受体如何识别病原菌入侵以及如何启动抗病反应等问题还知之甚少，有很多重大科学问题值得研究。由此，NLR 免疫受体介导的植物免疫机制成为了植物免疫研究领域的热点前沿，并不断取得新进展。该热点前沿共有 49 篇核心论文，包括 17 篇综述性文章和 32 篇研究性论文。研究性论文中有 21篇发表在细胞（Cell）、科学（Science）或自然（Nature）及其子刊上。综述性文章主要阐述了 NLR 激活的结构基础，NLR 的进化、组装和调节，NLR 的多样性和与病原体结合的多种策略，以及与其他受体在免疫中的联系等。研究性论文主要研究了 NLR 网络介导的对多种植物病原体的免疫及模式识别受体、病原体对 NLR 免疫受体复合物形成的诱导，以及细胞表面和细胞内受体对植物免疫的相互增强作用等。这 49 篇核心论文中，被引频次最高的是 1 篇综述文章，被引用了 332 次（图 3），于2018年发表在 植物细胞（Plant Cell）上，作者来自英国牛津大学。该文系统综述了 25 年来抗性基因的克隆以及 9 种抗性机制，其中包括 NLR 与病原体的结合这一重要机制。在研究性论文中，被引频次最高的论文被引用了 292 次，于2019 年发表在科学（Science）上，作者来自清华大学、中国科学院、德国马普学会及德国科隆大学。该文重建了一种具有免疫力的植物 NLR 抗体复合物，用于研究植物 NLR 激活的生化机制。图 3“NLR 免疫受体介导的植物免疫机制”研究前沿中核心论文的被引频次分布曲线1739291939511312141 43 4547 49173727153525133323被引频次核心论文序号350300250200150100500研究前沿2023农业科学、植物学和动物学17核心论文 Top 产出国家和机构中（表 4），中国、德国和美国贡献率较高，分别贡献了 22、21和 20 篇论文，占比均超过 40%。德国马普学会在 Top 机构中表现突出，核心论文产出名列第一，贡献率为 32.7%。英国生物技术和生物科学研究理事会以 24.5%的贡献率位列第二。中国科学院与德国的科隆大学则以 20.4%的贡献率并列第三。表 4“NLR 免疫受体介导的植物免疫机制”研究前沿中核心论文的 Top 产出国家和机构排名国家核心论文比例排名机构所属国家核心论文比例1中国2244.9%1马普学会德国1632.7%2德国2142.9%2英国生物技术和生物科学研究理事会英国1224.5%3美国2040.8%3科隆大学德国1020.4%4英国1632.7%3中国科学院中国1020.4%5荷兰816.3%5东安格利亚大学英国816.3%6加拿大48.2%5清华大学中国816.3%7日本36.1%7霍华休斯医学研究所美国714.3%7澳大利亚36.1%8加州大学伯克利分校美国510.2%9法国24.1%8北卡罗来纳大学美国510.2%9瑞士24.1%10英属哥伦比亚大学加拿大48.2%9西班牙24.1%10圣路易斯华盛顿大学美国48.2%9新加坡24.1%10图宾根大学德国48.2%10剑桥大学英国48.2%中国德国美国英国荷兰加拿大日本澳大利亚法国瑞士西班牙新加坡 核心论文 2221201684332222研究前沿2023农业科学、植物学和动物学18表 5“NLR 免疫受体介导的植物免疫机制”研究前沿中施引论文的 Top10 产出国家和机构排名国家施引论文比例排名机构所属国家施引论文比例1中国79939.2%1英国生物技术和生物科学研究理事会英国1306.4%2美国64031.4%2中国科学院中国1236.0%3英国24512.0%3中国农业科学院中国884.3%4德国23511.5%4马普学会德国874.3%5法国1155.6%5南京农业大学中国763.7%6澳大利亚1085.3%6法国国家农业食品与环境研究院法国733.6%7加拿大1035.0%7东安格利亚大学英国693.4%8日本904.4%8法国国家科学研究中心法国653.2%9印度884.3%9中国农业大学中国452.2%10韩国824.0%10浙江大学中国442.2%施引论文产出国家和机构中（表 5），中国和美国施引论文产出量依然最多，远超其它国家，占比均超过了 30%，排名前两位。机构方面，英国生物技术和生物科学研究理事会排名第一。中国有 5 所机构进入 Top10，分别为中国科学院、中国农业科学院、南京农业大学、中国农业大学和浙江大学。施引论文 799640245235115108103908882韩国印度日本加拿大澳大利亚法国德国英国美国中国研究前沿2023农业科学、植物学和动物学192.新兴前沿及重点新兴前沿解读2.1 新兴前沿概述农业科学、植物学和动物学领域有1个方向入选新兴前沿，是“水果采摘机器人的识别与定位方法”（表6）。2.2 重点新兴前沿“水果采摘机器人的识别与定位方法”表 6农业科学、植物学和动物学领域的 1 个新兴前沿序号新兴前沿核心论文被引频次核心论文平均出版年1水果采摘机器人的识别与定位方法81982021.9采摘机器人是一种以水果或蔬菜为操作对象、兼有人类部分信息感知和肢体行动功能、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备，是综合了电子、机械、计算机、传感技术、控制技术、人工智能、仿生学和农业知识等多种学科交叉的智能机械。运用采摘机器人代替人力不但可以降低劳动强度，还可提高劳动效率，帮助解决劳动力稀缺的难题，因此受到农业人口较少的发达国家的重视，也成为了国际农业装备产业技术竞争焦点之一。对于采摘机器人，尤其是水果采摘机器人，由于自然条件下水果所处的背景十分复杂，被枝叶遮挡或者果实之间叠加的现象非常普遍，严重限制了机器视觉系统的识别，因此，水果采摘机器人的识别与定位方法成为研究热点。该新兴前沿共有核心论文 8篇，均是研究性论文，主要内容包括：实时检测香蕉束和香蕉茎的深度学习的轻量化神经网络模型开发，快速准确识别香蕉果实、花序轴和花蕾的深度学习算法，荔枝主干采摘位置识别方法，荔枝采摘机器人的近距离协调控制策略，通过视觉检测获得香蕉果轴切割点的精准定位方法，及用于葡萄目标检测的卷积神经网络研究等。研究前沿2023生态与环境科学20生态与 环境科学2023生态与环境科学21研究前沿20231.热点前沿及重点热点前沿解读1.1 生态与环境科学领域 Top 10 热点前沿发展态势生态与环境科学领域的 Top 10热点前沿主要分布在生态科学和环境科学两个子领域（表 7 和图 4），针对新型环境问题、新型解决方案的研究方向是本年度的主要关注点。具体来看，环境科学子领域的热点前沿主要涉及微塑料、气候变化、臭氧等新型环境问题，及新型水体污染控制技术、废水流行病学等新型解决方案或新的研究方向。微塑料污染相关研究是近 10 年来在研究前沿报告中多次呈现的重要前沿方向，相关主题在 2015-2017年、2020、2022 年多次入选热点前沿。2023 年微塑料相关的热点前沿有两个，分别是“环境微塑料颗粒对污染物的吸附”和“土壤微塑料的环境归趋和生态毒理”。此外，气候变化是当前全球关注的重大环境问题，二氧化碳捕获、甲烷减排是温室气体减排的热点，今年的两个相关热点前沿是“二氧化碳直接空气捕获的技术经济评估”和“全球甲烷排放趋势及来源”。近年，中国大气污染防治已取得阶段性成效，细颗粒物（PM2.5）浓度持续下降，然而大气臭氧污染呈现快速上升和蔓延态势，多次出现大范围长时间臭氧污染，形势严峻。因应这一问题的“中国臭氧污染状况及健康风险”也是今年遴选出的热点前沿。利用过硫酸盐降解有机污染物相关研究曾在 2017 年、2018 年、2022 年分别入选热点前沿。今年的热点前沿“利用单原子催化剂活化过氧单硫酸盐”展现了具有超高性能、环境友好、结构/化学稳定、能最大化利用活性金属位点等优点的新兴单原子催化剂用于环境修复的高级氧化过程。“废水中新冠病毒的检测及基于废水的流行病学监测”连续第二年入选热点前沿。在后疫情时代，基于废水监测的流行病学研究是监测药物、病毒、超级细菌及跟踪COVID-19爆发的新型、低成本解决方案。生态科学子领域的热点前沿主要涉及生物多样性、生态治理两个方面，具体包括“昆虫衰退现状、灭绝危机与驱动因素”、“全球河流生物多样性危机及水坝对其的影响”及“基于自然的解决方案的理论与应用”。其中，生物多样性相关研究持续多年成为研究热点，如“昆虫衰退现状、灭绝危机与驱动因素”是连续第三年入选热点前沿。基于自然的解决方案是一个综合利用生态系统多学科管理手段的新理念，其理论与方法研究及在众多领域的实践应用逐渐兴起。研究前沿2023生态与环境科学22表 7生态与环境科学领域 Top 10 热点前沿排名热点前沿核心论文被引频次核心论文平均出版年1利用单原子催化剂活化过氧单硫酸盐16182520