柔性内窥镜微创手术机器人、新冠肺炎遗传进化和跨物种感染的分子机制研究、衰老的机制与干预、集成微波光子学、跨流域调水的生态与环境效应等。这些看似深奥的高精尖技术，其实是造福人类的，中国工程院、科瑞维安公司、高等教育出版社14日联合出版的《全球工程前沿2021》中均有列举。
2021全球工程前沿项目负责人、中国工程院杨宝峰院士介绍，186个全球工程前沿从机械与交通工程、信息与电子工程、化工冶金与材料工程、能源与采矿工程、土木水利与建筑工程、环境与纺织工程、农业、医疗卫生、工程管理等9个领域中评选出来，其中工程研究前沿93个，工程发展前沿93个。
解决重大挑战是全球工程前沿的研究方向。
当前，全球面临新冠肺炎疫情、气候变化、生态治理等重大挑战。杨宝锋说，瞄准世界工程科技前沿，有效应对全球性重大挑战，实现人类社会可持续发展，已经成为世界各国的战略选择。
在过去的两年里，由新冠肺炎引起的疫情对全球经济生活产生了巨大影响，新冠肺炎是已知引起人类疾病的第七种冠状病毒。因此，新冠肺炎在基因进化和跨物种感染的分子机制方面的研究位居医疗卫生领域工程研究的前沿。
中国工程院院士陈赛娟担任医药卫生领域研究团队的组长，中国工程院院士黄璐琦、田伟等多位专家参与其中。衰老的机制和干预以及通用CAR-T细胞免疫治疗在该领域工程研究的前沿排名第二和第三。
在密切跟踪全球工程科技最新发展趋势的同时，紧密结合国家战略需求，致力于解决世界科技重大挑战。中国工程院舒印彪院士、中国工程院张、中国科学院院士、西北工业大学袁教授等多位专家就“构建以新能源为主体的新型动力体系”、“大气氧化与臭氧污染防治”、“n型聚合物受体与全聚合物太阳能电池”、“微型飞行器研发”等研究前沿作了解读报告。
跨界、交叉扩散、群体突破的特征日益明显。
工程前沿是指具有前瞻性、开拓性和探索性，对未来工程科学技术发展具有重大影响和引领作用的重点方向。
在中国工程院副院长钟志华院士看来，当今世界正面临百年不遇的大变革，新一轮科技革命和产业变革继续深入演进。科技创新越来越呈现出跨界融合、交叉扩散、群体突破的鲜明特征。各国科技创新的竞争更加激烈、更加复杂、更加多变。
报告称，柔性内窥镜微创手术机器人在机械和载体工程领域的研究前沿排名第一。这项前沿研究的国际合作包括中国、澳大利亚、新加坡和英国、美国和德国等。与传统的刚性内窥镜相比，它具有体积大、在狭窄的腔体内操作困难的缺点。以其高灵活性和灵活性的优势，为人类各种腔道的早期癌症诊疗一体化提供了强有力的支持。
报告指出，水下无人飞行器是探索海洋的重要手段。近年来，在海洋资源勘探、水下反潜反水雷等领域取得了一定的应用成果。但对于复杂的海洋环境和多样化的作业任务，仍需突破多项关键技术。这一前沿研究涉及能源与通信、人工智能、机械运输等多个领域。
随着人类社会工业化的推进，煤炭、天然气、石油等化石能源被过度消耗，人类向大气中排放过量的二氧化碳，造成能源危机和环境问题。报告显示，二氧化碳合成多碳平台化合物、低碳高效先进气体分离净化材料的设计与应用等。在化工冶金和材料工程领域工程研究前沿排名前十，涉及多个学科。
以人工智能为代表的新一代信息技术正在向纵深发展。
“随着人工智能技术的不断进步，以人工智能为代表的新一代信息技术正在向纵深发展。”杨宝锋在解读报告时说。
中国工程院院士张福锁是该研究小组的组长。报告显示，在精准农业和大数据框架内，人工智能在农业水肥管理中的应用价值将进一步提升。
报告还指出，利用智能传感、无线传输、大数据处理、智能控制等物联网和人工智能技术，对温度、光照度、土壤温湿度等环境参数进行动态监测，通过对风机、卷帘、水肥灌溉等自动化设备的智能控制，使植物生长环境达到最适宜的状态。
杨宝峰说，9个领域的一批前沿研究利用了人工智能技术，如智能计算的股票集成技术、自主无人系统的智能感知与安全控制、人工智能使能的系统工程、水下无人机、仿昆虫微型扑翼飞行器、柔性内窥镜微创手术机器人、可穿戴柔性智能系统的整体设计与应用、智能高效钻完井技术、智能核供热系统的开发与核心技术等。
报告从国家布局、合作情况、发展趋势等角度，对186个前沿中的28个重点工程研究前沿和28个工程发展前沿进行了详细分析。
据悉，2017年以来，中国工程院联合柯睿卫安、高等教育出版社开展全球工程前沿研究，依托中国工程院工程系列期刊，每年组织全球工程前沿研究，邀请相关领域的院士、专家做前沿解读，并向全球发布中英文年度报告。
