2017中科院研究前沿技术

2017研究前沿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科睿唯安方法论和数据说明2017研究前沿2目录Contents一、方法论和数据说明二、农业、植物学和动物学三、生态与环境科学四、地球科学1.背景介绍022.方法论032.1研究前沿的遴选032.2研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读041.热点前沿及重点热点前沿解读061.1农业、植物学和动物学Top10热点前沿发展态势061.2重点热点前沿——植物基因组编辑技术及其在农作物中的  应用研究081.3重点热点前沿——植物DNA甲基化的调控机理及其作用092.新兴前沿及重点新兴前沿解读112.1新兴前沿概述112.2重点新兴前沿——树木年轮分析及其在环境气候变化  研究中的应用121.热点前沿及重点热点前沿解读141.1生态与环境科学Top10热点前沿发展态势141.2重点热点前沿——2013年1月中国中东部重度雾霾形成机制161.3重点热点前沿——环境DNA宏条形码技术监测生物多样性171.热点前沿及重点热点前沿解读201.1地球科学Top10热点前沿发展态势201.2重点热点前沿——中国华北克拉通前寒武纪地质演化研究221.3重点热点前沿——页岩气储层孔隙系统类型及表征232.新兴前沿及重点新兴前沿解读252.1新兴前沿概述252.2重点新兴前沿——强亲铁和亲铜元素在高温条件下的  地球化学行为251.热点前沿及重点热点前沿解读281.1临床医学Top10热点前沿发展态势281.2重点热点前沿——放射性核素标记PSMAPET显像在前列腺癌  诊疗中的作用301.3重点热点前沿——全外显子组测序在遗传疾病临床诊断  中的应用312.新兴前沿及重点新兴前沿解读332.1新兴前沿概述332.2重点新兴前沿——寨卡病毒感染与防控341.热点前沿及重点热点前沿解读361.1生物科学Top10热点前沿发展态势361.2重点热点前沿——冷冻电镜技术在生物大分子三维结构解析  中的应用381.3重点热点前沿——基于高通量的染色质构象捕获及其衍生  技术应用402.新兴前沿及重点新兴前沿解读422.1新兴前沿概述422.2重点新兴前沿——蚊子的基因渗入及其网状系统发育模式431.热点前沿及重点热点前沿解读441.1化学与材料科学Top10热点前沿发展态势441.2重点热点前沿——三价钴催化的碳氢键活化反应461.3重点热点前沿——纳米组装学472.新兴前沿及重点新兴前沿解读492.1新兴前沿概述492.2重点新兴前沿——基于非贵金属的双功能电解水催化剂501.热点前沿及重点热点前沿解读521.1物理学Top10热点前沿发展态势521.2重点热点前沿——希格斯玻色子轻子味破缺衰变和B介子  半轻衰变541.3重点热点前沿——四夸克态和五夸克态的实验和理论研究55五、临床医学六、生物科学七、化学与材料科学八、物理学2.新兴前沿及重点新兴前沿解读572.1新兴前沿概述572.2重点新兴前沿——基于750GeV双光子信号的标准模型研究571.热点前沿及重点热点前沿解读581.1天文学与天体物理学Top10热点前沿发展态势581.2重点热点前沿——基于“开普勒空间望远镜”（Kepler）  开展系外行星搜寻及性质研究601.3重点热点前沿——“太阳动力学天文台”（SDO）任务及  其仪器性能以及其他相关太阳物理学研究622.新兴前沿及重点新兴前沿解读642.1新兴前沿概述642.2重点新兴前沿——双黑洞等双致密天体的形成及并合651.热点前沿及重点热点前沿解读661.1数学、计算机科学与工程学Top10热点前沿发展态势661.2重点热点前沿——二阶应变梯度理论及其应用681.3重点热点前沿——基于超级电容器的储能器件691.热点前沿及重点热点前沿解读721.1经济学、心理学及其他社会科学Top10热点前沿发展态势721.2重点热点前沿——人类起源、进化和迁徙的基因组学研究741.3重点热点前沿——人乳头状瘤病毒（HPV）疫苗接种的  社会调查76九、天文学与天体物理学十、数学、计算机科学与工程学十一、经济学、心理学及其他社会科学八、物理学附录研究前沿综述：寻找科学的结构..............................................................................78编纂委员会............................................................................................................88方法论和数据说明2017研究前沿02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将对其工作产生重大的意义。为此，科睿唯安发布了“研究前沿”（ResearchFronts）数据和报告。定义一个被称作研究前沿的专业领域的办法，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，并反映在科学家在论文中引用其他科学家的工作这个学术行为之中。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文献的分析，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》的白皮书。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，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》分析报告，这一系列报告引起了全球广泛的关注。今年，在以往系列研究前沿报告的基础上，推出了《2017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EssentialScienceIndicators(ESI)数据库中的9690个研究前沿，遴选出了2017年自然科学和社会科学的10个大学科领域排名最前的100个热点前沿和43个新兴前沿。一、方法论和数据说明1.背景介绍方法论和数据说明2017研究前沿032.方法论整个分析工作分为两个部分：143个研究前沿的遴选由中科院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所与科睿唯安合作完成；科睿唯安提供了143个研究前沿的核心论文和施引论文的数据；研究前沿分析及重点研究前沿（重点热点前沿和重点新兴前沿）的遴选和解读由中科院科技战略咨询研究院科技战略情报研究所完成。此次分析基于2011－2016年的论文数据，数据下载时间为2017年3月。2.1研究前沿的遴选《2017研究前沿》分析报告反映了当前自然科学与社会科学的10个大学科领域的143个研究前沿（包括100个热点前沿和43个新兴前沿）。我们以EssentialScienceIndicators(ESI)数据库中的9690个研究前沿为起点，遴选目标是要找到那些较为活跃或发展迅速的研究前沿。报告中所列的143个研究前沿的具体筛选过程如下：2.1.1热点前沿的遴选先把ESI数据库中21个学科领域的9690个研究前沿划分到10个高度聚合的大学科领域中，然后对每个大学科领域中的研究前沿的核心论文，按照总被引频次进行排序，提取排在前10%的最具引文影响力的研究前沿。以此数据为基础，再根据核心论文出版年的平均值重新排序，找出那些“最年轻”的研究前沿。通过上述两个步骤在每个大学科领域分别选出10个热点前沿，共计100个热点前沿。因为每个学科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核心论文数和总被引频次上会相对较小，所以从10个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有很多新近的核心论文的研究前沿，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”。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权，只有核心论文平均出版年在2015年6月之后的研究前沿才被考虑，然后再按被引频次从高到低排序，选取被引频次在100以上的研究前沿，从而遴选出了43个新兴前沿，这43个新兴前沿最早的平均出版年是2015.6。遴选不限定学科，因此43个新兴前沿在10个大学科领域中分布并不均匀，生态与环境科学，数学、计算机科学与工程学，经济学、心理学及其他社会科学领域没有新兴前沿，而化学与材料科学领域选出了16个新兴前沿。通过以上两种方法，这份报告突出显示了10个高度聚合的大学科领域中的100个热点前沿和43个新兴前沿。方法论和数据说明2017研究前沿042.2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143个研究前沿数据的基础上，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10个大学科领域的100个热点前沿的发展趋势进行了分析，并对27个重点研究前沿进行了详细的解读（见第二至十一章）。重点研究前沿包括重点热点前沿和重点新兴前沿两部分。研究前沿是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文献组成。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、国家在该领域也做出了不可磨灭的贡献,本报告也对其进行了深入分析和解读。同时，引用这些核心论文的施引文献可以反映出核心论文所提出的技术、数据、理论在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文献本身并不是高被引论文。2.2.1重点研究前沿的遴选2014年研究前沿设计了遴选重点研究前沿的指标CPT，2015年在CPT指标的基础上，又增加了规模指标，即核心论文数（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，并根据文献簇的元数据及其统计揭示研究前沿的发展态势，其中核心论文数（P）总量标志着研究前沿的大小，文献簇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，一个前沿的核心论文数（P）越大，表明该前沿越活跃。（2）CPT指标遴选重点研究前沿的指标（CPT），是核心论文的总被引频次（C）除以核心论文数（P），再除以施引文献所发生的年数（T）。“施引文献所发生的年数”指施引文献集合中最新发表的施引文献与最早发表的施引文献的发表时间的差值。如最新发表的施引文献的发表时间为2016年，最早发表的施引文献的发表时间为2012年，则该施引文献所发生的年数为4。CPT实际上是一个研究前沿的平均引文影响力和施引文献发生年数的比值，该指标越高代表该前沿越热或越具有影响力。它反映了某研究前沿的引文影响力的广泛性和及时性，可以用