當前，新一輪科技革命加速演進，科學研究的世界熱點紛呈，不斷演化突破。“研究前沿”代表了科學家共同關注的最具活力的科學技術領域和主題方向，受到全球科技界、政府管理和決策部門乃至社會大眾的普遍關注。近期，中國科學院聯合科睿唯安向全球發布《2024研究前沿》《2024研究前沿熱度指數》報告。利用共被引分析方法，在高被引論文的基礎上，遴選挖掘、分析解讀基礎科學研究前沿，同時綜合考察組成研究前沿的核心論文和后續引用核心論文的施引論文的貢獻和影響。通過從研究前沿、學科/主題領域、基礎科學領域整體層面進行評估對比，揭示中國、美國等國家或地區的表現，為研判世界科技發展趨勢提供有力支持。

《2024研究前沿》報告遴選和展示了2024年在農業科學、植物學和動物學，生態與環境科學，地球科學，臨床醫學，生物科學，化學與材料科學，物理學，天文學與天體物理學，數學，信息科學，經濟學、心理學及其他社會科學等11個高度聚合的大學科領域中，表現活躍或發展迅速的110個熱點前沿和15個新興前沿。《2024研究前沿熱度指數》則在《2024研究前沿》基礎上，評估了全球主要國家和地區在其中的研究活躍程度。

《2024研究前沿》報告揭示了全球最熱門和新興的科研方向，具體如下。

農業科學、植物學和動物學領域：10個熱點前沿包括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等。2個新興前沿涉及深度遷移學習方法在作物分類和病害檢測中的應用，以及生物聚合物薄膜在食品保鮮包裝中的應用。

生態與環境科學領域：10個熱點前沿包括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。

地球科學領域：10個熱點前沿包括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。

臨床醫學領域：10個熱點前沿包括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。4個新興前沿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。

生物科學領域：10個熱點前沿包括銅死亡，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生物打印，先導編輯技術，基于細胞焦亡相關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。4個新興前沿涉及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，α-突觸核蛋白作為帕金森病預測生物標志物。

化學與材料科學領域：10個熱點前沿包括碳量子點發光材料，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。3個新興前沿涉及用于高效有機太陽能電池的小分子受體材料，有機電化學晶體管，用于鋰金屬電池的聚合物固態電解質。

物理學領域：10個熱點前沿包括高壓下富氫化物的高溫超導電性研究，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。

天文學與天體物理學領域：10個熱點前沿包括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。1個新興前沿是“詹姆斯·韋伯空間望遠鏡”初步成果。

數學領域：10個熱點前沿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。

信息科學領域：10個熱點前沿包括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。

經濟學、心理學及其他社會科學領域：10個熱點前沿包括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，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。1個新興前沿涉及生成式AI技術在教育領域的應用及影響。

總體來看，主要學科領域的科學研究前沿持續向前推進，對重大科學問題的探索不斷深入，顛覆性技術頻繁涌現，且其應用試驗的范圍也在不斷擴展。AI在科學研究中的應用日益廣泛，下一代高性能通信技術、未來能源供給的保障、氣候變化的應對、人類健康福祉的提升以及社會治理水平的增強等主題，正吸引著科學界的密切關注。特別值得一提的是，機器學習輔助的蛋白質定向進化、通信感知一體化技術、水系鋅離子電池技術、復合型極端天氣氣候事件的研究、表觀遺傳時鐘的探索、人工智能倫理準則的制定以及軸子暗物質的探測等前沿領域，首次進入研究前沿榜單。在這一背景下，新概念、新手段和新路徑的探索愈發活躍，學科之間的交叉融合更加緊密，理論與應用的相互促進特點表現得尤為突出。

同時，從《2024研究前沿熱度指數》來看，綜合上述11個大學科領域的整體表現，中國位居第二。其中，中國在農業科學、植物學和動物學，化學與材料科學，物理學，信息科學等4個領域研究前沿熱度指數得分排名世界第一。在110個熱點前沿和15個新興前沿中，中國穩居第二，在超過30%的研究前沿上排名第一。特別是在可重構智能表面在6G等無線通信系統中的關鍵技術挑戰、高壓下富氫化物的高溫超導電性研究、基于細胞焦亡相關基因構建癌癥預后模型、碳量子點發光材料等前沿表現卓越。

基于以上研究動態，新科技革命蓬勃興起，研究前沿日新月異，各國積極投身基礎研究領域、交叉前沿領域、重點領域發展，基礎前沿成為大國競爭焦點。為此，我國的科技發展策略應聚焦于強長項、補短板、開辟新賽道，并著力加強基礎研究。繼續保持在化學與材料科學領域的優勢，加速發展信息科技，促進信息科學與其他學科的交叉融合。同時，加大在臨床醫學、生物科學及與人民生命健康緊密相關領域的支持力度，以確保科學發展能夠更有力地支撐經濟社會的高質量發展，造福人民生命健康。

（作者分別系中國科學院科技戰略咨詢研究院戰略情報研究所副所長，中國科學院科技戰略咨詢研究院院長）