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机械前沿;信息技术前沿;化工冶金;材料前沿;大气氧化性;建筑结构智能建造技术;新型电力系统;n-型聚合物受体;全聚合物太阳电池;存算一体技术;芯片三维堆叠系统集成;微型飞机;生态修复

工程科技是改变世界的重要力量，工程前沿是工程科技未来方向的重要指引。当今时代，世界面临百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革持续深化演进，工程科技创新前沿加速交叉融合、不断衍生突破。把握全球工程科技大势，瞄准世界工程科技前沿，大力推动工程科技创新发展，有效地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。中国工程院作为国家工程科技领域最高荣誉性、咨询性学术机构，肩负着发挥学术引领作用、促进工程科技发展的历史使命。自2017年以来，中国工程院连续组织开展“全球工程前沿”重大咨询研究项目，旨在按年度分析全球工程研究前沿和工程开发前沿，研判全球工程科技演进变化趋势。 2021年度全球工程前沿研究项目，主要依托中国工程院9 个学部及中国工程院《工程》系列期刊开展研究工作。项目研究以数据分析为基础，以专家研判为核心，遵从定量分析与定性研究相结合、数据挖掘与专家论证相佐证、工程研究前沿与工程开发前沿并重的原则，凝练获得93 个工程研究前沿和91 个工程开发前沿，并重点解读28 个工程研究前沿和28 个工程开发前沿。为提高前沿研判的科学性，在前四年实践经验的基础上，2021年度的研究工作进一步加大了数据与专家的交互力度，领域专家与图书情报专家深度参与数据准备、数据分析、图表制作、报告撰写等环节，专家智慧与客观数据在多轮迭代中不断融合，提升了研究的专业性和前瞻性。《全球工程前沿2021》报告发布会议将于2021年12月14日在北京举办，会议将发布2021 年度“全球工程前沿”项目研究成果，并对机械与运载工程，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，医药卫生和工程管理共9个领域的重点前沿进行详细解读。工程前沿研判是一项复杂且有挑战性的工作。在研究过程中，项目研究团队聚焦全球工程科技发展的热点和难点问题，将前沿研究、学术论坛与期刊建设紧密结合，相互促进，逐步探索出一条别具特色的研究路径。工程前沿研究得到了来自我国工程科技界各领域、各机构上千位院士和专家的支持，在此向所有指导工程前沿研究的院士、所有参与工程前沿研究的专家表示感谢！

张洪程

水稻产量品质小麦超级稻施氮量超高产播期氮肥运筹粳稻生产力氮素氮肥物质生产产量生育期硅钵苗机插对策稻米群体质量草坪产量形成抛秧机插直播稻籼稻地力水平摘要氮素吸收氮肥利用率

张洪程（1951.2.24- ）作物栽培学与耕作学家。江苏省南通市人。1975年毕业于江苏农学院。中国工程院院士。现任扬州大学农学院教授，国家重点学科作物栽培学与耕作学学科带头人，农业部水稻专家指导组副组长，中国作物学会栽培专业委员会主任，农业部长江流域稻作技术创新中心主任。长期从事作物栽培学与耕作学教学、科研及推广工作。先后承担国家科技支撑计划、国家自然科学基金以及省部级重大或重点课题30多项，在作物栽培耕作轻简化、精确化、机械化等方面做了一系列开拓性工作。先后获国家科技进步二等奖3项、三等奖1项。以上成果相继被农业部列为全国农业主推技术，大面积应用取得重大社会经济效益。 2015年当选中国工程院院士。

顾臻

李阳

储层剩余油夹层岩性组合影响因素断层封闭性断距断陷湖盆济阳坳陷胜利油田营32断层裂缝部分水解聚丙烯酰胺优势通道低位扇低渗透储集层低渗透复杂介质低渗透油藏低渗透砂岩油气藏低渗透砂岩油藏低级序断层储量曲线储量期望储量计算储集层压裂原油

李阳（1958.10.26——）油气田开发地质、油田开发专家。山东东平人。1982年毕业于华东石油学院勘探系石油地质专业，2000年获中国科学院地质地球物理研究所地质学博士学位。现任国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”技术副总师，国家“973”项目“碳酸盐岩缝洞型油藏开采机理及提高采收率研究”首席科学家，教授级高级工程师，博士生导师。长期从事复杂油藏开发基础理论和关键技术研究，在陆相高含水断块型老油田、海相碳酸盐岩缝洞型油藏、低渗透油田等复杂油藏开发领域做出突出贡献。提出了断块型油田高含水期剩余油富集规律的新认识，创建了以油藏地球物理及大幅度提高采收率为核心的断块型油田高含水期开发技术体系；提出了碳酸盐岩缝洞型油藏流体流动规律的新认识，创建了适应的储集体描述与建模及开发关键技术，为塔河油田上产及同类型油藏开发提供了基础理论和关键技术。曾获“李四光地质科学奖”、“孙越崎能源大奖”、“何梁何利产业创新奖”、国家科技进步二等奖5项，出版专著4部，发表论文46篇，获国家发明专利6项。 2013年当选中国工程院院士。

付小兵

胎儿皮肤碱性成纤维细胞生长因子 cfos cmyc α-平滑肌肌动蛋白创面修复创面愈合基因,bax 基因,bcl-2 基因,p53 基因表达增殖成纤维细胞生长因子无瘢愈合无瘢痕愈合溃疡烧伤猪疾病模型,动物瘢痕细胞凋亡缺血－再灌注血管内皮细胞转化生长因子-β1

付小兵（1960.08.14- ），创伤和组织修复与再生医学专家。四川省资阳市人。1983年毕业于第三军医大学。马德里大学博士。中国工程院院士。现任解放军总医院生命科学院院长、全军创伤修复与组织再生重点实验室主任，教授、创伤外科研究员，博士生导师。担任国务院学位委员会学科评议组成员、中国生物材料学会副理事长、中国医疗保健国际交流促进会副会长、中华医学会理事、中华医学会组织修复与再生分会主任委员、中华医学会创伤学分前任主任委员、全军医学科学技术委员会常委、战创伤专业委员会主任委员等学术职务。国家973“创伤和组织修复与再生项目”首席科学家，国家自然科学基金创新群体负责人，全军“十二五”战创伤重大项目首席科学家。南开大学教授，清华大学等国内10余所大学客座教授。1995年获国家杰出青年科学基金。长期从事创伤和组织修复与再生的转化医学研究，主要领域涉及创伤弹道学、生长因子生物学、干细胞生物学以及皮肤和内脏损伤后的组织修复与再生等。解决了干细胞诱导分化与皮肤汗腺再生，生长因子调控创伤修复与组织再生机制等关键科学问题和技术难题，发现了中国人体表慢性难愈合创面流行病学变化的新特征，推动了中国慢性难愈合创面防控新体系的建立并取得显著效果。其研究成果对提高我国创伤救治成功率和研发出用于创面治疗的基因工程国家一类新药有重要作用。主编《中华创伤医学》、《再生医学：基础与临床》、《现代创伤修复学》以及《军队转化医学艺术》等大型学术专著17部，参编30余部。在Lancet等国内外杂志发表论文400余篇。以第一完成人获国家科技进步二等奖3项。以第二完成人获国家科技进步奖创新团队奖。获政府特殊津贴、“何梁何利基金科学与技术进步奖”、“求实”杰出青年奖、工程院“光华青年奖”、中国人民解放军杰出专业技术人才奖、中华医学会创伤学分会“中华创伤医学终身成就奖”、中华医学会烧伤外科分会“终身成就奖”和“国际创伤修复研究终身成就奖”等多项荣誉。荣立一等功。培养博士生、博士后人员等40余人。 2009年当选为中国工程院院士。

张伯礼

中医药丹参中药现代化丹酚酸B 合成冰片血管性痴呆 SARS 亚健康状态复方丹参方复方丹参滴丸天然冰片血液流变学三七中药临床研究养血清脑颗粒冠心病冰片红细胞变形能力综述不良反应中医学中医药疗法中风临床试验

张伯礼（1948.02.26- ），中医内科专家，教授，博士生导师。出生于天津市，原籍河北省宁晋县人。1982年毕业于天津中医学院，获医学硕士学位。现任中国中医科学院院长，天津中医药大学校长，中华中医药学会副会长，中华预防医学会副会长，重大新药创制重大专项技术副总师。致力于心脑血管疾病防治和中药现代化研究。开展血管性痴呆（VD）系统研究，制定了VD证类分型标准和按平台、波动及下滑三期证治方案；明确了中风病中医证候和先兆症动态演变规律，建立了综合治疗方案；创立了脑脊液药理学方法，研究中药对神经细胞保护的作用机制；连续承担三项“973”计划项目，开创了以组分配伍研制现代中药的新途径；完成了首个中药对冠心病二级预防的大规模临床研究，建立了中医药循证评价系列方法和关键技术；开拓名优中成药二次开发领域，推动了中药产业技术升级。获国家科技奖励7项，一等奖1项，省部级科技进步一、二等奖20余项，发表论文200余篇，培养出站博士后、毕业博、硕士研究生180余名。 2005年当选为中国工程院院士。

李晓红

矿山工程技术

李晓红（1959.06.13- ），矿山安全技术专家。重庆合川人，1978年考入重庆大学采矿系，1993年获博士学位（1989年至1991年在美国加州大学伯克利分校做访问学者）。曾任重庆大学校长，武汉大学校长，教育部副部长、党组成员，煤矿灾害动力学及控制国家重点实验室主任。现任中国工程院党组书记。国务院学科评议组成员、中国煤炭学会常务理事、“973项目”首席科学家。长期致力于水射流技术及其在煤矿安全工程中的应用研究，在煤层气开采及复杂煤矿瓦斯灾害防治方面取得了多项重要研究成果。其中，瓦斯灾害防治技术被列为国家重大科技成果转化项目推广应用，取得了显著的经济和社会效益。作为“973项目”首席科学家，正致力于超临界二氧化碳强化页岩气开采的研究。曾获多项国家科技进步奖和国际学术奖励，出版著作6部，发表论文200余篇。2011年当选为中国工程院院士。

陈建峰

旋转填充床微观混合纳米CaCO3 增韧复合材料超重力制备纳米碳酸钙聚丙烯 PVC 表征合成力学性能碳酸钙 PP 离集指数纳米粉体超重力技术传质反应结晶尼龙66 数值模拟表面改性超重力反应结晶法过程强化冲击强度分离压降吸附微细流变性能

陈建峰（1965.08.29- ）化学工程领域专家。浙江省宁波市人。1986年、1992年毕业于浙江大学，获工学学位和博士学位。现任北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室主任，教育部超重力工程中心主任，国家基金委第一届国际合作专家咨询委员会委员，中国颗粒学会副理事长，中国化工学会常务理事等。国际超重力化工技术开拓者之一，在国际上率先提出超重力反应器工程思想并实现了产业化。他以化工反应强化为主线，从理论-装备-工艺三个层面展开研究，提出跨尺度分子混合反应工程理论模型，创建超重力反应器技术及其反应与分离强化新工艺，在化工、纳米材料、环境、海洋能源等领域实现了大规模工业应用，成效显著，为使我国成为国际超重力化工工业引领的国家做出了重要贡献。主持基金委重大和创新群体等国家及国际合作项目，以第一完成人，获2项国家技术发明二等奖和1项国家科技进步二等奖，获美国DOW化学基金奖、何梁何利创新奖、全国优秀教师等荣誉。授权发明专利119件（含国外16件），发表SCI论文300余篇，出版著作2部、译著1部。 2015年当选中国工程院院士。

钟志华

有限元计算机仿真汽车仿真回弹电动汽车优化有限元法遗传算法多目标优化汽车碰撞神经网络冲压成形响应面法安全气囊数值模拟轻量化 CAE 修边线有限元方法模具碰撞耐撞性随机场冲压分区四边形网格多维模型拉延筋数控加工有限元仿真

钟志华（1962.07.08－）。车辆工程专家。出生于湖南省湘阴县。1988年毕业于瑞典林雪平（Linkoping）大学，获工学博士学位。曾任国家“十五”863计划"先进制造与自动化技术"领域专家委员会委员。现任湖南大学校长，博士生导师，并兼任国务院学位委员会学科评议组成员和教育部科学技术委员会工学部委员等学术职务。多年来一直从事汽车设计与制造技术的研究与应用，主要研究方向为汽车碰撞安全技术、车身冲压成型技术和模块化轻量化汽车技术。在国内外主持过多项与上述研究方向相关的理论与方法研究、工程软件研发、制造工艺与装备研发和新产品研发等方面的国家级项目、国际合作项目和企业重大研发项目,并提出了多项新理论和新方法，开发了多项新工艺、新装备和新产品。先后发表论文120多篇，出版著作3部，SCI他人引用200多篇次。获国家科技进步一等奖和二等奖各1项，省部级科技进步一等奖2项、二等奖2项，部级技术发明和自然科学二等奖各1项，发明专利6项。指导硕士生39名，博士生27名。获光华工程科技奖（青年奖）、GM（通用汽车）中国科技成就2000年度一等奖、湖南省光召科技奖等其他十几项奖励和荣誉称号。2005年当选为中国工程院院士。

赵宪庚

功函数电子结构表面能量子尺度效应 C_(60)超导体 Rabi振荡 α-exp-6相互作用势位错准能分子动力学动态定域性双带模型变化电场外部噪声形式解断裂方波电场格点流体He+H2混合物混合规则物态方程物理性质空洞成核自旋轨道效应超导机制超晶格输运高温超导体

赵宪庚（1953.11.7-），凝聚态和核物理学家。山西省忻州市人，1982年毕业于山西大学物理系，1991年获中国工程物理研究院研究生部理学博士学位，现任中国工程物理研究院院长。组织、领导并主持完成我国多项大型科学实验和国防重大任务，负责理论方案制定、可靠性论证、重大关键技术攻关和决策，对推动我国核科学技术的发展做出了重要贡献。获国家科技进步奖一等奖3项，省部级一等奖3项。2011年当选为中国工程院院士。

何华武

高速铁路中国铁路创新客运专线技术体系桩网支承路基铁路中国高速铁路京津城际关键技术创新成果加筋网垫土拱效应工程实践建设技术技术创新技术进步无碴轨道既有线示范引领科技创新通过能力道岔设计铁路建设高速道岔 200km/h速度级 “十一五” 三轴试样世界铁路中国

何华武，铁道工程专家。1955年8月出生于四川省资阳市。1982年铁道部科学研究院研究生毕业。现任中国铁路总公司总工程师，技术委员会主任。一直从事铁路工程科技研究与实践，主持并参与了中国高速铁路、既有铁路第六次改造升级提速、现代铁路枢纽等工程技术工作。将国际铁路先进技术与中国铁路技术创新结合、集成，创造性地解决重大、关键工程科技问题，研究成果应用成效显著，实现了时速300km等级高速铁路高平稳运行、快捷舒适；大幅提高了客货共线铁路列车速度、行车密度、牵引质量；大幅提升了客运站综合交通协同集疏、便捷换乘能力，编组站解、编列车自动化功能。获得中国国家科技进步奖、中国铁道科技进步奖、何梁何利科技进步奖、詹天佑大奖等多个奖项。 2009年当选中国工程院院士。

陈左宁

大规模并行处理 Python 信息流控制众核处理器可扩展性操作系统数据预取随机行为网高端计算中间件代码克隆体系结构信息基础设施可靠性库异构芯片强隔离技术创新污点分析特征值分解特征矩阵社交网络组件网络攻击能效自主可控访存性能语法分析树谱聚类防旁路防篡改

长期致力于国产安全可控计算机系统软件和高性能计算机系统的研发，是我国信息技术领域系统软件和体系结构方向学科带头人。自1979年以来，先后参加或领导多台国产高性能计算机系统研制工作，主持研制了多套国产大型系统软件项目，其中80年代领导研制了我国第一个与UNIX系统完全兼容的并行操作系统，在并行处理技术方面达到国际先进水平。曾两次获得国家科技进步特等奖、多次获其他等级国家和省部级科技进步奖及中国青年科技奖、求是奖、中国青年科学家奖等重要奖项。 2001年当选为中国工程院院士。

王辰

预防医学与公共卫生学临床医学基础医学

王辰 (1962.8.7——)，呼吸病学与危重症医学专家。山东省德州市人。1985年毕业于首都医科大学医疗系，1991年于同校获医学博士学位。长期在北京朝阳医院、北京呼吸疾病研究所、卫生部北京医院从事临床、研究、教学与管理工作。任中华呼吸学会主任委员，中国呼吸医师协会首任会长。在呼吸衰竭与呼吸支持技术、肺栓塞与肺动脉高压、新发呼吸道传染病、慢性阻塞性肺疾病、烟草病学领域作出序贯机械通气、肺栓塞减量溶栓疗法等多项创新并进入国际指南，指导全球临床实践，是我国上述领域的主要推动者之一。在《新英格兰医学杂志》等国际期刊发表论著100余篇。作为第一完成人获国家科技进步奖二等奖3项，省部级科技进步奖一等奖3项。获何梁何利基金科学与技术进步奖，世界卫生组织控烟杰出贡献奖。 2013年当选中国工程院院士。

周济

机械工程教育学

周济（1946.8.26- ）。机械工程专家。上海市人。1970年毕业于清华大学，1984年获美国纽约州立大学（布法罗）博士学位。华中科技大学教授。曾任华中科技大学校长，湖北省委常委兼省科技厅厅长，武汉市市长，教育部部长。现任中国工程院院长、党组成员。长期致力于机械设计与数控技术的教学和研究工作。研究并组织实施了发展与推广应用数控、CAD的技术路线；提出并实践了单调性分析优化、数控加工直接插补等算法理论；主持研制了华中Ⅰ型数控系统以及优化设计、机械CAD等系列软件产品，广泛应用于机械、航空、航天、能源等行业，创造了显著的社会效益和经济效益。曾多次获得国家、省部级科技进步奖，发表论文200余篇，出版著作11本。1999年当选为中国工程院院士。

李元元

粉末冶金有色合金材料制备

李元元（1958.10.3——），粉末冶金和铸造专家。广东省梅县人。1982年本科毕业于湖南大学获工学学士学位，1987年和1998年研究生毕业于华南理工大学分别获工学硕士和工学博士学位。现任吉林大学教授、博士生导师、校长，华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心主任。兼任中国材料研究学会副理事长、中国机械工程学会粉末冶金分会主任委员、铸造分会副主任委员等。长期从事粉末冶金和有色合金材料制备、成形理论与技术的应用基础和工程化研究。发展和创新了粉末冶金温压成形理论和技术、电磁热力多场作用下粉末成形固结一体化理论和技术，研制出多种高性能粉末冶金新材料和重要零件；研发出高性能铝青铜合金、白铜合金、锌合金、挤压铸造铝合金、变形铝合金及其制备成形技术等；成果应用于我国制造业和国防军工中，解决了相关的技术瓶颈问题，取得了显著的经济社会效益。作为第一完成人获国家科技进步二等奖2项、省部科技一等奖3项。获授权发明专利55项(已实施29项)；发表论文被SCI收录132篇、EI收录222篇；出版专著2部，主编著作1部、教材1部。 2013年当选为中国工程院院士。

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