中国科学院&科睿唯安：2025研究前沿报告

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2025 研究前沿 RESEARCH FRONTS 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 2025 001 2025研究前沿 目录 目 录 Contents 1. 背景 005 2. 方法论 006 2.1 研究前沿的遴选与命名 006 2.2 研究前沿的分析及重点研究前沿的遴选和解读 007 背景和方法论 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 011 1.1 农业科学、植物学和动物学领域 Top10 热点前沿发展态势 011 1.2 重点热点前沿⸺“利用植物根际促生菌缓解植物的盐胁迫” 012 1.3 重点热点前沿⸺“基于深度学习的植物病害检测” 016 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 019 2.1 新兴前沿概述 019 2.2 重点新兴前沿⸺“花青素在食品智能包装膜中的应用” 019 生态与环境科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 021 1.1 生态与环境科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 021 1.2 重点热点前沿⸺“行星边界突破与地球系统风险治理” 022 1.3 重点热点前沿⸺“基于生物质的活性多孔炭吸附剂制备及二氧化碳捕集性能” 026 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 029 2.1 新兴前沿概述 029 2.2 重点新兴前沿⸺“污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的微生物机制研究” 029 地球科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 031 1.1 地球科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 031 1.2 重点热点前沿⸺“中国陆相页岩油类型与重点地区资源潜力研究” 032 1.3 重点热点前沿⸺“骤旱事件成因与风险研究” 036 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 039 2.1 新兴前沿概述 039 2.2 重点新兴前沿⸺“中国区域性极端降水 - 滑坡动态模型研究” 039 002 目录 2025研究前沿 临床医学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 041 1.1 临床医学领域 Top 10 热点前沿发展态势 041 1.2 重点热点前沿⸺“CFTR 调节剂三联疗法对囊性纤维化实现从症状控制到病因治疗” 042 1.3 重点热点前沿⸺“全切片病理图像的弱监督深度学习框架” 045 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 048 2.1 新兴前沿概述 048 2.2 重点新兴前沿⸺“人工智能大语言模型 ChatGPT 等在医疗健康领域的应用” 049 生物科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 051 1.1 生物科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 051 1.2 重点热点前沿⸺“网络药理学在中医药现代化研究中的应用” 053 1.3 重点热点前沿⸺“肿瘤微生物组” 056 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 059 2.1 新兴前沿概述 059 2.2 重点新兴前沿⸺“AI 驱动的生物分子复合物结构预测与设计新突破” 060 化学与材料科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 063 1.1 化学与材料科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 063 1.2 重点热点前沿⸺“废旧聚烯烃塑料的化学回收” 064 1.3 重点热点前沿⸺“用于全固态电池的卤化物固态电解质” 068 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 071 2.1 新兴前沿概述 071 2.2 重点新兴前沿⸺“倒置钙钛矿太阳能电池稳定性及转换效率提升策略” 071 物理学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 073 1.1 物理学领域 Top 10 热点前沿发展态势 073 1.2 重点热点前沿⸺“超导二极管效应研究” 074 1.3 重点热点前沿⸺“拍瓦级激光器及其应用” 078 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 082 2.1 新兴前沿概述 082 2.2 重点新兴前沿⸺“双层镍氧化物 La3 Ni2 O7 的高温超导特性研究” 082 003 2025研究前沿 目录 天文学与天体物理学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 085 1.1 天文学与天体物理学领域 Top 10 热点前沿发展态势 085 1.2 重点热点前沿⸺“基于超新星光变曲线数据约束宇宙学参数” 086 1.3 重点热点前沿⸺“通过直接探测实验寻找低质量暗物质候选粒子” 089 数学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 095 1.1 数学领域 Top 10 热点前沿发展态势 095 1.2 重点热点前沿⸺“现代机器学习中的双降曲线与泛化现象研究” 096 1.3 重点热点前沿⸺“物理引导神经网络在偏微分方程求解中的方法与应用” 100 信息科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 105 1.1 信息科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 105 1.2 重点热点前沿⸺“6D 目标姿态估计和跟踪技术” 106 1.3 重点热点前沿⸺“神经渲染和深度伪造的生成与检测” 110 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 113 2.1 新兴前沿概述 113 2.2 重点新兴前沿⸺“可移动天线在智能无线通信中的性能优化研究” 113 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 115 1.1 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 115 1.2 重点热点前沿⸺“机器人发展与就业转型” 116 1.3 重点热点前沿⸺“个性化与数据驱动的心理治疗研究” 120 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 123 2.1 新兴前沿概述 123 2.2 重点新兴前沿⸺“生成式人工智能在商业领域的应用实践与风险治理” 123 附录 研究前沿综述：寻找科学的结构 124 报告研究团队 134 2025 ① 引用核心论文的论文，也称引文。 1. 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新 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。同时，通过对该研究前沿的施引论 文 ①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 2024 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连续发布了 9 版年度 《研究前沿》分析报告。这一系列报告引起了全球广 泛的关注。2025 年，在以往系列研究前沿报告的基础 上，推出了《2025 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 Indicators TM （ESI）数据库中的 13830 个研究前沿（Research Fronts），遴选出了 2025 年自然科学和社会科学的 11 大学科领域排名最前的 107 个热点前沿和 18 个新兴前沿（含前沿群；从 2025 年开始，将报告中遴选出的研究前沿或研究前沿群统 称为研究前沿，下同），同时基于 Research Horizon Navigator TM（RHN） 数 据 库 的 新 兴 主 题（Emerging Topics）遴选出 3 个热点前沿，合计 110 个热点前沿 和 18 个新兴前沿。 005 ② 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。 ③ 核心论文出版年的平均值。 ④ 引用至少两篇核心论文的施引论文。 2. 方法论 整个报告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 主要基于 2019-2024 年的论文数据，数据下载时间为 2025 年 3 月。 2.1 研究前沿的遴选与命名 《2025 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 个学科的研究前沿和 RHN 数据库中的新兴主 题划分到 11 个高度聚合的大学科领域 ②，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三种方法。方法 1：沿 用往年的热点前沿遴选方法。方法 2：从 2022 年起， 对数学领域和信息科学领域研究前沿的遴选方法进行 了微调和拓展应用。方法 3：2025 年，对信息科学领 域研究前沿的遴选新增 RHN 数据库中的新兴主题。 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。然后根据核心论文平均出版 年 ③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，再根据核心论文平均出 版年重新排序，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。 方法 3：同方法 1 类似，首先在 RHN 数据库中的 新兴主题中，按核心论文和共引论文 ④之间的引用网 络密度排序，选出引文影响力排在前 10% 的新兴主题。 然后根据核心论文平均出版年重新排序，遴选出那些 “最年轻”的新兴主题，并由各学科战略情报研究人 员进行调整和归并。 结合上述三种方法，最终在每个大学科领域各遴 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 006 背景和方法论 2025研究前沿 的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 （以下简称 Top10）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 2023 年 6 月之 后的研究前沿才被考虑。将 20 个 ESI 学科中符合时间 要求的研究前沿分别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 18 个新兴前沿，这 18 个新兴前沿最早的 平均出版年是 2023.6。 从 11 大学科领域中遴选新兴前沿，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，2025 年数学领域没有遴选 出新兴前沿，而生物科学领域选出了 4 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）。重点研究前沿既包括重点热点前沿，也 包括重点新兴前沿。 研究前沿由一组共同高被引的核心论文和一组引 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、理论等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 007 2025研究前沿 背景和方法论 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 差值加 1。如最新发表的施引论文的发表时间为 2024 年， 最早发表的施引论文的发表时间为 2020 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。 《2025 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 业判断遴选重点热点前沿。综合这两种方法共遴选出 指标表现突出、主题意义重大的 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（8 个新兴前沿和 1 个由 4 个新兴前沿组成的新兴前沿群）。总计从 128 个研究前沿中共遴选出 31 个重点前沿。 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 Top10 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 Top10