世界科技研究与发展

《世界科技研究与发展》2021年第6期封面

WORLD SCI-TECH R&D

2021, 43(6): 1.

摘要 ( 112 )

PDF (3191KB) ( 123 )

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“海洋科技”专题序言

田川

2021, 43(6): 633-635.

摘要 ( 119 )

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自主式水下机器人控制技术研究综述

王永鼎王鹏孙鹏飞

2021, 43(6): 636-648. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.01.004

摘要 ( 1036 )

PDF (963KB) ( 1360 )

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自主式水下机器人（AUV）是海洋资源勘探和开发的重要工具，AUV先进的导航与控制、通信、传感器和其他技术使得人类在认识海洋上取得了大的飞跃。控制系统是构成水下机器人的核心部件，同时也是决定水下机器人工作状态是否稳定与可靠的关键。本文首先对国内外自主式水下机器人的发展进程和研究现状进行归纳与分析，介绍了水下机器人控制技术，总结造成水下机器人不易控制的成因，并针对应用于水下机器人的主要控制技术展开系统论述。然后简述几种主要控制方法的基本原理，同时进一步对水下机器人的运动控制进行具体剖析，为合理选用水下机器人运动控制方法、设计相应控制器与构建控制系统提供了一定的参照依据。最后展望持续进步的自主式水下机器人研制技术在未来海洋开发领域的应用前景。

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

李永国杜杰郑丁健覃灿朱秋莹

2021, 43(6): 649-663. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006

摘要 ( 1249 )

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涡轮机是海洋能转化利用过程中重要的机械结构，能够将流体的动能转换为旋转的机械能，带动发电机运转发出电能，已经广泛地应用于海洋能发电领域。传统意义上的叶片涡轮结构较为复杂，使用时容易发生工作介质泄露等问题，这将很大程度上降低涡轮机的使用效率。特斯拉涡轮机因结构简单、制造公差要求较低、密封性好等优点又重新回到了研究者的眼中。特斯拉涡轮机的运行性能决定着能量转换效率的高低，研究发现，特斯拉涡轮机目前转换效率还不算高，在工程实践应用中还无法大量普及，因此提高特斯拉涡轮机的使用效率就尤为重要。文中对影响特斯拉涡轮机运行性能的因素进行了归纳与分析，介绍了特斯拉涡轮机的机械结构、应用领域和研究现状，列举了国内外研究人员对特斯拉涡轮机进行的实验以及研究，总结了特斯拉涡轮机的数值模拟方法，为提高特斯拉涡轮机的能量转化效率和在日后的实际应用中提供一定的参照依据，最后展望了特斯拉涡轮机在小型海洋能利用装置上的应用前景。

基于文献和专利分析的海洋工程与技术热点识别及发展态势研究

杜尊峰陈香玉朱海明

2021, 43(6): 664-676. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.01.012

摘要 ( 281 )

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识别和分析海洋工程与技术领域热点及其发展态势，能够为我国相关产业发展提供重要情报信息。本文借助CiteSpace软件，对文献和专利数据进行关键词聚类与频数增长研究，识别出海洋工程与技术研究热点；并通过S型增长曲线分析技术成熟度、利用Innojoy专利价值指标分析技术竞争力，从而确定了热点技术的发展态势。结果表明，海洋工程与技术热点主要包括动力推进、电力系统、目标探测与预测、防腐涂层、雷达系统、油气勘探与处理、运动与结构响应以及可再生能源开发。根据这些技术所处的发展阶段与国际竞争格局，提出我国处于成熟期但竞争力落后的技术应走自主研发道路、最大化产业链价值，位于成长期而竞争态势明朗的技术应拓宽市场、不断提升产品性能与服务水平，成熟期且竞争力较高的技术应稳固市场、简化系统、进行技术融合等发展建议。

NSFC/NSF海洋科学领域资助效果与SCIE论文产出比较研究

张灿影鲁景亮王琳冯志纲

2021, 43(6): 677-690. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2020.12.024

摘要 ( 274 )

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科学基金在促进我国基础科学研究方面扮演着重要的角色，近十年来，我国在海洋领域科学的资助投入保持了较快的增长。本文对比研究了2007—2019年间中国国家自然科学基金委员会（National Natural Science Foundation of China，NSFC）和美国国家科学基金会（National Science Foundation,UnitedStates，NSF）对海洋科学领域的资助情况,包括资助项目数量及类型、资助金额等；以NSFC和NSF在该领域不同年代、类型的立项项目及项目产出的SCIE论文为研究对象，探究项目产出论文数量、质量以及研究主题等方面的差异性，分析NSFC和NSF在海洋科学领域的资助方向的差异性，进而揭示NSFC对我国海洋科学领域的资助效果。结果发现，NSFC在我国海洋领域的经费投入增加幅度较大，项目发表论文数量和论文平均影响力与资助金额呈正相关关系；NSFC海洋科学领域项目均论文产出数量高于NSF的相应项目产出，但论文影响力与其仍有差距；NSFC和NSF海洋领域资助方向与论文产出主题均较为一致，但资助重点差异明显，NSFC资助研究集中在南海、东海和黄海等近海海域，重点资助领域包括海洋天然产品、物种分类、遥感和生态灾害等；NSF资助研究集中在墨西哥湾、南大洋和大西洋，重点资助领域包括珊瑚礁生态系统、气候变化、深海热液喷口、海洋酸化和生物地球化学循环等；NSFC资助基本涵盖海洋领域热点研究问题，未来资助应强化国际科技合作，扩大研究海域，在海洋缺氧、生物地球化学循环以及深海等领域加大资助力度。

美国海洋科学技术两个“十年”计划比较分析及对我国的启示

李晓敏

2021, 43(6): 691-700. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2020.10.005

摘要 ( 610 )

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世界主要海洋国家中，美国最为重视海洋科技发展战略规划。进入21世纪，美国发布了两个引领其海洋科技事业发展的“十年”计划，第一个是《绘制美国未来十年海洋科学路线图：海洋研究优先计划及实施战略》（2007—2017），第二个是《美国海洋科学与技术：十年愿景》（2018—2028），它们为美国在新的历史时期的海洋科技发展确定了方向。通过比较分析发现，两个“十年”计划无论是发展目标、发展路线还是发展重点都发生了较大变化。发展目标以海洋科技服务于国家发展为核心；明确提出了“一个系统”“两个主题”“三个关键”的发展路线；发展重点转变为海洋科学技术在理解海洋、促进经济繁荣、保障海上安全、守护人类健康和发展具有适应能力沿海社区中的应用。借此，本文围绕海洋强国建设需求，对未来一段时间内我国的海洋科学技术发展提出了四点建议：加强前瞻性海洋技术研发，加快海洋研究基础设施建设；突出海洋科学技术在促进经济发展和保障海上安全中的作用；发展协同高效的海洋生态环境技术体系，提升对海洋生态灾害和海上突发事件的监测预警及应急处置能力；最大化利用海洋大数据，提高海洋感知、预测与决策支持能力。

基于政策视角的俄罗斯海洋研究活动特征分析及启示

吴淼王丽贤郝韵贺晶晶张小云

2021, 43(6): 701-715. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.10.001

摘要 ( 277 )

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俄罗斯是传统海洋大国，切实了解其海洋研究活动，有助于我国发展海洋科技、实现海洋强国目标。本文基于法律、战略、规划和项目四个层次，对俄罗斯海洋研究活动的目标、政策导向、主要领域等内容进行了定性分析和解读。研究认为俄罗斯海洋研究活动的顶层设计较完整，自上而下层次特征显著，并以服务国家利益为宗旨，助力维持其海洋大国地位。其海洋研究活动涉及世界各大洋，以内海、领海及毗连海域、北极和南极等为重点研究区域；在研究领域方面，既有对海洋物理、海洋化学和海洋地质等基础探索性问题的研究，也有对造船科学、海洋开发装备、科学研究设施以及为保障海洋研究活动开展的信息、安全和生命支持系统等应用技术的研发，具有多样化、研究链条较为完整的特点。我国应立足实际，加快海洋立法工作，尽快制定我国的南北极战略；完善以区域和专业为重点的研究力量布局，加强自主可控的海洋技术链条建设，以推进“海上丝绸之路”倡议和发展海洋经济。

东盟各国的海洋油气开发与利用态势分析

王琳张灿影於维樱朱立禄何家雄

2021, 43(6): 716-731. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.10.005

摘要 ( 334 )

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东盟10国（印度尼西亚、泰国、新加坡、菲律宾、马来西亚、文莱、越南、老挝、缅甸和柬埔寨）凭借丰富的油气资源和重要的地缘位置，在国际能源市场和能源地缘政治中扮演重要角色。本文对东盟各国的海洋油气能源开发现状以及战略发展计划、项目和国际合作情况进行梳理，通过比较分析发现，印度尼西亚、马来西亚、越南和文莱的海洋油气储量比其他东盟国家更有优势，开发利用程度也更高；除国家投资外，这些国家还在积极吸引国际投资以弥补勘探开发和油气利用技术在资金层面的限制。但由于日益增长的石油和天然气需求已经远远超过了东盟各国的产量，促使印度尼西亚、泰国等油气资源丰富的东盟国家逐渐转为石油和天然气净进口国。应用数字技术加快探索开发深水油气资源、提高能源利用效率，以及开发利用可再生能源等措施正在成为东盟各国发展可持续能源路线的出口，也为中国与东盟国家加强在能源方面的合作提供了机遇。

我国5G与人工智能融合发展研究态势分析—基于文献计量与知识图谱

石李妍叶绿唐川

2021, 43(6): 732-749. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.06.002

摘要 ( 445 )

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第五代移动通信技术（5G）与人工智能（AI）融合创新发展已成必然趋势。本文基于中国知网检索出的1772篇中文期刊文献数据，运用文献计量和CiteSpace绘制知识图谱的方法，系统分析我国学者关于5G与人工智能融合发展的研究态势。我们发现，国内相关研究成果自2015年来保持增长趋势，并呈现出“起步”“快速演变”和“深化应用”三个发展阶段；研究机构不仅来自技术研发部门，还来自社会学、传媒、商业等领域；相关文献可归为技术、应用和重大事件三个视角下的11个研究方向；大部分研究机构均未与其他机构建立合作关系；科研人员已形成较多中小规模的合作网络。最后，本文提出三点发展建议。

全球3D生物打印技术研究态势分析

黄鹏飞李丹丹毛开云

2021, 43(6): 750-763. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.009

摘要 ( 290 )

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本文以Web of Science核心合集数据库为统计源,对该数据库收录的3D生物打印技术的文章进行文献计量学分析，利用德温特数据分析软件（Derwent Data Analyzer，DDA）和VOSviewer可视化软件，对全球3D生物打印技术领域发展态势进行分析。Web of Science核心合集数据库收录3D生物打印技术研究领域文献15736篇，发文量总体呈逐年上升的趋势，研究热点集中在支架和组织工程方向。2015年以来，全球3D生物打印技术方面的发文量有显著增长。美国发文量最多，中国排名第二；发文量最多的机构是美国的加州大学系统，中国发文量最多的机构是上海交通大学；发文量最多的作者是澳大利亚昆士兰科技大学的Hutmacher Dietmar W。基于众多科研实力强劲的高校和顶尖人才，美国处于全球3D生物打印研究合作网络的中心，在全球研究合作网络中占据重要地位。中国3D生物打印技术的研究发展速度快，整体处于国际领先水平，但是在学术影响力方面与国际顶尖水平相比尚有差距，在立体光刻、计算机辅助设计等方面的研究还有待加强。因此，我国还需加强重大基础和前沿科学研究，不断深化国际交流合作，引育一批国际顶尖科技人才，促进我国3D生物打印技术和产业的发展。

2015—2019年国际大气科学领域科研合作态势的图谱分析

徐静雯黄琬青胡泽文曹玲

2021, 43(6): 764-775. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.05.005

摘要 ( 258 )

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本文综合利用CiteSpace可视化工具和共现分析方法，以Web of Science中2015—2019年大气科学领域73240篇论文作为样本，通过国家、机构和作者之间的共现分析和科研合作模式分析，动态展示出国际大气科学领域的研究概况和科研合作态势。研究结果显示：国际学者比较重视大气科学领域的研究，文献数量呈现逐年递增的趋势；国际大气科学领域80%的论文分布在20%的主流期刊上面，呈现出集中离散趋势；科研实力最强的国家分别为美国、中国、德国和英国，并且这些国家之间的科研合作较为密切，呈现出强强联合的合作态势；美国国家海洋和大气管理局、美国国家大气研究中心、中国科学院和南京信息工程大学主导了全球顶尖科研团队；领域高影响力学者之间形成了多个强大而稳定的科研合作团队。

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