工程行業新趨勢：技術賦能綠色未來

早先發布在施普林格?自然網站的一篇分析文章聚焦于高速發展的工程行業，提出該行業正呈現出三大發展趨勢：深化可持續性、數字化轉型，以及對可再生能源日益增長的需求。不論從經濟或監管角度，緊密把握行業趨勢將幫助企業保持競爭力、強化品牌形象。

可持續性與綠色工程

隨著全球對氣候變化和資源枯竭的擔憂日益加劇，可持續發展已成為當務之急。各國政府紛紛制定了雄心勃勃的凈零排放目標。建成環境的碳排放占到每年全球總量的39%，這使得工程師面臨更大壓力，必須轉向更環保的解決方案。LEED（能源與環境設計先鋒）和BREEAM（建筑研究院環境評估方法）等認證，正逐漸成為衡量可持續實踐的重要標志。除了環境效益，這些認證還可幫助企業獲得政府資助，并提升品牌形象與聲譽。

可持續與綠色工程實踐涵蓋環保材料、垃圾減量、節能設計以及可再生能源的應用。2024年關于可持續環保建筑材料的一系列論文探討了如何轉變傳統的“獲取—制造—丟棄”模式，例如使用回收材料、再生材料和生物基材料（如生物混凝土）。這些研究強調了此類材料的環境效益，如降低能耗和減少溫室氣體排放。然而，其經濟效益可能因材料而異，許多環保材料需要長期投資，但可為建筑使用者降低成本。這凸顯了工程領導者在進行可持續投資時需具備前瞻性思維。

節能設計是減少排放的另一關鍵因素。能耗實時監測系統、智能傳感器和AI技術可顯著降低能源使用。整合太陽能電池板和風力發電機等可再生能源設備，可打造“零能耗建筑”，即產出的能量大于等于消耗的能量的建筑物。

工程領域的數字化轉型

數字技術和AI的巨大進步也深刻改變了工程領域，項目設計、管理和維護的方式正在被重塑。這為降本增效提供了前所未有的機遇。Deltek公司的一項研究顯示，76%的工程和建筑公司計劃在未來幾年內對目前約達35%的數字化轉型水平進行大幅提升。這反映出工程行業對提高技術能力的承諾和積極投入。人們預計AI將很快開始幫助企業提高運營效率、管理項目和預測風險，實現降本增效。

德勤在其2025年行業展望中表示，數字孿生、建筑信息模型（BIM）和機器人與自動化等關鍵技術正在改變工程行業。數字孿生——實物資產的虛擬復制品，使工程師們能夠模擬并跟蹤建筑物和基礎設施的實時運行狀態，提高效率、安全性和利用率。德勤認為未來競爭的關鍵在于構建“智能孿生”模型，利用大型數據集生成預測性見解。BIM將建筑和項目的3D模型與實時數據結合，令工程師得以優化材料選擇、進度管理與項目協調。機器人和自動化能實現精密焊接、危險環境中的遠程操作，以及自主物料運輸。隨著AI的發展，未來我們很有可能會看到人形建筑機器人輔助提高工作效率、安全性和精度。

普華永道的新報告介紹了增強現實和虛擬現實技術如何幫助工程師優化涉眾管理與培訓，而無人機使得開展航測更方便，實現更頻繁的監測。

人們用“工業5.0”這一術語來代表工程領域的數字化轉型階段。技術進步為創新和降本增效帶來的機會已顯而易見，企業與個人需要投入資源并提升技能，才能充分利用其潛力。

可再生能源和電動汽車的增長

全球范圍內減少碳排放的努力推動了對可再生能源的需求。根據德勤的數據，2024年在清潔能源方面的投資創下了歷史新高。

可再生能源需求增長的主要動力來自清潔技術制造業和數據中心。自2022年ChatGPT公開發布以來，AI的快速發展預計將在2026年前使數據中心的能源需求翻倍，而該行業正積極推動優先使用清潔能源。在可再生能源的生產與管理方面，AI也被寄予厚望。AI智能電表有望提升電網穩定性，而由AI驅動的機器人已在大型太陽能裝置的安裝中起到輔助作用。

電動汽車（EV）銷量正呈指數級增長。國際能源署報告稱，2023年售出的汽車中有五分之一是電動車，較2022年增長了35%。這一增長主要受到消費者偏好以及美國、中國和歐洲等主要市場政府激勵措施的推動。不過，電動車正朝著大型車型的方向發展，這類車型所需要的充電時間更長，對電網造成更大壓力。物聯網（IoT）正在重塑電動車行業，通過連接車載智能設備與充電站，提升能源效率和整體性能。物聯網還可預測維護需求，從而避免故障并延長車輛使用壽命。

清潔能源融合了可持續發展與數字化轉型的趨勢，在需求與技術能力交匯的同時，也吸引了政府和風險投資機構的持續投入。

在可持續發展、數字化轉型和可再生能源的驅動下，工程行業正處于一個深刻變革的時期。通過積極擁抱并投資于這些趨勢，工程企業不僅能夠滿足監管要求和客戶需求，還能為構建一個更加可持續的資源節約型未來做出貢獻。英國皇家工程院前院長吉姆·麥克唐納（Jim McDonald）在接受《衛報》采訪時談及工程在綠色未來中的角色時表示：“我們知道該做什么，知道為什么要做，也知道在哪里做。至于‘何時做’——就是現在。”

Nature Portfolio長期關注熱門研究領域的技術創新與行業動態，發布話題性增刊分析趨勢、分享見解，并為企業和研究機構提供展示與交流其研發進展或研究成果的專業平臺。

今年3月出版的自然指數特別報告“自然指數-能源”探討了全球清潔能源轉型的現狀與挑戰，包括科技巨頭如何推動能源轉型，亞洲怎樣引領清潔能源研究，電池研究呼喚標準化等多個話題。同時，近20家企業與機構分享了工程領域可持續發展的前沿應用，涵蓋清潔能源、碳捕集、智能制造、材料創新與數字化轉型等內容，介紹了鉆石半導體與鈣鈦礦太陽能電池的突破、海洋波浪與風能的開發、工業碳排放轉化為固體碳材料的技術，以及AI和物聯網在能源管理中的作用等，展現了全球工程界在綠色轉型中的多元探索與實踐。

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8月出版的“自然聚焦-氣候變化”增刊探討了氣候變化與環境挑戰的不同面向，揭示科技與制度在應對氣候危機中的關鍵作用。來自不同機構的五項前沿研究帶來了應對挑戰的新路徑，例如北京理工大學開發的模型為全球低碳轉型提供了政策模擬與路徑建議，賓夕法尼亞州立大學能源與環境研究所打破學科壁壘，從微生物能源到電網治理，推動跨領域協作以應對能源與環境挑戰。

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“焦點關注-日本的可持續電力創新”特輯關注電氣工程在推動全球能源轉型中的關鍵作用，例如新型硅梯度電工鋼片可減少能量損耗，被應用于從太陽能設備到電動賽車的各種領域。同時，特輯中也提到電氣化將加劇電網負荷，日本正研發雙向充電設備與AI智能管理系統以優化電力調度。

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2026年，Nature Portfolio將繼續探討工程相關領域的多個熱門主題，以增刊或特輯形式呈現。歡迎在這些領域中不斷尋求突破的企業與機構以合作形式參與討論，分享前沿研究與創新應用。

主題與出版日期：

自然聚焦-傳感技術

2026.2.5

自然指數-化學科學

2026.2.26

自然指數-納米技術

2026.7.30

自然聚焦-能源

2026.10.1

自然合作｜增刊與特輯

Nature Portfolio出版具有不同側重點的增刊與特輯，通過參與這些增刊或特輯，您可以經由自然定制（Nature Custom Media）在其中展示自己的品牌故事，分享研究成果、介紹人才政策、刊登領導訪談等，提高品牌影響力，獲得更多國際合作的機會。

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