工程行业新趋势：技术赋能绿色未来

早先发布在施普林格∙自然网站的一篇分析文章聚焦于高速发展的工程行业，提出该行业正呈现出三大发展趋势：深化可持续性、数字化转型，以及对可再生能源日益增长的需求。不论从经济或监管角度，紧密把握行业趋势将帮助企业保持竞争力、强化品牌形象。

可持续性与绿色工程

随着全球对气候变化和资源枯竭的担忧日益加剧，可持续发展已成为当务之急。各国政府纷纷制定了雄心勃勃的净零排放目标。建成环境的碳排放占到每年全球总量的39%，这使得工程师面临更大压力，必须转向更环保的解决方案。LEED（能源与环境设计先锋）和BREEAM（建筑研究院环境评估方法）等认证，正逐渐成为衡量可持续实践的重要标志。除了环境效益，这些认证还可帮助企业获得政府资助，并提升品牌形象与声誉。

可持续与绿色工程实践涵盖环保材料、垃圾减量、节能设计以及可再生能源的应用。2024年关于可持续环保建筑材料的一系列论文探讨了如何转变传统的“获取—制造—丢弃”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）。这些研究强调了此类材料的环境效益，如降低能耗和减少温室气体排放。然而，其经济效益可能因材料而异，许多环保材料需要长期投资，但可为建筑使用者降低成本。这凸显了工程领导者在进行可持续投资时需具备前瞻性思维。

节能设计是减少排放的另一关键因素。能耗实时监测系统、智能传感器和AI技术可显著降低能源使用。整合太阳能电池板和风力发电机等可再生能源设备，可打造“零能耗建筑”，即产出的能量大于等于消耗的能量的建筑物。

工程领域的数字化转型

数字技术和AI的巨大进步也深刻改变了工程领域，项目设计、管理和维护的方式正在被重塑。这为降本增效提供了前所未有的机遇。Deltek公司的一项研究显示，76%的工程和建筑公司计划在未来几年内对目前约达35%的数字化转型水平进行大幅提升。这反映出工程行业对提高技术能力的承诺和积极投入。人们预计AI将很快开始帮助企业提高运营效率、管理项目和预测风险，实现降本增效。

德勤在其2025年行业展望中表示，数字孪生、建筑信息模型（BIM）和机器人与自动化等关键技术正在改变工程行业。数字孪生——实物资产的虚拟复制品，使工程师们能够模拟并跟踪建筑物和基础设施的实时运行状态，提高效率、安全性和利用率。德勤认为未来竞争的关键在于构建“智能孪生”模型，利用大型数据集生成预测性见解。BIM将建筑和项目的3D模型与实时数据结合，令工程师得以优化材料选择、进度管理与项目协调。机器人和自动化能实现精密焊接、危险环境中的远程操作，以及自主物料运输。随着AI的发展，未来我们很有可能会看到人形建筑机器人辅助提高工作效率、安全性和精度。

普华永道的新报告介绍了增强现实和虚拟现实技术如何帮助工程师优化涉众管理与培训，而无人机使得开展航测更方便，实现更频繁的监测。

人们用“工业5.0”这一术语来代表工程领域的数字化转型阶段。技术进步为创新和降本增效带来的机会已显而易见，企业与个人需要投入资源并提升技能，才能充分利用其潜力。

可再生能源和电动汽车的增长

全球范围内减少碳排放的努力推动了对可再生能源的需求。根据德勤的数据，2024年在清洁能源方面的投资创下了历史新高。

可再生能源需求增长的主要动力来自清洁技术制造业和数据中心。自2022年ChatGPT公开发布以来，AI的快速发展预计将在2026年前使数据中心的能源需求翻倍，而该行业正积极推动优先使用清洁能源。在可再生能源的生产与管理方面，AI也被寄予厚望。AI智能电表有望提升电网稳定性，而由AI驱动的机器人已在大型太阳能装置的安装中起到辅助作用。

电动汽车（EV）销量正呈指数级增长。国际能源署报告称，2023年售出的汽车中有五分之一是电动车，较2022年增长了35%。这一增长主要受到消费者偏好以及美国、中国和欧洲等主要市场政府激励措施的推动。不过，电动车正朝着大型车型的方向发展，这类车型所需要的充电时间更长，对电网造成更大压力。物联网（IoT）正在重塑电动车行业，通过连接车载智能设备与充电站，提升能源效率和整体性能。物联网还可预测维护需求，从而避免故障并延长车辆使用寿命。

清洁能源融合了可持续发展与数字化转型的趋势，在需求与技术能力交汇的同时，也吸引了政府和风险投资机构的持续投入。

在可持续发展、数字化转型和可再生能源的驱动下，工程行业正处于一个深刻变革的时期。通过积极拥抱并投资于这些趋势，工程企业不仅能够满足监管要求和客户需求，还能为构建一个更加可持续的资源节约型未来做出贡献。英国皇家工程院前院长吉姆·麦克唐纳（Jim McDonald）在接受《卫报》采访时谈及工程在绿色未来中的角色时表示：“我们知道该做什么，知道为什么要做，也知道在哪里做。至于‘何时做’——就是现在。”

Nature Portfolio长期关注热门研究领域的技术创新与行业动态，发布话题性增刊分析趋势、分享见解，并为企业和研究机构提供展示与交流其研发进展或研究成果的专业平台。

今年3月出版的自然指数特别报告“自然指数-能源”探讨了全球清洁能源转型的现状与挑战，包括科技巨头如何推动能源转型，亚洲怎样引领清洁能源研究，电池研究呼唤标准化等多个话题。同时，近20家企业与机构分享了工程领域可持续发展的前沿应用，涵盖清洁能源、碳捕集、智能制造、材料创新与数字化转型等内容，介绍了钻石半导体与钙钛矿太阳能电池的突破、海洋波浪与风能的开发、工业碳排放转化为固体碳材料的技术，以及AI和物联网在能源管理中的作用等，展现了全球工程界在绿色转型中的多元探索与实践。

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8月出版的“自然聚焦-气候变化”增刊探讨了气候变化与环境挑战的不同面向，揭示科技与制度在应对气候危机中的关键作用。来自不同机构的五项前沿研究带来了应对挑战的新路径，例如北京理工大学开发的模型为全球低碳转型提供了政策模拟与路径建议，宾夕法尼亚州立大学能源与环境研究所打破学科壁垒，从微生物能源到电网治理，推动跨领域协作以应对能源与环境挑战。

阅读完整增刊：

“焦点关注-日本的可持续电力创新”特辑关注电气工程在推动全球能源转型中的关键作用，例如新型硅梯度电工钢片可减少能量损耗，被应用于从太阳能设备到电动赛车的各种领域。同时，特辑中也提到电气化将加剧电网负荷，日本正研发双向充电设备与AI智能管理系统以优化电力调度。

阅读完整特辑：

2026年，Nature Portfolio将继续探讨工程相关领域的多个热门主题，以增刊或特辑形式呈现。欢迎在这些领域中不断寻求突破的企业与机构以合作形式参与讨论，分享前沿研究与创新应用。

主题与出版日期：

自然聚焦-传感技术

2026.2.5

自然指数-化学科学

2026.2.26

自然指数-纳米技术

2026.7.30

自然聚焦-能源

2026.10.1

自然合作｜增刊与特辑

Nature Portfolio出版具有不同侧重点的增刊与特辑，通过参与这些增刊或特辑，您可以经由自然定制（Nature Custom Media）在其中展示自己的品牌故事，分享研究成果、介绍人才政策、刊登领导访谈等，提高品牌影响力，获得更多国际合作的机会。

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