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        啟迪園區丨經參調查:北京中德產業園里這些“黑科技”是怎樣煉成的?打印

        發布時間:2023-08-31來源:經濟參考報

        《經濟參考報》推出經參調查——

         

        這些“黑科技”是怎樣煉成的?


        通過記者在啟迪中德產業園一線觀察


        展現企業科技創新能力和廣闊發展潛力

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        ▲ 8月29日《經濟參考報》報道

         

        “超級細胞工廠”如何孕育出構建萬物的材料?“既柔又剛”的搖臂如何在手術臺上大顯身手?

         

        近年來,越來越多掌握“黑科技”的“專精特新”企業成為中國制造的重要支撐。數據顯示,我國已累計培育專精特新“小巨人”企業1.2萬余家、專精特新中小企業超9.8萬家。近期,記者走進北京幾家掌握“黑科技”的專精特新企業,一窺他們的科技創新能力和廣闊發展潛力。

         

        細胞里的工廠

         

        一個細胞能干什么?

         

        在北京市順義區中德產業園的一間實驗室里,科研人員把乳白色的物質加入裝有淀粉的大型發酵罐中。40多個小時后,發酵罐里“長”出了大量粉狀的可用于生產塑料薄膜的PHA(聚羥基脂肪酸酯)材料。

         

        3D打印玩偶、感光衣……PHA制作而成的制品能廣泛應用于生物材料、紡織、農業和醫藥等領域。因為PHA在海水和土壤中都可快速自然降解,目前這一產品已經出口到美國、歐盟等地。

         

        “這些乳白色的物質是細菌菌體形成的菌落,每一個菌體都是一個‘超級細胞工廠’?!鼻迦A大學合成與系統生物學中心主任陳國強教授告訴記者。

         

        2003年,陳國強領導的科研團隊在中國新疆的艾丁湖發現了這種“神奇微生物”:它能在幾乎無水、200克/升鹽濃度、溫差近100度的極端環境下生存。任何其他微生物在它生長的環境下都幾乎無法存活,因此它具有天然的“免疫力”,可在開放、無滅菌的環境下被直接培養。

         

        這種超級細胞,就成為細胞工廠的絕佳“生物底座”。

         

        人們生活中大量的塑料、服飾、醫療等產品,大都由傳統化工產業生產,不僅高耗能、耗水,而且不易降解,對自然不友好。用生物技術來合成人類生活所需的工業產品,成為未來產業發展的重要方向。

         

        專家介紹,合成生物學是生物學、工程學、化學和信息技術等相互交叉融合的新興領域,科學家借助基因編輯技術改造生物體,使生物體成為高效細胞微工廠,對物質進行定向、高效、大規模的加工轉化。因此,合成生物學被多國列入戰略型新興技術,被科學界稱為“第三次生物技術革命”。如果用普通的微生物來制造高分子材料,就必須用嚴格無菌的環境。經過20年研究,來自中國艾丁湖的微生物經過20多次迭代和基因改造,終于從實驗室走到生產線,構建出可實現開放、無滅菌、連續培養的超級細胞工廠平臺。

         

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        ▲ 在北京微構工場生物技術有限公司中試車間,工作人員查看配料罐的工作情況

         

        2022年,項目在北京順義中德產業園順利投產,“小細菌”來到新天地,得以產業化落地。

         

        “和傳統的化工生產線相比,我們的生產線顯得過于簡潔,這恰恰是優勢?!蔽嫻龆麻L徐絢明指著背后的生產線向記者介紹,因為不用傳統化工產業的嚴格無菌、高壓環境,對水和能源的消耗也降低50%以上。

         

        徐絢明介紹,除PHA外,項目目前還能生產醫藥原料四氫嘧啶、化合物3-羥基丙酸、賴氨酸、淀粉酶等。微生物從實驗室中走出來,成長為構建萬物的材料,應用到人類生活,最終又無毒無害回歸自然。

         

        PHA的應用還不止于此。目前,科學家已經將PHA的一種產物——3-羥基丁酸(3HB)送上了太空,研究開發更有效的治療骨質疏松的藥物。

         

        陳國強教授介紹:“我們將在太空微重力環境中研究3HB的成骨作用,為研制新的預防骨質疏松藥物,提供可能?!?/p>

         

        在肉眼不可見的顯微世界,合成生物學正在改變人類世界的未來。波士頓咨詢公司預測,到本世紀末,合成生物學手段將廣泛應用在占全球產出1/3以上的制造業。

         

        中國科學界和企業也在行動。今年,由清華、北大等8所國內高校、研究院所的16個研究團隊與16家合成生物產業鏈上下游企業聯合發起的“合成生物技術與智能生物制造創新聯盟”在北京成立,將在這場科技革命中踏浪弄潮。

         

        手術臺上的搖臂

         

        患者手術路徑被輸入“大腦”后,機器人通過一個小切口將器械置入患者體內,精準避開患者的血管、神經,運動到指定位置后打孔。一臺醫療機器人就這樣輔助醫生完成骨科手術,誤差可達微米級,精準和微創大大降低了患者的痛苦。

         

        過去的機器人很“剛”,能搬能抬,能抓能握;現在的機器人更“柔”,剝蛋殼、打針、縫合傷口等精細活兒都不在話下。這些靈巧聰明的機器人是怎樣生產出來的?記者在北京市順義區中德產業園的一家機器人工廠找到了答案。

         

        醫療專用機械臂是手術機器人的核心零部件,直接決定手術機器人的操控精度和穩定性。完成一個靈敏的機械臂并非易事。巴掌大小的關鍵零部件精密排布著編碼器、減速機和電路,這是機械臂成形的最小組件。不同規格的關節組成了機械臂的肩膀、手肘和手腕,再通過數據線和電路連接在一起,做成手臂的造型。

         

        醫療機器人完成高精度作業的奧秘之一,就在于“手臂”定位準確、操控穩定、運動靈巧。

         

        “各關節由獨立的一體化關節單獨驅動,配合高度靈敏的力矩傳感器和機器視覺,在自研驅動算法控制下,機器人操作系統與外部設備協同,最終實現‘手腦眼’協同?!惫靖笨偨浝黻愇窘榻B,當前其自研的力矩傳感器靈敏程度,相當于“感知一只蚊子落在手臂上的力道”。

         

        擁有靈活敏捷的“手臂”和“身體”還不夠,一臺足夠智能的機器人必須具備聰慧的“大腦”。

         

        基于10多年的技術沉淀,思靈機器人集機器人操作系統、多模態感知、運動控制等核心技術于一身,已有100多項專利傍身,基本實現核心技術自研。

         

        基于此,思靈機器人已參與了多項骨科手術、神經外科手術、腔鏡手術,并將基礎研究延伸至腦機接口應用領域。

         

        “以前做完脊柱手術患者要10多天才能下床,現在經過微創手術一天就能下床,術后只留下幾個口徑數毫米的小孔,減少了術后并發癥的發生?!标愇颈硎?,思靈已與多家醫院、高校合作完成多項動物實驗及臨床手術。

         

        目前,越來越智能的機器人廣泛應用到骨科、神經外科、康復科等,膠囊內鏡機器人、采血機器人、護理機器人等成為醫生的“得力助手”。

         

        前瞻產業研究院的報告顯示,2017年至2021年,我國醫療機器人的市場規模增速均在20%以上。初步測算,2022年我國醫療機器人市場規模近百億元。

         

        這些機器人還為工業、農業、教育及服務等生產生活提供服務。在思靈機器人服務的一個現代化智能制造工廠,一臺臺智能機器人在生產線上完成產品的組裝、檢測,這些產品以每小時數百臺的速度下線,且滿足產品良品率達到至少99.5%的要求,生產線基本實現無人化。

         

        創新技術不斷迭代,數字化應用場景需求更多元,政策環境驅動為我國醫療機器人快速發展提供了廣闊空間。2020年以來,廣東、河北、上海、浙江等多地出臺政策支持外骨骼機器人產業的發展;北京、上海等地將手術機器人納入醫保范疇。

         

        微構工場、思靈機器人等企業是北京中德產業園高質量發展的縮影。近年來,在國家發展改革委、北京市和順義區的整體推動下,北京中德產業園立足新階段,貫徹新理念,構建新格局,全力打造成為北京國際科技創新中心建設的重要平臺,以產業資源、市場金融、配套服務為支撐,服務園區企業科技創新和成果轉化,讓更多中小企業走向市場。

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