聯(lián)合其他各類企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)、高校開展協(xié)同攻關(guān)，共申報(bào)各級(jí)各類縱向項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲批科技部項(xiàng)目3項(xiàng)；“固態(tài)納米孔DNA測(cè)序儀”項(xiàng)目榮獲首屆全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽總決賽優(yōu)勝獎(jiǎng)；3D視覺芯片、分子束外延設(shè)備等7個(gè)項(xiàng)目成果獲專家一致認(rèn)可，獲評(píng)重大創(chuàng)新成果……姑蘇實(shí)驗(yàn)室成立以來(lái)，立足材料科技領(lǐng)域國(guó)家戰(zhàn)略需求，依托區(qū)域產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，快速聚焦電子信息、先進(jìn)材料、能源環(huán)境、裝備制造等戰(zhàn)略主航道，迅速匯聚起一批海內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研的科研優(yōu)勢(shì)力量，積極打造材料領(lǐng)域國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，履行高水平科技自立自強(qiáng)的使命擔(dān)當(dāng)。
如今，不少項(xiàng)目成果已經(jīng)開始轉(zhuǎn)化落地，逐步產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，展現(xiàn)出“頂天立地”的前沿科技。
顛覆性技術(shù)有望重塑產(chǎn)業(yè)鏈
DNA是生命的基礎(chǔ)，對(duì)DNA的研究推動(dòng)著生命科學(xué)基礎(chǔ)研究與醫(yī)療健康應(yīng)用的發(fā)展，而測(cè)序是最強(qiáng)大的DNA研究手段。近期，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，就“基因測(cè)序技術(shù)”明確提出，開展前沿生物技術(shù)創(chuàng)新，加快發(fā)展高通量基因測(cè)序技術(shù)。
目前市場(chǎng)主流的二代測(cè)序具有讀長(zhǎng)短、耗時(shí)長(zhǎng)、國(guó)外先發(fā)壟斷等痛點(diǎn)。姑蘇實(shí)驗(yàn)室G2112項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于微納加工工藝批量制造低至3nm直徑的納米孔，當(dāng)DNA鏈穿過(guò)納米孔時(shí)，通過(guò)檢測(cè)所引起的電流變化而實(shí)現(xiàn)測(cè)序，具備長(zhǎng)度長(zhǎng)、速度快、耗時(shí)短、成本低等優(yōu)勢(shì)，核心技術(shù)完全自主研發(fā)。
固態(tài)納米孔測(cè)序儀的問世，有望重塑整個(gè)測(cè)序產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。今年3月，由科技部主辦的首屆全國(guó)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽落下帷幕，姑蘇實(shí)驗(yàn)室G2112項(xiàng)目“固態(tài)納米孔DNA測(cè)序儀”，從全國(guó)2724個(gè)項(xiàng)目中脫穎而出，經(jīng)過(guò)領(lǐng)域賽、總決賽層層選拔，榮獲大賽最高獎(jiǎng)項(xiàng)——總決賽優(yōu)勝獎(jiǎng)（36個(gè)）。
“目前，我們已經(jīng)開發(fā)了2臺(tái)測(cè)序儀樣機(jī)，未來(lái)我們還將不斷完善升級(jí)，并通過(guò)與醫(yī)院、高校院所合作，積累臨床經(jīng)驗(yàn)，逐步推向一線市場(chǎng)。”姑蘇實(shí)驗(yàn)室G2112項(xiàng)目負(fù)責(zé)人胡嵐說(shuō)，基因測(cè)序市場(chǎng)前景廣闊。除了測(cè)序儀，我們還利用新一代基因測(cè)序技術(shù)，只檢測(cè)DNA的一段，針對(duì)腫瘤早篩和伴隨診斷、孕婦產(chǎn)前無(wú)創(chuàng)診斷、新冠病毒快檢等多個(gè)領(lǐng)域，計(jì)劃年內(nèi)推出相應(yīng)的檢測(cè)儀，目前都在做樣機(jī)。以新冠病毒快檢為例，我們的檢測(cè)儀，可以10分鐘內(nèi)完成快檢，準(zhǔn)確率達(dá)99%。
“從電子信息中來(lái)，到生命健康中去，這是我們的使命?！焙鷯贡硎?，今年下半年，項(xiàng)目還將進(jìn)一步擴(kuò)容團(tuán)隊(duì)力量，引進(jìn)大數(shù)據(jù)、系統(tǒng)集成等方面的人才，加快推向市場(chǎng)步伐。
“3D眼睛”精準(zhǔn)識(shí)別青少年脊柱側(cè)彎
脊柱側(cè)彎是我國(guó)青少年排名前三的高發(fā)疾病，是一種三維畸形疾病。
過(guò)去，脊柱側(cè)彎需要經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生，通過(guò)手摸、量角器測(cè)量等傳統(tǒng)方式診斷。在海南省澄邁縣，醫(yī)護(hù)人員利用光學(xué)三維人體脊柱測(cè)量系統(tǒng)對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行大規(guī)模脊柱側(cè)彎篩查。方式十分簡(jiǎn)單——對(duì)青少年后背拍攝3D照片，具有智能化、高精度、快速等特點(diǎn)。
這項(xiàng)技術(shù)來(lái)自姑蘇實(shí)驗(yàn)室“三維智能視覺芯片與系統(tǒng)”項(xiàng)目?！拔覀兊木痊F(xiàn)在可以達(dá)到用上千萬(wàn)個(gè)點(diǎn)以上的高精度3D圖像采集，是現(xiàn)有3D重建技術(shù)中最高的，可與國(guó)外壟斷產(chǎn)品相媲美?！薄叭S智能視覺芯片與系統(tǒng)”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王旭光博士說(shuō)，今年，面向脊柱側(cè)彎應(yīng)用范圍方面將擴(kuò)大到國(guó)內(nèi)數(shù)個(gè)省市。
該項(xiàng)目的應(yīng)用場(chǎng)景還有很多。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，項(xiàng)目技術(shù)賦予機(jī)器人三維的“眼睛”和“大腦”，根據(jù)觀察到的目標(biāo)的輪廓形狀、距離等，計(jì)算和識(shí)別三維信息，最終控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。依靠完全自主可控的技術(shù)，目前已與國(guó)內(nèi)一家大型物流企業(yè)合作，在碼垛、打包、拆包等方面實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人，大幅降低物流成本。在汽車制造領(lǐng)域，可以精準(zhǔn)抓取、搬運(yùn)非標(biāo)準(zhǔn)、異形零件，還可檢查產(chǎn)品劃痕、突起等缺陷。
據(jù)介紹，項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資1.9億元，規(guī)劃四年。項(xiàng)目60人團(tuán)隊(duì)，其成員由完整的科學(xué)家和工程化團(tuán)隊(duì)組成，有十幾位海歸博士和各級(jí)人才榮譽(yù)。項(xiàng)目跨學(xué)科交叉，打通了從底層的MEMS工藝制造、器件設(shè)計(jì)、精密光學(xué)模組集成、高精度三維視覺重建與融合算法，到高性能低功耗的集成電路設(shè)計(jì)的全鏈條技術(shù)。
“今年預(yù)計(jì)我們將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，比去年增長(zhǎng)三至五倍。我們的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將帶動(dòng)、賦能更多產(chǎn)業(yè)。”王旭光說(shuō)，例如，做元宇宙的第一步，就需要產(chǎn)生3D數(shù)字圖像，與我們的項(xiàng)目技術(shù)息息相關(guān)，未來(lái)大有可為。
“電子鼻”嗅出毒氣聞出胃病
一款研發(fā)中的“電子鼻”產(chǎn)品，在去年底第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)5秒內(nèi)對(duì)甲醛、硫化氫等九種有害氣體百分之百精準(zhǔn)識(shí)別。
這項(xiàng)成果源自姑蘇實(shí)驗(yàn)室G2119項(xiàng)目“基于納米氣體傳感器的人工嗅覺平臺(tái)”。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫旭輝教授說(shuō)，正如人類的嗅覺主要依靠嗅覺細(xì)胞，我們的“電子鼻”，基于微納加工技術(shù)，通過(guò)很多微型傳感器集成陣列，對(duì)不同的氣體形成不同的響應(yīng)“圖案”，最終實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)辨別。
看似簡(jiǎn)單的過(guò)程，卻涉及挑戰(zhàn)難度大的交叉學(xué)科，包括材料、人工智能算法等多個(gè)領(lǐng)域。在一年時(shí)間里，該項(xiàng)目已申請(qǐng)2項(xiàng)發(fā)明專利，并參與國(guó)家相關(guān)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。目前，已開發(fā)100多種氣敏材料。
孫旭輝說(shuō)，項(xiàng)目針對(duì)新一代人工智能技術(shù)從智能感知到智能認(rèn)知的發(fā)展趨勢(shì)，努力推動(dòng)傳感智能化、低功耗、小體積、高集成，產(chǎn)品開發(fā)面向公共安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、健康醫(yī)療等應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)復(fù)雜氣體場(chǎng)景，如化工園區(qū)?；贰⒋髿猸h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)；面向新能源汽車電池可能存在的安全隱患，通過(guò)識(shí)別氣體進(jìn)行及時(shí)預(yù)警；酒精含量檢測(cè)功能，可集成在智能手表中，提醒人們不能酒后駕車。
“人體排出的氣體包含很多信息?！睂O旭輝說(shuō)，值得一提的是，“電子鼻”還可以應(yīng)用于日常人體健康跟蹤和疾病早期診斷。目前項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已與相關(guān)醫(yī)院合作，采集多名胃部疾病的患者的口氣，并進(jìn)行分析，為胃病乃至胃癌的早期診斷提供有價(jià)值的參考。此外，針對(duì)現(xiàn)在流行的健身、減肥中的有氧運(yùn)動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)呼氣中的丙酮，來(lái)判斷“燃脂”效果。
“借助姑蘇實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，我們?cè)谌瞬耪衅浮⑵髽I(yè)交流互動(dòng)、資源共享、技術(shù)共享等方面，都獲得了很好的支持?！睂O旭輝說(shuō)。該項(xiàng)目有望實(shí)現(xiàn)我國(guó)在人工嗅覺領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，并且有助于提高我國(guó)在MEMS氣體傳感領(lǐng)域的國(guó)際地位，推動(dòng)人工嗅覺的應(yīng)用發(fā)展。（蘇報(bào)記者 張曉亮）
（編輯 周冬梅）
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