【國(guó)際金融報(bào)】工博會(huì)觀察 | 將“卡脖子”清單變成科研清單
文章來(lái)源：記者 吳斯?jié)?nbsp; | 發(fā)布時(shí)間：2020-09-24 | 【打印】 【關(guān)閉】
9月15日至19日，第22屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)（下稱“第22屆工博會(huì)”）在上海舉行。
在本屆工博會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院（下稱“中科院“）成為獲得獎(jiǎng)項(xiàng)最多的單位。在參展的78項(xiàng)創(chuàng)新成果中，獲獎(jiǎng)?wù)蛊肪陀兴募?/span>
其中，“北斗三號(hào)中科院導(dǎo)航衛(wèi)星”獲工博會(huì)“特別大獎(jiǎng)”，“海斗一號(hào)全海深自主遙控潛水器”、“人體肺部氣體磁共振成像系統(tǒng)”兩個(gè)成果獲工博會(huì)“大獎(jiǎng)”。
此外，“量子鉆石原子力顯微鏡”獲“創(chuàng)新引領(lǐng)獎(jiǎng)”。
上天、入海、服務(wù)民生，幾件獲獎(jiǎng)?wù)蛊肪迅采w。
北斗三號(hào)，因“自主”而“特別”自本屆工博會(huì)首日十項(xiàng)大獎(jiǎng)公布之后，中科院展區(qū)成了觀眾最多的展區(qū)之一，因?yàn)楸緦霉げ?huì)最特殊的獎(jiǎng)項(xiàng)“特別大獎(jiǎng)”頒發(fā)給了一顆名叫“北斗”的衛(wèi)星，這顆“北斗三號(hào)中科院導(dǎo)航衛(wèi)星”正是中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的創(chuàng)新成果。
“北斗三號(hào)”模型
突破基于相控陣的Ka星間鏈路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一星通、星星通”，解決了制約北斗全球組網(wǎng)的瓶頸問(wèn)題；突破高精度時(shí)頻無(wú)縫切換技術(shù)，解決系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)性難題，為實(shí)現(xiàn)全球系統(tǒng)信號(hào)的高連續(xù)性奠定基礎(chǔ)；突破衛(wèi)星自主診斷恢復(fù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有地面支持的情況下衛(wèi)星進(jìn)行自主健康診斷、故障隔離和恢復(fù)功能；這些是“北斗三號(hào)”在技術(shù)上最重要的三項(xiàng)突破。
而工博會(huì)獲獎(jiǎng)?wù)蛊分懈呤衷萍苷谩疤貏e大獎(jiǎng)”的“北斗三號(hào)”有何“特別”之處？
“我們常說(shuō)做科研要對(duì)標(biāo)國(guó)際水平，北斗三號(hào)衛(wèi)星首先體現(xiàn)了我國(guó)科技領(lǐng)域創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，真正從‘跟跑’到‘比肩超越’的跨越式發(fā)展，在北斗三號(hào)衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)完全自主可控，核心器部件100%國(guó)產(chǎn)化，這是了不起的成績(jī)。”中科院北斗衛(wèi)星系統(tǒng)副總指揮陳志峰向《國(guó)際金融報(bào)》記者表示。
“至于為何將‘特別大獎(jiǎng)’頒給北斗，我想評(píng)委有幾點(diǎn)考慮：第一，‘北斗三號(hào)’作為大國(guó)重器，提供全球?qū)Ш椒?wù)，讓我們?cè)趪?guó)家安全的領(lǐng)域不再‘受制于人’，具有重大的戰(zhàn)略意義；第二，‘北斗三號(hào)’建成開(kāi)通，提供穩(wěn)定的定位、測(cè)速、授時(shí)和特有的短報(bào)文服務(wù)，對(duì)我國(guó)軍事應(yīng)用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)兩方面都起到重要的作用；第三，‘北斗三號(hào)’建成，能夠帶動(dòng)一大批導(dǎo)航相關(guān)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的迅速發(fā)展，在‘后疫情時(shí)代’、5G建設(shè)、新基建方面都能發(fā)揮積極作用?！标愔痉逭f(shuō)。
記者還了解到一個(gè)關(guān)于“北斗”的故事。曾經(jīng)的“北斗二號(hào)”中，部分高精度原子鐘是從歐洲進(jìn)口的，但是計(jì)劃進(jìn)度和交付性能指標(biāo)都存在風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。由于高精度原子鐘是導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟，核心技術(shù)不能受制于人，必須自主可控，中科院上海天文臺(tái)突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，目前在“北斗三號(hào)”上使用的高精度原子鐘已經(jīng)達(dá)到六百萬(wàn)年差一秒的精度，具備世界一流的水準(zhǔn)。
在抗擊新冠疫情初期，武漢急需建設(shè)火神山、雷神山醫(yī)院，在選址過(guò)程中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在測(cè)繪測(cè)量方面發(fā)揮了重要作用，以最快速度提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。這兩所醫(yī)院建設(shè)“神速”，其中有北斗衛(wèi)星一份功勞。
此外，“北斗三號(hào)”擁有更強(qiáng)的適應(yīng)能力和可擴(kuò)展能力，通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的“功能鏈”設(shè)計(jì)理念達(dá)到大幅降低成本的效果，并首次在導(dǎo)航衛(wèi)星上采用大功率氮化鎵固態(tài)放大器，有效提高了信號(hào)質(zhì)量。
科研無(wú)止盡，沒(méi)有最好，只有更好，這才是科學(xué)家們的追求。
目前的導(dǎo)航定位服務(wù)還不能說(shuō)是“盡善盡美”。舉例來(lái)說(shuō)，在建筑物遮擋比較密集的室內(nèi)，還存在收不到導(dǎo)航信號(hào)的情況，就不能準(zhǔn)確地使用電子地圖App來(lái)導(dǎo)航定位。
陳志峰表示，“未來(lái)進(jìn)一步提高北斗衛(wèi)星在各種復(fù)雜特殊環(huán)境下定位的準(zhǔn)確性，向室內(nèi)，水下和深層空間擴(kuò)展，面向‘北斗+’的時(shí)代，建設(shè)更先進(jìn)和更智能的綜合PNT體系，這是我們需要繼續(xù)努力的方向?！?/span>
海斗一號(hào)，創(chuàng)造“最深”紀(jì)錄除了“北斗”衛(wèi)星，中科院展區(qū)第二“吸睛”的展品就屬“海斗一號(hào)”潛水器。
這款“海斗一號(hào)全海深自主遙控潛水器”由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研發(fā)，顏色鮮艷，外形呈一條“胖魚(yú)”形態(tài)，萌感十足。
其刷新了我國(guó)潛水器“最深”下潛紀(jì)錄，最大下潛作業(yè)深度為10907米。
中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所工程師王福利告訴《國(guó)際金融報(bào)》記者，“海斗一號(hào)”4次抵達(dá)深度超過(guò)萬(wàn)米的全球最深海區(qū)深淵底部，完成高清視頻拍攝和機(jī)械手作業(yè)。目前，所研發(fā)潛水器下潛作業(yè)深度能達(dá)到一萬(wàn)米的國(guó)家屈指可數(shù)，海斗一號(hào)更是填補(bǔ)了當(dāng)前國(guó)際上作業(yè)型無(wú)人潛水器的空白。
同時(shí)，“海斗一號(hào)”是國(guó)際上首臺(tái)具備自主遙控功能的探測(cè)作業(yè)一體化、萬(wàn)米無(wú)人潛水器，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
海斗一號(hào)首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)潛水器萬(wàn)米下潛作業(yè)，是我國(guó)海洋技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，標(biāo)志著我國(guó)無(wú)人潛水器技術(shù)跨入了一個(gè)可覆蓋全海深探測(cè)與作業(yè)的新時(shí)代?！蓖醺＠榻B道。
“海斗一號(hào)”的“嘴”部安裝有機(jī)械臂，可進(jìn)行水下無(wú)人作業(yè)
目前，我國(guó)在科學(xué)考察方面圍繞“上天”“下?！边@兩大方向，在“萬(wàn)米深淵”領(lǐng)域，由于之前受制于深潛技術(shù)裝備的限制，人類對(duì)萬(wàn)米深淵的認(rèn)知甚至遠(yuǎn)不如月球。
當(dāng)“海斗一號(hào)”出現(xiàn)后，情況變了，“海斗一號(hào)”具備全球所有海洋深度的覆蓋能力，憑借自身下潛深度優(yōu)勢(shì)就可以探索這未知的極限深度海底，為我國(guó)生物、地質(zhì)等研究領(lǐng)域提供一定高技術(shù)裝備。
王福利對(duì)這款潛水器很有信心，他告訴記者，“我們的‘海斗一號(hào)’在馬里亞納海溝最深海區(qū)連續(xù)實(shí)現(xiàn)4次萬(wàn)米下潛并作業(yè)，體現(xiàn)出很好的連續(xù)作業(yè)能力，這種高強(qiáng)度、密集型的萬(wàn)米深潛作業(yè)，對(duì)技術(shù)成熟度要求是很高的?！?/span>
“但目前也遇到了一些挑戰(zhàn)，比如在夜間或者海況不好的情況下，我們的設(shè)備效率會(huì)受到一定的影響。今后我們將在提高潛水器的穩(wěn)定性和可靠性方面繼續(xù)開(kāi)拓?！蓖醺＠硎尽?/span>
肺部氣體磁共振成像，信號(hào)增強(qiáng)數(shù)萬(wàn)倍“人體肺部氣體磁共振成像系統(tǒng)”同樣參與了抗疫工作，新冠疫情暴發(fā)初期，該系統(tǒng)在武漢同濟(jì)醫(yī)院、武漢市金銀潭醫(yī)院等臨床一線進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)新冠肺炎患者開(kāi)展了系列肺功能影像學(xué)評(píng)估。
該系統(tǒng)外形雖然不搶眼，卻彌補(bǔ)了傳統(tǒng)磁共振成像的肺部“盲區(qū)”。
“人體肺部氣體磁共振成像系統(tǒng)”，圖中儀器負(fù)責(zé)將氙氣超極化
“人體肺部氣體磁共振成像系統(tǒng)”，圖中的小馬甲供患者做檢查時(shí)穿著
中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院研究員蔣濱向《國(guó)際金融報(bào)》記者解釋，“因?yàn)槿梭w內(nèi)含量最多的是水，過(guò)去我們一般采用水分子中的氫原子核來(lái)做成像，這樣做能得到最強(qiáng)的信號(hào)。但人體的肺部比較特殊，是個(gè)‘空腔’，含水量不夠，導(dǎo)致肺部做磁共振成像顯示的是一片黑?！?/span>
“我們利用新技術(shù)，將氙氣超極化使得磁共振信號(hào)增強(qiáng)幾萬(wàn)倍，再讓人吸入肺部，即可以獲得肺部磁共振影像?！笔Y濱表示。
“氣體信號(hào)比液體信號(hào)低很多，因?yàn)闅怏w密度一般只相當(dāng)于液體千分之一，但是超極化的技術(shù)在此處發(fā)揮重大作用，彌補(bǔ)了密度不足?！笔Y濱強(qiáng)調(diào)。
同時(shí)，“人體肺部氣體磁共振成像系統(tǒng)”可以對(duì)肺部通氣、微結(jié)構(gòu)和氣血交換功能進(jìn)行定量、可視化精確評(píng)估。這一點(diǎn)很重要，蔣濱舉例說(shuō)，“假如有一名感染肺炎的患者，給他肺部CT拍片時(shí)看到影像已經(jīng)恢復(fù)正常，就是炎癥消失了，但這其實(shí)只能證明他的肺部結(jié)構(gòu)恢復(fù)正常，并不能說(shuō)明肺部其他指標(biāo)沒(méi)有問(wèn)題，所以他走路可能還在喘氣，這時(shí)候就需要更多指標(biāo)的精確評(píng)估?！?/span>
此外，蔣濱繼續(xù)解釋，“氙氣是一種惰性氣體，不至于在進(jìn)入體內(nèi)后和和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，也能確保人體健康安全?！?/span>
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化落地，已通過(guò)上海醫(yī)療器械檢測(cè)所注冊(cè)檢測(cè)，國(guó)家藥監(jiān)局“創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序”審評(píng)。
讓你看見(jiàn)“磁場(chǎng)”的顯微鏡“它不僅像傳統(tǒng)的原子力顯微鏡一樣可以進(jìn)行材料表面的三維形貌成像，通過(guò)結(jié)合光探測(cè)磁共振技術(shù)，利用量子精密測(cè)量原理，用鉆石中的氮空位缺陷做為探針，還可以做樣品表面磁場(chǎng)的成像，所以這臺(tái)儀器可以為磁性材料研究提供幫助。”國(guó)儀量子（合肥）技術(shù)有限公司應(yīng)用工程師代映秋正在向大家介紹這臺(tái)獲得“創(chuàng)新引領(lǐng)獎(jiǎng)”的“量子鉆石原子力顯微鏡”。
該顯微鏡是一臺(tái)基于NV色心和AFM掃描成像技術(shù)的量子精密測(cè)量?jī)x器，是我國(guó)第一臺(tái)可以測(cè)量材料磁場(chǎng)的顯微鏡，也是研究材料磁學(xué)性質(zhì)的新利器。
“量子鉆石原子力顯微鏡”通過(guò)對(duì)鉆石中氮-空位（NV）中心發(fā)光缺陷的自旋進(jìn)行量子操控與讀出，可實(shí)現(xiàn)磁學(xué)性質(zhì)的定量無(wú)損成像，具有納米級(jí)的高空間分辨率以及單個(gè)自旋的超高探測(cè)靈敏度，在磁疇成像、二維材料、拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)、超導(dǎo)磁學(xué)、細(xì)胞成像等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
代映秋告訴《國(guó)際金融報(bào)》記者，“這臺(tái)儀器是第一次用量子技術(shù)和原子力顯微鏡結(jié)合，將原來(lái)只能測(cè)材料表面形貌的顯微鏡增加了一個(gè)測(cè)量磁結(jié)構(gòu)的表面磁場(chǎng)成像功能。”
記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，這臺(tái)顯微鏡比我們印象中的顯微鏡的體積大很多，但是它測(cè)量的材料其實(shí)非常小，小到肉眼無(wú)法看見(jiàn)；更讓人驚嘆的是，該儀器能測(cè)量磁結(jié)構(gòu)的表面磁場(chǎng)。
“量子鉆石原子力顯微鏡”
此外，記者發(fā)現(xiàn)本屆工博會(huì)獲獎(jiǎng)?wù)蛊分杏胁簧偈窃凇翱ú弊印奔夹g(shù)方面有所突破，這也正體現(xiàn)出我國(guó)科研在掌握核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的決心。正如中科院院長(zhǎng)白春禮所言，把“卡脖子”清單變成科研清單。 （來(lái)源：國(guó)際金融報(bào) 記者吳斯?jié)崳?/p>
