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
▲ 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’。”清華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。
▲ 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。”微構工場董事長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。”
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。”公司副總經理陳尉介紹，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。”陳尉表示，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。
京公網安備11010802024130號