中关村:创新引领发展 科技改变生活

http://www.sina.com.cn 2016年01月28日 10:36 新浪城市

  创新引领发展,科技改变生活。

  中关村,建设全国科技创新中心的主战场;

  中关村,构建“高精尖”经济结构的主力军。

  在这片创新创业的沃土上,创新创意迸发,创新活动喷涌。从神舟飞天到蛟龙入海,从纳米材料到集成电路,从人工智能到节能环保,一项项“高精尖”的“硬”科技“硬气”十足,让人目不暇接……

  【人工智能】

  中关村首夺“视觉识别奥赛”冠军

  从谷歌、IBM、微软、苹果等国际科技巨头,再到百度等国内企业,要问他们的共同点是什么?答案就是他们都在竞相开发人工智能技术,IBM研发的“深蓝”超级计算机击败世界象棋冠军,到谷歌研发无人驾驶汽车。包含机器学习、计算机视觉、自然语言处理等领域的人工智能,已经成为巨头蓄力比拼的战场。微软创始人比尔·盖茨甚至预言:IT 界的下一个大事件是计算机视觉与深度学习的结合。

  说到计算机视觉,通俗来话,就是让计算机像人脑一样能看懂(识别)世界。就在前不久,《纽约时报》第一时间报道了一项重要比赛,素有“计算机视觉奥林匹克”之称的ImageNet结果揭晓,在微软、三星、高通、腾讯、UIUC等业界和学界巨头参与的情况下,三支华人科学家团队则囊括了所有冠军,来自中关村的创业企业——商汤科技(SenseTime),更是成为首个在此项赛事中夺魁的中国企业。

  中国企业此次夺魁的“视频物体检测”比赛,是今年ImageNet的新增比赛任务,需要在运动的连续视频中检测物体位置、同时识别物体类别,堪称此次比赛中难度最大的领域。一旦该技术成熟,在无人机、交通、安防、电影、动画等领域都将迎来巨大的应用空间。

  这项赛事中夺冠的团队,由商汤科技主任研究员闫俊杰和香港中文大学欧阳万里教授领衔,在检测数量、检测准确率两项指标上都获得了世界第一,其中检测准确率更是超过60%。要知道,在四年前的首届ImageNet上,冠军对于静态图片物体的检测准确率也仅为8%。

  百度成全球人工智能领域“四巨头”

  中关村是国内最具优势的新一代信息技术创新策源地,引领了软件、互联网、移动互联网、大数据等多次产业变革浪潮。除了商汤科技、格灵深瞳等一批专注于计算机视觉和深度学习领域的初创企业,较早利用互联网搜索为基础布局人工智能的百度,则已经与谷歌、Facebook和IBM并成为人工智能“四巨头”。

  德国夺冠率17%,阿根廷夺冠率12.9%……打开百度的大数据引擎,点开世界杯预测一栏,可以看到每个参赛队伍的夺冠概率分析––这都是根据大数据实时分析得出的结果。

  这个大数据引擎是如何运转的?与人类思考一样,大数据引擎对数据的搜索分析及预测也通过一个机器大脑——百度大脑来实现。这个“大脑”用计算机模拟人脑神经网络,包括模拟人脑学习分析的能力,从而通过多层的学习模型和海量的训练数据进行数据智能分析,然后做出预测。

  人工智能的核心是机器学习技术,即通过算法使机器能从大量历史数据中学习规律,从而对新的样本做智能识别或对未来做预测。深度学习更接近于人类的学习方式,它通过模仿人类大脑行为的神经网络,利用更多层次的网络模型结构来收集事物的外形、声音等信息,进行感知理解并产生相应行为。比如,要让机器“认识”物体,就需要若干层网络,首先要建立最基本的一层人工神经元,用来探知物体的边缘形状等基本信息,第二层神经元需要将第一层感知到的物体边缘形状拼凑起来,认知物体形状。然后第三层进一步拼凑信息从而得出物体整体的形态。这些过程都是机器自主完成的,并不需要工程师在任何环节输入信息。

  【新材料】

  超顺排碳纳米管材料引发全球轰动

  从塑料制品到复合材料,从超导材料到纳米材料……一种新材料的诞生,往往意味着一个时代的开始。

  0.3毫米厚、0.5克重,用轻薄如纸来形容丝毫不为过。这样一张薄膜,经过加工可制成2000张手机触摸屏——这就是足以引起一场材料革命的超顺排碳纳米管阵列薄膜。生产这种“碳丝绸”的世界上第一条生产线,于日前落户中关村怀柔园。

  作为国家及北京市的重大科技成果产业化项目,这项成果源于中国纳米科技领军人物、清华—富士康纳米科技研究中心主任范守善院士团队的技术发明成果——超顺排碳纳米管阵列。

  该成果一问世即引起了全球广泛关注。范守善院士解释,超顺排碳纳米管阵列是一种生长在衬底上,具有高纯度、高质量、定向排列的新型碳纳米管材料。该材料除了质量远高于其他种类的碳纳米管以外,还有一个极具吸引力的特点,即可以如抽丝剥茧一般纺成长线、抽成薄膜,工艺简单,易于规模化。

  “纺出的长线和薄膜材料可用于制造具备纳米材料优异性能的电子、机械产品,在微同轴电缆、触摸屏、薄膜扬声器、柔性加热膜、催化剂载体薄膜、离子薄膜电池、超精密机械部件等诸多领域都具有极其广阔的应用空间。”范守善院士说。

  早在1991年,日本科学家就发现了碳的一种新形态,即碳纳米管。它的发现让全世界相关领域的科学家兴奋不已,认为碳材料的新应用又打开了一扇窗。但此后的很长一段时间,碳纳米管的研究却陷入了沉寂,没有取得太大突破。

  直到2001年,清华大学范守善院士团队才在世界上率先制备成功超顺排碳纳米管材料,打开了一条碳纳米管真正应用的道路。这项研究成果后来发表在了英国《自然》杂志上,引起全球学术界轰动,被看成是“架起了一个联系纳米世界和宏观世界的桥梁”。

  这种碳纳米薄膜,目前在全世界只有中国能生产制作。虽然一期厂房只有3000平方米,但四年内年产量将达1.8亿片,年产值近10亿元,产生的经济效益不可估量。

  纳米技术让一举一动皆能发电

  去年9月,全球最大的专业信息服务提供商汤森路透集团在美国发布2015年度“引文桂冠奖”获奖名单,在这项被称为“诺贝尔奖得主预测”的奖项中,中国科学院外籍院士、华裔科学家王中林榜上有名。

  王中林此次获奖,源于他发明了可将机械能转换为电能的纳米能源系统。这一系统可用来驱动传感器或者微型器件,应用于将肢体运动转换为能量的可穿戴服装设备。

  这是一项什么样的科学成果?通俗地说,这是一种自驱动的纳米发电机,可以将微小的机械能转化为电能。植入皮下,可以利用肌肉活动来供电,不需要更换电池,就可以检测血脂、血糖和心脏活动,放在水里可以监测水质和环境。

  王中林曾举例,如果把纳米发电机装在地毯或地板下面,老人每走一步,它就会产生一个电信号,如果老人摔倒了,可以远程通知家人马上知道。

  纳米发电机还可用于对河流、雨滴、海浪的动能收集。通过摩擦纳米发电机四种基本模式的组合应用,可以高效地回收海洋中的动能资源,使得海洋有望成为新型的蓝色能源。

  除了上述纳米材料,中关村还在推动石墨烯材料的产业化。比如,位于中关村丰台园的北京碳世纪公司去年9月发布由该公司研发生产的石墨烯发动机油节能改进剂——“碳威”。产品的面世意味着石墨烯已突破宏量制备技术的限制,正式开启石墨烯工业化应用。

  【先进制造】

  液态金属铸就“马良神笔”

  先看一个故事:家里的一根电路断了,不需要找专业的电工上门修理,只需用笔画一下,就完成了接驳。《哈利·波特》中这样的神奇故事,并非来自科学幻想或影视作品,它们即将成为现实。为此带来新希望的,是身兼中科院理化所研究员及清华大学教授的刘静博士。

  刘静团队研发的液态金属项目,曾先后被评为北京市首批重大产业化项目、北京技术市场金桥奖一等奖项目等。而今,液态金属产业化逐渐花开落蒂。

  传统的电子器件印刷工序通常较为复杂,易污染环境,且耗时、耗材、耗能,成本很高。对此,刘静说:“这些年来,国内外一直在探讨,能否改变集成电路设计制造的游戏规则,就像写字或绘画一样,将电路及电子器件直接写在基底上。”

  常规的导电油墨,包括新近出现的基于纳米金/银/铜以及碳纳米管、石墨烯等的电子油墨,仍存在配制工艺复杂、电阻率高、器件成型固化温度高等缺点。

  “我们实验室的重要贡献在于,将室温下可以流动的金属引入了印刷电子。”刘静说。这种所见即所得的电子直写技术,被刘静命名为DREAM-Ink(梦之墨)技术。

  所谓液态金属,既可以是像水一样的流体,也可以是固体;既是导体,也可以转换成其他性质材料。比如,源于刘静小组的工作表明,液态金属可以注射入人的身体里固化作为骨骼。

  业内专家介绍,可在各种基底上直接制作电子器件的直写式印刷方法,有望重塑集成电路产业。在实验室里,研究小组利用梦之墨技术制成的透明导电薄膜、天线和RFID元件等。看起来只是在不同基底上用笔画了几道,但是它们已展示出显著的实用性。

  3D打印国产飞机钛合金结构件

  在昌平区沙河,有一排刚竣工的蓝瓦白墙厂房,这是中航天地激光科技有限公司的研发生产基地。中航天地的核心技术是“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”,即用激光技术将钛合金逐层堆积,制造出钛合金飞机整体构件,而传统制造方法是依靠锻造和机械加工,不断做“减法”。这项技术曾荣获国家技术发明奖一等奖。

  钛合金强度高,耐蚀性好,耐热性高,虽然造价昂贵,却是制造飞机主风挡整体窗框等整体构件的优质材料。不过,传统制造方法是锻造和机械加工,不断给材料做“减法”。材料利用率不足10%,90%以上的钛合金材料都被切削浪费掉了。

  做“减法”费时又费钱,王华明带头的创新团队研发的是一种做“加法”的制造方式——通过计算机控制,用激光将合金粉末熔化,一束激光有规则地在金属材料上游走,一层层堆积起来,“生长”出一个合金部件。

  十几年前,一个A4纸大小的结构件,需要七八个小时才能“打印”完毕。几年过去,他们已经可以制造出超过5平方米的飞机高性能钛合金大型结构件。

  我国自主研发的飞机机头钛合金主风挡整体窗框,尺寸大、形状复杂。国内的飞机制造厂无法用传统锻造方法制造,只有求助于一家欧洲公司,但是光每件模具费就要价50万美元,而交货周期还要等两年。2009年,王华明团队仅仅用了55天,就把产品做了出来,零件成本还不到欧洲锻造模具费的1/10。这个突破,使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及应用的国家。

  【生物医药】

  外企高价收购中关村企业新药海外开发权

  人类的生存和健康离不开医药。人类在生存发展的过程中不断出现疑难顽症,促使医药业不断进行科学技术研究,因此医药行业被国际上公认为“永不衰落的朝阳产业”。

  中关村是我国生物和健康领域创新资源与医疗资源最为密集的区域之一。近期,一家名叫百济神州的新药研发公司吸引了大家的目光。虽然成立只有5年时间,还没有一个产品上市,但是它却获得了美国资本市场认可。原因何在?新药研发能力!

  百济神州是由北京生命科学研究所所长王晓东博士在中关村创办的一家致力于肿瘤药新药研发的公司,拥有4个临床阶段的在研药物和数个临床前产品。

  2014年9月,百济神州收到了德国制药巨头默克雪兰诺的900万美元付款,而就在当年5月,百济神州还收到了后者打来的500万美元付款。不到半年,1400万美元已经打入百济神州的账户。

  所卖何物?不是投资,不是产品,而是技术。根据双方协议,上述药物在中国的开发和商业化由百济神州负责,而在全球其他地区的市场则交由默克雪兰诺负责。百济神州为此可获得最高达4.65亿美元的收益。1400万美元仅仅是其中一部分而已。

  默克雪兰诺是一家面向全球150个国家和地区提供多种处方药的生物制药企业。默克雪兰诺全球业务开发及战略执行负责人苏珊·赫伯特表示,上述协议的签订,有助于双方协手为全球患者提供创新型抗癌药物。

  业内人士认为,国际领先制药企业高价收购中国自主研发新药,反映了中国新药研发能力取得明显提升,并日益得到国际社会普遍认可。

  “投入不断增加,技术不断进步,大量人才回国效力,这几年中国新药研发能力提升很快,成果越来越多,可以用欣欣向荣来形容。从仿制药到仿研药,再到创新药,中国新药研发即将步入世界先进行列。”王晓东说。

  【电子信息技术】

  首台“云计算机”和“万能”芯片

  信息技术(IT)已成为支撑当今经济活动和社会生活的基石。在过去10年中,全世界信息设备制造业和服务业的增长率是相应的国民生产总值(GNP)增长率的两倍,成为带动经济增长的关键产业。

  在中关村,电子信息产业是中关村的主导和优势产业,在云计算、电子信息产业制造、集成电路设计等领域聚集了紫光等一批企业。

  2013年,紫光发布了紫云1000,这是中国自主研发的首台“云计算机”,也是世界第一台云计算机。紫云1000由紫光股份有限公司技术团队经过近2年的努力研发成功,采用与个人计算机和超级计算机完全不同的分布式体系架构,借助于云计算的虚拟化技术,由多个成本相对较低的计算资源融合而成,其计算能力和存储能力可动态伸缩并无限扩展。紫云1000的研发成功,标志着中国在云计算核心技术领域取得重大突破。

  在集成电路设计领域,中关村企业京微雅格推出了我国首枚自主研发的高性能FPGA芯片(俗称“万能”芯片)。

  与“术业有专攻”,针对某一具体应用、领域而设计的专业芯片不同,一枚指甲盖大小的“万能”芯片,只要经过软件改写和编程,就能在不同行业系统中灵活“跨界”,充当其“大脑”。

  “万能”芯片因其适用领域广泛、研制门槛高而成为“武林高手”们争相比拼的重镇。三星、摩托罗拉等全球60多家顶级科技公司陆续投入到攻关“万能芯片”的项目中,少则投入了8000万美元,多则花费数亿美元,但大多无果而终。

  成就属于过去。展望十三五,中关村将继续立足创新,成为国家自主创新的重要源头和原始创新主要策源地。

  中关村,始终勇立科技革命和产业变革的潮头!

  (稿件由中关村管委会提供)

发表评论
Powered By Google