科学视点

科技利器上天入海,北斗、海斗折桂2020工博会大奖

9月15日至19日,以“智能、互联—赋能产业新发展”为主题的第二十二届中国国际工业博览会(以下简称“工博会”) 在沪举行。

本届工博会中国科学院围绕“创新科技、报国为民”的参展主题,向公众集中展示了21家单位的78项创新成果。其中,中国科学院微小卫星创新研究院“北斗三号中科院导航卫星”荣获本届工博会“特别大奖”;中国科学院沈阳自动化研究所“海斗一号全海深自主遥控潜水器”、武汉中科极化医疗科技有限公司(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院所属企业)的“人体肺部气体磁共振成像系统”两个成果荣获本届工博会“大奖”。

此外,来自国仪量子(合肥)技术有限公司(中国科学技术大学所属企业)的“量子钻石原子力显微镜”荣获本届工博会“创新引领奖”。其中,“人体肺部气体磁共振成像系统”与“量子钻石原子力显微镜”均为中国科学院磁共振技术联盟选送参展。

中国科学院微小卫星创新研究院的创新成果“北斗三号中科院导航卫星”采用框架面板结构、单独星敏感器定姿、高功能密度综合电子架构等技术,打造了“中国科学院导航卫星专用平台”,有效增强了卫星的适应能力和可扩展能力。此项成果具有独创的“功能链”设计理念,实现了平台内部的一体化设计,最大限度地完成了卫星内部各项资源的优化整合,同时提高了功能密度和可靠性,大幅度降低成本。该成果首次在导航卫星上采用大功率氮化镓固态放大器,有效提高了信号质量。此外,成果采用了国产龙芯CPU+FLASH的架构,填补了国产航天处理器的空白;核心器件全部国产化,带动了从材料、器件、部组件、单机到系统整个产业链的发展,核心器部件自主可控,摆脱了“受制于人”的局面。

中国科学院微小卫星创新研究院的创新成果“北斗三号中科院导航卫星”   中科院科技摄影联盟供图

该成果拥有三大突破:突破了基于相控阵的Ka星间链路技术,实现了“一星通、星星通”,解决了制约北斗全球组网的瓶颈问题;突破了高精度时频无缝切换技术,解决了系统运行连续性难题,为实现全球系统信号的高连续性奠定了基础;突破了卫星自主诊断恢复技术,实现了在没有地面支持的情况下卫星进行自主健康诊断、故障隔离和恢复功能等。

中国科学院沈阳自动化研究所创新成果“海斗一号全海深自主遥控潜水器”是一款具有完全自主知识产权、集探测与作业一体化、自主与遥控模式相结合的万米深潜装备。其最大下潜作业深度10907米,刷新了我国潜水器“最深”下潜纪录,创造了我国潜水器领域多项第一,在全海深电动机械手作业等方面达到国际领先水平。据介绍,“海斗一号”是国际上首台具备自主遥控功能的探测作业一体化、“万米无人”潜水器,填补了我国作业型全海深水下机器人的空白。此项成果的成功研制是我国海洋技术领域的一个里程碑,标志着我国无人潜水器技术跨入了一个可覆盖全海深探测与作业的新时代。

中国科学院沈阳自动化研究所创新成果“海斗一号全海深自主遥控潜水器”  中科院科技摄影联盟供图

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的科技成果“人体肺部气体磁共振成像系统”可以对肺部通气、微结构和气血交换功能进行定量、可视化精确评估,弥补了传统磁共振成像的肺部“盲区”,成功“点亮”肺部。同时,相较于现有胸透、CT、PET等检测手段,具有电离无辐射的优势。该系统实现知识产权转化落地,已通过上海医疗器械检测所注册检测,国家药监局“创新医疗器械特别审查程序”审评。核心装置“医用氙气体发生器”已获得国家医疗器械注册证,是目前全球唯一进入磁共振成像临床应用的超极化气体发生装置。

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的科技成果“人体肺部气体磁共振成像系统”  图/中科院科技摄影联盟供图

基于该系统,可进行肺部相关疾病的诊断,真正落地于临床,服务于患者。此项成果先后在2016年和2017年获得“中国专利优秀奖”,获“中国科学院成果转移转化重点专项(弘光专项)”支持,研发团队负责人获“2020第二届全国创新争先奖”。在新冠肺炎疫情期间,该系统在武汉同济医院、武汉市金银潭医院等临床一线进行了应用,对新冠肺炎患者开展了系列肺功能影像学评估,该创新技术得到了医生的一致认可,并高度评价了其救治指导意义。

国仪量子(合肥)技术有限公司的“量子钻石原子力显微镜”是一台基于NV色心和AFM扫描成像技术的量子精密测量仪器。通过对钻石中氮-空位(NV)中心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出,可实现磁学性质的定量无损成像,具有纳米级的高空间分辨率以及单个自旋的超高探测灵敏度,是研究材料磁学性质的新利器,在磁畴成像、二维材料、拓扑磁结构、超导磁学、细胞成像等领域有广泛应用。

为了充分展示中国科学院的研发力量与科技服务能力,中国科学院按展品专业领域及功能专门设置了重大项目展示区、中国科学院科技服务网络(STS)区域成果展示区、产业化创新成果展示区及长三角区域创新平台展示区等四大主题板块。

据悉,为贯彻落实长三角一体化国家战略的要求,中国科学院展厅特设的长三角区域创新平台展示区,重点展示了中国科学院首个区域创新转化平台——中国科学院嘉兴应用技术研究与转化中心近年来取得的技术创新成果。平台包括“摩贝百科及智能产业链地图”、“高端国产半导体设备”、“VR3D 人脸4D面部表情捕捉系统”等20余创新技术转化成果。


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