發布時間:2023-09-18 16:39:06
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇生命科學領域的新技術,期待它們能激發您的靈感。
Jeff Hawkins原本是PDA廠商利用時間信息的學習系統HTM(hierarchical temporal memory),目前正在進行技術驗證。JeffHawkins強調說:“HTM的算法現在還處于研究階段,還將不斷地變化,進入電路實現階段的時期尚早。但是,HTM和大腦新皮質都是并行工作。這種并行處理的應用軟件最適于在多內核的環境中工作,并且能點的CMOS傳感器,已擁有實際成果的可植入視覺障礙患者眼球內的CMOS傳感器,以實現可視化的人類生活規律為目標的系統,可測定細菌種類的傳感器,可測定不明分子種類的超小型核磁共振(NMR)設備等。”
“今后芯片的一個發展方向,可能會是用于實現直觀用戶界面的傳Palm公司及Handspring公司的創始人,但他現在卻在只有15名職員的Numenta公司里研究如何能將人腦的智能結構有效地應用于電腦中。他于2004年在美國出版了其著作“On Intelligence”(中文版譯名:人工智能的未來),成為使人腦的智能研究再次引人注目的人物。他參考人腦新皮質的分層結構,提出了可充分利用數量眾多的晶體管。”
在被稱為“半導體奧運會”的ISSCC上,從事智能研究的Hawkins登臺演講的事實表明,半導體的開發正迎來一個轉折點:半導體器件的應用不再僅限于傳統的電腦及數字家電產品中,一些在全新應用中使用半導體器件的論文受到了廣泛的關注。比如,能檢測出人的注視感器。蘋果公司iPhone的問世導致人們更加關注用戶界面,今后將會有更多的設計方案致力于獲得以前沒有被利用到的信號及信息。
本文將聚焦于涉及半導體發展新方向并正處于萌芽狀態的九個話題,介紹其主要內容及對未來的影響。
英特爾公司制作的幾百mW的x86處理器立足于SoC,重復利用基于單元的設計
英特爾公司的低功耗x86處理器Silverthorne(開發代碼名稱)是面向重量為300g~1kg的UMPC(超級移動PC)以及MID(移動互聯網設備)而推出的。其平均功耗為幾百mW,熱設計功耗小于2W,和以前面向PC的x86處理器相比,功耗得到了大幅降低。在電源電壓為+1.0V的情況下,最大工作頻率是2GHz,其晶體管總數是4700萬個。
Silverthorne采用45nm CMOS工藝制造。晶體管的柵極絕緣膜采用高k材料,柵電極采用金屬柵,從而削減了柵極漏電流。而且,處理器采用了被稱為C6的功耗管理模式,進一步降低了功耗。在使用C6模式時,不僅是內核的內部時鐘會停止工作,而且也會關斷對PLL和1級/2級高速緩存等的供電。
便于實現多內核及SoC
Silverthome的低功耗技術頗為引人注目,而且,從其電路結構中可以看出,其布局已經考慮到了今后多內核和SoC的應用以及CPU內核的重復利用。
Silverthome的最大特點是芯片為長方形,而大部分處理器芯片通常為正方形。英特爾公司Silverthorne的設計工程師Gianfranco Gerosa表示:“將芯片制作成長方形的原因是為了便于今后實現多內核。”當PC處理器要與最新的GPU集成在單芯片上時,這樣的長方形也是很有效的。這種長方形不僅適用于PC的獨立處理器,對于面向家電產品的CPU內核也同樣適用。
Silverthorne的另一個特點是,為了縮短處理器的設計周期以盡快投入市場,這款處理器中廣泛利用了在ASIC中頻繁使用的設計方法――基于單元的設計。在處理器內的205個功能單元塊(FuB,functional unit block)中,有相當于91%的187個FUB應用了基于單元的設計方法。和ASIC一樣,在這些基于單元設計的FUB中,有50%的功能單元塊是根據RTL描述進行邏輯綜合得到的電路。
一般來說,在處理器的設計中,ALU(算術邏輯單元)等要求高速或低功耗的電路塊大多采用全定制設計,就是由設計工程師通過手工作業依照要求確定晶體管的尺寸及版圖設計。但是,在這款Silverthorne中采用全定制設計的部分只占全部FUB中的9%,即只包括2級高速緩存、PLL電路及輸入,輸出電路。Gerosa解釋說:“為了盡量縮短設計周期,我們選擇了這樣的方法。雖然是處理器產品,但如果不能及時投入市場,那也就沒有任何意義。”
Gerosa表示,為了縮短設計周期,Silverthorne也采用了并行設計方法,同時并行地推進邏輯設計和版圖設計兩個方面。具體來說,就是在各個功能塊大致的電路設計信息的基礎上,并行開展了版圖設計。
利用相鄰像素的局部并行模擬運算高速識別視線
韓國延世大學開發出能檢測出人眼注視點的CMOS傳感器,它可以拍攝人眼附近的圖像,并在芯片上進行圖像識別處理,以確定用戶正在注視哪個位置。
通常,這一類圖像識別處理往往是在讀出來自CMOS傳感器并經過AD轉換的圖像數據之后,利用軟件在傳感器外部實現的。但此次的新技術則是在CMOS傳感器上集成了對瞳孔位置進行計算處理的硬件,就是連接了附近像素的局部并行模擬運算電路。因為采用的是模擬處理,因此其應用僅限于檢測出人眼的注視點。但是,通過該技術,單獨使用CMOS傳感器就可以進行圖像識別處理,而不再像以前那樣需要外置PC和圖像識別處理器等。
如果進一步發揮利用單芯片檢測用戶視線的特點,該技術就可以有效應用于檢測汽車司機的注視點等用途上。另外,還可以在機器人和游戲機以及HMD(頭盔顯示系統)等各種數字設備中集成識別用戶視線的功能。這樣一來,就能夠體察用戶的意圖并實現更加直觀的用戶界面。對于在用戶界面中應用視線識別技術的研究一直都非常流行,這項單獨使用傳感器而無需外置元器件就能實現此類處理的技術,將有可能大幅度降低成本。這款傳感器在使用+3,3V電源電壓工作時的功耗是100mW。
識別結果是1500S/s
這款傳感器的另一個特點是速度極高,原理上最高識別速度可達到5000S/s。這一特性對于要求延遲時間短而實時性高的游戲或者用戶界面非常有用。延世大學的KimDongsoo表示,在以前使用CMOS傳 感器和圖像識別處理器相結合的方式中,由于受限于CMOS傳感器中ADC的帶寬以及圖像識別處理器的處理性能等,因此識別速度一直停留在60S/s左右。但是,這款CMOS傳感器是利用模擬電路進行圖像識別處理的,因此從原理上說沒有上述限制。
不過,上述5000S/s的數值是只考慮每幀200μs的識別處理時間時的速度,并沒有包含曝光時間。這款傳感器的照明光源設定為紅外線,實驗時的曝光時間為500gs,因此其有效速度應在1500S/s以下。KimDongsoo解釋說:“曝光時間的長短取決于照明條件。如果照明光源比較暗,速度也會變慢。”
這款傳感器還增加了提高測量精度的結構。在識別瞳孔的位置時,照明光在瞳孔的角膜上反射后再映射到圖像中的這一現象是導致誤差的主要原因。對于這種誤差,反復進行在圖像識別領域中普通的膨脹/收縮處理可予以去除。中的n表示膨脹/收縮處理的重復次數。把附近像素的輸出連接到幾個相關像素中的晶體管浮柵上,換算成電流值,再將其連接到光電二極管的陰極側。另外,膨脹/收縮處理就是從附近的8個像素中選擇最大或最小亮度時進行的濾波器運算。圖3b中的WTA(winner takes a11)電路用于檢測出每一列,行的最大值。
已埋入患者眼球內的人造眼利用人體植入型CMOS傳感器讓患者恢復部分視力
德國的非營利性研究機構IMS發表的是供人造眼(也稱人造視網膜或人造視覺)使用的CMOS傳感器,可以埋入人類眼球的視網膜內,該技術已經應用于某些患者,并使其恢復了部分視力。
2006年,德國Ttibingen眼科醫院大學的眼科醫生Eberhart Zrenner為了讓7位因患視網膜色素變性而導致視覺障礙的患者恢復視力,曾經把這款CMOS傳感器芯片植入他們的視網膜下面。當他通過外科手術把這款3mm2、1450像素的CMOS傳感器植入患者的視網膜下面之后,有3位患者部分地恢復了視覺。據介紹,這些芯片在大約5個星期以后摘除,沒有發現它對視網膜造成任何損傷。
50μm的超薄CMOS傳感器
用于恢復視覺的人造眼通常會將傳感器所拍攝的圖像傳遞給人體的神經系統,其中采用的傳遞方式各有不同。這款新型傳感器采用了被稱為“視網膜下(subretinal)”的方式,它是利用電極刺激視網膜下面的神經節細胞,并取代視細胞層(椎體細胞及桿體細胞)的功能。此外,還有刺激視網膜細胞表面的“視網膜上(epiretinal)”方式,以及直接利用電極刺激大腦視覺區域的“大腦刺激”方式等。由于視網膜下的方式在植入時損傷視網膜的可能性比較小,因此其被認為是用作人造眼的最佳方式。
但是,為了能將傳感器植入視網膜下邊的狹窄區域里,傳感器就必須很薄。此次發表的芯片在制成以后首先進行圖像讀出測試,然后使用芯片切割機切下用于測試的電路,只取出傳感器部分。再將其厚度減薄到50μm,并安裝在用于供電的帶狀柔性印制板上。芯片表面設置有用于刺激神經節細胞的TiN電極。為了不損傷神經節細胞,電刺激被規定為10μA~100μA,脈沖間隔500μS,脈沖頻率20Hz,幅度小于+2V。據介紹,利用3mm2的傳感器至少能實現12度的視角。傳感器的平均功耗大約是5mW。
去除了直流分量的第2代產品
在IMS CHIPS發表演講以后,德國Retina Implant公司和德國烏爾姆大學等了上述人體植入型CMOS傳感器的第2代產品。RetinaImplant公司和IMS CHIPS是協作關系,并且也參與了上述傳感器的設計工作。
雖然第2代傳感器還沒有進行實際應用,但其對上一代產品進行了若干改進。首先,芯片上的電極去除了一切直流分量。對于視網膜的電刺激也從以前的直流+2V改為交流2V,電源也從以前的直流+3V改為交流2V。這樣一來,在傳感器周圍的細胞中將難以引發化學反應。用于向傳感器供電的帶狀物體采用了由聚酰胺制成的柔性印制板,并從眼球內的傳感器通過人體內部連接到耳朵附近的電源盒上。第1代產品是在人體外部使用接觸型電源供電,但第2代產品則支持無線供電。
基于新原理的CMOS片上溫度傳感器利用硅的熱擴散率測量溫度,誤差大幅提高為±0.5攝氏度
荷蘭德爾夫特科技大學開發出可集成在芯片上的新型CMOS片上溫度傳感器。以前,用于測量處理器工作溫度等的片上溫度傳感器主要是帶隙型產品,但這款新型傳感器的測量原理和以前的全然不同。具體來說,新產品的溫度測量是利用芯片襯底硅中的熱擴散率實現的,熱擴散率是與溫度相關的函數。
隨著制造工藝的發展,工藝變異性的問題越發嚴重,而硅的熱擴散率不會受到制造工藝變異性的影響。因此,可以很容易地實現批次偏差很小的片上溫度傳感器,并具有取代傳統片上溫度傳感器的可能性。這款新型傳感器的工作溫度范圍是-55℃~+125℃,功耗約為5mW。
利用脈沖驅動測量加熱器
新型傳感器的測量原理主要在于,利用脈沖驅動傳感器中加熱器的相位差來檢測熱擴散率。在這所大學以前的研究中,檢測時主要利用和1/T(T:溫度)成正比的傳感器的輸出頻率,該變化是非線性的。但是,利用一定的頻率驅動傳感器里的加熱器,并在距離一定的位置上進行測量時得到的相位差,是和T成正比,且大體上呈線性變化。
傳感器采用被稱為ETF(電熱濾波器)的結構。首先,在傳感器中央設置由電阻構成的加熱器,并在其周圍配置8個陣列狀排列的熱電偶。8個熱電偶以串聯方式連接,并在其兩端輸出8個熱電偶中因來自加熱器的熱量而發生的電位差的總和。當使用一定的頻率脈沖驅動加熱器時,根據加熱器與位于周圍的熱電偶產生的電位(V)之間的相位差,以及加熱器和熱電偶之間的距離(S)就可以求出溫度。
另外,為了由相位差計算出溫度,就有必要精確保持加熱器和熱電偶之間的距離精度。不過,據德爾夫特科技大學的casparvanVroonhoven表示:“這款傳感器的奧妙就在于,利用光刻技術很容易地確保了水平方向的精度。”
利用∑ADC檢測相位差
通過ETF得到的相位差,再通過采樣率為2.67kSPS的相位域型∑ADC進行數字化。在加熱器功率為1mW的情況下,ETF的輸出幅度很小,只有幾百μV,所以要先用前置放大器進行放大,再使用相位比較器轉換為電壓信號,然后用40pF的片上電容器進行積分。ETF的驅動頻率是85kHz,由 外部的石英振蕩器進行驅動。由于這款溫度傳感器利用的是相位差,石英振蕩器的頻率精度±100ppm就可以直接支持溫度傳感器的最小分辨率±0.05℃。同時制造16個傳感器時的性能不一致性(30)為±0.5℃,這一數值和已經完成校準的雙極晶體管傳感器相當。
利用電子技術追求幸福測量人體周圍的環境溫度,實現生活規律的可視化
日立制造所開發的可穿戴式系統“Life Thermoscope”可以連續3年隨時測量人體周圍的環境溫度。其目標是實現通常難以了解的人的生活規律的可視化。
承擔Life Thermoscope主要功能的超小型模塊叫做LT模塊,其體積只有30cm3。在LT模塊中,除了溫度傳感器(用于檢測人體的環境溫度)、處理器(對于檢測數據進行壓縮等)和RF芯片(具有通過無線方式向外部發送檢測數據的功能等)以外,還集成有鋰離子電池、液晶顯示器(分辨率為128×64)、揚聲器,以及3按鍵用戶界面等。LT模塊的外形尺寸很小,只有55mm×90mm×6mm,可以裝入手表等設備內隨身攜帶。
減少發送數據量
Life Thermoscope可以約20秒一次的測量周期持續地測量人體周圍的環境溫度,電池壽命約為3年。日立制造所表示,選擇這種測量人體周圍環境溫度的方式,是因為人的行為大部分是結合環境溫度的變化來考慮的。該公司認為:“這其中最重要的問題是溫度變化的規律,而不是環境溫度本身的變化量。就是說,通過測量在短期內環境溫度變化是否頻繁,或者環境溫度是否在比較長的時間內都保持一定數值等情況,來把握人的生活規律。”比如,人工作時去見上司或進入會議室時,環境溫度都會發生變化。在公司職員里,有喜歡頻繁移動的人,也有適合于停留在一個地方認真工作的人。
為了實現人生活規律的可視化,LT模塊會對溫度數據進行如下處理。首先,以大約5分鐘作為一個時段,將每20秒測量一次的溫度數據作為基礎,去除低通濾波器帶來的高頻噪聲等,并最終將人的行為分為四種規律(狀態)。即:溫度梯度在10分鐘內發生變化的狀態(T1)、溫度梯度在30分鐘內發生變化的狀態(T2)、溫度梯度在60分鐘內發生變化的狀態(T3)、溫度梯度在60分鐘以上沒有發生變化的狀態(T4)。然后,導出溫度數據所符合的T1~T4中的一種狀態。計算得到的數據通過無線方式大約每5分鐘一次發送到跟服務器連通的基站。這個階段的數據量是當初測量得到的溫度數據量的1/3000。當數據量減少時,可縮短通過無線方式向基站發送數據的時間,從而降低功耗。
為了使這樣導出的生活規律具有意義,系統引入了由溫度的被測量者對自己的狀態進行評分的方式,每日評分一次,滿分是5分,評分的項目分為以下5種:Physical(身體狀態)、Spiritual(精神狀態)、Intellectual(智力)、Executive(執行力)、Social(人際關系)。
研究這些評分結果和上述的T1-T4溫度規律之間的相互關系,就可以知道如何行動才能充實精神狀態及身體狀態。日立制造所談到開發目標時表示:“我們認為該系統可以告訴大家,如何能夠幸福地生活。”
采用CMOS工藝使體積縮小為1/40,重量減輕為1/60
哈佛大學和美國馬薩諸塞州綜合醫院試制出全球最小的核磁共振(NMR)設備。該設備的體積為2500cm3,同已實現商品化的最小型NMR設備相比,體積縮小到約1140。新試制設備的長度僅27cm,重量2kg,只有以前產品的1/60,是便于移動的NMR設備。
NMR是位于靜磁場里的原子核和特定頻率的電磁波之間相互作用的現象。這一特定頻率利用分子內因為原子環境而發生的變化等進行物質的分析。此次開發的NMR設備的工作原理如下。首先,把測量對象的試樣放置于靜磁場中,構成試樣原子的原子核自旋全部會朝向施加磁場的方向。在這種狀態下向試樣發送特定頻率的RF信號時,原子核的磁化將以靜磁場方向為軸作前向運動。然后,當停止發送RF信號時,原子核會漸漸恢復到原來的狀態。測量其恢復到原來狀態所需的時間(張弛時間:T2),就可以知道試樣定物質的含量(見圖7b)。此次開發的NMR設備主要適用于檢測不明分子。具體來說,其目標是檢測人體內的病毒和細菌以及人體癌細胞產生的蛋白質等。利用半導體工藝實現小型化
哈佛大學等開發的NMR設備的體積能顯著縮小的原因在于,其引入了以前幾乎沒有應用過的半導體集成技術。哈佛大學解釋說:“以前的NMR設備全部都是由物理專業的工程師參與研發工作。而我們則將物理專業的知識和以半導體為中心的工程知識一起帶進研究工作中,開發出NMR設備。”
作為這兩種知識相結合的代表,此次的設備中利用CMOS工藝實現了RF收發器。在以前的NMR設備中,低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)和混頻器以及數字脈沖發生器等各種電路采用的都是分立元器件。針對這一點,哈佛大學等利用CMOS工藝將這些電路全部集成在單芯片上。
引入半導體技術的優點不僅限于電路的集成化方面。由于采用了豐富的半導體噪聲對策技術,因此,構成NMR設備的磁鐵等成功地大幅度縮小了體積。哈佛大學等此次使用的磁鐵的體積大約是以前的1/10。當采用小型磁鐵時,NMR設備的讀出信號值會變小,并且對噪聲非常敏感。為了解決這一問題,開發團隊對CMOS收發器接收單元中的電路進行了改進。將接收單元的信號布線改為差分結構,以減輕共態噪聲的影響,并且改變了接收單元中LNA的晶體管結構,以提高對于印制板噪聲的耐受性。
全球首個面向認知無線電的接收器可動態檢測出UHF頻段的空閑頻帶并應用于通信
美國喬治亞州科技學院和韓國三星電機公司等開發出面向認知無線電的接收器,可以動態地檢測出空閑的頻帶,并在避免與其他的通信/廣播服務干擾的同時,共享頻帶。
現在,認知無線電在美國是特別引人注目的技術。美國有望于2009年2月以前完成地面電視廣播的數字化工作,并試圖相應地引入認知無線電方式,在UHF頻段實現無需授權的高速無線通信WRAN(無線區域網)。數字電視廣播是分別為每個地區分配頻道的,而且,在不同的地區都還有未經分配的沒有利用的頻道。這樣的空閑頻帶,即所謂的白區,可供通信使用。
作為面向認知無線電的通信技術規范,IEEE委員會目前正在制定IEEE 802.22標準。預計通信頻帶寬度是6MHz左右,調制方式有望采 用OFDMA方式,并有可能成為接近WiMAX的物理層。據熟悉認知無線電發展動向的新瀉大學助教佐佐木重信表示,此次該款芯片的這些單位在IEEE 802.22標準制定中,在決定物理層的技術規格時起到了主導作用。在標準公布之前就搶先發表面向IEEE 802.22標準的芯片,其目的可能是為了在標準競爭中掌握更大的主導權。
采用組合式的檢測方式
認知無線電中檢測其他無線服務的頻率利用狀況的方式主要有3種,即利用匹配濾波器的方式,檢測頻譜功率的能量檢測(Energy Detection)方式,以及利用循環平穩(cyclostationary)的方式。利用匹配濾波器的方式需要事先了解將要檢測的無線服務的調制方式等相關知識,要檢測出各種各樣的無線服務是很困難的。能量檢測方式可利用FFT得到頻譜,但很難分辨出調制方式等。循環平穩方式會對每種調制方式及符號速度取特定的值,可以辨別出調制方式,但其缺點在于計算過程很復雜。
喬治亞州科技學院等提出了結合能量檢測和循環平穩的方法,并將前者稱為MRSS(多分辨率頻譜感知,multi?resolution spectrumsensing)方式,將后者稱為AAC(模擬自相關,analog auto-correlation)方式。這種組合方法分為兩個階段工作,先利用MRSS得到的頻譜進行大致的檢測,然后再利用AAC進行更詳細的無線方式的判斷。此次發表的芯片中只采用了結構簡單的MRSS方式,采用0.18μmCMOS工藝制造,在采用+1.8V電壓工作時功耗是180mW。
中關村大健康產業聯盟目前已匯聚100億元的投資,并在海外六個國家和地區建立第一批中關村昌平園駐海外聯絡辦公室,以打通國外先進技術和項目進入中國的通道。
昌平園大健康產業“星光熠熠”
作為中關村國家自主創新示范區核心區的重要組成,中關村昌平園的政策區范圍為51.4平方公里,入園高新技術企業2400余家。園區內集聚了生命科學醫療健康產業相關的國家級研究機構、行業龍頭企業及中小創新型高新技術企業400余家,并擁有世界知名的國家級生命科學園區“中關村生命科學園”。
昌平園目前已成為中國生命科學與醫療健康產業創新要素和產業資源最集聚的區域之一,既有中糧集團、新時代健康產業集團、北大醫療產業集團、瑞士諾華制藥、修正藥業集團、揚子江藥業集團等多家大型領軍企業,也有樂普醫療、萬泰生物、北陸藥業、亞東制藥等一大批業內知名的科技型中小企業,覆蓋了創新藥物、醫療器械、保健用品、新型生物醫藥材料等各個領域。
此外,園區內還聚集了北京生命科學研究所、蛋白質藥物國家工程研究中心、生物芯片國家工程研究中心、瑞士先正達研發中心、丹麥諾和諾德研發中心、國家蛋白質重大基礎設施北京基地等多家頂級科研機構,初步形成了涵蓋研發創新、生產制造、市場銷售和服務外包等各個環節、較為完善的大健康產業鏈條。
為推動昌平區以生命科學、生物醫藥產業為核心的大健康產業的快速發展,在中關村科技園區管委會與昌平區人民政府的支持下,中關村昌平園發起成立了“中關村昌平園大健康產業聯盟”,聯盟由中關村昌平園內50多家大健康領域的核心企業及機構組成,包括5家國家級研究機構、3家跨國公司、5家上市公司、2家大型綜合性三甲醫院、5名院士、5家海外合作機構以及多家金融服務機構。
六家海外聯絡辦公室將整合全球資源
昌平區區長張燕友說,大健康產業作為當今世界的朝陽產業,不僅有利于提高人民群眾的生活質量和健康水平,而且對于轉變發展方式、調整產業結構具有重要意義。中關村昌平園大健康產業聯盟的成立既是一個里程碑,也是一個新起點,必將為全區乃至全國大健康產業發展注入強大動力和新的活力。作為屬地政府,將充分依托產業聯盟這個有效載體,切實加大協調服務力度,著力創新體制機制,從審批服務、金融支持、產學研合作、科技成果產業化等關鍵環節入手,進一步完善相關配套政策體系,積極搭建產業支撐服務平臺,為大健康產業的發展創造一流的環境。
在“中關村昌平園大健康產業聯盟”成立會上,昌平區副區長、中關村科技園區昌平園管委會主任蘇貴光代表中關村昌平園管委會與“美中醫藥協會”、“美中硅谷協會”、加中創新園等5家海外機構授權代表簽署了戰略合作協議,將在美國硅谷、美國新澤西、美國波士頓,加拿大多倫多,瑞典斯德哥爾摩,韓國江原道等國家和地區建立第一批6家中關村昌平園駐海外聯絡辦公室。聯絡辦公室將成為國外先進技術和項目進入中國的重要通道,為中關村昌平園整合全球資源、推動園區高新技術企業國際化發展提供資源支持,為海外人才、項目來京發展提供良好的創業服務環境。
為支持昌平區大健康產業的發展,在會上,中關村昌平園管委會與北京銀行簽署了戰略合作協議,將共同搭建政府引導、市場主導、銀企聯動、多方參與的科技金融服務平臺。在未來三年內,北京銀行將為中關村昌平園的企業成長、產業發展和園區建設提供200億元人民幣的授信額度,將把中關村昌平園推薦的高新技術企業選定為重點企業群體服務,建立企業貸款的“綠色通道”。
中關村科技園區管委會主任郭洪認為,大健康產業是首都構建“高精尖”產業結構的重要支撐,中關村科技園區昌平園產業集聚效應明顯,具備了發展大健康產業聯盟的良好基礎,他希望大健康產業聯盟充分發揮好協同創新的橋梁紐帶作用,促進產學研用各類資源密切合作,進一步完善中關村創新創業生態環境。
中關村大健康產業聯盟匯聚100億元投資
如今,一批在行業內具有影響力的重大投資項目已經落戶中關村昌平園,未來3年內將陸續建設完成,包括北大醫療城、生命園醫藥科技中心、泰康健康管理中心、邁瑞北京研究院等10個項目,總投資額超過100億元。
身處中關村國家自主創新示范區核心區的生命園,在十年歷練的基礎上放眼未來,提出要向世界生物產業創新中心邁進。
十年磨一劍
中關村生命科學園于2000年由北京市政府批準建園,并于2001年3月全面開始園區建設,目標是以我國生命科學和生物技術研發以及產業化重大項目為依托,建成集生命科學研發中試、生物技術創新和產業化、企業孵化、產業聚集、風險投資、國際合作、人才培養于一體的世界一流的高科技園區。
生命園規劃占地總面積為249公頃。一期為中關村生命科學園,項目用地130公頃,定位于生物技術的研發、中試與生產,二期為中關村國際生命醫療園,規劃用地面積119公頃,定位于醫療服務產業。
經過十年積累,生命園成為生物產業專業園區的品牌已經建立,強大的產業聚集效應和整體競爭優勢逐步顯現,吸引了一批國際國內著名生物醫藥以及生物農業、生物環保領域的企業入駐。
截至2010年6月,入駐生命園的各類單位已達85家,至今,生命園已聚集了7家國家級研究機構、1家醫療機構、21家國際國內著名企業研發生產中心、12家生物醫藥服務外包企業、40余家中小型創新科技企業。目前園區內工作人員已近6000人。
談及生命園十年發展歷程,中關村生命科學園總經理郭利感慨良多:“中關村生命科學園在政府的關心和支持下,在入園企業的不懈努力下,已經從默默無聞發展到名聲鵲起,園區建設已經由一片荒蕪到如今生機勃勃。過去的十年,生命園走過了艱難的歷程,今天已經站到了一個新的臺階上。”
生命園十年所取得的成績可以用幾組數據來說明。
截至2009年底,生命園工業總產值21.3億元,同比增長24.6%;總收入31.96億元,同比增長41%;利潤總額5.5億元,同比增長323%;進出口總額3997.7萬美元,同比增長139%;研發投入4.4億元,同比增長175%。園區以研發創新為主,整體經濟總量呈現快速增長態勢。
此外,園區在自主創新方面的爆發力逐步顯現。據不完全統計,目前園區共有在研的國際國內開發項目146項,在國際著名刊物上66篇,園區內企業擁有600余項各種專利,自主知識產權技術167項,承擔國家863、973和國家自然基金委等項目25項。這種創新能力優勢正逐步向產業化優勢方向轉化,一批創新成果正逐步進入產業化階段,一些尖端產品填補了國內空白并出口到美國等發達國家。
2009年,園區專利申請85項,其中發明專利70項,授權專利143項,授權發明專利111項,有效專利170項,注冊商標59項。2009年發表科技論文27篇,獲得國家級科技成果10項,再次創下新高。
從人才聚集效益上看,生命科學園共聚集了3名中國科學院院士,占園區從業人口的萬分之五,400多個博士,占園區從業人口的7,3%,碩士1700余人,占園區從業人口的14%,作為專業化園區來講,生命園聚集人才的數量和水準與目前國內領先的生物產業基地上海張江科技園區不相上下。
郭利認為,上述數據是生命園十年所取得成績的最好注釋,“經歷了十年發展,中關村生命科學園已經發展成為以擁有自主知識產權為主的專業園區,形成了高端成果的研發基地,并成為國內外高端人才的聚集地。”
依據國家發展和改革委員會在《生物產業發展“十一五”規劃》中對生物產業的領域劃分,中關村生命科學園生物產業領域涵蓋了生物醫藥制造業和醫療器械產業、生物技術服務業、生物農業、生物環保、生物保健品、醫療健康六大特色產業,其中,生物醫藥產業已初步形成了從上游研發到產業化到終端醫療市場的一個完整產業鏈條,并不斷向下游產業鏈延伸。
在源頭創新上,生命園匯集了中國科學院、中國軍事醫學科學院、中國醫學科學院、北京大學、清華大學等國家頂尖研究機構,以及由北京市與國家有關部委合作共建的國際一流的北京生命科學研究所;在產業化資源上,匯集了國家愛滋病檢驗試劑生產示范基地、揚子江集團、江中制藥、邁瑞醫療、博暉創新、華邦制藥穎泰嘉和等國內知名企業,吸引了美國健贊、瑞士先正達研發生產中心、諾和諾德(中國)研發中心、日本TAKARA、德國賀利氏等著名跨國公司;在研發外包方面,發起組建生命園研發外包聯盟,包括協和洛奇臨床檢測中心、863實驗動物基地、PPD保諾、丹麥CCBR臨床和基礎試驗中心等12家企業,系統建設包括藥物化學研發、藥物安全研發、臨床試驗研發等外包服務技術平臺;在醫療終端市場方面,北大國際醫院在為生物醫藥研發產企業的科技創新提供豐富的臨床和市場資源的同時,將大大改善首都北部地區的醫療條件;生物農業方面,國際種業巨頭瑞士先正達和國內種業三強之一的奧瑞金成為園區的龍頭企業;生物環保方面,引進了污水資源化MBR(膜生物反應器)技術處于世界前三強的碧水源科技公司;北京市藥品檢驗所的入園為園區專業化產業支撐要素建設奠定了堅實基礎。高端項目的引進,使園區聚集了以美國科學院院士王曉東博士、中國科學院賀福初院士、中國工程院程京院士、韓庚辰博士、王保平博士等領軍人物和一批世界一流的專家學者隊伍。
2006年10月,生命園被國家發改委確定為“北京國家生物產業基地”,生命科學園成為產業基地的研發核心區,初步形成了從源頭創新到臨床科研、從現代制造到終端用戶的較為完整的生物技術產業鏈條和有利于企業持續發展的產業生態環境,成為具有國內頂尖水準的高端生物技術產業化研發資源最密集的專業園區。
北京市發展和改革委員會委員張燕友認為:“經過十年發展,中關村生命科學園已經發展成為北京國家生物產業基地的創新中心。”
將迎來爆發增長的黃金期
有專家預測,生物產業是21世紀全球重要的主導產業,將以每3年增加5倍的速度發展。
從生物技術當前已經形成的產業領域可以看出,生物技術產業已基本形成了包括醫藥生物技術產業、農業生物技術產業、工業生物技術產業等幾個產業群。在生物醫藥領域,2009年全球醫藥市場銷售金額增長7.0%,達到8370億美元。在生物農業領域,1996-2007年轉基因作物累計種植面積第一次達到6.9億公頃,以67倍的速度空前增長。在工業生物技術領域,全球工業生物技術發展
方興未艾,已大規模應用于化學品生產。
雖然生物產業在我國的發展尚屬起步階段,但近年來其發展保持了較快增長勢頭。2009年,我國生物產業全年實現總產值11000億元左右,同比增長25%以上,這是在全球金融危機背景下所不多見的。
我國政府高度重視生物產業發展。2009年6月,國務院常務會議討論并原則通過《促進生物產業加快發展的若干政策》。會議認為,必須抓住世界生物科技革命和產業革命的機遇,將生物產業培育成為我國高技術領域的支柱產業。以生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造和生物環保產業為重點,大力發展現代生物產業。《促進生物產業加快發展的若干政策》的頒布,標志著我國生物產業已步入快速發展期。
國務院《促進生物產業加快發展的若干政策》之后。北京市委書記劉淇又明確提出要將北京生物醫藥產業發展成具有戰略意義的支柱產業。2009年11月,北京市政府出臺了《北京市調整振興生物和醫藥產業實施方案》,實施方案的配套措施及跨越式發展方案目前正在討論階段,北京生物醫藥產業已迎來了難得的歷史發展機遇。
前十年的發展,為生命園打下了良好基礎。后五年,乃至后十年,生命園將進入一個爆發性增長階段,有專家預計,生物醫藥產業的爆發點是今后8-10年,這也與生命園對未來的預測大致吻合。
“生物醫藥產業將迎來一個增長極的爆發階段,生命園將緊緊抓住機遇,在未來幾年內,實現新一輪跨越式發展。”郭利希望,在未來五到十年內,“至少在北京市,生命園能夠站到生物醫藥產業最高端的戰略臺階上。”
生命園目前的產值約為20億元,預計到“十二五”末,園區產值將達到200億元,2020年,預計達到500億。
要扎扎實實地完成這一增長和跨越,除了堅持走自主研發、自主創新的道路之外,郭利認為還要從兩個方面加大工作力度:一是加強科研成果就地轉化力度,二是提升園區國際化水平。
“大家都知道搞研發對頭,但往往搞不下去,其中很大原因就在于更關注GDP。”郭利認為,生物醫藥產業的研發過程比一般高新技術產業更加漫長,迅速產生效益不太現實,但又不能不重視產業化。特別是北京市,擁有國內一流的科技和人才資源優勢,更適合搞研發,但又不能無視稅收。
“需要有更好的政策來解決這一矛盾。”郭利建議,應在研發企業和地區之間達成一種類似于技術轉讓費的協議形式,既給不適合在本地大規模生產的企業放行,又能在企業落戶當地上稅,還可以通過技術轉讓費,鼓勵研發企業的積極性,從而使生物醫藥產業的基礎研究工作能有一個基本的良性循環。
“必須要邁出這一步,否則生物醫藥產業的創新動力、研發動力將消失。”郭利說。
目前,生命園正在開展國際化合作基地的建設。國際化以“引進來”為主,先期主要引進在行業內具有國際化背景和豐富經驗的中介機構,通過其成熟的國外網絡,為未來生命園引入更多國際知名生物醫藥企業做鋪墊。因此在短期內,生命園國際企業業的入園數量將會有一個集中增長。
另外在生命園三期擴區的規劃中,也特別規劃出國際總部功能區,為國際大公司進駐預留一定的空間資源,希望更多的國際生物醫藥企業能在生命園迅速落地生根。
從國內外專業園區發展的成功經驗來看,成熟園區若達到自我平衡點,至少需要的空間范圍是8-10平方公里,其中,2-3平方公里摘研發創新,3-4平方公里做產業化轉移,1-2平方公里提供公共配套。由此來看,為實現園區未來的爆發式增長,生命園在發展空間上至少還面臨著3-4平方公里的拓展需求。
2009年3月,在中國改革開放30周年和中關村成立20周年的特殊時刻,中關村確定了新的戰略定位,將建設成為具有全球影響力的科技創新中心。作為中關村國家自主創新示范區的一部分,作為北京國家生物產業基地,生命科學園提出,要打造成世界生物產業的創新中心,成為首都北部地區新的增長極,并為中國生物產業的發展作出貢獻。
中關村發展集團董事長于軍談到:“作為中關村國家自主創新示范區的重要組成部分,生命園地處中關村國家自主創新示范區的核心區域,位于北京即將著力發展的北部核心地帶,此次中關村發展集團成立,重組中關村各分園及專業園區,也把生命園納入到中關村發展的大戰略當中,因此,生命園將在中關村未來的發展中迎來更大的機遇,承擔更重要的發展使命。生命園應當在物理空間、創新成果、成果轉化等方面實現新的突破。”
昌平區委副書記、區長金樹東也對中關村生命科學園的發展寄予了厚望:“在北京新一輪的城市發展戰略中,昌平區處于北部高新技術產業帶這一重點發展區域,迎來了大投入、大發展的戰略機遇期。中關村生命科學園應當抓住機遇,努力打造成為中國第一、世界一流的高科技園區。”
大家好!
我叫*,是聯合基因科技集團所屬的*博星基因芯片有限公司首席芯片專家,是1999年從美國留學回國的“海歸”學者。回國后,自從有了從事研究生命科學的舞臺后,我的人生突然開始變得燦爛;我的生命也仿佛融入了新的內涵。我高興的是,我用最短的時間,在生命科學領域取得了突破性的研究成果,不僅獲得國際同行的認可,同時,這些科研成果用“中國速度”,跨入世界科學前沿的行列。
八年來,我主持和參加了具有國際一流水平的國內第一個基因芯片技術平臺的創建,開發了寡核苷酸芯片等一系列基因芯片產品,生產出國內第一塊基因芯片,4項技術成果通過*市科委成果鑒定委員會鑒定,4項成果被認定為*市高新技術成果轉化項目,5項成果填補國內空白,在我國基因技術研究與應用方面起到了引領作用,為生命科學研究領域提供了有力的工具。雖然我只是做了一個科技工作者應該做的事情,可是黨和政府卻給了我許多榮譽:從*市十大工人發明家、到全國職工創新能手、國務院政府特殊津貼專家、*市勞動模范的崇高榮譽。為此,我衷心地感謝黨和政府對我的關懷,感謝*人民對我的信任。
我出生在四川的一個教師家庭,曾是一個山里的女孩,1982年來到復旦大學遺傳學專業學習,在黨的教育培養下完成了本科、碩士和博士學業,當上了一名大學教師。為了提高自己的學術水平,更好地掌握現代生物學的一些尖端技術,我于1997年6月辭去復旦大學的教師工作,去美國紐約州立大學布法羅分校做博士后深造。在美留學期間,我專心致志學習,得到了指導老師的幫助和贊賞。當時國內正發大水,我參加了當地留學生團體組織的捐款賑災活動,心靈受到了強烈震撼,我覺得身在異國他鄉,就像浮萍一樣,找不到根的感覺,只有回到祖國,回到親人身邊,心里才能有一種踏實感。我的內心總是在想,我真正的事業應該在祖國,在*這塊熱土。
1998年10月的一天,我接到了我先生的越洋電話,他告訴我復旦大學剛剛開始搞人類基因組研究,復旦的老師也希望我能回來,從事這項對我來說是全新的事業。這一夜,我失眠了。斗爭了一夜,最后我決定回到祖國,接受這個生命科學的挑戰!1999年1月,我毅然放棄了在美國獲得工作簽證、2萬多美金年薪和可以申請到綠卡等優厚待遇的機會,回到了祖國母親的懷抱,回到了*,為我國生命科學而探秘和攻堅!回國以后,出于對人類健康事業的追求,我在回到復旦大學的同時加入了聯合基因科技集團。聯合基因是一家民營高科技企業,成立于1997年,它以人類新基因為核心,通過研究具有自主知識產權的基因功能,并實現產業化,造福人類。
基因芯片技術是隨著基因組計劃而產生的新技術,已成為功能基因組研究中必不可少的手段。我一上任便受命負責基因芯片技術平臺的組建和技術攻關,強烈的事業心和使命感,驅使我帶領一群年輕技術人員風風火火地干開了。基因芯片技術平臺的組建和研發是一項全新的工作,僅憑過去學到的知識是遠遠不夠的,況且當時在國內又沒有這方面的專業指導人員,一切都得從零開始,其間遇到的困難和坎坷是一般人難以想象的。我一面埋頭于圖書館和資料室,廢寢忘食地查閱文獻資料,一面想方設法與國外同行建立聯系,虛心向他們請教,經過一段時間的努力,芯片研發工作開始有了新的進展。然而,要想真正獲得屬于自己的東西光有文獻和靠別人的介紹是遠遠不夠的,必須得自己親自去摸索和實踐,走自主創新的道路。在那些日子里,早上我騎車帶著女兒去上學,可我一路上還在想著“芯片”研究,最后竟然多次把女兒帶到了我公司門口。
懷著對科學的一腔追求,我日以繼夜,每天工作十多個小時,有時靈感上來了,半夜也會立即起身連夜研究。就這樣,我邊實驗,邊研究,邊攻克難題,在吸收消化國外技術經驗的基礎上進行創新。一次次實驗的失敗,沒能阻止我們研究的步伐;一次次難題的破解,增強了我掌握尖端芯片技術的信心。功夫不負有心人。經過半年的苦戰,我們的研究工作終于取得了重大突破,一個國內首創、國際一流的基因芯片技術平臺在我們手中建成了。一時間國內各大媒體都競相報道了這一振奮人心的消息,中國人攻克基因芯片技術平臺僅僅用了半年時間,在國外一般至少要一年以上時間才能完成。“*速度”,讓國際同行也為之震動!美國cDNA微陣列基因芯片創始人之一MarkSchena博士曾先后兩次到聯合基因參觀交流,對我們所取得的成果表示驚訝和贊賞,回國后,他立即向國際基因組織發出呼吁,要求即將召開的國際大會增加一個來自中國*女學者名額。*年11月我被邀請參加了在美國費城召開的“chiptohits*”國際大會。
如果說,基因芯片技術平臺的建立為基因芯片的研究和產品開發提供了強有力的支持。那么,通過不斷完善技術,我又開發了表達譜系列芯片等十多種基因芯片產品,這些科研成果,在人類重大疾病的發病機理、醫學診斷、個性化治療、疾病易感基因檢測、藥物開發等方面發揮了重要作用。我研究開發的基因芯片技術及衍生的產品不僅推動了基因技術產業發展,同時還為功能基因組學等生命科學研究領域提供了有力的研究工具,打破了高端科研試劑長期依賴進口的局面。為國家節省了大量的外匯。因為我們研究的成果有著科學的前瞻性,因此我們的兩個項目分別獲得*市優秀新產品一等獎、科技進步一等獎。博星基因芯片公司也由此成了國內生物技術領域里一顆耀眼的新星。
*年以來我又投身于全民健康系統工程,把基因技術直接用于普通百姓的疾病易感基因檢測,促進了我國生物技術產業化發展。現在無論是生病的或是沒病的,通過我們的基因“芯片”,即可檢測出各人的身體健康狀況,讓每一個人都可以探知自己生命的全部奧秘。
作為一位知識女性,我有一個幸福和睦的家庭,家人對我的研究工作非常理解和支持。為了鐘愛的事業,為了跟上生物技術發展的步伐,我放棄了個人的愛好,犧牲了大部分業余時間,一心一意地撲在科研工作上,絲毫不敢怠慢。近三年來,我完成了國家“十五”863計劃等國家和省部級項目8項。申請國家基因發明專利3項,獲得授權專利3項,獲市科技進步二等獎1項(第六完成人)。由我負責開發的*市火炬計劃成果轉化項目——“表達譜基因芯片”的用戶單位達到近千家,累計實現銷售收入達到3000多萬元。在*年的一次全球招標中,我們以過硬的技術贏得了挪威三文魚基因組的合作項目,提高了公司的國際競爭力。幾年來,我培養了一批博士生、碩士生,并走上了工作崗位,有不少成了公司的技術或管理骨干。
教學內容的與時俱進和不斷更新是“概論”課程生命力的體現。每學期都要開設的“概論”課,一方面建立起相對穩定的教學大綱,是保證穩定教學質量的要求;另一方面,課程的教學內容卻是需要“流動”的,不斷有所增減。這是因為無論從學科的發展還是從課程的屬性來看,都要求課程在教學過程中與時俱進地更新教學內容。(一)生命科學與生物技術飛速發展日新月異的必然要求日本學者伊東光在20世紀曾經預言:生命科學在20世紀90年代會取得創造性的突破,21世紀將是生命科學的世紀。如今這個預言應驗了。從20世紀50年代到最近的諾貝爾獎獲得者中可以看出,這個公認的最高科學獎項越來越青睞于生命科學領域。即便是化學獎的獲得者,許多也是因為選擇了與生命活動相關的研究對象或研究領域,才取得了突破性的成就。[4]進入21世紀以來,生命科學和生物技術的發展進入了黃金時代,給人類的生活和生產帶來了天翻地覆的變化,依靠生命科學的新興研究領域特別是分子生物學、系統生物學,以及合成生物學而發展起來的認識生命、改變自然生物為人工生物的高技術方法,正越來越顯著地提高著人們的生活質量和工作效率。隨著生命科學與生物技術的飛速發展,現有的教材及教學大綱的知識點已難以跟上科技發展的腳步,這也對該課程的教學方式提出了新的要求。[5,6](二)體現選修課傳播先進科學技術和最新科學成果的必然要求高校開設選修課的目的之一,是介紹先進科學技術和最新科學成果,以培養大學生的綜合素質,并提高他們的創新能力。這就要求“概論”在教學中必須緊跟學科發展前沿,密切關注學科領域發展的前沿技術和研究成果,及時地將其更新到教學內容中,這樣才能體現選修課的課程屬性,有助于拓寬學生的知識面,優化其知識結構,培養復合型的人才。
二、“概論”課程教學內容與時俱進的探索與實踐
(一)密切關注學科發展前沿目前,生命科學已經成為世界科學前沿最活躍的學科,也是代表科學發展方向的學科之一。隨著新理論、新技術和新方法不斷涌現,“概論”課程的設置及內容顯著落后于科學發展的速度,許多前沿知識難以及時走進課堂,學生缺乏對“高、新、尖”科技知識及發展歷程的基本了解,缺乏對該領域發展對社會進步影響的認識,從而影響了他們的科學素養和科學價值觀的形成。這種局面對“概論”課程的講授內容和方式提出了新的要求。基于此,在遵循教學大綱的基礎上,有選擇性地穿插講授部分與大綱內容相關的前沿技術,一方面能夠加深學生對講授知識點的理解,同時也使最新的科技進展進入課堂,激發學生的學習興趣并促進他們修讀該課程的學習熱情。例如,在講授“克隆技術”這一知識點時,我們一方面按照教學大綱內容,講授“多利羊”的克隆過程及其中涉及的相關生物學原理;與此同時,結合最近剛剛興起的合成生物學技術,選擇其標志性事件作為講授素材:即2010年,美國科學家克雷格·文特爾(Craig Venter)在其實驗室用化學合成的基因組成功構建了一個細菌細胞,命名為“辛西婭”,從此宣告“人造生命”成為可能。[7]針對這一最新的生命科學前沿事件,講授其誕生背景,相關技術水平,應用前景及輿論評價等方面的最新進展。在此基礎上,采用啟發式的教學方法,提出疑問。即:以“多利羊”誕生為代表的克隆技術和以“辛西婭”誕生為代表的合成生物技術有何區別與聯系?通過讓學生課后查閱資料及后續課程的及時跟進,我們將這一問題的答案貫穿在整個課程涉及克隆技術的內容中,使學生們深刻體會這二者之間的區別和聯系。這二者的效果是類似的,均是通過無性繁殖的手段獲得目標性狀的生物個體;但克隆技術獲得的“多利羊”只是一個母體的復制,也就是說它的遺傳物質是來至于自然復制,而采用合成生物學人工合成的生命“辛西婭”的遺傳物質來源于人工化學合成,這是二者的不同之處。(二)積極反映科技最新動態及時展示相關領域的最新科研成果是選修課程的基本屬性之一,這就要求“概論”在講授過程中,要突破傳統按照教學大綱的思路,及時地補充生命科學和生物技術領域的科技最新動態,全面提高學生修讀該課程的學習興趣并拓寬其知識面。如每年10月份諾貝爾獎評選結果公布,每年年底世界主流媒體評出當年科技十大進展之際,我們通常會把其中反映生命科學和生物技術最新進展的內容及時移植到教學中去。非典和禽流感的到來,威脅人們健康,引起了全社會關注。于是,有關病毒、細菌等病原物及流行疾病的新內容被拿到“概論”課堂上來了,這些“時尚”的新內容很受學生歡迎。學生從中感受到熱點前沿貼近自己,學習到對科研成果的評價,也更理解科技進展的人文涵義。例如,在講授生命起源這一知識點時,針對“生命起源于地球之外的宇宙”這一假設,課堂內容中引入了最新的科技報道:火星上曾有生命?“藍莓”狀物質成為有力證據(2012年9月17日中國日報網)!學生在感受有關生命起源探索是在不斷進行的同時,獲悉了最新的科技進展。再比如,講授“微生物基礎”章節中關于“病毒”的知識點時,我們結合當時在我國長三角地區爆發的H7N9禽流感疫情,詳細講解禽流感病毒的不同亞型,以及H7N9亞型病毒的演變歷程與其生物學特點、致病力、傳播力;據此,再進一步詳細介紹禽流感流感病毒的表面結構特征,以及其不同亞型的分類依據;并結合其不耐高溫的屬性,介紹在平時日常生活中應該如何防治,以及我國科學家如何及時進行針對性的研究,加快防治該病毒的疫苗研制的進展。(三)聚焦產業最新研究進展隨著生命科學逐漸成為世界科學前沿最活躍的部分,作為與人類健康和自身發展密切相關的領域,在世界范圍內,人們逐漸形成了這樣一個認識:生物技術所主導的BT產業,與計算機技術所主導的IT產業一起,將成為21世紀主導社會發展的支柱產業。這意味著生物產業已成為全球各國關注的焦點。講授“生物技術實踐”這一章節時,我們向學生們解讀我國基于對生物產業研發重視而頒布的《促進生物產業加快發展的若干政策》和《“十二五”生物技術發展專項規劃》等最新規劃文件,使學生們及時地了解到我國在該領域的戰略部署。及時地跟進產業的最新研究進展,有望使學生們在領悟中學習,在實踐中求知。每年6月份公布的美國總統綠色化學挑戰獎中都會有涉及生物技術應用于綠色化學過程的實例。這些應用實例的穿插講授,不僅可以使學生們領悟到生物技術的強大功能,而且可以使他們切身感受到生命科學和生物技術其實就在我們的日常生活中。再比如,講授“生物能源”這一知識點時,在介紹最新的第二代燃料乙醇研發進展和產業化動態的同時,我們結合南京工業大學在另一種重要的生物能源———生物甲烷方面形成的研究方向和標志性成果進行講解,包括主持的兩項與生物甲烷相關的國家973項目“新一代生物催化與生物轉化的科學基礎”和“生物甲烷系統中若干過程高效轉化的基礎研究”,以及面向電動汽車的甲烷燃料電池的研發新進展。[8]通過這些內容的介紹,學生們在領悟到生物甲烷的優越性及其生產流程,以及其中亟須解決的關鍵科學問題的同時,可以獲得這樣一種體驗:其實生物能源研究就在我們周圍。在此基礎上,我們進一步以南京工業大學的生物甲烷示范工程項目作為講授素材,詳細講解生物甲烷的生產流程及其廣泛應用和對節能減排的貢獻。
三、教學改革的效果