中科院2016年度科技成果转化亮点中国

发布时间:2017-7-3 11:30:16   点击数:

年是“十三五”开局之年,中国科学院在社会各界的大力支持下,在全院的共同努力下,科技成果转化工作成效显著。

经中科院相关职能部门和专家推荐,同时参考广大网民意见,最终确定出12项年度科技成果转化亮点工作,现予以正式发布:

1.发布国内首套工业4.0智能制造示范线

完成单位:中国科学院沈阳自动化研究所

年1月27日,沈阳自动化所和德国SAP公司联合发布了双方联合研发的国内首套工业4.0示范线,年6月14日,德国总理默克尔在沈阳考察期间实地参观了这条工业4.0示范线,并对生产线表现出极大的兴趣。

年11月1日,由沈阳自动化所和德国SAP公司联合研发的新一代软件定义的可重构制造系统亮相第十八届中国国际工业博览会(CIIF)信息与通信技术应用展(ICTS)。

年11月16日下午,沈阳自动化所与SAP联合研发的工业4.0互联制造解决方案成功入选第三届世界互联网大会发布的从全世界余项成功中遴选出来的15项“世界互联网领先科技成果奖”。

上述工业4.0示范系统和解决方案是以沈阳自动化研究所自主研发的WIA系列工业物联网技术与产品体系、工业SDN、CPS智能管控系统等技术与产品为基础,融合了SAP公司的HANA平台、ERP和MES软件系统,针对高度定制化产品的规模化生产与传统刚性制造模式的矛盾,提供了面向工业4.0的智能工厂整体解决方案。

示范系统以部件装配的个性化定制设计、生产系统结构模块化可重构、工艺流程自动生成、机器人任务自主规划为例,实现了高度个性化定制、生产工艺流程和机器人任务在线自动重组、设备预测性维护等创新模式,解决了高度个性化定制产品的规模化生产与传统的刚性、大批量制造模式之间的矛盾。

沈阳自动化所在前瞻性布局下,拥有基于WIA的无线化设备信息感知与预测性维护、软件定义(SDN)的工业控制网络以及智能管控系统等核心技术,通过对前沿技术的研究与突破,构建出了一整套基于工业物联网的CPS型智能制造解决方案。

该成果提升了沈阳自动化所在智能制造领域的国际影响力,将促进我国自主核心技术与德国智能制造技术的对接,推动中国工业物联网标准与德国企业管理软件标准的对接,为探索适应中国现状的智能制造技术标准体系和针对个性化定制产品快速、规模化生产的新模式,推动离散制造企业数字化转型,起到积极的推动作用。

图1.沈阳自动化所与SAP联合研发的工业4.0示范线启动仪式

图2.德国总理默克尔参观工业4.0示范线

2.草牧业——破解草原牧区可持续发展的新思路

完成单位:中国科学院植物研究所

“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”,这是草原曾经带给人们的美好记忆。如今,过度放牧和连年刈割撕破了这幅景象,取而代之的是植被盖度低、生产力水平低等一个个挂在牧民人嘴边的“生计问题”。中科院人将目光投向这里,并为之思考和试验。

年中科院22个研究所,近位科研人员带着他们的成果在呼伦贝尔大草原展开了全面的生态草牧业试验和示范,从种植到收获再到仓储和饲喂,全产业链践行生态草牧业理念。年8月29日,金秋收获季节,国务院副总理汪洋亲赴呼伦贝尔检验成果,他指出:“加快草牧业发展是农牧民增收致富的重要途径,是农业供给侧结构性改革的重要内容,是生态文明建设的重要举措。”并且强调:“补齐草牧业短板,关键在科技。”自此,从东北呼伦贝尔草原到西南喀斯特都沐浴着“草牧业”的春风。引草入田,草田轮作也真正实现了传统农业向大农业的转变。

图1.草牧业示范区

图2.总理视察草牧业建设

3.寒武纪深度神经网络处理器IP产品入选“世界互联网领先科技成果”

完成单位:中国科学院计算技术研究所

让计算机具有像人一样的智能,是中科院计算技术研究所长期的奋斗目标。人脑智能的核心物质载体是由巨量的神经元细胞通过突触互相连接组成的神经网络。正是依靠神经网络,人脑具有了感知、认知、推理等智能。计算机科学家受此启发,发明了一类被称为“深度神经网络”的方法,在计算机中用虚拟的神经元和突触,组成多层的人工神经网络,对信息进行智能地处理。深度神经网络目前在一些图像识别、语音识别和游戏博弈问题上,已经接近甚至超过了人类水平。

但是,现有的通用处理器运行深度神经网络性能和能效都非常有限。谷歌大脑和AlphaGo这样的深度神经网络甚至需要使用成千上万个通用处理器核。这制约了深度神经网络的应用和发展。计算所对此问题进行了深入的探索,提出的深度神经网络处理器架构采用了专门的硬件神经元和硬件突触作为运算器,并为神经网络的高速连接设计了专门的存储结构,还专门设计了与通用处理器完全不同的指令集。最新推出的寒武纪-1A(Cambricon-1A)商用智能处理器产品,可集成至各类终端,每秒可处理亿个虚拟神经元,每秒峰值运算能力达2万亿虚拟突触,性能比通用处理器高两个数量级,功耗降低了一个数量级。

作为为人工智能而生的处理器,寒武纪-1A能有效地支撑语音识别、机器视觉、自然语言理解、图像搜索、广告推荐等关键智能应用,使得手机、玩具、摄像头、机器人等嵌入式终端,能得到强大的本地智能能力。中科院计算所和寒武纪公司(寒武纪芯片产业化公司)正在积极地联合从应用、算法、硬件到芯片各个领域的同行,围绕指令集、架构、IP和芯片,共建新型的智能生态,推动寒武纪的产业化。

图1前期研制的寒武纪芯片样片

图2计算所所长孙凝晖在世界互联网大会上发布寒武纪成果

4.整套牵引系统应用于首都机场线

完成单位:中国科学院电工研究所

年12月,国产化的整套直线电机地铁牵引系统(包括牵引变流器、牵引电机及牵引控制系统)在北京地铁首都机场线上完成10万公里载客试运营,性能稳定可靠。标志着我国自主研发的直线电机车辆牵引系统已完成充分的考核验证,开始正式进入商业化运营阶段。项目的成功进一步推动了我国城市轨道交通的技术升级和发展,为我国城镇化建设提供了一种中大运量交通的有效解决途径。

中科院电工所从上世纪90年代起一直致力于新型轨道交通技术的研究开发,年开始进行直线电机轨道交通关键技术研究,掌握和突破了一系列的核心技术。为了快速推动我国直线电机轨道交通技术的产业化发展,本着优势互补、强强联手的原则,年中科院电工研究所联合了国内有着大功率直线电机、驱动变流器生产设计优势的多家单位,成立了直线电机轨道交通牵引系统生产联合体。年形成了直线电机轨道交通牵引系统的研发、设计及生产成套技术,完成了整套工程化样机研制,并于年5月将完全国产化的整套牵引系统应用于北京地铁机场线车辆上,运行状况良好。

图1.国产化牵引变流系统

图2.国产化牵引直线电机

5.百万吨合成油投产

完成单位:中国科学院山西煤炭化学研究所

年12月6日,以中国科学院自主研发的高温铁基浆态床煤炭间接液化技术为核心的全球单套规模最大的煤炭间接液化装置——神华宁煤万吨/年煤制油装置成功投产试车,标志着我国自主研发的煤炭间接液化技术经过中试、工业示范正式进入商业化运营阶段。该工程的成功将对煤炭清洁高效转化利用产业具有重要的带动示范效应、对促进我国核心装备制造产业的发展、生产的超清洁油品对缓解我国大城市群的环境压力具有重要意义,习近平总书记对此作出了重要指示。

中科院山西煤炭化学研究所从上世纪80年代就一直致力于煤炭间接液化技术开发。年形成了与国际水平相当的低温浆态床间接液化技术。为了快速推动我国煤制油技术的产业化、全面提升煤制油产业的技术水平,年联合多家企业成立了中科合成油技术有限公司(山西煤化所股份公司),形成了集基础研究、核心技术开发、工程化放大和商业化技术支撑为一体的专业从事煤炭间接液化的技术平台,为我国将高新技术转化为现实生产力的体制机制创新走出了一条新路子。中科合成油公司不仅提供成套核心技术,而且基于其自身强大的集成能力,为宁煤项目提供全方位的前期综合分析和技术支持,有力保障了总体方案的可靠性。

目前采用该技术在建的煤炭间接液化项目还有内蒙古杭锦旗万吨(预计年3月投产)、山西潞安万吨(预计年7月投产)等,到年将形成产能1余万吨/年。此外,非洲、东南亚等多个海外项目也在前期准备中。

图1神华宁煤万吨/年煤制油装置

图2万吨/年煤制油装置夜景

6.循环流化床煤气化技术走向产业化

完成单位:中国科学院工程热物理研究所

年4月5日,采用中科院工程热物理研究所技术的兰石金化千吨级循环流化床加压煤气化示范工程项目在兰州通过了专家论证,专家组评价该项目技术指标先进,能显著降低项目投资和生产成本,并有效减少三废排放。该示范工程为合成氨生产提供原料气,并已于年9月18日开工建设,项目总投资约1.5亿元。

年9月28日,工程热物理所与合肥巢湖经济开发区成立了中科合肥煤气化技术有限公司,合作开展煤气化制LNG(液化天然气)技术开发和推广,并共同建设合肥清洁能源产业园。公司注册资本4.5亿元,工程热物理所上述技术作价2.7亿元入股。该公司即将建设循环流化床煤气化制LNG示范工程,LNG成本将降低1/4以上,此举将极大推动循环流化床煤气化制LNG技术的发展和产业化。

工程热物理所依托扎实的循环流化床技术和工程化经验,自本世纪初开始循环流化床煤气化技术研发,先后完成了常压循环流化床空气气化、富氧气化和加压气化的中试研究,进而向产业化开发应用进军,其中,常压循环流化床空气煤气化技术已经形成了产业化应用,产值已超10亿元,在江苏、山东、广西、宁夏、河北等多地建成了10~Nm3/h多个容量等级的工程项目,年5月4台00Nm3/h煤气化项目在印度尼西亚一次开车顺利达产,标志着该技术走向海外。

截至目前,建成/在建的循环流化床煤气化炉共计28台,其中21台已投入生产运行。随着循环流化床加压气化技术示范和循环流化床煤气化制LNG技术示范的完成,将进一步提升工程热物理所在循环流化床煤气化技术领域的市场竞争力,为我国生产燃料适应性好、高效清洁、低成本的燃气和原料气提供解决方案。

图1循环流化床加压煤气化技术示范工程开工仪式

图2共建合肥清洁能源产业园签约仪式

7.“海翼”水下滑翔机开启商业推广应用

完成单位:中国科学院沈阳自动化研究所

年11月23日,中国科学院沈阳自动化研究所与天津深之蓝海洋设备科技有限公司在沈阳签署了《关于“海翼”水下滑翔机的运营协议》,沈阳自动化所正式授权天津深之蓝公司独家运营其研制的“海翼”水下滑翔机,负责“海翼”水下滑翔机全球范围内的宣传、推广、销售和技术服务等。该合作协议标志着我国水下滑翔机技术进入商业推广应用阶段,将对促进我国水下滑翔机的技术发展与应用发挥积极的促进作用。

中国科学院沈阳自动化研究所自年开始率先开展水下滑翔机研究工作,年研制了我国首台水下滑翔机原理样机,年研制出我国首台水下滑翔机工程样机。年9-10月,“海翼”水下滑翔机在南海长航程试验中,航程达到.5公里,持续时间达到30天,创造了我国水下滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长的新记录。年4-5月,4台“海翼”水下滑翔机在南海北部开展课题验收海上试验。4台“海翼”水下滑翔机累计海上工作天数98天,累计获得了个0米剖面观测数据,累计航程公里,单台滑翔机最远航程公里。年7月,3台“海翼”水下滑翔机在南海成功完成协同观测同一中尺度涡旋。“海翼”滑翔机搭载有CTD、溶解氧、浊度、叶绿素、硝酸盐传感器。3台滑翔机累计连续工作天数44天,获得了个不同深度的剖面观测数据,累计航行距离公里。年9-10月,3台“海翼”水下滑翔机结合“科学号”科考船的科考任务,在西太平洋成功完成了黑潮与棉兰海流观测应用。三台滑翔机累计海上连续工作时间48天,获得了个不同深度的剖面观测数据,累计航行距离超过公里。年7月,“海翼”米级深海滑翔机在马里亚纳海沟完成海上试验,最大下潜深度米,创造了我国水下滑翔机下潜深度最深纪录,接近国际米的最大下潜深度。

目前,针对不同海上观测任务需求,“海翼”水下滑翔机已经发展形成最大作业深度从米到米不等的系列水下滑翔机,续航范围突破0公里。自年以来,“海翼”水下滑翔机累计海上工作天数多天,累计观测距离接近00公里。通过近几年多次海上观测应用,验证了“海翼”水下滑翔机已经达到了实用化水平,具备商业化推广应用条件。

图1“海翼”水下滑翔机授权运营签约

图2“海翼”水下滑翔机

8.国际首条20万吨/年低温流态化还原氧化锰矿示范工程投产

完成单位:中国科学院过程工程研究所

年4月23日,国际首条20万吨/年低温流态化还原氧化锰矿产业化示范工程在云南省文山州砚山县正式投产,经过8个多月的运行,结果表明该示范线在处理能力和还原率等方面均超过设计指标,产生了良好的经济效益和社会效益。这一示范工程的成功运行,标志着我国自主研发的低温流态化还原技术经过实验室小试、中试正式进入工业化示范生产阶段,为我国大量赋存的低品位难选冶锰矿的高效综合利用开辟了新途径,不仅将缓解了我国因高品位锰矿储量不足带来的金属锰依赖进口的局面,而且可引领锰矿加工行业技术升级、支撑我国电解锰及相关锰产业的可持续发展,还可为有色及钢铁等相关行业企业所面临的我国大量赋存闲置的低品位难选冶铁矿和有色金属矿的高效清洁处理提供高新技术的支撑,为突破我国长期面临的战略金属资源瓶颈找到破解的途径。

流态化技术是中科院过程工程所自年建所以来确立的三大主攻技术方向之一,与湿法冶金技术、高炉冶金技术共同为支撑我国资源高效清洁提取利用做出了重要贡献。近年来,过程工程所凭借其多年来在国际流态化技术领域所奠定的雄厚科技优势,针对我国战略金属锰矿产资源存在的品位低、难选冶等技术难题,通过系统开展基础科学问题和关键技术研发,形成了具有自主知识产权的低温流态化还原的独创技术,与企业合作终于建成了国际首条年处理20万吨氧化锰矿产业化示范线,实现了产业化。

该线成功投产后,已产生了广泛的行业影响,先后有宁夏天元锰业、贵州能矿集团、鞍钢集团、酒泉钢铁公司、昆明钢铁公司等企业赶赴现场考察交流和洽谈合作,为该技术在相关行业的推广应用开辟了广阔的前景。

图万吨示范工程外景

图2流态化还原反应器

9.治疗肺动脉高压新药获批进入临床研究

完成单位:中国科学院上海药物研究所

治疗肺动脉高压的化学药品1.1类新药TPN及其片剂,于年1月27日获得国家食品药品监督管理总局颁发的“药物临床试验批件”,获准进行临床研究。

肺动脉高压是一种严重危害人类生命健康的疾病,其主要特征是肺血管阻力进行性升高,患者由于缺氧导致嘴唇呈现蓝紫色,故称“蓝嘴唇”。如不积极治疗,大部分患者可能会死于右心衰竭,因此该疾病也被称为“心血管系统的恶性肿瘤”。目前国内上市的肺动脉高压一线治疗药物种类少、价格昂贵,例如波生坦、安立生坦等治疗费用每月过万元,且具有肝脏毒副作用,而西地那非作为治疗肺动脉高压的药物虽在国外上市但尚未在国内销售。我国肺动脉高压患者还处于无良药可用的境况。

TPN为高活性及选择性PDE5抑制剂,是上海药物所科研人员从传统中药与天然产物化学的历史积淀中获取创新灵感,以从中药淫羊藿中提取物发现的淫羊藿黄酮为先导结构,以计算化学的解析数据为参照,通过结构修饰和拼接合成技术,开展精细的“结构微调”设计与合成工作,最终获得的成药性综合评价比西地那非更好的候选化合物,安全性好、药效剂量低、生物利用度高,预期患者每日只需口服一次,用药方便,且生产原料易得、工艺简单,有望成为“中国老百姓用得起的好药”。

TPN已在12个国家或地区申请专利,现已获得中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、墨西哥、英国、法国、德国等11个国家的专利授权。

图1.专利证书

图2.TPN片

10.0吨/年酶法骨明胶生产线顺利投产

完成单位:中国科学院理化技术研究所

由中科院理化技术研究所研发的酶法骨明胶生产技术,年9月在宁夏鑫浩源生物科技股份有限公司实现0吨/年生产线投产运行,标志着我国自主研发的酶法骨明胶生产工艺技术经过中试、工业示范正式进入规模化、商业化运营阶段。该工程的成功使得骨明胶生产周期由60天缩短至3天,吨胶耗水减少50%,消除了固废排放,减少了吨胶用工量,提高了优质胶得率,同时降低了成本,该技术将对明胶行业的绿色生产具有重要的带动示范效应、对促进我国由明胶大国转向明胶强国具有重要意义。

中科院理化技术研究所从年起就一直致力于酶法明胶生产技术开发。年完成了酶法明胶小试规模技术鉴定。为了快速推动我国酶法明胶技术的产业化、实现明胶的绿色生产,年与企业以技术入股的形式开展合作,联合开发酶法明胶工业化技术。年成功建设了国际首条0吨级酶法明胶生产线,形成了集工艺、装备、管理体系于一体的成套技术,实现自主酶法明胶技术的规模化验证和优化提升。

目前采用酶法骨明胶生产技术在建的明胶生产线还有内蒙古东宝生物0吨/年(预计年6月投产)、安徽蚌埠丰原0吨/年(预计年底投产)等,到年将形成产能00吨/年。此外,非洲埃塞俄比亚等多个海外项目也在前期准备中。

图1.酶解反应吨级中试线

图2.酶法明胶

11.国务院发布西藏生态安全屏障保护与建设成效

完成单位:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所

年10月26日,国务院新闻办公室举行了中国科学院《西藏生态安全屏障保护与建设工程(-年)建设成效评估》发布会,向全球发布国家生态安全屏障构建的重要进展,用详实的数据科学客观地宣传了西藏生态环境保护与建设取得的成就。这是建院以来,第一次在国务院新闻办公室发布研究成果,科技服务国家目标,创新驱动区域发展,取得卓越成效。

西藏是重要的国家安全屏障、重要的生态安全屏障,在国家战略全局和西藏工作大局中具有非常重要的地位。年2月18日,国务院第50次常务会议审议通过了由中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所作为主要技术支撑单位编制的《西藏生态安全屏障保护与建设规划(-年)》,提出用近5个五年规划期的时间,投入资金亿元,实施三大类10项工程,基本建成国家生态安全屏障。目前,西藏生态安全屏障工程处于建设的关键时期,工程实施的进度、目标完成情况和取得的成效,是国家、有关部委和西藏自治区迫切需要回答的问题,也受到社会公众的广泛







































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