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一、所屬領(lǐng)域 人工智能，精密自動(dòng)化，生物分析與檢測(cè)，環(huán)境微生物檢測(cè)，工業(yè)微生物檢測(cè)，細(xì)胞組織分析檢測(cè)。 二、項(xiàng)目介紹 1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 微生物的識(shí)別、計(jì)數(shù)和定性分析一直是食品、醫(yī)藥和生物行業(yè)的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，且檢測(cè)主觀(guān)性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，計(jì)數(shù)和檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確；在對(duì)環(huán)境的微生物監(jiān)測(cè)中，人工方法只能做到抽樣檢測(cè)，無(wú)法做到持續(xù)性檢測(cè)。 近兩年行業(yè)巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開(kāi)始推出圖像識(shí)別技術(shù)的微生物檢測(cè)設(shè)備，其結(jié)果來(lái)自直觀(guān)影像，分辨率高，操作難度低。但是這些設(shè)備目前采用的光學(xué)顯微鏡倍數(shù)都在800倍以下，只能進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果要完成相關(guān)定性分析，需要在800倍以上的放大倍數(shù)獲得單細(xì)胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數(shù)對(duì)應(yīng)的有效視場(chǎng)只有200微米*200微米，對(duì)計(jì)數(shù)和活性統(tǒng)計(jì)分析又不具備足夠的采樣數(shù)量。目前國(guó)內(nèi)外設(shè)備均沒(méi)有解決好這個(gè)問(wèn)題，對(duì)微生物進(jìn)行定性分析的準(zhǔn)確率低，無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。 2. 解決方案 本項(xiàng)目針對(duì)微生物和細(xì)胞活體檢測(cè)中缺乏有效參照物的技術(shù)難點(diǎn)，根據(jù)顯微掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)，將全景化視域重構(gòu)技術(shù)和微米級(jí)電機(jī)結(jié)合，解決了鏡頭大幅平移過(guò)程中的自動(dòng)對(duì)焦難題和微生物溶液動(dòng)態(tài)環(huán)境中的影像拼接難題，在保證1000倍放大的基礎(chǔ)上，獲得的有效視場(chǎng)增加到10毫米*10毫米的范圍；再通過(guò)自動(dòng)化圖像采集和拼接，得到完整的微生物圖像；然后結(jié)合傳統(tǒng)的圖像分割以及深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別的優(yōu)勢(shì)，小樣本高精度動(dòng)態(tài)完成微生物的類(lèi)型識(shí)別，計(jì)數(shù)，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析 與國(guó)內(nèi)外的主流檢測(cè)設(shè)備對(duì)比，本項(xiàng)目技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在： 1）獨(dú)創(chuàng)的微生物影像全景化視域重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角； 2） 解決微生物影像領(lǐng)域小樣本智能識(shí)別和智能檢測(cè)的難題； 3） 檢測(cè)目標(biāo)、檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)流程和邏輯可通過(guò)自然語(yǔ)言定制，提高設(shè)備功能通用性； 4）計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率超過(guò)人工計(jì)數(shù)，準(zhǔn)確率超過(guò)國(guó)內(nèi)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀器一個(gè)數(shù)量級(jí)； 5）第一臺(tái)按照國(guó)家微生物計(jì)數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)研制的微生物計(jì)數(shù)儀。 本項(xiàng)目的第一代產(chǎn)品樣機(jī)與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比，主要性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下： 在食品行業(yè)，本項(xiàng)目獲得了青島啤酒北京密云分廠(chǎng)的啤酒原液和相關(guān)酵母菌種，針對(duì)生產(chǎn)用酵母菌采集了大量實(shí)拍圖像數(shù)據(jù)，優(yōu)化后的酵母菌計(jì)數(shù)和出芽率算法識(shí)別率均在95%以上。 4. 發(fā)展規(guī)劃 按照三步走的方式來(lái)設(shè)定發(fā)展規(guī)劃： 1）基于全景化視域重構(gòu)技術(shù)，構(gòu)建第一代檢測(cè)儀器，首先進(jìn)入門(mén)檻最低的食品微生物檢測(cè)市場(chǎng)，對(duì)啤酒和發(fā)酵乳企業(yè)提供酵母菌檢測(cè)計(jì)數(shù)技術(shù)和設(shè)備； 2） 利用已有技術(shù)積累，進(jìn)入環(huán)境微生物檢測(cè)和高校實(shí)驗(yàn)室市場(chǎng)； 3）最后以食品和環(huán)境檢測(cè)市場(chǎng)為根據(jù)地，進(jìn)入門(mén)檻最高的生物醫(yī)藥檢測(cè)市場(chǎng)，提供微生物檢測(cè)和組織檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備。 5. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況 已申請(qǐng)3項(xiàng)專(zhuān)利。 三、合作需求 1）尋求500-800萬(wàn)元天使投資； 2）尋找高校研究所，食品工業(yè)和環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域的客戶(hù)、渠道伙伴； 3）尋找生物醫(yī)藥，醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域的客戶(hù)、渠道伙伴和產(chǎn)品測(cè)試環(huán)境。 四、團(tuán)隊(duì)介紹 科研團(tuán)隊(duì)： 1）周悅芝 博士 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系研究員，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，在邊緣計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域有豐富的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和杰出的研究成果，在面向醫(yī)學(xué)影像的AI圖像分析方面曾發(fā)表多篇論文，申請(qǐng)或獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。 2）黃權(quán)偉 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士，負(fù)責(zé)圖像分割及細(xì)胞識(shí)別等相關(guān)算法研發(fā)。 3）梁志偉 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士，負(fù)責(zé)深度學(xué)習(xí)算法加速研究和實(shí)現(xiàn)。 五、聯(lián)系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號(hào)：20230055

2025年4月2日，央廣網(wǎng)以《天津市特色化示范性軟件學(xué)院協(xié)同發(fā)展聯(lián)盟成立》為題對(duì)我校進(jìn)行了報(bào)道。

課題主要研究在模擬及真實(shí)口腔環(huán)境中，發(fā)展缺損牙齒和種植體表面蛋白質(zhì)組裝體等生物調(diào)控因子的程序化構(gòu)筑和仿生礦化修復(fù)技術(shù)，并從微、介到宏觀(guān)尺度探究材料生長(zhǎng)過(guò)程中蛋白質(zhì)組裝體介導(dǎo)的生物礦化機(jī)制。該研究為原位仿生礦化方法修復(fù)牙損傷提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)；

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是新一代全生物降解塑料，具有良好的應(yīng)用推廣前景。理化所開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一步法合成新工藝，制得分子量超過(guò)20萬(wàn)的PBS，熱變形溫度最高可達(dá)120℃，且不含擴(kuò)鏈劑，衛(wèi)生性能明顯提高，可以應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，該項(xiàng)成果使我國(guó)在全生物降解聚合物材料的制備和改性走在了國(guó)際前列。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是新一代全生物降解塑料，具有良好的應(yīng)用推廣前景。理化所開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一步法合成新工藝，制得分子量超過(guò)20萬(wàn)的PBS，熱變形溫度最高可達(dá)120℃，且不含擴(kuò)鏈劑，衛(wèi)生性能明顯提高，可以應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，該項(xiàng)成果使我國(guó)在全生物降解聚合物材料的制備和改性走在了國(guó)際前列。與浙江杭州鑫富藥業(yè)股份有限公司合作，2007年建成年產(chǎn)5000噸的PBS生產(chǎn)線(xiàn)；與山東匯盈新材料科技有限公司合作建設(shè)年產(chǎn)20000噸的PBS生產(chǎn)線(xiàn)。PBS的大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用將推動(dòng)“白色污染”問(wèn)題的根本解決。項(xiàng)目成熟度高，可投資進(jìn)行萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)。

FCC輕汽油醚化技術(shù)可在降低汽油烯烴含量的同時(shí)，提高汽油的氧含量和辛烷值，并降低汽油的蒸汽壓，有利于減少燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的破壞。現(xiàn)行醚化工藝一般采用甲醇或乙醇對(duì)FCC輕汽油進(jìn)行醚化，而甲醇毒性大，乙醇生產(chǎn)成本高。若采用生物燃料乙醇醚化則需進(jìn)行萃取精餾、共沸精餾等分離過(guò)程。 鑒于FCC輕汽油中含有大量的C4～C6活性烯烴，這些活性烯烴可進(jìn)行水合醚化反應(yīng)，生成低蒸汽壓和高辛烷值的含氧醇醚類(lèi)化合物的特點(diǎn)，本項(xiàng)目提出了用生物發(fā)酵低濃度乙醇對(duì)FCC輕汽油進(jìn)行反應(yīng)精餾水合醚化的工藝。

該材料代替硅酸鹽水泥在土壤重金屬鈍化、建筑工地?fù)P塵治理、地基生態(tài)加固、島礁建設(shè)和沙漠治理等領(lǐng)域均具有廣闊應(yīng)用前景，既減少了對(duì)傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的使用量，降低碳排放，還解決了使用過(guò)程的生態(tài)相容性問(wèn)題

成果簡(jiǎn)介：含染料廢水的脫色一直是印染行業(yè)和染料工業(yè)所面臨的重大問(wèn)題之一。目前用于該類(lèi)廢水脫色處理的工藝和技術(shù)如活性炭吸附、化學(xué)絮凝、 臭氧氧化、光催化氧化等，雖然具有較好的脫色性能，但處理成本高，難以廣泛使用；并且它們只能用于廢水脫色，不能完成染料回收。如果能對(duì)上述有色廢水中的染料進(jìn)行回收，尤其是對(duì)那些含高濃度染料且組分相對(duì)簡(jiǎn)單的 工序廢水進(jìn)行單獨(dú)處理和染料回收，不但解決了其脫色問(wèn)題，還具有較好的 經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景可觀(guān)。利用顆粒化微生物吸附回收廢水染料正是基于這一思路而開(kāi)發(fā)的染料廢水處理新技術(shù)本