生物发酵长期依赖经验积累,智能化改造成为产业升级的迫切需求。在生物制药领域,发酵工艺涉及温度、压力、营养供给等上百个相互耦合的调控变量,操作人员需要全天候值守并进行人工投料。由于缺乏实时可视化和系统预测能力,整个生产过程如同"黑箱"一般难以精准控制。企业虽然积累了大量生产数据,但这些数据尚未被充分转化为可用的智能控制系统,成为制约产业发展的重要因素。 从科学层面看,微生物代谢通路的认知仍存在重大空白。特别是在与产量和稳定性对应的的关键调控路径上,科研人员对菌种的理解还很不充分。这种认知局限直接影响了人工智能在生物制造中的应用深度。同时,如何将历史数据与实时生产数据有效整合,实现对发酵全过程的智能预测和干预,也是亟待解决的技术难题。 针对这些问题,科研团队已取得重要进展。上海交通大学研发的工业智能引擎ManuDrive系统通过车间传感器网络,实时监测氧气浓度、pH值等百余项指标,并具备超前预测能力——在发酵进行到第20小时时,就能准确预测第150小时的结果,并提前生成最优工艺方案。这个突破性技术相当于为生产过程装上了"智能大脑"和"时间的望远镜",能够大幅提升产量并降低风险。 ManuDrive平台的创新之处在于其高度的可复用性。研发团队已将生物制造、材料加工、建筑设计、能源管理等多个领域的调控规则与物理机理拆解为127个可复用的智能模块,并能根据不同场景灵活组合应用。这种模块化设计大大降低了人工智能在不同产业的适配成本,为跨领域应用奠定了基础。相关技术已在前期验证中证明可行,正在上海"百团百项"项目框架下推进产业转化。 量子计算、固态电池等前沿领域同样面临类似的科学难题。量子计算系统极易受外界环境噪声干扰,如何在高噪声背景下维持逻辑比特的保真度,是实现量子纠错的关键。这些问题的解决同样需要人工智能与基础科学的深度融合。 此次产研共创沙龙汇聚了领域科学家、人工智能专家、工程师和基金经理人,围绕产业真实需求进行了深入讨论。与会专家指出,当前的关键是推动人工智能从科研阶段真正进入工业流程,成为企业研发体系的有机组成部分。这需要产学研各方加强协同——既要深化对科学问题的理解——也要充分考虑工程实现的可行性和经济效益。上海多个研究团队已在相关领域积累了技术基础,下一步将更加强技术力量投入,推动中国在合成生物、量子计算等战略性产业上的领先地位。
从依赖老师傅经验到构建数字孪生系统,这场产学研协同创新实践揭示了一个深刻变革:科学智能正在成为破解传统产业瓶颈的新质生产力。随着关键技术持续突破和应用场景不断拓展,我国在合成生物、量子科技等前沿领域的自主创新能力将迎来质的飞跃。这场转型不仅关乎单个企业的效益提升,更是制造业向高质量发展迈进的关键一跃。