自動化「造物工廠」 灣區科創新契機

◆合成生物大設施的功能島。香港文匯報記者郭若溪 攝
◆合成生物大設施的功能島。香港文匯報記者郭若溪 攝

◆位於腦設施的全自動物流運輸和清洗系統已經可以使用,機械臂在籠具中倒入新的墊料。 香港文匯報記者郭若溪  攝
◆位於腦設施的全自動物流運輸和清洗系統已經可以使用,機械臂在籠具中倒入新的墊料。 香港文匯報記者郭若溪 攝

◆深圳先進院副院長、深圳合成生物學創新研究院院長劉陳立。香港文匯報記者郭若溪  攝
◆深圳先進院副院長、深圳合成生物學創新研究院院長劉陳立。香港文匯報記者郭若溪 攝

  合成生物大設施及腦設施將入駐深圳光明科學城

  香港文匯報訊(記者 郭若溪 深圳報道)4月27日至28日,首屆「光明科學城論壇」將在深圳舉行,其間將進行深圳合成生物研究重大科技基礎設施(以下簡稱「合成生物大設施」)、深圳腦解析與腦模擬重大科技基礎設施(以下簡稱「腦設施」)入駐儀式。近日,香港文匯報記者走進位於合成生物大設施的合成測試平台,工作人員正在緊張的忙碌中,為30多台自動化功能島進行最後的調試。目前,已有多家知名公司明確有使用意向,大科學設施投用後將吸引更多港澳乃至全球科研人員在大灣區開展科技創新,帶來全新的發展契機。

  深圳光明科學城啟動區是深圳建設綜合性國家科學中心的核心承載區,包含合成生物大設施與腦設施兩個大科學裝置,兩者均由中國科學院深圳先進技術研究院(簡稱「深圳先進院」)牽頭建設。其中,合成生物大設施是具備大規模、自動化、高通量開展合成生物技術研究的重大科技基礎設施;腦設施是大規模、多物種、一站式的腦疾病動物模型平台和共享技術資源庫。

  香港文匯報記者在合成測試平台看到,生物試劑和樣品被放進微孔板,用機械臂代替研究人員,將繁瑣的實驗從純手工轉為自動化、低通量轉為高通量、隨性化轉為標準化,實現各類「生產線」的柔性化集成,一座現代「造物工廠」已然成型。

  運行過程實時採集生物數據

  「如果把合成生物研究比作勞動密集型的人工作業,有了大設施,就可以實現大規模自動化生產。」深圳合成生物研究重大科技基礎設施總工藝師司同介紹,這裏要建設一個針對人工生命體智能化設計及自動化鑄造的基礎大平台,每個功能島相當於一個全自動化運行「車間」,通過搭建這些自動化的「車間」模塊,就能組成一條生命的流水線,可快速、低成本、多循環地完成人工生命「設計—構建—測試—學習」的閉環,實現人工生命體理性設計合成。

  這個高度自動化的「造物工廠」,從每個生物體的設計開始到運行的過程中,都在實時採集生物的相關數據。「所以它是一個雲端實驗室,未來可做到數字孿生級的數據採集和應用。」司同說,每個「車間」之間、不同樓層的產線之間,會通過AGV機器人與人的協作來完成連接,其中智能搬運機器人(AGV)可以在不同樓層的「車間」之間完成耗材運送等工作。

  對科學界和產業界開放

  合成生物大設施將為科研帶來哪些便利?司同向香港文匯報記者計算了一筆賬。「國外用酵母產青蒿素,一個菌株需要一億美元,基本要耗時十年左右。我們使用了這項設施後,預計1.5年到2年可以完成菌株,降低90%左右的研發費用和投入。」

  據了解,合成生物大設施將打造一個用戶的「雲端實驗室」和運營者的「智能實驗室」二位一體的合成生物研究平台,不僅對學術界開放,也對產業界開放,重點建設內容包括設計學習平台、合成測試平台、用戶檢測平台三大平台。首批進駐的是以合成測試平台和用戶檢測平台為主的建設與運營專業技術團隊。

  助灣區初創企業研發孵化

  深圳先進院副院長、深圳合成生物學創新研究院院長劉陳立表示,在光明科學城啟動區,創新要素的流動會形成集聚的化學反應,在粵港澳大灣區範圍內的相關研究者以及初創企業,都能夠用上這些設施,來提高他們研究的效率,讓他們能夠更快地去做科學研究和產業孵化。他表示,合成生物大設施建成後將成為全球領先的智能化生命系統設計與製造平台,並將軟件控制、硬件集成和合成生物學應用進行系統整合,為全國合成生物學研究提供強有力的支撐。

  「重大科技基礎設施既能服務科學用戶,同時也能服務產業用戶。」劉陳立認為,合成生物大設施不僅是基礎科研的「利器」,而且將在「基礎研究+技術攻關+成果轉化+科技金融+人才支撐」的全過程創新生態鏈中扮演獨特作用,像是鏈條上不同環節擰得更緊的一條線,比如將科學用戶、產業用戶相連,兩類用戶在設施使用時的反饋,可以促進設施能力的提升,繼而反哺科學研究的突破和產業升級,特別是對於未來產業,大設施支撐能力以及鏈條功能尤為明顯。