傳承與創新上海科技獎紀實

2019年，上海科創中心建設持續涌現出一批具有影響力的高水平成果。在5月19日舉辦的“2019年度上海市科學技術獎勵大會”中共授獎308項（人），其中，10人獲青年科技杰出貢獻獎，43項成果獲自然科學獎，31項成果獲技術發明獎，205項成果獲科技進步獎，15項成果獲科學技術普及獎，同時還授予盧克·塔爾維（比利時籍）、余金權（美國籍）2位外籍專家上海市國際科技合作獎。

這是近年來市獎中特等獎最多的一年、獎項更為開放的一年、首設科普獎項的一年，也是上海深化科技獎勵制度改革后，上海市科學技術獎組織實施的第一個完整年。上海正朝著全球學術新思想、科學新發現、技術新發明、產業新方向的重要策源地努力邁進。這些科技成果也側面彰顯了上海科技創新策源能力的穩步增強。

上海科技創新迸發硬核力量

文 管浩

2019年度上海市科學技術獎，不論是評審機制還是項目的基礎研究和技術發明，都體現了一個共同點，就是多年的傳承與創新。

5月中旬，在2019年度上海市科學技術獎勵大會上，首現了特等獎“三星同耀”的景象，這也是繼今年1月上海首次摘得國家科技獎特等獎、實現18年來“零的突破”之后，上海的科技創新迎來又一次高光時刻，同時也折射出近年來上海創新策源能力的穩步增強。

隨著改革的落實和深化，2019年上海市科學技術進步獎總體呈現出國際化程度顯著提升、科普激勵作用顯著增強、提名方式更加多元化的趨勢。在此次被提名的項目中，有38個項目有外籍人員參與完成，國籍涵蓋美日法等11個國家；為激勵廣大科技工作者普及科技知識、弘揚科技精神，上海還率先設立科普獎；此外，科技進步三等獎項目“嚴酷環境下鋼筋混凝土防護技術體系創新及工程應用”由外籍專家教授提名，這也是首次有外籍專家提名的市獎獲獎項目。

亮點紛呈 凸顯上海科創軌跡

在2019年度上海市科學技術獎獲獎項目中，一批面向世界前沿或引領未來方向或補齊發展短板的重要創新成果脫穎而出。

從技術領域看，此次獲獎項目超過四成的獲獎成果與“三大領域”緊密相關。能源與環境技術、生物與醫藥技術、信息技術等三個領域持續表現出較強的創新活力與創新實力，獲獎成果持續保持領先，分別占比20.41%、19.05%和11.22%。其中，與生物醫藥、人工智能、集成電路“三大領域”密切相關的生物與醫藥技術、信息技術、自動化技術等領域成果，獲獎比重合計達到44.55%。

同時，高校、院所以及醫院等機構作為知識創新主體，在新思想、新技術、新發明的孕育和涌現中發揮著主要策源角色；企業作為技術創新主體，在促進產學研用一體化發展，推動創新鏈、產業鏈和資金鏈精準對接等方面作用顯著。在此次80項高等級獎項中，有74項由高校、院所和醫院牽頭，占比93%；獲獎機構中有企業446家占比51%；高級獎項中企業參與增加，8家企業參與2項特等獎；39項一等獎獲獎項目有企業作為前三完成單位。

此外，據統計，2019年度獲獎的294個項目所涉及的880個完成單位中，有204家外地單位，占比為23.18%。從近年情況看，上海與江蘇、北京、浙江、廣東、山東、安徽等地的高校院所和企業合作最多，其中，江蘇、北京、浙江始終位列前三。上海與同處長江三角洲地區的江蘇、浙江、安徽之間的合作最為緊密。從獲獎項目看，上海科創中心建設的跨區域輻射作用顯著，特別是與蘇浙皖協同創新緊密，長三角創新共同體特征明顯。

多點開花 特等獎“驚喜頻現”

近年來，上海角逐高等級科技獎的優秀項目質量不斷提升，數量逐漸增多。

自2012年上海恢復特等獎以來，除2013年度和2017年度空缺外，至2015年度每年都有特等獎頒出；2016年度至2018年度的三年內，更是兩次誕生特等獎“雙黃蛋”，這也折射出上海創新策源能力的穩步增強。

特等獎是對特別重大的科學發現或技術發明，以及具有特別重大意義的科技工程、計劃、項目的最高規格獎勵。從近年來特等獎涌現看，上海科創中心聚焦服務國家戰略，全力打造全球學術新思想、科學新發現、技術新發明、產業新方向重要策源地，一系列重大突破呈現出“多點開花”的態勢。

2019年度，上海市科學技術獎在生命健康、信息技術、機械制造等多個領域涌現3項特等獎。其中，技術發明獎1項、科技進步獎2項，也是近年來最多的年份。

由上海交通大學牽頭完成的“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術”獲得技術發明獎特等獎，實現了燃料電池金屬雙極板技術的突破，對我國燃料電池汽車產業的發展有重要促進作用；復旦大學附屬華山醫院牽頭完成的“基于腦可塑理論新發展修復殘障上肢功能的新方案”獲得科技進步獎特等獎，該項目不僅創造性地提出了治療中樞神經疾病的全新途徑，而且深化了我們對于大腦及其神經系統的認識，對于促進人工智能產業也具有啟示意義；由華東師范大學牽頭完成，獲得科技進步獎特等獎的“面向重大工業裝備核心控制軟件的安全可信保障技術及應用”，則作為上海全力打造的研發與轉化功能型平臺之一—上海工業控制系統安全創新功能型平臺的核心技術支撐，促進軌道交通、航空航天、汽車電子和電力控制等領域軟件研制，服務上海科創中心建設。

此外，從2019年度起，上海市科技功臣獎、上海市青年科技杰出貢獻獎由兩年評選一次改為每年評選一次。

從無到有 獎項背后的堅守與跨越

創新策源意味著“創新之源，策動未來”。

近年來，上海在服務國家戰略、提高策源能力、賦能產業發展、促進民生改善和營造創新文化上，涌現出一批具有影響力的創新成果。過去八年，上海科技獎特等獎項目分布于生命健康、信息技術、新材料、光子科學、建筑等多個學科，這也從側面展現出上海產學研聯動、各類創新資源融合互動的良好創新生態。與此同時，越來越多的高等級獎項獲獎項目同時包含了基礎理論突破和與產業重大創新需求的對接，努力實現著科學新發現、技術新發明、產業新方向、發展新理念“從無到有”的跨越。

但是，重大科學發現、高質量技術成果，都不是一蹴而就的，絕大多數獲獎成果都是科研人員“十年磨一劍”甚至“數十年磨一劍”，堅持不懈、持之以恒探索的結果。

今年初斬獲2019年度國家科技進步獎特等獎的“海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發與產業化”項目，更是記錄著上海交大船舶與海洋工程學科三代科學家薪火相繼、傳承接力的奮斗足跡。項目團隊用20多年走過其他國家長達百年的特種船舶設計發展之路，使我國在大型絞吸挖泥船的設計、制造領域實現了從“跟跑”到“領跑”的創新超越。

2019年度上海科學技術獎的獲獎項目平均開展時間為7.98年，其中，自然科學獎、技術發明獎、科技進步獎和科學普及獎獲獎項目平均持續科研時間分別是10.74年、8.58年、7.99年和6.13年。這些數據也表明，越是想要在面向科研前沿和突破關鍵核心技術方面取得原創性或首創性成果，越需要“勇闖無人區”的勇氣和“甘坐十年冷板凳”的耐心。

特等獎篇

技術發明特等獎：“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術”

從無到有，金屬雙極板為燃料電池汽車注入新動能

金屬雙極板替代石墨雙極板是實現車用電堆性能躍升的必由之路。

文 俞靈琦

| 來新民 上海交通大學教授

作為前沿科技熱詞的代表之一，新能源汽車與人們的出行息息相關。眼下，全球汽車產業正進入轉型升級的時期，汽車的生態環境正持續改善。

其中，發展氫能與燃料電池汽車成為全球共識。我國已將燃料電池汽車列入國家發展戰略，預計2030年年產量將達百萬輛。

在燃料電池汽車的所有部件中，由數百片金屬極板以及膜電極裝配而成的電堆，占到電堆系統60%的成本以及整車30%的成本，因此它是整車制造的核心，也是燃料電池的關鍵所在。

告別石墨，迎接金屬雙極板

在過去，燃料電池電堆主要采用石墨作為材料。而100kW電堆由400多片雙極板和膜電極疊裝而成。雙極板占電堆體積80%，承載氫、氧、水三場傳輸和導電功能，細密流場具有跨尺度特征，要求微米級精度。

石墨雙極板脆性大、難加工，厚度減薄已趨于極限，并暴露出功率密度低導致裝不進、單堆功率小導致帶不動、工作壽命短導致用不長、制造成本高導致買不到等一系列問題，可以說，石墨極板電堆性能遭遇瓶頸。

針對傳統材料上的痛點，上海交通大學來新民教授自主研發了“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術”，通過變革燃料電池核心部—金屬雙極板替代現有石墨雙極板，突破大規模并聯流場均勻傳質、大面積細密流道微米精度控制等嚴峻技術挑戰，發明薄型金屬雙極板設計與制造新方法、新工藝和新裝備。該項目被評為2019年上海市科學技術發明獎特等獎項目。

在來新民看來，金屬雙極板的電堆更適合燃料電池乘用車。相對于碳來說，金屬極板有著功率密度高、厚度薄、低熱熔以及比較低的成本等幾大優勢。

“因此，金屬雙極板替代石墨雙極板是實現車用電堆性能躍升的必由之路。”來新民談道。

薄型金屬雙極板結構的“新風向”

雖然金屬雙極板具有許多優點，但是要作為電堆，這項技術面臨著許多挑戰。

基于車用電堆需要“高功率密度、大功率輸出、長壽命運行、低成本制造”的要求，所以技術上的難點有：需要極板厚度小于1mm，精度高，耐腐蝕，效率高。

“針對這些難點，我們在極板的精度、功率、材料使用上取得了突破。”來新民和他的團隊秉持著“十年磨一劍”的專研精神，創新研發了“兩板三場”薄型金屬雙極板新結構，該結構通過沖壓件的間隔支撐和錯層密封形成翻轉的流場，采用兩個沖壓件形成獨立聯通的氫、氧、水三個流場。基于“兩板三場”結構，發明氫、氧、水流場的新型分配形式，創造出三代12款金屬雙極板，通過板厚減薄和流場勻化實現雙極板性能更新換代。

來新民表示，此前人們之所以要用三板，是因為金屬板需要承載氫、氧、水三種流場互不干擾的流通，抽掉中間一層隔板后，必須要通過結構創新讓處在同一空間中的不同物質各走各道，難度可想而知。

2005年起，上海交大、新源動力、上汽集團組成聯合攻關團隊，終于在2008年推出了“兩板三場”金屬雙極板，不僅單片厚度降低52%，電堆功率提高到原來的2.4倍，更實現了400片電池電堆在轎車前艙的成功布置。

另一方面，“在涂層工藝上，國際上普遍使用鈦合金，但由于中國缺鈦，我們選擇使用不銹鋼代替。”來新民介紹，其研發的鈦—鉻—氮—碳等多元復合涂層，提出材料梯度過渡及納米孔抑制技術，通過致密復合膜層實現高耐蝕、納米點實現高導電。同時，接觸電阻和腐蝕電流顯著優于其他涂層性能，并且在國內通過車用5000小時壽命考核，滿足10年使用壽命要求。

此外，該項目還具有金屬極板多工序精密成形工藝、金屬雙極板多品種連續化制造等技術創新點，使流道深度精度提高4倍，極板成形開裂的廢品率從30%降低至0.5%，涂層效率提升8倍。

目前，來新民的團隊在上海交通大學的支持下，與上海治臻新能源裝備有限公司進行產學研合作，建成首條多品種金屬極板全工藝流程生產線，建立極板質量控制系統，成為全國少數通過IATF16949質量認證的項目。

來新民表示，在研發的過程中，獲得了許多科技政策的支持，包括國家自然科學基金項目、上海市科技創新行動計劃項目、國家重點研發計劃項目、上汽集團燃料電池技術攻關項目。隨著上海市科委不斷加大對項目研發的投入力度，臨港集團也給予了大力支持，上海治臻從不到10人的小公司成長到員工80余人。如今，公司建成了年產50萬片金屬雙極板全流程生產線，占據國內氫能源燃料電池市場很大的份額。

作為產品的S100、S200、S300等三代12款金屬雙極板，已應用于上汽、廣汽、長城、東風等國內主要燃料電池汽車企業，迄今累計生產50萬片，并確定了上汽批量化定點訂單。

業內評價方面，“兩板三場”金屬極板燃料電池在2019年世界新能源汽車大會上被評為代表新能源汽車方向的八項前沿技術之一。

眼下，“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板”已建立全套的金屬極板制造技術體系，可以預期，伴隨著落地和推廣應用，該項技術將有望打破國外壟斷，為燃料電池核心部件自主可控奠定了堅實基礎。

科技進步獎特等獎：“基于腦可塑理論新發展修復殘障上肢功能的新方案”

癱瘓手臂重獲“大腦”新生

“基于腦可塑理論新發展修復殘障上肢功能的新方案”為中國原創應用于中樞性偏癱患者的治療中，凝聚了華山醫院手外科團隊數十年的心血，是幾代人堅持不懈、努力創新的成果。

文 費曉蕾

中樞性偏癱是指由于腦卒中、腦外傷、腦癱等一側大腦半球損傷造成對側肢體偏癱的一類嚴重致殘性疾病，常常使患者喪失生活自理以及勞動能力，給家庭和社會造成沉重負擔。我國現有這類患者超過3000萬名，每年經濟負擔在1000億元以上，如何恢復這類病人的功能是亟待解決的難題。復旦大學附屬華山醫院、國家老年疾病臨床醫學研究中心徐文東教授、顧玉東院士團隊為解決這一難題提出了突破性的科學思路。

2019年度上海市科學技術獎勵大會上，由徐文東領銜的研究團隊，項目“基于腦可塑新理論發展修復殘障上肢功能的新方案”榮膺本屆科技進步獎特等獎。這一中國原創手術方案應用于治療中樞性偏癱患者的創新成果，凝聚了華山醫院手外科團隊數十年的心血，是幾代人堅持不懈、努力創新的成果。

創新技術給癱瘓手臂“換大腦”

臂叢神經是人腦指揮肢體肌肉做出動作的一條通路，主要支配上肢、肩背、胸部的感覺和運動，手也在其支配范圍內。臂叢神經受損，腦和手之間的通路就斷了，上肢就癱瘓了。

隨著醫療技術的進步，中樞性損傷（腦卒中、腦外傷、腦癱等）的死亡率大大降低，病人能生存下來了，但中樞性損傷后的致殘率相對上升了，并且上肢運動和感覺功能障礙嚴重影響著患者的生活質量。

腦中風后的肢體偏癱是中樞性損傷患者致殘的主要原因之一，在此類患者肢體功能重建的治療領域，大多既往研究聚焦于修復損傷的大腦半球，但始終沒有實質性的突破。徐文東教授領銜的項目組，從源頭創新提出中國方案：避開損傷半球，著力于開發健康半球潛能，通過“左右頸七神經互換”顯微手術，使“一側健康半球在支配對側健康上肢時，也支配同側癱瘓上肢”，由此開辟了“通過外周通路的改變治療中樞損傷后肢體偏癱”的新領域。

| 徐文東在手術現場

徐文東教授所在的華山醫院手外科創建于20世紀60年代，是國內較早的手外科中心之一。幾十年來，徐文東秉承其導師傳授的科研理念：科研要著眼于臨床，解決臨床診治難題。

“這樣的創新成就不可能一蹴而就，”徐文東直言，“突破性成果的誕生，背后是華山醫院手外科近一個甲子的傳承。”早在1986年，徐文東的老師、中國工程院院士顧玉東就在國際上首創了“健側頸七神經移位術治療全臂叢神經損傷”，利用未受傷的健側頸七神經移位，修復了患側受損的上肢靶神經，取得了很好的臨床效果。

經過長期隨訪發現，接受該手術治療的患者，一開始患手需要健側手帶動才能活動，但最終患手都能夠獨立活動；而觸摸其患手時，健側手也會有被觸摸的感覺。針對這一現象，徐文東教授團隊找到了16年前接受“健側頸七神經移位手術”的第一例患者，通過詳細的隨訪查體發現，該患者也依然存在這種臨床現象。徐文東敏銳地感覺到，這一現象有可能和大腦功能變化有關。

2003年起，徐文東帶領團隊開始了跨界攻堅，邁步進入了一個新的研究領域—周圍神經移位和腦功能的關系研究。

如果說健側頸七神經移位手術是給病人“更換臂叢神經”，那么，用于中樞損傷后的上肢偏癱的治療則是給病人的癱瘓手“更換大腦”。徐文東在國內外首次提出“一側大腦可以同時控制雙側上肢”的創新理念，并付諸實施到中風等病人的癱瘓手功能重建中。

自2008年起，徐文東率領團隊啟動臨床驗證，通過I期、II期臨床試驗證明，“左右頸七神經互換”術后，大腦健康半球在原本單獨支配對側健康上肢的功能區中，還可通過“腦可塑變化”，分離出“新生功能區”，與同側癱瘓上肢產生生理鏈接，實現獨立支配。

這一原創理論與實踐的創新成果由國際權威醫學雜志《新英格蘭醫學雜志（The New England Journal of Medicine，NEJM）》（IF=72.406）以原創論著形式發表。多位國際專家專門撰寫評述，對該技術的重要性表示肯定。

談及實踐的難度，徐文東形象地比喻：“整個手術像3D動畫里的士兵匍匐前進，頭上有鐵絲網、腳下有地雷，在四萬根聚攏的神經中，越過‘千山萬水’找到頸七神經。”歷經400余例手術嫻熟操練，而今華山醫院這一手術可以實現不備血就能開展完成，“出血量控制在50毫升，三塊紗布可以完成”。

原創技術向世界推廣

2017年12月，顧玉東和徐文東以一篇發表于《新英格蘭醫學雜志》的《健側頸神經移位術治療上肢痙攣癱的臨床試驗》論文獲得世界矚目，雜志配發長篇社論：“中國科學家創造性通過切斷外周神經并（左右）互換治療中樞神經疾病，這是全新途徑！”

在看到論文后，德國的5歲偏癱男孩跟隨母親慕名而來。歷經三小時，徐文東教授親自主刀，順利將患兒健側頸七神經，通過頸部特殊通路移位至患側，并在顯微鏡下用比頭發絲還細的縫合線，將其與切斷后的患側頸七神經根相吻合。術后四天，男孩原本屈曲攣縮的左手臂，可以主動伸直了，僵硬的手腕和手指得以慢慢張開。

值得注意的是，創造了這一“顛覆性”手術技術的中國醫者，通過舉辦國際性學習班、開展多中心研究、成立專病聯盟、吸納國內外進修醫生等方式，毫無保留地將其向世界推廣 ，目前已有美、英、法、韓、巴西等多個國家的進修醫生來華山醫院參觀學習該項技術，其中韓國醫生已在首爾獨立完成這項手術超過100例。

“左右頸七神經互換”手術，絕不是創新的終點。

徐文東介紹，項目組后來通過外周神經功能解剖研究，已開發多種神經移位術，重建殘障上肢功能；對于嚴重殘缺，與上海交通大學張定國教授團隊合作開展醫工結合項目研究，基于“神經可塑可以調控”理念提升肌電假肢功能，首次通過經顱電刺激直接激活殘缺肢體沉寂代表區，啟動大腦良性可塑。此外，這些研究更增加復合觸覺反饋，持續誘導大腦良性可塑，多維度開發仿生學智能假肢，與同類研究比較，來自華山醫院團隊的探索，對運動模式識別的準確率提升約10%，已達國際前列水平。

談及這些成果時，已是華山醫院副院長的徐文東依然謙虛謹慎。“科研需要大膽設想，也需要小心求證。我的老師顧玉東院士對我影響很深。”他說，顧玉東給治療過的每位患者做檔案卡，幾十年如一日的積累，讓他在無數次看似重復的病例里發現了差異，實現超越。“而顧院士也常常教導自己的學生，科研之路永無止境，為了讓患者擁有一雙靈巧的雙手，值得醫生們奮斗終生。”

科技進步獎特等獎：“面向重大工業裝備核心控制軟件的安全可信保障技術及應用”

為國產軟件打上“安全可信”標簽

從神舟七號到風云四號，僅空天領域，該項目技術就已在50余個航天任務中成功應用。

文 管浩

| 何積豐院士在軟件實驗室指導課題 (右為何積豐院士)

5月19日，由華東師范大學牽頭，華東師范大學軟件工程學院創院院長、中國科學院院士何積豐作為第一完成人的“面向重大工業裝備核心控制軟件的安全可信保障技術及應用”項目獲得2019年度上海市科技進步特等獎。

如今，我們正處在一個萬物互聯的時代，電力運行、軌道交通、航空航天、大型裝備等越來越多關系到國計民生的大型系統都要靠復雜而智能的軟件系統運行。如果這些軟件“帶病”上崗，一旦“發病”，后果將不堪設想。

“十幾年前我們就意識到，軟件不總是可以讓人信任的。”何積豐回憶，當時不斷有企業找上門來：有的引進了國外軟件，發現它水土不服，但又如同“黑匣子”，難以優化；有的自主開發軟件產品，卻不知如何說服客戶信任它。

歸根結底，我國要建立一套軟件“體檢”系統，通過它實現對軟件的自動化驗證、測試，及時找出軟件中存在的隱患，確保運行安全無虞。何積豐說，隨著軟件運行和開發環境從傳統的封閉、靜態，轉向開放、動態、多變的互聯網環境，“可信軟件”必將成為現代軟件技術發展和應用的重要趨勢與必然選擇。

十年磨一劍，磨刀石在哪？

高可信技術是保障核心工業軟件成功研制的關鍵手段。

何積豐說：“控制軟件是工業重大裝備的中樞，是國家利器。要讓它足夠鋒利，就需要優良的磨刀石。我們就是把鑄劍的磨刀石做好做精，這樣來提高重大裝備核心控制軟件的質量，確保它們安全可信。”

長期以來，國內大批設備依賴舶來引進，甚至包括地鐵等軌交基礎設施也是以進口為主，各有各的來路。隨著信息化、數字化、智能化，萬物運行從獨立封閉狀態發展到工業互聯網時代，如何確保關鍵領域的工控軟件不是一個個“黑盒子”，沒有后門也沒有漏洞？

“這是一個漫長的螺旋式上升的過程。我們從產業需求中發現問題，再回到產業中去驗證，不斷發現新問題。”何積豐院士說道。

2007年底，國家自然科學基金委啟動了“可信軟件基礎研究”重大研究計劃，何積豐帶領團隊投入到艱苦的研發中。

項目參研單位聚焦我國重大工業裝備核心控制軟件的軟件安全可信保障技術，對接國家“自主可控”戰略部署，歷經十余年深入研究，以產教學研協同創新為路徑，攻克了矗立在科研團隊面前的軟件安全可信保障技術的三座大山，即正確性“驗證難”、可靠性“保障難”與復雜性“分析難”。

十幾年來，他們發展起了控制軟件的可信保障技術，開發出了一系列自主可控的軟件全生命周期工具鏈。值得一提的是，團隊所開發的軟件工具能對軟件在數學層面進行仿真和驗證，在代碼生成之前就發現其中的缺陷，提醒開發者及時改進。

華東師大相關研發人員介紹，項目組采用形式化分析、測試與驗證等核心技術，首創形式化統一建模理論與多維度驗證技術，解決了困擾國際學術界二十余年的難題；發明了不確定環境下多屬性量化評估與分析技術，應用于載人航天工程等一批國家重要任務。

項目的一大亮點是形成了系統化的自主可控軟件開發工具鏈，覆蓋了重大工業裝備核心控制軟件開發的全生命周期。據統計，完全知識產權的形式化建模、測試與驗證工具11款，已經形成商業化產品的達6款。其中，自主研發的軟件自動化測試工具SmartUnit更是成為國內首款通過國際上公認標準TUV功能安全認證的測試工具。近三年來，僅工具銷售額即達到了1.5億元。歷經十余年，該項目已產生了顯著的社會和經濟效益。項目新增直接經濟效益和利潤累計超14.2億元人民幣，實現利潤超2.1億元人民幣，間接帶動了千億元產值的產業效益。

“我們一直希望，我們的科學研究工作是能從產業實際出發，提煉科學問題，再通過研究成果的應用來驗證我們的想法，最終形成核心技術去解決國家所面臨的問題。”何積豐說。

| 可信軟件技術服務軌交行業（采訪對象供圖）

80后挑大梁，探索有別于傳統科研模式的新路

該項目的完成團隊是一支以何積豐院士為主心骨，團結、拼搏、富于創造性、充滿活力的隊伍。項目組成員來自五湖四海，既有從美國、日本回來的青年海歸教授，也有國內院校培養的人才，同時也匯聚了一批來自重點領域企業的研發和技術骨干。在何積豐看來，各類不同風格和研究背景的同志在一起，更容易激發靈感。

他介紹，項目組成員致力于實現“產教學研”的深層次融合，支撐產業和院校的長期化高質量人才培養。團隊年齡結構合理，一大批青年才俊已經在項目中起到中堅作用。據統計，項目15名主要完成人中，80后青年科研工作者就有6名。華東師大軟件工程學院黨委書記錢海峰也表示：“在我們的隊伍里，80后的同志已經挑起大梁，這對長期發展來說很重要。”

項目成功的一大重要因素是發揮了“舉國體制、團隊作戰”的威力，并且在機制層面嘗試創新。從一開始，這支隊伍就在探索一條有別于傳統科研模式的新路。在項目的發展歷程中，高校、研究所和企業的合作則顯得高度融合。

值得一提的是，在科技進步特等獎的獲獎證書上，除了第一完成單位華東師大之外，其余6家是中電科、普華等企業。從院士專家工作站落戶國內同行排名第一的卡斯柯信號有限公司，到中電科32所與華東師大組建國家工程中心，在這些企業科研人員口中，“聯合實驗室”可謂關鍵詞。正是這樣的機制創新，充分挖掘了項目參與方的各自優勢條件，為項目成功奠定了基礎。

在該項目的支持下，作為支撐上海科技創新中心“四梁八柱”的重要創新力量—上海工業控制系統安全創新功能型平臺于2018年正式成立。該平臺是以可信軟件構造為核心技術，聚焦軌道交通、航空航天、汽車電子和電力控制等安全攸關領域的軟件研制，是上海市首批推動建設的18個研發與轉化功能型平臺之一。該平臺的建立也是項目長期以來有力支撐上海國際科創中心建設、輻射長三角地區，帶動相關產業發展的落地舉措。

未來，項目團隊將繼續聚焦軟件產業，為國產大飛機、深空探測和新型軌道交通信號系統等重大國家級技術攻關提供共性技術，助力上海科創中心建設。

科技功臣篇

陳亞珠：讀懂醫工交叉的科技“先行者”

“人有我也有，研發我國自主創新的醫療器械”——陳亞珠把這看作是新世紀的新目標，由此開創科技研究新領域，大膽探索新型醫療儀器的研發。

文 俞靈琦

| 陳亞珠 中國工程院院士、上海交通大學生物醫學工程學院名譽院長

當高電壓技術遇上無創醫療時，會擦出怎樣的火花？

近期，在上海市科學技術獎勵大會上，作為高電壓技術專家和無創醫療技術的先驅，中國工程院院士、上海交通大學生物醫學工程學院名譽院長陳亞珠被授予上海功臣獎。

陳亞珠是我國具有自主知識產權民族醫療器械創新研究和產業轉化的先驅與領軍人物，同時也是著名的老一輩高電壓技術專家。她帶領團隊數十年堅持自主創新，開創了我國重大疾病物理治療的學科研究新方向，在國際超聲治療領域享有盛譽，為我國大型無創醫療器械的民族化、產業化作出了杰出貢獻。

她是“跨學科的領軍人”

談起“跨學科”，就得追溯起陳亞珠從高電壓領域至醫學工程領域的轉變。

改革開放后，國家電力行業百廢待興，許多行業技術難題亟待突破，同時工程技術人才缺乏。陳亞珠便投身于高電壓絕緣、防雷保護等領域的研發和教學工作中。

她先后為上海交通大學的本科生、研究生開設“高電壓技術及絕緣”、“高壓靜電場數值計算”等四門課，獲得學校教學優秀獎、交大最高榮譽校長獎和上海市優秀教育工作者等稱號。

此外，她曾多次獲得高電壓相關的國家及省部級獎項，所研發的“配電變壓器的防雷特性研究”首次攻克了當時國內變電行業的瓶頸難題，獲得了國家科技進步三等獎；替代前蘇聯同類設計，“220千伏屋內配電配置電氣安全凈距”樹立了國家規程，獲國家教委科技進步三等獎；在20世紀80年代，產、學、研合作更多地停留在理念和概念，陳亞珠和上海老牌國企—變壓器廠開展了“環氧澆注的電力變壓器絕緣結構研究”，成為上海早期的一批產學研合作項目，獲上海市優秀產學研獎。

在電力領域碩果頗豐的她，對于自己童年的醫者夢念念不忘，這時她留意到腎結石的疾病在我國醫療領域中仍留有空白。

腎結石是我國常見、高發的疾病，然而當時的治療技術有著創傷大、術后恢復時間長、醫療成本高等問題，雖然使用進口的“腎結石體外粉碎機”可以避免開刀、減輕病患痛苦、無創解決問題，然而，120萬美元的儀器對于國家和社會而言，無疑是巨大的負擔。

“研發中國人自己的碎石機”激發了老師和她的興趣，自此她踏上了我國無創醫療領域的艱難征程，全新布局科技創新研究領域，大膽探索新型醫療儀器的研發。

從第一臺由中國人獨立研制、具有國際先進水平的“腎結石體外粉碎機”問世，到“前列腺增生熱療儀”，以及多項設備的相繼研制成功，陳亞珠填補了國內在無創傷型醫療儀器研發領域的一項項空白。

之后，陳亞珠瞄準國際前沿，再登科技高峰，創新性提出了“超聲輻射致熱協同熱敏靶向藥物的腫瘤復合治療理念”，成功研制超聲熱療腫瘤復合治療系統、超聲熱療系統在頭頸部惡性腫瘤綜合治療中的應用研究等，相關研究成果榮獲2011年上海科學進步一等獎等多項省部級獎項，得到了業界和社會的廣泛認可。

20世紀初，陳亞珠在國際上率先提出“綠色、精準、無創性、個性化”的治療理念，并提出“多模式相控聚焦超聲快速掃描”技術思路，即在體外通過多陣元相控陣列將超聲波治療頭采用不同聚焦方式進入體內病灶，即通過單焦點、雙焦點、多焦點等模式，借助電子目標掃描和聲速可控手段，或繞過骨骼等屏障，到達腫瘤病灶部位，形成熱消融，使局部組織壞死、凝固不可逆。若能配合靶向藥物和熱敏脂質體藥物聯合治療，有望使全身化療轉化為局部化療，降低化療副作用。這是陳亞珠院士研究的初心，也是她研究的出發點。經過十余年的持續攻關，她和團隊取得了初步的成績，研發出以“磁波刀”（MRI-PHIFU）和“超波刀”（USg-PHIFU）為代表的新一代相控多模式聚焦超聲無創治療診治一體化系列產品，解決了超聲治療中的精準定位、無損測溫、實時療效評估、手術可視化、電磁兼容等國際難題。目前，首先用于子宮肌瘤、轉移骨腫瘤疼痛緩解，即將開展子宮腺肌癥、乳腺腫瘤的無創治療，正在上海市第一人民醫院、上海國際和平婦幼保健院，華山醫院、上海腫瘤醫院等多家知名三甲醫院開展臨床試用的合作。以國際和平婦幼保健院為例，該院截至 2019 年 11 月已完成近 60 例子宮肌瘤患者的治療，隨訪初步結果顯示，子宮肌瘤消融率最高可達 95%以上，肌瘤體積縮小率可高達 50%以上，治療效果顯著。

作為陳亞珠的學生，上海交通大學生物醫學工程學院副院長白景峰坦言：“陳院士的貢獻在于她踏實地做出了東西，這些成果具有開拓性和轉變性的意義，同時也開創了我國微創和無創治療的新時代。”

潛心研究，育才樹人

重大科學發現、高質量技術成果，不可能一蹴而就，絕大多數獲獎成果都是科研人員十年磨一劍，甚至數十年磨一劍，堅持不懈、持之以恒探索的結果。

“少花錢，多做事。”這是陳亞珠常說的一句話。

作為一位具有深厚家國情懷的女科學家，陳亞珠通過貸款搞科研、不給國家添負擔；身邊的同事、學生、患者都稱其厚德載物、智者仁心。而她一直用“上善若水”的理念來鞭策自己。

上海交通大學生命學院原黨總書記、副院長羅九甫回憶，陳院士是科學人生，工作情懷讓人感動，即使她身體情況欠佳，經歷幾次大手術，手術前后仍在指導團隊工作，毅然堅守在工作崗位上。

“陳院士無聲無言，她堅守科研的精神和狀態鼓舞著我們的很多人。”羅九甫說道。

另一方面，在育才樹人她方面一以貫之，言傳身教。她培養出的代表性杰出人才中有美國醫學和生物工程院會士、國家特聘專家、海內外知名大學教授、研究員等，他們都活躍在國內外重要的學術和創業的舞臺上。

同時，由陳亞珠創建和領導的上海Med-X重大疾病物理治療和檢測設備工程技術研究中心與上海交通大學生物醫學儀器研究所，已經成為我國醫療器械技術及標準、工程化研究和專門人才培養的創新研究基地。

2019年10月，在上海交大生物醫學工程學科建設四十周年紀念大會上，隆重舉行了“上海交通大學生物醫學工程學院陳亞珠院士基金”項目啟動儀式，該項目由陳亞珠發起，由昆山市工業技術研究院有限責任公司、上海沈德醫療器械科技有限公司和陳亞珠共同捐資成立，兩家公司的持有人均是交大學子。基金的成立旨在從經濟上支持在交大從事生醫工研究的師生，希望他們發揚堅持不懈、奮斗不息的科學家精神，為醫療事業發展貢獻力量。

每每談到成果和功勛，陳亞珠總是把成績歸功于自己的恩師、團隊和年輕人，同時也將榮譽和功業看成是過去式，不計得失。正是這種精神，讓她培養和造就了大批優秀人才。

今天，陳院士耄耋之年依然神采奕奕，她堅定地站在團隊的背后，用力為年輕人奉獻和支撐；在“健康中國”已然成為國家戰略、“智慧醫療器械”被劃入上海科創中心重要布局之際，她在新型醫療器械研究和轉化應用的第一線時刻準備，不斷迎接人類健康領域科學技術的難題和挑戰。榮譽過后的陳亞珠院士，依然談定，把一切功勞歸于大家。她仍然是那位“熱愛祖國、心系人民、嚴謹治學、開拓創新”、奮斗在健康中國第一線的女科學家。

田禾：與諾獎得主并肩創新

“科技功臣”田禾帶領研究團隊長期從事有機功能分子材料的基礎與應用研究，在分子機器與智能材料、染料敏化太陽能電池、振動誘導發光及其分子診療探針等領域均做出了卓有成效的研究成果。

文 費曉蕾

| 中國科學院院士、華東理工大學教授田禾

從國際上最早開展染料敏化太陽能電池研究，到國際首次利用熒光信號表征分子機器運動狀態，從原創性提出振動誘導發光（VIE）新概念和新機制，再到開創動態共價鍵、非共價鍵及光響應基團構建智能超分子聚合物新策略……

中國科學院院士、華東理工大學教授田禾30余載深耕有機功能分子材料的基礎與應用研究，為我國化學領域在國際范圍內實現從跟跑到并跑的轉變作出重大貢獻。

5月19日，田禾獲評“2019年度上海市科技功臣”。

樹報國之志、立科研尖端

改革開放之初的1978年，田禾離開出生地新疆跨入了大學校門。1989年，田禾在華東理工大學博士畢業留校任教至今，與上海結緣逾三十載。

“我們這一代人，在黨和人民的教育和引領下，堅持科技報國、科技興國的理念，與改革開放的宏偉事業共成長。”田禾回憶，我們這一代學者，大都是受陳景潤的故事、兩彈一星的故事所激勵，當時的口號至今仍印象深刻：落后就要挨打！

科研期間，他解決了一個個功能染料技術難題—可錄式光盤專用染料的研究成果使中國成為當時少數有能力生產這類有機材料的國家之一，實現知識產權自主后，同類進口產品價格應聲下降1/3；另一方面，光變色濃縮液和樹脂的研究成果應用于變色鏡領域，支撐民族企業占據光變色材料全球市場六成以上份額，“國際大牌太陽鏡說不定也用我們的專利產品”。

同時，瞄準分子機器這個世界前沿尖端的科學問題，田禾帶領研究團隊，針對分子機器的狀態表征方法復雜、難度大以及信號讀出靈敏度低的缺點，首次提出用熒光信號來表征分子機器運動狀態的思路，構建了一系列光學輸出信號的功能分子機器，解決了分子尺度上精確表征分子機器運動的關鍵問題，創新發展了微觀分子機器在界面定向排列的方法，實現了分子機器在微納米尺度下的功能輸出。

“如何使微觀分子機器實現功能化和實用化”是眾多國際科研團隊面臨的前沿挑戰。田禾帶領研究團隊，創新性地將分子機器與納米顆粒進行連接，精準實現了人工分子肌肉在分子尺度的收縮—舒張功能，并巧妙地將分子機器橫跨細胞的磷脂雙分子層，首次實現人工分子機器在離子跨膜運輸領域的應用，為分子機器的功能化與實用化提供了新思路。

“提供了一種分子機器運動的便捷信號響應方式，解決了多重復雜邏輯電路這一挑戰性難題。”2016年諾貝爾化學獎得主J. F. Stoddart教授在其專著中，先后30余次對田禾在分子機器領域的創新成果正面引用并給予高度評價，其中配圖詳細論述22次。

直面問題、迎難而上，潛心攻堅讓科技之花結出累累碩果。至今，田禾已發表SCI論文超過500篇，獲中國發明專利授權60項，SCI他引超過3萬次，h指數103，相關研究曾獲國家自然科學獎二等獎和國家科技進步獎二等獎等多項科技獎勵及2016年度法國—中國化學會講座獎等。

樹一流目標、領學科發展

作為高校科研工作者，培養一流人才、建設世界一流學科始終是田禾的奮斗目標。他帶領科研團隊以建設精準化學與分子工程國際合作研究平臺為契機，匯聚和培養了一大批優秀年輕人才，提升了華東理工大學化學學科的整體水平和國際影響力。

因材施教、激發興趣，是田禾院士在培養學生時注重的兩個方面。田禾談道，只有培植好人才成長的沃土，才能讓人才根系更加發達，實現高水平、高層次人才茁壯成長的良好“育人生態”。

回顧這些年，他直言，出于考核壓力或生活壓力，如今年輕一代對挑戰失敗還是“非常有顧慮”。比如在分子探針用于臨床的重大疾病精準檢測中，團隊中相關學生要天天跑醫院，跑得最多的就是腫瘤醫院。盡管任勞任怨，但類似的實驗存在較高的失敗率，臨床之路還很長很長，因此可能發表不了文章，拿不到學位，甚至畢不了業。“而我，已經畢業了，都考核過了，作為過來人，最不怕失敗。”于是，田禾總是帶頭試水。

他的學生們也紛紛沖上前沿。“化學與分子工程學院院長曲大輝是我師弟，我們都是田老師的學生。”華理科學技術發展研究院常務副院長朱為宏是田禾指導下的全國百篇優秀博士論文作者，他1999年獲博士學位，2013年成為國家杰出青年，2019年獲得國家自然科學二等獎。

到目前為止，田禾已經培養了博士畢業生60余名、碩士畢業生50余名，其中不乏“杰青”“優博”等精英才俊。他深信，唯有熱愛，才能堅持在一個領域深耕，最終開拓出得到國內外學術界認可的一片新天地。

一直以來，田禾的科研成就獲得了包括諾貝爾獎得主在內的國際同行的尊重。2017年10月，他聯合2016年諾貝爾化學獎得主、荷蘭格羅寧根大學的費林加，在華東理工大學建設費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心，促進有機智能材料與分子工程的源頭創新。

目前，費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心的儀器設備已基本搭建完成。“這里將設立化學合成的人工智能實驗室，提升新材料、新能源的研發速度”，田禾提到，現在很多化學合成還像“手工作坊”，今后這些合成任務可以交給AI機器，它們可以24小時連續工作，這將大大加快研發的速度。

問及未來，田禾說道：“我將繼續瞄準核心技術，潛心科學研究，培育時代新人。”