● 精密仪器系

一、背景情况

党的二十大报告对加快实施创新驱动发展战略作出重要部署，提出“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，加快实现高水平科技自立自强。”立足新发展阶段、贯彻新发展理念、服务构建新发展格局，高校的工科院系要把服务国家战略需求作为最高追求，始终胸怀“国之大者”，在充分发挥自由探索基础研究主力军和主阵地作用的基础上，加快探索高校科研创新范式和有组织科研模式，更好地服务国家重大战略需求和解决社会经济发展中的迫切问题，为高水平科技自立自强贡献力量。

清华大学精密仪器系（简称“精仪系”）深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和习近平总书记的重要指示批示精神，确立了“保持军工优势，强化基础研究，发展学科交叉”的学科发展思路，历届党政班子以“一张蓝图绘到底”的劲头带领全体师生接续奋斗，深入推进以工科大团队为组织形式的人才培养和有组织科研模式创新，形成了11个高水平工科大团队，在促进学科交叉融合、加强基础前沿研究、提高科技成果转化和产业化水平、突破“卡脖子”关键核心技术、探索适合中国国情的可持续可复制颠覆性创新道路等方面开展了卓有成效的工作，积累了重要经验，取得了显著成绩。下面以精仪系类脑计算团队、生物医学仪器与应用团队为例进行介绍。

二、主要做法

（一）推进目标导向的前沿基础研究重大突破，营造良好的创新生态

基础研究的战略性、重要性不言而喻，精仪系注重顶层设计和战略规划，以工科大团队为核心统筹各方资源，汇集各方力量，主动将学科发展的“小逻辑”融入强国建设、民族复兴的“大逻辑”，凝练行业领域基础研究关键科学问题，加强基础研究平台建设和条件保障，发挥学科交叉融合的“催化剂”作用，完善优化科技创新环境，推动提升精仪系科技创新整体效能，在国家急需的重点前沿方向取得突破。

施路平教授带领的类脑计算团队于2013年建立，主攻类脑计算这一前沿方向。在学校和精仪系的支持下，类脑计算团队于2014年发起成立了依托精仪系、由7个院校组成的类脑计算研究中心，在上级主管部门共同支持下开展有组织科研攻关。经过十年努力，团队在世界上率先提出了跨范式异构融合类脑计算新范式和架构，作为《自然》（Nature）封面文章发表，提出了类脑完备性理论和软硬件解耦的系统层级结构，发布了全球首款异构融合类脑计算“天机芯”、软件工具链和服务器，在类脑方向形成从基础理论、算法模型、器件、芯片、软件、系统到应用全方位的雄厚研究基础和创新能力，打造了多学科融合、产学研用结合的高水平团队，为类脑计算的发展和普及应用奠定了重要基础，相关成果在国家“十三五”科技创新成就展、2021年习近平总书记考察清华大学时均作为代表性重点成果进行了汇报。目前，英特尔和IBM等国际行业巨头的最新类脑芯片均已采用了精仪系类脑计算团队提出的异构融合架构。

欧阳证教授带领的生物医学仪器与应用团队成立于2016年，致力于推进质谱仪器小型化、质谱分析技术及质谱生物医学应用等前沿研究，自主研发了处于国际领先水平的小型质谱仪器技术、精细结构脂质组学技术，并正在推动“人类脂质组计划”这一大科学计划构想的实施。7年来，团队承担了国家基金委重大仪器研发项目2项、科技部重点研发计划2项等重大科研任务，2022年获清华2030苏州创新专项“人类脂质组计划相关技术与应用研究”支持，产生了一系列具有自主知识产权的先进质谱仪器技术和分析方法，取得了丰硕的重要科研成果。2021年以来，团队发表高水平论文20余篇。

这两个团队的经验，充分体现了利用我国体制优势探索适合国情的基于工科大团队有组织科研实现从“0”到“1”颠覆性原始创新的模式，成为我国在高科技领域打造“中国创造”和“中国学派”的典范，对于服务国家重大需求、实现高水平科技自立自强具有重要意义。

（二）实施有组织科研，推动国家战略急需的关键核心技术重大突破

关键核心技术是国之重器，精仪系以国家重大战略需求为导向，聚焦抢占科技制高点、引领重要科技领域、开拓交叉领域，深化与行业重点企业、重点地区战略合作，围绕重大核心技术攻关开展有组织科研，全力破解“卡脖子”难题。

类脑计算团队在类脑计算芯片与系统方向重点突破，提出了类脑多任务异步并行的“智程”执行模型，建立了类脑计算系统级抽象，据此研制出第三代天机类脑芯片TianjicX。以清华-中电海康-灵汐为核心形成的创新联合体，通过不断实践，探索出“创新-应用-市场”闭环的产学研用融合新范式，充分利用我国的体制和市场优势，通过基础突破引领、核心技术领先、应用牵引、积聚各方力量，共同推动可持续的类脑计算与智能颠覆性发展新道路。

作为人类脂质组计划的发起方，生物医学仪器与应用团队掌握脂质精细结构分析核心技术，开发了一系列基于此技术的脂质组学分析和成像平台，围绕人类脂质组计划中的重要问题展开质谱仪器、分析方法和应用研究。同时，作为全球领先的小型质谱仪器研发团队，研制的小型质谱系统已在国内毒品筛查、药物检测和临床诊断等即时化学检测应用领域崭露头角。例如，团队与相关部门和企业合作，构建了较为全面的小型质谱的毒品数据库，为毒品现场快检提供准确可靠的方案；与复旦大学附属华山医院神经外科合作，实现了基于小型质谱系统的术中胶质瘤分型诊断，并开展了目前全球最大规模的临床试验，准确率超过98%。目前，该团队已在细胞、体液、组织和器官等多层面开发应用技术，并在糖尿病、乳腺癌、肝癌、肺癌等多种疾病中发现与脂质异构体相关的潜在生物标志物，未来将在阐释疾病发病机制并进一步促进临床诊断方面发挥重大作用。

（三）提升科技成果转移转化能力，服务产业转型升级，促进学科和行业高质量内涵式发展

推动行业应用是产学研创新的最终落脚点，是国家创新体系建设的目标，也是增强原始创新能力、攻克关键核心技术的重要阵地。精仪系重视高质量科研成果的应用落地，依托重大科研任务、联动政府和企业力量，推动重大科技成果的转移转化，发挥其重要作用和社会效益。

2018年类脑计算团队孵化了北京灵汐科技公司，现已成为该领域的国内领军高新企业，并于2021年研发出全球首款商用类脑芯片和服务器，率先实现类脑应用落地，已在智能计算、智慧医学等领域推动解决高端智能芯片“卡脖子”问题。2018年，智能物联网和大数据领域的龙头企业中电海康从行业发展的趋势出发，把类脑计算确定为未来核心战略方向，和清华大学建立了类脑计算联合研究中心，由此构建了类脑计算领域创新链和产业链融合的创新联合体，在类脑计算理论、芯片、软件、系统和应用等方面进行全方位深入合作。目前，创新联合体联合北京大学、浙江大学、同方知网等合作单位，共同承担了2030科技创新“脑科学与类脑研究”（中国脑计划）重大项目“异构融合类脑计算平台”的建设，打造目前全球规模最大、功能最丰富的类脑云脑，推动构建类脑计算完整生态圈。

生物医学仪器与应用团队在推进小型质谱系统和脂质精细结构解析技术研究的过程中，已成功实现了相关技术和仪器的产业化，创建了清谱科技有限公司。作为科学仪器“卡脖子”技术的突围者，团队始终坚持自主创新，针对脂质组关键科学问题和人民生命健康重大需求，专注于高端质谱分析产品的开发、生产和制造，为现场检测、科学研究、医疗诊断等领域提供实时、准确、简便的检测方案，并有望在人类脂质组大科学计划中发挥重要作用。

三、经验启示

（一）在学科方向上前瞻布局，把握战略机遇期，通过工科大团队的有组织科研新模式推动前沿交叉研究

准确把握智能信息时代对新型技术的研究和应用很重要，但抓住机遇、把握时机让研究成果落地，并把创新研究成果及时转化为推动我国科技进步的驱动力，形成战略竞争力更重要。例如，2013年前后，类脑计算这一颠覆性技术在国际上尚未形成公认的技术方案，为我国建立自主的技术长板和在信息竞赛中“换道超车”提供了历史发展机遇。施路平教授带领的类脑计算团队经过科学前瞻研判，准确把握战略机遇，汇集国内外人才和各方力量，建立了科研实力雄厚、创新能力突出、协同攻关能力强的工科团队，经过十年持续不懈的努力，在该领域不断取得前沿突破，使我国成为和美国在类脑计算和智能领域国际领先的两个国家，类脑计算领域的突破将带动工业、农业、医疗、金融等众多行业的变革性发展，未来将形成数十万亿市场的新兴产业。

（二）建立“创新-应用-市场”产学研用深度融合的闭环系统，探索适合我国国情的颠覆性创新技术引领发展新范式

一方面要充分利用我国体制优势，探索建立适合我国国情的“创新-应用-市场”产学研用深度融合的闭环生态系统，整合碎片化创新技术，形成全面的技术链条，将创新技术快速转化为实际应用和市场竞争力，促进技术与市场的有效对接。另一方面，要自主培养我国具有国际视野、掌握颠覆性创新规律、有颠覆性技术创新实践经验的战略科学家和领军人才，建立颠覆性创新的人才队伍和人才培养机制，为实现建设世界科技强国的奋斗目标提供源源不断的人才支撑。

（三）优先发展不可替代的比较优势技术，提升国产高水平科技成果的创新能力和实际应用效益

针对我国一些高水平科技成果面临低市场占有率、生产成本没有优势、容易被“卡脖子”的现状，应优先发展不可替代、具有比较优势的新技术。例如，人类脂质组计划这一大科学计划构想的提出，将对人类生命健康领域带来系统性变革，把握这一前沿科技发展趋势，优先发展不可替代的、具有比较优势的精细脂质解析技术，提升国产高端脂质分析仪器的创新能力，将为我国占领这一重大科技领域前沿制高点提供重要支撑。

（执笔人：柳强、白本锋、施路平、欧阳证）