只需一次拍照，工业机器人即可精准焊接、抓取，医用机器人即可判断孩子有没有脊柱侧弯。这种“高精度动态三维智能视觉芯片与系统”，结合了我国自主研发设计的MEMS传感器、人工智能芯片，大幅优化了人工视觉。类似的高精度人工嗅觉、触觉技术也正在研发中。而且，在同样的精度标准下，该技术将减少50%的制造成本，实现国产机器人的高智能、低成本三维识别。该成果还可应用于生物识别、智能家居、自动驾驶等众多领域。
日益普及的5G基站、新能源汽车及其快充站，均以第三代半导体为核心。碳化硅是第三代半导体的代表性材料，其外延设备的技术水平是关键。我国自主研发的第三代半导体碳化硅外延设备，温控精度更高，耗材成本低，可大幅度降低我国对进口碳化硅制备设备的依赖，预计最新机型今年内就将面世。
据了解，这两项当前国际先进的中国自主创新材料技术，都出自我省一座成立不久的新型科研机构，名为“材料科学姑苏实验室”(下简称“姑苏实验室”)。该实验室诞生于2020年6月30日，位于苏州独墅湖畔。
材料科学是几乎所有应用科技的重要创新之源。长期以来，在这一基础科研的世界，美日等国遥遥领先，我国只能跟随，先进技术一直为国外垄断。而在姑苏实验室，高精度人工识别、第三代半导体材料核心设备，这两个前沿材料技术项目分别被命名为G203、G2110，迄今所取得的成果均已国际领先。
通过自主研发，突破关键技术，加速解决我国在先进材料科学领域的“卡脖子”难题，姑苏实验室的这一自我定位，从中清晰可见。在某些细分领域，这一“年轻”实验室的目标就是完全自主研发而非国产替代，对标美欧日等材料科技强国，实现弯道超车。
解决重大问题：创新导向的突破
虽然成立仅仅22个月，姑苏实验室已经或即将取得突破的重大研发成果已远不止上述三项。碲化镉晶体激光、超导量子计算、第四代基因测序……一系列材料技术科研最新进展已领先全球。但这些不过是该实验室正在攻关的数十个重大项目之中的一小部分。
姑苏实验室副主任景震强表示，该实验室的成立宗旨是“围绕科技前沿、国家任务和产业需求，解决重大问题”。以此为导向，姑苏实验室确立了三大重点创新方向：电子信息材料、能源环境材料和生命健康材料。该实验室战略规划部部长李顺峰告诉记者：目前启动数量最多的是电子信息类项目，其次是面向我国“双碳”目标的能源环境类项目。成立以来，该实验室每年都启动逾20个新科研项目。其中2020年立项28个，2021年立项22个。
李顺峰说，从成立之初起，姑苏实验室就坚持两个基本原则：其一，“我们是一个解决重大问题的机构”;其二，“技术创新必须与产业需求紧密结合”。
为了增强“解决重大问题”的能力，在不到两年时间里，姑苏实验室迅速组建了强大的材料学科人才团队，目前已汇聚了506名科研人员。其中博士占比26%，机制灵活的“双聘”人才219人，国家级人才19人。另外，从去年下半年起，该实验室根据专家所长确立具体研发项目，以此面向全球吸引高层次人才。李顺峰说，实验室项目主要分为三类：产业发展项目，与企业合作，解决产业共性问题;战略攻关项目，来源于国家任务;前沿探索项目，通常成立院士工作室。迄今已有唐叔贤、陈良惠两位院士正式成立材料表面科学、光电子领域工作室。截至今年4月底，已招入一批海外名校博士或曾就职海外著名科研机构的专才，预计将有两位以上美国全职教授加入。
据记者了解，姑苏实验室正在努力打造“12421”钻石型人才结构。即，每个研发团队均包括1位学术带头人，2位国内所在领域TOP10高校科研水平以上的骨干，4位博士以上学历一线科研人员。李顺峰认为，在材料技术领域，日本、美国实力非常强，如此结构才能足以组成较强大的前沿创新团队，努力对标甚至赶超。
依托国际高水平人才团队，成立不到两年时间里，该实验室已接连面世诸多重大创新成果，从高精度三维视觉、第三代半导体碳化硅外延设备，到第四代基因测序仪……可谓水到渠成。
成果交易前置：创新机制的突破
立足于“与产业需求紧密结合”的宗旨，姑苏实验室还开辟了一种全新的科研模式——成果交易前置。这一模式的形成，标志着姑苏实验室已开始突破传统科研机制的束缚。在这种模式下，实验室围绕科技前沿、国家任务和产业需求这三个条件确定一个最新项目，寻找一家有技术实力的企业出资，进行联合研发。
何谓“成果交易前置”?李顺峰解释道，作为新型研发机构，姑苏实验室不同于大学和科研院所。尤其是大学，是自由探索、产生科学新知识的地方，兴趣往往是创新的第一动力。而新型研发机构承担着国家和地方的重大科技攻关任务，目标明确，研发成果最终必然走向产业化。而对于产业化，任何研发机构都不擅长，所以必须与有实力的企业联手。李顺峰坦言，由于江苏制造业实力强劲，材料技术需求突出，多数会选择与苏州或省内有实力的企业进行合作。
业内专家认为，“成果交易前置”其实质是企业预付成果转让费，姑苏实验室提前转让知识产权。创新链从基础研究开始到技术开发，再到产业化才能完成。但创新成果经常会面临转化效率低下等难题。基础研究可由高校、科研院所完成，产业化的主体则是企业，其间的“死亡谷”需要高水平科创载体来跨越。作为新型研发机构，姑苏实验室将“成果交易前置”，既能激励产业界将资金投向重大基础研究领域，也能检验科技项目是否具有产业化前景。此外，这一模式可以有效树立需求导向，围绕最紧迫、最关键的重大科技问题，各界联合构建协同创新的科研生态，解决科技与经济“两张皮”的痼疾。
该实验室高精度三维视觉项目负责人坦言，这一技术研发的最新目标是运行速度更快、设备更小、更好用，现在只是应用到工业制造车间里，将来希望能够融合到手机、平板电脑里。未来还需要我国人工智能、微电子等相关产业的积极投入，同时也为产业链上相关企业的升级发展提供新机遇。
科研项目的矩阵式管理，是姑苏实验室的又一机制创新之举。李顺峰说，姑苏实验室摒弃了传统的“课题组负责制”(PI 制)，全面推行“主战+主建”的矩阵式管理机制。“主建”，即面向世界科技前沿开展科研;“主战”，即组织重量级项目攻关团队，面向国家重大战略和产业技术需求，解决“卡脖子”瓶颈问题。
“顶天立地”：创新资源整合的突破
姑苏实验室由江苏省与苏州市联合打造，规划总投资200亿元，目标是争创国家级实验室。即：成为国内材料科学领域的顶级科研机构，也是国际一流科研平台。此之谓“顶天”。
李顺峰告诉记者，实验室的长期战略规划面向世界前沿，不断更新迭代。在目前最具优势的电子信息材料方向，主要聚焦三类材料工艺：化合物半导体，如光通信产业，但最底层的技术材料被美日等国“卡脖子”，必须实现突破;MEMS传感器，这是发展数字经济的基础，有的需要技术突破，有的需要“建长板”“补短板”;集成电路和基础元器件材料。这一方面日本卡住了全球的脖子。实验室首批研发项目之一是研发集成电路基础材料——22纳米光刻胶。能源环境材料方向，姑苏实验室的突破口之一是继续降低未来新能源的成本，以及太阳能、氢能、储能等进一步降本提效。
另一个维度上，姑苏实验室的目标是区域科技创新的组织者、创新资源要素的整合者、推动城市创新的实践者。某种意义上，其范围不仅限于苏州。科技界资深人士指出，这不仅是苏州的希望，也是姑苏实验室的现实坐标。此之谓“立地”。该实验室是集苏州全市之力打造的科技创新高地。景震强告诉记者，实验室之所以聚焦材料科学领域，一个很重要的因素是因为苏州乃至整个江苏省的制造业在全国最为发达，对新材料、新工艺的需求巨大且迫切。苏州和江苏有这一领域多个知名科研院所和高校，如：中科院纳米所、苏州大学、南京工业大学等，科研基础较雄厚。以高水平创新带动集群建设，推动苏州乃至江苏的高质量发展，这正是姑苏实验室的根基所在。
江苏科技战略研究院副院长张华认为，立足于苏州在纳米材料、信息材料等领域的集群优势，姑苏实验室应运而生。“姑苏经验”的最大特点是“产业出题、科学界答题”的良性反馈机制，能够更有效地放大江苏产业界科技创新的优势。可以预期，这一机构将成为面向长三角乃至全国的新兴战略科技力量。
(记者 王峻峰 见习记者 周凯航)
