6 2016年12月6日星期二Tel：（010）62580722 姻北京汉氏联合生物技术股份有限公司协办姻股票代码：834909 前沿 FRONTIER 名誉主编：韩忠朝执行主编：赵广立编辑：李惠钰校对：王心怡E-mail押glzhao＠ 传感器：“感知中国”的瓶颈 本报记者贡晓丽 挥挥手让手机静音，或用手指在手腕处刷一下发送文本，或扬手切换应用程序……当这种直观的手势用户界面进入我们的日常生活时，我们会很快忘记它的存在。
想象一下，在房间的某个角落，或者在你身体的某个地方，一个微小的超声波传感器艰难地工作着，它要从周围懒惰的空气分子中、从我们周围未使用到的超声波频谱中，提取出有用的信息。
如果物联网将实现数以百亿计的智能设备连接，或许到2020年，我们能以比语音和触摸更好的方式来与这个世界互动。
而智能装备之所以先进，离不开它的基础感官设备———传感器的快速发展。
早在2009年，前国家总理温家宝在无锡听取我国传感网发展和应用的汇报，提出了发展我们自己的“感知中国”。
经过七年发展，高端传感器技术不过关，仍然是物联网的发展瓶颈。
目前，传感器的四大应用领域为工业、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品。
其中，在国内，工业和汽车电子产品用传感器占比约42%，而发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。
从12月2日举办的全球传感器与智能化发展高峰论坛上可以看出，传感器在医疗、环境监测、油气管道、智能电网、可穿戴设备等领域的创新应用将成为新热点，有望在未来创造更多的市场需求。
市场的驱动，也正是技术不断变革、进步的动力。
发展快速潜力巨大 传感器指能够感受规定的物理量并按一定的规律（数学函数法则）转换成可用输出信号的器件或装置。
“传感器是设备感受外界环境的重要硬件，决定了装备与外界环境交互的能力，是设备智能化的硬件基础，尤其在很多智能设备中，传感器决定着设备的核心能力。
”中国工程院院士、清华大学副校长尤政表示，“传感器的创新发展是国家创新驱动发展战略下信息化发展的关键。
” 万物互联，传感先行，已经成为业内共识。
中科院微电子所昆山分所所长阎跃鹏指出，传感器如果以用途分类，可分为力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、加速度传感器、生物传感器等。
而国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面：敏感材料从液态向半固态、固态方向发展；结构向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展；性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。
正是由于传感器行业存在诸多不足，使得物联网并没有带来预期的变革。
图片来源：百度图片 物联网技术的发展，对传统传感技术又提出了新的要求，产品正逐渐向微机电系统（MEMS）技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。
外延的全球传感器市场2015年超过700亿美元，其中中国超过1000亿元人民币，中国科学院微电子研究所所长、中国科学院物联网研究发展中心主任叶甜春指出，我国传感器市场的增长率超过15%，具有很大的增长潜力。
“目前国内传感器共分10大类、24小类、6000多个品种，而美国约1.7万种传感器。
国外厂商西门子、霍尼韦尔、欧姆龙等公司占有较大份额，国内厂商虽然有了较大发展，但远远不能跟上形势的要求。
”阎跃鹏指出，我国的传感器技术水平与种类数量都与技术先进国家有很大差距。
技术创新成本降低 随着MEMS、激光技术、高科技材料等 的技术进步，传感器的研发呈现多样化的趋势，有的利用生物材料模拟人类皮肤，创新传感器的触觉；有的利用MEMS技术研发微型智能化传感器，从而有利于复杂系统的集成；有的利用高精度的激光技术创造激光雷达，从而利于系统实时感知周边障碍物与环境等等。
摩尔精英创始人张竞扬在文章中指出，总体而言，传感器的研发过程呈现两阶段的趋势。
一是技术创新，根据未能满足的需求开发新产品。
在第一阶段中，传感器研发创新的方向源于智能装备、创新设备的需求，研发人员根据使用需求，创新出新型传感器。
二是成本降低，应用落地，产品逐步切合产业化需求。
在第二阶段研发创新的过程中，为了满足人们对于智能装备产业化应用的需求，研究人员从对技术开发的关注转为对成本下降的关注，以实现传感器大规模生产、智能装备产业化应用的愿景。
今年7月，由清华大学、淄博高新区MEMS研究院和国高（淄博）微系统科技有限公司共同完成的国内首套“硅基MEMS中试代工平台”达到国际先进水平，表明新型传感 器产业化步伐加快。
“MEMS是目前世界制造业的热点， MEMS以其微型化的优势，在加速度计、陀螺仪、光学MEMS、图像传感器等领域都有相关应用，在军事领域和以汽车、电子、家电等为代表的民用行业有着极为广阔的应用前景。
”参与了上述项目的尤政介绍说。
“传感器产业发展和区域产业发展密切相关，因为各个地区有不同的产业优势，在转型升级、产业结构调整过程中有自己的发展战略。
”尤政指出，“从中国科研院所角度来讲，政策制定共有三个面向，面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场。
主思路就是要和地方经济密切结合起来，根据区域经济发展规划，推动海内外的研究机构、创新型企业到适合的地区来发展。
” 系统牵引迎接挑战 虽然我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计、创新发展阶段，但传感器在我国仍有诸多挑战：高端领域核心技术未掌握，高端人才不足，生产、封装及测试的自动化、规模化能力低，缺少龙头企业，对新技术、新产品、新应用的敏感度低。
阎跃鹏指出：“传感器行业入门容易，但形成大批量产品难，真正具有开发实例的传感器厂家是离不开产品设计、核心芯片，以及信号处理软件算法、封装测试技术与工艺的人才，并且由于传感器种类多，应用领域广泛，国内厂家只顾自家眼前市场和产品，在缺乏核心技术的无自信心理状态下，无暇抢占对手市场，更无心开拓新产品、新领域的应用。
” 正是由于传感器行业存在诸多不足，使得“感知中国”提出七年来，物联网并没有带来预期的变革。
“每一类传感器从被发现到进入产业大规模应用的年限很长，基本上需要15年到35年。
”尤政认为，之所以转化时间长，是因为传感器就是要不断创新来获得竞争力。
他认为，“传感器要提高竞争力还是应该以系统为主，要将传感器的信号处理、传输一起来做，系统要做牵引，从跟踪仿制、打牢基础到后来需求方提出系统需求牵引产业发展。
” “无论是国内主张的集成式创新还是国外提出的积木式创新，前提都是基础要好，我国在经济速度放缓的同时究竟要做什么事？”尤政赞同将硬件设备，如传感器等元器件重点发展，“把基础产业搞得更好一些”。
本报讯近日，由中国科学院生态环境研究中心牵头承担的国家重点研发计划“纳米科技”重点专项项目———“纳米材料治理水体复合污染的应用基础研究及工程示范”项目启动会在北京召开。
项目负责人刘景富研究员汇报了项目的关键科学问题、总体研究思路和研究目标，清华大学教授李景虹、山东大学教授闫兵、南京大学教授潘丙才等课题负责人分别介绍了课题的实施方案。
与会专家从不同角度提出了建设性意见，帮助项目组成员进一步明确了研究目标和方向。
我国水污染严重，发展去除水中重金属、砷、氟和有机微污染物的水污染治理技术，是保护生态环境安全和人体健康的重大需求。
然而，现行的水处理工艺难以低成本、高效地去除这些毒害污染物。
纳米材料因其独特的性能，在水中污染物的吸附和催化降解去除等方面具有巨大的潜力，但目前总体仍处于实验室研究水平。
该项目将针对工业废水和饮用水源复合污染特点，在深入研究纳米材料水处理的机制和安全性的基础上，突破纳米材料的宏量制备、再生与循环利用以及水处理系统功能集成等工程化应用的技术瓶颈，实现纳米材料在废水处理和饮用水净化领域的规模化工程应用。
项目涵盖了基础研究、技术开发和工程示范全链条，将面向我国水中重金属和有机污染物复合污染治理的重大需求，重点研究以下内容：设计制备具有吸附、催化复合功能的新型纳米颗粒，并将其与纳米孔载体复合，构建面向复合污染控制的高选择性纳米复合材料；发展纳米材料表面结构和污染物的原位表征方法，研究水处理过程中纳米材料表面结构与性能的变化以及污染物的分子转化；发展分离富集环境和生物基质中痕量纳米材料方法，构建环境基质中痕量纳米材料的表征和定量测定平台，研究水处理过程中纳米材料的释放、环境转化与生物吸收；针对饮用水污染暴露的可能途径及暴露器官，基于人类细胞组合和易感小鼠模型研究纳米材料及其污染物复合物的生物效应，建立生物效应综合评价方法，并进一步研究纳米材料的生物效应机制；研发基于纳米复合材料的水处理集成技术，突破纳米复合材料规模化生产及其水处理工程应用的技术瓶颈，完成区域饮用水净化和工业废水深度处理的技术开发、系统集成与应 ﹃纳米科技﹄国家重点专项项目启动会在京召开 用示范。
项目的实施，有望在纳米材料处理水 中复合污染物方面取得突破，并在水处理 过程中纳米材料的转化和归趋研究、生物安全性评 价、纳米水处理技术规模化工程应用等方面提升国际 影响力，培养高水平的环境纳米科技人才和团队，推 动水处理纳米技术成果的转化应用，带动和支持相关 科技产业发展。
（薛
坤） 前沿点击 ﹃婴儿期﹄的 2016年可谓是“人工智能年”。
借着人工智能六十周年的东风，这一概念从年初火到了年末。
虽然也有专家担忧“，盛极必衰”，人工智能未来几年可能会遭遇“沉寂期”，但在更多的人看来，有着深厚应用根基的人工智能必将日益成熟。
不过，对于人工智能目前的发展状态，业界也有清醒的认识。
11月30日，在英特尔举办的以“释放AI原力拥抱AI时代”为主题的人工智能论坛上，英特尔公司副总裁、数据中心事业部数据中心解决方案部门总经理JasonP.Waxman的
一 人本报记者 工计红 智能靠何长大梅 句话引起了在场专家们的一致共鸣：“人工智能虽然火热，但仍处于婴儿期。
”未来，人工智能靠何长大，目前的发展重点在哪些方面，这些关乎人工智能未来的话题成为当天来自学术界、产业界的代表们热议的话题。
“都是数据惹的祸” 人工智能现在为什么这么火？在英特尔公司全球副总裁兼中国区总裁杨旭看来，一切的根源在于数据。
他在12月1日以“遇见智能互联的未来”为主题的演讲中，更是将之总结为“都是数据惹的祸”，给现场媒体留下了深刻印象。
“每位互联网用户每天产生的数据流量是1.5GB，相应的，一座智能医院是3000GB，一辆无人驾驶汽车是4000GB，一架飞机是4万GB，而一座智慧工厂则是100万GB。
”杨旭认为，人工智能技术 的关键就在于如何把收集到 的数据进行更好地挖掘、分 析，然后加以利用，实现增值， 因此，随着数据量的增加，人 工智能的价值也越加得到体 现，从而引发了日益广泛的关注。
杨旭透露，在英特尔未来发力的八大领域中，人 工智能居于首位，其他七大领域包括无人驾驶、5G、 虚拟现实、体育、机器人、精准医疗和“中国制造 2025”等，也都与人工智能密切相关。
此前，英特尔首席执行官科再奇
11月18日在美 国旧金山宣布，该公司将推出一系列涵盖从前端到数据中心的全新产品、技术及相关投资计划，以拓展人工智能的发展空间并推动其加速发展。
科再奇表示，英特尔正在整合优势，为人工智能提供最为广泛的技术选项，将其潜能在各个领域中充分释放，包括智能工厂、无人机、体育、欺诈检测和无人驾驶汽车等等。
在11月30日的论坛上，包括杨旭等在内的英特尔高管又再次重申了公司对人工智能的发展愿景。
Waxman告诉记者，“作为一家助力云计算，以及数十亿智能互联计算设备的公司，英特尔正继续转型以聚焦已经崛起的良性循环———云和数据中心、物联网、内存和FPGA等加速器，它们紧密联系在一起并通过摩尔定律而进一步增强，从而加速人工智能创新及其在企业和社会中的应用和普及。
” 当天，英特尔宣布将推出业内全面、领先的人工智能产品组合———英特尔Nervana平台，通过至强处理器、至强融核处理器、针对神经网络优化的LakeCrest芯片，以及Nervana图编译器、可信分析平台等软硬件方面的创新，来加速人工智能的应用。
软硬件组合的优势 在当天的互动讨论环节，中国科学院计算技术研究所研究员、计算机体系结构国家重点实验室副主任冯晓兵表示，人工智能未来发展将面临两大挑战：一是深化人工智能理论和方法的研究，以使其能够处理更多的应用，例如对于深度学习以外的算法的探索；二是设计出更加合理的系统，以使得现有的人工智能技术能够在一个可接受的代价下得到更广泛的应用。
英特尔中国研究院院长宋继强告诉记者，作为目前人工智能领域的主流算法，深度学习已经取得了巨大的突破，但也面临一些问题。
例如，随着数据量的增大，计算性能的提升会面临瓶颈，即数据增多的同时训练时间也会相应变长。
在这种情况下，技术专家们可以通过增加处理器的数量来扩展性能，但如果处理器数量达到了一定程度，这时瓶颈就不再是计算能力，而是处理器和处理器之间通讯或是处理器访问内存的I/O（输入/输出）限制，此时再增加处理器的数量也变得毫无意义。
“针对这一问题，Nervana技术可以更高效地定义内存的访问带宽和计算的密度，让它更好地匹配数据量增大的需求，同时能够让多个节点并行去支持这种大模型的训练，从而获得近乎线性的性能扩展。
” 宋继强还透露，在算法方面，英特尔在进行四大类的研究：一是聚焦需要更少数据和监督的算法，让训练做得更快；二是可以让训练模型稀疏化和修剪的算法，减少运算量；三是降低精度的算术计算；四是更强大的深度学习训练扩展。
“软硬件结合是一个可以大幅提升深度学习网络训练性能的方向。
”宋继强告诉记者，为此，英特尔的人工智能解决方案提供了一个端到端的架构，从底层到高层，从硬件到软件，明年都会有很多产品推出。
宫颈癌防治整体解决方案实现精准诊断与管理 薛坤 日前，在中华医学会第十二次全国妇产科年会期间，中国优生科学协会阴道镜和宫颈病理学分会（CSCCP）主席魏丽惠教授，中华医学会妇科肿瘤学分会候任主任委员、中华医学会妇产科学分会副主任委员、浙江大学医学院附属妇产科医院谢幸教授，北京大学第三医院耿力教授，山东大学齐鲁医院乔云波教授，广东省人民医院梅平教授与众多妇科肿瘤领域专家共同探讨了宫颈癌防治的最新指南、学术进展与临床应用。
谢幸表示：“宫颈癌是危害中国妇女健康的重大疾病之
一，其死亡率逐年上升，且有年轻化的趋势。
筛查是宫颈癌防治的关键手段，但由于我国人口众多、各地区医疗发展水平尚不均衡，较难实施统一完善的宫颈癌筛查诊疗计划，漏诊、误诊、过度诊治和随访不足等现象仍较为普遍。
理想的筛查方法必须满足疾病进展各个阶段的临床需求，找到临床获益最大化和筛查相关损害最小化的平衡点。
高危型HPV基因检测用于一线初筛，发现风险更高的人群 近年来，在宫颈癌筛查策略中，高危型人乳头状瘤病毒（HPV）检测愈发受到关注。
“根据大量循证医学研究结果显示，相较传统的细胞学筛查方法，HPV基因检测能对浸润癌的预防提供更多保护，具有客观、快速、敏感性高、可重复性高等优点，有助于减少妇科和细胞学医师的工作量，提高我国尤其是资源贫乏地区的宫颈癌筛查水平。
”耿力指出，需要注意的是，根据目前世界各国应用HPV疫苗的现状及大量临床研究结果和WHO关于HPV疫苗的立场文件，HPV疫苗的上市并不意味着未来就不需要宫颈癌筛查，今后几十年内仍将主要靠筛查来预防宫颈癌。
因此，建立适合我国国情的宫颈癌筛查指南和管理规范是宫颈癌防治临床工作的迫切需要。
一项对2004—2006年全国的1244例宫颈癌组织标本的研究发现，不同地区的宫颈癌都以感染HPV16和18两种基因型为主，感染率占到80%以上。
2015年初，妇科肿瘤协会（SGO）、美国阴道镜和宫颈病理协会（ASCCP）联合发布《高危型人乳头状瘤病毒检测（hrHPV）作为初筛方法用于宫颈癌筛查：过渡期临床指导》：推荐hrHPV初筛起始年龄为25岁，若初筛阴性，再次筛查间隔为3年；HPV16/18型阳性者，有高度的病变风险，应立即转阴道镜；而HPV16和18型之外的其他12种高危HPV阳性者，应结合细胞学进一步分流。
美国食品药品监督管理局（FDA）批准的可以应用于一线宫颈癌初筛的检测只有罗氏诊断cobasR高危型HPV基因检测，其采用荣获诺贝尔奖的实时聚合酶链反应（PCR）、扩增和检测技术，是目前仅有的获得FDA、欧洲统一（CE）认证、中国国家食品药品监督管理局（CFDA）批准在检测HPV14种高危型的同时进行HPV16/18分型的HPV基因检测方法。
细胞学双染检测优化患者分流管理 乔云波强调：“HPV基因检测特异性较低会造成较高的阴道镜转诊，所以，必须对HPV阳性患者先进行细胞学分流，以免引起患者过度心理负担及不必要的侵入性检查。
细胞学检测在宫颈癌筛查中发挥了重要作用，但仍存在敏感性低、假阴性风险等诸多局限性。
p16/Ki-67为区分潜在高级别病变提供了客观的检测指标，是唯一可以确认细胞发生转化性感染的生物标志物。
该检测独立于形态学，结果客观，能够显著提高细胞学诊断的准确性。
”对于特殊人群，如25岁以下的年轻女性、孕期、绝经期和术后复查患者的细胞学检查，有很好的辅助作用。
P16是在人染色体9p21中发现的第一个直接参与细胞周期调控的抑癌基因，而Ki-67则指示细胞增殖，在生理机能正常的细胞中，p16和Ki-67的表达相互拮抗，不会同时表达。
当细胞中同时检测出p16和Ki-67阳性时，强烈提示患者处于高级别宫颈癌前病变。
CINtecRPLUSp16/Ki-67免疫细胞化学双染检测能够同时检测出HPV持续感染后过度表达的p16和Ki-67，能更准确地发 现潜在的高级别病变患者，提高宫颈癌前病变检出率，帮助对HPV检测筛选出的高危人群进行进一步精准的分流管理，不仅减轻了病理医生的工作强度，降低患者漏诊率，也显著降低了阴道镜的转诊率，减少了不必要的过度诊断。
前瞻性PALMS研究和宫颈癌筛查临床试验ATHENA研究的充分数据显示，相比传统细胞学，CINtecRPLUS检测可以实现使用最少检测数、检出最多CIN2+病变，可用于ASC-US的分流检测、LSIL的分流检测、高危型HPV阳性的分流检测。
新型组织学检测提高诊断准确性、锁定癌变 2012年，美国病理学家协会（CAP）和ASCCP联合发布的下生殖道HPV感染相关性的鳞状病变的命名计划（LAST）指南最终认定，p16是唯一有足够的临床研究数据证实其可用于宫颈癌前病变诊断的生物标志物，使用特定克隆号（E6H4）的p16INK4a抗体是全球唯一获得IVD认证的p16INK4a抗体。
LAST指南推荐了四种对p16进行检测的建议：鉴别是HSIL还是类似非肿瘤性病变时；把握不定的CIN2诊断时；不同阅片人意见不一致时；细胞学或是HPV检测有高危病变的可能性，但组织学没有发现明显病变时。
梅平指出：“阴道镜活检组织学诊断是宫颈癌确诊的金标准，但传统方法仅依靠主观形态判断、缺乏客观标记，存在准确性低、一致性差等不足。
CINtecRp16组织学检测结合形态学诊断，当病理学家之间的意见不一致时可提高病理医师诊断的准确性，更准确预测高级别病变的风险，可用于鉴别HSIL与非肿瘤性病变（鳞化、萎缩、修复）、有疑问的HSIL、CIN1预后应用、CIN2处理的指引。
” cobasR高危型HPV基因检测、CINtecRPLUS细胞学检测以及CINtecRp16组织学检测，能够灵敏、准确地为宫颈癌早期诊断、危险分层与治疗管理提供完整的解决方案，为患者带来全程获益，符合现行各大指南推荐的筛查路径，满足临床诊疗需求。