【“第一”是这样炼成的——山西联通勇于实践“5G+工业互联网”的发展之路】
当前，全球新一轮科技革命和产业变革深入推进，信息技术日新月异。5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能，为疫情阴霾笼罩下的世界经济创造新的发展机遇。2020中国5G+工业互联网大会以来，中国联通深入贯彻落实“十四五”规划提出构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局，并把科技创新作为首要任务。抓住有利机遇，发挥自身比较优势，找准在双循环中的位置，加快5G+工业互联网产业发展，提升产业链现代化水平，推动构建新发展格局。
庞塔煤矿在地下800米深处、覆盖100公里巷道里，共部署了144个基站，建成全国首个井下5G商用网络；乡宁台头煤矿建成全国首个井下5G智能综采工作面，5G+综采工作面实现了煤矿颠覆性变革，整个综采工作面的操作人员节减至 6 人；塔山煤矿实现了矿井设备远程协同运行维护，“5G+智慧同煤”初具雏形；5G+工业互联网的融合助力鹏飞集团实现数字化转型，打造出了省内首家智慧工厂；全国规模最大的钢铁园区5G专网项目晋南钢铁集团铁水罐智能调度系统，成为我省唯一入选国家工业和信息化部移动物联网应用优秀案例——
5月27日，在工业和信息化部在山西召开的2021年“5G+工业互联网” 现场工作会议上，山西联通承揽建设的多个“5G+工业互联网”标杆项目成为国内或省内“第一”，颇为引入注目。
如何取得多个“第一”，到底有什么“独门秘笈”?让我们走进山西联通建设的“5G+工业互联网”标杆项目，一窥究竟。
抢占先机，做第一个“吃螃蟹的人”
2020年6月5日21时，地处吕梁山深处的庞庞塔煤矿，山西联通工程技术人员郭镇毅正在矿井下，将庞庞塔煤矿 5G网络的最后一个基站调试成功。至此，由山西联通建设的全国首个在地下800米深处、覆盖100公里巷道的井下5G商用网络顺利部署完成，共部署了144个基站。
自2019年5G正式商用以来，切实履行中央企业的职责使命，坚决将5G建设发展作为一项重要政治任务，始终坚持高起点定位、高水平规划、高标准建设、高质量落实，抢占先机、超前布局。
早在2019年9月，中国联通就依托5G网大带宽、广连接、低时延三大特性，以打造智慧矿山为目标，与庞庞塔煤矿签订了煤矿井下5G战略合作协议，共同进行井下5G设备改造。山西联通作为中国联通的智慧能源产品基地，是三大运营商第一个、也是到目前为止唯一一个在山西成立专业化产业互联网公司，整合资源向社会提供全方位互联网服务。2020年3月26日，山西联通成功中标庞庞塔煤矿井下5G专网项目。随着4月15日中国联通与庞庞塔矿正式签署商用合同，5G井下商用网络建设也开始了紧锣密鼓地部署实施。经过50天连续奋战，技术人员完成了庞庞塔煤矿南区和北区井下单节点5万兆、环网总带宽40万兆级别、采用5G切片技术的具备物理通道隔离的矿用IPRAN工业环网以及5G基站的覆盖工作；利用5G切片技术实现不同系统数据在一张网中的稳定专网传输。
“本次项目的技术与施工难度创历史之最，但非常荣幸，我们能成为第一个吃螃蟹的人。”山西焦煤党委宣传部常务副部长、新闻中心常务副主任王晋峰表示，该项目的实施必将为矿井后期智能化工作面改造、智能通风、智能运输等方面的远程智能控制和相关数据自动监测、实时互联提供坚实的技术支撑。
对于创建智能矿山来说，井下5G商用网络的成功建设不是一个阶段性结束，而是一个全新的开始。基于此网络，中国联通正加速研发多种智能应用，已在环境感知、智能视频回传、AI分析、重大设备故障预判等方面取得突破。目前，视频采集、智能分析、全面感知、三维展示、设备健康管理和VR高清直播等智慧应用，正在庞庞塔煤矿搭建，预计在今年实现井下少人、无人的智能煤矿建设目标。
庞庞塔煤矿5G项目的成功，标志着5G在智慧矿山的应用迈出关键一步。中国联通以此项目为标杆，大力推广“5G＋智能矿山”，与同煤集团、潞安集团、晋煤集团、台头煤矿等企业进行交流，并签订了战略合作协议。
直面痛点，技术创新引领发展
台头煤矿智能综采工作面正在技术人员的操控下自动掘进，地面智能化工作室内的操控平台电脑上显示出清晰的电流监控曲线图。
“山西联通的5G建设项目，为我们智能综采工作面建设的数据传输和远程控制开通了一条高速公路，现在技术人员已经利用5G网络操作井下自动放煤。”近日从台头煤矿了解到，该矿已实现了5G网络厂区全覆盖，智能化矿山开采通信“高速路”实现了更快、更稳定、更高效。
综采工作面是现代化煤矿生产的主要环节，是煤矿生产中环境最恶劣、工作最复杂的系统。以往采用有线网络实现彼此数据通讯的作业模式已不符合新时代对矿山发展的新要求，积极引进和研发采煤新技术、新工艺、新装备，切实提高单产单进水平成为摆在台头煤矿面前的一项重要任务。
“煤矿智能化转型是大势所趋。这也是新时期推动能源科技创新、培育转型升级新动能、激发能源革命新活力、实现煤矿高质量发展的战略任务和必由之路。”台头煤矿高永林表示。
山西联通了解到这些痛点后，多次与台头煤矿进行深入沟通交流，2020年8月27日，山西联通与台头煤矿成功签署合同，着力进行智能综采工作面建设，打造全国首例煤矿井下5G智能综采工作面项目标杆及示范模板。
在前期沟通调研中，前期投入资金压力大、综采工作面环境复杂、智能化改造后通信线缆容易与设备发生拉扯断裂，严重影响智能化生产效率和安全。为了实现5G对台头煤矿智能综采工作面改造，山西联通以5G无线控制切入点，积极参加矿方组织的技术交流，详细反复论证项目可行性和合理性，制定了切实可行的解决方案，全面部署了“一个核心控制系统+九个子系统”，并针对综采设备的控制系统进行改造。
功夫不负有心人。今年4月28日，台头煤矿5G+智能综采项目于验收通过。
“5G+综采工作面从台头煤矿实际出发，认真分析综采工作面业务场景，选取液压支架、采煤机工业控制作为低延时应用场景，选取重点区域摄像仪视频图像监控传输作为大带宽的应用场景，积极采用先进、可靠、实用的技术与装备，利用5G网络切片功能，保持业务隔离，保障业务安全。”工程人员介绍，台头煤矿工作面作为全国首个井下5G智能综采工作面，标志着山西联通在煤矿最具复杂性的采煤工作面开启了智能化建设工作，为“少人和无人矿山”建设提供重要的实践意义，走在了“5G+智能矿山”这一垂直领域的前列。
积极拓展，应用场景日趋广泛
近年来，山西联通充分发挥5G性能优势，在钢铁、煤化工、制造业、工业互联网平台等领域持续发力，以成立联合实验室为载体，建成工业新生态催生平台，打造了晋南钢铁、鹏飞实业、中晋冶金、太原市工业互联网平台等5G+工业互联网项目，并不断总结经验，进行规模化拓展。
2020年4月27日，由山西联通研发打造的太原工业互联网平台已上线试运行。该平台以打造太原市信息技术、装备制造、新材料、绿色能源四大产业集群为重点，主要面向政府部门提供经济运行分析及项目投资动态分析，为太原市工业企业提供数字化、网络化、智能化转型服务。
太原工业互联网平台项目一期主要为政府提供工业经济运行监测平台、工业转型升级项目管理平台，覆盖全市1000家重点企业，实现地方政府对工业经济的可视化、可预测智能管理，为政府决策提供支撑；项目二期重点打造太原市产业集群的工业互联网应用创新服务平台，如产业电商、产业链协同、IOT与智能制造、5G+AI应用、应用商店等，推动太原市工业企业“上云上平台”，为全产业链提供服务，全面提升太原企业工业互联网应用水平，助力工业企业提升智能制造水平。
2020年6月27日，山西联通为晋南钢铁集团研发开通了12个5G宏站，建成了省内首个5G网络规模覆盖工业园区的专网，同时还确定了无人驾驶、远程操控、皮带传送视频监测等创新业务合作内容，为省内钢铁领域智能制造项目首开先河。二期项目还将为其成立“5G创新联合实验室”，研发5G天车防撞、客运无人驾驶等，有效推动钢铁行业先进产能提升，助力钢铁行业智能化转型。
此外，山西联通与太原福莱瑞达物流公司、太原理工大学等联合成立5G+智慧物流实验室，面向制造企业、物流企业等企业客户，研发物流园区5G+AGV智能控制；与太原酒厂5G智慧酒厂合力打造可视化数据驾驶舱、监控中心大屏显示系统、安防监控平台管理等；与阳泉冀东水泥开发5G无人驾驶项目,包括5G 网络建设、矿车无人驾驶系统、远程监控与应急接管系统等；与鹏飞实业集团公司联合成立5G+智慧煤化工联合实验室，将改变了历史工艺——甲醇联产合成氨，实现产品的高端化、产品效益最大化；与中晋冶金合作的信息化安防监控系统项目已签约落地，未来将实现中晋冶金工厂车间从生产流程执行、AI视觉质检、大数据分析、人员行为管理、能耗管理及预测性维护的流程一体化、生产可视化、数据实时化等5G+智慧工厂应用场景……
国内16个省份200多个煤炭企业、20余个智能矿山项目，部署了基站数量超过100个的项目……这些数字，都已成为中国联通大规模拓展市场的有力佐证。未来，山西联通将紧跟中国联通的发展步伐，以5G网络建设为契机，继续发挥行业优势，整合产业链资源，围绕新基建加大投入、加快进度，推动更多项目落地，努力走出一条山西“5G+工业互联网”之路，助力山西转型发展。
当前，全球新一轮科技革命和产业变革深入推进，信息技术日新月异。5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能，为疫情阴霾笼罩下的世界经济创造新的发展机遇。2020中国5G+工业互联网大会以来，中国联通深入贯彻落实“十四五”规划提出构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局，并把科技创新作为首要任务。抓住有利机遇，发挥自身比较优势，找准在双循环中的位置，加快5G+工业互联网产业发展，提升产业链现代化水平，推动构建新发展格局。
庞塔煤矿在地下800米深处、覆盖100公里巷道里，共部署了144个基站，建成全国首个井下5G商用网络；乡宁台头煤矿建成全国首个井下5G智能综采工作面，5G+综采工作面实现了煤矿颠覆性变革，整个综采工作面的操作人员节减至 6 人；塔山煤矿实现了矿井设备远程协同运行维护，“5G+智慧同煤”初具雏形；5G+工业互联网的融合助力鹏飞集团实现数字化转型，打造出了省内首家智慧工厂；全国规模最大的钢铁园区5G专网项目晋南钢铁集团铁水罐智能调度系统，成为我省唯一入选国家工业和信息化部移动物联网应用优秀案例——
5月27日，在工业和信息化部在山西召开的2021年“5G+工业互联网” 现场工作会议上，山西联通承揽建设的多个“5G+工业互联网”标杆项目成为国内或省内“第一”，颇为引入注目。
如何取得多个“第一”，到底有什么“独门秘笈”?让我们走进山西联通建设的“5G+工业互联网”标杆项目，一窥究竟。
抢占先机，做第一个“吃螃蟹的人”
2020年6月5日21时，地处吕梁山深处的庞庞塔煤矿，山西联通工程技术人员郭镇毅正在矿井下，将庞庞塔煤矿 5G网络的最后一个基站调试成功。至此，由山西联通建设的全国首个在地下800米深处、覆盖100公里巷道的井下5G商用网络顺利部署完成，共部署了144个基站。
自2019年5G正式商用以来，切实履行中央企业的职责使命，坚决将5G建设发展作为一项重要政治任务，始终坚持高起点定位、高水平规划、高标准建设、高质量落实，抢占先机、超前布局。
早在2019年9月，中国联通就依托5G网大带宽、广连接、低时延三大特性，以打造智慧矿山为目标，与庞庞塔煤矿签订了煤矿井下5G战略合作协议，共同进行井下5G设备改造。山西联通作为中国联通的智慧能源产品基地，是三大运营商第一个、也是到目前为止唯一一个在山西成立专业化产业互联网公司，整合资源向社会提供全方位互联网服务。2020年3月26日，山西联通成功中标庞庞塔煤矿井下5G专网项目。随着4月15日中国联通与庞庞塔矿正式签署商用合同，5G井下商用网络建设也开始了紧锣密鼓地部署实施。经过50天连续奋战，技术人员完成了庞庞塔煤矿南区和北区井下单节点5万兆、环网总带宽40万兆级别、采用5G切片技术的具备物理通道隔离的矿用IPRAN工业环网以及5G基站的覆盖工作；利用5G切片技术实现不同系统数据在一张网中的稳定专网传输。
“本次项目的技术与施工难度创历史之最，但非常荣幸，我们能成为第一个吃螃蟹的人。”山西焦煤党委宣传部常务副部长、新闻中心常务副主任王晋峰表示，该项目的实施必将为矿井后期智能化工作面改造、智能通风、智能运输等方面的远程智能控制和相关数据自动监测、实时互联提供坚实的技术支撑。
对于创建智能矿山来说，井下5G商用网络的成功建设不是一个阶段性结束，而是一个全新的开始。基于此网络，中国联通正加速研发多种智能应用，已在环境感知、智能视频回传、AI分析、重大设备故障预判等方面取得突破。目前，视频采集、智能分析、全面感知、三维展示、设备健康管理和VR高清直播等智慧应用，正在庞庞塔煤矿搭建，预计在今年实现井下少人、无人的智能煤矿建设目标。
庞庞塔煤矿5G项目的成功，标志着5G在智慧矿山的应用迈出关键一步。中国联通以此项目为标杆，大力推广“5G＋智能矿山”，与同煤集团、潞安集团、晋煤集团、台头煤矿等企业进行交流，并签订了战略合作协议。
直面痛点，技术创新引领发展
台头煤矿智能综采工作面正在技术人员的操控下自动掘进，地面智能化工作室内的操控平台电脑上显示出清晰的电流监控曲线图。
“山西联通的5G建设项目，为我们智能综采工作面建设的数据传输和远程控制开通了一条高速公路，现在技术人员已经利用5G网络操作井下自动放煤。”近日从台头煤矿了解到，该矿已实现了5G网络厂区全覆盖，智能化矿山开采通信“高速路”实现了更快、更稳定、更高效。
综采工作面是现代化煤矿生产的主要环节，是煤矿生产中环境最恶劣、工作最复杂的系统。以往采用有线网络实现彼此数据通讯的作业模式已不符合新时代对矿山发展的新要求，积极引进和研发采煤新技术、新工艺、新装备，切实提高单产单进水平成为摆在台头煤矿面前的一项重要任务。
“煤矿智能化转型是大势所趋。这也是新时期推动能源科技创新、培育转型升级新动能、激发能源革命新活力、实现煤矿高质量发展的战略任务和必由之路。”台头煤矿高永林表示。
山西联通了解到这些痛点后，多次与台头煤矿进行深入沟通交流，2020年8月27日，山西联通与台头煤矿成功签署合同，着力进行智能综采工作面建设，打造全国首例煤矿井下5G智能综采工作面项目标杆及示范模板。
在前期沟通调研中，前期投入资金压力大、综采工作面环境复杂、智能化改造后通信线缆容易与设备发生拉扯断裂，严重影响智能化生产效率和安全。为了实现5G对台头煤矿智能综采工作面改造，山西联通以5G无线控制切入点，积极参加矿方组织的技术交流，详细反复论证项目可行性和合理性，制定了切实可行的解决方案，全面部署了“一个核心控制系统+九个子系统”，并针对综采设备的控制系统进行改造。
功夫不负有心人。今年4月28日，台头煤矿5G+智能综采项目于验收通过。
“5G+综采工作面从台头煤矿实际出发，认真分析综采工作面业务场景，选取液压支架、采煤机工业控制作为低延时应用场景，选取重点区域摄像仪视频图像监控传输作为大带宽的应用场景，积极采用先进、可靠、实用的技术与装备，利用5G网络切片功能，保持业务隔离，保障业务安全。”工程人员介绍，台头煤矿工作面作为全国首个井下5G智能综采工作面，标志着山西联通在煤矿最具复杂性的采煤工作面开启了智能化建设工作，为“少人和无人矿山”建设提供重要的实践意义，走在了“5G+智能矿山”这一垂直领域的前列。
积极拓展，应用场景日趋广泛
近年来，山西联通充分发挥5G性能优势，在钢铁、煤化工、制造业、工业互联网平台等领域持续发力，以成立联合实验室为载体，建成工业新生态催生平台，打造了晋南钢铁、鹏飞实业、中晋冶金、太原市工业互联网平台等5G+工业互联网项目，并不断总结经验，进行规模化拓展。
2020年4月27日，由山西联通研发打造的太原工业互联网平台已上线试运行。该平台以打造太原市信息技术、装备制造、新材料、绿色能源四大产业集群为重点，主要面向政府部门提供经济运行分析及项目投资动态分析，为太原市工业企业提供数字化、网络化、智能化转型服务。
太原工业互联网平台项目一期主要为政府提供工业经济运行监测平台、工业转型升级项目管理平台，覆盖全市1000家重点企业，实现地方政府对工业经济的可视化、可预测智能管理，为政府决策提供支撑；项目二期重点打造太原市产业集群的工业互联网应用创新服务平台，如产业电商、产业链协同、IOT与智能制造、5G+AI应用、应用商店等，推动太原市工业企业“上云上平台”，为全产业链提供服务，全面提升太原企业工业互联网应用水平，助力工业企业提升智能制造水平。
2020年6月27日，山西联通为晋南钢铁集团研发开通了12个5G宏站，建成了省内首个5G网络规模覆盖工业园区的专网，同时还确定了无人驾驶、远程操控、皮带传送视频监测等创新业务合作内容，为省内钢铁领域智能制造项目首开先河。二期项目还将为其成立“5G创新联合实验室”，研发5G天车防撞、客运无人驾驶等，有效推动钢铁行业先进产能提升，助力钢铁行业智能化转型。
此外，山西联通与太原福莱瑞达物流公司、太原理工大学等联合成立5G+智慧物流实验室，面向制造企业、物流企业等企业客户，研发物流园区5G+AGV智能控制；与太原酒厂5G智慧酒厂合力打造可视化数据驾驶舱、监控中心大屏显示系统、安防监控平台管理等；与阳泉冀东水泥开发5G无人驾驶项目,包括5G 网络建设、矿车无人驾驶系统、远程监控与应急接管系统等；与鹏飞实业集团公司联合成立5G+智慧煤化工联合实验室，将改变了历史工艺——甲醇联产合成氨，实现产品的高端化、产品效益最大化；与中晋冶金合作的信息化安防监控系统项目已签约落地，未来将实现中晋冶金工厂车间从生产流程执行、AI视觉质检、大数据分析、人员行为管理、能耗管理及预测性维护的流程一体化、生产可视化、数据实时化等5G+智慧工厂应用场景……
国内16个省份200多个煤炭企业、20余个智能矿山项目，部署了基站数量超过100个的项目……这些数字，都已成为中国联通大规模拓展市场的有力佐证。未来，山西联通将紧跟中国联通的发展步伐，以5G网络建设为契机，继续发挥行业优势，整合产业链资源，围绕新基建加大投入、加快进度，推动更多项目落地，努力走出一条山西“5G+工业互联网”之路，助力山西转型发展。
【杜江峰院士：科学仪器要从“0”到“万”】过去百年来，诺贝尔自然科学奖所涉及的开创性工作和重大发现中近70%借助仪器完成，物理和化学领域的发展更是离不开科学仪器的支撑。
正是意识到仪器在促进科技进步，推动人类对客观世界认识的重要意义，十多年来，中科院院士、中国科技大学副校长杜江峰带领的微观磁共振重点实验室团队在国家自然科学基金的长期支持下，“边科研边研制”，在微观尺度磁共振谱学及生物、物理、信息等领域得了一系列原创成果，60余篇相关论文在《科学》《自然》《自然》子刊和《物理评论快报》等期刊发表，多项成果获得奖励。他们依托创新科研成果研制的近20种仪器，已广泛服务于高校、研究所、医院和企业。
图：杜江峰和团队讨论问题。受访者供图
杜江峰认为，如果研制出原创的科学仪器是从“0”到“1”，那么把仪器送到千万用户手中，让用户来验收就是从“一”到“万”。在当前中国亟需各种高端仪器的情况下，仪器研制应做到从“0”到“万”。
△ “借”和“买”的困境
上世纪末以前，我国科学家多数是做些不用或使用低端仪器的研究。后来能从国外买一些高端仪器，但不少研究仍是“买得到就做，买不到就不做”。
“这给科技创新带来了巨大阻碍。一是发达国家对高端仪器禁运，有钱也买不到。二是即便能买，拿到仪器时也比人家晚一个阶段。三是拿到仪器后，因为没有维护维修能力，往往难以发挥最大作用。”杜江峰对《中国科学报》说，“现代科技已经发展到高度依赖尖端科学仪器阶段，但我们的供给严重不足，仪器缺乏已经成为制约我们原始创新的大问题。”
20年前，杜江峰团队基本上靠借仪器做实验，听说哪里有仪器，就跑去测一测，做次实验。10年前，团队有了第一台进口仪器，利用那台仪器，做出了一些成果、也发了文章。很快，“借”和“买”都不能满足需求了，他们就萌生了“自己做仪器的想法”。
2010年，团队得到中科院支持，启动一个200多万元的仪器研制项目。通过那个项目，团队积累了研发经验，也得到了锻炼。
随着国内科学研究对仪器的需求越来越旺盛，国家自然科学基金委、科技部，财政部陆续推出一些仪器研制计划。国家自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目定位于“前端”和“创新”，项目承担者需要做出从“0”到“1”的突破，研制出原创的仪器。
“我们去申请基金委重大科研仪器研制项目时，既有一定的研制基础，又做出了很好的成果，还有一支优秀的团队。”杜江峰说，“当时我们提的方案合理，各项指标也非常高，国际上又没有同类型仪器，这完全符合基金委的项目定位。”
“多波段脉冲单自旋磁共振谱仪”能够在不破坏研究对象的前提下，提供微观物质内部结构信息，拓展人们驾驭单个核自旋的能力，对前沿基础科学，对提升我国开展原创性研究能力意义重大。而且也是国际首台具备单核自旋探测灵敏度的多波段脉冲单自旋磁共振谱仪。
2013年初，杜江峰团队顺利获得国家自然科学基金资助，这让团队成员摩拳擦掌，准备大干一番。
△ 蓄积力量
缺乏高端科研仪器之“痛”有两个突出表现。一是发达国家的技术封锁，有钱也买不到。二是当我国少数领域迈入国际前沿时，迫切需要的仪器国际上也不一定有。
当中国科学家在多个领域跻身国际第一梯队时，缺“仪”之痛和今天的缺“芯”之痛如出一辙。
在研制多波段脉冲单自旋磁共振谱仪的时候，有个关键部件叫钻石传感器，它的灵敏度决定着仪器的性能。但当时相关的原理才提出来四五年时间，国际国内都没有现成的设备可参考。
“当时美、德有个研究组也在往这个方向走，知道我们要自己研制后，马上把相关的技术和产品都封锁了。”该团队成员、中科院微观磁共振重点实验室副研究员王鹏飞说，“2012年，国外厂商禁运了钻石传感器相关的产品和技术，所以一开始，我们就面临很大的困难。”
钻石传感器研制中用到一种离子注入技术，但当时大家连离子注入的机制都不清楚。
“杜老师在理论上给予指导，和我们一起讨论，研究解决方案。”王鹏飞说，“最终我们从一台农业育种注入机上得到启发，对它进行改造和设计，又造了一些部件，最终达到了项目初步目标。”
后来，团队不断摸索，找相关单位攻克VR加工技术，波导设计加工工艺。经过几轮迭代、团队用不到3年时间，将钻石传感器技术提升至国际先进水平。
“2016年底，连做传感器的原料也被发达国家禁运了，我们必须一点点摸索，攻克一道道工艺难关，但这也让我们一步步，全链条地掌握了核心技术。”中科院微观磁共振重点实验室副研究员秦熙说，“在这个过程中，能明显感觉到国外仪器厂商对我们的态度，经历了‘严防死守—针锋相对—互惠合作’的几轮翻转。”
在国家自然科学基金委两个仪器研制项目的资助下，杜江峰团队一路披荆斩棘，在实战中蓄积着“起跳的力量”。
△ “落地”才算验收
2014年，杜江峰发现，国内一些研究机构也面临着自己曾经的苦恼:迫切需要一些高端仪器但买不到。
这时他们已经研制出部分仪器，杜江峰认为，既然有这个能力，何不多做几台呢。
“我们要探索新的合作方式，改变过去那种‘立项研究，验收了事’的做法。”杜江峰说，“比如，中科院的某个研究所要买仪器，现在这个钱由中科院来出，我来研制仪器，他作为用户来验收。”
科学家研制仪器和企业家做仪器目标、关注点完全不同。高校和研究所的仪器研制项目属于“学术牵引”，可以不计原件成本，只要各项技术指标在验收时最好即可。但企业要完全遵照市场规律，以产出成套仪器为目的，注重稳定性，可重复性、讲究成本可控。
“尽管都和仪器有关，但做产品和搞基础研究是两码事。”杜江峰说，“不少项目是‘进门严苛，出门宽松’，只要能立项，验收通常并不困难。专家把各项指标一测，达标就可以通过。但仪器成为商品就像一个手机，不能今天有信号，明天没信号了。”
为解决学研产衔接的难题，让仪器研究真正“落地”，杜江峰下定决心，承诺延迟验收，让用户单位来验收。“用户什么时候觉得满意了，什么时候通过验收”。
“我们这套仪器原计划2016年完成，专家验收是2016年完成的，但用户实际使用过程中，不断发现问题、提出改进，包括原来计划里没有，但因为研究出现新情况、产生的新需求，我们都尽可能满足，最后用户彻底满意了，所以到2021年才通过中科院验收。”杜江峰说。
该仪器后期迭代也随着国仪量子（合肥）技术有限公司的成立，交由公司负责，从而更加明确了科研团队从“0”到“1”、企业从“一”到“万”的产学研模式。
△ 底气何来
“我们实验室有近40台装备，除了2009年买过一台进口仪器外，这12年来没买过成套装备，基本上自己想到的、需要的都自己来做。”杜江峰说。
目前，该团队研制的仪器已广泛服务于医院、企业、科研院所。谈及团队致胜的“法宝”，杜江峰用“品格、平台、氛围”六字概括。
“感谢中科院和基金委领导的远见和魄力，支持我们探索一种灵活的机制，比如‘边科研边研制’，比如支持我们把研制的仪器真正‘落地’。”杜江峰说，“在科学基金的持续资助下，我们也在实战中锻炼了一支特别能‘打’的队伍。”
“务实、低调，凝聚力强”是国仪量子（合肥）技术有限公司总裁贺羽对团队的最深刻感受。目前，“国仪量子”已经从科学家手中接过成果产业化的“接力棒”，开始用产品经营的思路、以工程化的方式向商业化迈进。
中国科技大学教授石发展说：“杜老师常说，学术讨论只有对错，不分地位高低。所以我们形成自由、平等的学术讨论氛围。我们从不打卡，但晚上12点实验室灯火通明也是常态。大家都奔着一个目标，做得非常开心。”
杜江峰认为，人才是大学最重要的产品，除了要培养他们的品格外，还要提供一流的平台，好的工作环境、科研氛围。
“非常感谢团队成员的努力。”杜江峰说，“虽然我们在单蛋白质分子磁共振探测、实现时间最优量子控制等方面取得了多个世界第一。取得了一流成果，培养了一流人才、提供了一流平台、做出了一流产业，但在仪器研制方面，跟国际先进水平仍有差距。仪器研制‘路漫漫其修远兮’。”https://t.cn/A6VixEF4
正是意识到仪器在促进科技进步，推动人类对客观世界认识的重要意义，十多年来，中科院院士、中国科技大学副校长杜江峰带领的微观磁共振重点实验室团队在国家自然科学基金的长期支持下，“边科研边研制”，在微观尺度磁共振谱学及生物、物理、信息等领域得了一系列原创成果，60余篇相关论文在《科学》《自然》《自然》子刊和《物理评论快报》等期刊发表，多项成果获得奖励。他们依托创新科研成果研制的近20种仪器，已广泛服务于高校、研究所、医院和企业。
图：杜江峰和团队讨论问题。受访者供图
杜江峰认为，如果研制出原创的科学仪器是从“0”到“1”，那么把仪器送到千万用户手中，让用户来验收就是从“一”到“万”。在当前中国亟需各种高端仪器的情况下，仪器研制应做到从“0”到“万”。
△ “借”和“买”的困境
上世纪末以前，我国科学家多数是做些不用或使用低端仪器的研究。后来能从国外买一些高端仪器，但不少研究仍是“买得到就做，买不到就不做”。
“这给科技创新带来了巨大阻碍。一是发达国家对高端仪器禁运，有钱也买不到。二是即便能买，拿到仪器时也比人家晚一个阶段。三是拿到仪器后，因为没有维护维修能力，往往难以发挥最大作用。”杜江峰对《中国科学报》说，“现代科技已经发展到高度依赖尖端科学仪器阶段，但我们的供给严重不足，仪器缺乏已经成为制约我们原始创新的大问题。”
20年前，杜江峰团队基本上靠借仪器做实验，听说哪里有仪器，就跑去测一测，做次实验。10年前，团队有了第一台进口仪器，利用那台仪器，做出了一些成果、也发了文章。很快，“借”和“买”都不能满足需求了，他们就萌生了“自己做仪器的想法”。
2010年，团队得到中科院支持，启动一个200多万元的仪器研制项目。通过那个项目，团队积累了研发经验，也得到了锻炼。
随着国内科学研究对仪器的需求越来越旺盛，国家自然科学基金委、科技部，财政部陆续推出一些仪器研制计划。国家自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目定位于“前端”和“创新”，项目承担者需要做出从“0”到“1”的突破，研制出原创的仪器。
“我们去申请基金委重大科研仪器研制项目时，既有一定的研制基础，又做出了很好的成果，还有一支优秀的团队。”杜江峰说，“当时我们提的方案合理，各项指标也非常高，国际上又没有同类型仪器，这完全符合基金委的项目定位。”
“多波段脉冲单自旋磁共振谱仪”能够在不破坏研究对象的前提下，提供微观物质内部结构信息，拓展人们驾驭单个核自旋的能力，对前沿基础科学，对提升我国开展原创性研究能力意义重大。而且也是国际首台具备单核自旋探测灵敏度的多波段脉冲单自旋磁共振谱仪。
2013年初，杜江峰团队顺利获得国家自然科学基金资助，这让团队成员摩拳擦掌，准备大干一番。
△ 蓄积力量
缺乏高端科研仪器之“痛”有两个突出表现。一是发达国家的技术封锁，有钱也买不到。二是当我国少数领域迈入国际前沿时，迫切需要的仪器国际上也不一定有。
当中国科学家在多个领域跻身国际第一梯队时，缺“仪”之痛和今天的缺“芯”之痛如出一辙。
在研制多波段脉冲单自旋磁共振谱仪的时候，有个关键部件叫钻石传感器，它的灵敏度决定着仪器的性能。但当时相关的原理才提出来四五年时间，国际国内都没有现成的设备可参考。
“当时美、德有个研究组也在往这个方向走，知道我们要自己研制后，马上把相关的技术和产品都封锁了。”该团队成员、中科院微观磁共振重点实验室副研究员王鹏飞说，“2012年，国外厂商禁运了钻石传感器相关的产品和技术，所以一开始，我们就面临很大的困难。”
钻石传感器研制中用到一种离子注入技术，但当时大家连离子注入的机制都不清楚。
“杜老师在理论上给予指导，和我们一起讨论，研究解决方案。”王鹏飞说，“最终我们从一台农业育种注入机上得到启发，对它进行改造和设计，又造了一些部件，最终达到了项目初步目标。”
后来，团队不断摸索，找相关单位攻克VR加工技术，波导设计加工工艺。经过几轮迭代、团队用不到3年时间，将钻石传感器技术提升至国际先进水平。
“2016年底，连做传感器的原料也被发达国家禁运了，我们必须一点点摸索，攻克一道道工艺难关，但这也让我们一步步，全链条地掌握了核心技术。”中科院微观磁共振重点实验室副研究员秦熙说，“在这个过程中，能明显感觉到国外仪器厂商对我们的态度，经历了‘严防死守—针锋相对—互惠合作’的几轮翻转。”
在国家自然科学基金委两个仪器研制项目的资助下，杜江峰团队一路披荆斩棘，在实战中蓄积着“起跳的力量”。
△ “落地”才算验收
2014年，杜江峰发现，国内一些研究机构也面临着自己曾经的苦恼:迫切需要一些高端仪器但买不到。
这时他们已经研制出部分仪器，杜江峰认为，既然有这个能力，何不多做几台呢。
“我们要探索新的合作方式，改变过去那种‘立项研究，验收了事’的做法。”杜江峰说，“比如，中科院的某个研究所要买仪器，现在这个钱由中科院来出，我来研制仪器，他作为用户来验收。”
科学家研制仪器和企业家做仪器目标、关注点完全不同。高校和研究所的仪器研制项目属于“学术牵引”，可以不计原件成本，只要各项技术指标在验收时最好即可。但企业要完全遵照市场规律，以产出成套仪器为目的，注重稳定性，可重复性、讲究成本可控。
“尽管都和仪器有关，但做产品和搞基础研究是两码事。”杜江峰说，“不少项目是‘进门严苛，出门宽松’，只要能立项，验收通常并不困难。专家把各项指标一测，达标就可以通过。但仪器成为商品就像一个手机，不能今天有信号，明天没信号了。”
为解决学研产衔接的难题，让仪器研究真正“落地”，杜江峰下定决心，承诺延迟验收，让用户单位来验收。“用户什么时候觉得满意了，什么时候通过验收”。
“我们这套仪器原计划2016年完成，专家验收是2016年完成的，但用户实际使用过程中，不断发现问题、提出改进，包括原来计划里没有，但因为研究出现新情况、产生的新需求，我们都尽可能满足，最后用户彻底满意了，所以到2021年才通过中科院验收。”杜江峰说。
该仪器后期迭代也随着国仪量子（合肥）技术有限公司的成立，交由公司负责，从而更加明确了科研团队从“0”到“1”、企业从“一”到“万”的产学研模式。
△ 底气何来
“我们实验室有近40台装备，除了2009年买过一台进口仪器外，这12年来没买过成套装备，基本上自己想到的、需要的都自己来做。”杜江峰说。
目前，该团队研制的仪器已广泛服务于医院、企业、科研院所。谈及团队致胜的“法宝”，杜江峰用“品格、平台、氛围”六字概括。
“感谢中科院和基金委领导的远见和魄力，支持我们探索一种灵活的机制，比如‘边科研边研制’，比如支持我们把研制的仪器真正‘落地’。”杜江峰说，“在科学基金的持续资助下，我们也在实战中锻炼了一支特别能‘打’的队伍。”
“务实、低调，凝聚力强”是国仪量子（合肥）技术有限公司总裁贺羽对团队的最深刻感受。目前，“国仪量子”已经从科学家手中接过成果产业化的“接力棒”，开始用产品经营的思路、以工程化的方式向商业化迈进。
中国科技大学教授石发展说：“杜老师常说，学术讨论只有对错，不分地位高低。所以我们形成自由、平等的学术讨论氛围。我们从不打卡，但晚上12点实验室灯火通明也是常态。大家都奔着一个目标，做得非常开心。”
杜江峰认为，人才是大学最重要的产品，除了要培养他们的品格外，还要提供一流的平台，好的工作环境、科研氛围。
“非常感谢团队成员的努力。”杜江峰说，“虽然我们在单蛋白质分子磁共振探测、实现时间最优量子控制等方面取得了多个世界第一。取得了一流成果，培养了一流人才、提供了一流平台、做出了一流产业，但在仪器研制方面，跟国际先进水平仍有差距。仪器研制‘路漫漫其修远兮’。”https://t.cn/A6VixEF4
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