皮肤受伤 3D打印修复不留疤痕

“地掩天蚀”计划示意图

“便携式皮肤原位3D打印即时治疗系统”效果图

基于“超脑增强系统”的闭环反馈式脑调控头盔

能把地球当掩体来观测太阳的卫星望远镜、能让特种战斗人员能力大幅提升的超脑增强系统、能让士兵在战场上受伤后马上就地修复受伤皮肤的3D打印机、能帮你告别脸盲症的电子记忆、能让舰船防弹又隐身的海水护盾、甚至捕获太空小天体为我所用……这是在描述未来的科幻世界吗？不是。这是上周末在深圳举行的首届“率先杯”未来技术创新大赛里，参赛项目所展示的颠覆性“黑科技”。

上周，中国科学院第一届“率先杯”未来技术创新大赛（简称“率先杯”大赛）复赛连续两天在深圳举行，从初赛走出的120个前沿科技创新项目在现场展开激烈的路演角逐。这次大赛目的是为国家急需的“颠覆性技术”发展奠定基础，所以现场一些颠覆性的“黑科技”参赛项目让观众们叹为观止、脑洞大开。

【赛事背景】

一场未来技术的“头脑风暴”

6月21日~22日，“率先杯”大赛复赛在深圳进行，来自中科院数十个研究单元的科研人员、学生团体，以及高校、企业团体的各类创意畅想、技术突破以及产业应用等科技项目同台竞技，为在场近200名专业评审及导师、产业与媒体观察团、高校院所科研人员及现场观众带来了一场未来技术创新的“头脑风暴”。

“我们想要发掘的是足以颠覆某一领域现有科研与产业格局的前沿性技术，甚至是对主流和关键技术进行‘破坏性’替代，以达到‘颠覆性’效果的技术革新或科技创意。”中科院深圳先进院院长助理毕亚雷说。

“率先杯”大赛是由军委科技委发起，中国科学院主办，深圳市人民政府支持，以军民融合前沿科技创新的前瞻性、先导性、探索性、颠覆性为根本出发点，以期遴选具备开拓创新潜力的科研或创业后备人才，为国家急需的“颠覆性技术”发展奠定基础。

复赛评选出60个项目获复赛优胜奖，每个复赛优胜项目获20000元奖励。决赛将于7月中下旬在深圳举办。

参赛“黑科技”扫描

连日来，记者现场观摩了几个项目的路演，发现参赛项目给所谓“颠覆性”“前瞻性”的未来技术创新做了很好的注解，用地球当观测太阳的掩体、电子记忆、超脑增强系统、战地3D打印皮肤、反重力电磁推进动力系统、让军舰防弹又隐形的强磁海水护盾、把纤维素变成淀粉……这些听起来就很梦幻的技术，让观众听得大呼过瘾。

地掩天蚀——揭秘太阳风起源

在本次大赛中，参赛项目“地掩天蚀——揭秘太阳风起源”获得了评委们的一致认可和关注。该项目是一个观测日冕的构想，在国际上首次提出了“利用地球作为掩体，将望远镜置于日地连线的远端，进行日冕观测”的宏大构想。日冕是太阳的外层大气，在这里，大气温度快速地从几千℃上升至100万℃，并不停地向外吹送着速度高达数百公里每秒的太阳风，有时还会发生壮观的太阳风暴，影响到卫星、通讯、定位导航等如今与人类生活紧密相关的技术系统。这一切是怎么发生的？这个问题一直没有公论，2012年，《科学》杂志更是将日冕加热问题列为八大现代天文之谜之一。

“清晰的日冕观测是很困难的，这是因为虽然日冕很热，但它的亮度和我们平时肉眼所看到的太阳本体相比，不足百万分之一。”“地掩天蚀”项目的负责人中科院国家空间科学中心研究员罗冰显博士接受记者采访时表示。“在自然条件下，日全食是我们观测日冕的绝佳机会，但它发生的次数太少了，一次日全食只能持续几分钟，有时候可观测位置位于海洋上，有时候天气条件又不利于观测，所以靠日全食进行观测的次数极其有限。”

据介绍，科学家发明了一种称为日冕仪的仪器，使人们在阳光直接照射时也能对日冕发出的光线进行观测，极大拓展了日冕观测的手段。日冕仪的设计思路就来自于日食，通过放置一个人工遮挡板把太阳本体的阳光挡住，而只允许日冕的光线通过，从而进行日冕的观测。但是，受杂散光、渐晕等光学因素影响，日冕仪的观测效果受到限制，如果是在地球上使用，同样还会受地球大气散射、天气等条件的影响。

这个“地掩天蚀”计划借鉴日食形成过程，提出了一种新的日冕观测构想——把卫星望远镜发射到离地球约140万千米的日地连线远端，利用地球当掩体来观测日冕。据罗冰显博士介绍，这种利用地球作为天然的巨大掩体形成的自然观测条件好处多多，对大幅提升日冕观测精度，以及进行多种手段的联合观测，都非常有利。目前项目团队正在做进一步工程化实现方面的深入论证。

便携式皮肤原位

3D打印即时治疗系统

来自中科院沈阳自动化研究所的朱慧轩介绍了他们团队的参赛项目，“便携式皮肤原位3D打印即时治疗系统”。这套系统有什么特别？朱慧轩这样描述着应用场景——“比如我们的战士在战场中受伤了，如手臂被火烧伤了，有了这种便携设备后，我们在伤口清创后马上就可以对皮肤创面进行扫描，根据皮肤受损情况进行原位3D打印修复，这样可以有效促进皮肤损伤修复，不留疤痕。”

真的这么神奇吗？赛后，朱慧轩详细向记者介绍了这一项目。原来，该项目是面向战场创伤、火灾中最常见的皮肤损伤，利用皮肤组织损伤修复的窗口期，实现在战场等环境下，根据伤者皮肤损伤情况，实时进行皮肤组织原位随型3D打印，填补了传统组织工程方法构建皮肤组织的缺陷，对皮肤组织战创伤等急性损伤救治提供技术支持。

他们团队利用核心的生物3D打印技术，通过扫描战士皮肤创面，进行皮肤创口三维模型重建，然后利用自主开发的按需式阵列化压电喷墨打印技术，将多种高黏度的含皮肤细胞生物墨水进行高精度、高活性、高速的原位打印，构建仿生皮肤结构，加速皮肤组织的损伤修复，防止皮肤损伤感染等，达到有效治疗的目的。

朱慧轩还告诉记者，团队开发了环境温度适应性广，能快速光固化的生物墨水，生物墨水里的皮肤细胞是用新生儿的皮肤细胞，这样可以减少排异情况出现。目前，该项目的各个单项技术已经实现了突破，研发团队正在努力把单项技术进行整合，接下来还要进行动物体实验和人体临床实验。

这项技术能用在老百姓的生活中吗？朱慧轩告诉记者，这一项目的目标是开拓一种皮肤创伤等急性损伤治疗的新方法，研发一种便携式皮肤原位打印产品，供皮肤战创伤使用，同时将该技术推广到民用，可以为皮肤烧伤等急性皮肤损伤治疗提供帮助。

“超脑增强系统”

来自中科院深圳先进院脑认知与脑疾病研究所的蔚鹏飞博士介绍了他们团队的参赛项目——“超脑增强系统”。这项技术主要功能有两部分，让特种战斗人员的能力提升、和战后心理创伤修复。听起来感觉就是要让战士变身超级赛亚人了。

我们先看看这项技术有多强，可以应用在哪些场景？据介绍，在军用领域，它可以用来提升雷达兵、声纳兵的多目标跟踪能力，也可以让战士在射击时更快地进入注意力高度集中的精神状态。在民用领域，它可以用来提高多动症儿童的注意力，可以用在游戏竞技中让电竞选手的注意力更容易集中，需要精神高度集中的白领还可以用这项技术来改善注意力。

蔚鹏飞化繁为简地告诉记者，实现这些目标的核心技术手段是基于无创式的大脑调控刺激。因为脑组织是非常复杂的，这项技术要先对大脑进行计算机仿真建模，然后确定靶点和参数，再用电极对相关的区域进行电流的刺激，从而达到干预和调控的效果。蔚鹏飞告诉记者，团队现在正在研发一项新的无创式神经调控刺激技术，并且先在实验动物模型上展开机理性的研究，最终应用到人的脑力提升和情绪调控。

记者了解到，相似的技术在里约奥运会时就曾引起了世界的关注。一家公司开发的Halo运动耳机被称为电子兴奋剂，其通过内置在耳机头带的两个电极向佩戴者的大脑发射轻微的电流，这样就能得到更好的训练效果。不过Halo的运动耳机只能实现单向的刺激调控，无法在特定的大脑活动状态下给予精准的调控。与之相比，“超脑增强系统”是一个闭环反馈式的系统，它通过采集脑电波，利用人工智能算法实时读取大脑活动状态，匹配、推荐刺激参数，能够实现精准的，个性化调控。

据介绍，目前“超脑增强系统”已经研发成功闭环反馈式脑调控头盔、脑力训练软件以及云平台框架，针对注意力调控、学习增强等几种应用建立交互式训练范式，推向不同的应用市场。

专家点评：大赛让产学研合作各取所需

军事科学院国防科技创新研究院研究员李业惠说：“我认为这个平台最重要的是找人，就是发现团队、发现项目、发现新的思想，同时提供能很好地把想法变为现实的一条途径。大赛未来也可以继续开放、扩大影响力，提升全民的科技素质和科技兴趣。”

中科院光电技术研究所党委书记杨虎研究员表示：“这次大赛很有意义，打破了自娱自乐的科研氛围，面向青年、面向未来、面向应用。大赛平台也很开放，既展示自己学术创意、核心关键技术，也是相互启发、交流的平台。学科覆盖面非常广，平时很难有这么综合性的学术交流，展示大家独到的创意、独特的技术和应用，通过这样的方式促进我们的科研发展，更多地关注未来、关注创新，是一种非常好的形式。”

杨虎同时表示：“在这个平台上，青年科研人员有机会和社会多接触，和企业家多接触，最大的好处是可以了解社会需求、发现技术出口。大赛的平台可以把这两端连起来，有利于年轻人未来选择科研项目、评判科研价值。企业家、科学家关注的角度不一样，这两类人的交流、共同努力也可以推动社会进步。”