記者俞陶然
你聽說過“生物混合機器人”嗎？
（略）有機融合的機器人形態(tài)，兼具高能量轉(zhuǎn)換效率、強適應性、自我修復功能、環(huán)境交互功能等生物特性和高精度控制、復雜任務(wù)執(zhí)行能力、可批量制造等機電優(yōu)勢，是機器人未來發(fā)展的新范式。近日，（略）科委發(fā)布“先鋒者計劃”（生物混合機器人主題）項目申報指南，引起很多科研人員的關(guān)注。
“多學科與前沿技術(shù)交叉，是這個項目的最大特點。”華東師范大學生命科學學院副院長葉海峰說，“據(jù)了解，很多高校科研人員想通過跨學科合作申報這個項目，競爭會非常激烈。”
“先鋒者計劃”生物混合機器人主題的設(shè)立，（略）科委建立的全球前沿科技動態(tài)掃描機制。相關(guān)研究團隊發(fā)現(xiàn)，美國、以色列、日本和新加坡等國家的多所高校在研究生物混合機器人。為引導上海科學家探索這一前沿交叉領(lǐng)域，定位于早期技術(shù)篩選和概念驗證的“先鋒者計劃”應時而生。
掃描全球前沿科技
市科委介紹，“先鋒者計劃”將不定期遴選主題并發(fā)布項目申報指南，生物混合機器人是這項計劃的首個主題。（略）科學學研究所的吳文偉博士說，近年來全球科技創(chuàng)新呈現(xiàn)出一種新趨勢——技術(shù)生命周期變短，技術(shù)突破頻率加快，技術(shù)復雜度增大，導致技術(shù)發(fā)展存在高度不確定性，節(jié)奏較慢的傳統(tǒng)科研模式已難以適應這種趨勢。因此，有必要在科技項目布局中采取加速試錯、動態(tài)優(yōu)化的策略，分散布局高風險高回報項目，主動應對未來技術(shù)的不確定性。
生物混合機器人就是一個研發(fā)風險高，但有很大應用潛力的技術(shù)方向。全球前沿科技動態(tài)掃描顯示：在美國，哈佛大學和埃默里大學利用人類心臟細胞制造出生物混合機器魚，其肌肉收縮強度、肌肉協(xié)調(diào)性和游泳速度隨心肌細胞的成熟而提升，最終達到與野生斑馬魚相近的性能水平；在日本，東京大學和早稻田大學開發(fā)出含有肌肉纖維的生物混合機械手，它受電流刺激后可抓取、移動物體并做出復雜手勢；在新加坡，南洋理工大學研制的“半機械蟑螂”已用于地震救援。它們是經(jīng)過改造的馬達加斯加發(fā)聲蟑螂，攜帶熱成像相機、導航傳感器和無線通信設(shè)備，能進入廢墟縫隙搜尋被困者。
基于全球掃描，（略）科學學研究所認為，生物混合機器人具有變革性，未來有望應用于工業(yè)制造、醫(yī)學診斷與治療、災害救援、未知地形探索、環(huán)境污染治理等領(lǐng)域，可開展前瞻性立項布局。
“這個專項的執(zhí)行期限是一年，每項資助額度不超過100萬元，根據(jù)里程碑節(jié)點驗收情況分批撥付，體現(xiàn)了加速試錯、動態(tài)優(yōu)化的特點。”吳文偉說。
組建學科交叉團隊
在流程設(shè)計上，“先鋒者計劃”也有創(chuàng)新之處。它的項目征集時間長達6個月，根據(jù)項目申報情況每1—2個月組織一次評審和立項，讓科研人員有充足的時間準備，組建申報項目的學科交叉團隊。在項目評審上，采用“摘要篩選+會議評審”方式：（略）
作為參與項目策劃的科學家，葉海峰回憶：“今年春節(jié)假期剛過完，我就接到電話，通知我當天晚上6（略）科委開會，討論生物混合機器人。”此后，他作為論壇主席，負責籌備了2025浦江創(chuàng)新論壇·前沿與交叉創(chuàng)新專題論壇“生物混合機器人”專場。論壇邀請到全國各地的多位相關(guān)領(lǐng)域科學家以及產(chǎn)業(yè)界、投資界人士，通過研討，明確了“先鋒者計劃”（生物混合機器人主題）項目申報指南的基礎(chǔ)內(nèi)容。
這份項目指南規(guī)定，生物混合機器人應滿足三個條件：由生物組件（組織、器官、微生物等）與非生物組件（（略）、合成材料等）（略）；包含傳感器、處理器和執(zhí)行器等基本功能單元；具備自主或半自主的環(huán)境交互功能。
指南設(shè)立兩個專題方向，包含活體組織驅(qū)動的機器人、生物器官增強的機器人、半生物半機器人、微生物或細胞機器人以及多個關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)課題。
推動跨學科合作
近年來，葉海峰團隊找到光遺傳學這個接口，（略）與電子軟件工程技術(shù)結(jié)合，開發(fā)出一種通過智能手機無線遠程調(diào)控“光控定制細胞”基因表達的裝置。在糖尿病小鼠實驗中，他們用手機App調(diào)控“光控定制細胞”表達胰島素，達到降低血糖的效果。
華東師范大學副研究員管寧子正在研制一種“特工益生菌”，有望治療代謝性疾病。益生菌通過口服進入人體后，80%以上會被胃酸殺死，如何保護它們活著進入腸道，并在蠕動的腸道內(nèi)定植較長時間？劉盡堯團隊研制的納米材料可制成微生物“防護服”。這種非生物組件與益生菌融合后，有望開發(fā)成口服型智能活體藥物，讓穿上“防護服”的“特工益生菌”既能防御胃酸攻擊，又能在腸道定植，通過精準控制藥物釋放，實現(xiàn)對代謝性疾病的長期有效控制。
在“先鋒者計劃”的推動下，這種正在醞釀的跨學科合作還有很多。吳文偉介紹，生物混合機器人領(lǐng)域涉及生命科學、控制學、（略）、微納加工技術(shù)、人工智能、新興材料等多個學科與前沿技術(shù)，通過前瞻性立項布局，可以激發(fā)這些學科專家的合作積極性，引導他們探索前沿交叉新范式。研發(fā)出原型產(chǎn)品后，這些項目成果將接受技術(shù)可行性、市場可行性驗證，為培育未來產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)。