《重磅研究!中国首创人脑驱动机器人》

  • 来源专题:人工智能
  • 编译者: 袁晨
  • 发布时间:2024-07-08
  • 快科技7月5日消息,据天津大学官网,天津大学的科学家利用人类干细胞培育出类人大脑器官,并成功地将其与机器人通过片上脑-机接口技术相连。


    片上脑技术,作为脑机接口领域的一颗璀璨新星,其核心在于将大脑的复杂电信号与强大的外部计算能力深度融合。

    该技术由“片”(精密的电极芯片)与“脑”(体外精心培育的类脑组织)两大核心组件构成,通过干细胞培养技术,科学家们在实验室环境中构建了一个功能性的“类脑”生态系统,模拟了生物大脑的部分智能特性。


    尤为值得一提的是,此次研究在两大关键领域取得了突破性进展。首先,细胞培养技术实现了从二维向三维的飞跃,为片上脑构建了一个更加立体、复杂的神经计算网络,极大地增强了其信息处理与决策能力。


    其次,人工智能算法的巧妙融入,开启了混合智能探索的新篇章,使得这一系统能够更加智能地响应外部刺激,执行如自主导航避障、精确抓取物体等复杂任务。

    此外,研究团队还深入探索了物理场在促进人源性脑类器官生长发育中的积极作用,特别是对低强度聚焦超声技术的精准调控机制进行了深入剖析,为metaBOC——这一片上脑智能交互系统的核心“大脑”提供了更加优越、智能的培养环境。

    这一发现不仅深化了我们对大脑发育与调控机制的理解,更为未来脑机接口技术的广泛应用奠定了坚实的科学基础。
  • 原文来源:https://www.robot-china.com/news/202407/08/89316.html
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  • 《《Cell》重磅 | 中国科学院团队首创全球首台自动巡航杂交授粉智能育种机器人》

    • 来源专题:农机装备
    • 编译者:江浩
    • 发布时间:2025-08-18
    • 杂交育种是现代农业提升作物产量、品质与抗逆性的核心技术,但长期以来,花部形态不适配机器操作、授粉依赖人工、育种周期长等问题一直是制约产业效率的瓶颈。2025年8月11日,中国科学院遗传与发育生物学研究所许操研究员牵头的智能育种攻关团队在国际顶级学术期刊《Cell》发表了题为:Engineering crop flower morphology facilitates robotization of cross-pollination and speed breeding的研究论文。首次提出作物-机器人协同设计(Crop-robot co-design)的“双向奔赴”理念:用 BT(生物技术) 重塑花型,快速创制“机器人友好”的结构型雄性不育系;再以 AI(人工智能) 与深度学习驱动的机器人完成自动巡航杂交授粉,全球首台智能育种机器人 “吉儿”(GEAIR:Genome Editing combined with AI-based Robotics)由此诞生。 该模式显著降低杂交制种成本、缩短育种周期、提升效率,并在“BT筑基 + AI赋能 + Robot劳作”(BAR)的体系下,展示了 “AI for Science” 驱动新质生产力的清晰路径。 产业痛点:杂交育种“贵、慢、难” 市场需求强:2024年全球杂交种子市场约 3830亿元,预计 2029 年达 5904亿元;其中番茄杂交种 2024 年 85.4亿元,预计 2030 年 150.5亿元。 成本与效率瓶颈突出: ? 番茄:商业种普遍为杂交种,但因柱头内缩、花型闭合,全球制种至今基本依赖人工授粉——人工成本 >25% 的育种总成本,其中去雄≈授粉成本的40%;随人口老龄化,人工成本攀升更快。 ? 大豆:理论上杂种优势可带来 >30% 增产潜力,但大豆花高度闭合、人工杂交极难,无力规模化应用。 根因:花部形态并非为机器人而“设计”。闭合花型阻碍机器精准去雄与授粉,育种“贵、慢、难”长期难解。 图1 基因编辑GLO2,创建番茄柱头外露雄性不育系 技术路线:从“为机械适配作物”到“作物×机器人协同设计” 1) BT筑基:通过基因编辑“重新设计花型” 以番茄为体系,靶向花器官 ABC 模型中特异调控雄蕊发育的 MADS-box 基因 GLO2: ? 使闭合的雄蕊“开裂”且花粉败育(形成雄性不育),同时柱头自然外露,无需额外伸长; ? 形成结构型雄性不育系:既跳过繁琐去雄,又显著降低授粉操作难度; ? 不损伤杂交果实产量与种子质量,且摆脱遗传背景限制,具备广泛适用性(利于快速在不同品种系中复现)。 图2 各种glo2突变体的果实和种子表型 2) AI赋能:让机器人“看得见、摸得准、动作稳” 与中国科学院自动化所合作,自主研制智能授粉机器人并在商业化温室稳定运行: ? 视觉模型:基于深度学习的花朵检测与柱头定位(团队公开指标:柱头识别准确率 85.1%); ? 动作控制:单花授粉约 15 秒,一次巡航的授粉成功率77.6% ± 9.4%; ? 作业方式:可全天候反复巡航,直到确保目标花授粉坐果; ? 工程化:国产化自主率 >95%,整机成本具落地潜力。 3) 系统集成:构建“智能育种工厂” 将“吉儿”与团队自 2018 年以来发展的 从头驯化(de novo domestication) 与 快速育种(Speed breeding) 深度融合: ? 在可控光环境下加速世代轮换,近缘野生种的利用周期由~5 年压缩到 ~1 年; ? 兼顾抗逆性与风味/营养等品质目标,形成批量化、短周期的新品质创制流程; ? 本质上把“创制材料—杂交配组—加速选择—规模制种”连成闭环,搭建标准化、可规模复制的育种产线。 图3 深度学习驱动的花朵检测和柱头定位 图4 将 GEAIR 与从头驯化和快速育种相结合,快速开发优良番茄品系 关键数据与应用场景 番茄:在“能用”与“好用”之间找到平衡 ? 花型重塑带来可视可达的柱头目标,显著降低人工与机器人操作难度; ? 商业温室验证显示,机器人授粉效率与人工相当,但在一致性、可连续作业与整体人力节省方面具明显优势; ? 工程化可扩展:同类思路可推广至辣椒、茄子、马铃薯等茄科作物,以及其它存在花型闭合问题的作物。 图5 设计用于番茄异花授粉的移动机器人 大豆:率先迈过“杂交制种的第一道坎” ? 首次快速创制柱头外露的结构型大豆雄性不育系; ? 与常规材料相比,人工授粉时间节省 76.2%; ? 为我国率先实现大豆杂交育种、显著提升单产,提供了新一代“技术 + 装备”组合拳。 图6 商业化生产温室中机器人对番茄植株进行异花授粉 图7 编辑大豆B类基因,产生柱头外露的雄性不育系 审稿人高度评价 审稿人高度评价了该成果,认为其是一项令人振奋的创新性突破,是通过BT+AI交叉融合解决重大科技问题和产业难题的典范,展现了人工智能驱动科学研究(AI for Science)的巨大潜力。 研发团队及项目资助 中国科学院遗传发育所 许操研究员 为该论文的通讯作者, 博士研究生谢跃 、 张廷浩 和自动化研究所 副研究员 杨明浩 为论文的共同第一作者。上海交通大学 连文昭教授 ,清华大学 陶建华教授 ,自动化所 韩华研究员 ,遗传发育所 邹玉盼博士 ,自动化所研究生 吕鸿昌 、 孙杨昌 、 肖俊 也参与了该研究。遗传发育所 张凤霞博士 和许操课题组 陆叶子、张馨瑜、吕玉源 等成员,以及自动化所 齐靖达、王金阳、肖志纲、刘安琪 ,首农翠湖工厂 李新旭、李树山、王利利 等对该研究提供了重要支撑和帮助。该研究得到了 农业农村部重大项目 、 中国科学院战略先导专项 、 国家自然科学基金 、 北京市智能温室蔬菜创新团队项目 等项目的资助。 产业化与推广性评估 1) 经济性 在番茄等商业化作物中,去雄与人工授粉属于刚性且长期存在的高成本环节,且会因农村劳动力老龄化和人工费用上涨而进一步攀升 “吉儿”切入点精准(眼前的刚需 + 可计算的成本替代),国产化率 >95% 有望进一步降低全生命周期成本; 在“规模制种—异地/多点长周期作业”场景下,机器可长时间保持稳定质量,边际收益凸显。 2) 工程与运维 识别—定位—接触的“三步走”流程与温室生产节律相容; 模块化(视觉、导航、末端执行器)设计,使维护和升级更加便捷、成本更低。 与温室数字孪生/农业中控系统衔接后,可实现批次级与单花级的作业追溯。 3) 扩展性与生态 BAR 模式支持“育种-生产-采收-追溯”全链路 BT+AI 融合,给上游(基因编辑/材料创制)与下游(加工品牌/风味标准)都带来可度量的价值锚; 通过“作物-机器人协同设计”,将作物性状设计与机器可操作性同步优化,可迁移到更多作物与场景。 本文研究论文全文获取途径:本公众号后台回复“481” 农业科技侠交流群 入群可添加小编微信(扫描下方二维码,备注:来意-姓名-单位,若二维码添加失败,请公众号后台私信留言“入群”) 投稿、宣传推广、开白等请在本公众号后台回复“1” 转载请注明来源:本文转自农业科技侠数字与智慧农业微信公众号 编辑:农业科技侠团队 声明:本文旨在前沿分享,若有编辑等问题,敬请后台留言
  • 《2020中国工博会机器人展凝心聚力持续助推机器人产业高质量发展》

    • 来源专题:装备制造监测服务
    • 编译者:zhangmin
    • 发布时间:2020-09-15
    • 回望2019年机器人行业,受到全球经济和国际形势的不利影响,再加上终端需求的放缓、前期爆发的减速,整个市场发展并不理想。2020年初,突如其来的疫情,给机器人行业既带来机遇又带来挑战。疫情下行业应用增多,化危为机得以发展的企业不少;而实力不足、资金匮乏、技术欠缺的企业则被陆续淘汰。   2019年-2020年,中国机器人市场如同过山车般地起伏发展,行业格局出现了一定的动摇和裂变,国内外企业、老牌和新兴企业开始迈入新的竞争和博弈阶段。同时,生产制造智能化改造升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,中国工业机器人市场仍保持全球第一大工业机器人应用市场并持续呈现向好态势。随着云技术、人工智能、新基建5G技术、大数据等新技术的商业化应用,工业机器人应用难度大幅降低。工业机器人大规模代替传统劳动力进行生产活动是大势所趋。未来,工业机器人将实现更多的功能。在此背景下,我国工业机器人发展愈发精彩纷呈。   机器人展   本届主题:人机协作、智联未来   时间:2020年9月15-19日   地点:国家会展中心(上海)   展商数:300+   展示面积:56000㎡ 2019年RS现场盛况   今年中国工博会机器人展(RS)将于9月15-19日国家会展中心(上海)7.1H&8.1H如约而至!凝心聚力,携手国内外近300家全球知名品牌企业,在5.6万平方米展览面积上,围绕“人机协作、智联未来”主题,以更高水平更高规格的展示共同打造机器人行业最开放、最多元、最创新的交流合作共享平台。最前沿的机器人技术分享、全球/全国新品首发、最丰富的机器人案例应用场景、疫情下催生的新产品及全新应用解决方案层出不穷,人机协作、智慧物流、工业互联网、新基建5G、人工智能、大数据、云技术等热点在机器人上的融合应用将引爆全场!机器人展(RS)将持续引领全球机器人及智能制造应用的发展趋势。   8.1H国际馆 依旧群星荟萃   美的集团首次以上千平米的展示规模亮相机器人展,库卡机器人、美云智数、中央空调、安得智联四大板块首度合体。abb、发那科携带新品全球/中国首发。安川电机将展出至今为止最多的演示机数量。川崎机器人带来新的应用研发成果及方案。爱普生、雅马哈展示规模不减反增,将带来最丰富的全系统产品及方案。史陶比尔、雄克、THK、芝浦机械、IAI、Franka、纳博特斯克、哈默纳科、住友机械、电产新宝、NSK、ATI、onrobot、辛勒肯、斗山等外资品牌,不受国外总部疫情影响情况下毅然决然参展,表明深耕中国市场的决心。   7.1H 中国馆 首设“智慧物流”专区   今年机器人展上,首次设立“智慧物流”专区,全新打造围绕机器人应用的仓储物流供应链的生态圈,包含有仓储管理系统、物料搬运方案提供、无人化解决方案、抓取机器人、分拣机器人、运输管理系统、AGV/AMR自主移动机器人、智能叉车、3D视觉系统、自动识别系统、快速包装系统、机器人自动化物流码垛拆垛系统、智能物流解决方案等,囊括了仓储物流上中下产业链。在7.1H“智慧物流”专区,集合了该领域有史以来最多的优质厂商:新松、仙工智能、极智嘉、斯坦德、优艾智合、牧星智能、灵动科技、宾通智能、墨影科技、嘉腾、华睿、蓝芯科技、梅卡曼德、联核科技、汉振、聚时科技等等。另外也有8.1H的史陶比尔、电产新宝、东佑达、科瑞技术、知象光电、信捷动力等,带来了移动机器人和机器视觉产品。   当中新品不断,仙工智能SEER携带全球首发的企业数字化中台系统芒种系统。史陶比尔中国首发自主研发的WFT PF100 AGV自动引导车,专为重型负载设计,赢得了包括航空航天和汽车工业等领域的全球制造商的青睐。灵动科技带来的视觉自主移动机器人(V-AMR)采用视觉与激光融合的导航方式,具备极强大的三维地图构建能力。极智嘉智能搬运机器人M600C、梅卡曼德AI+3D视觉+工业机器人解决方案等等。   看协作机器人弯道超车、新品不断——人机协作、无所不能   在今年机器人展上将看到众多协作机器人厂商利用自身优势,进行差异化研发,在不同的细分领域深入应用开拓市场,展现国内外最丰富最前瞻最新颖的协作机器人应用案例。发那科中国首发CRX-10iA全新一代协作机器人,针对小型部件的搬运、装配等应用需求的用户提供精准、灵活、安全的人机协作解决方案。节卡全球首发新一代共融系列协作机器人、JAKA Zu系列协作机器人力控s版。遨博首次带来多机协作组装流水线,多级联动加视觉识别完成八间盒组装产线,多机位,多末端快换,精准定位,喷产品码。新松GCR5协作机器人等组成的GCR5三合一操作台集成了涂胶、搬运和拧钉三个应用,在 3C行业应用广泛。艾利特发布全新CS系列协作机器人。达明携带全球首创内建视觉协作机器人,推出新品Robot TraininKit。非夕继续展出自适应机器人Rizon拂晓。另外,还迎来集萃智造的首度亮相,带来自主研发的三款轻型协作机器人与无人清洗车。同时,迎来了Franka、国机、扬天等知名品牌的重磅回归。   国产化自主品牌的崛起,应用于生物医药、锂电、食品加工等新领域   绿的谐波自主研发的旋转执行器,将谐波减速器、力矩电机、电磁制动器、编码器、驱动器等集成一体。软体机器人模仿河豚自卫形态而仿生设计的柔性夹具ISC气囊式内撑夹具。配天机器人推出最新两款scara机器人。勃肯特推出最新协作并联机器人,IP68防水防腐型机器人,可适用于低温海鲜行业、高温油炸行。艾派科技推出新一代小6轴。广州数控和国机智能带来最擅长的冲压领域最新产品。科瑞技术跨行业应用,带来11米常的整条胶囊咖啡生产灌装线以及全自动胶囊饮品售卖机。沃德精密带来独立研发的固态硬盘全自动包装生产线。东佑达USB组装产线示范展示机和医疗应用设备展示机。还有卡诺普上下料应用的产线,新代科技智慧工厂解决方案,首次参展的鹰钛智能的九轴联动精密弧焊工作站。   建筑机器人、四足机器人、外骨骼机器人、防疫医疗机器人   今年首度亮相的建筑机器人大界,整个展台的生产建造将由自主研发的建筑机器人完成,实现建筑产业从设计到建造的全生命周期的信息化,数字化和智能化;同时智能建造的部分场景,将在现场通过大界的机器人产品实景演示。   宇树科技将带来中国首发A1四足机器人,是国内近似规格奔跑速度最快、最稳定的四足机器人。   上海微电机研究所、海同等携带外骨骼机器人。   除了工业智能化领域,智慧医疗领域机器人的渗透也将凸显。尤其在此次疫情下,催生了大批防疫机器人相关设备。哈工智能携带最新自主研发的用于静脉采血的自决策采血机器人。沃迪携带高通量液体处理系统和自动化核酸提取仪。