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【关键词】超声波 PID 控制系统 性能指标
1 PID控制器简介
近些年来,无人机在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。无人机要实现自动控制、自主飞行任务的关键在于无人机飞行控制系统,其不仅包括传感器控制器等的硬件平台,而且还包括内部所采用的控制算法,其中控制算法是整个无人机控制的核心,在飞行控制系统中占据主导地位。
四旋翼飞行器是一个欠驱动系统,可以通过四个电机的转速来实现对四旋翼飞行姿态的控制。欠驱动系统为一类很复杂的非线性系统,对于这种系统的控制有一定难度。对于欠驱动、非线性的系统的研究方法有很多,这些控制方法分为PID控制、反步控制、滑模控制以及一些智能控制方法。本文对四旋翼飞行器采用的控制方法是双环PID控制,这种控制既具备经典PID控制结构简单,又考虑了系统遇到外部干扰时候的情况。
PID控制器的原理很简单,就是将系统的实际输出量与目标输入量做差得到误差,之后系统对误差信号做比例,积分和微分运算并对这三部分的信号量求和作为系统的控制信号。常规的PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)、微分单元(D)构成。
2 超声波传感器在无人机中的应用
超声波测距是最简单的感知系统,例如生活中常见的汽车倒车雷达,在Parrot等无人机上被人熟知。其基本原理是测量超声波的飞行时间,通过公式d=vt/2测量相关距离。具体是通过压电或静电变送器产生一个频率在几十kHz的超声波脉冲组成波包,系统检测高于某阈值的反向声波,检测到后使用测量到的飞行时间计算出距离。由于超声传感器的成本低、实现方法简单、精度高、技术成熟,在无人机定高控制系统中有很好的应用。
3 高度控制器模型建立
在四旋翼飞行器闭环控制系统中,创建串联的速度/位置反馈控制系统,在这个模型中,会考虑俯仰通道,滚转通道,以及高度控制。为了做控制器的设计,我们还需要使用估计出来的线性模型模型调节PID。在这里,我们只考虑四旋翼飞行器的高度控制。四旋翼飞行器的高度控制我们采用PI控制器,四旋翼飞行器物理模型建好后,通过Matlab软件中的SimMechanics仿真部分对四旋翼飞行器控制系统的高度控制进行仿真。
利用MATLAB软件对系统进行仿真建模如图1。
首先设定kp=ki=1,采样时间sample time 0.01s,给一个阶跃信做系统辨识,在t=6s的时候,输入一个阶跃信号,这个阶跃信号的偏移量为1,6s时阶跃信号的高度A为0.5,从辨识对象的输出与我们对被控对象的了解,可以看出被控对象为一个二阶系统,且带一个零点。
可以得到被控对象的辨识,被控对象的输入信号,需要不断的迭代试凑法,对系统进行优化后得到系统最优参数为K=8.533,tw=3.36,tz=0.9613,§=0.9。得到Simulation dada inspector曲线如图2。
绿色曲线是我们期望的信号,结合仿真曲线图各个曲线的性能指标,我们可以看出浅绿色线的响应时间与上升时间最短,但是它有很大的震荡性,超调与鲁棒性都最差,而黄色曲线虽然响应时间和上升时间比较慢,但是超调量与鲁棒性最好,因此,我们选用黄色曲线为我们的最优参数曲线,即选取kp=3.137,ki=2.331。
4 结论
本文介绍了用超声波模块帮助四旋翼飞行器实现定高的功能,首先对系统的结构进行分析,对定高控制器进行建模,之后用MATLAB中的simulink进行仿真,对PID进行参数调节,通过大量的仿真实验以及得到的波形曲线,分析其性能指标,得到我们最满意的一组,即符合我们要求的响应曲线。
关键词:农业生物技术;植物新品种;转基因
科学技术对人类发展所起的进步作用是显而易见的,但人们对生物技术与植物新品种的期望与我们面对的现实迫使我们再次思考科学技术“双刃剑”及其法律规制问题。生物技术将为最终解决食物、能源、资源、环境等影响人类生存的重大问题发挥越来越大的作用。充分发挥生物技术在农业生产中的积极作用,对加速我国传统农业向现代农业的根本性转变,促进农业可持续发展具有重要意义。但生物技术在诸多方面异于传统技术,让传统法律制度备感为难。强化抑或淡化生物技术领域的发现与发明颇具争议;尤其是转基因农产品的商业化生产。在世界范围内引起了激烈的争论。争论最初只涉及转基因技术的安全性问题,后来又蔓延到了社会、政治和伦理等领域,并由此引发出了一系列相关的经济和社会问题。以至于许多国家纷纷修改现有的规章、法规,或进行政策的相应调整,甚至重新立法,以迎接新技术带来的挑战。由技术创新而引发的市场失灵,以及各利益相关者之间的冲突等经济和社会问题,给技术创新蒙上了一层浓浓的阴霾。至此。迫切需要政府履行其经济和社会管理的职能。总之,世界各国一方面强化农业生物技术成果的知识产权保护:另一方面加强农业生物技术的管制,各国开始针对农业转基因技术及其产品的安全性管制。形成了保护与管制并存的农业生物技术立法局面,这对我国农业生物技术立法有着重要的启发。
1 生物技术的内涵
生物技术是匈牙利工程师Karl Ereky于1917年提出的。近年来,各国对生物技术的内涵有了较统一的界定。美国商务部把生物技术定义为用生物体或者它们的细胞、亚细胞或者分子成分来生产产品或者修饰携带特定性的植物、动物和微生物的技术。包含基因重组技术、分子生物学和其他领域发展出来的治疗疾病的方法、动物和植物驯化技术、发酵技术、生物信息学技术等。日本特许厅也有类似的生物技术定义,不仅包括发酵、杂交在内的老生物技术,还包括基因工程为代表的新生物技术。
在农业领域运用的生物技术被称为“农业生物技术”,是农业科学与生物技术相结合而形成的综合性边缘科学。现代农业生物技术是20世纪70年代以基因工程和细胞工程为主的生物技术,通过在细胞和分子水平上对基因进行操作,打破物种间遗传物质转移交换的天然屏障,定向地改变生物的某些性状。主要限于植物新品种、转基因农作物两大领域。吴汉东教授把农业生物技术直接集中在转基因动植物领域,认为“农业生物技术很长时间以来重点研究开发的是转基因动物和植物”。
2 欧美立法经验
2.1 欧盟农业生物技术立法经验
2.1.1 植物新品种
20世纪50年代,荷兰和德国先后建立了植物新品种保护制度,并促进《国际植物新品种保护公约》形成,在世界范围内肯定给予植物新品种育种者以知识产权保护;植物育种技术进步迫使公约不断修改。1978年修改的文本规定联盟各成员国可通过授予专门保护权利或专利权,承认本公约规定的育种者的权利。1991年的文本对成员采用何种方式以及以一种或两种方法保护植物品种未作任何规定,实际上为用专利方式或同时兼用专门方式保护发了“通行证”。其保护水平接近专利方式,进一步强化保护商业育种者利益,对于农民权利加以限制,植物育种发达国家力推的UPOV方式。保护水准更高。
以欧盟为代表的国家力推将知识产权保护纳入世界贸易体系,形成“与贸易有关的知识产权协定”。对成员国知识产权保护设立最低保护标准,如果达不到该标准,将受到贸易制裁。协定第27条第3项(b)规定:WTO成员国应当以专利或有效的专门制度,或两种制度结合,给植物新品种提供有效保护。
2.1.2 转基因技术
欧盟对转基因产品的安全性规制可追溯到1990年的关于转基因微生物的封闭利用的第90/219/EEC号指令。其后,颁布了系列关于转基因生物环境释放、食品零售商必须在标签上标明是否含有转基因成分、对具有高度风险的生物技术产品应禁止其进行市场开发、其他转基因产品的运输和销售要使用专门的包装和标志、关于含有转基因成分的添加剂和调味剂的食品和食品成分、对转基因产品的上市后强制性监测和风险管理等问题的规定。
欧盟在转基因方面的立法具有3个特点:管理机构多重化、管理态度严格化、管理模式纵深化。
2.2 美国农业生物技术立法经验
2.2.1 植物新品种
美国1790年的《专利法》认为生命形式的生物体是自然界的产物,属于“发现物”之列而不授予专利。1930年的《植物专利法》。打破了植物繁殖者和工业发明者之间的藩篱,扩充了专利物质的定义。是第一个以专利形式保护植物新品种权的。虽然在当时的技术条件下,农业品种主要通过有性繁殖获得。但在刺激农业新品种的创新和发展上起到了不可替代的作用,成为美国农业发展政策的分水岭。
随着农业科技的深化发展,美国受到欧共体和日本等影响,颁布了《植物新品种保护法》,对以有性繁殖方法培育的植物新品种、野生植物、自然生长的植物和其他植物品种进行保护,并由美国农业部植物品种保护办公室负责审查。反映了对于植物新品种保护的社会需求,顺应了全球对于植物新品种的立法潮流,体现了“阳光之下的任何人造之物都可以获得专利”的哲学理念,形成了专利法保护和专门法保护植物新品种的双重格局。
2.2.2 转基因产品
美国是最早展开生物技术安全研究和立法的国家。1976年美国颁布了《重组DNA分子研究总则》,1986年又颁布了《生物技术管理协调框架》。转基因农作物安全是生物安全的重要课题之一。迄今为止,美国尚未针对转基因农作物安全进行专门立法,只是在2002年5月,《转基因农作物和动物农民保护法案》、《转基因食品知情权法案》、《转基因生物责任法案》被提交国会讨论,内容涉及可能因转基因种子、植物在经济上受到危害的农民提供保护,标识制度,针对转基因生物造成的损害确定相应的责任。
美国在转基因方面的立法也具有3个特点:管理机构多重化、管理态度宽松化、管理模式水平化。
3 我国农业生物技术的保护现状
3.1 我国植物新品种的保护现状
根据《专利法》第25条,不论是用传统的生物学方法培育的植物新品种,还是通过基因工程的DNA重组技术或现代杂交技术得到的转基因新植物,都不给予专利保护。只保护育种方法,但育种方法却很难得到有效保护,效果并不尽如人意。“这些杂交制种方法即使获得了专利权,专利权人还是担心一旦出售父母本,别人很容易利用父母本去繁殖销售种子,而人民法院甚至包括专利权人很难判断他人繁殖销售的种子就是依专利方法生产的。尽管修改后的专利法规定,方法专利可延伸到依该方法直接制得的产品,但对植物品种来说,仍不能得到有效保护。对于杂交种。他人可以只用专利权人培育出的亲本与其它亲本生产杂交种,而不一定非要按照方法专利所保护的生产技术去操作,从而达到既不侵权,又可无偿使用他人成果的目的”。只是对于符合条件的植物新品种,植物育种者可以通过《植物新品种保护条例》进行保护,取得植物新品种权。这种保护方式降低了植物新品种的保护门槛,与欧美等国的保护力度存在差距。
3.2 农业转基因技术规制立法现状
随着人们对转基因作物的关注和重视。有关农业转基因生物安全的专门立法取得了可喜的成绩。颁布了农业转基因生物安全管理法规。以促进中国转基因生物技术研究,保障人体健康和动植物、微生物安全,推动技术创新。“这些立法从适用范围、主管机关和协调机制、安全评价制度、安全措施制度、标识制度、报告制度、许可制度、资料存档制度、监督检查制度、应急处理制度、法律责任制度等方面,就农业转基因生物安全管理做出了规定”。标志着我国农业转基因生物安全管理逐步进入法制化、规范化的轨道。
我国在农业转基因立法上具有如下特点。
3.2.1 法律、法规方面
①立法层级低,停留在行政法规、规章的层面上。效力远远低于法律,影响了执法力度,影响了其功能的发挥。②我国还缺乏一部全面、专门、完整的生物安全方面的法律。
3.2.2 管理方面
①管理制度不完善。综合性专门立法的缺乏反应到管理制度上,出现了诸如我国的转基因食品多头管理,部门之间的法律法规存在冲突的现象。②转基因植物生物安全评价体系滞后。管理法规运作机制薄弱。③必要内容欠缺。“例如,《农业转基因生物安全管理条例》规定的转基因食品仅包括转基因农产品的直接加工食品,但不包括使用转基因生物原料加工的食品。该《条例》中没有规定对这类食品应当如何管理。此外,法律责任规定的缺失也屡见不鲜”。
4 建 议
4.1 顺应植物新品种保护的立法趋势
关于植物新品种的立法保护模式,既有单轨制的专门立法保护,又有双轨制的保护模式,UPOV的双重保护正在成为一种趋势。伴随着我国农业科学技术的稳步发展,与国际植物新品种保护制度接轨成为不二选择,早在2000年修订专利法时就有学者提倡应当对植物新品种进行专利保护。
4.2 有选择性的双轨制保护模式
西方国家对植物新品种的保护模式主要有两种模式,一种是单轨制,即采用专门法进行保护;另一种是双轨制,即专利法+专门法进行保护,我国目前采用的是专门法的单轨制模式,可以有选择性地采用双轨制保护模式,把部分植物新品种专利列入专利法,拓宽专利权的保护范围。
4.3 建立健全的转基因产品法律法规体系
提高目前的法规的效力层次,制定统一完整专门的生物技术安全法,称作《生物安全法》,明确生物技术安全法的目的、原则,保障生物技术的健康发展,坚持协调、促进原则与风险预防原则;建立基本的法律制度对农业生物技术进行规制;确立以国务院生物技术安全管理委员会为最高管理机关的生物技术安全管理体系。
摘要:生物技术作为创造未来文明的五大新技术之一,正日益受到世界各国的加倍重视。本文阐述了生物技术的的定义,论述了生物技术的发展现状和发展趋势。
关键词:生物技术 发展现状 发展趋势
1.前言
我国的生化工程学科是在20世纪80年代初开始建立的,20多年来我国经历了将化工技术用生物技术和融合生物技术知识发展生化工程的2个阶段。[1]生物技术服务的领域主要包括医药、农业、食品、化工、冶金、能源等方面。在与人类健康有关的重要领域,已能设计和制造脏器、诊断试剂以及治疗药物;在农业上,能够制造兽药,培养植物细胞、利用基因工程和细胞工程技术获得抗病毒、抗虫、抗除萎剂、抗冻、抗旱、抗盐、保鲜、高蛋白、高养分的植物新品种和良种家禽、家畜;在化工方面,生产氨基酸、生物大分子及基本有机化工产品,如乙醇、丁醇、丙酮等,利用基因工程技术和细胞融合得到高产工程菌,为化工生产提供高效、低成本的新途径;另外在“三废”处理、低品位金属提取、生物能源、煤的气化和液化等方面都有不同进展。这些技术的丰富交叉引起了世界各国的强烈兴趣,生物技术商品化的竞争已经到来。
2.生物技术定义
所谓生物技术,即为应用生命科学研究成果,以人们意志设计,对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术,可用于研究生命活动的规律和提品为社会服务等。20世纪30年代生物技术以发酵产品为主干,40年代抗生素工业成为生物技术产业的支柱产业,50年代氨基酸发酵和60年代酶制剂工程相继出现,到70年代DNA重组技术使生物技术得到了突飞猛进的发展,并与信息技术、材料技术及能源技术共同构成了人类新的技术革命的基础。[2]
生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物,其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程,还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。
3.生物技术的发展现状
近些年来,以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛,并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术(Biotechnology)是指“用活的生物体(或生物体的物质)来改进产品、改良植物和动物,或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称,是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合,来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种,以工业规模利用现有生物体系,以生物化学过程来制造工业产品。简言之,就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。
生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等,其中,基因工程是现代生物工程的核心。基因工程(或称遗传工程、基因重组技术)就是将不同生物的基因在体外剪切组合,并和载体(质粒、噬菌体、病毒)的DNA连接,然后转入微生物或细胞内,进行克隆,并使转入的基因在细胞或微生物内表达,产生所需要的蛋白质。目前,有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业,用以开发特色新药或对传统医药进行改良,由此引起了医药产业的重大变革,生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程,其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术,对DNA进行切割、插入、连接和重组,从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料,采用生物学工艺或分离纯化技术制备,并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量而制成的生物活化制剂,包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品(DNA重组产品、体外诊断试剂)等。目前,人类已研制开发并进入临床应用阶段的生物药品,根据其用途不同可分为三大类:基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在诊断、预防、控制乃至消灭传染病,保护人类健康中,发挥着越来越重要的作用。
鉴于世界上技术先进,经济发达国家对生物技术的高度重视,面对世界新技术革命的挑战,我国“863”高科技发展计划把发展生物技术放在首位,结合我国国情,以解决发展我国农业、医药中存在的关键技术为重点,确定了三个主题:一是高产优质抗逆的动植物新品种、二是新型药物、疫苗和基因治疗、三是蛋白质工程。
4.生物技术的发展趋势
4.1生物技术在农业中的发展趋势
充分利用我国丰富的和特有的遗传资源,分离克隆有自主知识产权的基因和基因工程品种已刻不容缓,以期在以“基因”为核心的生物技术产业中取得主动。实现单基因生物抗逆向持久性抗逆、生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。重视转基因植物的环境安全性评估,借鉴国外的成功经验,防止转基因植物危害的发生与蔓延。随着基因组时代向后基因组时代的过渡,研究重心已经从揭示生命的所有遗传信息转移到整体水平上对生物功能的研究。因此,在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的蛋白质学的发展和成熟,必将与基因组研究互相补充,给农业生物技术带来革命性改变。建立一支专门的农业生物技术队伍,尤其是基因工程专业队伍,杜绝一哄而上,避免人财物的无谓浪费,把有限的资金用在刀刃上。
4.2生物技术在环境中的发展趋势
在污染的处理过程中,传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染,且运行费用高,处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解和转化因此,生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势,是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。[3]
生物技术的发展趋势将朝着传统技术的改良、与其他污染处理手段相结合和与现代高新技术相结合等方向发展,研究高效快速的工艺流程。
4.3生物技术在工业中的发展趋势
工业生物技术的新崛起有两个巨大的推动力,即社会强烈需求和生物技术的进步。人类社会发展迫切需要解决的问题是资源、能源、人口、环境问题.随着生物技术突破性进展,使得人类可以设计和构建新一代的工业生物技术,可高效快速地将各类可再生生物质资源转化为新的资源和能源。工业生物技术在生物能源、生物材料以及生物质资源化方面发挥着重要作用。[4]其中生物能源、生物材料、生物质资源化等都是现在以及将来发展的重中之重。
4.结语
生物技术是2l世纪改变人们生活方式最重要的科技手段。发展生物技术,实现产业化,将为国民经济培育新的增长点。大力发展生物技术和生物技术产业,需要有高水平的专业技术人才,只有高水平的专业技术人才才能掌握现代生物技术,为实现和发展生物技术产业作出应有的贡献。
参考文献:
[1]欧阳藩.生物技术发展现状及发展战略[J].现代化工,2004(6):1-7.
[2]瞿礼嘉,顾红雅,胡苹等.现代生物技术导论[M].北京:高等教育出版社,1998.
现在,经过几个世纪的孕育发展,生物技术已进入了一个全新的发展阶段。科技部相关负责人日前表示,生物技术是我国发展最快、潜力最大、与国外差距最小的领域之一。可见,生物技术的发展势头之迅猛在产业发展史上是罕见的。人们已认识到生物技术已逐步成为当今高新技术群体中最富有活力的领域之一,并与信息技术、纳米技术、新材料等其他高技术相互结合,正在全球范围内形成增值产业链,它的新概念和方法正带动农业、医药、食品、能源、化工、环保等多领域技术的共同进步。发展生物技术对解决当今人类社会面临的粮食、能源、资源、环境和健康等许多重大问题具有重要的现实意义和深远的战略意义。更重要的是,利用好生物技术,能够有力的提升一个国家的生物安全。现代研究已经证明,生物技术的危害远远大于核武器,因此生物安全已经成为国家安全的关键点。
2007年1月29日,全国科技工作会议在北京召开,科技部部长徐冠华在会上明确指出:“十五”期间,一批关乎经济社会发展的重大技术被攻克。在生物技术领域中,尤其在超级稻育种技术、新药创制等领域取得了重大突破;超级稻育种技术继续保持世界领先; “863”计划共有15个品种获得一类新药证书,109个新药品种进入临床试验阶段。他还表示,科技部将在今年年内正式启动实施若干项重大专项。在确保国家重大专项实施的基础上,在重大医疗器械设备、海洋资源与环境等领域实施重点专项。会上还提出了2007年科技工作的新亮点,将在综合交叉和重要科学前沿领域进行重点部署,组织实施干细胞、蛋白质、生殖与发育等科学研究计划,并在蛋白质科学等领域筹建10个国家实验室。
在21世纪的今天,世界各国都在由政府牵头,大力发展本国生物工程技术产业。发达国家均将生物技术及其产业列为战略高技术和新兴产业发展的重点。面对生物技术不断取得突破所带来的发展机遇,我国政府也高度重视,在“十五”高新技术产业发展规划中,生物技术产业被列入国家十二大高新技术工程,在国家“863”技术和科技攻关计划的支持和推动下,国内生物技术产业向着国际化方向迈步。
由此可见,我国生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变,从实验室探索到产业化的转变,从单项技术突破到整体协调发展的转变。生物技术的应用将会大幅度提高人类的健康水平,并可以引起医药的第四次革命浪潮。
转基因新药将进入临床试验
项目简介:转基因动物是利用细胞分裂,染色体倍增原理,通过实验的方法,将人或哺乳动物的某种功能基因导入哺乳动物的受精卵(或早期胚胎细胞)里,使导入的基因能够与受精卵的染色体DNA整合在一起。随着细胞分裂染色体倍增而倍增,使动物体内的每一个细胞都带有导入的基因,并能够将其稳定地遗传到下一代的同类动物。其不仅彻底将基因的培育工作从实验室转移到动物体内,还能通过动物自身的繁衍生殖。
项目负责:医学遗传学专家曾溢滔院士。
项目进展:在未来5~10年内,转基因新药在我国就能进入临床试验阶段,开始引领新一代医药产业。
意义:应用转基因动物乳腺生物反应器技术制造药物是一种可以获得巨额经济利润的新型产业。
基因工程乙肝疫苗研究
工程简介:近年来乙肝疫苗占据了主导地位,在生物制药领域,乙肝疫苗在市场上是巨头。
目前,乙肝新疫苗保护的靶对象正逐渐扩展为慢性肝病患者和肝炎病毒携带者,国外在单一抗原HBV疫苗基础上开发了多种抗原疫苗,临床表明预防甲肝、乙肝有效率在98%以上,因此合并有S抗原的Bio-Hep-B和Hepagene有望能替代现在广为使用的重组疫苗;预测到2010年,相继问世的疫苗将占HBV疫苗市场的20%,DNA疫苗、口服植物性疫苗、联合疫苗、治疗性乙肝疫苗有望成为新的热点。尤其是治疗性乙肝疫苗与现有抗HBV药物联合应用,将是肝炎新疗法之一,在这一方面,江苏复旦悦达生物技术拥有我国自主知识产权的乙肝治疗性疫苗已完成临床研究,商品名为乙克。
工程负责:江苏复旦悦达生物技术公司
进展与意义:目前乙肝疫苗尚在研究中。它是21世纪最具前景的疫苗品种,中国疫苗市场目前处在起步阶段,从市场规模到消费观念均有较大的发展空间。
糖尿病及各种疾病临床营养支持治疗学研究
简介:该系统根据各种计算公式与方法设计诊疗方案,并利用计算机完成各种运算,综合中医饮食疗养学及现代营养学之所长,能够实施对患者终生饮食治疗的科学指导,有力支持药物治疗及体育疗法,有利于控制糖尿病的发展,预防各种并发症的出现。
饮食疗法虽然是糖尿病治疗诸多环节中最重要、最基础的措施,但是由于以往常用的饮食疗法存在公式复杂、计算繁琐、食谱固定、适用性差,因此不容易满足患者饮食习惯的需求,致使患者饮食治疗不到位,血糖控制不理想,不得不加大药物的剂量,一方面增加了潜在的药物副作用对人体的伤害,另一方面使患者背负了更大的经济负担。 “糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”在设计思想中,充分考虑了融合中西医特色,旨在取长补短,以提高糖尿病饮食治疗的效果。力求达到画面清晰、操作简单、使用方便。由于该系统设计良好的人机对话平台界面,最终的结果均需通过人机交流来决定,能为每一位患者提供更人性化、个体化的科学、合理、全面的膳食指导,不仅能够充分尊重个人的饮食习惯,而且大大加强饮食疗法的可操作性。
突破:本系统根据中医药学的特殊需要设计完成了中医饮食疗养库。在中医食物疗养库的文字录入程序中,实现了中文智能识别的快速、批量、准确的目标,同时利用模糊识别的方法检索查询中文信息,在完整保留古代资料的前提下,一方面最大限度地减少汉字数据冗余,另一方面大大提高了检索的精度及广度。
意义:“糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”的开发成功,为上述问题的解决,搭建了一个简易的中文工作平台。并具有极强的计算、统计相关数据及打印功能,更有利于该项成果的迅速推广应用。
生物芯片检测仪
简介:该设备是上海裕隆生物科技有限公司开发的用于生物芯片反应结果检测的自动化仪器,采用了光机电一体化技术,能够全自动摄取、处理、分析、打印生物芯片检测结果,采用了自动找点技术,智能性高,具有扫描范围大、扫描速度快、灵敏度高、信噪比高、全自动定位图像分析技术、全自动数据分析处理、操作简便等特点,适用于利用化学发光原理的生物芯片反应结果的检测。
进展:目前该项目处于中期阶段。
意义:可用于科学研究、教学实习以及临床检验等多个领域,市场面向医院、体检中心、血站等医疗卫生机构和科研院所。
生物芯片进行骨髓分析处理技术
技术简介:一种利用生物芯片对骨髓进行分析处理的技术, 是把多个捐献者的基因样本采集到一张生物芯片上,同时进行分析处理。而以往的技术一次只能对一个样本分析处理。这种用于骨髓分型的生物芯片,只有手指大小,仅一张就可以存储上万个人的白细胞抗原基因。据介绍,对人类白细胞抗原基因进行分型是进行器官移植和骨髓移植的前提,在我国,这种技术长期依赖进口,价格很高。每进行一份骨髓分型,就要支付500元费用。
技术进展:据介绍,目前美国骨髓库数量接近600万人份,而中国只有36万人份,难以满足患者的成功配型需要。如果要达到美国现在的水平,用通用的技术至少要20年,而采用生物芯片技术,时间可以节省一半,费用将节省1/3。
意义:日前由生物芯片北京国家工程研究中心研制成功,这在全球尚属首次,它可以大大提高骨髓分型的速度和准确度。
生物特征识别核心技术研究
技术简介:该课题是在人脸检测、面部特征提取、人脸识别与确认等核心算法、关键问题解决方案、应用系统设计等领域的成就。在课题组完成的二十余种算法中,大部分是独立提出的,有一部分是对现有算法的优化和改进,而且成果已获得实质性应用。在指纹识别方面,提出了混合模型的定义和复有理多项式的方向图模型等一种新的基于模型的指纹奇异点求取方法,并首次提出了断纹的概念,在相关成果的基础上实现了一个用于门禁的指纹识别系统。在掌纹识别、在线签名认证和多生物特征融合方面,独创地给出了皱纹的定义,并设计了一种新颖的方向图计算方法来准确的计算点的方向。完成了由皱纹点到皱纹的折线段描述。实现了一种融合人脸和指纹的身份认证系统。
技术突破:在基于人脸重心模板的实时人脸检测、基于自适应样本重采样技术的实时人脸检测、基于遗传算法的学习集扩展方法、结合人脸图像加光技术的特定人脸子空间人脸识别、基于变换域子空间判别分析的人脸识别与确认、基于球面谐波的光照估计和光照补偿策略、基于3D重建的姿态校正方法、误配准灾难问题研究、基于AdaBoost的人脸识别方法、基于多分量统计子空间判别分析等研究方面达到了国际领先水平。生物特征识别技术在国家机关及社会安防领域具有广泛而特殊的用途。
技术进展:该项目处于中期阶段。
意义:研究成果整体处于国内领先、国际先进水平。
高强度浅封堵技术研究
技术简介:随着人们对微观力学和宏观力学的研究,提出了通过紧密堆积理论和材料颗粒大小分布来提高材料的宏观力学性能的技术思路,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,进行级配和加工,使堵剂体系含有多种尺寸颗粒,实现良好的孔隙充填和混合物的紧密堆积,即单位体积堵剂中含有更多固相,从而得到高性能的堵剂。新型高强度堵剂主要由主剂、减轻剂、增强剂以及相配套的分散剂、悬浮剂等外加剂组成,采用减轻剂、增强剂两种材料复配使用,既满足了密度指标的要求,又保证了浆体的沉降稳定性。现场可根据施工需要配制出密度1.3 g/cm3~1.9g/cm3,适应温度为室温~150℃的堵剂。
成果分析具体如下:1.研制出高强度堵剂的主体配方并分析了堵剂各组分的变化对堵剂性能的影响。 2.通过岩芯试验表明堵剂对不同渗透率岩芯都具有很强的堵塞能力,渗透率在20μm2左右的岩芯的堵塞率达98%以上,10μm2左右岩芯(长度为24cm)突破压力在10MPa以上。 3.进行了8口井的现场试验,成功率100%,累计增油5000余吨,创产值200多万元,取得显著的经济效益。现场试验表明其对高渗透层(或大孔道)具有非常强的封堵作用,可用于注水井调剖施工及油井堵水施工。 4.高强度堵剂具有较强的自然选择性能,能够优先进入高渗透层(或大孔道)、带并形成有效封堵。 5.高强度堵剂具有较广的适应性,可用于砂岩、灰岩等不同地址特征条件下的调剖堵水施工。
技术进展:目前处于中期阶段,该项目经过一年的研究工作,取得了显著成果,达到了预期目标。
“中科红”海湾扇贝繁育
简介:“中科红”海湾扇贝是在张福绥院士引进海湾扇贝的基础上,突破构建海湾扇贝自交系和杂交系的技术障碍,构建了“壳色-生长”育种模式,培育出橘红壳色、性状优势明显的海湾扇贝新品种,其生长速度较海湾扇贝常规养殖对象提高 15.6%,成活率提高 19.2%。同时也创立了贝类家系育种新途径,构建了新的育种模式。
专家介绍,对繁育的“中科红”海湾扇贝苗种数量和规格都进行了随机取样测量,并采用目测法对壳色纯度进行了检验。检验测量结果显示:“中科红”海湾扇贝苗种数量2544万粒,平均个体壳高2.6±0.5 mm,最大个体壳高3.5mm,最小个体壳高1.5 mm。红壳色个体比例达92%以上。
目前国内外对创新型人才的定义尚未统一,现有研究主要从以下三个角度来对创新型人才加以解释:从创新型人才本身的综合素质加以定义,从创新型人才的价值加以定义,综合创新型人才的素质和价值加以定义。通俗讲,创新型人才,就是具有创新精神和创新能力的人才,通常表现出灵活、开放、好奇的个性,具有精力充沛、坚持不懈、注意力集中、想像力丰富以及富于冒险精神等特征。现有的大学生科技创新能力评价标准和实施办法对于培养和提高大学生科技创新意识和能力都发挥了较好的作用,但还存在一定缺陷。
1.1理论研究滞后,缺少完善的评价模式
目前,创新型人才和创新能力受到了广泛关注,但创新能力的界定和内涵尚未取得一致的认识。特别是创新能力是一种综合能力的体现,不同专业人才所需具备要素构成不完全相同。邓成超等认为大学生创新能力主要由创新思维、创新学习和创新操作构成。胥群从心理层面指出创新能力包含创新意识、创新思维、创新技能和创新情感。纪延光等则认为大学生创新能力有基础要素、创新要素、协作要素三大组成要素。金琴将创新能力分成了创新学习能力、创新知识基础、创新思维能力和创新技能4个指标。而针对不同专业更有不同的内涵界定。但目前任何一种研究尚局限于理论探索阶段,尚没有成为一致认可的标准,可操作性不足。另一方面,我国高等教育规模庞大,专业种类繁多,办学层次、办学历史、办学水平差异很大,采用统一的评价模式自然不能满足客观需要。对于生物技术这种理工结合、理论与实践兼顾,办学历史不长,学科仍处于不断快速发展之中的专业,相关研究更显不足。
1.2评价形式单一,评价内容片面
长期以来,我国对学生总体水平和素质的评价大多局限于闭卷考试,对人才的培养多以考试成绩为唯一标准,评价形式单一,这种从小学延续至大学的评价模式桎梏了大多数人的创新性和主观能动性。近年来,许多高校逐步改变了对大学生以分数作为唯一标准的评价体系。开始从课外活动、科学研究参与、校外暑期实践、参与科技竞赛活动、获奖以及人文艺术修养等方面进行综合评价,为更客观全面评价创新型人才提供了一些有益和可操作的经验。但总体讲,评价内容仍未脱离以分数为绝对主体的评价标准,上述活动在执行中仍面临参与人数少、敷衍应付、不具有强制性的尴尬。现有评价内容多体现出对知识的掌握程度。
1.3评价结构缺陷,重结果轻过程
现有评价体系中,过于强调考试的作用,看重的是最终评价,往往以一次考核来评定学生的优劣。这种应试化倾向的大学生学业评价体系导致大学生主体性的丧失,而培养创新能力的关键就在于提升人的主体性。此外,评价的主体是任课老师、评价的标准是分数,而对于过程和课外往往是忽视的。创新性人才的培养是一个长期的动态过程,每个学生的创新精神和创新能力亦是动态发展和不断积累的,且由于人的兴趣爱好、特长不同,创新能力体现的方面亦会有所差别,而现有评价机制往往缺少对创新能力的动态把握,不能在教学过程中实现对创新能力的动态评价,不能切实发挥教学评价体系的导向和激励作用,制约了学生创新能力的培养。
2生物技术创新型人才培养评价体系对策分析
2.1从共性和多样性角度界定创新型人才评价的内涵
在创新型人才评价标准上,既要坚持人的共性发展原则,又要突出人的个性特质。在创新性人才评价标准上,既要具备创新思维、创新技能等能力建设,又不能忽视精神层面、培养手段科学性、培养环境建设等多方面的要素。同时,专业、学科的差异使得这一内涵应具备专业所需要的特有标准,文科、理科、工科,以及本科教育、研究生教育及职业教育所蕴含的创新能力要求呈现出多样性。如生物类专业中生物技术和生物工程则应有所区别,生物技术侧重的是科学开发的创新,目前我国生物技术企业最需要就是研究开发型人才,占此类人才需求的58.3%,但“重理论、轻实践”培养出的生物技术人才应用性又较低,导致企业招不到合适人才与生物技术专业学生就业困难并存。生物工程人才应侧重的是工程技术设计、工艺流程的掌握与改进、技术开发等方面。因此,专业特点应在创新型人才的评价体系中得到体现。
2.2改革传统课程考核评价方法
目前,在大多数课程考核中同样体现出评价体系结构的局限性:闭卷考试多,开卷考试少,题型客观题多,主观发挥题型、思维题型量少;上课内容和实践内容陈旧、教学内容方式不够灵活、探究少;学生参与少、动脑机会少。传统的教学内容和考核方式不需要太多的灵活运用和平时知识积累,许多同学通过短暂的突击就能应付考试过关。因此,我们在教学中增加提问探究环节,考试环节增加主观题型、提高了无统一答案的试题比例,甚至在部分课程增加了学生自己查找资料、制作幻灯片和上台讲课的环节,收到了较好的教学效果,调动了学生的积极性和创造性。近年来生物技术专业学生在各种创新竞赛和社会调研活动中成绩不俗:如《赛克(cycle)生态农业科技有限公司创业计划书》获第七届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛荣获金奖;“规模化猪场粪便污水生物处理及资源化工艺”获第一届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖。
2.3完善实践教学质量评价体系提高学生创新能力
实践教学作为生物技术专业教学体系的一个重要组成部分,包含了校内实验性教学环节,以及毕业实习、生产实习、参与科研活动、参加学术讲座活动、申请承担研究性学习和创新性实验计划等弹性较大的其他实践活动。现有实验实践质量评价体系大多以实验报告、实习报告为依据,没有细化的评价指标,忽视了教师教学态度、实验准备、教学内容、教学方法和教学效果等情况的评价。而一个良好的实践教学评价体系对调动教师的创新性和学生的积极性至关重要。因此,建立涵盖实验教师教学质量、实验效果信息反馈和合理实验成绩构成的评价体系将有利于提高实验实践在创新思维培养、创新能力锻炼中的主导地位。一个良好的实验实践教学评价体系应包含合理的教学内容、贯穿全过程的量化指标,有利于强化教师的竞争意识和责任意识,引导教师开展教学创新研究。实验教学质量评价体系在提高学生创新能力,提高人才培养质量方面的研究已有一定报道,并且收到了比较好的效果。郭风法将实验课教学质量评价分为教学态度、实验准备、教学内容、教学方法和学生情况等五个方面,每一方面包含若干评价指标。我们通过设置配套的教学与科研紧密结合的实验教学内容,完善管理措施,将实验教学从基拙性向研究综合性、开放性推进,特别是与企业紧密合作,显著提高了学生的研发能力。近2年获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验2项,校级大学生研究性学习及创新性实验项目3项,学生创新思维和创新能力得到明显提升,一批学生进入中国科学院、上海交通大学、厦门大学等单位攻读硕士研究生,表现出较好的创新意识和实验能力。
2.4建立覆盖学生学习过程的动态评价机制