当前位置: 江南文明网 > 科技 > 智能 >

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中

条评论

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中

随着科技的日益发展,机器人也开始慢慢成熟,开始作用于人类的生活、生产之中,机器人有多种类型,整体尺寸从微观到宏观不等。

通常,工业生产、服务行业和军事战争中都能看到宏观机器人的身影。然而,在某些特定情况,例如体内介入诊断和治疗,宏观机器人往往由于尺寸过大而应用受限。因此,微纳机器人应运而生,该类机器人能在微纳尺度上执行任务且具有优异的灵活性、适应性,此外,该类机器人还能以集群的方式协同作业。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

在过去的几十年,微纳机器人俨然发展成为一个新的研究领域。其在生物医学领域具有最广泛的应用前景,如靶向药物传送与释放、疾病诊断与治疗等。此外,微纳机器人在军事方面也有着举足轻重的地位,其在纳米加工、高端制造和环境监测之中的应用也不容小觑。(微纳机器人可以做到战场上杀人于无形)

美国著名物理学家、“氢弹之父”爱德华·泰勒早在上世纪80年代就预言:哪个国家率先掌握纳米机器人技术,就一定会在下世纪的世界军事领域里占据主导地位。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

可能你觉得微纳技术离你生活很远,但事实上微纳技术已经被植入大系统中。比如,汽车上的陀螺仪用于判断姿态、方向,将微纳技术注入陀螺仪,汽车的提前预警速度大大提高,对于人们安全出行大有帮助。

可以说这项技术是全世界各个国家都想掌握的超级技术。而中国在此领域更是处于世界领先水平。而这都得益于这位日本科学家。那就是微纳机器人之父——福田敏男。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

福田敏男是世界超一流科学家,国际电气与电子工程师协会2020年度总主席,也是第一位亚洲人当选为总主席。

国际电气与电子工程师协会(IEEE)于电气、电子、计算机工程、通信、自动化工程等有关领域的开发和研究,现已发展成为全球最具影响力的国际学术组织之一。

目前,IEEE在全球160多个国家拥有约42万会员,领导如机器人与自动化学会、计算机学会等38个专业学会。以IEEE Transactions系列为代表的出版物是电气及电子工程、计算机及控制技术领域公认最具权威与影响力的国际学术期刊,刊登文章总量占该领域全球发文量近1/3。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

 

福田敏男在微纳机器人技术上做出的成就

从2008年开始,福田敏男就来到了中国工作,担任北京理工大学老师。从1984年起,福田敏男针对显微镜下操作微生物开展了大量的理论研究,21世纪以来,随着机器人技术、精密制造、控制科学的快速发展,2002年,福田敏男顶住压力,大胆对昂贵的扫描电子显微镜(SEM)实施大型改造,他首先将基于压电陶瓷驱动的高精密驱动器制造成集成度极高的操作机器人,同时使用先进的等离子刻蚀技术制备纳米级别的末端执行器,也就是纳米手术刀、纳米钳子等等,最后将这两个部分整合为微纳操作机器人,然后凿开SEM高真空密封的腔室,将机器人系统装入其中,成功实现了微纳尺度下“看”与“做”的完美结合。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

由此,福田敏男首创了环境扫描电子显微镜(ESEM)下生物目标的机器人化操作系统与方法,从而结束了人类对单细胞等微纳尺度活体目标只能看得到却摸不到的状态,基于该系统,福田教授相继提出了基于“纳米压痕”操作理论的活体细胞切割、参数提取和筛选的方法,这也成为世界上首个电子显微镜下生物细胞的机器人化操作理论体系,福田敏男由此被称为“微纳机器人之父”。

人体功能器官的衰竭与组织缺失是当前发病率最高且最具威胁性的医疗难题,其治疗费用高昂且治疗过程风险性高。组织工程通过在体外构建与人体组织与器官相似的功能替代品,有效解决了异体组织器官移植中免疫排斥与供源不足等诸多问题。然而,目前人工组织器官的构建方法大多仅能实现功能简单、形状单一的结构,难以真实模拟人体组织器官的运作过程。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

福田敏男创建了世界上首个跨尺度协同生物组装微机器人系统,制作出世界上最小的人工血管,直径为200微米的人工血管突破了毛细血管在微小之处无法实现氧分供应的瓶颈,将3D打印做出毫米级别的人工血管远远地甩在身后,人工微血管是构建复杂三维人工组织,并使其具有生物功能的必要条件,福田敏男突破了对微血管的机器人化构建,这为他继续研究包括肌腱、神经等更为复杂的人体组织重构奠定了坚实的基础。将为人造器官替代衰死器官带来了福音。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

目前,福田敏男在北理工的研究已经逐步延伸到对神经组织、肝组织等具有特殊生物功能的人工组织的机器人化构建中。在不久的将来,功能化人工组织的构建如果得以实现,并能从医学、生物学角度对其进行量化评估,那么人体器官的再生将近在咫尺。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

福田敏男还打造了世界首个纳米操作机器人系统实现了单细胞原位特性表征,为癌症等重大疾病诊断与个性化诊疗开创了新技术,被誉为未来高端医疗诊治机器人的代表。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

可以说福田敏男在微纳机器人领域首创了多项技术,都是具有突破性贡献的,他做出的成就将惠及千万中国人!

福田敏男还成功地进行了世界上首次对碳纳米管的三维操作,将三维操作缩小到10个纳米之内,为半导体制造技术带来了重大革新。他将中空的碳纳米管注入金属,两端施加电压,金属融化但碳纳米管由于熔点高完好如初,熔化后的组件就像沾了墨水的毛笔,一端可用金属书写各种形状、结构,从而实现了纳米的3D打印。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

他还是将自动化技术应用在纳米领域的第一人。通过机器人化的纳米操作以及自动化技术,把尘埃的飘浮不定变成有规律的动作,目前已达10纳米甚至以下的量级,有效地帮助工厂提升效率与精准度。

福田敏男在仿生机器人领域还首创了用于仿猿猴机器人的摆动控制器,在模块化机器人领域建立了世界上首台动态自重构机器人等。

迄今为止,福田敏男出版11部专著,发表SCI论文150篇,SCI总他引1400余次,多部专著已成为相关领域的经典著作,其中单篇他引最高次数为143次。

 

福田敏男对中国微纳技术人才的栽培

福田敏男为中国培育了众多的青年人才,迄今为止,迄今福田敏男培养的博士已超过100名。

福田敏男说:“在培养研究生方面,我只是根据学生的个性、能力和特点给他们提建议,从不命令他们做什么,并不是所有学生都能在短时间内研究出成果,我会耐心等待他们成长起来。”

其中包括“千人计划”专家郭书祥教授在内的大部分中国学生已回国工作,成为中国机器人与自动化领域的中坚力量。此外,他培养的诸多中国学生已成为世界著名学者,如美国密歇根州立大学董立新教授(曾任IEEE 纳米技术委员会主席)、日本芝浦工业大学陈新开教授等,极大提升了中国学者在世界机器人研究领域的话语权。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

团队先后在IEEE Trans.系列汇刊、ACS Applied Materials & Interfaces等国际知名期刊发表SCI论文22篇,在IEEE ICRA等机器人领域著名国际会议中获优秀论文/提名奖7项。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

福田敏男希望学生能站得更高、看得更远,希望他们中间能走出下个诺贝尔获奖者。

这些年来,越来越多在海外的中国学者回到中国,越来越多的外国科学家也来到中国。美国为什么能够做到全世界最为强大,就是因为它汇聚了地球最为顶尖的科学家。

 

日本顶级专家来到中国,攻克世界难题,帮助中国掌握多项超级技术

 

我们也要广纳人才,让中国变得更强!