對接集成電路、生物醫(yī)藥、人工智能三大先導產業(yè)“上海方案”

上海高校新興學科建設按下“快進鍵”

昨天起，上海交通大學首個AI周啟動，推出“AI十條”——人工智能賦能教育科技人才一體化改革工作方案。在2025年計算機科學排名CS Rankings中，交大計算機學科的人工智能分項居全球首位。

從招考“入口”看，交大首屆人工智能專業(yè)的錄取分數(shù)線為全校最高，學校還面向全體學子開放AI輔修專業(yè)。同時，以AI為龍頭，交大電子信息與電氣工程學院正式升格為全校目前唯一的學部。這一架構下，各系別也升格為計算機學院、集成電路學院、自動化與感知學院、電氣工程學院等。今年，交大計劃增加的150名本科招生名額，正是向這一學科大類傾斜。

當前，上海正大力培育新質生產力，深入實施集成電路、生物醫(yī)藥、人工智能三大先導產業(yè)新一輪“上海方案”。由此，從復旦計算機到同濟交通運輸，從上大微電子到上理工工程學等，各大高校相關學科建設正按下“快進鍵”，成為新興的學科增長點。

突破 集成電路物理極限

作為三大先導產業(yè)之首，集成電路不能“缺芯少魂”。如今，我國“集成電路科學與工程”學科已從原先的二級學科升級為一級學科。當芯片集成度越來越高、“線寬”越做越細，在肉眼不可見的程度上怎么實現(xiàn)精準“微雕”？

“進入5納米工藝節(jié)點，依賴于極紫外光刻技術，加工成本急劇上升?！鄙虾４髮W微電子學院院長趙建龍最近登上以“集成電路與生物醫(yī)學交叉融合”為主題的上海集成電路“大師講堂”講臺，他坦言，“先進光刻機設備和技術由少數(shù)西方國家把持，亟須引入新技術、新材料、新架構，突破制造工藝的物理極限?！?/p>

作為教育部、工業(yè)和信息化部等首批公布的全國50家現(xiàn)代產業(yè)學院之一，擁有集成電路一級學科的上海大學微電子學院也掛名“上海微電子產業(yè)學院”，是上海三大“國家級”現(xiàn)代產業(yè)學院之一，也是唯一與集成電路直接相關的現(xiàn)代產業(yè)學院。另兩大學院分別是華東理工大學現(xiàn)代生物醫(yī)藥產業(yè)聯(lián)合學院和東華大學新材料現(xiàn)代產業(yè)學院，均聚焦產業(yè)瓶頸進行自主創(chuàng)新。

既然擁有雙螺旋復雜結構的DNA可以通過自組裝，形成帶有特定功能性的蛋白大分子，這種自下而上、由簡入繁的自組裝機制，能不能用于半導體器件的“增材制造”？趙建龍表示，利用DNA這樣的核酸自組裝機制，可以創(chuàng)造形狀可編程的框架核酸結構，作為“生物建材”生產復雜的三維納米結構。

趙建龍帶領集成電路相關學科團隊，應對傳統(tǒng)半導體制造工藝的新挑戰(zhàn)，讓DNA當起集電流水線上“看不見的工人”，基于核酸自組裝，在硅材料上層層堆疊“建筑材料”，從基底搭建起核酸模板，有望成為新一代微納加工技術，其2納米的定位精度可超越極紫外光刻技術的加工極限。目前，他們通過“BT(生物技術)+IT(信息技術)”攻關納米級的框架核酸，在半導體制造領域取得突破性進展。

作為成立僅5年多的年輕學院，上大微電子學院將學科邏輯與產業(yè)邏輯更好結合，破解上海集成電路產業(yè)人才需求量大、人才培養(yǎng)速度相對較慢、傳統(tǒng)產教融合脫節(jié)的難題。學院與頭部企業(yè)建立新型聯(lián)合實驗室開展科研，通過聯(lián)聘聯(lián)用吸納企業(yè)專家直接參與課程開發(fā)、教學指導等關鍵環(huán)節(jié)，用企業(yè)的資金與人才做企業(yè)的研發(fā)，校企“手把手”培養(yǎng)對口學生。

解答 醫(yī)工交叉現(xiàn)實難題

對于生物醫(yī)藥這一先導產業(yè)，醫(yī)工交叉成為學科攻關、助力產業(yè)的“流行底色”。有沒有一種無害光可以替代X射線？有沒有一種技術能協(xié)助醫(yī)生恰到好處地切除腫瘤？有沒有一種機器人可以促進頜骨重建和恢復功能？每當大學教授與醫(yī)生面對面溝通時，總能發(fā)現(xiàn)臨床醫(yī)學對醫(yī)療科技的眾多需求。

最新一期《基本科學指標數(shù)據(jù)庫》(ESI)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，上海理工大學的工程學學科位列第234位，全球排名在前0.96‰。這是上理工工程學學科首次進入ESI全球前1‰。

進入前千分之一的行列，使之成為助推生物醫(yī)藥等先導產業(yè)的動能之一。儀器科學與技術是現(xiàn)代科技體系的重要基礎學科之一，也是工程學的二級學科。上理工儀器科學與技術學科具有深厚的行業(yè)底蘊，2019年本科專業(yè)“測控技術與儀器”入選首批“雙萬計劃”國家級一流本科專業(yè)建設點，2020年本科專業(yè)“電子信息工程”入選國家級一流本科專業(yè)建設點，2024年獲批博士學位授權點。

著眼于高端醫(yī)學儀器及智能儀器產業(yè)，上理工儀器科學與技術學科結合突破“卡脖子”核心元件的需求，破解醫(yī)工交叉、人工智能、智能制造領域面臨的難題。

今年1月，上海理工大學超精密光學制造團隊與上海交通大學附屬仁濟醫(yī)院浦南分院、美國杜克大學合作，創(chuàng)新提出“AI熒光成像——無濾波熒光顯微成像技術”，可廣泛應用于生物診斷、臨床醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、刑偵勘探等領域。

其實，這一研究最初是為了推動臨床醫(yī)學研究更加智能化。早在三年前，上理工團隊發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的熒光成像系統(tǒng)，不僅需要多套濾波組件設備，還操作煩瑣、耗時，無法滿足高速成像的應用需求，而且增加了成像系統(tǒng)的復雜性、體積及成本。

上理工教授戴博提出了大膽設想——利用AI技術取代傳統(tǒng)光學濾波組件，從而實現(xiàn)熒光信號的特異性定位及定量分析，實現(xiàn)對生物樣本高效精確的檢測和分析。

上理工團隊里既有光學工程、儀器科學的專家，又有從事人工智能領域研究的學者，團隊還和臨床醫(yī)生長期合作……

上理工儀器科學與技術學科與華為技術有限公司、上海微電子裝備集團有限公司等開展全方位戰(zhàn)略合作；依托上海理工大學—上海交通大學醫(yī)學院共建的“醫(yī)工交叉創(chuàng)新研究院”和“醫(yī)工交叉研究生院”，啟動由醫(yī)生和教授共同攻關的醫(yī)療儀器類項目60余項；聯(lián)合中國科學院微系統(tǒng)所、上海新微科技集團共建“醫(yī)療器械創(chuàng)新與轉化平臺”開展高端醫(yī)療裝備研究項目；與海軍軍醫(yī)大學共建先進醫(yī)療與保障技術研究院，就醫(yī)療裝備、醫(yī)療科技等聯(lián)合開展攻關；與航天八院深度合作，開展關鍵裝備、大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法的各項研究。

通過醫(yī)學與工學、理學等多學科協(xié)作，“醫(yī)”“工”專家攜手對臨床醫(yī)療技術痛點進行集中“會診”和攻關，至今已累計啟動醫(yī)工交叉項目360多項。小至手術縫合針、手術高頻電刀、超聲切割止血刀，大至手術裸眼3D顯示系統(tǒng)、混合現(xiàn)實手術導航系統(tǒng)、醫(yī)廢快速消殺設備等，大學的科技創(chuàng)新直接瞄準“大健康”實際需求，研發(fā)“醫(yī)生用得順、百姓用得起”的醫(yī)療器械，加速醫(yī)療裝備國產化替代進程。

布局 用系統(tǒng)觀為AI增能

AI離不開算法、算力、數(shù)據(jù)。在國際高等教育研究機構(QS)日前公布的世界大學學科排名中，復旦計算機科學與信息系統(tǒng)學科全球排名第39，相較三年前躍升32位，在中國內地排名第5。

復旦計算機學科創(chuàng)建于中國計算機事業(yè)起步期，造就了1956年我國第一臺電子模擬計算機。1975年復旦成立計算機科學系，亦是中國首批獨立建計算機科學系的高校。

一直以來，在國內頭部高校中，復旦計算機學科師資規(guī)模都不算大。“我們的師資‘畫像’比較穩(wěn)定?！痹谖挥诮瓰承^(qū)的二號交叉樓，復旦大學計算與智能創(chuàng)新學院執(zhí)行院長楊珉告訴記者，科研人員傾向于在國際前沿領域開展突破性、原創(chuàng)性研究。

計算機是一門實踐性很強的應用學科，產業(yè)界往往“春江水暖鴨先知”，并催生出很多新需求，同時也為高校計算機人才培養(yǎng)“出題”。學院從早年間就不要求專業(yè)碩士發(fā)論文而是倡導扎實做好系統(tǒng)，同時與多家頭部企業(yè)共建實踐化培養(yǎng)基地，讓學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

2023屆博士畢業(yè)生潘旭東，率先揭示多種AI大模型的重大安全風險，得到OpenAI、谷歌、百度等國內外AI龍頭企業(yè)高度關注。他負責研發(fā)復旦白澤大模型靶向安全測評與防護體系，相關技術產業(yè)化應用于百度、阿里和華為等國產頭部大模型廠商。

中國學術力量想要從“跟跑”到“并跑”甚至“領跑”，關鍵要構建自主知識體系，并能為整個領域的發(fā)展作出重大貢獻。既要允許一部分人心無旁騖地自由探索，也要聚焦國家戰(zhàn)略需求和行業(yè)技術痛點開展科研。

“這必然要求學生思維方式的變化，以及解決問題的能力提升，我們要應對這種變化，為學生提供革命性工具?！睏铉胝f。2023年6月上線的復旦大學CFFF智算平臺，是一個超常規(guī)的“算力基建”，也是中國高校規(guī)模最大的云上科研智能計算平臺。至今，已涌現(xiàn)出一批由計算機學院教授牽頭、有較大影響力的成果，如多元協(xié)同的視覺計算理論體系，以及伏羲天氣預報大模型和MOSS基座大模型等。

2024屆博士畢業(yè)生孫天祥，是國內首個類ChatGPT對話式大型語言模型MOSS的主要研究人員。他還在人工智能領域國際頂級會議上發(fā)表論文十余篇，被引用4200余次。

這學期，復旦大學首批建設的110余門AI課程將完成首輪開課。其中，學院承擔了超60%的教學任務。

在數(shù)智化趨勢下，一個拔尖人才必須掌握相應的計算機技術。對于那些術業(yè)有專攻，又對AI有興趣的學生，AI課程提供了一個以學生成長為中心的體系，而這些學生未來將是AI+的創(chuàng)新主體。

“廣義人工智能其實是一個計算機系統(tǒng)，大模型只是其核心算法，往下是支撐算法的算力基礎設施，往上是算法的各種應用場景?！睏铉胝f。在未來的復旦計算機學科版圖中，從科研布局到學生培養(yǎng)，都將統(tǒng)一于用系統(tǒng)觀為AI+提供核心能力。

加速 向智慧化方向挺進

在2024“軟科世界一流學科排名”中，同濟大學的交通運輸工程學科位列第6名，連續(xù)幾年保持在前十位。而最近一個事例，體現(xiàn)了同濟大學交通學科的新動向。

一個月前，上海市道路運輸事業(yè)發(fā)展中心聯(lián)合同濟大學交通學院發(fā)布“云路助手”，采用AI大模型技術深度賦能道路設施管理與養(yǎng)護運營。150部政策法規(guī)、100余項地方標準與200萬條歷史管理案例，再加上市道運中心涵蓋4434項業(yè)務表單的數(shù)據(jù)庫，以及同濟交通仿真實驗平臺經16億次場景推演產出的數(shù)據(jù)……這些海量數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)裝進“云路助手”的大腦，結合AI強大的邏輯推理能力打造“行業(yè)知識中樞”，推動城市交通治理邁向“科學化、智能化、精細化”。

實際上，有著111年歷史的同濟大學交通學科已逐步發(fā)展為綜合性大交通學科，所有二級學科覆蓋基礎設施、運行管控、載運裝備等“全要素”，涉及道路、鐵路、城市軌道、航空、磁浮“全方式”領域，及其規(guī)劃、建造、制造、運營“全鏈條”發(fā)展。

在智能交通基礎設施、先進載運工具運用、復雜交通系統(tǒng)、交通系統(tǒng)全時主動安全、交通系統(tǒng)全息感知與智能應用五大優(yōu)勢學科方向上，越來越多的“AI+交通”項目正在研發(fā)中。

比如，我國軌道交通線路種類復雜，旅客出行要求越來越高，如何編制出一個高效、優(yōu)質的列車運輸組織方案？高速鐵路、普速鐵路、城際鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通如何協(xié)同運營？

同濟徐瑞華團隊成果正加速向運輸組織與調度指揮智慧化方向挺進。團隊在國內外首次實現(xiàn)超大規(guī)模、復雜結構、海量客流、多運營主體的網絡票務清分和客流分布計算；首次研發(fā)并實際運用了城市軌道交通列車運行圖計算機編制系統(tǒng)(TPM)及運營管理輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)運行圖的智能編制和快速實施，在北上廣深等近30個城市廣泛應用。

數(shù)據(jù)顯示，同濟交通至今輸送了5萬多名優(yōu)秀畢業(yè)生，包括3位兩院院士，60多位海外高校教師，650多位國內高校教師，100多位行業(yè)總工，被譽為“人才培養(yǎng)的同濟交通現(xiàn)象”。

未來，同濟交通學科將以數(shù)智化、綠色化、融合化為核心，引領百年學科轉型發(fā)展。人才培養(yǎng)方面，通過專業(yè)升級、本研貫通課程重構、AI賦能等舉措，提升交通人才的數(shù)智實踐能力、跨界融合能力、戰(zhàn)略規(guī)劃思維與持續(xù)創(chuàng)新能力。

(來源：解放日報 記者 徐瑞哲 李蕾 黃海華)