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【關鍵詞】超聲波 PID 控制系統 性能指標
1 PID控制器簡介
近些年來,無人機在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。無人機要實現自動控制、自主飛行任務的關鍵在于無人機飛行控制系統,其不僅包括傳感器控制器等的硬件平臺,而且還包括內部所采用的控制算法,其中控制算法是整個無人機控制的核心,在飛行控制系統中占據主導地位。
四旋翼飛行器是一個欠驅動系統,可以通過四個電機的轉速來實現對四旋翼飛行姿態的控制。欠驅動系統為一類很復雜的非線性系統,對于這種系統的控制有一定難度。對于欠驅動、非線性的系統的研究方法有很多,這些控制方法分為PID控制、反步控制、滑模控制以及一些智能控制方法。本文對四旋翼飛行器采用的控制方法是雙環PID控制,這種控制既具備經典PID控制結構簡單,又考慮了系統遇到外部干擾時候的情況。
PID控制器的原理很簡單,就是將系統的實際輸出量與目標輸入量做差得到誤差,之后系統對誤差信號做比例,積分和微分運算并對這三部分的信號量求和作為系統的控制信號。常規的PID控制器由比例單元(P)、積分單元(I)、微分單元(D)構成。
2 超聲波傳感器在無人機中的應用
超聲波測距是最簡單的感知系統,例如生活中常見的汽車倒車雷達,在Parrot等無人機上被人熟知。其基本原理是測量超聲波的飛行時間,通過公式d=vt/2測量相關距離。具體是通過壓電或靜電變送器產生一個頻率在幾十kHz的超聲波脈沖組成波包,系統檢測高于某閾值的反向聲波,檢測到后使用測量到的飛行時間計算出距離。由于超聲傳感器的成本低、實現方法簡單、精度高、技術成熟,在無人機定高控制系統中有很好的應用。
3 高度控制器模型建立
在四旋翼飛行器閉環控制系統中,創建串聯的速度/位置反饋控制系統,在這個模型中,會考慮俯仰通道,滾轉通道,以及高度控制。為了做控制器的設計,我們還需要使用估計出來的線性模型模型調節PID。在這里,我們只考慮四旋翼飛行器的高度控制。四旋翼飛行器的高度控制我們采用PI控制器,四旋翼飛行器物理模型建好后,通過Matlab軟件中的SimMechanics仿真部分對四旋翼飛行器控制系統的高度控制進行仿真。
利用MATLAB軟件對系統進行仿真建模如圖1。
首先設定kp=ki=1,采樣時間sample time 0.01s,給一個階躍信做系統辨識,在t=6s的時候,輸入一個階躍信號,這個階躍信號的偏移量為1,6s時階躍信號的高度A為0.5,從辨識對象的輸出與我們對被控對象的了解,可以看出被控對象為一個二階系統,且帶一個零點。
可以得到被控對象的辨識,被控對象的輸入信號,需要不斷的迭代試湊法,對系統進行優化后得到系統最優參數為K=8.533,tw=3.36,tz=0.9613,§=0.9。得到Simulation dada inspector曲線如圖2。
綠色曲線是我們期望的信號,結合仿真曲線圖各個曲線的性能指標,我們可以看出淺綠色線的響應時間與上升時間最短,但是它有很大的震蕩性,超調與魯棒性都最差,而黃色曲線雖然響應時間和上升時間比較慢,但是超調量與魯棒性最好,因此,我們選用黃色曲線為我們的最優參數曲線,即選取kp=3.137,ki=2.331。
4 結論
本文介紹了用超聲波模塊幫助四旋翼飛行器實現定高的功能,首先對系統的結構進行分析,對定高控制器進行建模,之后用MATLAB中的simulink進行仿真,對PID進行參數調節,通過大量的仿真實驗以及得到的波形曲線,分析其性能指標,得到我們最滿意的一組,即符合我們要求的響應曲線。
關鍵詞:農業生物技術;植物新品種;轉基因
科學技術對人類發展所起的進步作用是顯而易見的,但人們對生物技術與植物新品種的期望與我們面對的現實迫使我們再次思考科學技術“雙刃劍”及其法律規制問題。生物技術將為最終解決食物、能源、資源、環境等影響人類生存的重大問題發揮越來越大的作用。充分發揮生物技術在農業生產中的積極作用,對加速我國傳統農業向現代農業的根本性轉變,促進農業可持續發展具有重要意義。但生物技術在諸多方面異于傳統技術,讓傳統法律制度備感為難。強化抑或淡化生物技術領域的發現與發明頗具爭議;尤其是轉基因農產品的商業化生產。在世界范圍內引起了激烈的爭論。爭論最初只涉及轉基因技術的安全性問題,后來又蔓延到了社會、政治和倫理等領域,并由此引發出了一系列相關的經濟和社會問題。以至于許多國家紛紛修改現有的規章、法規,或進行政策的相應調整,甚至重新立法,以迎接新技術帶來的挑戰。由技術創新而引發的市場失靈,以及各利益相關者之間的沖突等經濟和社會問題,給技術創新蒙上了一層濃濃的陰霾。至此。迫切需要政府履行其經濟和社會管理的職能。總之,世界各國一方面強化農業生物技術成果的知識產權保護:另一方面加強農業生物技術的管制,各國開始針對農業轉基因技術及其產品的安全性管制。形成了保護與管制并存的農業生物技術立法局面,這對我國農業生物技術立法有著重要的啟發。
1 生物技術的內涵
生物技術是匈牙利工程師Karl Ereky于1917年提出的。近年來,各國對生物技術的內涵有了較統一的界定。美國商務部把生物技術定義為用生物體或者它們的細胞、亞細胞或者分子成分來生產產品或者修飾攜帶特定性的植物、動物和微生物的技術。包含基因重組技術、分子生物學和其他領域發展出來的治療疾病的方法、動物和植物馴化技術、發酵技術、生物信息學技術等。日本特許廳也有類似的生物技術定義,不僅包括發酵、雜交在內的老生物技術,還包括基因工程為代表的新生物技術。
在農業領域運用的生物技術被稱為“農業生物技術”,是農業科學與生物技術相結合而形成的綜合性邊緣科學。現代農業生物技術是20世紀70年代以基因工程和細胞工程為主的生物技術,通過在細胞和分子水平上對基因進行操作,打破物種間遺傳物質轉移交換的天然屏障,定向地改變生物的某些性狀。主要限于植物新品種、轉基因農作物兩大領域。吳漢東教授把農業生物技術直接集中在轉基因動植物領域,認為“農業生物技術很長時間以來重點研究開發的是轉基因動物和植物”。
2 歐美立法經驗
2.1 歐盟農業生物技術立法經驗
2.1.1 植物新品種
20世紀50年代,荷蘭和德國先后建立了植物新品種保護制度,并促進《國際植物新品種保護公約》形成,在世界范圍內肯定給予植物新品種育種者以知識產權保護;植物育種技術進步迫使公約不斷修改。1978年修改的文本規定聯盟各成員國可通過授予專門保護權利或專利權,承認本公約規定的育種者的權利。1991年的文本對成員采用何種方式以及以一種或兩種方法保護植物品種未作任何規定,實際上為用專利方式或同時兼用專門方式保護發了“通行證”。其保護水平接近專利方式,進一步強化保護商業育種者利益,對于農民權利加以限制,植物育種發達國家力推的UPOV方式。保護水準更高。
以歐盟為代表的國家力推將知識產權保護納入世界貿易體系,形成“與貿易有關的知識產權協定”。對成員國知識產權保護設立最低保護標準,如果達不到該標準,將受到貿易制裁。協定第27條第3項(b)規定:WTO成員國應當以專利或有效的專門制度,或兩種制度結合,給植物新品種提供有效保護。
2.1.2 轉基因技術
歐盟對轉基因產品的安全性規制可追溯到1990年的關于轉基因微生物的封閉利用的第90/219/EEC號指令。其后,頒布了系列關于轉基因生物環境釋放、食品零售商必須在標簽上標明是否含有轉基因成分、對具有高度風險的生物技術產品應禁止其進行市場開發、其他轉基因產品的運輸和銷售要使用專門的包裝和標志、關于含有轉基因成分的添加劑和調味劑的食品和食品成分、對轉基因產品的上市后強制性監測和風險管理等問題的規定。
歐盟在轉基因方面的立法具有3個特點:管理機構多重化、管理態度嚴格化、管理模式縱深化。
2.2 美國農業生物技術立法經驗
2.2.1 植物新品種
美國1790年的《專利法》認為生命形式的生物體是自然界的產物,屬于“發現物”之列而不授予專利。1930年的《植物專利法》。打破了植物繁殖者和工業發明者之間的藩籬,擴充了專利物質的定義。是第一個以專利形式保護植物新品種權的。雖然在當時的技術條件下,農業品種主要通過有性繁殖獲得。但在刺激農業新品種的創新和發展上起到了不可替代的作用,成為美國農業發展政策的分水嶺。
隨著農業科技的深化發展,美國受到歐共體和日本等影響,頒布了《植物新品種保護法》,對以有性繁殖方法培育的植物新品種、野生植物、自然生長的植物和其他植物品種進行保護,并由美國農業部植物品種保護辦公室負責審查。反映了對于植物新品種保護的社會需求,順應了全球對于植物新品種的立法潮流,體現了“陽光之下的任何人造之物都可以獲得專利”的哲學理念,形成了專利法保護和專門法保護植物新品種的雙重格局。
2.2.2 轉基因產品
美國是最早展開生物技術安全研究和立法的國家。1976年美國頒布了《重組DNA分子研究總則》,1986年又頒布了《生物技術管理協調框架》。轉基因農作物安全是生物安全的重要課題之一。迄今為止,美國尚未針對轉基因農作物安全進行專門立法,只是在2002年5月,《轉基因農作物和動物農民保護法案》、《轉基因食品知情權法案》、《轉基因生物責任法案》被提交國會討論,內容涉及可能因轉基因種子、植物在經濟上受到危害的農民提供保護,標識制度,針對轉基因生物造成的損害確定相應的責任。
美國在轉基因方面的立法也具有3個特點:管理機構多重化、管理態度寬松化、管理模式水平化。
3 我國農業生物技術的保護現狀
3.1 我國植物新品種的保護現狀
根據《專利法》第25條,不論是用傳統的生物學方法培育的植物新品種,還是通過基因工程的DNA重組技術或現代雜交技術得到的轉基因新植物,都不給予專利保護。只保護育種方法,但育種方法卻很難得到有效保護,效果并不盡如人意。“這些雜交制種方法即使獲得了專利權,專利權人還是擔心一旦出售父母本,別人很容易利用父母本去繁殖銷售種子,而人民法院甚至包括專利權人很難判斷他人繁殖銷售的種子就是依專利方法生產的。盡管修改后的專利法規定,方法專利可延伸到依該方法直接制得的產品,但對植物品種來說,仍不能得到有效保護。對于雜交種。他人可以只用專利權人培育出的親本與其它親本生產雜交種,而不一定非要按照方法專利所保護的生產技術去操作,從而達到既不侵權,又可無償使用他人成果的目的”。只是對于符合條件的植物新品種,植物育種者可以通過《植物新品種保護條例》進行保護,取得植物新品種權。這種保護方式降低了植物新品種的保護門檻,與歐美等國的保護力度存在差距。
3.2 農業轉基因技術規制立法現狀
隨著人們對轉基因作物的關注和重視。有關農業轉基因生物安全的專門立法取得了可喜的成績。頒布了農業轉基因生物安全管理法規。以促進中國轉基因生物技術研究,保障人體健康和動植物、微生物安全,推動技術創新。“這些立法從適用范圍、主管機關和協調機制、安全評價制度、安全措施制度、標識制度、報告制度、許可制度、資料存檔制度、監督檢查制度、應急處理制度、法律責任制度等方面,就農業轉基因生物安全管理做出了規定”。標志著我國農業轉基因生物安全管理逐步進入法制化、規范化的軌道。
我國在農業轉基因立法上具有如下特點。
3.2.1 法律、法規方面
①立法層級低,停留在行政法規、規章的層面上。效力遠遠低于法律,影響了執法力度,影響了其功能的發揮。②我國還缺乏一部全面、專門、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。綜合性專門立法的缺乏反應到管理制度上,出現了諸如我國的轉基因食品多頭管理,部門之間的法律法規存在沖突的現象。②轉基因植物生物安全評價體系滯后。管理法規運作機制薄弱。③必要內容欠缺。“例如,《農業轉基因生物安全管理條例》規定的轉基因食品僅包括轉基因農產品的直接加工食品,但不包括使用轉基因生物原料加工的食品。該《條例》中沒有規定對這類食品應當如何管理。此外,法律責任規定的缺失也屢見不鮮”。
4 建 議
4.1 順應植物新品種保護的立法趨勢
關于植物新品種的立法保護模式,既有單軌制的專門立法保護,又有雙軌制的保護模式,UPOV的雙重保護正在成為一種趨勢。伴隨著我國農業科學技術的穩步發展,與國際植物新品種保護制度接軌成為不二選擇,早在2000年修訂專利法時就有學者提倡應當對植物新品種進行專利保護。
4.2 有選擇性的雙軌制保護模式
西方國家對植物新品種的保護模式主要有兩種模式,一種是單軌制,即采用專門法進行保護;另一種是雙軌制,即專利法+專門法進行保護,我國目前采用的是專門法的單軌制模式,可以有選擇性地采用雙軌制保護模式,把部分植物新品種專利列入專利法,拓寬專利權的保護范圍。
4.3 建立健全的轉基因產品法律法規體系
提高目前的法規的效力層次,制定統一完整專門的生物技術安全法,稱作《生物安全法》,明確生物技術安全法的目的、原則,保障生物技術的健康發展,堅持協調、促進原則與風險預防原則;建立基本的法律制度對農業生物技術進行規制;確立以國務院生物技術安全管理委員會為最高管理機關的生物技術安全管理體系。
摘要:生物技術作為創造未來文明的五大新技術之一,正日益受到世界各國的加倍重視。本文闡述了生物技術的的定義,論述了生物技術的發展現狀和發展趨勢。
關鍵詞:生物技術 發展現狀 發展趨勢
1.前言
我國的生化工程學科是在20世紀80年代初開始建立的,20多年來我國經歷了將化工技術用生物技術和融合生物技術知識發展生化工程的2個階段。[1]生物技術服務的領域主要包括醫藥、農業、食品、化工、冶金、能源等方面。在與人類健康有關的重要領域,已能設計和制造臟器、診斷試劑以及治療藥物;在農業上,能夠制造獸藥,培養植物細胞、利用基因工程和細胞工程技術獲得抗病毒、抗蟲、抗除萎劑、抗凍、抗旱、抗鹽、保鮮、高蛋白、高養分的植物新品種和良種家禽、家畜;在化工方面,生產氨基酸、生物大分子及基本有機化工產品,如乙醇、丁醇、丙酮等,利用基因工程技術和細胞融合得到高產工程菌,為化工生產提供高效、低成本的新途徑;另外在“三廢”處理、低品位金屬提取、生物能源、煤的氣化和液化等方面都有不同進展。這些技術的豐富交叉引起了世界各國的強烈興趣,生物技術商品化的競爭已經到來。
2.生物技術定義
所謂生物技術,即為應用生命科學研究成果,以人們意志設計,對生物或生物的成分進行改造和利用的技術。現代生物技術綜合分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、化學、物理學、信息學、計算機等多學科技術,可用于研究生命活動的規律和提品為社會服務等。20世紀30年代生物技術以發酵產品為主干,40年代抗生素工業成為生物技術產業的支柱產業,50年代氨基酸發酵和60年代酶制劑工程相繼出現,到70年代DNA重組技術使生物技術得到了突飛猛進的發展,并與信息技術、材料技術及能源技術共同構成了人類新的技術革命的基礎。[2]
生物技術是現代生物學發展及其與相關學科交差融和的產物,其核心是以DNA重組技術為中心的基因工程,還包括微生物工程、生化工程、細胞工程及生物制品等領域。
3.生物技術的發展現狀
近些年來,以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛,并日益影響和改變著人們的生產和生活方式。所謂生物技術(Biotechnology)是指“用活的生物體(或生物體的物質)來改進產品、改良植物和動物,或為特殊用途而培養微生物的技術”。生物工程則是生物技術的統稱,是指運用生物化學、分子生物學、微生物學、遺傳學等原理與生化工程相結合,來改造或重新創造設計細胞的遺傳物質、培育出新品種,以工業規模利用現有生物體系,以生物化學過程來制造工業產品。簡言之,就是將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。
生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、生物電子工程、生物反應器、滅菌技術以及新興的蛋白質工程等,其中,基因工程是現代生物工程的核心。基因工程(或稱遺傳工程、基因重組技術)就是將不同生物的基因在體外剪切組合,并和載體(質粒、噬菌體、病毒)的DNA連接,然后轉入微生物或細胞內,進行克隆,并使轉入的基因在細胞或微生物內表達,產生所需要的蛋白質。目前,有60%以上的生物技術成果集中應用于醫藥產業,用以開發特色新藥或對傳統醫藥進行改良,由此引起了醫藥產業的重大變革,生物制藥也得以迅速發展。生物制藥就是把生物工程技術應用到藥物制造領域的過程,其中最為主要的是基因工程方法。即利用克隆技術和組織培養技術,對DNA進行切割、插入、連接和重組,從而獲得生物醫藥制品。生物藥品是以微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織為起始材料,采用生物學工藝或分離純化技術制備,并以生物學技術和分析技術控制中間產物和成品質量而制成的生物活化制劑,包括菌苗、疫苗、毒素、類毒素、血清、血液制品、免疫制劑、細胞因子、抗原、單克隆抗體及基因工程產品(DNA重組產品、體外診斷試劑)等。目前,人類已研制開發并進入臨床應用階段的生物藥品,根據其用途不同可分為三大類:基因工程藥物、生物疫苗和生物診斷試劑。這些產品在診斷、預防、控制乃至消滅傳染病,保護人類健康中,發揮著越來越重要的作用。
鑒于世界上技術先進,經濟發達國家對生物技術的高度重視,面對世界新技術革命的挑戰,我國“863”高科技發展計劃把發展生物技術放在首位,結合我國國情,以解決發展我國農業、醫藥中存在的關鍵技術為重點,確定了三個主題:一是高產優質抗逆的動植物新品種、二是新型藥物、疫苗和基因治療、三是蛋白質工程。
4.生物技術的發展趨勢
4.1生物技術在農業中的發展趨勢
充分利用我國豐富的和特有的遺傳資源,分離克隆有自主知識產權的基因和基因工程品種已刻不容緩,以期在以“基因”為核心的生物技術產業中取得主動。實現單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轉移。重視轉基因植物的環境安全性評估,借鑒國外的成功經驗,防止轉基因植物危害的發生與蔓延。隨著基因組時代向后基因組時代的過渡,研究重心已經從揭示生命的所有遺傳信息轉移到整體水平上對生物功能的研究。因此,在整體水平上研究細胞內蛋白質的組成及其活動規律的蛋白質學的發展和成熟,必將與基因組研究互相補充,給農業生物技術帶來革命性改變。建立一支專門的農業生物技術隊伍,尤其是基因工程專業隊伍,杜絕一哄而上,避免人財物的無謂浪費,把有限的資金用在刀刃上。
4.2生物技術在環境中的發展趨勢
在污染的處理過程中,傳統的物理或化學處理方法常伴隨二次污染,且運行費用高,處理問題單一而微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性,并可將其作為代謝底物降解和轉化因此,生物處理具有效果好、運行費用低、無二次污染等優勢,是保障可持續發展的一項最有力的技術措施。[3]
生物技術的發展趨勢將朝著傳統技術的改良、與其他污染處理手段相結合和與現代高新技術相結合等方向發展,研究高效快速的工藝流程。
4.3生物技術在工業中的發展趨勢
工業生物技術的新崛起有兩個巨大的推動力,即社會強烈需求和生物技術的進步。人類社會發展迫切需要解決的問題是資源、能源、人口、環境問題.隨著生物技術突破性進展,使得人類可以設計和構建新一代的工業生物技術,可高效快速地將各類可再生生物質資源轉化為新的資源和能源。工業生物技術在生物能源、生物材料以及生物質資源化方面發揮著重要作用。[4]其中生物能源、生物材料、生物質資源化等都是現在以及將來發展的重中之重。
4.結語
生物技術是2l世紀改變人們生活方式最重要的科技手段。發展生物技術,實現產業化,將為國民經濟培育新的增長點。大力發展生物技術和生物技術產業,需要有高水平的專業技術人才,只有高水平的專業技術人才才能掌握現代生物技術,為實現和發展生物技術產業作出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]歐陽藩.生物技術發展現狀及發展戰略[J].現代化工,2004(6):1-7.
[2]瞿禮嘉,顧紅雅,胡蘋等.現代生物技術導論[M].北京:高等教育出版社,1998.
現在,經過幾個世紀的孕育發展,生物技術已進入了一個全新的發展階段。科技部相關負責人日前表示,生物技術是我國發展最快、潛力最大、與國外差距最小的領域之一。可見,生物技術的發展勢頭之迅猛在產業發展史上是罕見的。人們已認識到生物技術已逐步成為當今高新技術群體中最富有活力的領域之一,并與信息技術、納米技術、新材料等其他高技術相互結合,正在全球范圍內形成增值產業鏈,它的新概念和方法正帶動農業、醫藥、食品、能源、化工、環保等多領域技術的共同進步。發展生物技術對解決當今人類社會面臨的糧食、能源、資源、環境和健康等許多重大問題具有重要的現實意義和深遠的戰略意義。更重要的是,利用好生物技術,能夠有力的提升一個國家的生物安全。現代研究已經證明,生物技術的危害遠遠大于核武器,因此生物安全已經成為國家安全的關鍵點。
2007年1月29日,全國科技工作會議在北京召開,科技部部長徐冠華在會上明確指出:“十五”期間,一批關乎經濟社會發展的重大技術被攻克。在生物技術領域中,尤其在超級稻育種技術、新藥創制等領域取得了重大突破;超級稻育種技術繼續保持世界領先; “863”計劃共有15個品種獲得一類新藥證書,109個新藥品種進入臨床試驗階段。他還表示,科技部將在今年年內正式啟動實施若干項重大專項。在確保國家重大專項實施的基礎上,在重大醫療器械設備、海洋資源與環境等領域實施重點專項。會上還提出了2007年科技工作的新亮點,將在綜合交叉和重要科學前沿領域進行重點部署,組織實施干細胞、蛋白質、生殖與發育等科學研究計劃,并在蛋白質科學等領域籌建10個國家實驗室。
在21世紀的今天,世界各國都在由政府牽頭,大力發展本國生物工程技術產業。發達國家均將生物技術及其產業列為戰略高技術和新興產業發展的重點。面對生物技術不斷取得突破所帶來的發展機遇,我國政府也高度重視,在“十五”高新技術產業發展規劃中,生物技術產業被列入國家十二大高新技術工程,在國家“863”技術和科技攻關計劃的支持和推動下,國內生物技術產業向著國際化方向邁步。
由此可見,我國生物技術與產業已經開始從跟蹤仿制到自主創新的轉變,從實驗室探索到產業化的轉變,從單項技術突破到整體協調發展的轉變。生物技術的應用將會大幅度提高人類的健康水平,并可以引起醫藥的第四次革命浪潮。
轉基因新藥將進入臨床試驗
項目簡介:轉基因動物是利用細胞分裂,染色體倍增原理,通過實驗的方法,將人或哺乳動物的某種功能基因導入哺乳動物的受精卵(或早期胚胎細胞)里,使導入的基因能夠與受精卵的染色體DNA整合在一起。隨著細胞分裂染色體倍增而倍增,使動物體內的每一個細胞都帶有導入的基因,并能夠將其穩定地遺傳到下一代的同類動物。其不僅徹底將基因的培育工作從實驗室轉移到動物體內,還能通過動物自身的繁衍生殖。
項目負責:醫學遺傳學專家曾溢滔院士。
項目進展:在未來5~10年內,轉基因新藥在我國就能進入臨床試驗階段,開始引領新一代醫藥產業。
意義:應用轉基因動物乳腺生物反應器技術制造藥物是一種可以獲得巨額經濟利潤的新型產業。
基因工程乙肝疫苗研究
工程簡介:近年來乙肝疫苗占據了主導地位,在生物制藥領域,乙肝疫苗在市場上是巨頭。
目前,乙肝新疫苗保護的靶對象正逐漸擴展為慢性肝病患者和肝炎病毒攜帶者,國外在單一抗原HBV疫苗基礎上開發了多種抗原疫苗,臨床表明預防甲肝、乙肝有效率在98%以上,因此合并有S抗原的Bio-Hep-B和Hepagene有望能替代現在廣為使用的重組疫苗;預測到2010年,相繼問世的疫苗將占HBV疫苗市場的20%,DNA疫苗、口服植物性疫苗、聯合疫苗、治療性乙肝疫苗有望成為新的熱點。尤其是治療性乙肝疫苗與現有抗HBV藥物聯合應用,將是肝炎新療法之一,在這一方面,江蘇復旦悅達生物技術擁有我國自主知識產權的乙肝治療性疫苗已完成臨床研究,商品名為乙克。
工程負責:江蘇復旦悅達生物技術公司
進展與意義:目前乙肝疫苗尚在研究中。它是21世紀最具前景的疫苗品種,中國疫苗市場目前處在起步階段,從市場規模到消費觀念均有較大的發展空間。
糖尿病及各種疾病臨床營養支持治療學研究
簡介:該系統根據各種計算公式與方法設計診療方案,并利用計算機完成各種運算,綜合中醫飲食療養學及現代營養學之所長,能夠實施對患者終生飲食治療的科學指導,有力支持藥物治療及體育療法,有利于控制糖尿病的發展,預防各種并發癥的出現。
飲食療法雖然是糖尿病治療諸多環節中最重要、最基礎的措施,但是由于以往常用的飲食療法存在公式復雜、計算繁瑣、食譜固定、適用性差,因此不容易滿足患者飲食習慣的需求,致使患者飲食治療不到位,血糖控制不理想,不得不加大藥物的劑量,一方面增加了潛在的藥物副作用對人體的傷害,另一方面使患者背負了更大的經濟負擔。 “糖尿病及各種疾病的臨床營養支持治療系統”在設計思想中,充分考慮了融合中西醫特色,旨在取長補短,以提高糖尿病飲食治療的效果。力求達到畫面清晰、操作簡單、使用方便。由于該系統設計良好的人機對話平臺界面,最終的結果均需通過人機交流來決定,能為每一位患者提供更人性化、個體化的科學、合理、全面的膳食指導,不僅能夠充分尊重個人的飲食習慣,而且大大加強飲食療法的可操作性。
突破:本系統根據中醫藥學的特殊需要設計完成了中醫飲食療養庫。在中醫食物療養庫的文字錄入程序中,實現了中文智能識別的快速、批量、準確的目標,同時利用模糊識別的方法檢索查詢中文信息,在完整保留古代資料的前提下,一方面最大限度地減少漢字數據冗余,另一方面大大提高了檢索的精度及廣度。
意義:“糖尿病及各種疾病的臨床營養支持治療系統”的開發成功,為上述問題的解決,搭建了一個簡易的中文工作平臺。并具有極強的計算、統計相關數據及打印功能,更有利于該項成果的迅速推廣應用。
生物芯片檢測儀
簡介:該設備是上海裕隆生物科技有限公司開發的用于生物芯片反應結果檢測的自動化儀器,采用了光機電一體化技術,能夠全自動攝取、處理、分析、打印生物芯片檢測結果,采用了自動找點技術,智能性高,具有掃描范圍大、掃描速度快、靈敏度高、信噪比高、全自動定位圖像分析技術、全自動數據分析處理、操作簡便等特點,適用于利用化學發光原理的生物芯片反應結果的檢測。
進展:目前該項目處于中期階段。
意義:可用于科學研究、教學實習以及臨床檢驗等多個領域,市場面向醫院、體檢中心、血站等醫療衛生機構和科研院所。
生物芯片進行骨髓分析處理技術
技術簡介:一種利用生物芯片對骨髓進行分析處理的技術, 是把多個捐獻者的基因樣本采集到一張生物芯片上,同時進行分析處理。而以往的技術一次只能對一個樣本分析處理。這種用于骨髓分型的生物芯片,只有手指大小,僅一張就可以存儲上萬個人的白細胞抗原基因。據介紹,對人類白細胞抗原基因進行分型是進行器官移植和骨髓移植的前提,在我國,這種技術長期依賴進口,價格很高。每進行一份骨髓分型,就要支付500元費用。
技術進展:據介紹,目前美國骨髓庫數量接近600萬人份,而中國只有36萬人份,難以滿足患者的成功配型需要。如果要達到美國現在的水平,用通用的技術至少要20年,而采用生物芯片技術,時間可以節省一半,費用將節省1/3。
意義:日前由生物芯片北京國家工程研究中心研制成功,這在全球尚屬首次,它可以大大提高骨髓分型的速度和準確度。
生物特征識別核心技術研究
技術簡介:該課題是在人臉檢測、面部特征提取、人臉識別與確認等核心算法、關鍵問題解決方案、應用系統設計等領域的成就。在課題組完成的二十余種算法中,大部分是獨立提出的,有一部分是對現有算法的優化和改進,而且成果已獲得實質性應用。在指紋識別方面,提出了混合模型的定義和復有理多項式的方向圖模型等一種新的基于模型的指紋奇異點求取方法,并首次提出了斷紋的概念,在相關成果的基礎上實現了一個用于門禁的指紋識別系統。在掌紋識別、在線簽名認證和多生物特征融合方面,獨創地給出了皺紋的定義,并設計了一種新穎的方向圖計算方法來準確的計算點的方向。完成了由皺紋點到皺紋的折線段描述。實現了一種融合人臉和指紋的身份認證系統。
技術突破:在基于人臉重心模板的實時人臉檢測、基于自適應樣本重采樣技術的實時人臉檢測、基于遺傳算法的學習集擴展方法、結合人臉圖像加光技術的特定人臉子空間人臉識別、基于變換域子空間判別分析的人臉識別與確認、基于球面諧波的光照估計和光照補償策略、基于3D重建的姿態校正方法、誤配準災難問題研究、基于AdaBoost的人臉識別方法、基于多分量統計子空間判別分析等研究方面達到了國際領先水平。生物特征識別技術在國家機關及社會安防領域具有廣泛而特殊的用途。
技術進展:該項目處于中期階段。
意義:研究成果整體處于國內領先、國際先進水平。
高強度淺封堵技術研究
技術簡介:隨著人們對微觀力學和宏觀力學的研究,提出了通過緊密堆積理論和材料顆粒大小分布來提高材料的宏觀力學性能的技術思路,通過調節混合物固相的不同顆粒尺寸分布,進行級配和加工,使堵劑體系含有多種尺寸顆粒,實現良好的孔隙充填和混合物的緊密堆積,即單位體積堵劑中含有更多固相,從而得到高性能的堵劑。新型高強度堵劑主要由主劑、減輕劑、增強劑以及相配套的分散劑、懸浮劑等外加劑組成,采用減輕劑、增強劑兩種材料復配使用,既滿足了密度指標的要求,又保證了漿體的沉降穩定性。現場可根據施工需要配制出密度1.3 g/cm3~1.9g/cm3,適應溫度為室溫~150℃的堵劑。
成果分析具體如下:1.研制出高強度堵劑的主體配方并分析了堵劑各組分的變化對堵劑性能的影響。 2.通過巖芯試驗表明堵劑對不同滲透率巖芯都具有很強的堵塞能力,滲透率在20μm2左右的巖芯的堵塞率達98%以上,10μm2左右巖芯(長度為24cm)突破壓力在10MPa以上。 3.進行了8口井的現場試驗,成功率100%,累計增油5000余噸,創產值200多萬元,取得顯著的經濟效益。現場試驗表明其對高滲透層(或大孔道)具有非常強的封堵作用,可用于注水井調剖施工及油井堵水施工。 4.高強度堵劑具有較強的自然選擇性能,能夠優先進入高滲透層(或大孔道)、帶并形成有效封堵。 5.高強度堵劑具有較廣的適應性,可用于砂巖、灰巖等不同地址特征條件下的調剖堵水施工。
技術進展:目前處于中期階段,該項目經過一年的研究工作,取得了顯著成果,達到了預期目標。
“中科紅”海灣扇貝繁育
簡介:“中科紅”海灣扇貝是在張福綏院士引進海灣扇貝的基礎上,突破構建海灣扇貝自交系和雜交系的技術障礙,構建了“殼色-生長”育種模式,培育出橘紅殼色、性狀優勢明顯的海灣扇貝新品種,其生長速度較海灣扇貝常規養殖對象提高 15.6%,成活率提高 19.2%。同時也創立了貝類家系育種新途徑,構建了新的育種模式。
專家介紹,對繁育的“中科紅”海灣扇貝苗種數量和規格都進行了隨機取樣測量,并采用目測法對殼色純度進行了檢驗。檢驗測量結果顯示:“中科紅”海灣扇貝苗種數量2544萬粒,平均個體殼高2.6±0.5 mm,最大個體殼高3.5mm,最小個體殼高1.5 mm。紅殼色個體比例達92%以上。
目前國內外對創新型人才的定義尚未統一,現有研究主要從以下三個角度來對創新型人才加以解釋:從創新型人才本身的綜合素質加以定義,從創新型人才的價值加以定義,綜合創新型人才的素質和價值加以定義。通俗講,創新型人才,就是具有創新精神和創新能力的人才,通常表現出靈活、開放、好奇的個性,具有精力充沛、堅持不懈、注意力集中、想像力豐富以及富于冒險精神等特征。現有的大學生科技創新能力評價標準和實施辦法對于培養和提高大學生科技創新意識和能力都發揮了較好的作用,但還存在一定缺陷。
1.1理論研究滯后,缺少完善的評價模式
目前,創新型人才和創新能力受到了廣泛關注,但創新能力的界定和內涵尚未取得一致的認識。特別是創新能力是一種綜合能力的體現,不同專業人才所需具備要素構成不完全相同。鄧成超等認為大學生創新能力主要由創新思維、創新學習和創新操作構成。胥群從心理層面指出創新能力包含創新意識、創新思維、創新技能和創新情感。紀延光等則認為大學生創新能力有基礎要素、創新要素、協作要素三大組成要素。金琴將創新能力分成了創新學習能力、創新知識基礎、創新思維能力和創新技能4個指標。而針對不同專業更有不同的內涵界定。但目前任何一種研究尚局限于理論探索階段,尚沒有成為一致認可的標準,可操作性不足。另一方面,我國高等教育規模龐大,專業種類繁多,辦學層次、辦學歷史、辦學水平差異很大,采用統一的評價模式自然不能滿足客觀需要。對于生物技術這種理工結合、理論與實踐兼顧,辦學歷史不長,學科仍處于不斷快速發展之中的專業,相關研究更顯不足。
1.2評價形式單一,評價內容片面
長期以來,我國對學生總體水平和素質的評價大多局限于閉卷考試,對人才的培養多以考試成績為唯一標準,評價形式單一,這種從小學延續至大學的評價模式桎梏了大多數人的創新性和主觀能動性。近年來,許多高校逐步改變了對大學生以分數作為唯一標準的評價體系。開始從課外活動、科學研究參與、校外暑期實踐、參與科技競賽活動、獲獎以及人文藝術修養等方面進行綜合評價,為更客觀全面評價創新型人才提供了一些有益和可操作的經驗。但總體講,評價內容仍未脫離以分數為絕對主體的評價標準,上述活動在執行中仍面臨參與人數少、敷衍應付、不具有強制性的尷尬。現有評價內容多體現出對知識的掌握程度。
1.3評價結構缺陷,重結果輕過程
現有評價體系中,過于強調考試的作用,看重的是最終評價,往往以一次考核來評定學生的優劣。這種應試化傾向的大學生學業評價體系導致大學生主體性的喪失,而培養創新能力的關鍵就在于提升人的主體性。此外,評價的主體是任課老師、評價的標準是分數,而對于過程和課外往往是忽視的。創新性人才的培養是一個長期的動態過程,每個學生的創新精神和創新能力亦是動態發展和不斷積累的,且由于人的興趣愛好、特長不同,創新能力體現的方面亦會有所差別,而現有評價機制往往缺少對創新能力的動態把握,不能在教學過程中實現對創新能力的動態評價,不能切實發揮教學評價體系的導向和激勵作用,制約了學生創新能力的培養。
2生物技術創新型人才培養評價體系對策分析
2.1從共性和多樣性角度界定創新型人才評價的內涵
在創新型人才評價標準上,既要堅持人的共性發展原則,又要突出人的個性特質。在創新性人才評價標準上,既要具備創新思維、創新技能等能力建設,又不能忽視精神層面、培養手段科學性、培養環境建設等多方面的要素。同時,專業、學科的差異使得這一內涵應具備專業所需要的特有標準,文科、理科、工科,以及本科教育、研究生教育及職業教育所蘊含的創新能力要求呈現出多樣性。如生物類專業中生物技術和生物工程則應有所區別,生物技術側重的是科學開發的創新,目前我國生物技術企業最需要就是研究開發型人才,占此類人才需求的58.3%,但“重理論、輕實踐”培養出的生物技術人才應用性又較低,導致企業招不到合適人才與生物技術專業學生就業困難并存。生物工程人才應側重的是工程技術設計、工藝流程的掌握與改進、技術開發等方面。因此,專業特點應在創新型人才的評價體系中得到體現。
2.2改革傳統課程考核評價方法
目前,在大多數課程考核中同樣體現出評價體系結構的局限性:閉卷考試多,開卷考試少,題型客觀題多,主觀發揮題型、思維題型量少;上課內容和實踐內容陳舊、教學內容方式不夠靈活、探究少;學生參與少、動腦機會少。傳統的教學內容和考核方式不需要太多的靈活運用和平時知識積累,許多同學通過短暫的突擊就能應付考試過關。因此,我們在教學中增加提問探究環節,考試環節增加主觀題型、提高了無統一答案的試題比例,甚至在部分課程增加了學生自己查找資料、制作幻燈片和上臺講課的環節,收到了較好的教學效果,調動了學生的積極性和創造性。近年來生物技術專業學生在各種創新競賽和社會調研活動中成績不俗:如《賽克(cycle)生態農業科技有限公司創業計劃書》獲第七屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽榮獲金獎;“規模化豬場糞便污水生物處理及資源化工藝”獲第一屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽一等獎。
2.3完善實踐教學質量評價體系提高學生創新能力
實踐教學作為生物技術專業教學體系的一個重要組成部分,包含了校內實驗性教學環節,以及畢業實習、生產實習、參與科研活動、參加學術講座活動、申請承擔研究性學習和創新性實驗計劃等彈性較大的其他實踐活動。現有實驗實踐質量評價體系大多以實驗報告、實習報告為依據,沒有細化的評價指標,忽視了教師教學態度、實驗準備、教學內容、教學方法和教學效果等情況的評價。而一個良好的實踐教學評價體系對調動教師的創新性和學生的積極性至關重要。因此,建立涵蓋實驗教師教學質量、實驗效果信息反饋和合理實驗成績構成的評價體系將有利于提高實驗實踐在創新思維培養、創新能力鍛煉中的主導地位。一個良好的實驗實踐教學評價體系應包含合理的教學內容、貫穿全過程的量化指標,有利于強化教師的競爭意識和責任意識,引導教師開展教學創新研究。實驗教學質量評價體系在提高學生創新能力,提高人才培養質量方面的研究已有一定報道,并且收到了比較好的效果。郭風法將實驗課教學質量評價分為教學態度、實驗準備、教學內容、教學方法和學生情況等五個方面,每一方面包含若干評價指標。我們通過設置配套的教學與科研緊密結合的實驗教學內容,完善管理措施,將實驗教學從基拙性向研究綜合性、開放性推進,特別是與企業緊密合作,顯著提高了學生的研發能力。近2年獲得湖南省大學生研究性學習和創新性實驗2項,校級大學生研究性學習及創新性實驗項目3項,學生創新思維和創新能力得到明顯提升,一批學生進入中國科學院、上海交通大學、廈門大學等單位攻讀碩士研究生,表現出較好的創新意識和實驗能力。
2.4建立覆蓋學生學習過程的動態評價機制