你聽說過“生物混合機器人”嗎？

這是一種將生命系統與機電系統有機融合的機器人形態，兼具高能量轉換效率、強適應性、自我修復功能、環境交互功能等生物特性和高精度控制、復雜任務執行能力、可批量制造等機電優勢，是機器人未來發展的新范式。近日，上海市科委發布“先鋒者計劃”（生物混合機器人主題）項目申報指南，引起很多科研人員的關注。

“多學科與前沿技術交叉，是這個項目的最大特點。”華東師范大學生命科學學院副院長葉海峰說，“據了解，很多高校科研人員想通過跨學科合作申報這個項目，競爭會非常激烈。”

“先鋒者計劃”生物混合機器人主題的設立，源於市科委建立的全球前沿科技動態掃描機制。相關研究團隊發現，美國、以色列、日本和新加坡等國家的多所高校在研究生物混合機器人。為引導上海科學家探索這一前沿交叉領域，定位於早期技術篩選和概念驗証的“先鋒者計劃”應時而生。

掃描全球前沿科技

市科委介紹，“先鋒者計劃”將不定期遴選主題並發布項目申報指南，生物混合機器人是這項計劃的首個主題。上海市科學學研究所的吳文偉博士說，近年來全球科技創新呈現出一種新趨勢——技術生命周期變短，技術突破頻率加快，技術復雜度增大，導致技術發展存在高度不確定性，節奏較慢的傳統科研模式已難以適應這種趨勢。因此，有必要在科技項目布局中採取加速試錯、動態優化的策略，分散布局高風險高回報項目，主動應對未來技術的不確定性。

生物混合機器人就是一個研發風險高，但有很大應用潛力的技術方向。全球前沿科技動態掃描顯示：在美國，哈佛大學和埃默裡大學利用人類心臟細胞制造出生物混合機器魚，其肌肉收縮強度、肌肉協調性和游泳速度隨心肌細胞的成熟而提升，最終達到與野生斑馬魚相近的性能水平﹔在日本，東京大學和早稻田大學開發出含有肌肉纖維的生物混合機械手，它受電流刺激后可抓取、移動物體並做出復雜手勢﹔在新加坡，南洋理工大學研制的“半機械蟑螂”已用於地震救援。它們是經過改造的馬達加斯加發聲蟑螂，攜帶熱成像相機、導航傳感器和無線通信設備，能進入廢墟縫隙搜尋被困者。 下轉 3版

（上接第1版）基於全球掃描，上海市科學學研究所認為，生物混合機器人具有變革性，未來有望應用於工業制造、醫學診斷與治療、災害救援、未知地形探索、環境污染治理等領域，可開展前瞻性立項布局。

“這個專項的執行期限是一年，每項資助額度不超過100萬元，根據裡程碑節點驗收情況分批撥付，體現了加速試錯、動態優化的特點。”吳文偉說。

組建學科交叉團隊

在流程設計上，“先鋒者計劃”也有創新之處。它的項目征集時間長達6個月，根據項目申報情況每1—2個月組織一次評審和立項，讓科研人員有充足的時間准備，組建申報項目的學科交叉團隊。在項目評審上，採用“摘要篩選+會議評審”方式。為減輕申請者負擔，摘要篇幅限定在5頁，要求凸顯應用場景和創新亮點。

作為參與項目策劃的科學家，葉海峰回憶：“今年春節假期剛過完，我就接到電話，通知我當天晚上6點到市科委開會，討論生物混合機器人。”此后，他作為論壇主席，負責籌備了2025浦江創新論壇·前沿與交叉創新專題論壇“生物混合機器人”專場。論壇邀請到全國各地的多位相關領域科學家以及產業界、投資界人士，通過研討，明確了“先鋒者計劃”（生物混合機器人主題）項目申報指南的基礎內容。

這份項目指南規定，生物混合機器人應滿足三個條件：由生物組件（組織、器官、微生物等）與非生物組件（機電系統、合成材料等）融合形成的智能系統﹔包含傳感器、處理器和執行器等基本功能單元﹔具備自主或半自主的環境交互功能。

指南設立兩個專題方向，包含活體組織驅動的機器人、生物器官增強的機器人、半生物半機器人、微生物或細胞機器人以及多個關鍵核心技術攻關課題。

推動跨學科合作

近年來，葉海峰團隊找到光遺傳學這個接口，將光控系統與電子軟件工程技術結合，開發出一種通過智能手機無線遠程調控“光控定制細胞”基因表達的裝置。在糖尿病小鼠實驗中，他們用手機App調控“光控定制細胞”表達胰島素，達到降低血糖的效果。

華東師范大學副研究員管寧子正在研制一種“特工益生菌”，有望治療代謝性疾病。益生菌通過口服進入人體后，80%以上會被胃酸殺死，如何保護它們活著進入腸道，並在蠕動的腸道內定植較長時間？劉盡堯團隊研制的納米材料可制成微生物“防護服”。這種非生物組件與益生菌融合后，有望開發成口服型智能活體藥物，讓穿上“防護服”的“特工益生菌”既能防御胃酸攻擊，又能在腸道定植，通過精准控制藥物釋放，實現對代謝性疾病的長期有效控制。

在“先鋒者計劃”的推動下，這種正在醞釀的跨學科合作還有很多。吳文偉介紹，生物混合機器人領域涉及生命科學、控制學、微機電系統、微納加工技術、人工智能、新興材料等多個學科與前沿技術，通過前瞻性立項布局，可以激發這些學科專家的合作積極性，引導他們探索前沿交叉新范式。研發出原型產品后，這些項目成果將接受技術可行性、市場可行性驗証，為培育未來產業奠定基礎。

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