为加强中国科大精密机械与精密仪器系全球系友的联系与交流，2023年11月10日，中国科大精密机械与精密仪器系“系友论坛”第二十五期线上讲座成功举行。本次讲座以“智能传感与检测技术发展论坛”为主题，由中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系及广东省科学院智能制造研究所联合开展。分别邀请了陶虎研究员、毕贵军研究员、毛磊研究员、汪福宪研究员、周松斌研究员、倪劲成研究员、刘忆森副研究员、焦泽昱研究员和田超教授进行了相关主题的讲座汇报。
首先，由广东省科学院副院长周舟宇进行开场致辞。周副院长提到智能传感与检测技术在各种工业应用场景里有巨大的潜在价值，能够提高工业产品检测过程的柔性化和智能化水平，不仅在中国制造2025战略方面发挥着支撑性作用，同样在互联网、虚拟现实、机器人、智能家居、自动驾驶汽车等产业方面发挥着重要作用。
接下来，陶虎研究员围绕传感器、新材料、新器械领域以及脑机接口等方面的新进展，进行了“科技创新，点丝成金”的主题汇报。丝绸是中华民族的伟大发明和文化传承。将蚕丝从传统纺织材料转化为高科技、高附加值的信息功能材料和高端医用材料，在信息技术和生命科学前沿交叉领域具有重要的应用前景。陶虎研究员开发出瞬态可溶电子、蚕丝硬盘、生物保鲜和可控降解蚕丝骨钉等一系列前沿技术。目前，该生物材料已经被用作多种医疗用途。此外，陶虎研究员介绍了基于蚕丝生物材料的储存硬盘，能够同时储存数字信息和生物信息，具有良好的生物兼容性，能够被植入生物体内，并具有抗磁性、抗辐射等特性。最后还介绍了这种材料在脑机接口方面的应用前景。
接下来，毕贵军研究员带来了“基于数字化、传感和机器学习的智能激光增材制造技术”的主题报告。通过数字化、传感和机器学习与激光增材制造装备与工艺的有效结合，形成多传感器集成与多信息融合的智能激光增材制造技术平台，可以显著提高激光增材制造过程的稳定性和成形零件的几何精度，实现控形、控性的统一。毕研究员从激光与增材制造技术概况出发，介绍了激光加工的特性和应用。数字化为激光加工技术赋能将显著推进其在更多领域的广泛应用。数字化激光加工是一个集成系统：从光源到处理系统，从材料到制造过程，从软件到硬件，再到产品本身，需要形成一个有机整体，才能实现最终的智能化。数字化激光增材制造的关键技术在于借助软件算法对制备过程的仿真模拟，对过热现象进行预测与修正，保证打印成品的质量。结合数值仿真与机器学习能够使激光增材制造预测最优加工参数，实现精准加工。在硬件方面，能够通过传感设备对制备过程进行检测以实现及时的反馈控制，确保整个加工过程和系统的稳定性。
接下来中国科学技术大学毛磊研究员带来“锂离子电池在应用中的运行状态检测及热失控提前预警：进展与挑战”的主题报告。锂离子电池在新能源汽车及新型储能中的规模化应用得到了飞速发展，锂离子电池在应用中的运行状态检测及热失控预警对锂离子电池系统的运行安全至关重要。报告首先介绍了国外内研究团队在锂离子电池运行安全方面的研究现状，进而介绍了课题组近年来在锂离子电池运行状态检测及热失控预警方面的研究进展及相关应用，最后总结未来发展的趋势及挑战。锂离子电池热失控的诱因主要为使用过程中的机械滥用、热滥用、电滥用和制造过程中电池间性能差异化原因。锂电池热失控微观机制仍待进一步研究，检测方法以及装置同样亟待研究。针对这一需求，毛磊研究员团队致力于研究氢燃料电池、锂离子电池、钠离子电池等能量储存以及转换装置在新能源汽车、储能场景下的应用安全性以及可靠性研究，形成“关键激励突破-核心算法建立-系统及装置研发”全链条体系，并积极探索研究成果的应用转化。
接下来由汪福宪研究员带来“Bi2O3光电传感性能研究”的主题报告。报告介绍了基于Bi2O3光电材料的薄膜制备及其在可穿戴传感器高抗干扰能力的汗液pH值检测、光电逻辑门等方面的应用，实现了在运动状态下，对汗液pH值的精确、稳定实时监控。
周松斌研究员带来了“传统产业转型升级下在线智能检测装备发展机遇与挑战”的主题汇报。数字化非接触精密测量、在线无损检测、激光跟踪测量等智能检测装备和仪器是目前的重点研发方向。当前在线传感检测技术正在飞速发展，从一维向二维、三维检测迭代，分辨率显著提高，检测对象信息也从表面缺陷扩展到内部成分。在算法升级支持下，传感检测技术也从传统算法进步到以深度学习大模型为主的智能算法。周研究员介绍了在线检测装备的应用以及潜在市场空间，并通过对比传统产业品质检测现状，突出了对在线无损快速智能检测装备的需求。最后，周研究员介绍了目前在线无损检测装备研发的问题以及研究思路。
接下来由倪劲成研究员带来了“光场调制飞秒激光微纳加工技术及功能器件应用”主题汇报。目前微器件的关键核心部件的精准微纳制造工艺是众多领域发展的紧迫需求。超快激光微纳加工技术具有热影响范围小、材料适用范围广、分辨率高的特点，并能够实现“真三维加工”，但与此同时面临着与某些材料机制不清晰、扫描效率低等问题。当前团队的主要研究课题分为：超快激光与物质相互作用的新效应/机理、超快激光高效加工新方法——光场调制以及超快激光复合加工新工艺。倪研究员就研究成果实例进行介绍，通过空间光调制微纳加工技术，能够直接加工三维微纳结构，极大增加了加工速度和效率。空间光调制技术采用涡旋光与手性结构的作用机理，可应用于微纳检测领域。通过空间光场快速制备微纳机器人，并使用涡旋光场调控微纳机器人运动实现多种生物应用。
接下来由刘忆森副研究员带来“自监督下的高光谱无损检测发展探索”的主题汇报。工业高光谱具有“图谱合一”的数据特点，可一次性获取数百个波段图像，形成三维数据。具有识别被测物成分与属性的能力，具备快速、无损、非接触等技术优势，在食品、药品、零部件等产品的在线质量检测、生产过程监测等领域具有广泛的应用潜力。新一代人工智能技术取得了阶段性成功，成为高光谱建模的发展趋势，但如何克服深度学习的样本需求成为挑战，且高精度的高光谱数据建模面临着数据维度高、冗余大、缺乏标定样本等问题，令其难以实际应用推广。刘忆森副研究员首先介绍了深度学习技术结合高光谱无损检测的研究现状，进而介绍了课题组近年来基于图谱融合与自监督学习的高光谱建模算法研究及其应用方面的进展，并展望了该领域未来的发展与挑战。
焦泽昱研究员带来了“工业视觉检测的挑战与机遇：从包装检测实践的视角”的主题汇报。目前人工智能技术正在引领新一轮的工业视觉革命，焦研究员首先对比了传统视觉与AI视觉图像的优缺点。AI深度学习算法依赖于大量数据的学习训练，但具有精度更高，准确性更强的优点。团队目前提出将传统机器视觉与深度学习相融合的检测策略，以实现高速度、高精度的视觉检测算法及系统。然后介绍了项目应用的实际案例，极大增加了检测速度。最后展望了该领域未来的发展与挑战。
最后由田超教授带来“高性能生物医学光声成像”主题汇报。光声成像以生物软组织的光学吸收特性为基础，兼具了光学成像的高对比度和超声成像的大穿透深度等优点。微观成像可至单个细胞器，宏观成像可至整个器官和小动物全体，并可提供生物组织结构、功能、代谢、分子和遗传等不同层面的信息。报告主要涉及光声成像物理、成像算法、成像仪器和应用方面。光声成像技术有望为细胞生物学、血管生物学等生物医学领域提供有力的研究工具。
报告人简介：
陶虎，现任中国科学院上海微系统所副所长、传感技术国家重点实验室副主任、2020 X-Lab创始主任，脑虎科技联合创始人、首席科学家。主要从事生命科技与信息技术交叉前沿研究，包括脑机接口、人工智能、生物材料以及植入式医疗器械。在Science、Nature等高水平期刊发表论文80余篇。获得2021世界人工智能大会最高奖SAIL奖、2020上海市杰出青年科技贡献奖、2021中科院青年科学家奖、2021/2022“中国高被引学者”等。
毕贵军，广东省科学院装备与制造创新中心首席科学家。德国亚琛工业大学博士毕业，研究领域涵盖先进激光加工、增材/增减材复合制造、焊接技术、激光制备新材料等。曾任职于新加坡制造技术研究院，南洋理工大学、新加坡国立大学博士生导师。主持10余项新加坡重大科研项目和工业项目，三项成果获新加坡科技局航空成就奖。累计在国际学术期刊发表SCI论文110余篇，被引5600余次
毛磊，中国科学技术大学精密机械及精密仪器系、先进技术研究院应急技术中心双聘研究员，博士生导师。研究方向为能源电池在新能源汽车及新型储能中的运行可靠性；大型复杂系统安全监测、诊断及运维。近作来发表论文60余篇，申请/获批发明专利20余项。主持中科院高层次青年人才项日、国家电网总部科技攻关项目等10余项。获得日内瓦国际发明展金奖、安徽省电子信息科技奖一等奖等，获批安徽省“115”产业创新团队，成果已经在锂离子电池储能电站、建材行业中开展示范应用。
汪福宪，广东省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心)研究员。博士毕业于柏林工业大学，从事基于半导体的光电催化、光电传感、光电逻辑门方面的研究，曾参与欧盟最大的光电催化应用示范项目(PECDEMO)，现任广东省科学院“高层次人才计划”团队负责人，华南理工大学硕士研究生指导老师，主持国家自然科学基金2项、广东省自然科学基金1项、广东省科技特派员专项1项、广州市科技计划项目1项。至今以第一及通讯作者在J.Am.Chem.Soc (2篇)，Angew.Chem.Int.Ed.(1篇)等期刊上发表SCI论文18篇(其中自然指数期刊5篇)，以第一发明人获授权PCT专利2项，授权中国发明专利5项。
倪劲成，中国科学技术大学博士，新加坡国立大学博士后，中国科学技术大学精密机械与精密仪器系特任研究员。主要研究方向为飞秒激光微纳加工和奇点光学，长期从事新型结构光场与微纳结构相互作用方面的研究。近年来，以第一作者身份发表Science、Nature Photonics、PNAS、Light: Science & Applications等国际权威期刊论文，在CIOP等国际会议上做邀请报告。
刘忆森，广东省科学院智能制造研究所副研究员。毕业于华南理工大学，从事高光谱传感、声学传感等方面的研究。现任智能传感团队负责人(副职)，广东省机械工程学会无损检测分会理事。近五年主持国自然面上基金等课题5项，核心参与国家重大专项、省重点领域研发计划等课题6项，发表论文15篇，申请发明专利26件(包括国外专利2件)，授权发明专利10件。
田超，教授、博导，国家优青、中国科学院等人才项目获得者。美国密歇根大学安娜堡分校博士后。长期从事生物医学光子学、光声成像和医学图像处理方面的研究工作。研究成果发表于国际知名期刊，并获多项国家发明专利授权。先后主持国家基金委、科技部等多项科研项目。担任中国光学学会生物医学光子学分会青委副主委、中国生物医学工程学会生物医学光子学分会青年委员、JIOHS/FOE/中国激光等期刊青年编委等。