最近，我國北京有一個好消息，材料化學(xué)和生命科學(xué)圈子里的人，全被驚了一跳。大連化物所和沈陽自動化所一起，把全球第一套智能透射電鏡系統(tǒng)“原眼一號”給搞了出來，科技成果鑒定也被通過了，傳樣、成像還有解析的步驟，被這套系統(tǒng)全給弄成了自動，就像一臺不知道累的機器。

這可不是小的改進(jìn)，它的效率被提到了人工的三百倍，工作方式整個都被改變了，圖像獲取的速度，被提高到比傳統(tǒng)透射電鏡快上五十六倍，它連著運行兩周弄出來的數(shù)據(jù)量，能頂?shù)蒙侠想婄R干一整年的活兒，人放假了，機器被留在那兒自己不停地運行著，和一個不知疲倦的工人差不多。

“原眼一號”能有這么厲害的表現(xiàn)，靠的是一套叫“全自主感知-解析-操控通用智能透射電鏡”的核心算法。這算法等于給機器裝上了眼睛、手和大腦。

具體有五大塊技術(shù)：

• 頭一塊是高真空環(huán)境下的樣品傳遞，機械臂自己就能把樣品給換了，動作又穩(wěn)又準(zhǔn)，人手不用再去碰，過去人工換樣又慢，還很容易把真空破壞，或者把樣品給弄臟；
• 第二塊是電子光學(xué)成像被自動調(diào)節(jié)，電鏡的焦距、像散、亮度這些參數(shù)是很復(fù)雜的，以前實驗員要反復(fù)去試，現(xiàn)在AI自己會去優(yōu)化它們，一步就給調(diào)到合適的狀態(tài)了；
• 第三塊是樣品在納米尺度上的智能定位，能在很多樣品里頭，準(zhǔn)確地把目標(biāo)區(qū)域找出來，定位精度到了納米級，AI的眼睛可比人厲害，人對焦對到眼花，它一毫秒就給搞定了；
• 第四塊是圖像被自主采集和實時解析，一邊拍著一邊分析就做完了，同時報告也被生成出來，AI算法實時處理那些圖像，定量結(jié)果直接被給出來，再也不用像以前拍完了才去慢慢數(shù)顆粒了；
• 第五塊是全系統(tǒng)的狀態(tài)被感知和調(diào)度協(xié)作，機器能自己監(jiān)控自己，動態(tài)地把工作流程給優(yōu)化掉，哪里不對就自己檢查和調(diào)整，讓效率一直保持得很高。

這五項合到一塊兒，就是從樣品進(jìn)門的傳樣，到電子束穿透過去的成像，再到最后數(shù)據(jù)被解析出來，整個流程全都不用人來操作了，全都交給智能去運行，鑒定委員會的十一位專家一起認(rèn)定，這項技術(shù)很有創(chuàng)新性，他們研發(fā)的這個智能透射電鏡系統(tǒng)，在全球是首創(chuàng)，水平也在國際上領(lǐng)先著，項目背后的團(tuán)隊，是大連化物所的鄧德會研究員和劉偉研究員帶的頭，還有沈陽自動化所的韓志研究員帶領(lǐng)的機器智能團(tuán)隊，化學(xué)家和機器人專家跨領(lǐng)域合作，才讓電鏡從手動操作，被變成了自動運行。

講到透射電鏡，就要提一下它很出名的分支，也就是冷凍電鏡，全稱冷凍電子顯微鏡技術(shù)，基本的原理是把樣品凍起來，再用電子束去拍。為什么要凍住呢？因為傳統(tǒng)透射電鏡工作的時候需要高真空，這會把生物樣品如蛋白質(zhì)里的水一下子抽走，結(jié)構(gòu)就塌掉了，再加上室溫下分子自己還在劇烈抖動，拍出來的圖像全是模糊的。用一句話說，冷凍電鏡讓人類第一次看清了生命分子天然狀態(tài)的樣子，而“原眼一號”的出現(xiàn)，就相當(dāng)于給冷凍電鏡這種頂級工具，又裝上了一顆AI大腦，不光能看清，還能看得快，看得聰明。

現(xiàn)在把視角從原子尺度拉到宇宙尺度，說說另一臺讓人自豪的巨型望遠(yuǎn)鏡，中國天眼FAST，F(xiàn)AST的全稱是五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，被建在貴州平塘的一個喀斯特洼坑里，2016年9月開始運行，口徑五百米，是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，靈敏度差不多是美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的兩倍，它的主要反射面，由四千四百五十塊可以調(diào)整的面板拼成，每塊面板都能獨立轉(zhuǎn)動，用來追蹤不同方向的射電波，這樣就算天氣不好，無線電波也能被準(zhǔn)確聚焦。

射電望遠(yuǎn)鏡跟光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是兩回事，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看的是可見光，樣子像一個大的鏡筒，有物鏡和目鏡；射電望遠(yuǎn)鏡沒有鏡筒也沒有目鏡，主要由天線和接收系統(tǒng)組成，像一口巨大的金屬鍋，宇宙天體發(fā)來的無線電波被它接收，無線電波的波長比可見光長很多，要得到一樣的分辨能力，射電望遠(yuǎn)鏡的口徑就被要求做得非常大，這也是FAST要建這么大的原因，它還有一個好處，無線電波能穿過云霧和塵埃，陰雨天和黑夜都不會影響它，能全天候工作，F(xiàn)AST的科學(xué)目標(biāo)，包括搜索脈沖星、探測遙遠(yuǎn)星系里的中性氫，還有射電宇宙學(xué)這些方面。

那么FAST這些年做出了什么發(fā)現(xiàn)呢，2022年1月，它對快速射電暴FRB121102進(jìn)行了大約五十天的連續(xù)觀測，一共有一千六百五十二次高信噪比的爆發(fā)被探測到，最高的時候每小時爆發(fā)一百二十二次，這個數(shù)量超過了以前所有望遠(yuǎn)鏡對這些射電暴源探測的總和。

中科院院士武向平也公開表示，作為一個科學(xué)家，他相信外星人是存在的，因為光是銀河系就有上千億顆恒星，而宇宙里像銀河系這樣的星系大約有兩萬億個，說地球是唯一有生命的星球幾乎不可能，中國天眼確實曾記錄到一些來自地球外的可能技術(shù)痕跡和候選信號。

北師大張同杰教授的團(tuán)隊在用FAST巡天時，一些異常窄帶信號被發(fā)現(xiàn)了，方向來自銀河系外固定區(qū)域，頻率很窄，強度還有規(guī)律變化。不過，科學(xué)家們對此很清醒，張同杰教授特別強調(diào)，這些信號是射電干擾的可能性還是很大。

張冰教授也說，現(xiàn)在看到的快速射電暴絕大多數(shù)來自自然天體，如果真有地外文明發(fā)信號，需要極高的技術(shù)和極大的能量，也不會有這么多，說白了，信號是真的，但未必是誰發(fā)出來的，很可能就是中子星、磁星這些極端天體在宇宙深處爆發(fā)的天然現(xiàn)象，磁星的磁場強得嚇人，產(chǎn)生的射電爆發(fā)能量能穿過幾十億光年來到地球，該怎么對待這些信號呢，有人記著霍金的警告“不要回答”，但也有科學(xué)家認(rèn)為，如果真有個文明能把信號送到這么遠(yuǎn)，科技水平肯定遠(yuǎn)在我們之上，最理性的方式也許就是認(rèn)真聽，謹(jǐn)慎說，先把我們自己的耳朵和眼睛建得更靈敏。

再說說量子顯微鏡，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡有一個由光的波動性帶來的衍射極限，單個原子沒法被直接看見。因為原子間距通常在零點一納米左右，而可見光波長是幾百納米。

在2026年1月，德國雷根斯堡大學(xué)和英國伯明翰大學(xué)的科學(xué)家們在《納米快報》上公布了一個重要突破，他們運用了一種叫量子隧穿的現(xiàn)象，在普通連續(xù)激光的照射底下，0.1納米水平的測量精度被得到了。這個方法的大致原理是，一個很尖的金屬探針被貼到材料表面，間距比一個原子還要小，再用激光去照，電子就通過量子隧穿在針尖和表面之間來回振蕩，非常微弱的電磁信號被產(chǎn)生出來，人們探測這個信號，就能以原子級別的精度看清物質(zhì)表面的導(dǎo)電性等特征，這比老式的光學(xué)顯微鏡的精確度高了將近十萬倍；還有一種量子氣體顯微鏡，是用光形成的格子把超冷原子一個一個抓住，再逐個成像，拿它來研究單個原子層面上的量子多體系統(tǒng)。

這些技術(shù)現(xiàn)在主要還是在實驗室里被完善著，但方向是清楚的，就是要用量子這把鑰匙去打開原子世界的大門，而“原眼一號”的意義，是它在一種更成熟、用得也更普遍的透射電鏡上面，第一個實現(xiàn)了全流程的人工智能操作，量子顯微鏡是在朝著分辨的極限走，“原眼一號”是在朝著效率的極限走，這兩條路剛好組成了探索微觀世界的兩個大方向。

高端透射電鏡的市場，長時間是被日本電子、美國的賽默飛、還有日立這些國際大公司緊緊抓在手里的，一臺高端機器動不動就得幾百萬甚至上千萬美元，想買它要排隊，買到手后還得專門派人到國外學(xué)習(xí)操作方法，維修零件的價錢也特別高；更要緊的是，透射電鏡是先進(jìn)材料開發(fā)、半導(dǎo)體工藝檢查、生命科學(xué)里結(jié)構(gòu)分析的眼睛，要是缺了這雙眼睛，很多前沿的研究就和盲人摸象差不多，近一百年來，透射電鏡一直是被靠人來操作的，效率不高，主觀成分又多，很難做到統(tǒng)計上的定量分析，“原眼一號”并不是簡單地去復(fù)制國外的技術(shù)，它是靠走智能化的路子直接實現(xiàn)了彎道超車，別人還在用手動操作，我們這邊已經(jīng)到了像自動駕駛一樣的階段。

從看原子的“原眼一號”和量子顯微鏡，再到看宇宙的FAST，2026年的中國科技，展現(xiàn)出挺有力量的畫面，將來，“原眼一號”還會被擴展到更多的應(yīng)用場景里去，提高在生命科學(xué)、半導(dǎo)體這些領(lǐng)域里面的適應(yīng)能力，它的商業(yè)發(fā)展和技術(shù)更新，很值得繼續(xù)去留意；也許再過幾年，冷凍電鏡版本的“原眼一號”就能把蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析變成一整條全自動的流水線，到那個時候，研發(fā)新藥的周期可能就不再是按年計算，而是按天來算了。