2025年合肥综合性国家科学中心发展研究:科技创新策源地已形成多层次全链条创新体系

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  • 发布时间:2025/09/11
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合肥综合性国家科学中心服务能力白皮书.pdf

合肥综合性国家科学中心服务能力白皮书。合肥综合性国家科学中心于2017年1月获批建设,依托大科学装置集群,聚焦信息、能源、健康、环境及其交叉前沿领域,整合相关创新资源,集聚世界一流人才,开展多学科交叉研究,产生变革性技术,催生未来产业,力争建成代表国家水平、体现国家意志、承载国家使命的国家级创新平台。目前,合肥综合性国家科学中心已形成“大科学装置+高能级研究机构+前沿科技攻关+科技成果转化+科创载体+复合型人才培养”的多层次全链条创新体系,创新能力不断增强,初步建成具有全国影响力的科技创新策源地和国际一流的创新高地。

合肥综合性国家科学中心作为我国科技创新体系的重要组成部分,自2017年获批建设以来,经过8年多的快速发展,已形成"大科学装置+高能级研究机构+前沿科技攻关+科技成果转化+科创载体+复合型人才培养"的多层次全链条创新体系。当前,该中心已建成和在建的大科学装置达到10个,建设了能源研究院、人工智能研究院、大健康研究院等6个高能级研究机构,建成了一批共性技术研发平台和前沿交叉平台,形成了国内一流的科研条件体系,为基础研究、应用研究、试验与发展等提供了有力支撑。2025年8月发布的《合肥综合性国家科学中心服务能力白皮书》显示,该中心已梳理出341项可对外提供的科技服务,覆盖新一代信息技术、生物医药等25个领域。本文将深入分析合肥综合性国家科学中心的发展现状、创新体系、服务能力及未来趋势,全面展现这一国家级创新平台的建设成效与发展前景。

一、大科学装置集群效应显著,科研支撑能力达到国际先进水平

合肥综合性国家科学中心已形成建成4个、在建6个、预研谋划3个的大科学装置梯次推进格局,数量位居全国前列。这些大科学装置在磁约束聚变、光子科学、强磁场等领域形成了明显的集群效应,为多学科交叉研究提供了世界一流的实验平台。

​​同步辐射光源​​是合肥科学中心的重要科研基础设施。合肥同步辐射装置(Hefei Light Source)是我国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源,1983年立项,1991年通过国家验收。二期工程于2004年通过国家验收,主要包括800 MeV直线加速器注入器、800 MeV电子储存环和11条光束线及相关实验站。该装置充分发挥红外一极紫外特色线站的核心竞争力,为我国物理、化学、生物、材料等多领域前沿研究提供了重要支撑,用户成果多次入选年度"中国科学十大进展"。

合肥光源目前运行开放达到国际同类装置的先进水平,每年运行时间超过7000小时,开机率优于99%,为国内外上百家用户提供40000小时以上的优质机时。该装置拥有11条光束线及相关实验站,包括6条插入元件线站和5条弯铁线站,可应用于先进功能材料、能源与环境、物质与生命科学交叉等基础科学研究以及新型显示、集成电路、新型储能、氢(氨)能、生物制药、高端医疗器械、节能环保、新材料等产业应用领域。

​​合肥先进光源​​(Hefei Advanced Light Facility)是国家重大科技基础设施项目,于2023年6月开工建设,建设周期64个月,预计2028年10月建成开放。建成后的合肥先进光源将是国际最先进、亚洲唯一低能区第四代同步辐射光源,波谱覆盖红外至软X射线波段,是研究粒子微观行为、轻质元素结构、材料电子态、化学态、自旋态变化的重要研究平台。该光源将面向新能源、轻质材料、功能材料、集成电路、仪器仪表、生命健康等领域国家战略需求,服务科技创新发展,催生经济发展新动能。

​​稳态强磁场实验装置​​是国家"十一五"重大科技基础设施建设项目,是我国自主研制的国内唯一能提供稳态强磁场条件的实验装置。该装置由混合磁体、水冷磁体和超导磁体共十台磁体及搭建在磁体上的各类实验测量系统和支撑磁体、实验测量系统运行的技术装备系统组成,为凝聚态物理、化学、材料、生物学和生命科学等多学科领域开展国际前沿探索、交叉前沿研究提供稳态强磁场实验平台。

稳态强磁场实验装置自投入先期试运行至今,已累计运行超66万小时,服务200多家用户单位,包括清华大学、北京大学、中国科大、中国科学院物理所、美国哈佛大学、新加坡国立大学、德国马普所等。依托装置,科研人员在物理、化学、材料、生命健康、工程技术等领域开展了超过3800项课题的前沿研究,发表论文2700余篇,取得了一系列重大科技成果。

​​全超导托卡马克核聚变实验装置​​(EAST)是国家"九五"重大科技基础设施,是我国自主设计、研制的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置。装置运行以来,攻克了高约束、稳态、高热负荷控制等影响未来聚变堆运行的系列科学技术难题,不断创造稳态等离子体运行世界纪录,实现了"亿度千秒高约束模"、"1056秒长脉冲高参数"、"1.2亿度101秒"等离子体运行等一批具有国际影响力的原创性成果,使我国稳态磁约束聚变研究跻身国际前列。

这些大科学装置不仅为前沿科学研究提供了重要平台,还通过开放共享机制,为产业创新提供了强有力的技术支撑。根据白皮书统计,仅合肥同步辐射装置就可提供包括细胞/组织三维无损成像、纳米药物/材料与细胞互作基本原理解析、组织微区代谢分子的空间分布表征等15项技术服务,覆盖生命健康、绿色食品、生态环境、新能源和节能环保、新能源汽车和智能网联汽车、高端装备制造、新一代信息技术、新材料、第三代半导体、量子科技等多个产业领域。

二、高能级研究机构布局完善,科技成果转化成效显著

合肥综合性国家科学中心围绕信息、能源、健康、环境等重点领域,组建运行了5大高能级研究院,高水平建设了江淮前沿技术协同创新中心,打造了一流平台、集聚了高端团队、转化了先进技术、促进了产业集聚,已汇聚高层次人才1600余名,产出了多项世界级成果。

​​能源研究院​​聚焦能源领域科技创新需求,确立了聚变关键技术攻关为主干,氢氨能源技术研发、高端装备研制、可再生能源技术研发等为补充的"1+N"发展战略。研究院布局实施44个重大科研项目,累计发表高水平论文700余篇,申请专利700余项、授权近200余项,获得省科技进步二等奖1项。研究院建成了安徽首个具有国际先进水平的下一代功率半导体器件封装平台,以有压银烧结技术为核心,形成了新型功率器件封装互连成型能力,已为华为等多家企业提供封装技术服务。

能源研究院与皖能集团、应流集团等企业合作共建的氨氢融合动力工程化开发平台,在火电厂掺氨燃烧技术方面实现了35%掺氨燃烧,技术国际领先;在掺氨动力方面开发了天然气掺氨及纯氨燃料的重卡发动机技术,研制了国际首款纯氨动力发动机样机;实现了纯氨燃料微型纯氨燃气轮机供给的稳定运行。此外,研究院智慧电力中心建成了安徽首个新能源发电检测平台,具备新能源场站仿真测试、硬件在环测试和模型验证能力,并取得了CMA检验检测机构资质认定,已为中国电力科学研究院等提供检测服务。

​​人工智能研究院​​以类脑智能和计算智能带动科学研究、技术突破和产业应用为目标,建设产学研一体的大型研发机构。研究院现有脑成像、信息计算、生物细胞、实验动物四大公共技术研发平台,在类脑智能、生命健康、智慧校园等方向布局多支全链条科研团队。研究院攻克多项关键技术,自主研发超高时空分辨率超高集成度的数字PET探测器、全景内窥镜原理样机、智能心理监护系统等40余项新产品,研制基于成像空间转录组检测设备、结构光荧光显微内镜等多项国产替代高端设备。

研究院发布的国内首个AI生成内容检测工具AIGC-X,检测精度国际领先,该成果荣获教育部技术发明一等奖。在2023全国通用人工智能创新应用大赛中,人工智能研究院参赛项目"普适场景下的主动健康全周期身心协同感知计算交互平台项目""编程自主终身学习关键技术及产业应用项目"分别荣获一等奖和二等奖。研究院的信息计算平台具备2000平方米按照A类数据中心标准建设的信息计算机房,可提供超过32Pops(混合精度)的理论峰值计算能力,存储容量超过14.4PB,持续为人工智能、生物医学等领域的科学研究和产业应用提供计算、存储、网络等基础性的信息技术支撑。

​​大健康研究院​​以"源头创新、促进双转"为使命,聚焦重大疾病机理、创新药物和医疗器械研发等方向开展基础和转化研究。研究院建设8个研究所、1个公共技术平台、若干联合研究中心,着力打通基础研究、技术创新、产业创新之间的通道,形成覆盖科学发现、技术研发、临床试验、中试放大、示范应用等全链条融通发展的创新体系。

研究院公共技术平台建设总面积约1.8万平方米,仪器资产约1.89亿元,汇聚了70余人的专业化平台技术团队,支撑从原创靶点发现到创新药物研发的全链条功能布局。自2023年开放运营以来,已累计为120余家省内高校、医院、科研机构、生物医药企业提供科学研究、新药研发、成果转化等技术服务近千项。其中,实验动物平台建筑面积约6000平方米,于2023年4月获批实验动物使用许可,2025年6月获批实验动物生产许可,重点为肿瘤、代谢、免疫、感染等重大疾病相关的基础研究、靶点发现及药物分析提供重要的动物实验保障和广泛的动物样本资源。

​​数据空间研究院​​以"数据重构数据空间"为核心理念,聚焦"网络强国""数字中国"两大国家战略,在网络空间安全领域建设复杂网络计算平台,支撑网络空间态势感知和安全治理任务;在数据要素创新领域构建数据要素场技术体系,建设数据要素场基础设施示范工程。研究院推出了"海星"可信数据流通平台和"数桥"接入连接器等创新产品,满足了不同行业对数据流通和共享的需求。

在健康大数据研究方面,研究院研制了家校社协同关爱心理大数据平台,并在安徽中医药大学、合肥七中等落地应用;在安全大数据研究方面,开发了多元矛盾纠纷心理测评、心理风险预警、心理疏导和干预康复服务一体化平台和多元矛盾纠纷分析管控与化解效果评估平台,并在合肥、嘉兴、无锡和上海等4地示范应用。研究院还开发了安徽省首个数据知识产权登记平台系统,颁发安徽省首个数据知识产权登记证书,实现全国首例依规开发数据产品在深圳数交所挂牌上市。

​​环境研究院​​聚焦大气、水环境、土壤、固废等领域,建设生态环境领域的突破型引领型平台型一体化研究机构。研究院的超光谱全球总碳柱观测站点拥有光谱分辨率0.0035波数、满足全球总碳柱观测网(TCCON)质量要求的超光谱总碳柱观测站点,搭建了国际一流的超高分辨率、宽光谱波段、高精度的温室气体遥感观测平台。环境材料与污染物分析检测平台拥有1300平方米的标准化分析检测实验场地,可根据特定污染环境场景、特定污染物检测需求,研发定制污染物检测敏感材料与复杂样品前处理材料。

这些高能级研究机构通过"沿途下蛋"机制,不断完善科技成果转化体系。合肥综合性国家科学中心开展大科学装置衍生技术成果发现、挖掘、策划、转化和服务工作,举办科学中心成果推介会、创新沙龙、项目路演等,建立科研机构与市场主体的信息沟通渠道,直接转化成果近200项,催生中科离子、中科太赫兹、中科光栅、中科焓焓能等创新型企业38家。

三、前沿交叉研究平台蓬勃发展,支撑跨领域跨学科创新

围绕大科学装置,合肥综合性国家科学中心建设了33个前沿交叉研究平台,有力支撑跨领域、跨学科交叉研究。这些平台聚焦特定研究方向,形成了专业化的技术服务体系,为产业创新提供了有力支撑。

​​中国脑计划合肥分中心​​是合肥综合性国家科学中心前沿交叉研究平台入库项目,重点承担脑衰老与神经退行性疾病相关研究任务。分中心整合中国科大前沿技术资源、中国科大附属第一医院医疗资源、衰老生物医学安徽省重点实验室先进平台资源,打造脑计划生物标志物检测平台和脑衰老与神经退行性疾病研究的"合肥脑中心"。分中心重点打造脑衰老与脑疾病研究技术转化平台,具体包括生物标志物筛选、药物筛选、跨物种疾病动物模型、脑功能检测、多尺度脑成像、脑功能检测和多组学临床信息及计算等子平台。

​​类脑智能技术及应用国家工程实验室​​于2017年1月由国家发展改革委正式批复立项,依托中国科大建设,于2021年12月建设完成并通过验收。实验室围绕提升我国信息处理技术的类脑程度与智能水平的迫切需求,建设类脑智能技术应用研究平台,支撑开展脑认知与神经计算、类脑多模态感知与信息处理、类脑芯片与系统、量子人工智能、智能机器人等技术的研发和工程化。

实验室拥有国内领先的动物实验平台和脑成像平台。动物实验平台拥有SPF级大小鼠和普通级灵长类饲养室1500平方米,配备小鼠IVC笼具3000套、大鼠IVC笼具100套、灵长类笼具48套,整套屏障安全系统等。脑成像平台建成从宏观、介观到微观,分辨率从厘米、微米到纳米,从全脑到细胞器的结构与功能脑成像综合设施,拥有自研的全球最快介观脑图谱成像系统、国内首台61束扫描电子显微镜、双光子+共聚焦显微镜等高端设备。

​​巨灾科学中心​​是合肥综合性国家科学中心前沿交叉研究平台入库项目,依托单位为清华大学合肥公共安全研究院。中心围绕灾害环境下的城市基础设施生命线安全关键技术问题,以灾害环境模拟与监测、致灾机理研究与预警、灾害大数据分析及技术支撑能力建设为重点,目前已建成多灾害要素耦合作用风洞实验平台、城市生命线安全智能化研究实验平台、桥梁安全监测与诊断实验平台、建筑火灾探测实验平台等一批实验平台,实验场地总面积约3万平方米,拥有先进水平的仪器设备共800余台套。

中心的多灾害要素耦合作用风洞实验平台总体尺寸为71.5m×25.75m×9.7m(长×宽×高),最大设计风速为80m/s,温度-40℃~+70℃,可模拟典型突发公共事件(大风、强降雨、洪水、火灾、气体泄漏、建筑物破坏、基础设施破坏等),揭示各种突发事件之间的衍生和耦合规律。城市生命线安全智能化研究实验平台是等比例、全尺寸综合埋地管线实验平台,满足供水、燃气、排水、热力等各类管线单一灾害和综合耦合灾害机理研究。

​​合肥超导质子治疗系统研发及产业化平台​​发挥中国科学院合肥物质科学研究院在国家重大科技基础设施全超导托卡马克实验装置建设中积累的技术优势,自主研制国产化超导质子治疗系统并实现产业化。平台依托单位合肥中科离子医学技术装备有限公司成立于2016年,是国内唯一研制超导回旋加速器质子放射治疗系统的厂家。平台现有研发团队100余人,技术专业涵盖核科学、物理学、机械工程、电子电气、射频等专业。

平台已建成加速器测试平台、离子源测试平台、真空测试平台、低温测试平台等,拥有各类专业设备、检测仪器200多台(套)。其中加速器测试平台总建筑面积约1500平方米,包括测试区及配套辅助区,可满足不同能量级别、多类型加速器开展装配、测试、调试工作,实现防辐射、水冷等功能需求。低温测试平台采用制冷机直接冷却,无需消耗液氦,测试温度最低达到4开尔文,可方便快捷低成本地进行材料热导率和电导率等物性测试。

​​光电智能感测技术与应用研究中心​​以光子感测技术为核心,研发新一代可探测深地微震及管道泄漏的"智耳"、可监测工业过程的"慧眼"、可进行高端制造精密测量的"光尺"。研究中心的全光纤宽频段微震监测仪以其高灵敏、宽频响、大动态范围等诸多优点和前端无源的独特优势,可进行全天候实时微震监测,通过全光纤加速度传感器收集的微震信号,经过微震数据采集与处理主机,通过信号识别、到时拾取、震源解译与分析预警实现岩土工程安全监测分析。

​​新型宽禁带功率半导体核心装备、基础材料及器件先进工艺技术研究平台​​聚焦新型宽禁带功率半导体基础材料、电力电子器件以及面向汽车的电子应用技术,打造新型宽禁带功率半导体高技术研发平台、具有产业影响力的创新公共服务平台,以及高端人才培养平台。平台现有研发及试制场地约1万平方米,兼具前沿技术的探索和产业化急需技术的落地转化功能。

平台的碳化硅功率器件、氮化镓材料及电力电子器件试验/中试线包含碳化硅、氮化镓材料生长所需CVD系统,核心器件制造所需高能离子注入机等设备400余套,具备4~6英寸碳化硅、6~8英寸氮化镓外延材料生长到器件研制的全套工艺流程能力。面向车规芯片和电子元器件的可靠性验证与检测平台先后获得CMA及CNAS认证资质,可开展汽车电子系统的电磁兼容检测、车规功率器件和集成电路的可靠性检测和失效分析检测等服务。

四、服务能力全面升级,支撑区域经济高质量发展

合肥综合性国家科学中心通过系统梳理科学中心相关创新单元(装置、机构、平台)可对外提供的科技服务,形成了覆盖25个领域的341项服务能力清单,为区域科技创新和产业升级提供了全方位支撑。

在​​新一代信息技术​​领域,未来网络试验设施(合肥分中心)可提供超大规模的网络试验、真实跨域的网络试验、自定义的网络试验、新的网络体系结构试验、虚实结合及真实流量引入试验、卫星网络仿真试验、无人机网络仿真试验等服务。该设施在南京建设运行管控总中心,在北京、合肥、深圳分别建设运行管控分中心,覆盖了国内40个主要城市,包含88个主干网络节点、133个边缘网络试验节点,以及4大云数据中心,形成先进、开放、灵活、可持续发展的大规模通用试验设施。

多语种智能语音语言技术及国产化平台可提供国产化多语种语音识别、国产化多语种语音合成、国产化多语种机器翻译、国产化多语种图文识别、国产化多语种语义理解、多语种服务等技术服务。其中,国产化多语种语音识别服务支持14个重点官方语种语音识别准确率≥90%,23个主要官方语种语音识别准确率≥85%,23个其他官方语种语音识别准确率≥80%。

在​​生命健康​​领域,大健康研究院可提供小动物光学活体成像、细胞及小鼠的X射线辐照、实验动物饲养、代养、快速扩繁、实验动物生物净化、转基因动物模型构建与种质保存、病理研究和药药评价、实验动物生产、增强型生物安全二级实验室平台服务、实验动物饲养和动物感染实验、苗头化合物发现、小分子化合物靶标鉴定、小分子药物开发、化合物合成、核磁检测、液质联用、液相检测、气相检测、细胞抗体开发、蛋白表达、抗原定制、蛋白工程、细胞间共享、GMP级别中试车间和配套设施共享服务、免疫细胞扩增技术开发、细胞工程化改造技术开发、细胞药物功能验证、IIT临床样本生产、细胞临床样本的质量检测、GMP中试车间与质量控制实验室共享服务等38项技术服务。

人工智能研究院在生命健康领域可提供癫痫脑磁图/脑电图异常波自动检测及病灶智能溯源定位、神经元重建和形态分析、实现活体三维成像、呼吸心跳监测、动静脉识别、提供高通量大尺度亚细胞分辨率空间转录组成像及解析、智能手语问答等服务。其中,智能手语问答系统由手语识别、结合知识检索的大模型问答、手语生成等核心技术组成,可为听障人士提供24小时的无障碍政务咨询。

在​​新能源和节能环保​​领域,能源研究院可提供模拟太阳风及宇宙辐射环境检测、中子无损检测服务、材料腐蚀测试研究、质子传导率、燃料电池电堆性能测试、电化学反应活性测试、纽扣型锂离子电池性能评测、电磁暂态建模及校核、硬件在环并网特性测试、低压配电浪涌防护器件检测、功率半导体封装以及可靠性测试等服务。其中,纽扣型锂离子电池性能评测服务参照国家标准GB/T37201-2018;GB/T38823-2020等测试要求,硬件在环并网特性测试支持新能源发电设备(风电、光伏、储能和SVG)硬件在环并网特性测试。

环境研究院可提供化工园区立体遥感监测、大气污染超光谱立体遥感溯源监测、紫外便携式仪器定点及车载走航观测、HONO实验室测试、水质32种可溶性元素测定、局地高气象条件测量、空气和废气颗粒物中铅等金属元素的测定、固体废物22种金属元素测定、土壤和沉积物19种金属元素总量测定、全氟辛基磺酸及其盐类和全氟辛基磺酰氟检测等服务。其中,大气污染超光谱立体遥感溯源监测可探测成分包括垂直遥感可探测O₃、NO₂、SO₂、HONO、HCHO等;水平遥感可探测NO₂、SO₂、HONO以及醛类和苯系物等VOCs组分;成像遥感可探测NO₂、SO₂、HONO以及醛类和苯系物等VOCs组分,探测精度优于1μg/m³。

在​​高端装备制造​​领域,雷电防护与试验研究重大试验设施可提供整机级雷电试验、高电压雷电直接效应防护要求验证试验、高电流雷电直接效应防护要求验证试验、极高雷电压直接效应防护要求验证试验、全参数雷电强流直接效应防护要求验证试验、雷电效应瞬态浪涌防护设计、泄露电流、沉积静电和静电放电试验等服务。该设施是正在建设中的国家部委"十三五"立项项目,主要建设雷电综合实验室、极高冲击雷电压试验系统、全参数冲击雷电流试验系统等科研设施,用于研究地球大气雷电产生的极高雷电压、极强雷电流及强电磁效应对大型装备(飞机、船舶等)的影响机理及防护措施。

江淮前沿技术协同创新中心聚焦智能科技和人形机器人主轴主线,聚焦智能技术、无人系统、测试评估等领域方向,可提供自动化工业生产、智能化机器人商贸服务、基于强化学习的敏捷机械臂操控服务、拟人灵巧手抓取、机器人虚拟仿真技术服务、UE三维可视化交互技术服务、自主建图导航及双7自由度机械臂协同精准作业技术服务等。中心的智能无人系统测评平台围绕无人系统及部组件产品研发和应用需求,以"智能测、测智能"为技术特色,建立涵盖无人系统检验检测、智能评估、产品认证的全流程、全要素一站式测评服务平台。

以上就是关于合肥综合性国家科学中心的发展分析。经过8年多的建设,合肥综合性国家科学中心已形成多层次全链条创新体系,创新能力不断增强,初步建成具有全国影响力的科技创新策源地和国际一流的创新高地。中心体系化布局大科学装置,形成建成4个、在建6个、预研谋划3个的装置梯次推进格局,集群效应明显;组建能源研究院、人工智能研究院、大健康研究院、数据空间研究院、环境研究院5大高能级研究院,高水平建设江淮前沿技术协同创新中心,形成新的战略科技力量;围绕大科学装置建设33个前沿交叉研究平台,有力支撑跨领域、跨学科交叉研究。

面向未来,合肥综合性国家科学中心将继续以"源头创新、促进双转"为使命,进一步优化创新生态,完善科技成果转化机制,推动更多原创性、引领性科技成果产出和转化,为加快建设科技强国、实现高水平科技自立自强作出更大贡献。随着合肥先进光源等在建大科学装置的陆续建成投用,中心的服务能力将进一步提升,对区域经济高质量发展的支撑作用也将更加凸显。

编辑:666知识控
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