清华大学在2022年日内瓦国际发明特别展荣获佳绩 获奖总数创历史新高

瑞士当地时间3月28日，2022年日内瓦国际发明特别展线上评审结果公布。清华大学此次40组参赛团队共获得19项金奖、23项银奖和1项铜奖，共计43项奖励，获奖总数创历史新高。

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金奖项目介绍

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“主动弯曲编织自由曲面网壳”项目产品展示

建筑学院黄蔚欣副教授团队与土木工程系潘鹏教授团队、清华建筑设计研究院获得2项金奖。“主动弯曲编织自由曲面网壳”项目针对自由曲面建造的国际性前沿课题，创新性地利用弹性杆件的找形性能，结合数字化设计与模拟，提出一套独特的“编织结构”技术体系。该体系使用弹性杆件材料与标准节点，无需定制加工，就能够实现各类复杂自由曲面的建造。其特点是建造便捷，结构性能优异，并具有独特的艺术表现力，且材料可多次复用，节约成本，环境友好，具有广泛的应用前景。

“雪绒星”

另一项成果“数控加工铝合金型材编织自由曲面网壳”项目也获得金奖。该项目发明了一种利用借助数控加工的铝合金型材制作大尺度空间自由曲面结构的建造体系，包括自主开发的加工数据算法、结构模拟算法、构造系统、灯光控制系统与预制化施工方法。该体系外形简约美观，施工简便，结构强度高，耐久性好。团队应用这一方法，为2022北京冬奥会与冬残奥会完成大型公共灯光艺术装置“雪绒星”，于国家游泳中心南广场落成并投入使用，并获得新华社、北京卫视、澎湃新闻、环球时报等多家媒体报道。

电机系直流研究中心团队

电机系曾嵘教授和赵彪副教授团队牵头完成的“全过程近零开关损耗调制技术和超高效率高密度LO-IGCT直流变压器”项目获得金奖。该项目研制出高功率密度、大电感集成的MW级中频隔离变压器，突破IGCT-二级管混合串联电压均衡技术，提出全过程近零开关损耗复合调制方法，研制成功我国首台套中压DCT和目前世界最大容量的DCT，大幅降低损耗和成本，并实现多场景工程应用。

岳东北教授（右一）

环境学院岳东北教授团队完成的“异步浸没燃烧蒸发技术与装备”项目获得金奖。该技术通过压力调控促进传热并抑制传质，从而在保留浸没燃烧蒸发抗结垢等优势特性的基础上实现了高品质二次蒸汽的回收，显著降低了系统能耗，为高盐废水处理提供了一种适用工程技术方案。

全球首款商用类脑计算芯片—“KA200”

精仪系类脑计算研究中心团队施路平教授、裴京副研究员、张悠慧教授、邓磊助理教授、赵蓉教授以及北京灵汐科技有限公司共同完成的“异构融合类脑计算芯片”项目获得金奖。该项目提出了双脑驱动的异构融合类脑计算架构，不仅支持计算机科学驱动的人工神经网络和脑科学驱动的脉冲神经网络，还支持两者的异构建模，研制了全球首款异构融合类脑计算芯片“天机芯”和软件工具链，具有高能效、低延迟、多源并行等显著优势，并于2021年研制出全球首款商用类脑计算芯片，能够赋能各行各业，给智能时代发展带来新的变革。

杜亚楠教授团队和获奖项目

医学院生物医学工程系杜亚楠教授及其转化团队北京华龛生物科技有限公司完成的“3D FloTrix:基于药用级别微载片的自动化大规模干细胞制造技术”项目获得金奖。该项目打造原创3D细胞“智造”平台，提供基于3D微载体的细胞规模化定制化扩增工艺整体解决方案。其中微载体是自主创新型、首款可用于细胞药物开发的药用辅料级微载体。已通过中检院等相关权威机构的检验报告，并获得2项国家药监局药用辅料资质。同时，该产品获得美国药用辅料资质。结合自研的自动化细胞培养生物反应器、细胞清洗收获设备和外泌体收获设备可实现干细胞的自动化、规模化培养。该技术可广泛应用于基因与细胞治疗、细胞外囊泡、疫苗及蛋白产品等生产的上游工艺开发。同时，在再生医学、类器官与食品科技（细胞培养肉等）领域也具有广泛应用前景。

“超高清内容的泛在发送技术”项目

电子系宋健教团队和信息国家研究中心潘长勇教授完成的“超高清内容的泛在发送技术”项目获得金奖。该技术通过高效的网络结构设计、灵活的信号格式转换和鲁棒的资源调度方式，利用地面数字电视广播网络结合5G移动通信网络提供超高清内容的室外广域传送与可靠接收；利用WiFi、电力线与可见光通信有机融合的异构系统支持室内深度覆盖。本发明能以灵活可靠、低成本且绿色节能的方式支持超高清内容的泛在发送。接收终端在基本不改变其硬件的情况下，使用APP软件可以支持用户在任何时间、任何地点享受超高清内容的服务。

“一种基于火焰的功能化多元纳米颗粒材料的高通量合成技术”项目

能动系李水清教授与核研院张易阳副教授等完成的“一种基于火焰的功能化多元纳米颗粒材料的高通量合成技术”项目获得金奖。该项目发明了基于旋流雾化火焰的多元纳米颗粒高通量合成技术，及其在线激光诊断和精确调控方法，在达到多种元素原子位均匀掺混的同时实现了连续性、高产率的产业化能力，目前已完成知识产权转化，进入产业化落地阶段。

林金明教授获奖项目的技术基本原理与对应装置

化学系林金明教授牵头完成的“一种高压气流携水分子撞击碰撞面的空气负离子发生装置”项目获得金奖。该技术模拟自然界瀑布原理，通过在固体界面上的水汽碰撞产生空气负离子。在保证大量负离子产生与释放的同时避免了臭氧、氮氧化物等有害副产物的产生；利用高压气体，可以不需任何附加电源，不产生静电效应；可以通过改变气体或者液体的组成，产生不同浓度和组成的水合空气负离子；设备成本低，材料环保且对环境友好。此外，林金明课题组在国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制专项的支持下完成的“微流控芯片质谱联用细胞分析系统”项目，获得了本次国际发明展览会的银奖。该技术集微流控芯片、自动取样、前处理与富集以及检测于一体，可以对微流控芯片上的生化反应及药物代谢过程进行实时、在线的检测和分析。实现对细胞代谢产物进行连续的监控，以全面地了解微流控芯片上的生化反应及药物代谢的全过程。

金欣教授团队和获奖项目

深圳国际研究生院金欣教授团队完成的“基于光子飞行时间的体散射成像系统”项目获得金奖。该项目精确建模了散射光的空时传播，将采集场与目标场的映射关系表示为散射波场时域边界值到空域边界值的转换，大大提升了成像系统在强体散射场景下的目标重建能力，系统成像能力超越了人眼可视范围的8倍以上。

冯雪教授团队

航天航空学院冯雪教授团队完成的“面向工业物联网的柔性集成电路设计与制造技术”项目获得金奖。该项目以柔性集成电路设计与制造为核心，体系化地开发了芯片薄化与柔性系统级封装技术，为开发具有“轻薄柔小、可重构”特点的柔性集成器件奠定了理论基础并提供了制造技术有力支撑。本项目中，团队自主研发突破了多项关键技术，获40余项授权专利，建成国际国内首个柔性集成器件制造实验线，涵盖芯片薄化、柔性系统级封装、柔性电路板高精度表面贴装和柔性注塑成型等工序，具备柔性集成器件独立自主设计与制造能力。基于该技术开发出多款柔性集成器件产品，包括柔性旋转遥测系统和柔性无线数据微采集系统，成功与高铁轮轴、直升机尾翼传动轴等非平面旋转部件共型融合，实时获取并无线传输温度、应变、加速度、振动等信号，实现了重大装备关键部件健康状态实时监测。该技术在风力发电、重工业机械、汽车、船舶和航空航天等各个领域具有巨大应用前景，将为工业物联网的发展注入新活力。

支撑分布式光伏并网的主动配电网能量管理与集群控制系统

电机系吴文传教授团队完成的“支撑分布式光伏并网的主动配电网能量管理与集群控制系统”项目获得金奖。该系统突破分布式发电广泛接入的主动配网自律协同调控技术，建立了“集群自律-群间协同-输配协调”的运行调控体系，实现了新能源集群友好并网和高效运行，开发了首套区域性分布式发电群控群调系统，得到了规模化推广应用，被美国工程院院士Shmuel Oren教授等国外专家评价为“本领域的引领性创新”。

激光回馈非配合目标测量系统及语音恢复实测效果

精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室谈宜东副教授、张书练教授团队完成的“激光回馈非配合目标测量技术及应用”项目获得金奖。该项目利用激光回馈效应对极微弱散射光信号进行放大，将干涉测量的灵敏度提高了4-5个数量级，可敏感fW量级的弱散射光，解决了传统干涉测量技术对弱光探测灵敏度不够、需要配合靶镜的不足。基于这一原理，该团队发明了一种远距离纳米量级微弱振动检测系统，并借此实现了对200m远处特征目标声音信号的实时监测。该系统在边界入侵、社区安全、建筑结构监测以及激光侦听等领域具有广泛的应用前景。

机械系密封与润滑研究团队

机械系密封与润滑研究团队郭飞等人完成的“超高压宽温域氢气密封系统设计制造及测试关键技术”项目获得金奖。该项目提出了基于材料损伤全流态多场耦合模型的超高压宽温域氢气密封系统设计方法，优化了面向临氢环境橡胶材料的多组分配比并构建了先进的数字化及绿色化橡胶密封生产线，发明了140MPa、-50~+160℃超高压宽温域氢气密封性能检测平台，研制的氢气密封件可在氢气运输、氢气储存、氢气加注等场景得到有效应用。

赵明副教授团队

环境学院赵明副教授团队完成的“固体废物无焦油气化技术”项目获得金奖。该发明技术应用于有机固废无焦油气化装置——允清炉，通过独特的多级供风双氧化层结构，从原理上解决了气化焦油问题，提高了气化效率和可燃气清洁度；炉底灰渣含碳量降低至3%以下，减量化资源化效果明显；系统设多点位参数并集成自动控制系统，稳定性和安全性更高；燃气产品可用于热、电、化等多元转化。该成果对未来建立“无废城市”、缓解天然气供给压力、优化能源结构具有重大意义。

季向阳教授团队

自动化系季向阳教授团队完成的“基于视觉的物体六自由度位姿估计技术”项目获得金奖。物体位置与朝向的相对空间关系可以表示为六自由度参数模型，包含三维旋转量和三维平移量。该项目通过迭代匹配机制、坐标解耦与可微分渲染自学习，构建了兼顾准确率、实时性与鲁棒性的新型六自由度位姿估计技术。这种基于视觉的方法具有易部署、低功耗、高分辨等优点，在工业机器人、增强虚拟现实、自动驾驶中有着广泛的应用前景。

“高通量肿瘤类器官药物评价与个体化诊疗平台”项目

深圳国际研究生院马少华副教授团队完成的“高通量肿瘤类器官药物评价与个体化诊疗平台”项目获得金奖。该发明开发了一个自动化的、高通量的类器官平台，在获得人体肿瘤组织后，通过机器研磨和材料上的酶促反应提取细胞，将从原代组织中提取的细胞与基质胶（溶胶）混匀，而后将细胞悬液注入微流体系统，制成均匀的载有细胞的基质胶液滴。液滴在微流控管路中凝胶化，制备出均匀的类器官前体。把前体打印到96孔板或用于类器官培养的定制芯片中。在96孔板中，每个孔都打印一个类器官前体，且位于该孔的中心，该设计有利于培养期间类器官的高通量成像表征。这些类器官前体在1周内即可完成培养，并可进行药物测试。用该方法制备出的类器官可还原90%以上的原代组织基因型，药物测试准确率可达80%以上。

宫琴副教授和获奖项目产品

医学院宫琴副教授团队完成的“基于音乐疗法的耳鸣检测治疗仪”项目获得金奖。该项目研发了集耳鸣检测和精准康复治疗于一体的便携式设备。基于对耳鸣的响度、音调的精准、定量检测，不但创新性地实现了对耳鸣的针对性、个性化的精准康复治疗，而且解决了对高频耳鸣有效治疗的国际难题。另外，该设备基于中和抵消与掩蔽原理，结合高速数字信号处理和AI技术，开拓性地实现基于自然声的听感柔和舒适的治疗处方，避免了对听力的二次损伤。

基于特征点标定的自主融合定位方法

车辆学院新概念汽车研究院李骏院士团队完成的“基于多模态感知的自主作业移动平台”项目获得金奖。自主作业移动平台是一种具有主动多模态感知功能的新概念车辆平台。利用多传感器信息融合的主动感知技术与基于注意力机制的异构模态融合目标检测方法完成可靠的环境感知分析，基于特征点标定的自主融合定位方法与基于持续学习的规划决策方法保障车辆在未知环境下的自主定位与精准导航避障，可在崎岖、涉水等环境恶劣的工作场景全天候地执行智能作业。

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日内瓦国际发明展

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日内瓦国际发明展（International Exhibition of Inventions of Geneva）创办于上世纪的1973年，每年一度（2020年受疫情影响未举办），截止到2022年，已经成功举办了47届展会和2届线上特别展。此大型国际展览由瑞士联邦政府、日内瓦州政府、日内瓦市政府和世界知识产权组织共同举办的，也是全球举办历史最长，规模最大的发明展之一。

来源 | 清华大学科研院成果与奖励办公室

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