“真机调试只用了两天。”近日,2026浦江创新论坛会议季科学仪器专题论坛上,上海科学院发布了智能化仪器操作系统“仪元智衡OS 1.0”。
发布前两天,荧飒光学科技有限公司生产的傅里叶变换红外光谱仪才送进上海科学仪器创新港。两天后,“仪元智衡OS”系统已经可以调取检测标准、设置参数、控制设备,再读取和分析结果。
这个操作系统并非给某一款仪器配套的工作站软件。它试图解决的是一批更基础的问题:不同品牌的仪器怎样被统一调用,产生的数据怎样互通,AI又怎样从实验结束后的“读结果”,进一步进入参数设置、实验控制和分析过程。
按照目前设计,系统由测控、互联、数据和智能体四层组成,让仪器逐步变得“可控、可连、可信”。
一台已经能够稳定销售的仪器,为什么还要重新打开接口?仪器造出来,只是过了第一关。进入用户实验室和生产线以后,可靠性、应用方法、软件数据和用户信任,构成更漫长的“第二场考试”。
同一论坛上启动的智能原生科学仪器共性技术平台创新联合体,正试着把企业、科研团队、公共平台和应用验证接到一起,让其中一些共同的难题不再只能由每家公司独自摸索。
第一台,谁敢用?
凝聚态物理博士杨林涛在X射线衍射仪行业做了二十多年。如今,他所在的埃度纳米科技有限公司,仍要回答一个朴素的问题:一家成立不久的国产品牌,凭什么让科研人员把重要实验交给它?
X射线衍射仪可以理解为观察材料内部结构的“原子尺度的眼睛”。电池材料调整配方、半导体结构越来越复杂,都需要它判断材料内部发生了什么。杨林涛介绍,埃度目前已对外交付七八十台设备。
公司专门建了一间应用实验室。用户可以带真实样品来,把国产设备和进口设备放在一起测。“先看数据。结果更好,再考虑买;如果不如进口设备,我们就回去继续改。”杨林涛说。
一次比测可以回答性能,生产线考验的却是时间。荧飒光学创始人李纪华曾在布鲁克负责傅里叶变换红外业务十多年。
2018年创业后,他把红外光谱仪做进化工现场。这类仪器通过物质留下的红外“指纹”判断成分。
李纪华介绍,公司早期放进万华化学生产线的一台设备,7×24小时连续运行6年没有发生故障,光源也一直没有更换。此后,荧飒才逐渐进入更多大型化工企业和国际企业的供应体系。
上海甄仪科技有限公司研发的是质谱仪。简单说,它通过测定分子量判断复杂样本里有哪些物质、含量各有多少。在药物研发中,它可以判断新合成的化合物是不是目标分子,也能追踪药物进入人体后的代谢。
创始人谢永明从本科起就接触质谱。在他看来,仪器性能参数做到位以后,样品怎么处理、方法怎么建立、数据怎么解读,仍要在真实使用中一点点积累。
“国产仪器往往需要更长时间让用户验证。用的人还不够多,我们能拿到的真实反馈就有限,产品迭代也会慢下来。”他说。
高端仪器的成熟度,很大一部分就是在使用、反馈和再改进中磨出来的。如何让首批用户和真实场景更早进来,也因此成为联合体要补的一环。一台仪器过了“能不能造”的关口,还需要尽快进入“能不能长期用好”的循环。
各家的仪器,共同的难题
用户反馈可以帮助一台仪器慢慢成熟,但如果所有企业都各自走完整条路,时间依然很长。AI开始进入实验流程后,另一个问题也变得更加突出:仪器要被AI调用,首先得有可以调用的接口、机器能够理解的数据和指令,以及可以被软件控制的硬件。
这恰恰是国内科学仪器目前较为分散的部分。上海科学仪器创新港智算中心主任戴炳荣和团队调研时发现,国际头部厂商经过多年积累,一套软件平台已经能够管理多类仪器;国内不少企业仍是一款机器配一套工作站,通信协议、数据格式各有一套。单机性能不断提升,放进同一个实验室,却常常“各说各话”。目前共性问题可概括为数据标准碎片化、通信协议封闭、跨仪器数据难以贯通,以及AI更多停留在外围分析。
零部件也有类似问题。谢永明发现,不同公司的整机设计各有特点,一些部件需求却很接近。过去企业通常各自找供应商、小批量定制。如果多家企业的一部分规格能够逐渐归并,生产成本、稳定性和质量控制都有机会改善。
创新联合体的分工也由此变得清楚,仪创港作为联合体主责单位,牵头负责项目总体组织、技术路线统筹、任务协同和关键共性技术攻关,10家成员单位,围绕科学仪器关键部件与整机,分工配合开展智能原生科学仪器协同攻关。企业继续攻自己的整机、核心部件和算法;仪创港则把不同仪器反复碰到的问题抽出来,围绕软硬件可编程控制、接口协议、数据标准、自主实验和垂类模型等六类共性技术开展研发。
“仪元智衡OS”是其中一个具体抓手:测控层解决硬件怎么被软件调用,基于OpenHarmony系统,支持仪器能力的软件定义;互联层让不同设备能够按照同一套规则接入,统一的接口规范、统一的数据格式、统一的通讯协议,支持MCP/ACP/SiLA2等协议开放互联;数据层支持多类型仪器、多格式数据,支持插件化扩展、AI数据算法分析、审计追踪,保证结果可以比较和追溯;智能体层再让AI参与决策与实验协同,形成“实验理解—仪器控制—数据处理—分析报告”全流程智能闭环。
企业开放到哪一步,仍有明确边界。甄仪的核心电路和整机设计留在自己手里,仪器联用需要的通信协议和数据格式可以开放;埃度保留自己的数据分析方法,设备控制可以与外部系统连接。谢永明打了个比方,过去不同仪器像“各讲各的方言”,接口逐渐统一,相当于“大家都说普通话了”。
荧飒的选择尤其能说明这种分工。这家公司长期把光学、机械、电路和软件都握在自己手里,却率先接入“仪元智衡OS”。李纪华看中的,是一台机器之外的数据。一项材料研究可能同时产生红外光谱、X射线衍射和质谱数据,如果始终散落在不同工作站里,科研人员很难让AI把它们放在一起理解。
最直观的变化发生在“读结果”这一步。过去红外光谱仪测完样品,先给出一张专业谱图,里面的峰值意味着什么,还要靠有经验的人判断。李纪华举例,一把厨房里的硅胶铲放进仪器后,系统现在可以继续分析主要材质以及是否混入其他成分。“过去仪器更多是把谱图给你,接下来怎么解释,主要靠人。”
联合体并不要求几家公司把核心技术交出来。它更像在各自的仪器之间补上一层公共能力,让每家公司把更多精力留给真正决定产品差异的部分。
十年的事,为什么提前到三年?
共性问题可以抽出来一起做,接下来还要回答另一个问题:谁来判断什么最值得先做,又怎样把分散在高校、科研院所和企业里的能力真正接起来?
上海市科委科学仪器项目经理赵素丽此前长期在国际分析仪器企业工作,接触过技术、商务和用户。成为项目经理后,她关注的不只是一家企业缺什么,还要从整个行业寻找上海已有的科研团队、核心部件和应用需求。
荧飒过去主要靠企业自己投入研发。常规光谱仪需求更大,高分辨、宽光谱设备研发周期长、投入高,一些技术自然会排进更远的时间表。赵素丽找到荧飒后,一些高端研发开始提前。李纪华说:“原来一些可能未来10年去做的事情,我们可能要提前到未来三年就把它完成。”
杨林涛感受到的是“有一个人是在主动连接这个事情”。供应商、科研团队和潜在用户,有人持续往一起串。赵素丽则把过去较为分散的支持形容为“像下雨一样一点一点”,现在希望先判断真正共同的技术堵点,再把力量集中起来,“像瀑布似的”往前推。
10月21日,中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于推动科技创新和产业创新深度融合的意见》,高端仪器被列入关键核心技术重点领域,创新联合体、共性技术和中试验证平台也被写入部署。
对荧飒来说,这些变化已经落到一台机器内部。目前部分光源参数在出厂时就是固定的,比如8.5伏;如果未来要让AI根据不同实验自己调整能量,就得把光源设计成可调,探测器增益也要随之改变。
李纪华说,这意味着现有电子学“全部要重构”。
那台已经能够稳定销售的仪器,又要被重新打开。它的“第二场考试”,已经从软件接口走到了关键零部件的AI原生智能化上。