多学科深度交叉融合是当今科学界发展的大趋势，更是机器人领域的重要指引方向。传统的机器人，本质上仍然是机电系统，提升感知和驱动等能力仍是困扰科研人员的难题。通过对自然界的研究发现，生物体经过数十亿年的演变进化，具有机电系统难以比拟的优势。例如，被蒙上眼睛的响尾蛇依然可以精准捕获猎物，因为它有一个特殊的结构，能通过蛋白质的折叠和离子通道的触发感知红外线。响尾蛇颊窝面积只有1平方毫米，却能觉察环境中0.001℃的温度变化，从而灵敏地发现猎物。这种精巧的生物活性机制是依靠‘光、机、电’运行的机械所无法模拟的。 

　　这给了科研人员极大的启发——从自然界中要答案，把生命系统融合进机电系统里。沈阳自动化所机器人学研究室微纳机器人科研团队联合国内生命科学领域专家于2011年开始了将生命体与传统机器人有机结合的科研探索，把生命介质直接作为功能部件实现机器人的感知、驱动和智能等功能，为机器人技术的发展提供创新性的思路，并创造出全新的机器人——“类生命机器人”。  

　　久久为功 必定可期 

　　持之以恒加强基础研究，就是要久久为功，持续不断地坚持下去。在从0到1的道路上，需要做好打持久战的准备，要沉得下心、要耐得住寂寞、要甘于失败并勇于尝试。把细胞做功能器件，最初连最基础的测量和操作装备都没有，这些条件都具备，少说也需要5年时间。 

　　自概念提出以来，在近10年的时间里，以沈阳自动化所为核心的机器人专家们联合生命、化学、物理、信息等科研院所和高校的同仁大胆创新。由于是一个没人尝试过的全新方向，大部分科研工作鲜有前人参考，大家努力将类生命机器人的科研线索理清、将任务分解、将目标细化，经历了从无到有、从0到1的艰难突破。为了推演类生命基础理论，承受了跨学科知识学习的煎熬；为了完成复杂的细胞-机电融合实验，在实验室牺牲了大部分节假日休息时间；为了申请项目和参加学术研讨，舍弃了与家人的团聚……大家开玩笑说，类生命机器人也是“累”生命机器人。 

　　在不懈的努力下，团队接连突破类生命机器人观测、操控、感知和驱动技术难题，取得了一系列的研究成果。在观测方面，科研团队研发出了微球超透镜近场光学成像的新原理和新机制，实现了自然光照条件下动态扫描 50nm 的分辨率，使机器人具备了在纳米尺度上对作业环境进行实时、动态观测的能力。在操控方面，研制出了基于光诱导电液动力学的活体生物组织操控系统，实现了光诱导介电泳的性能标定与优化，解决了生理环境下活性生物组织无损精确操控与制造的难题。在驱动方面，建立了基于系统科学的细胞多维信息获取方法，首次实现了从单分子到单细胞尺度的实时激励与同步响应获取，解决了时变性活体生物细胞无法精确表征等难题。 

　　交叉共融，协同创新 

　　由于类生命机器人是学科高度交叉的新兴研究方向，科研攻关工作离不开来自不同单位的专家团队的协同配合。中科院建制化的优势，以及十三五期间，沈阳自动化所首批进入中科院四类机构改革，牵头成立了机器人与智能制造创新研究院，为科研攻关工作提供了跨学科交叉共融、科研人员强强联合的优良条件基础。 

　　得益于机器人与智能制造创新研究院的体制架构，科研团队首先实现了院内相近学科优势力量的整合，和合肥物质研究院、宁波材料所在感知和驱动上开展了深入合作。同时，借助国家外专局和中科院交叉创新团队项目，进一步打通了院内外跨学科优势力量的互补融合，与上海药物所、上海生科院、中国科大、成都生物所、苏州纳米所等机构都开展了卓有成效的合作，充分发挥学科交叉的优势。中国科大和成都生物所为细胞功能化提供了关键性帮助，上海药物所为细胞信号的检测接口提供了新的思路，上海生科院在细胞建模方面给予充分的指导，苏州纳米所则为类生命机器人运动标定提供了解决方案，正是这些跨学科的深度交叉和思想碰撞，才推动类生命机器人研究方向不断的前进。 

　　随着科研工作的深入开展和不断推进，通过参加院内举办的学科交叉研讨会、中科院青年创新促进会举办的活动等，以及日常工作间的密切交流，不断发现并有新的志同道合的机构专家加入到这个创新链条中，逐渐形成了一支很强大的多学科共融交叉研究团队。  

　　科教融合，匠心育人  

　 “从动力上讲每个人都想成为更好的自己，如果再能够营造出一个积极主动、宽容失败、互帮互助的科研文化氛围，大家的潜能就能够被激发出来。”机器人学研究室主任刘连庆表示。 

　　科技创新力的根本源泉在于人，要培育和发挥学生的创新潜力，让更多年轻人才加速成长为科技创新主力军。团队中成长起来的研究生，在2016年和2018年接连获得中科院院长特别奖，2018年获得Springer优秀博士学位论文，还获得了2019年中国自动化学会优秀奖博士论文奖。 

　　有的研究生本科学机械电子工程、计算机、自动化等传统工科学科，需要跨学科深度交叉融合时，或多或少都有点不想脱离自己已有知识的舒适区。但是当大家逐渐理解只有不断挑战自我、不断脱离舒适区，去探索和开拓新的未知领域时，才有可能在知识爆炸的今天留下自己的脚印。理解了这一点，各种困难也就不再是困难了，新生乍到，面对新领域工作时各种失败在所难免，导师的宽容和理解，师哥师姐的鼓励和帮助，总能给新生们勇气。在学生办公室的墙壁上，悬挂着几幅绘画精美的文化标语，有一幅是发明家爱迪生，上面写道“一千次的失败换来照亮黑夜的光明”，有学生回忆道，每当遇到困难的时候，回到办公室总能被这幅画感动，我没有失败，我只是距离成功更近了一步。 

　　在中科院科教融合的机制下，让学生的跨学科宽口径学习成为了可能，为了增加相关领域的知识和技能储备，学生可以在科大第一年基础课代培期间，就进入到科大生命科学院、材料学院等实验室了解类生命机器人研究的相关基础课程，也可以回所后，通过科学院的机制化优势，通过科学院大学的协调机制，到上海药物所、上海生科院驻扎学习，这些都为跨学科深度交叉的实现提供了绿色通道和直通车。 

　　如何把自己的研究展现给大家也是学生走出学校后在学术界崭露头角的关键，每周的小组会和每月的大组会，都是锻炼学生展现自我的好时机，大组会上所有报告人要被全程录像，回去后通过复盘检查演讲中的优缺点。通过这样的训练，学生们从入学时登台报告的局促不安、语无伦次，到毕业时的信心满满、挥洒自如，为毕业后的职业生涯奠定了良好的基础。 

　　展望十四五，研究团队将开展类生命感知—驱动—智能的互联研究，力争取得国际首创研究成果，构建基于生物本征信息闭环的类生命机器人系统，续写类生命机器人发展的新篇章。