一、所属领域 人工智能，精密自动化，生物分析与检测，环境微生物检测，工业微生物检测，细胞组织分析检测。 二、项目介绍 1. 痛点问题 微生物的识别、计数和定性分析一直是食品、医药和生物行业的重要一环。传统的人工检测方式劳动强度比较大，且检测主观性强，标准难以统一，计数和检测结果不准确；在对环境的微生物监测中，人工方法只能做到抽样检测，无法做到持续性检测。 近两年行业巨头们（如GE，安捷伦，赛默飞等）开始推出图像识别技术的微生物检测设备，其结果来自直观影像，分辨率高，操作难度低。但是这些设备目前采用的光学显微镜倍数都在800倍以下，只能进行计数，如果要完成相关定性分析，需要在800倍以上的放大倍数获得单细胞微生物的清晰图像（如酵母菌，大肠杆菌）。但800倍放大倍数对应的有效视场只有200微米*200微米，对计数和活性统计分析又不具备足够的采样数量。目前国内外设备均没有解决好这个问题，对微生物进行定性分析的准确率低，无法满足市场需求。 2. 解决方案 本项目针对微生物和细胞活体检测中缺乏有效参照物的技术难点，根据显微扫描设备的结构，将全景化视域重构技术和微米级电机结合，解决了镜头大幅平移过程中的自动对焦难题和微生物溶液动态环境中的影像拼接难题，在保证1000倍放大的基础上，获得的有效视场增加到10毫米*10毫米的范围；再通过自动化图像采集和拼接，得到完整的微生物图像；然后结合传统的图像分割以及深度学习图像识别的优势，小样本高精度动态完成微生物的类型识别，计数，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 竞争优势分析 与国内外的主流检测设备对比，本项目技术优势主要体现在： 1）独创的微生物影像全景化视域重构技术，实现0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大视角； 2） 解决微生物影像领域小样本智能识别和智能检测的难题； 3） 检测目标、检测内容、检测流程和逻辑可通过自然语言定制，提高设备功能通用性； 4）计数准确率超过人工计数，准确率超过国内细胞计数仪器一个数量级； 5）第一台按照国家微生物计数检测标准开发研制的微生物计数仪。 本项目的第一代产品样机与国内外同类产品对比，主要性能优势和技术优势如下： 在食品行业，本项目获得了青岛啤酒北京密云分厂的啤酒原液和相关酵母菌种，针对生产用酵母菌采集了大量实拍图像数据，优化后的酵母菌计数和出芽率算法识别率均在95%以上。 4. 发展规划 按照三步走的方式来设定发展规划： 1）基于全景化视域重构技术，构建第一代检测仪器，首先进入门槛最低的食品微生物检测市场，对啤酒和发酵乳企业提供酵母菌检测计数技术和设备； 2） 利用已有技术积累，进入环境微生物检测和高校实验室市场； 3）最后以食品和环境检测市场为根据地，进入门槛最高的生物医药检测市场，提供微生物检测和组织检测的相关设备。 5. 知识产权情况 已申请3项专利。 三、合作需求 1）寻求500-800万元天使投资； 2）寻找高校研究所，食品工业和环境检测领域的客户、渠道伙伴； 3）寻找生物医药，医学临床领域的客户、渠道伙伴和产品测试环境。 四、团队介绍 科研团队： 1）周悦芝 博士 清华大学计算机系研究员，项目负责人，在边缘计算和深度学习等领域有丰富的开发经验和杰出的研究成果，在面向医学影像的AI图像分析方面曾发表多篇论文，申请或获得多项国家发明专利。 2）黄权伟 清华大学计算机系硕士，负责图像分割及细胞识别等相关算法研发。 3）梁志伟 清华大学计算机系硕士，负责深度学习算法加速研究和实现。 五、联系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果编号：20230055

可以量产/n成果简介：采用先进、高效的分离、筛选技术从自然界不同环境中分离出具有高效降解、转化水体污染物的微生物，并优化其培养条件，开发出各具特点的高密度发酵工艺，获得多种可工业化生产的净水微生物制剂。根据污染水体的特点，有机复配各类净水微生物制剂，采用直接投放、原位修复的方式，对各类污染水体进行有针对性的处理。技术类型：专利技术（国家发明专利授权号：CN1508243）应用前景：该技术可广泛应用于富营养化水体生态修复、黑臭河流脱黑除臭、沼液无害化处理以及生活污水及工业有机废水的处理。

针对不同国内外需求，依托 7 个纵向课题资助和产学研横向联合研发，开发 了两大类 20 多个高品质水产加工创新产品，较好地解决了传统水产食品加工方法中普遍存在的加工和贮藏过程中品质变劣快、不稳定等难题。申报了 15 项中国发明专利，其中 3 项已授权；申报和授权了 1 项新型实用专利；申报和授权了 16 项外观设计专利；在国内外相关重要刊物上发表论文 47 篇，其中 SCI 收录 9 篇；出版了 2 本相关专著；4 个子课题通过了同行专家鉴定或验收。 创新要点 水产品干燥前预处理技术；水产品微波真空干燥技术；水产品微波冷冻干燥 新技术。

成果描述：项目把现代生物工程技术与传统酿造发酵技术相结合，利用自转化育种功能性菌株及各种酿酒发酵有益菌株，研制开发出各类新型微生物菌剂，既可有效利用和降低各类白酒生产原材料中残余淀粉含量，提高酿酒原料的利用率，增加出酒率，减少废弃丢糟的排放；还可根据不同人群饮食文化的嗜好，采用不同微生物菌种配合和工艺改造，生产出具有不同风格特点的新产品类型，实现经济、社会及环保效益的和谐统一。市场前景分析：本项目成果技术应用覆盖生物工程、生物化工、食品酿造等工程技术领域。由于核心技术是淀粉质材料的高效利用和酒精成分、风味物质的有效生成，因而相关技术成果适用于不同规模白酒发酵生产企业以及各类酿造食品及发酵饮料等传统和现代酿造生产企业选择性使用。本项目已在部分企业得到生产规模应用，产品市场前景良好。与同类成果相比的优势分析：针对各种原料的专用酿酒微生物制剂系列，为浅褐色粉粒，分别含多种高活性酿酒酶类和各种香型生香酵母，100斤粮食出酒率为50度白酒80-120斤。年产300吨，年销售收入300万元。国内领先。

已有样品/n研究发现SRB在厌氧条件下大量繁殖，产生粘液物质，加速垢的形成，造成注水管道的堵塞，且管道设施在SRB菌落下发生局部腐蚀，以致出现穿孔，造成巨大的经济损失。微生物腐蚀并非是其本身对金属的侵蚀作用，而是微生物生命活动的结果间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响,其关键在于生物膜内及其与金属基体间的相互作用。生物膜是环境中的微生物附着在物体表面, 并以非常复杂的方式相互作用而形成的, 从而在生物膜/金属界面上产生一个不同于本体溶液的特殊环境。市场预期：目前主要采用化学试剂抑制微生物引起的金属腐

本品是一种超浓缩、高活性、多菌种、多功能复合微生物制剂。它是有生命的活体肥料，它的作用主要靠它含有的大量有益微生物的生命活动来完成。公司采用国际尖端科技，使复合微生物有益菌在土壤及作物根表、根际以及体内定植、繁殖。在生产应用中具有以下显著特点：1.减少化肥用量高达30%--60%微生物经再增植后含有大量的固氮菌，可以大大提高土壤中的中微量元素含量，减少氮磷钾和其它中微量元素的施用量；同时含有多种高效活性有益微生物菌，增加土壤有机质，加速有机质降解转化为作物能吸收的营养物质，大大提高土壤肥力，减少化肥用量。 2.增产效果明显配方科学、营养全面，有机无机微生物三元相互促进，以肥养菌、以菌促肥，强根壮根、有效解决根系衰弱造成的养分吸收障碍，有效解决土壤养分不均衡问题，由于菌剂的代谢过程中释放出大量的无机有机酸性物质，促进土壤中微量元素硅、钙、铁、镁、钼等的释放及螯合，从而使作物增产高达20%—60%。改善作物和农产品的品质，使农民增收。

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在特定的微生物载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖并发挥其特定功能的生物技术。这种技术应用于废水处理，有利于提高生物反应器内特定的微生物浓度，避免其随水流流失以及脱落的问题，从而有利于微生物抵抗不利环境的影响，同时利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。

黄酒酿造过程中，酵母作为关键微生物，是发酵重要的动力源，酵母发酵性能的优劣，代谢产物的差异直接影响到黄酒的风味、口感和出酒率。本项目筛选分析研究传统黄酒酿造过程中酵母的发酵性能以及抵抗外界环境胁迫（高酒精、高盐、高渗等）的能力，筛选出具有优良抗逆性的黄酒酵母，利用其酿制功能性谷物黄酒新产品，对于黄酒发酵工业具有重要的意义。

通过高通量测序及共现网络分析预测热泉菌席微生物的互作模式的思路，实现了绿弯菌的定向分离（图1）。通过对潜在互作的微生物验证，确定了一株具有广泛促生活性的菌株Tepidimonas sp. SYSU G00190W；基于此，团队建立了基于物种互作的“SCM-定向分离”策略，成功分离到大量之前难以培养的微生物类群；最后作者还对其基因组和代谢组做了进一步机理解析和实验验证。 本研究首次应用网络预测的方法实现了热泉菌席生境中未培养绿弯菌的定向培养。基于两株代表性菌株的互作研究，初步阐明了热泉菌席中绿弯菌（自养微生物，优势类群）和温单胞菌（异养微生物，稀有类群）之间的互作关系，并为理解贫营养生境中优势类群与稀有类群的相互作用奠定了一定的基础，提出的分离策略为其它环境中难培养微生物的可培养化提供了思路。

微生物活体制剂，含有多种植物生长有益微生物，能够产生多种拮抗物质，抑制土壤病原菌，可有效抑制线虫和其它病虫害的传播与发生；促进植物根系发育、生长；降解土壤有机物料，降低重茬障碍；改善土壤结构、板结等，提高植物有益微生物种群数量，形成有益植物生长的土壤微生物种群结构。