人脑只需很低的功耗，就能完成复杂的认知运算。那么，能否把神经细胞的天然计算能力"工程化"，走出一条区别于硅基芯片的算力新路？

华东理工大学一支由信息科学与工程学院、生物工程学院、商学院本科生组成的跨学科团队，用三年多时间尝试作答。他们扎根实验室，自主研发活细胞生物芯片与精密集成装备，把最初的科学设想打磨成原型样机。在中国国际大学生创新大赛2026上海赛区决赛中，项目"碳基智能——活细胞生物处理器集成化研究系统"获本科生创意组金奖。

团队成员开展设备功能调试

瞄准生物计算赛道的“新痛点”

当前人工智能高速迭代，算力需求持续激增，硅基芯片却逐渐逼近物理极限。数据中心能耗居高不下、电子废弃物不断增多，传统底层计算技术突破遇阻。而尚处起步阶段的生物神经计算，旨在利用生物手段重构人工智能底层框架，备受学术与工业界的关注，但因跨学科门槛高、进口设备昂贵，限制了广大研究者的参与，技术迭代缓慢。

2022年的一场学术讲座，项目学生负责人吴詹丽还是华东理工大学信息科学与工程学院大二学生。讲座上，活细胞生物处理器的概念在她心中埋下种子：人脑低功耗、强智能的特性引人深思，如果将神经细胞天然的计算能力工程化，会不会成为算力赛道的全新解法？

想法要落地，面前是一道高墙。生物计算横跨微纳加工、细胞生物学、信号处理等多个领域，对本科生团队并不友好。在与信息、生物等不同学科的老师交流中，吴詹丽慢慢摸清了行业的真问题：国内缺少集成化的活细胞生物处理器研究设备，研究者要么斥巨资采购进口设备，要么自行搭建零散的实验系统，研究效率低、试错成本高，这从根本上限制了生物计算的探索速度。

“工欲善其事，必先利其器。我们能不能自主研发一套集成化、易上手的专用仪器系统？”锚定这一目标，吴詹丽联系到了在生物仪器工程领域已有深厚基础的王慧锋教授课题组进行指导。同时，她找来同样致力于自动化与生物技术融合的信息学院周夕瑾同学参与生物芯片的开发，邀请生物医药工程专业的同学负责细胞培养与验证，吸纳信息管理专业的伙伴承担软件开发与项目运营。

一支跨学院、全由本科生组成的研发团队就此组建，一场向未知领域的探索正式启程。

从一块芯片到一台样机

科创之路从不是坦途。团队首先要攻克的，是实现与神经细胞信号交互的微电极阵列芯片。

初代微电极样品完成加工后，电极与神经细胞贴合不佳，信号耦合效率低，采集到的电信号中混杂大量噪声，难以捕捉完整稳定的波形。“就像隔着一堵厚墙听声音，杂音充斥耳畔，有效细节无从分辨。”团队成员这样形容道。为了攻克这一难关，团队开启了高密度的迭代：修改图纸、优化工艺、加工样片和测试信号，每一次调整都要走完一个完整的实验周期。

团队成员在显微镜下观察、操作微电极芯片

作为项目负责人，吴詹丽既当统筹者，也做攻坚手。芯片设计上，她和周夕瑾一起打磨微电极阵列的排布与形貌，反复比较不同的方案；工艺上，团队把3D微纳打印技术引入芯片原型制作，大幅缩短试错周期。瓶颈期里，指导老师顾震副教授将前期的研发经验作为案例，引导大家重视技术实施的每个细节；王慧锋教授鼓励大家从细胞的微观视角来思考问题的解决方法。

团队重新优化电极结构与制作工艺，一次次调试与优化后，新一代微电极阵列芯片终于交出了亮眼的答卷：采集到的信号更稳定、更清晰。

微电极阵列芯片的实现仅是第一步，系统集成又是一场硬仗。传统生物实验设备中，细胞培养箱、电信号采集仪、显微成像系统等各自独立，不仅体积庞大，数据也相互孤立。团队定下明确目标，要做一体化、便携式的设备，把神经细胞培养维持、电信号采集、用户交互、数据云端传输全部集成到一套设备中，让原本需要一整间实验室才能开展的研究，在一台机器上就能完成。

从环境调控到微弱信号采集，从硬件电路、嵌入式代码到机械结构与生物兼容性验证，团队在多条战线上同步攻关，把复杂的整机问题拆成一个个可验证的小目标，多轮迭代、反复打磨，终于实现神经细胞培养与微弱信号采集的集成化原型样机。

得益于研制设备的集成易用优势，其已在多家科研实验室用于研究，除了对生物处理器的初步探索外，还扩展了在药物筛选方面的应用。

扎根“双创”向阳生长

金奖背后，是项目创新的突破，更是整个团队的全面成长。

刚起步时，大家只想着把技术做好，慢慢才学会拆解项目节点、协调成员分工、对接外部合作等。团队成员也要在学业与科研之间寻找平衡。对他们而言，项目本身就是最好的课堂：有人在反复实验中学会了如何与失败相处，有人在跨部门协作中补上了沟通与统筹这一课，也有人在对接产业的过程中，第一次看清书本知识与真实需求之间的距离。

团队赴上海市生物医药技术研究院开展交流合作

这份成长，始终属于团队里的每一个人。生物实验遇到瓶颈时，是胡子玥、王姚瑶等成员反复优化细胞培养方案，守住了实验最基础也最关键的一环；市场与运营板块，是杨荣芹、陆启萱用专业知识搭建起完整的商业框架，让技术构想有了商业落地的可行性。不同专业的思维碰撞，让技术和应用不断擦出火花。

团队身后，是华东理工大学完善的“双创”支持体系，提供了从场地、设备到指导、孵化的全链条保障。“马兰花创业计划”“EFG创新创业计划”的系统培训，帮大家完成了从技术思维到商业思维的跨越；学校的实验室和创新创业基地，为研发提供了稳定的场地与硬件支撑，等等。

目前，团队已申请2项专利，与多所高校、企业达成合作意向。吴詹丽也加入了学校的拔尖创新人才培养计划，继续在这个方向深耕。

"生物计算的世界，还有大量未知等待探索。"谈及未来，团队成员满怀期待。下一步，团队将持续深耕细胞调控与信息传递机制研究，拓展脑类器官等前沿应用场景，稳步推进设备量产落地，打造自主可控、高性价比的国产生物计算科研平台，让更多科研工作者用得起、用得好，共同探索算力发展的全新边界。

记者 刘时玉

学校供图