随着科学不断发展,科技考古越来越成为考古学研究中最有广阔天地的分支。近期,由王昌燧编著的《科技考古进展》一书出版,记录了他和他的团队28年来取得的一大批成果。这些高水平的成果让人耳目一新,而一些司空见惯的“常识”受到挑战并被证明是谬误时,读者应能体味到科技考古的乐趣和魅力所在。

瞄准中药材质量控制、制剂水平提升等行业痛点,中药智造十年行动计划启动——为中药产业升级插上现代科技翅膀

28年的执著

近年来,我国中药产业发展迅猛,但业内人士普遍认为中药材的质量控制、中药有效成分的提取、制剂水平等已经成为行业发展的痛点。多位业内专家建议,产品质量是根本立足点,用不稳定的药材生产出高质量产品,需要依靠科技创新。通过信息化、智能化和工业化融合推动中药质量提升,中药智能制造可以实现——

1985年,当物理专业出身的王昌燧决定投身于科技考古研究时,已近不惑之年。如何选择科研切入点成为摆在他面前的首要问题。

在中药材质量良莠不齐的实际情况下,如何有效提升中药有效成分的提取和制剂水平?中药行业国际竞争力不强的难题如何破解?在近日由天津中医药大学、中国中医科学院、浙江大学药学院等共同发起的智造中药高峰论坛上,与会专家及国内知名中医药企业相关负责人共同围绕行业痛点提出解决方案——“中医药进入高质量发展的新时代,产品质量是根本立足点,用不稳定的药材生产出高质量的产品,需要依靠科技创新。通过信息化、智能化和工业化融合推动中药质量提升,中药智能制造可以实现。”论坛上,天士力集团、康缘药业、华润医药、上海医药、扬子江药业等中医药领军企业共同签署了《推动实现中药智能制造的行业共识》,并宣布中药智造十年行动计划正式启动。

最终王昌燧选择“黑漆古”铜镜的表层物质为研究对象。该物质虽非陶瓷,亦非合金,却有着特殊的性能,是有历史见证的、最佳的金属防腐材料。尽管这一问题颇具难度,但相对冷僻,罕有问津。经过数年的求索,利用当时最先进的仪器之一
——高分辨透射电子显微镜,王昌燧终于证实该表层物质为SnO2纳米晶体膜。

跨界融合提质量

“相关论文发表在国内外重要刊物上,在物理、材料和文物考古界皆产生了较大反响。”中国科学院院士吴新智说,“之后,王昌燧率领他的科研团队,‘驰骋’于科技考古这个新兴的科研领域,孜孜以求20余年。”

从某种意义上说,推动中药智造是中医药行业在关键时刻的共同抉择。数据显示,目前全国中药工业总产值达9000亿元,约占生物医药工业总产值的三分之一,并带动形成约2.5万亿元规模的中药大健康产业。但是,我国中医药现代化依然处于初级阶段。中医药理论先进但技术层面相对落后的问题没有得到根本解决。尤其是在中药生产制造领域,工艺较为粗糙,质控水平低下。

今天的王昌燧已经成为国内科技考古领域的领军人物。谈到他刚刚出版的这本书,中国社会科学院考古研究所考古科技实验研究中心原主任袁靖研究员感叹地说:“王老师是现在唯一还活跃在科技考古一线、统揽全局的‘40后’了。”

中国工程院院士、中国中医科学院院长、天津中医药大学校长张伯礼是此次《行业共识》的发起人之一。他认为,中医药原创思维与现代科技结合才能产生原创性成果。20多年来,中医药现代化战略推动了中医药学与现代科学技术的交会融合,不仅丰富和揭示了中医药的科学内涵,也推动了中药产业快速发展,产生了重大社会经济效益,“要整体推动中药产业提质增效发展,就需要搭乘信息化、人工智能的快车,大力推进中药智能制造。为了实现这一目标,古老的中医药行业要敞开胸怀拥抱物联网、大数据等前沿技术”。

在袁靖看来,在28年的科研生涯中,王昌燧本着咬定青山不放松的专注,其研究由点到面,由表到里,由浅入深,由国内到国外。“在这段相当漫长的历程中,王老师经历的困难、困惑、误解、矛盾,非亲历者不能理解,非王老师不能承受。几十年一路走来,他的执著,始终是带领中国科技考古研究人员勇往直前的重要精神动力。”

在去年10月份召开的首届未来中医药论坛上,重大新药创制、集成电路装备、宽带移动通信等领域的专家们齐聚一堂,对利用信息技术推进中医药现代化开展了深入交流和讨论,并形成了多项共识。本次论坛同样邀请到了相关领域专家。联想集团副总裁、大数据事业部总经理田日辉说,对于中医药行业而言,数据智能化的核心价值是通过深度学习等技术,对原材料开展智能化检测分析,对生产过程和疗效开展关联性分析,以优化生产过程,从而提升产品质量。目前,在石化等行业成功应用的相关技术将有助于推动中医药的智能制造。

“将今论古”创新路

行业短板待补齐

这本书介绍了王昌燧和他的团队在陶瓷、冶金、玉器、建材、生物、农业、有机残留和盐业八个方面取得的成果,处处体现出科技考古所承担的创新使命。

中医药是中华传统文化的瑰宝。中医药现代化战略自1996年实施以来,中药产值连年攀升,大品种战略也因此取得了成功。据张伯礼介绍,目前中药年产值过10亿元的品种有51个,过5亿元的品种有81个。以青蒿素这一“传统中医药献给世界的礼物”的发现和应用为代表,中医药的先进理念已被世界广泛接受。中药、化学药、生物药,三分天下有其一。

在陶瓷科技考古中,既有对陶器、原始瓷、瓷器概念的界定,对低温陶器烧成温度的推测、对原始瓷起源多地的认识,也有对明代景德镇官窑青花瓷的研究。

但是,不得不接受的一个尴尬现实是,以药品身份进入国际医药市场的中药还很少。相反,在中国游客海外采购榜单中,日本生产的“汉方药”却占有很大比例。“这种现象折射出了我国中药质量、科技内涵和用户体验等方面的短板。解决国内中药行业痛点的关键,一靠智能化生产,二靠人才培养,从软硬件两个层面提升中药产品质量。”张伯礼说。

在冶金科技考古中,该书探讨了中国的冶金起源、青铜器的产地与矿料来源、蚁鼻钱的制备工艺等多个课题。

中药成分和作用机理复杂,因而实现其智能化生产也更难。康缘药业董事长萧伟说,最难的是对生产过程中大量数据的分析处理,“在复方药中实现几个成分的智能制造控制意义不大,要实现对几十个成分的控制,以及生产全过程中它们的互相作用,同时还要兼顾均一性,难度非同小可。如何将数据变成信息,将信息变成智慧,是行业需要共同解决的问题”。天士力集团总裁闫希军同样认为,中药材的质量控制、中药有效成分的提取、制剂水平的提高均是中药智造未来要解决的核心课题。

在玉器科技考古中,读者可以了解对古代玉器加工痕迹的显微CT分析、对玉器受沁机理的系统探讨及安徽凌家滩遗址古玉受沁机制的个案研究。

人才培养需发力

在建筑材料考古中,有对凌家滩遗址“红陶块”和山西陶寺、安徽尉迟寺遗址的白灰面分析以及对尉迟寺遗址红烧土排房的建筑工艺探讨。

基于这些行业痛点和难点,在此次论坛上,中药智造十年行动计划适时启动。“该行动将致力于推动中药智能制造核心技术研发、应用与推广,并制定具体实施方案及路径,推动形成行业统一行动规划及相关标准。”张伯礼在接受经济日报记者采访时表示,中药智造十年行动计划将聚焦智慧制药技术创新、人才创新、科研创新、管理创新等,通过人工智能、高新制造等多行业跨界整合,开展中药先进制药与信息化融合示范研究,建立中药数字制药、智能制药的示范化生产线、车间、工厂;通过产学研用结合,推动中药智能制造的标准化建设,建立中药数字化车间集成标准和基于大数据的中药制药质量控制标准;以中药智能制造行动推动中药生产企业之间的互看、互学、互比,打造行业标杆企业,提升行业制造水平。同时,打通高校与企业优质资源,建立产教融合的智能制药人才培养基地。

在生物考古中,既有对这个研究领域的回顾与展望,也有对吉林万发拨子遗址的猪骨、北京周口店田园洞人骨的稳定同位素分析以及对甘肃西山坪早期秦人的饮食与口腔健康的研究。

“人才培养是中药智造行动的一大重点任务。”天津中医药大学中药制药工程学院教授李正说,中药智造十年行动计划将面向智能制药的工程人才培养,结合高校与企业资源,建立产教融合的人才培养基地。以新工科建设推动新时代先进制药人才培养方案的改革。同时,以高级研修班、学术推广会议等多种形式建立企业人才培训机制。

在农业考古中,该书探讨了三维重建在植硅体研究中的应用、新疆苏贝希遗址出土面食的制作工艺分析、湖北雕龙碑遗址出土器物残留淀粉粒分析。

在有机残留物分析中,读者可以看到山西绛县倗国墓地铜簋内残留物的组成、新疆古代奶制品的制作工艺。

在盐业考古中,该书介绍了长江三峡早期制盐业的研究以及离子色谱法测定陶片吸附氯离子的含量、山东莱州湾双王城商代盐业遗址盔形器的残留物分析等。

“以上这批亮点,足以使此书称得上精品力作。”袁靖说。

团队作战的威力

在王昌燧看来,科技考古作为自然科学与社会科学交叉融合的学科,相比于其他交叉学科,更需要“团队作战”。目前,他在中国科学院大学已经建立了一个充满活力、术有专攻、团结合作、年龄有序的科研团队。

读了《科技考古进展》一书后,著名考古学家、吉林大学教授林沄表示,王昌燧和他的学生重新测定早期陶器的烧成温度的过程给自己留下深刻印象。

起初,王昌燧只是对仙人洞遗址出土陶器报道的烧成温度(740℃~840℃)比大溪文化陶器的烧成温度还略高产生疑问。他动员有兴趣的同学开展模拟实验和分析,终于使一位硕士研究生刘歆益对这个问题产生了浓厚兴趣。

刘歆益发现,就地选取富含岩石碎屑的黏土做原料制成的“陶器”,在400℃即可烧制成形,而400℃~500℃时,其物理性能最佳。这个温度大大低于之前测定的仙人洞早期陶器的烧成温度。

当初测定仙人洞陶器烧成温度的方法,是国外学者经过数十年探索而建立的热膨胀方法。但是刘歆益发现,只有当陶器原始烧成温度高于870℃时,该方法方能得出可靠的结果;而当陶器原始烧成温度低于870℃时,则无论陶土原料取自何地,无论烧成温度多低,甚至是未加温的黏土,只要是用热膨胀方法,所测结果均为870℃左右!

后来,另一位研究生认真检索文献后发现,早在1969年,英国的一位教授通过实验已指出,对于原始烧成温度低于玻璃相形成温度的陶器,采用常规的热膨胀方法是无法测定其原始烧成温度的。

问题发现之后,王昌燧并未止步,而是鼓励和支持刘歆益探索测定低温烧制陶器的原始烧制温度的可能性。其后,系内几届师生通过努力,终于建立了利用热膨胀方法测定低温陶器原始烧成温度的修正公式。

“这个例子生动地说明,一个屡有创新成果的团队,需要带头人有一种敏锐的眼光,随时能在五光十色的考古新成就中发现疑问,而且善于使之成为团队成员的研究课题。而难能可贵的是培养和鼓励年轻一代去打硬仗,组织团队去完善和充实研究的课题。”林沄说。(来源:中国科学报)

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