2026年5月24日，由中科院大連化物所與沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的全球首臺(tái)全自動(dòng)透射電鏡“原眼一號(hào)”在京通過鑒定，首次實(shí)現(xiàn)從樣品傳輸?shù)匠上窠馕鋈鞒虩o人化，一舉打破電鏡百年手動(dòng)操作依賴，效率提升300倍。

透射電子顯微鏡自1931年誕生以來，一直是探索微觀世界的前沿利器，先進(jìn)材料的原子排列、催化劑的結(jié)構(gòu)特性、病毒的形態(tài)，都依賴這臺(tái)設(shè)備來揭示。

然而近百年來，透射電鏡始終依賴人工操作，存在效率低、主觀性強(qiáng)、難以統(tǒng)計(jì)定量等瓶頸，一個(gè)合格的操作員通常需要兩到三年的培訓(xùn)才能獨(dú)立完成樣品對(duì)中和像散校正。

中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在透射電鏡軟硬件智能化方向上深耕多年，聯(lián)合構(gòu)建了一套具備全域自主感知、實(shí)時(shí)解析與精準(zhǔn)操控能力的通用智能電鏡算法。

以此為基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)又接連攻克了具身智能驅(qū)動(dòng)的高真空樣品傳送、電子光學(xué)成像的自適應(yīng)調(diào)節(jié)、納米尺度樣品的智能尋位、圖像自動(dòng)采集與即時(shí)解析、全系統(tǒng)狀態(tài)感知與協(xié)同調(diào)度等五大關(guān)鍵技術(shù)，由此首次實(shí)現(xiàn)透射電鏡由“人工操作”向“AI全流程自主運(yùn)行”的跨越。

在實(shí)際應(yīng)用中，“原眼一號(hào)”展現(xiàn)出令人矚目的效率，以分子篩等催化材料的微觀結(jié)構(gòu)解析為例，該系統(tǒng)單日即可分析168個(gè)樣品，采集超過4000張圖像，并能自動(dòng)生成包含顆粒精確尺寸、分散度、晶體構(gòu)型等大規(guī)模定量統(tǒng)計(jì)信息的專業(yè)分析報(bào)告。

另一組數(shù)據(jù)顯示，其單日可完成200個(gè)樣品的分析，采集圖像達(dá)5000張，并實(shí)現(xiàn)50萬(wàn)顆顆粒的定量解析；圖像采集速度較傳統(tǒng)透射電鏡提升約56倍，分析效率達(dá)到人工的約300倍，該系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行兩周所獲得的數(shù)據(jù)量，已相當(dāng)于傳統(tǒng)透射電鏡全年的工作量。

從廣州到北京，全自動(dòng)透射電鏡的研發(fā)正在多點(diǎn)開花，早在2024年1月，廣州生物島實(shí)驗(yàn)室就領(lǐng)銜研制了我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)商業(yè)場(chǎng)發(fā)射透射電鏡TH-F120，命名為“太行”，在廣州正式發(fā)布。

這臺(tái)設(shè)備擁有自主研制的高亮度場(chǎng)發(fā)射電子槍和電磁透鏡系統(tǒng)，核心部件全部自主可控，2024年12月，TH-F120完成了首批訂單合同簽訂，正式開啟國(guó)產(chǎn)透射電鏡的市場(chǎng)應(yīng)用，打破了國(guó)內(nèi)透射電鏡長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面。

兩臺(tái)設(shè)備各有側(cè)重，“太行”解決了國(guó)產(chǎn)透射電鏡從無到有的問題，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)量產(chǎn)能力。

而“原眼一號(hào)”則在智能化方向上走得更遠(yuǎn)，把算法和機(jī)械臂深度融合，讓機(jī)器自主完成過去只有熟練工程師才能做的工作。

兩者共同指向一個(gè)目標(biāo)：讓高端科學(xué)儀器不再被國(guó)外壟斷，讓微觀探索不再依賴漫長(zhǎng)的培訓(xùn)和復(fù)雜的操作。

效率提升300倍的意義遠(yuǎn)不止節(jié)省時(shí)間，過去，一個(gè)課題組往往需要派出專人值守電鏡，一坐就是一整天。

現(xiàn)在，操作人員只需要把樣品放入指定位置，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，剩下的所有步驟都由機(jī)器自主完成。

這種變化類似于從手動(dòng)膠片相機(jī)到智能手機(jī)拍照的跨越，讓攝影不再是少數(shù)人的專利，對(duì)于結(jié)構(gòu)生物學(xué)而言，大規(guī)模數(shù)據(jù)采集從原來的半年壓縮到一周，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析進(jìn)程因此顯著加速。

在材料科學(xué)領(lǐng)域，研發(fā)新型電池材料時(shí)，研究者需要觀察成千上萬(wàn)顆粒的原子排列情況，以前這項(xiàng)工作枯燥耗時(shí)，很多課題組不得不放棄大樣本統(tǒng)計(jì)。

現(xiàn)在全自動(dòng)電鏡可以連續(xù)數(shù)天不間斷工作，自動(dòng)分類和記錄不同顆粒的晶體取向與缺陷類型，這種高通量能力使得材料基因組計(jì)劃中的電鏡表征環(huán)節(jié)不再是瓶頸。

國(guó)產(chǎn)化帶來的成本優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯，采購(gòu)成本比進(jìn)口同類產(chǎn)品降低約百分之四十，售后維護(hù)不再受制于人。

國(guó)內(nèi)用戶需要調(diào)整功能或增加新模塊時(shí)，可直接與研發(fā)團(tuán)隊(duì)溝通，響應(yīng)時(shí)間從幾個(gè)月縮短到幾天。

一位從未接觸過電鏡的生物專業(yè)研究生，經(jīng)過半小時(shí)培訓(xùn)就能獨(dú)立操作并獲得可用數(shù)據(jù)。

國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也在加速，2025年9月，賽默飛在全國(guó)電子顯微學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)上發(fā)布了兩款新電鏡平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化能力和軟件生態(tài)系統(tǒng)。

2026年3月，賽默飛聯(lián)合哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院等團(tuán)隊(duì)在《自然·方法》上發(fā)表研究，推出SmartEM技術(shù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)將掃描電鏡的圖像獲取速度提升約7倍。

這些動(dòng)向說明，全球電鏡行業(yè)都在朝自動(dòng)化和智能化方向轉(zhuǎn)型，而中國(guó)在這條賽道上已經(jīng)走在最前沿。

從1926年電子顯微鏡概念的提出，到2026年全球首套智能透射電鏡系統(tǒng)在中國(guó)通過鑒定，剛好走過了一百年。

這一百年里，透射電鏡從手工時(shí)代的精密儀器，演進(jìn)為AI自主驅(qū)動(dòng)的智能系統(tǒng)，而這一歷史性跨越的推動(dòng)者，是中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)。

從廣州的“太行”到北京的“原眼一號(hào)”，從國(guó)產(chǎn)化突破到智能化引領(lǐng)，這條道路已經(jīng)走通，并且正在加速延伸。