加拿大國家研究委員會2016—2017年度報告
來源:中國科協創新戰略研究院《創新研究報告》
第12期（總第213期）2018-3-19
編者按：加拿大國家研究委員會（National Research Council，NRC）是加拿大最重要的研發組織，致力於為加拿大提供創新技術並改善國民生活。2017年11月，NRC發布了2016—2017年度報告，回顧了該組織為加拿大在科技創新領域做出的成就與貢獻。本文概括闡述了NRC做出的重大創新。
一、加強加拿大研發設施網路建設
NRC 在加拿大的22個地方設有約90個研究機構，建立了一個專用於研究和商業化的國家體系，涵蓋眾多工業部門和科學領域。除了負責加拿大政府建立和維護的所有天文台的經營和管理之外，NRC 還管理著一系列專業實驗室和測試設施，包括一個世界上最大的冰槽，六個風洞和一所光子學製造中心。結合其廣泛的技術和專業科學知識，NRC 的研究設施和機構包括大學、企業和各級政府不斷為客戶和合作夥伴提供獨特的協作平台網路。2016—2017年，NRC 宣布計劃在所建設的一些研究設施和機構中加強和擴大其研究能力。
1. 通信技術
2016年11月，在通信安全機構（CSE）、NRC 和其他政府部門的共同努力下，政府宣布將在渥太華的NRC 園區內建立一個新的量子安全技術接入中心（Q-STAC）。在量子通信這個新興的領域中，通信有望變得安全且不可破解，以保護數字基礎設施免受惡意行為者的侵害。同時將為網路攻擊提供新的保護，對公共安全、國家安全和經濟產生重大影響。Q-STAC 與學術機構和行業合作，確保權威專家能夠進行研究以保證項目的完成和舉措的實施，保護現有的政府基礎設施、傳播技術預見以及自主開發量子安全感測和通信技術等。
2. 空中飛行
要求飛機在新規定的結冰條件下進行飛行認證的規定出台後，對飛行安全構成了一定威脅。NRC 升級了它的高空結冰風洞（AIWT）—世界上少數幾個可以模擬和測試高空結冰條件下飛機表面、部件和探頭的風洞。如今，AIWT 已經能夠模擬高約12200 米（40000 英尺）的高度和低至零下40 攝氏度的溫度，升級使得風洞內允許產生高強度的冰晶，以及冷凍細雨和凍雨形式的過冷大水滴。而且，AIWT 還可以提供連續和可重複的測試條件，還比飛行測試具有更低的成本。升級後的AIWT 為飛機製造商力爭通過新規定提供了競爭優勢。
3. 研究計算
2016年12月，NRC 和Compute Canada 宣布了一項新合作，旨在使後者成為世界上最重要的天文學研究平台之一。此次合作將為更大規模的研究機構帶來「大科學」數據管理和處理能力。項目「C3TP」即「三C 轉型項目」，指NRC 的加拿大天文數據中心（CADC），Compute Canada，以及利用其基礎設施建立的加拿大先進天文研究網路（CANFAR）平台。該項目是首個利用NRC 和Compute Canada 的大型研究基礎設施和資金共同推進科學普及目標的項目。現有的CANFAR 平台所做的大量計算已經幫助指導了航天器與冥王星的首次相遇，並使得發現新的矮行星和超大質量黑洞成為可能。新增強的系統將會把發現潛力提高到一個全新水平。
4. 智能家園
2016年夏天，NRC 開始升級加拿大房屋技術中心（CCHT），建造半獨立式智能家居以評估多單元市場的低能耗解決方案和技術。新建築將支持行業評估、測試和不同領域的技術開發，包括外牆保溫系統、門窗、可再生能源和能源儲存、電動車充電、微電網應用和智能建築控制等技術。這將使CCHT 具備建築技術創新的領先優勢—可以提供一個「零凈能」的半獨立智能家居環境。升級後的設施還可以對諸如「風能和太陽能這樣的可再生能源如何能夠利用智能負載管理策略無縫地整合到現有的電網中」等問題做出評估。
二、藉助戰略夥伴關係培養創新能力優先解決國家重點事項
每年，NRC 與眾多公立或私立的合作夥伴合作，為加拿大工業提供有針對性的研究、技術開發和直接技術支持。許多支持業務創新的戰略夥伴關係也有助於提升加拿大應對國家性挑戰的能力，例如在食品安全、清潔技術、運輸、健康、安全等方面的能力。在2016—2017 年，NRC 在現有研究合作基礎上探索新的研究計劃和合作機會，以應對工業方面面臨的挑戰。
1. 食品安全方面
（1）降低基因分型的成本
在加拿大農業及農業食品（AAFC）、加拿大小麥聯盟（Canadian Wheat Alliance）、薩斯喀徹溫大學和薩斯喀徹溫省相關機構的合作下，NRC 開發了一種基因組平台技術，可將單個DNA 標記的基因分型的成本降低大約1/8，提高了成本效率和小麥育種成效。育種者現在藉助由NRC 鑒定的DNA 標記來開發抗昆蟲和鏽病的小麥品種，意在幫助保護加拿大價值數十億美元的小麥出口。
（2）使水產養殖更安全
北美領先的清潔生物技術公司KnipBio 一直與NRC 保持合作，利用合成生物學和代謝工程的潛力，為實現更安全、更可持續的水產養殖鋪平道路。NRC 水生和農作物生物技術專家幫助優化了KnipBio 的微生物菌種和發酵過程，以提高核心生產過程的效率和成本競爭力。
（3）食品測試更快捷
NRC 與加拿大衛生部（Health Canada）和加拿大食品檢驗局（Canadian Food Inspection Agency）合作開發了兩項專利微流控平台技術，用於快速分離和鑒定食物病原體，如致命的大腸桿菌O157 ∶ H7。這兩個平台正在聯邦食品檢測實驗室使用，目標是在未來幾年將其用途從政府實驗室擴大到商業市場。
2. 清潔技術方面
（1）改革碳排放管理
2016年11月，NRC 與Pond Technologies 和Votorantim Cimentos 的聖瑪麗水泥公司合作，在加拿大開展了第一個藻類生物煉製項目，展示了一項可能導致工業碳排放管理革命的技術。該技術會通過使用光合藻類將二氧化碳和其他空氣中的工業排放物快速回收到生物質中。
示範設施的環境修復和生物質潛力引起了公眾、國際藻類界和工業界的極大興趣。中試規模的藻類生物煉製廠利用水泥生產過程中收集的二氧化碳和其他排放物作為食物來源，促進25000升光生物反應器中的藻類快速增長。由此產生的藻類生物質可以進一步轉化為可持續產品，這其中就包括可再生生物燃料。
（2）將生物質轉化為沼氣
NRC 的研究人員利用NRC 的生物技術專業知識和可定製厭氧生物處理試驗工廠設施，開發了實驗室規模版本的生物質沼氣系統。該創新系統旨在回收每年超過10萬噸由Régie 濕法污水處理設施產生的二次污泥，將其轉化為沼氣，沼氣可以用作供熱和其他用途的能源，這種技術使加拿大各地的固體廢物管理所面臨的挑戰變成了一種新機遇。
3. 運輸方面
（1）支持開發無人機新應用
NRC 與加拿大國防研究與發展部（DRDC）及其私營部門合作夥伴加拿大梅吉特訓練系統（Meggitt Training Systems）合作，利用其世界級的航空航天實驗室和專業數學模型開發和測試新的感測器、電子設備以及計算機程序，使未來軍用無人飛行器（無人機）具備超出其原設計的性能。NRC 的工程師在一架單人Aphid 直升機上配備了複雜的感測器，以方便收集飛機的運動數據。
Aphid 直升機最近在北極完成了一系列飛行，進而測試了在北部地區使用無人系統的可行性。從長遠來看，DRDC 將在從搜索和救援到軍事用途的各種潛在無人機應用中使用新的控制技術。同時，該技術還將支持加拿大航空航天部門，幫助其面臨在日益增長的對無人機新應用所必需的複雜控制系統、導航設備和通信技術上的新挑戰。
（2）利用強大的行業合作
憑藉強大的合作夥伴關係，在粉末冶金市場內開發和銷售特種混合產品（包括與NRC 建立近25年的合作關係），加拿大魁北克的Rio Tinto Metal Powders（RTMP）金屬粉末技術解決方案公司繼續在國內外創造可觀收益。特別是RTMP 的旗艦產品—FLOMET ?取得了巨大的成功。一開始，NRC 和RTMP 就預期到了來自全國各地對FLOMET ?技術平台的認可。該技術產品原來被應用於汽車領域，現還用於熱壓混合、綠色加工、軟磁複合材料等方面。與NRC 的持續合作使得RTMP 獲得多項技術專利，也幫助其成為汽車行業基本終端用戶產品製造和開發的領頭羊。
4. 健康方面
（1）治療癌症
NRC 和Formation Biologics 公司近期開展了一項合作，共同開發了一種可以在臨床前模型中成功使腫瘤萎縮的藥物，目前在第1期臨床試驗中取得了積極效果。這種新的治療方法所用到的AVID100 其實是一種藥物偶聯物（ADC）—一種生物治療劑，使用一種抗體附著在藥物上，靶向摧毀癌細胞，且對周圍組織的影響極小。
藉助NRC 對抗體DNA 序列的了解，Formation Biologics能夠獲得AVID100 的研究性新葯批准，允許其展開活體試驗。同樣地，本次合作也使NRC 進一步發展ADC 的專業技術，為ADC 開發和篩選提供了一個前沿平台。
（2）治療阿爾茨海默症
繼2015年的合作之後，在2016年10月，Kalgene 製藥公司和NRC 達成一致協議—進一步開發對阿爾茨海默病的新治療技術。潛在的治療方法依託於由NRC 開發的被認為能夠減少腦沉積物中的澱粉樣蛋白β 沉積物的肽組成的定製工程生物分子。活體實驗計劃於2018 年展開。
隨著人口老齡化以及阿爾茨海默症和其他中樞神經系統疾病發病率的上升，NRC 將藥物和其他療法與抗體治療結合在一起，通過突破血液和大腦之間的屏障，將有助於克服本世紀最重大的醫療挑戰。
（3）改進磁共振成像（MRI）
NRC 與多倫多森尼布魯克研究所合作，開發了一種能夠改善胰腺磁共振成像（MRI）的新裝置。與目前的技術相比，通過該新裝置顯示出的圖像清晰度更高。胰腺癌是最具侵襲性和難以診斷的疾病形式之一，早期診斷對後期的成功治療至關重要。
5. 安全方面
（1）消除下一代量子安全技術風險
2016—2017年，NRC 與通信安全機構—加拿大國防研究與開發局，舍布魯克大學、卡爾加里大學、多倫多大學和滑鐵盧大學一起，建立量子安全技術接入中心（Q-STAC）。藉助NRC 在化學檢測感測器、外圍感測器、高感光度成像、量子網路、量子密鑰分配和耐量子演算法等方面的專業科學知識，Q-STAC 將支持安全部門的先進研究活動，以促進加拿大的光電子產業發展。
（2）下一代裝甲產品
NRC 在2016—2017年領導了「 安全材料技術路線圖」（SMTRM）的發展，這是在先前開發的裝甲車輛和個人保護路線圖的基礎上發起的，旨在加速在加拿大開發和採用創新型裝甲產品和系統。
該路線圖由NRC 發起的新的虛擬協作環境作為補充，使利益相關者能夠合作推進技術革新並開發下一代產品和系統，從而提高加拿大工業的競爭力，並加強對加拿大士兵、急救人員和安保人員的保護。通過確定未來加拿大市場和國際市場的需求以及滿足這些需求所需要的技術，SMTRM 將協助調整、規劃和協調加拿大工業和目標研發投資的技術開發。
三、打破知識進步新障礙
1. 走在結冰建模和模擬技術前沿
為了使飛機免於遭受結冰的威脅，關鍵是了解和預測冰在各種條件下對飛機結構的影響。由Krzysztof Szilder 博士和NRC 航空空氣動力學小組開發的三維形態發生覆冰預測碼，對大型航空航天實驗室在不同條件下計算冰形成的傳統積冰模型做出了顯著改進。
新模型的高準確性使它處於冰預測領域的最前沿。如果成功通過測試，將為下一步向加拿大公司提供商業分銷許可做好準備。對於航空航天工業來說，這種高度精確的冰預測能力的發展將支持新飛機設計的認證，以滿足日益嚴格的規章制度。
2. 重新定義「千克」
NRC 對2018/2019計劃的國際單位體系重新定義作做出了貢獻—NRC 的測量科學和標準研究人員記錄出來了最準確的「千克」測量方法。這也將提升加拿大在國際計量標準界的地位。
繼2009年安裝瓦特天平後，NRC 的研究人員仍不懈地努力提高設備精確度。天平可以使用電磁力來測算重量，其精確度能夠「預見」美國的地震發生。雖然全世界許多實驗室正在努力重新定義「千克」，但NRC 近期的測算結果是繼普朗克常數以來實現的最可靠的衡量標準，並使NRC Watt Balance 成為世界上最精確的量子尺度。此外，這也將在量子力學和其他學科領域產生深遠的影響。
3. 發現超級黑洞
一個由國際天文學家組成的團隊在NGC 1600 星系的中心發現了一個超級黑洞。作為研究小組成員，NRC 的天文學家在天體物理天文台收集了在黑洞周圍繪製和模擬異常稀疏環境所需的關鍵觀測數據。作為有史以來最大的測量發現之一，新發現的黑洞是在密集的星系群之外發現的第一個黑洞，這引起了天文學家對當前巨大黑洞形成方式和地點的質疑，這可能預示著更多巨大的黑洞潛藏在宇宙中等待我們去探索。
四、幫助高績效中小企業取得成功
NRC 的工業研究援助計劃（IRAP）是加拿大政府為中小企業提供的時間最長的創新支持計劃之一，每年與約7500家企業合作，幫助這些企業發現和尋求機會，提供諮詢和財政支持以加速其發展。在2016—2017年，IRAP 與3000 多家企業簽署了貢獻協議，涉及3200多個項目。間接為加拿大人提供了超過12000個工作崗位，其中有1300多位是年輕就業者。
NRC IRAP 因其成功的創新援助計劃在世界各地獲得認可：提供技術、工具和資金支持加速高增長型企業的擴張；為新興產業創造新的就業機會；使加拿大具備國際競爭力，為加拿大的繁榮發展做出貢獻。
1. 心臟健康
移動健康解決方案得益於NRC 在業務分析、技術諮詢、財務援助這幾個領域的支持，以及在改進的心臟監測器套件m-CARDS 認證過程中的監管指導。這種新的無線技術可以遠程收集診斷心臟狀況所需的數據—可以使居住在邊遠山區和周圍沒有醫院或診所的城鎮居民受益。這種快速診斷可以減少心臟病和中風的住院人數，從而節約加拿大的醫療成本。
2. 智慧城市
Kitchener 的Miovision 做出的一系列創新為建設今後的智慧城市奠定了基礎。Miovision 重塑了交通數據的管理，籍此榮登加拿大德勤公司公布的「最快成長科技50強」榜單。公司所創新的視頻流和演算法已被50多個國家的城市規劃人員所使用—通過監控車輛和行人的數量並控制多個交通信號，實現實時的交通管理決策，以優化全市的交通流量。收集和分析的數據也為未來幾十年的道路規劃提供了更有效的途徑。Miovision 是由三位滑鐵盧大學的工科學生開發而成，得到了NRC IRAP 青年就業計劃的支持，將著眼於發展一系列硬體和軟體創新。
3. 充電電池
雖然科學家正在研究提高世界上越來越多的鋰離子電池的性能，但製備這種材料的成本和複雜性是製造商面臨的一個重大挑戰。在NRC IRAP 的支持下，總部設在溫哥華的Nano One 公司為克服這一挑戰邁出了巨大的一步—開發的新工序節約了製造電池關鍵元素鋰電極的時間和金錢成本。小型攜帶型設備電池以及太陽能和風能發電的電池需求的持續增長使Nano One 在電池市場上有巨大優勢。
4. 環境和清潔技術
為減少溪流管道對環境的影響，位於艾伯塔省的萊斯布里奇Enviro Span 公司設計了一種新的模塊化涵洞系統。不同於傳統的鋼管，Enviro Span 涵洞為半圓形設計，可放置在對河床或對敏感棲息地影響最小的河流中。涵洞由輕質卻堅固耐用的熱塑性材料製成，安裝簡單、成本也較低。受益於NRC IRAP的幫助並在與萊斯布里奇學院和萊斯布里奇市的合作項目中展示該技術的環保和節省成本的特性，Enviro Span 的銷售額明顯增加，同時也簽約了新的分銷商。
5. 智能包裝
安大略省倫敦市的瓊斯包裝公司將通過引入互動式「智能標籤」和「智能包裝」來改變處方葯和非處方葯的購買方式，旨在提高產品完整性和消費者安全性的新包裝是與挪威和瑞典的薄膜電子ASA 公司成功進行研發合作的成果，這次合作是NRC IRAP、瑞典國家創新機構（Vinnova）和EUREKA 中的加拿大成員聯合促成的。
本文來源：
https：//www.nrc-cnrc.gc.ca/obj/doc/about-apropos/planning_reportingplanification_rapports/annual-annuel/2016_2017_annual_report_e.pdf
編譯：龐宇 喬新歌 方園
《創新研究報告》編輯：劉薇 張麗琴
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