我国首套智能双束电镜系统正式发布：AI赋能科学仪器新范式
我国首套智能双束电镜系统正式发布：AI赋能科学仪器新范式
在材料科学和半导体失效分析领域，双束电子显微镜（FIB-SEM）一直以其微纳尺度的高精度加工能力，被誉为“微观世界的精准手术刀”。然而，传统操作中普遍存在需要长时间人工值守、依赖高经验操作者以及通量低等问题，严重制约了科研效率与生产节奏。
北京科学智能研究院研究员张泽中正在进行双束电镜调试工作。
2026年3月27日，在中关村论坛AI for Science青年论坛上，一项重要突破引发关注。由北京科学智能研究院、北京大学与深势科技联合研发的我国首款智能双束电镜系统——Hyper-FIB正式发布。该系统通过将人工智能深度集成至高端科学仪器中，成功实现微纳加工流程的智能化升级，标志着我国在科学仪器智能化融合方面迈出了关键一步。
从经验依赖到智能驱动：AI如何重构电镜操作模式
传统FIB-SEM操作高度依赖操作者的丰富经验，特别是在样品制备环节，需要对离子束切削的力度与方向进行精细控制。操作者通常需长时间值守，随时根据加工状态手动调整参数。面对半导体器件或复杂材料内部微米级甚至纳米级的目标定位，稍有偏差就可能导致实验失败。
Hyper-FIB系统则通过引入“AI智能体”，赋予传统电镜以感知、决策与执行的综合能力。据项目负责人张泽中介绍，系统融合了科学智能体、物理仿真、机器视觉与自动化流程控制等多项核心技术。
在实际运行中，操作人员仅需按下启动按钮，系统即可通过机器视觉自动识别目标区域的特征，并由AI算法自主规划最优路径和加工策略。在执行过程中，系统能够实时分析加工结果，并通过闭环反馈机制动态调整决策路径，实现从“人工主导”向“智能自主”的转型。
效率与良率双重突破：从小时级到分钟级的转变
智能化改造不仅提升了操作便捷性，更带来了实验效率的质的飞跃。
数据显示，Hyper-FIB系统可将原本需要两到三小时的手动制样流程压缩至60分钟以内，同时将样品制备成功率提升至90%以上。这一改进在透射电镜样品制备、半导体芯片线路修复等高通量、高一致性应用场景中具有重要意义。
此外，AI系统的持续运行能力有效解决了人类操作难以长时间保持高精度的问题。该系统支持24小时不间断作业，实现批量、标准化的样品制备。张泽中表示：“人工智能能够在高强度下保持稳定性能，而这是人类操作难以企及的。科研人员因此可以将精力更多地投入到关键问题的探索中。”
从实验室到产线：智能仪器的未来蓝图
值得关注的是，Hyper-FIB的价值不仅限于双束电镜的应用。随着系统在不同场景下的广泛部署，其背后的科学数据库和知识图谱将持续扩展，形成“越用越聪明”的智能闭环。
目前，研发团队正在将该智能方案拓展至更多科研设备，包括扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及扫描隧道显微镜（STM）等。未来，高端科学仪器将不再只是高分辨率的“眼睛”，更将成为能够“理解指令、自主思考”的“智能大脑”。
在应用前景方面，该技术正在逐步从实验室走向工业制造领域。张泽中指出，随着工业对样品通量、材料种类及研发周期的要求不断提高，智能系统的引入将大幅提升从研发到量产的效率，为新质生产力的发展注入动力。
AI+仪器：科学设备软硬融合的新方向
长期以来，国内高端电镜研发主要集中在硬件性能提升上。Hyper-FIB的发布则提供了一种“软硬结合”的新思路——通过人工智能技术，实现软件层面的差异化优势。
这一“AI+科学仪器”的融合模式，不仅有效突破了微区加工的通量瓶颈，更重要的是构建出一种可复制的技术范式。该范式以物理仿真为知识基础，以机器视觉为感知入口，以智能体为核心决策中枢，为未来科学仪器的操作逻辑提供了全新框架。
在AI for Science的发展浪潮中，Hyper-FIB的推出标志着我国科研仪器领域迈出了重要一步。未来，这一智能系统有望赋能更多高端科学设备，为材料科学、生命科学及半导体产业的技术进步提供有力支撑。
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