揭秘！全球首个千万级5G无人值守细胞样本库

在浦东张江原能细胞产业园区，一个“活”的“细胞银行”，在5G网络加持下，经过制备的细胞试管在-196℃的深低温存储样本库中安静地存放着，一旦需要存取、转运，机器人会自动完成所有过程，不仅样本信息全程可追踪，存储设备内部视频也可“无延时传输”……

这是全球首个临床级5G全自动无人值守细胞样本库，也是原能细胞科技集团和中国电信上海公司（以下简称上海电信）共同打造的、5G定制网在医疗器械领域的最佳实践。

2021年3月，原能全自动5G生物样本库作为医疗器械行业唯一入选案例，被工信部评选为全国44项“移动物联网”应用优秀案例之一。

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这里的“银行”静悄悄

信号灯闪烁，墙壁上的黑色窗口打开，蓝色的智能转运罐被“吐”了出来。一台双臂式机器人迅速驶来，轻舒猿臂，将盒子从托盘上取下，随后自动行驶到长长的轨道前，另一个单臂机器人“接力”后，沿轨道行至某个方形设备前，这里的另一个黑色窗口早已张开了“嘴”，吐出托盘，然后慢慢将转运罐“吞”入腹中。

不一会，蓝色的转运罐再度被“吐”出，并原路返回至一墙之隔的中控室，罐里装满细胞的试管，已稳稳存放于-196℃的细胞样本存储设备中。

透过原能5G全自动无人值守细胞样本库外的玻璃窗向里望去，仿佛在看一部默片时代的科幻电影，白色的墙壁、银黑相间的设备、蓝色的指示光，没有人，只有机器之间在无声“对话”，每个动作精准到毫厘，即使重复数十万次，也不会有丝毫偏差。

“全球范围内，我们是首个通过5G网络实现无人值守临床级的‘细胞银行’，”在长达五年的研发过程中，原能细胞库副总经理刘惠明也曾尝试过Wi-Fi或者4G作为连接方式，但Wi-Fi使用的是公用频段，容易受到干扰，而机器人对室内导航连续性的要求非常高。另外，Wi-Fi安全性无法满足工业级需求，4G带宽较窄，时延太长，也不能满足细胞样本库实时反馈设备内现状的要求。

高带宽、低时延、广连接5G的出现，让刘惠明看到新的可能。2019年9月，原能细胞与中国电信合作，开始共建“5G生命科学联合创新中心”，尝试用5G解决痛点。

经过16个月的反复测试，2021年1月，基于5G-IoT（物联网）、大数据、人工智能、AR远程诊断、数字孪生、视觉检测、边缘计算等创新技术的全国首个临床级千万级细胞样本存储库正式启用，真正实现了样本库的智能、安全、高效运营，让“生物样本更安全”。

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库区下载速率900M

在原能细胞样本库，5G-IoT、大数据、人工智能、AR远程诊断、数字孪生、视觉检测、边缘计算等前沿技术，被悉数应用到细胞转运的各个环节，整座“细胞银行”被5G无缝覆盖，下载速率超过900Mbps。

除了此前看到的机器人自动运输智能转运罐，在看不见的深低温存储设备内部，也是“科技感”满满。

据原能细胞科技集团副总裁韦嘉介绍，装有细胞的试管在进入存储设备后，需要有机械臂将其精准放入蜂巢式样本架上，还得保证试管外观无任何瑕疵。因此设备内部装有三个高清摄像头，它们深入设备“肌理”，时刻监控设备内的结构状态，并且定位样本位置。利用5G的高速带宽，2秒内可以将样本试管照片上传至边缘服务器处理，3~4秒便可以完成整个检测流程，从而确保了样本库的高效运行。

负责项目实施的中国电信上海公司浦东局相关负责人路颖，在这个项目上整整“泡”了两年。他介绍到，室内覆盖通常是移动网络建设难点，原能细胞样本库里采用了将近30个5G小基站，经过近半年的反复调试，做到了无缝覆盖。

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回答每个指令只需7毫秒

入选“移动物联网”应用优秀案例之前，原能5G全自动无人值守样本库已经获得由工业和信息化部主办的第三届"绽放杯"5G应用征集大赛上海赛区三等奖和全国智慧医疗赛区三等奖“双料”奖项。

评委们对这个项目赞誉有加，认为它对提升生物样本采集、运输、存储、制备全流程数字化服务过程中的生物样本安全等级，形成国家生物安全标准和体系有着极其重要的意义。

更重要的是，这是一个极具前瞻性的项目。与其他同类方案相比，原能项目各项技术的创新度至少领先半年，是5G定制网逐步进化的绝佳样本。

2020年11月7日，中国电信全新发布“致远”、“比邻”、“如翼”三类定制网服务模式，所谓5G定制网，是以5G网络为基础，将连接、计算和智能等全部数字化能力集合起来，为用户“融合定制”。

简单理解，“致远”强调的是广域接入，通过DNN定制或者切片等技术，在5G公网内便能满足用户需求，性价比较高。“比邻”则更强调MEC边缘计算，本地处理，属于云边协同的专有网络，比较适合对时延和带宽比较敏感的客户。

原能目前属于“比邻”阶段，端到端的网络时延只有7毫秒，也就是说，中控室的每个指令，7毫秒后便能得到机器人的反馈。

不过，“如翼”更适合未来的原能，这种定制网可以通过定制基站、频率、园区级UPF等专用网络设备及网络服务，全面匹配MEC、云、行业能力、行业应用等关键组件，为行业客户提供端到端的、定制化的专属解决方案。

“届时，原能甚至可以在自己的园区内成为一个小运营商，在产业链上下游间实现无缝覆盖。”路颖解释。

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数据打造“孪生兄弟”

从安静的细胞样本库移步到中控室，是另外一幅场景。

温度1：21℃，湿度1：44%，氧浓度：19.5%……原能的“细胞银行”不仅是“活”的，还有一个“孪生兄弟”。

中控室的大屏幕上，通过数字孪生技术，细胞库内装备、环境系统过去和目前的状态与流程，都映射为实时动态的1：1全真三维虚拟模型，它可以智能模拟实体库的运行情况，监测、诊断其健康状态，并且对存储设备的关键性零部件提前感知并预测未来状态。

“通过数据孪生，哪怕是千里之外的细胞样本库，我们也可以在上海看到其存在的安全隐患，并远程消除，从而避免因样本库发生故障而对生物样本造成无法用经济衡量的、不可逆的伤害。”韦嘉介绍，作为一种生物资源，细胞具有不可恢复性，国家生物安全水平标准目前正在逐步建立，而科技可以防范于未然。

另两个屏幕上呈现的则是原能细胞IoT远程管理平台，在一张中国地图上，可以看到原能在全国部署和服务的样本库实时状况，每个样本库的样本总量、运行设备数量、液氮塔的容量……一目了然。

这个平台是“5G生命科学联合创新中心”的另一成果。无论是原能自营，还是为客户搭建的样本库，各级储存中心之间通过5G传输技术，实现不间断管理，所有细胞样本数据在IoT云上进行管理。它不仅可以远程为设备进行周期性“体检”，远程反馈设备报警信息，还能通过VR/AR支持工程师远程排障，帮助用户了解设备运行的各类数据，追溯细胞银行的“前世今生”。

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可全国复制的“细胞银行”

随着生物安全被纳入国家安全体系，加上突如其来的这场疫情，建设生物安全实验室、生物样本存储逐渐变得尤为重要。

正式运行4个月后，原能的5G全自动细胞样本库已经形成一整套成熟的、可复制的解决方案，无人值守的“细胞银行”模式正在全国复制。在浙江丽水和山东青岛，原能正筹建新的自营细胞样本库；同时，原能正在与上海仁济、北京协和等知名三甲医院和山东济南等地的细胞存储单位合作，协助他们建立自己的全自动细胞样本库。

文字：郝俊慧

摄影：张亨伟

转载自中国电信上海公司公众号