潮新闻客户端 执笔 林晓晖 陈久忍

在大多数人的印象里，一颗土豆，之前只能上餐桌，几毛一斤，最多的花样是酸辣土豆丝和椒盐土豆饼。

现在，沾满泥土的块茎，竟能“身价暴涨数十倍”，蜕变为做可降解包装、甚至疫苗佐剂的高性能材料。从投料到产出，这一过程，不到24小时。

今年8月，国内首个干湿法一体生物基新材料智能研发创新中心在台州黄岩投入试运行。走进实验室，你会看到一批批洁白细腻的改性淀粉静静陈列在样品台。

“这是土豆经过精准‘改造’后的模样。我们研发的AI模拟仿真系统，在微观层面重构分子架构，定向优化功能性质……能根据不同的应用需求，订制出特性各异的淀粉材料。一位研究人员笑着说道，我们都叫它们——“算力土豆”。

研发人员在实验室内操作。受访者供图。

AI如何解码“分子积木”

淀粉，其实是一种“平台型分子”，应用遍布食品、造纸、纺织乃至医药、航空等多个领域。

土豆淀粉本质上是由大量葡萄糖连接而成的天然多糖，就像一套“分子积木”。只需调整直链与支链的比例、分子构型或氢键方式，就能“搭”出性能迥异的新材料。

但淀粉分子结构极为复杂。研发一种特定性能的淀粉，原本需收集上百种土豆样本，逐个研磨、提纯、测试并进行改性，每个样本验证耗时数周、成本数万元。“就像走迷宫，试错成本极高。”AI+生物基新材料数智创新中心负责人曹树民说。

AI 和算力彻底改写了规则。

实验室内，负责人马丛飞向记者演示了AI的模拟仿真的过程：技术人员先给土豆淀粉做“全身体检”，测量分子链长度、分支程度、直链与支链比例等关键参数，再通过标准化数据接口，将这些信息转化为三维数字模型——相当于给淀粉分子制作了三维立体的“数字分身”，小到每个葡萄糖单元的连接方式，大到分子链的空间排布，都在电脑屏幕上清晰呈现。

在算力的驱动下，AI开始像搭积木一样，对淀粉分子“数字分身”进行无数种拆分、重组和修饰。

“加长这条链会不会更坚固？在这里加一个化学基团会不会更容易降解？”每一次修改，超级计算机都会模拟出新结构的性能特征。

与传统研发模式相比，这种变革是颠覆性的。

“传统的研发模式通过试错积累经验，每个样本都要完成完整的验证实验过程，成本高昂，周期也极其漫长。”曹树民感慨。

现在，通过AI模拟仿真，研发人员可以在数万个淀粉样本数据库中快速筛选优化，大大提高了研发效率，也能更深入理解材料结构和性能的关联，提升新材料研发的精度。

就拿胶囊来说，曹树民举例，“现有胶囊主要成分动物明胶虽然成膜性好，但存在成本高和过敏源等健康安全问题。行业迫切需要低成本的植物基解决方案。”然而，普通淀粉因分子结构特征导致成膜性差，无法规模化生产。

在AI仿真系统中，团队进行了无数次的模拟实验，他们发现调整淀粉中直链的比例，能显著提升成膜性。最终，研发团队以特种土豆淀粉为原料，通过分子改性，成功研发出高直链淀粉胶囊材料。

“这种新材料不仅完美解决了成膜性问题，还将成本从5-6万元/吨降低到2-3万元/吨。”曹树民说。

这一切的基础，是团队十多年积累构建的淀粉分子数据库。这里收录了数万种多糖样本的分子结构、理化性质、应用场景等多维信息，为 AI的快速筛选与精准预测提供了充足的数据支撑。

“算力土豆”变身成为的改性淀粉。受访者供图。

打开新材料的想象空间

这一全国首个干湿法一体生物基新材料智能研发创新中心，搭载位于黄岩的浙东南智算中心建成。

所谓“干湿法一体”，“湿”是指烧杯、仪器中的真实实验操作，而“干”则指向计算机中的模拟世界。

具体来说，AI在数字世界里设计出的多糖结构，最终要通过实验室的合成、提纯、性能测试来验证；而实验室获得的实验数据，又会反哺 AI 模型，让后续模拟更精准——形成“模拟-验证-优化”的完整闭环。

支撑这个闭环的，是浙东南智算中心的强劲算力。中心搭载的人工智能芯片，让多糖分子模拟的速度较传统量子化学计算（DFT）提升超 1000 倍。“高通量筛选最耗算力，现在一天可以完成过去100个实验室的工作量，没有强大的算力支撑根本做不到。”马丛飞说。

这种新模式打开了生物基原料的想象空间。

生物基，就是“用生命做的材料”。原料不是来自地下漆黑的石油，而是来自地上生长的生命，比如土豆、玉米、甘蔗里的淀粉和糖，木头、秸秆里的纤维素，甚至是一些藻类和细菌。

除了土豆，该平台还能处理玉米、木薯、海藻等多种生物基原料，未来还将拓展更多生物质资源的应用场景。

更重要的是，生物基材料自带“绿色基因”。大多数生物基材料废弃后，能被微生物分解。“现在全球都在推动‘双碳’，生物基材料是替代石油基材料的重要方向。”曹树民说。

平台支撑下，更前沿的探索还在推进，团队正在训练AI预测多糖衍生物的免疫活性和生物相容性，马丛飞告诉记者，“这对生物医药产业很重要，比如研发疫苗佐剂时，能提前判断多糖是否会引发免疫反应，大大降低临床风险。”

“基于‘AI+算力’深度融合的干湿实验模式，目前国内并不多见。”中国科学院生物工程专家杜昱光评价道，“这不仅实现了单一材料的技术突破，更验证了算力驱动产业升级的巨大潜力。”

浙东南智算中心。受访者供图。

“发芽”的产业链

“算力土豆”的成功，像一颗投入湖面的石子，激起层层产业涟漪。

近一个月来，已有包括基因编辑、植物提取、生物雌激素等领域的多家创新企业，与生物基（合成生物）新材料数智创新中心签订合作协议。同时，医药、塑料、化工等台州本地产业资源，也有望接入这一不断扩大的“朋友圈”。

专注于农业板块植物营养与功能性化合物研发的企业——中科芯茂，即将于9月底正式入驻。负责人杨依凡告诉记者，选择落地黄岩，正是看中了该地创新中心的AI大模型、强劲算力支持以及干湿一体实验平台所提供的研发与创新能力。

“过去我们研发海藻肥料，整个过程至少需要一两年。还要从混合物中提取寡糖成分反复验证，搞清楚哪种化合物对应什么性能，就像‘神农尝百草’一样，全凭经验摸索。”杨依凡回忆道。

如今，创新中心 AI 仿真系统的支持下，团队可以快速锁定功能成分与性能的对应关系，筛选出多个候选化合物进行后续验证。

算力赋能也带来了生物基原料深度开发的可能。中科菊丰运营总监杨思为深有体会地分享了技术突破：“开发菊芋产品，现阶段只能在食品领域发挥其基础作用，比如提取菊糖作为食品添加剂。因为对其分子层面的原理知之甚少，无法分析菊糖发挥作用的机制，因此无法应用于医药相关领域。”

“接下来，我们将借助这项技术对菊芋多糖具体结构及功能进行精细分析，并通过AI预测其活性成分，为实现更深度的开发提供方向。”杨思为兴奋地说。

越来越多企业加入这个创新生态，生物基材料的应用前景也在不断扩大。

创新中心的展厅里，陈列着手感轻薄的可完全降解快递包装袋，揉搓后不易破损；装在透明试剂瓶中的植物源疫苗佐剂，颗粒均匀细腻；还有柔软的生物基医用敷料、颗粒状的高效缓释肥料……这些形态各异的产品，串联起从生物基原料到终端应用的完整链条。

一颗土豆的旅程结束了，但一个产业的变革刚刚抽芽生长。