合成生物学研究所（筹）（以下简称“合成所”）成立于2017年12月，采用合成生物学的工程化设计理念，专注于人造生命元件、基因线路、生物器件、多细胞体系等的合成再造研究，旨在揭示生命本质和探索生命活动基本规律.研究所积极开展面向市场的、以产业化为导向的技术转化，力求发展成为国际上具影响力的合成生物学研发基地与产业创新中心。
中国科学院深圳先进技术研究院先进计算与数字工程研究所（以下简称“数字所”）为先进院的核心研究单元之一，是在中国科学院、深圳市政府共同支持下建立的、我国规模最大的以“计算科学和工程”为核心的研究机构。
医疗机器人与微创手术器械研究中心（微创中心）成立于2007年8月，在两任首席科学家、英国皇家工程院院士杨广中教授和美国斯坦福大学邢磊教授的指导下，在管理团队和研发骨干的共同努力下，逐步形成了围绕医疗机器人与可穿戴技术进行原始创新和转化研究、突出工程任务协同攻关和工程教育能力建设的特色。微创中心的学科方向集中在生物医学电子学和医学物理学，研究领域主要涉及影像引导治疗技术和人体传感器网络技术。
中国科学院深圳先进技术研究院由中国科学院、深圳市政府2006年在深圳共同组建，依托中科院的大平台，发挥深圳“敢为天下先”的特区精神，定位于国际一流的工业研究院。生物医学光学与分子影像研究中心是中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所最年轻的研究单元之一。本中心以国际前沿的光学和分子影像成像理论为依托，研究并开发一系列具有自主知识产权、具备国际一流水平的新型生物医学光学和分子影像成像技术，探索生命科学、临床医学领域的前沿科学问题。
主办：中国科学院深圳先进技术研究院；地址：深圳市南山区西丽深圳大学城学苑大道1068号
微纳系统与仿生医学研究中心成立于2013年9月，其宗旨是基于微纳尺度的多学科交叉研究，开发仿生医学人工系统、生物医学微纳器件和智能生物材料，实现对重大疾病的早期诊断和个性化治疗。
转化医学研究与发展中心是在中国科学院深圳先进技术研究院与香港中文大学密切合作基础上建立的研究单元，其宗旨是推动转化医学研究和发展。转化医学研究与发展中心以骨科相关疾患诊疗的转化性研究为重点，研究内容涉及医学各个学科，旨在架起临床研究与基础研究之间的桥梁。中心研究范围主要涉及生命科学、医学、材料学、力学等专业领域，致力于骨科康复产品和技术在临床应用方面的转化研究。
中国科学院深圳先进技术研究院精密工程研究中心是香港中文大学精密工程研究所的同源机构，2006年成立。本中心致力于精密工程技术与应用的研究和开发，主要研究方向包括精密制造与自动化技术、精密检测技术与精密运动控制技术，中心努力开拓精密工程在机械制造、电子信息、海工装备、水力发电、合成生物等各领域的应用，不断提升精密工程行业创新水平，力争成为国内一流的精密工程研究机构。
智能仿生研究中心成立于2006年，由国际著名机器人专家徐扬生院士创建并担任中心主任。中心以机器人三要素“感知、认知和动作”中的前沿科学问题和核心技术为主要研究内容，以机械、信息、仿生学、医学等多学科交叉集成为特色，以先进集成技术为指导，致力于家庭服务机器人、医疗和康复机器人、智能系统及特种机器人等方面的前沿研究和产业化。
能量代谢与生殖研究中心成立于2010年，现有中国科学院外籍院士、美国科学院外籍院士、英国皇家学会院士、欧洲科学院院士，中国科学院百人计划，国家“青年千人计划”，深圳市海外高层次人才。 研究领域涵盖能量代谢与内分泌，不孕不育与妊娠疾病，免疫与发育，衰老与肿瘤，空间科学等多个研究方向。
汽车电子研究中心以先进集成技术为指导，以汽车工程和信息处理为学科基础，致力于智能汽车技术等前沿领域的研究。 中心于2006年成立，目前的团队成员共有53人，其中，职工22人（50%人员有海外留学或工作经历），学生31人。职工中具有正高级职称员工3人，副高级职称员工5人，中级及以下职称员工14人。
神经工程研究中心面向神经肌肉和血液循环系统异常和病变导致的运动、感觉、听力、认知等功能障碍、缺失及退化的康复需求，利用神经工程、生物医学工程、信息工程等学科的最新理论和方法，揭示神经肌肉与血液循环系统的耦合机制，探索神经肌肉组织及系统功能康复的创新理论与方法，研发高性能神经肌肉功能康复技术、仪器及系统，最终开辟神经肌肉信息与工程研究新领域。
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