“一些人繞過問題,,我想去解決問題”(欣欣向榮的中國)
重大原始創(chuàng)新成果往往萌發(fā)于深厚的基礎(chǔ)研究,,產(chǎn)生于學(xué)科交叉領(lǐng)域,大學(xué)在這兩方面具有天然優(yōu)勢,。要保持對基礎(chǔ)研究的持續(xù)投入,,鼓勵自由探索,敢于質(zhì)疑現(xiàn)有理論,,勇于開拓新的方向,。
——習(xí)近平
戴瓊海院士近來瘦了不少。
記者在清華大學(xué)成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室見到他時,,是早上9點(diǎn)多,,他已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室工作了兩個多小時。
博士生們不知道這位中國工程院院士,、清華大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長每天幾點(diǎn)睡覺,。“晚上10點(diǎn)、12點(diǎn),,凌晨2點(diǎn),、4點(diǎn)都收到過戴老師的微信,有了奇思妙想馬上問我們:‘有空嗎,?’”
實(shí)驗(yàn)室里的年輕人也都很拼,,“每周工作80個小時”“春節(jié)不回家”“不舍得放假”的比比皆是。
2021年4月19日,,習(xí)近平總書記考察清華大學(xué)時,,曾來到這里。“要保持對基礎(chǔ)研究的持續(xù)投入,,鼓勵自由探索,,敢于質(zhì)疑現(xiàn)有理論,,勇于開拓新的方向。”總書記的囑托,,是實(shí)驗(yàn)室全體科研人員最大的奮進(jìn)動力,。
“我是自愿加班的”
寒假期間,位于清華大學(xué)主樓的成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室走廊里,,不時飄散著咖啡香,。
咖啡室里貼了三張字條,兩張貼在冰箱上,,寫著“零食有,,無寒假”“寒假來了嗎?CNS永不眠”,。這個“CNS”,,指的是世界著名科學(xué)雜志《細(xì)胞》《自然》和《科學(xué)》。
另一張字條貼在幾十條經(jīng)典的物理公式底下,,上寫四字:“歡迎指正”,。
墻上貼的并非玩笑話。戴瓊海告訴記者,,“歡迎指正”這個字條是他專門讓人貼上去的,,提醒實(shí)驗(yàn)室所有人,要有顛覆經(jīng)典物理公式的心理準(zhǔn)備,。
基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新,,始終是這個團(tuán)隊(duì)前行的基石。
戴瓊海想得很清楚,,過去100余年,,有20多項(xiàng)獲諾貝爾獎的研究與腦科學(xué)有關(guān),而在醫(yī)學(xué)影像界,,光核磁共振技術(shù)就催生了多位諾貝爾獎得主,。在這些領(lǐng)域,有太多“顛覆性研究”值得投入,。
“所謂‘顛覆性研究’有三個標(biāo)準(zhǔn):是否改變了科學(xué)研究的路徑,,是否改變了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,是否可以寫進(jìn)教科書,。”戴瓊海掰著指頭說,。他要求實(shí)驗(yàn)室的青年教師和學(xué)生們,必須去想“圖諾問題”——圖靈獎和諾貝爾獎級別的問題,。
博士生李欣陽直言,,這些問題是全世界科研人員共同面臨的挑戰(zhàn),“一些人繞過問題,我想去解決問題,。”
清華大學(xué)主樓的724,、725房間是實(shí)驗(yàn)室“根據(jù)地”。兩個房間號衍生出兩個勵志的解讀:“724”,,就是抓緊每周7天,、每天24小時連軸轉(zhuǎn);“725”則要在此基礎(chǔ)上,,把24小時當(dāng)成25小時來過,。
“我是自愿加班的。”出生于1994年的博士生喬暢神色平和,。在實(shí)驗(yàn)室,,喬暢已經(jīng)待了六七年。這里從無強(qiáng)制性時間規(guī)定,,但這些年來,喬暢平均每周待在實(shí)驗(yàn)室超過80小時——早上9點(diǎn)到,、晚上10點(diǎn)半左右走,,幾乎雷打不動。
會議室墻上,,掛著習(xí)近平總書記說過的一句話:“新時代屬于每一個人,,每一個人都是新時代的見證者、開創(chuàng)者,、建設(shè)者,。”
“致廣大而盡精微”
穿過風(fēng)淋室吹掉灰塵,才能進(jìn)入一間潔凈的實(shí)驗(yàn)室,。里面擺放著大大小小的黑色儀器,,有的一人多高,滿是鏡頭和密密麻麻的線路,、降溫散熱的管線,;有的只有半米高,鏡片折射出彩色的光芒,。一間玻璃房與實(shí)驗(yàn)室相連,,計(jì)算機(jī)計(jì)算存儲設(shè)備集群嗡嗡輕響……
不經(jīng)人指點(diǎn),記者很難想到,,眼前這臺其貌不揚(yáng)的設(shè)備居然是實(shí)驗(yàn)室自主研制,、世界領(lǐng)先的顯微儀器“RUSH”——高分辨光場智能成像顯微儀器。
“致廣大而盡精微”,,戴瓊海覺得,,習(xí)近平總書記在二○二二年新年賀詞中引用的這句古語,也可以用來形容實(shí)驗(yàn)室的研究。
拿“RUSH”來說,,其他國家研制的儀器每秒拍到千萬像素,,“RUSH”可達(dá)百億像素,是國際上首個能實(shí)現(xiàn)小鼠全腦皮層范圍神經(jīng)活動高分辨率成像的儀器,。
年輕的副研究員范靜濤介紹,,通過“RUSH”,研究者可以在1平方厘米的范圍內(nèi)觀察活體小鼠的大腦,,研究大腦功能信號和腦血管舒張是否存在關(guān)系,;可以觀察小鼠腦部免疫細(xì)胞遷移過程,幫助醫(yī)生研究人體的免疫病理反應(yīng),;可以分析癲癇病人病變區(qū)域產(chǎn)生的癲癇波,,揭示病理發(fā)生機(jī)制。
“掌握了工具就等于掌握了武器,,工具的突破可能帶來一系列連鎖反應(yīng),。”戴瓊海說。目前,,在“RUSH”助力下,,生命科學(xué)領(lǐng)域的探索者正陸續(xù)取得諸多重要科研成果。
2021年5月25日,,在習(xí)近平總書記考察清華大學(xué)一個多月后,,《細(xì)胞》雜志發(fā)表了清華大學(xué)成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的最新研究成果,介紹了另一款自主研制的新儀器“DAOSLIMIT”——掃描光場顯微鏡,。
這套超級顯微鏡實(shí)現(xiàn)了活體三維,、長時間、高分辨率的顯微觀測,,為未來更多生物的發(fā)現(xiàn)提供了可能,。腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過程,也在鏡頭下無處可藏,,這為腫瘤早期診斷和治療開辟了新路徑,,更為揭示神經(jīng)、腫瘤,、免疫新現(xiàn)象和新機(jī)理等生命科學(xué)重大問題突破提供了變革性工具,。
《自然·方法》雜志這樣評價(jià)“DAOSLIMIT”:“打破了活體成像的一系列壁壘。”
“先做‘青蛙’,,再做‘飛鳥’”
在這個以研發(fā)儀器為主業(yè)的實(shí)驗(yàn)室,,研究者大都持有生物實(shí)驗(yàn)資格證,為小鼠動手術(shù)是大伙的“基本功”,,還有人用魚缸認(rèn)真培養(yǎng)水母,。
在實(shí)驗(yàn)室考察時,,習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào),重大原始創(chuàng)新成果往往萌發(fā)于深厚的基礎(chǔ)研究,,產(chǎn)生于學(xué)科交叉領(lǐng)域,,大學(xué)在這兩方面具有天然優(yōu)勢。
實(shí)驗(yàn)室的科研人員越來越體會到交叉學(xué)科的優(yōu)勢,。
此前,,“RUSH”研發(fā)出來后,斯坦福大學(xué)的研究者4次登門討論合作事宜,,讓他們驚訝的是,,這個項(xiàng)目在清華竟然調(diào)動了自動化系、電子工程系,、精密儀器系,、醫(yī)學(xué)院、藥學(xué)院,、生命科學(xué)學(xué)院的力量共同參與,。實(shí)驗(yàn)室的合作范圍遠(yuǎn)不止清華校內(nèi),喬暢說,,自己做過的多項(xiàng)研究,,都是與中國科學(xué)院、浙江大學(xué)等不同高校和機(jī)構(gòu)的研究者攜手完成的,。
學(xué)科交叉并不是讓科研人員成為“萬金油”,。戴瓊海喜歡用數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森的“飛鳥與青蛙”的比喻教導(dǎo)博士生,,“先做‘青蛙’,,再做‘飛鳥’”——在前三年安心扎透一個問題,像青蛙一樣專注,;后幾年專心培養(yǎng)找到前沿問題的能力,,像飛鳥一樣視野開闊。戴瓊海希望,,這樣培養(yǎng)出來的科研人員“胸懷寬,、境界高、眼光遠(yuǎn)”“以國際前沿和國家重大需求為重”,。
在這個實(shí)驗(yàn)室里,,科研人員不僅在為中國科技創(chuàng)新而拼搏,也在為全人類科學(xué)事業(yè)探路,。很多年輕一代的成果,,獲得了國際學(xué)術(shù)界的關(guān)注和肯定。
2021年8月,,以李欣陽為第一作者的論文,,在國際上首次提出成功實(shí)現(xiàn)鈣成像去噪的方法,,歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室顯微技術(shù)專家阿爾瓦羅·克雷文納評價(jià)其“有望改變游戲規(guī)則”。
同樣是2021年,,博士四年級的周天貺作為第一作者的論文,,提出并構(gòu)建了光電智能衍射計(jì)算處理器,這一成果得到瑞士洛桑聯(lián)邦理工工學(xué)院院長德米特里·賽提斯教授充分肯定,,認(rèn)為“證明了光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠和類似電子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)競爭”,。
兩篇論文均發(fā)表在《自然》雜志的子刊上,兩位第一作者都只有二十六七歲,。
“我們有一大批頂尖科學(xué)家在頂尖刊物上連續(xù)發(fā)表研究成果,,整個科學(xué)家群體都在快速沖刺。”戴瓊海說,,“我們培養(yǎng)的這批‘90后’,、‘00后’,一定會扛起歷史重任,。”
每次在顯微鏡頭前操作,,吳嘉敏都有新奇感:“我看到的現(xiàn)象,是整個人類社會第一次看到,,再累也覺得很愉悅,。”這位“90后”教師去年剛?cè)肼毲迦A,他看到的,,是腫瘤轉(zhuǎn)移的過程,,是淋巴細(xì)胞發(fā)揮作用的過程,是大腦神經(jīng)元運(yùn)動的過程……
“我們正在打開一扇門,,迫不及待想進(jìn)去看看,。”說這話時,吳嘉敏的雙眸閃著光,。