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“不發(fā)文章、不急職稱”，他回國10年追趕世界先進水平

點擊：  作者：孟凌霄    來源：科學(xué)網(wǎng)  發(fā)布時間:2023-10-19 13:10:26

 

首批量產(chǎn)零場原子磁力計探頭及其控制系統(tǒng) 胡一南（左）、王帆（中）、卓彥（右）

 

歷經(jīng)10年，王帆終于看到了這場“科研馬拉松”的曙光。

 

2012年博士畢業(yè)后，王帆只發(fā)過寥寥幾篇文章，而他所在賽道上的競爭者不乏國際知名實驗室。剛回國“從0到1”建設(shè)實驗平臺時，王帆沒有想到，未來他和同事會率先填補國內(nèi)常溫腦磁圖的空白，讓中國有望通過競爭成為這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一。

 

與許多科研成果不同，王帆所在團隊成果的歸途并不僅僅是知名學(xué)術(shù)期刊，更是真正從實驗室走向了工廠、醫(yī)院。在他看來，即便發(fā)表了頂刊，如果高精尖的研究成果最終止步于“少數(shù)人的玩具”，那么這很難說是科學(xué)家職業(yè)生涯的成功。

 

“10年前回國時，我在國內(nèi)幾乎找不到第二個地方，容忍我?guī)缀醪话l(fā)文章、不急職稱，用所有精力建立一個腦磁圖技術(shù)研究平臺。”王帆告訴《中國科學(xué)報》。如今，一切水到渠成。

 

27歲回國，用10年追趕世界先進水平

 

2012年，27歲的王帆留學(xué)歸國，在中國科學(xué)院生物物理研究所從零開始建設(shè)腦磁圖技術(shù)研究平臺。他所專注的問題只有一個——如何透視大腦？

 

在上世紀末的科幻電影《黑客帝國》中，主人公將腦部與特定機器連接后，意識就能脫離肉體進入“賽博空間”。而今，美國企業(yè)家埃隆·馬斯克參與創(chuàng)立的腦機接口公司“神經(jīng)連接”，正在嘗試以植入芯片等方式，在大腦與外部設(shè)備間創(chuàng)建全新信息交換通路。

 

不過，侵入大腦的采集方式有一個根本缺點：高風險的開顱手術(shù)。因此，許多科學(xué)家把目光投向腦磁圖技術(shù)，它通過無創(chuàng)方式探測大腦神經(jīng)活動產(chǎn)生的顱外微弱的磁信號，反映神經(jīng)活動發(fā)生的位置和時間過程。

 

傳統(tǒng)腦磁圖技術(shù)的核心是一種超導(dǎo)磁量子探測器（Superconductor Quantum Interference Devices, SQUID）。因為其簡稱“SQUID”在英語中是“烏賊”的意思，因此在電影《黑客帝國》中出現(xiàn)的矩陣守衛(wèi)“電子烏賊”，正是向這一經(jīng)典技術(shù)的致敬。

 

王帆向《中國科學(xué)報》介紹，得益于SQUID，腦磁圖技術(shù)得以誕生，但在其50年的歷史中，它的固有問題反而限制了腦磁圖技術(shù)的發(fā)展。

 

一方面，這種裝置運行需要消耗大量液氦，以及嚴格屏蔽的工作環(huán)境和定期的升溫維護，因此每小時萬元的價格常常讓許多患者望而卻步。

 

另一方面，這種技術(shù)只能在靜止狀態(tài)下工作，而癲癇、帕金森患者，以及兒童和青少年等最需要腦磁圖的患者群體，由于身體動作難以控制，很難使用這項技術(shù)。

 

在過往的腦磁圖研發(fā)中，王帆注意到許多家境貧寒的癲癇患者，面對高昂的診斷和手術(shù)費用望而卻步。

 

“如果能量產(chǎn)一種在常溫下工作的穿戴式腦磁圖，多少患者會從中受益！”抱著這樣的初衷，王帆所在的腦與認知科學(xué)國家重點實驗室開始專攻原子磁力計的腦磁圖。

 

彼時，世界各地的實驗室都在朝這一方向進軍，包括王帆博士時期所在的英國諾丁漢大學(xué)Sir Peter Mansfield醫(yī)學(xué)影像中心。后者曾因核磁共振成像的研究，獲得2003年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，并完成了首臺常溫穿戴式腦磁圖原型機，這一技術(shù)被認為是近10年來腦功能成像領(lǐng)域最重要的底層原理突破。

 

在生物物理所，腦成像團隊成功搭建一套12通道的原子磁力計腦磁圖原型機。這一可穿戴、低成本、強信號的原型機，讓中國科學(xué)家看到在這一領(lǐng)域追趕世界先進水平的機會。

 

“剛回國時，我參與了腦功能成像教材中腦磁圖技術(shù)部分的撰寫，如今看來，隨著這一領(lǐng)域的技術(shù)變革，幾年前寫的章節(jié)中的很多內(nèi)容很可能要推翻重寫。”王帆笑道。

 

 

穿戴式原子磁力計腦磁圖（左二頭戴）及其與傳統(tǒng)腦磁圖對比 王帆（左一）、卓彥（左三）、胡一南（左四）

 

群雄逐鹿，如何搶占科技制高點？

 

故事到這里，最難的一關(guān)才剛剛開始。

 

2018年前后，幾家國際著名實驗室先后研發(fā)出常溫腦磁圖原型機，產(chǎn)品形態(tài)五花八門：單光路的、雙光路的；單軸的、多軸的；躺著檢測的、坐著檢測的、自由運動狀態(tài)檢測的……

 

王帆知道，這種“群雄逐鹿”的局面，就像當年磁共振成像技術(shù)的發(fā)展史。

 

在上世紀70年代，磁共振成像設(shè)備同樣有著多樣化的產(chǎn)品形態(tài)。直到1978年，英國物理學(xué)家、諾丁漢大學(xué)教授Peter Mansfield制造出第一臺最接近日后應(yīng)用的磁共振成像設(shè)備，定義了該領(lǐng)域的工程架構(gòu)和體系。如今我們在醫(yī)院里最常見的磁共振成像設(shè)備，大多都是以這臺設(shè)備為藍本的。

 

而今，常溫腦磁圖領(lǐng)域也在呼喚新的定義者。誰能達到腦磁圖原型機未來應(yīng)用的性能、成本、便利性的平衡，誰能率先實現(xiàn)原型機的工業(yè)化量產(chǎn)，誰就更有望成為當下乃至未來10年這一領(lǐng)域產(chǎn)品形態(tài)的定義者。

 

更為重要的是，2018年前后能生產(chǎn)出常溫腦磁圖產(chǎn)品的實驗室，幾乎都采用美國兩家企業(yè)生產(chǎn)的核心元件——零場原子磁力計。王帆知道，如果不掌握關(guān)鍵器件的底層設(shè)計，就難以實現(xiàn)新型腦磁圖的完全自主研發(fā)。同時，搭建一臺腦磁圖系統(tǒng)的大半成本都來源于此，因而核心器件的國產(chǎn)化、量產(chǎn)迫在眉睫。

 

在這一過程中起到關(guān)鍵作用的，是團隊的工程師胡一南。彼時，他正在德國亥姆霍茲研究所攻讀博士學(xué)位，冒著長時間隔離的風險，多次往返于中德兩國參與小型化原子磁力計開發(fā)工作，兩點一線更是常態(tài)。

 

 

胡一南與其所研制的第一代原子磁力計控制器

 

胡一南在調(diào)試原子磁力計標定平臺

 

研發(fā)出第一臺腦磁圖原型機后的幾年時間里，王帆和胡一南等腦與認知科學(xué)國家重點實驗室工作人員，實現(xiàn)了新型腦磁圖工程化和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件——國產(chǎn)化零場原子磁力計的研發(fā)。

 

經(jīng)第三方檢測，其靈敏度、帶寬等主要性能指標達到國際先進水平。在生物物理所及其轉(zhuǎn)化企業(yè)的支持下，如今這一核心部件已實現(xiàn)標準化批量生產(chǎn)，未來有望將癲癇等患者的臨床腦磁圖診斷成本降低85%以上。

 

王帆介紹，能在量產(chǎn)上取得突破，得益于生物物理所及腦與認知科學(xué)國家重點實驗室對產(chǎn)學(xué)研的高度重視和我們制造大國和“智造”大國的雙重身份。

 

常溫腦磁圖探測器的制造涉及高端半導(dǎo)體工藝和精密微組裝，沒有相關(guān)工業(yè)基礎(chǔ)的國家根本做不了；而精細元件的手工組裝，在人工成本高昂的歐美國家難以批量組織。

 

“好比一場百米賽跑，咱們從60米才開始跑，但沖刺時趕上了對手！”回顧這一場“搶占科技制高點”的腦磁圖發(fā)展史，中國科學(xué)院生物物理所研究員、腦與認知科學(xué)國家重點實驗室副主任卓彥感慨道。

 

 

生物物理所腦磁圖團隊合影

 

填補國家的空白領(lǐng)域，比發(fā)論文重要得多

 

翻開王帆和胡一南的簡歷，工作后的論著一欄只有寥寥幾篇論文。

 

對王帆、胡一南等工程師來說，論文的數(shù)量、影響因子并不是衡量成果的唯一標準，他們更在意的是成果是否能真正發(fā)揮作用。在他們看來，如果在這個過程中能發(fā)表高水平的期刊文章當然非常好，但如果高精尖的研究成果最終止步于“少數(shù)人的玩具”，那么也這很難說是科學(xué)家職業(yè)生涯的成功。

 

正是在這種觀念下，王帆、胡一南在博士畢業(yè)后，放棄了留在國外頂尖實驗室發(fā)論文的機會，選擇回國從零開始。

 

當時，王帆的博士導(dǎo)師告訴他，如果留在英國，很快就能發(fā)表頂級的期刊。但導(dǎo)師也贊同愛徒回國的決定：“早兩年發(fā)文章、晚兩年發(fā)文章，對你一生的職業(yè)生涯沒有多少影響，但從頭建設(shè)一個實驗室，甚至填補一個國家的空白領(lǐng)域，意義更為重大。”

 

剛回到生物物理所的5年時間里，王帆把所有時間和精力都投入在腦磁圖平臺建設(shè)上，雖然支持實驗室的其他同事完成了出色工作，但他只有幾篇作為二作、三作發(fā)表的論文。眼看本科、博士時的同學(xué)、師弟師妹發(fā)了頂刊、成了PI，王帆感到了同齡人壓力。

 

好在他所在的是一個有耐心的環(huán)境。“10年前剛回國時，我在國內(nèi)幾乎找不到第二個地方，容忍我短期內(nèi)幾乎不發(fā)文章、不晉職稱，用所有的精力建立一個實驗平臺。”王帆說。

 

卓彥告訴《中國科學(xué)報》，生物物理所對工程師序列的考核從不“唯論文”，而是以重要的專利授權(quán)和科技成果的轉(zhuǎn)化為主。更重要的是，要想破解一個工程難題，突破的周期有長有短，因此考核也不局限于固定時間。

 

這種精神傳承自今年78歲的陳霖院士，他是中國科學(xué)院生物物理所腦與認知科學(xué)國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會主任。

 

早在1982年，陳霖院士就以唯一作者身份在Science發(fā)表論文，提出“大范圍首先”的拓撲性質(zhì)知覺理論，但論文只意味著新的起點，在接下來的40年里，他又全面系統(tǒng)地發(fā)展了“大范圍首先”的認知基本單元的拓撲學(xué)模型。

 

如今，這個實驗室開發(fā)的常溫腦磁圖即將進入臨床試驗階段，作為主要研發(fā)者的王帆，也成了一名正高級工程師。

 

王帆很清楚自己想要什么：做自己熱愛的工作，同時能對社會和國家有貢獻，其他一切只是水到渠成的事。

 

文｜《中國科學(xué)報》見習記者 孟凌霄；來源：科學(xué)網(wǎng)