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“不發(fā)文章、不急職稱”，他回國10年追趕世界先進(jìn)水平

點(diǎn)擊：  作者：孟凌霄    來源：科學(xué)網(wǎng)  發(fā)布時(shí)間:2023-10-19 13:10:26

 

首批量產(chǎn)零場(chǎng)原子磁力計(jì)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(chǎng)“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(jìng)爭(zhēng)者不乏國際知名實(shí)驗(yàn)室。剛回國“從0到1”建設(shè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，王帆沒有想到，未來他和同事會(huì)率先填補(bǔ)國內(nèi)常溫腦磁圖的空白，讓中國有望通過競(jìng)爭(zhēng)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(tuán)隊(duì)成果的歸途并不僅僅是知名學(xué)術(shù)期刊，更是真正從實(shí)驗(yàn)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(shí)，我在國內(nèi)幾乎找不到第二個(gè)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(gè)腦磁圖技術(shù)研究平臺(tái)。”王帆告訴《中國科學(xué)報(bào)》。如今，一切水到渠成。

 

27歲回國，用10年追趕世界先進(jìn)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(tái)。他所專注的問題只有一個(gè)——如何透視大腦？

 

在上世紀(jì)末的科幻電影《黑客帝國》中，主人公將腦部與特定機(jī)器連接后，意識(shí)就能脫離肉體進(jìn)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(jī)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(gè)根本缺點(diǎn)：高風(fēng)險(xiǎn)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(cè)大腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的顱外微弱的磁信號(hào)，反映神經(jīng)活動(dòng)發(fā)生的位置和時(shí)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(cè)器（Superconductor Quantum Interference Devices, SQUID）。因?yàn)槠浜?jiǎn)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(bào)》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(yùn)行需要消耗大量液氦，以及嚴(yán)格屏蔽的工作環(huán)境和定期的升溫維護(hù)，因此每小時(shí)萬元的價(jià)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?fàn)顟B(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(dòng)作難以控制，很難使用這項(xiàng)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(duì)高昂的診斷和手術(shù)費(fèi)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(huì)從中受益！”抱著這樣的初衷，王帆所在的腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開始專攻原子磁力計(jì)的腦磁圖。

 

彼時(shí)，世界各地的實(shí)驗(yàn)室都在朝這一方向進(jìn)軍，包括王帆博士時(shí)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(jiǎng)，并完成了首臺(tái)常溫穿戴式腦磁圖原型機(jī)，這一技術(shù)被認(rèn)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(tuán)隊(duì)成功搭建一套12通道的原子磁力計(jì)腦磁圖原型機(jī)。這一可穿戴、低成本、強(qiáng)信號(hào)的原型機(jī)，讓中國科學(xué)家看到在這一領(lǐng)域追趕世界先進(jìn)水平的機(jī)會(huì)。

 

“剛回國時(shí)，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(jì)腦磁圖（左二頭戴）及其與傳統(tǒng)腦磁圖對(duì)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(diǎn)？

 

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(shí)驗(yàn)室先后研發(fā)出常溫腦磁圖原型機(jī)，產(chǎn)品形態(tài)五花八門：?jiǎn)喂饴返?、雙光路的；單軸的、多軸的；躺著檢測(cè)的、坐著檢測(cè)的、自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)的……

 

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

 

在上世紀(jì)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(tái)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?cè)卺t(yī)院里最常見的磁共振成像設(shè)備，大多都是以這臺(tái)設(shè)備為藍(lán)本的。

 

而今，常溫腦磁圖領(lǐng)域也在呼喚新的定義者。誰能達(dá)到腦磁圖原型機(jī)未來應(yīng)用的性能、成本、便利性的平衡，誰能率先實(shí)現(xiàn)原型機(jī)的工業(yè)化量產(chǎn)，誰就更有望成為當(dāng)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(shí)驗(yàn)室，幾乎都采用美國兩家企業(yè)生產(chǎn)的核心元件——零場(chǎng)原子磁力計(jì)。王帆知道，如果不掌握關(guān)鍵器件的底層設(shè)計(jì)，就難以實(shí)現(xiàn)新型腦磁圖的完全自主研發(fā)。同時(shí)，搭建一臺(tái)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(tuán)隊(duì)的工程師胡一南。彼時(shí)，他正在德國亥姆霍茲研究所攻讀博士學(xué)位，冒著長(zhǎng)時(shí)間隔離的風(fēng)險(xiǎn)，多次往返于中德兩國參與小型化原子磁力計(jì)開發(fā)工作，兩點(diǎn)一線更是常態(tài)。

 

 

胡一南與其所研制的第一代原子磁力計(jì)控制器

 

胡一南在調(diào)試原子磁力計(jì)標(biāo)定平臺(tái)

 

研發(fā)出第一臺(tái)腦磁圖原型機(jī)后的幾年時(shí)間里，王帆和胡一南等腦與認(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作人員，實(shí)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(chǎng)原子磁力計(jì)的研發(fā)。

 

經(jīng)第三方檢測(cè)，其靈敏度、帶寬等主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)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(cè)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(xì)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(chǎng)百米賽跑，咱們從60米才開始跑，但沖刺時(shí)趕上了對(duì)手！”回顧這一場(chǎng)“搶占科技制高點(diǎn)”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(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任卓彥感慨道。

 

 

生物物理所腦磁圖團(tuán)隊(duì)合影

 

填補(bǔ)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(jiǎn)歷，工作后的論著一欄只有寥寥幾篇論文。

 

對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，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(gè)過程中能發(fā)表高水平的期刊文章當(dāng)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(shí)驗(yàn)室發(fā)論文的機(jī)會(huì)，選擇回國從零開始。

 

當(dāng)時(shí)，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(jí)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(duì)你一生的職業(yè)生涯沒有多少影響，但從頭建設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，甚至填補(bǔ)一個(gè)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(shí)間里，王帆把所有時(shí)間和精力都投入在腦磁圖平臺(tái)建設(shè)上，雖然支持實(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)有耐心的環(huán)境。“10年前剛回國時(shí)，我在國內(nèi)幾乎找不到第二個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。”王帆說。

 

卓彥告訴《中國科學(xué)報(bào)》，生物物理所對(duì)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(gè)工程難題，突破的周期有長(zhǎng)有短，因此考核也不局限于固定時(shí)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(rèn)知科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)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?fù)湫再|(zhì)知覺理論，但論文只意味著新的起點(diǎn)，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(rèn)知基本單元的拓?fù)鋵W(xué)模型。

 

如今，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的常溫腦磁圖即將進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，作為主要研發(fā)者的王帆，也成了一名正高級(jí)工程師。

 

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

 

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