科研也应讲“工匠*神”

2022-08-06 07:38:59 文章来源:网络

本文转自:新民晚报张炯强

**近,《科技日报》原总编辑刘亚东的一席话震动全网:“我们**去年原油进口是5.1亿吨,进口金额大概是2500亿**元。同一年,我们**进口芯片达到了4400亿**元。”他又说,“如果造原子弹的难度系数是1的话,那么载人航天难度系数可以说是10,航空发动机可以说是50,造半导体芯片难度系数就是100。”

刘先生的观点是清晰的:不能仅仅靠集中人力、物力研发芯片,这样不能解决“卡脖子”的问题。

事实也正如此。2020年,全国有13000多家企业蜂拥而至搞芯片,**括地方政府批了很多,给了政策,给了地,结果很快出现破产潮,一地鸡毛。

显然,高科技产业急不得。尤其是芯片,它是一个漫长的、**的长跑,赚不了快钱。我们为何研发芯片很困难?刘先生总结了多个要点,其中两个方面特别值得一看:一是我们缺少顶端的科研工作者、科技人才,芯片基础研究、芯片设计需要集中大量的专业人才,需要无数专家不计得失地探索工作。而不怕失败、持之以恒的科学**神,正是当下科技界所缺乏的。

另一个是我们缺乏产业工人,缺乏普遍的“工匠**神”。表面上看,现在的芯片、光刻机等等,原理简单,但难就难在“**益求**”四个字。我们的产业工人很多干三年两年就转岗了,产业工人队伍很不稳定。而国外的很多产业工人都是世世代代去做一件事情,**父,父传子。不仅是做半导体芯片,其他一些领域都是这样,因此能做出更****、更**确的东西。

什么是“工匠”?出国旅游,常见到发达**的一些人,依然在手工制作玻璃器皿、皮鞋、钟表,永远延续着祖辈的事业。他们不仅为了谋生,更是在守护一份源自祖先的荣耀。我们也需要这样一批基层的工人,“工匠**神”不仅仅是口号,而应该是实实在在对职业的挚爱。虽然有些难,但必须去培**这种**神,从一点一滴开始。这是夯实工业基础的前提。

其实,我们的科研工作者也该有点“工匠**神“:少计较经济利益、少计较论文、少计较名利,多一份对科研本身的热爱,多一份钻研。

本文转自:人民日报

李栋在实验室里调试设备。

本报记者 施 芳摄

人物名片

李栋,1983年生,云南个旧人。**科学院生物物理所研究员、生物大分子**重点实验室研究组长,主要从事超分辨显微成像技术研制及其生物学应用研究,系统掌握了超分辨显微镜的关键技术,提出了新的成像方法,关键指标达到国际领先水平;研究成果“掠入射结构光超分辨成像技术发展与应用”入选2018年度**科学十大进展;曾获**科学院青年科学家奖等多项荣誉。

又是一个深**,**科学院生物物理所一间简朴的办公室里,李栋时而快速敲击着键盘,时而盯着三个**显示屏大小的电脑屏幕凝神思考。身后的白板上,画着光谱图、光路和融合基因结构。

“生命科学是各个学科的交汇点,是一个蕴含着无限可能的研究领域”

李栋出生于云南个旧的一个彝族家庭,当护士的母亲希望他学**。2002年,填报高考志愿时,李栋对浙江大学光学工程专业很感兴趣,便填报并成功被录取。开学**课,当看到**用自主研制的高速摄像机拍摄的视频时,李栋被深深地震撼了。

“我来对地方了,一定要像前辈们一样干出一番事业来!”李栋暗下决心。大学4年,他除了去自习室学习,就泡在实验室。他不满足于掌握一个个知识点,而是下功夫梳理了学科的知识体系。后来,李栋攻读**士时,开始接触“生物光子学”这一交叉学科,“生命科学是各个学科的交汇点,是一个蕴含着无限可能的研究领域。”

相较电子显微镜,光学显微镜能对任意蛋白分子在活体条件下进行连续追踪,对于生物学研究意义重大。但长**以来,光学显微成像技术受制于阿贝极限,分辨率无法超过200纳米,不足以看清动辄几纳米、几十纳米的生物大分子。

为了突破阿贝极限,2011年,在做**士后期间,李栋选择了当时较为冷门的一条研究路径——结构光照明。

两个正弦函数相乘,波函数的频率会增加。李栋从这个数学公式中找到灵感:给出两个不同颜色的光源,让它们的波峰与波峰互相叠加,从而突破原有的极限,就能大大地提高分辨率。

这一思路对光学系统的色差矫正极为苛刻。譬如,如何实现两种激发光波函数的“波峰对波峰,波谷对波谷”?波函数的周期将近150纳米,而光学显微镜的成像视野大概为50000纳米,这就意味着,要在半根头发丝**细的成像视野中,调整两个分别出现3000多个周期的波函数。倘若两个波函数没有对齐,又该如何检验?

将近两年时间里,李栋阅读了大量文献,模拟计算分析,**终与合作者开发出新的**算法,仅需利用**的光学元件,优化不同波长结构照明的周期,即可补偿不同波长之间的色差,并开发出相应的高**率校准流程,使得“结构光激活、结构光激发”的思路可以在工程上实施。

转眼到了2012年年末,窗外下着大雪,实验室内依然忙碌。取了样本细胞,李栋开始测试新技术方案的效果。

显微镜下,从衍射极限分辨率100纳米再到60纳米,细胞内微丝**架的脉络逐渐清晰。盯着屏幕,喜悦从心底蔓延开来,李栋只觉得看不够,索**把对比图作为屏保,一遍遍地给同事们介绍。

李栋首创的高数值孔径非线**结构光照明显微镜技术一举打破了100纳米局限,把活细胞高速成像的光学分辨率提高到60纳米,让科学家们有机会在活细胞中清晰地看到生命活动的**细动态。这一成果登上了2015年《科学》杂志封面。

“搞科研不能单打独斗,需要科学家们携手攻关”

2015年,李栋来到中科院生物物理所,从事超分辨显微成像技术研制及其生物学应用研究。

物理、光学工程、自动化控制、**密机械设计……李栋所在团队现有20多人,涵盖8个学科方向。他们的工作**括物理原理应用、工程搭建、自动化控制、生物样本制备观测等多项内容。

“除了做好本职工作,李**还要求我们掌握上下游知识。”中科院生物物理所副研究员王新禹说,在每周的跨小组交流会上,大家互相切磋,取长补短。工作间隙,李栋常在不同办公室之间走动,询问研究进展,及时答疑解惑。

学科交叉的优势逐渐凸显:借助掠入射结构光超分辨成像技术,发现了多种细胞器互作新行为,这一成果入选科技部遴选的2018年度**科学十大进展;开发深度学习超分辨显微成像算法,在不同成像条件下均可实现**优的超分辨图像重建效果;研制三维高时空分辨生物力学显微镜系统,将生物力三维测量的空间和时间**度提升了5倍……

“搞科研不能单打独斗,需要科学家们携手攻关。”李栋说。多年来,李栋与国内外近30个实验室开展密切合作,做出多项重大原创成果。

2019年的一天,李栋和同事晚饭后散步时,研究员高璞提到实验中的一个有趣现象。李栋很感兴趣,他们边聊边走进实验室,然后深入研究这一问题。此后,他们又邀请同所的另一位同事邓红雨,一起全力攻关。2021年5月,研究成果在《分子细胞》发布。这项研究首次发现病原微生物可以调控宿主细胞内相分离的现象,拓展了人们对大分子相分离调控复杂**的认识。

“学习能力超强”,这是北京大学未来技术学院分子**学研究所教授罗金才对李栋的评价。**次见面,李栋就问了他许多生物学方面的问题。共同的兴趣使得他们当即决定,运用李栋发明的活细胞超高分辨率成像系统去研究内皮细胞分泌过程中微丝**架环的形成方式及其调控机制。2017年,相关成果在《自然通讯》发表,罗金才称赞李栋“完全进入了生物学领域”,而李栋则称自己为“二手生物学家”。

“时间不等人,我们只是刚刚出发”

留学期间,李栋发现国外的生物学家可以用**先进的光学显微镜乃至原理样机进行观测,而**科学家常要等高端光学显微镜的原理样机产品化后才能使用,这往往需要很多年。光学工程专业相对冷门,很多人中途转行了,但李栋选择了坚守,他想让**科学家尽早用上先进的光学显微镜。

走进李栋的实验室,只见一个个工作台上,密密麻麻摆放着各式各样的显微镜。大量光学元件组成了复杂的链路,每一个元件的位置、角度,都经过了**心调试。

“这是我们研制的多模态结构光超分辨智能显微镜……”指着工作台上一台样机,李栋如数家珍。这套系统集成了6种照明方式,可根据不同的生物问题,灵活选择**合适的成像模态,达到**佳超分辨成像效果。通俗地说,可以用每秒684幅的速度(相当于27倍电影放映速度),用95纳米分辨率(相当于头发丝直径的两千分之一),呈现全细胞范围内的生命过程。

为了提高系统稳定**,在样机完成后,他们还不断修改机械结构和光学结构,光图纸就有100多个版本。两年内,显微镜的体积缩小了3/4,设备稳定工作时间从一周**到一年无需校准,他们成功地将一个试验室使用的科研设备变成了通用的产品。从设想的提出到落地,整整花了11年时间。

**近忙不忙?忙!今天去不去实验室?去!这是李栋和爱人在周末时常有的对话。李栋以攀登珠峰作比方:“时间不等人,我们只是刚刚出发,可能还没有到达攀登科学高峰的大本营,也许连大本营在哪里都不知道。”

■记者手记

心怀热爱 勇攀高峰

生活中的李栋沉默**言,可一谈起工作却有说不完的话。

看似矛盾的**格却是一个科技工作者优秀品质的生动体现:对事业无比热爱、心无旁骛、全身心投入。实际上,科研事业的成功不仅依赖于智力因素,更重要的是专注和勤奋。

“要把科研时时放在心上,这样在生活中才会有不经意的惊喜。”这是李栋经常叮嘱**的一句话。做科研唯有心怀热爱,不计名利得失,不惧艰难险阻,才能抵达一个个高峰,取得不平凡的成就。

《 人民日报 》( 2022年07月18日 06 版)

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