夏有為

(《實驗室研究與探索》編輯部，上海 200030)

8 加強(qiáng)大科學(xué)工程建設(shè)

夏：隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展而提出的大科學(xué)工程，往往是綜合性的重大科技項目，您也承擔(dān)了此類項目，請問對這方面有何看法？

程：以生命科學(xué)為例，它是一門極其復(fù)雜的科學(xué)。在時間尺度和空間尺度上，生物體都橫跨10個量級以上。在自然科學(xué)領(lǐng)域，最難研究的，除了極微和極大，就是極復(fù)雜。在過去，生命科學(xué)研究常常是手工作坊式的，以實驗室為單位，研究一個個具體的科學(xué)問題。而近幾十年中各種新型技術(shù)和儀器的涌現(xiàn)，提示我們需要在思維上有所突破，要向大科學(xué)的格局進(jìn)行轉(zhuǎn)變。大儀器、大平臺、大數(shù)據(jù)，都將幫助我們從全景式的角度來看待生命科學(xué)，并且對真正重要的大科學(xué)問題進(jìn)行解答。

當(dāng)然，小儀器、小項目的傳統(tǒng)式研究依然是重要的。需要強(qiáng)調(diào)的是，許多小項目合在一起并不能等同于一個大項目，所以國家層次上的大科學(xué)計劃是必要和重要的。

如今大科學(xué)工程建設(shè)正在引領(lǐng)我國科學(xué)基礎(chǔ)研究事業(yè)的發(fā)展，目前，我也主持了一個項目，就是多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像基礎(chǔ)設(shè)施籌建工作。

夏：請程院士簡單介紹一些這個國家建設(shè)項目情況。

程：這個項目現(xiàn)正在懷柔科學(xué)城進(jìn)行中，屬于國家“十三五”基礎(chǔ)科學(xué)大設(shè)施布局的10項優(yōu)先啟動的建設(shè)項目之一。建設(shè)項目于2017年3月11日北大和中國科學(xué)院生物物理所正式簽署了合作協(xié)議(圖5)。

圖5 多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像基礎(chǔ)設(shè)施項目簽約儀式

2018年4月13日國家發(fā)展改革委批復(fù)了項目建議書，項目法人單位為北京大學(xué)，項目總投資17.5億元，建筑面積72 000 m2，建設(shè)周期5年。

設(shè)施主要建設(shè)多模態(tài)醫(yī)學(xué)成像裝置、多模態(tài)活體細(xì)胞成像裝置、多模態(tài)高分辨分子成像裝置、全尺度圖像整合系統(tǒng)及相關(guān)輔助平臺(圖6、圖7、圖8)。設(shè)施建成后，將成為國際上成像模態(tài)融合程度最高、可視化解析能力最全面的全尺度成像系統(tǒng)。

圖6 多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施鳥瞰圖

對于如何讓大科學(xué)裝置更好地服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，在科學(xué)研究中去發(fā)揮最大限度作用，我認(rèn)為有4個命題需要大家一起來尋求答案：

(1)提出好的科學(xué)問題?？茖W(xué)家隊伍能不能提出好的科學(xué)問題？在一個團(tuán)隊里，醫(yī)學(xué)家能提出什么樣的醫(yī)學(xué)問題？生命科學(xué)家能提出什么樣的問題？基于大科學(xué)工程的研究是一個新生事物，還沒有經(jīng)驗可借鑒，但也是一個機(jī)會。

(2)提高管理水平。剛剛說到的安全問題實際也是科學(xué)管理水平的問題，如何科學(xué)地去組織管理？讓大家都愿意來用，讓平臺提供最好的服務(wù)。這也是一個非常重要的問題，而且要做到可持續(xù)發(fā)展。

圖7 從分子到人的多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像示意圖

圖8 多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施主要建設(shè)內(nèi)容

(3)培養(yǎng)一代新人。怎么用大科學(xué)平臺來培養(yǎng)一代新人？大科學(xué)平臺基本都是涉及各種交叉學(xué)科，要利用好這個平臺去培養(yǎng)更多新型人才，既包括學(xué)生量級的，也包括年輕PI(獨(dú)立研究者)量級的。

(4)加強(qiáng)國際合作。如何以這個平臺來帶動國際的影響力和資源？利用大科學(xué)平臺形成大型國際合作項目，成為和國際的科學(xué)聯(lián)盟，國際科研人員的交往窗口，可以有效帶動國際影響力和各種資源。話語權(quán)，影響力，都要利用這個平臺來實現(xiàn)。

科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到這一步，有些科學(xué)問題必須要國家級平臺才能解決，甚至是世界級聯(lián)合的、國際的大科學(xué)平臺。這不是高校實驗室的下一個升級版，而是我們面臨的一個新的趨勢和命題。

大國創(chuàng)新，當(dāng)有重器。我們要以國家實驗室建設(shè)為抓手，以重大科技任務(wù)攻關(guān)和國家大型科技基礎(chǔ)設(shè)施為主線，圍繞國家目標(biāo)和緊迫戰(zhàn)略需求，依托最有優(yōu)勢的創(chuàng)新單元，建設(shè)突破型、引領(lǐng)型、平臺型一體的國家實驗室。讓國家實驗室同其他各類科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)形成功能互補(bǔ)、良性互動的協(xié)同創(chuàng)新新格局，才能打造搶占國際科技制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略創(chuàng)新力量。

夏：感謝程院士百忙中接受我們的采訪。衷心祝愿程院士科研團(tuán)隊再鑄輝煌!

(本文經(jīng)程和平院士本人審閱)

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程和平(1962-)，男，安徽省桐城市人，教授，Ph.D.博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士，長江特聘教授、“千人計劃”國家特聘專家。北京大學(xué)鈣信號與線粒體生物醫(yī)學(xué)實驗室主任。

1980-1987年就學(xué)于北京大學(xué)力學(xué)系流體動力學(xué)專業(yè)獲學(xué)士和生物工程專業(yè)碩士學(xué)位，同時輔修生物學(xué)系生理學(xué)專業(yè)，獲第二學(xué)士學(xué)位；1987-1989 任教于北京大學(xué)無線電電子學(xué)系；1990-1995 年留學(xué)美國馬里蘭大學(xué)(Baltimore)醫(yī)學(xué)院生理系，獲博士學(xué)位。曾任美國NIH老年研究所心血管科學(xué)實驗室鈣信號研究室主任，資深研究員(Senior Investigator,tenured)。1998年在北京大學(xué)組建細(xì)胞鈣信號研究室，獲國家杰出青年科學(xué)基金。2000年獲聘教育部長江學(xué)者特聘教授，榮獲2008年度“長江學(xué)者成就獎”(生命科學(xué)獎)。2005年與同仁共同創(chuàng)建“北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所”，任高級研究員。2012年入選“千人計劃”國家特聘專家(溯及既往)。2007-2012年擔(dān)任首席科學(xué)家主持科技部973項目“心臟的重大基礎(chǔ)和疾病機(jī)理研究”；2013年續(xù)擔(dān)任973項目“線粒體功能障礙致早期心衰機(jī)制及干預(yù)策略研究”首席科學(xué)家。以及國家自然科學(xué)基金委“創(chuàng)新研究群體”學(xué)術(shù)帶頭人，國務(wù)院學(xué)位委員會全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師等。2013年當(dāng)選為中國科學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)部院士，同年當(dāng)選為中國生物物理學(xué)會副理事長。現(xiàn)為北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所教授。

早年主要從事細(xì)胞鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究，近年致力于線粒體生物醫(yī)學(xué)研究。迄今發(fā)表論文120余篇，其中10余篇刊于Science、Nature和Cell。于1993年發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)鈣釋放的最小單位，并命名為“鈣火花”(Calcium Sparks)。2004年該論文被譽(yù)為120年來最杰出的10篇心肌論文之一。于2008年發(fā)現(xiàn)線粒體“超氧炫”(Superoxide Flash)。超氧炫是細(xì)胞內(nèi)單個線粒體基質(zhì)中超氧信號的瞬時爆發(fā)現(xiàn)象，此發(fā)現(xiàn)為研究生理和病理情況下ROS信號及其調(diào)控開拓了新視野。目前擔(dān)任Cardiovas Res 副主編、J Mol Cell Cardiol和Am J Physiol雜志編委。