文／本刊記者 孫宏波

他是一位年輕的科學(xué)家：25 歲就參與組建出了我國第一套納米操作機(jī)器人系統(tǒng)；31 歲獲得“IEEE 機(jī)器人與自動化學(xué)會青年科學(xué)家獎”；34 歲獲得國家自然科學(xué)基金委優(yōu)青項目支持；37 歲獲得“中國自動化領(lǐng)域年度人物”稱號；39 歲獲得國家自然科學(xué)基金委杰青項目支持；如今剛滿41 歲，已率領(lǐng)團(tuán)隊在微納機(jī)器人和類生命機(jī)器人領(lǐng)域取得多項研究成果，引起國內(nèi)外媒體和學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注……他，就是劉連慶。

從中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研究生、副研究員、研究員、博士生導(dǎo)師，到類生命機(jī)器人交叉創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人、機(jī)器人學(xué)研究室副主任、機(jī)器人學(xué)研究室主任，劉連慶一路走來，不斷拼搏、不斷攀登、不斷突破，以開拓創(chuàng)新和實干擔(dān)當(dāng)踐行著科技強(qiáng)國中國夢。

敢為人先，勇于創(chuàng)新 他是類生命機(jī)器人領(lǐng)域的開拓者

2002 年，劉連慶從鄭州大學(xué)畢業(yè)后，懷揣著“科技強(qiáng)國”夢想，考入中國科學(xué)院沈陽自動化研究所讀研究生。當(dāng)時，研究所剛開辟出一個與納米相關(guān)的前沿方向，就是基于機(jī)器人的理念，研究一種能夠精確操作分子、原子的新型機(jī)電系統(tǒng)——納米操作機(jī)器人。在導(dǎo)師的引導(dǎo)下，劉連慶很快投入到這項具有開拓性的科研工作中。

“這是機(jī)器人領(lǐng)域的全新方向，可供借鑒的資料和研究數(shù)據(jù)很少，一切都要從零開始?！闭勂甬?dāng)年的情景，劉連慶頗有感觸。他年節(jié)無休埋頭在實驗中，為了一個數(shù)據(jù)，連續(xù)幾天幾夜奮戰(zhàn)在實驗室都是常事。經(jīng)過不懈努力，2005 年，劉連慶參與組建出了我國第一套納米操作機(jī)器人系統(tǒng)，實現(xiàn)了“讓看不見的看得到、讓摸不到的摸得著”，在納米尺度下的系統(tǒng)建模方法、三維納觀力獲取與感知、任務(wù)空間的實時反饋等方面取得很多突破，解決了長期阻礙納米操作發(fā)展的難題。

“創(chuàng)新是第一動力，科學(xué)研究必須不斷開拓進(jìn)取，走出自己的創(chuàng)新之路。”劉連慶意識到：多學(xué)科深度交叉融合是當(dāng)今科學(xué)界發(fā)展的大趨勢，更是機(jī)器人領(lǐng)域的重要指引方向?！皞鹘y(tǒng)的機(jī)器人，本質(zhì)上仍然是機(jī)電系統(tǒng)，提升感知和驅(qū)動等能力空間有限。而自然界卻能給人們無限的啟迪，生物體經(jīng)過數(shù)十億年的演變進(jìn)化，具有機(jī)電系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)勢?！眲⑦B慶說。

“蒙上響尾蛇的眼睛，它依然可以精準(zhǔn)捕獲獵物，因為它有一個特殊的結(jié)構(gòu)，能通過蛋白質(zhì)的折疊和離子通道的觸發(fā)感知紅外線?！闭勂疬@些，劉連慶眼中閃爍著光芒。

響尾蛇頰窩面積只有1 平方毫米，卻能覺察環(huán)境中0.001℃的溫度變化，從而靈敏地發(fā)現(xiàn)獵物。目前的商用紅外感知器件依靠電子躍遷進(jìn)行檢測，不僅需要大體積的冷卻系統(tǒng)輔助，而且很難達(dá)到響尾蛇的感知精度和頻譜寬度。“依靠‘光、機(jī)、電’運(yùn)行的機(jī)械，無法模擬這種精巧的生物活性機(jī)制。那我們的出路在哪里？”劉連慶說，“把生命系統(tǒng)融合進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)里！”

2011 年，劉連慶帶領(lǐng)他的團(tuán)隊，聯(lián)合國內(nèi)生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜议_始了將生命體與傳統(tǒng)機(jī)器人有機(jī)結(jié)合的科研探索，為機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展提供創(chuàng)新性的思路，并創(chuàng)造出全新的機(jī)器人——類生命機(jī)器人。

自概念提出以來，在10 年時間里，劉連慶帶領(lǐng)團(tuán)隊大膽創(chuàng)新，努力將類生命機(jī)器人的科研線索理清、將任務(wù)分解、將目標(biāo)細(xì)化，艱難地取得了從無到有、從0 到1 的突破性進(jìn)展。為了推演類生命基礎(chǔ)理論，他承受了跨學(xué)科學(xué)習(xí)知識的煎熬；為了完成復(fù)雜的細(xì)胞—機(jī)電融合實驗，他犧牲了大部分節(jié)假日休息時間；為了申請項目和參加學(xué)術(shù)研討，他放棄了與家人團(tuán)聚的機(jī)會……

在劉連慶和團(tuán)隊的不懈努力下，他們接連破解類生命機(jī)器人觀測、操控、感知和驅(qū)動技術(shù)難題，取得了一系列研究成果。

在觀測方面，研發(fā)出了微球超透鏡近場光學(xué)成像的新原理和新機(jī)制，實現(xiàn)了自然光照條件下動態(tài)掃描50nm 的分辨率，使機(jī)器人具備了在納米尺度上對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行實時、動態(tài)觀測的能力。在操控方面，研制出了基于光誘導(dǎo)電液動力學(xué)的活體生物組織操控系統(tǒng)，實現(xiàn)了光誘導(dǎo)介電泳的性能標(biāo)定與優(yōu)化，解決了生理環(huán)境下活性生物組織無損精確操控與制造的難題。在驅(qū)動方面，找到了基于系統(tǒng)科學(xué)的細(xì)胞多維信息獲取方法，首次實現(xiàn)了從單分子到單細(xì)胞尺度的實時激勵與同步響應(yīng)獲取，解決了時變性活體生物細(xì)胞無法精確表征等難題。

一心堅守，樂于奉獻(xiàn) 他帶出一支能打硬仗的團(tuán)隊

“搞科研需要長時間的付出和投入，好的成果更需要時間的積累?！闭勂鹱隹蒲械目菰锱c艱辛，劉連慶深有感觸。

熟悉劉連慶的人都知道，他的工作日程很有規(guī)律：每天早晨8 點前到研究所，晚上8 點以后才回家。無論行政工作多忙，他都要抽空到實驗室和團(tuán)隊成員們一起研究問題或做實驗。而他自己的生活卻很沒規(guī)律，忙起來更是饑一頓飽一頓。

由于長期超負(fù)荷工作，飲食沒有規(guī)律，2011 年，劉連慶被查出患有腎結(jié)石，但他根本就沒放在心上。直到2016 年的一天，腎結(jié)石引起了積水，他疼得直不起腰來，才去醫(yī)院治療。醫(yī)生建議他立即手術(shù)，為了不影響工作，他忍著劇痛硬是堅持了兩個月才在春節(jié)放假期間做了手術(shù)。即使在住院期間，劉連慶也沒讓自己閑著，他一邊治療一邊和醫(yī)生們討論機(jī)器人在醫(yī)療系統(tǒng)的應(yīng)用，并找到了用微納機(jī)器人治療腎病的研究方向。

作為研究室的黨支部書記，劉連慶深知：以身作則是最好的影響他人的方式。劉連慶用他的實際行動帶出了一支樂于奉獻(xiàn)、能打硬仗的團(tuán)隊。

2020 年年初，新冠肺炎疫情暴發(fā)后，劉連慶所在支部黨員、研究員劉浩給多家醫(yī)院打電話，問了同一個問題：應(yīng)對疫情，你們需要什么樣的機(jī)器人？幾乎在同一時間，遠(yuǎn)在廣州的鐘南山團(tuán)隊提了一個具體需求：“我們需要一個能做咽拭子采樣的機(jī)器人?！痹谂c鐘南山團(tuán)隊達(dá)成合作意向后，在劉連慶的帶領(lǐng)下，劉浩立即和同事展開科研攻關(guān)。在高強(qiáng)度推進(jìn)下，機(jī)器人做出來了?！澳懿荒艿结t(yī)院來調(diào)試？”廣州的醫(yī)生詢問。“有過猶豫，怕家里人擔(dān)心?！眲⒑铺钩校€是答應(yīng)下來，“既然做了，就要讓一線的醫(yī)生能用好?！? 月24 日，劉浩和同事從沈陽飛往廣州，調(diào)試、磨合，2月28 日正式開始受試者的檢測。一周后，臨床試驗顯示，機(jī)器人咽拭子采樣一次成功率在95%以上。

2020 年8 月，飛行機(jī)器人團(tuán)隊赴青藏高原實施了首次高海拔冰川與湖泊機(jī)器人自動化科學(xué)考察研究應(yīng)用。高寒缺氧環(huán)境，對科研人員的日常工作與生活都提出了巨大挑戰(zhàn)。面對困難，科研人員沒有絲毫退縮。他們每天搬運(yùn)20 公斤的無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行校磁，更換調(diào)試無人機(jī)電池、載荷電池，完成科考飛行任務(wù)，工作時間長達(dá)10-12 小時。他們還多次往返位于拉薩的中國科學(xué)院青藏高原研究所、納木錯科考站以及廓瓊崗日冰川等多地，完成了10 余項科考任務(wù)，取得了重要突破和進(jìn)展。

探索、攀登、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)，在微納操控和類生命機(jī)器人研究這條道路上，劉連慶走得穩(wěn)健有力?！皠?chuàng)新之路永無止境?！眲⑦B慶說，“為建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)自己的全部力量，既是科研人員的使命和目標(biāo)，更是一名共產(chǎn)黨員的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)！”