星光丨2020坚持梦想:青年科学家眼中的“诗和远方”
2020/01/14 20:05  新晚报微信公号  

  交汇点讯 又是岁末年终,不少高校即将进入寒假模式。edf567.com_【官方首页】-EDF壹定发平时在教室、实验室和办公室之间忙碌穿梭的高校老师们,如何回首这一年的工作,他们又有怎样的新年憧憬?记者近日访谈了三位青年科学家,听他们聊聊科研梦想的“诗和远方”。

  缪峰:戒掉咖啡搭“乐高”,让新器件用起来

  临近春节,南京大学缪峰团队依然在实验室忙碌着。“寒假休息十天,暑假休息一周”缪峰说,这是绝大多数科研人员假期打开的正确方式。团队辞旧迎新的方式是略显平淡的年度总结会。

  

  “团队大概有20人,每个人都需要谈谈一年下来,自己的项目(project)遇到了什么样的问题?实验工艺方面有什么挑战,是否需要调整解决问题的思路?”缪峰表示,团队项目涉及的前沿问题不少,风险和可能的成果需要在这时候再做一个综合的评估。

  2012年回到南大以前,缪峰在美国硅谷的惠普实验室工作了三年,那里关注的是五年甚至十年后的前沿技术。edf567.com_【官方首页】-EDF壹定发在工业界的个人经历,让缪峰体会到,写一些文章固然重要,但所有的研究,一定要围绕重要的科学或技术问题。所以,实验室有部分的工作,重心在突破一些应用基础研究的瓶颈上,“有部分技术希望近期能够用起来”。

  “如果我们留意下,会发现近年来电子产品硬件上的发展得比以前要慢多了。”缪峰告诉记者,过去电子产品的元器件越做越小,计算和存储功能越来越强。但是由于传统技术的发展趋于瓶颈,由硅材料制成的电子元器件难以实现突破性进展。

  在实验室里,缪峰和团队正试图“制备”出一些新的二维材料和结构,去替代基于硅材料的一些电子元器件。在工艺上的“制备”,就是从无到有的材料合成。

  “石墨烯是从石墨材料中剥离的,只有一层碳原子,不过万分之一发丝的厚度,我们再试着将它跟另一种元素构成的单层薄片堆在起来,将产生自然界没有的新材料。”缪峰将其比作小朋友搭的“乐高”,只不过这一切都在高倍显微镜下完成,最终做成器件有时需要几十道工序,稍有不慎就得从头再来。缪峰笑道,他甚至因此戒掉了加班时喝的黑咖啡,因为摄入过多的咖啡因手会抖,实验结果将相差十万八千里。

  科研实苦,但苦中有甜。缪峰说,他们这一代的科研工作者赶上了好时代。缪峰2012年入选了“海外高层次青年人才”后正式回国,2014年获得了国家重大科学研究计划青年项目资助,研究工作也开始陆续获得重要进展,2016年他获得了国家杰出青年科学基金的资助。

  近年来国家提出“破四唯”(“唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项”)专项行动。在缪峰看来,南大在这方面做得很好,人才评价体制上比较灵活。“例如有些研究方向周期短,成果产出较快;而有些研究方向搭建实验室就要两三年。所以不能用一刀切的方式来评价人才的科研潜力。此外针对破四唯后如何立,南大目前也在积极摸索,根据不同学科特点建立一个科学合理的科研评价体系。”

  缪峰说,团队将坚持应用基础研究和基础研究“两条腿”走路,半导体器件的研发,背后是万亿量级的信息产业。edf567.com_【官方首页】-EDF壹定发“由于我国在这方面起步晚,我们更要奋起直追。”缪峰希望未来几年团队的发展方向是,寻找到若干有潜力的新材料,实现器件应用,帮助我们国家在相关领域实现技术领先。

  盛汉霖:带学生“拉练”国际大赛,突破空中机器人技术

  临近春节,放下了课程任务,南京航空航天大学能源与动力学院盛汉霖老师正忙碌着给学生们“拉练”。

  

edf567.com_【官方首页】-EDF壹定发  这也是他下半年的重点任务之一,指导学生团队参加国际空中机器人大赛和国际无人飞行器大奖赛两项赛事争金夺银。

  “我们已经招募了30多人的队伍,最终会遴选15名学生参加国际空中机器人大赛。” 盛汉霖告诉记者,他已经把30多人分成了飞行控制、导航、机械和图像识别等几个小组,指导他们完成各自的任务。

  这两天,盛汉霖跟同学们讲起自己参加这个国际空中机器人大赛的故事,该赛事始创于1991年的国际大赛,分美国和亚太两个赛区同步举行,29年间已完成七代任务,是世界上历史最悠久的高校空中机器人挑战赛。

  1986年的盛汉霖,在2013年时博士在读期间,曾作为队长代表南航参与大赛第六代任务。“每一代任务都模拟未来我们可能面临的一个场景任务,而这些任务在提出时被认为是几乎不可能实现的,大赛要求在五年类完成。” 盛汉霖记得,“当时清华大学第一次带领中国队夺冠” 而此前夺冠的均是斯坦福大学、卡耐基梅隆大学、麻省理工学院等世界名校。

  去年,盛汉霖带领南航大学生完成第八代任务,拿下了国际空中机器人大赛的冠军,获得历史性突破。“在星际飞船上,一个反应器发生故障,在飞船中的人只有8分钟时间,激活携带的四台空中机器人助手,定位并取回所需的关键更换部件,同时应对哨兵机器人的攻击。”盛汉霖说,无人机全程都要自主地进行飞行控制,没有人为的操作,这涉及人工智能、自动控制、飞行控制、导航一系列技术。

  我们研发整整一年,去年的一个暑假所有人都泡在篮球馆里备赛直到最后。盛汉霖告诉记者,即使到了赛场前一天,还发现了水泥地定位困难、光线暗而二维码识别困难等突发问题,整个团队足足调试到凌晨三点钟。

  “过程很累,但我们觉得很值得,学校从2012年参赛,直到去年才拿到了冠军,南航与这些顶级大学站在了一起。” 盛汉霖自豪地表示。今年第九代任务已经发布,无人机需要从几公里外飞过来,能准确识别移动舰艇上的关键部位天线,并将其撤换。

  “目前有的小组已经做出了机械臂抓手,有的做出来图像识别系统……”盛汉霖说,接下来工作还很多,短暂休息后,团队预计大年初八回学校继续加油。

  除了课程和课题论文,还要带学生科创,这种自加压力是不是太大?盛汉霖说,作为高校老师,创造性的压力不可避免。“比赛不是简单的机器人组装,其中涉及一些创新性突破,从头到尾不带一点主观判断,最终需要实验的方法去验证。”在他看来,参加比赛本身,也是解决前沿科技中一些关键问题,最终会推动目前最先进的空中机器人技术的发展,他希望为国家尖端装备提供真正的技术贡献。

  韦中:沉淀思考,勾勒根际菌群“作战图”

  元旦以后,南京农业大学资源与环境科学学院教授韦中一直在奔波之中。先是在海南大学上冬季小课程,又在浙江大学进行重点研发项目年终考核。“剩下的时间就是要撰写国家自然科学基金优秀青年项目报告和修改学生论文。”

  繁忙的一年过去,土壤、作物、病原菌、微生物,这是盘旋在韦中脑海中的四个关键词。“这一年中,我对过去10年的根际菌群互作与土传病害防控工作做了系统的梳理和思考。”

  

  2007年10月,刚读研的韦中,很快就投入了导师安排的田间调查工作。在南京麒麟镇的一块番茄田,他惊讶地发现,这片田里的很多番茄就像蒸过桑拿似地,耷拉着。有些植株上午看着还挺健壮,到了中午就“病蔫蔫儿”的。“这是染上了土传青枯病。”但韦中也发现,即使是病害爆发严重的田块,也存在少量的健康植株。

  当时,韦中的头脑中已经隐约有了一张模糊的生态群落作战图。他回忆起当时的思路,恨不得给土壤、作物、病原菌、微生物做一个“全面体检”。

  虽然博士毕业后的三年,韦中一篇论文未发,但高强度的学习思考,为之后的理论突破蓄积了大量能量。怎样才能真正控制土传病害发生?韦中用的是不同于以往的生态系统的思维,他借用了《孙子兵法》做比,“天时、地利、人和,三者不得,虽胜有殃。”

  “天时”就是气候条件和施用时间;“地利”就是土壤条件。没有天时和地利,能否构建人和?韦中把研究聚焦在“根际”,根际区域内菌群构成丰富,且而菌群互作复杂,这个区域是土壤病原菌入侵根系的必经之路。

  他设计了非破坏性根际土壤采集装置,实现了对田间单株作物不同生育期根际菌群等特性的动态跟踪,明确了作物“”童年”根际菌群特征对“成年”植株健康的重要性;他构建了合成菌群,探明了根际复杂菌群间的相互制衡有利于抵御病原菌的入侵,为根际菌群调控指明了方向;他调配了噬菌体“鸡尾酒”,建立了精准压制病原菌和生态优化根际菌群结构的策略;2019年这一系列突破性的发现分别发表在国际著名期刊《科学进展》《生态学通讯》和《自然生物技术》。基于对根际系统的“全面体检”,他形成了一个崭新理论体系的三角:土壤驱动、植物召集、病原诱导,从而逐步建立和完善了微生态与根际免疫理论和技术体系。

  面向未来,韦中认为也提到了国家“破四唯”的信号,他说,这是给青年科研人员一个警钟。在他看来,论文是科研研究过程中对外公开和交流的媒介之一。不能为了发论文,应对职称和人才头衔而忽略整体科学研究的系统性、必要性和前瞻性,以及在创新人才培养中的基础支撑作用。“研究没有偏门和捷径可以走,有也是不可持续的。我们要面向国家需求,科学研究要踏踏实实,一步一个脚印向前走。”

  交汇点记者 杨频萍 王拓

  图片由被采访者本人提供

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责编:顾志铭

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