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3位科学家荣获2020年度陕西省最高科学技术奖

来源:陕西日报 2021-11-26 10:27:34

11月25日,全省科技创新大会在西安召开。会议表彰了荣获2020年度陕西省科学技术奖的科技工作者,侯洵、郑南宁、范代娣3位科学家荣获2020年度陕西省最高科学技术奖,260项科技成果荣获陕西省科学技术奖。

侯洵,中国科学院西安光学精密机械研究所学术委员会名誉主任、西安交通大学教授,他是我国瞬态光学与光电子专家,1991年11月当选中国科学院院士。

郑南宁,西安交通大学教授、中国自动化学会理事长、会士、IEEE(电气电子工程师学会)Fellow。1999年当选中国工程院院士。

范代娣,西北大学生物医药研究院院长,生物材料国家地方联合工程研究中心主任,陕西省生物材料与发酵工程“四主体一联合”工程中心主任。

2位专家获得陕西省国际科学技术合作奖,分别是:西安交通大学Jiri Klemes(伊瑞·克莱迈斯),西北工业大学Alain Lionel Dubois(阿兰·莱昂内尔·杜布瓦)。

侯洵:科研工作要瞄准国家需求

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侯洵院士(右一)在实验室指导实验

“科技工作者要瞄准国家需求,把自己的科学研究和国家的科技需求结合起来,不断作出贡献。”近日,在西安光机所,2020年度陕西省最高科学技术奖获得者、中国科学院院士侯洵接受采访时表示。

侯洵在我国瞬态光学与超快光子学领域开展了一系列奠基性和开拓性工作,在我国高速摄影核心器件和重大装备研制方面取得了多项突破。他的研究成果有力支撑了“两弹一星”等国家重大工程的顺利实施,推进了我国超快光学和微光夜视等科学技术的发展,开启了超快科学技术在物理、化学及生物等基础科学领域的应用,为我国超快科学技术达到国际先进水平作出了卓越贡献。

今年85岁的侯洵,将毕生精力都奉献给了瞬态光学与超快光子学的研究。20世纪60年代以来,他先后参与研制了中国第一台克尔盒高速相机、电视—变像管高速相机及光纤—变像管毫微秒扫描相机、激光核聚变及多种超快过程研究用的可见光皮秒扫描相机、X射线皮秒扫描相机、四通道纳秒变像管分幅相机、红外皮秒变像管扫描相机、皮秒变像管分幅相机、重返大气层表面烧蚀情况用的变像管高温测量仪等一系列高端仪器设备。这些仪器设备均为国内首创。它们的成功研制,使中国超快现象研究的时间分辨率从微秒提高到皮秒,多数超快现象研究达到了国际先进水平。

“超快现象广泛存在于自然或科学技术研究中。例如,植物的光合作用过程、超大规模集成电路所产生的电脉冲、化学反应的分子动力学过程等,其发生的时间多在皮秒、飞秒甚至阿秒量级范围内。”侯洵介绍,“超快现象研究对自然科学、能源、材料、生物、光物理、光化学、激光技术、强光物理、高能物理等研究及技术领域具有重要意义。但是,要捕捉到这种现象,靠人眼和普通相机是不行的,需要专门的仪器设备。”

为了发展我国瞬态光学技术和促进超快现象研究,侯洵倡议并牵头在西安光机所组建了瞬态光学与光子国家重点实验室。如今,该实验室已经成为我国开展超快光学技术研究的主要技术基地,面向国家需求,取得多项重要突破。2018年,由西安光机所承担的国家重大科研装备研制项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收,标志着我国具有自主知识产权的高性能条纹相机进入实用阶段。

“高性能条纹相机是唯一能够同时测量超高时间分辨率(皮秒和飞秒)与高空间分辨率(微米)的高端科学仪器,其涉及的仪器和技术已接近物理极限,代表了当前光电诊断技术的最高水平。”侯洵介绍。

说起自己的科研成就,侯洵认为有3大“秘笈”:党的教育和培养、老一辈科学家的精神感召、团队的力量。

今年“七一”前夕,侯洵收到了“光荣在党50年”纪念章。他备感荣耀,分外珍惜。“我入党至今已经55年了,是党的培养和教育,给了我一个施展自己能力的平台!我还要感谢王大珩院士、王淦昌院士、陈芳允院士等老一辈科学家,他们的家国情怀和科学精神时刻激励着我,他们的言传身教让我受益终生。”他说,“还有关键的一点,这些成绩的取得,都是团队成员长期共同努力的结果。如果没有团队的合作,这些工作是不可能完成的!”

对于个人来说,科学成就的取得不仅需要坚持的毅力、克服困难的信心和勇气,有时也需要“突如其来”的灵光一现。侯洵回忆,在一次科研攻关中,关键环节始终无法突破,科研课题迟迟没有进展,陷入了困境。“有一天,我骑着自行车上街买菜,突然灵光一现,脑子里冒出了一个解决思路。我立刻返回实验室,重新实验、测试,很快找到了解决问题的办法。我们比国际上其他科学家解决这个难题要早两年!”他说。

灵光一现的背后,是长期的专注和思考。“科研工作不可能一蹴而就,需要长期专注研究,不断地思考。”侯洵说,“科研工作坎坷而艰难,遇到困难、瓶颈,不要气馁,扎扎实实做好手头的工作。当你试完所有的路,即使还是无路可走,也不是徒劳,这个过程已经让你有了很好的积累。当你走完所有路,感觉无路可走的时候,你可能已经站在成功的边缘了,这时候最重要的是不能放弃,坚持下去!”

他勉励青年科技工作者:“任何时候,都要‘千方百计’搞科研,勇于探索、甘于奉献,为了国家的发展和社会的进步不懈奋斗!”

郑南宁:让人工智能走近你我

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郑南宁院士介绍团队研发的自动驾驶接驳车

“此次获奖不仅是对我个人的肯定,更是对我们整个科研团队的肯定。我们将继续攻坚克难,让人工智能领域的中国声音愈发响亮!”2020年度陕西省最高科学技术奖获得者、中国工程院院士、西安交通大学教授郑南宁说。

郑南宁是我国人工智能领域发展的先行者和奠基者。20世纪80年代开始,他带领团队解决了一系列重大工程中视觉芯片与系统的“卡脖子”问题,推动了我国计算机视觉核心技术的自主创新,被国际学术同行评价为“引领了国际上第二次视觉注意研究的高潮”。

36年来,他们经历了人工智能技术研究与应用的几次潮起潮落,始终保持冷静而坚定。“在人工智能领域研究的低谷期,很多人改变了研究方向,甚至选择放弃。我们始终坚守初心,坚持在这一领域探索和追求,坚持培养学生。”郑南宁说。

信心源于坚定的目标和探索的兴趣。“从事科学研究,要深入理解自己的研究领域,要了解你研究的学科从哪里来、到哪里去以及中间所面临的困难,然后一直坚持下去。”

在郑南宁看来,从哪里来、到哪里去以及中间所面临的困难,恰好就是研究者的课题。“人工智能的研究经历了多次潮起潮落,但是我们始终坚信,让机器帮助人类去思考、去行动的这个目标不会有变化。那么,如何实现这些目标,恰恰就是我们的研究课题。从事科学研究一定会遇到挫折。这些困难反而是富矿,吸引我们去挖掘,迎接挑战!”他说。

西安交通大学的校园明星“先锋号”无人驾驶车正是这样诞生的。它连续四年蝉联“中国智能车未来挑战赛”冠军,验证了郑南宁团队在机器学习、计算机视觉、定位与导航等领域的最新研究成果。

“先锋号”的成长用了将近20年。2000年,郑南宁团队开始部署无人驾驶领域的研究。2004年,团队研发的“思源1号”无人驾驶车开始在校园里缓慢地行驶。那一年,团队开始了一项雄心勃勃的挑战——让无人驾驶车从西安行驶到甘肃的敦煌。

令人沮丧的是,车辆出了校门之后几乎寸步难行,不断需要人工干预。那次不成功的挑战,让团队开始思考,如何在复杂的场景中实现真正的无人驾驶。团队重新出发,一点点扎扎实实地攻关。

今天的“先锋号”不仅可以很好地应对多种复杂路况,还集成了多项先进技术,是“智能制造”的优秀代表。当社会各界都在欢呼“无人驾驶时代要来了”时,郑南宁却认为此时应该保持冷静。

“实现完全自主的无人驾驶是一个令人兴奋却又望而生畏的艰难挑战!”他说,“从对错误的容忍度来说,人工智能系统可以分成两大类:一类是犯了错误可以重来,另一类是不能犯错误。无人驾驶是不能犯错误的人工智能系统。”

真实的交通环境复杂多变。“无人驾驶要求对环境的可靠感知,也就是说无论在什么路况和天气状况下,无人驾驶汽车都能准确而周密地感知周围环境,还能对意外情况进行妥当处理。例如,如何对交警的手势做出反应,如何应对突然从路边闯入的一个小孩等。”郑南宁认为,这些难题都是无人驾驶领域值得研究的方向。

面对“计算与人工智能”无所不在的世界,培养适应和引领未来发展的人才至关重要。

“在我们研究所成立至今的35年历程中,世界范围内人工智能的发展曾经历过寒冬,但我们始终坚持人工智能特别是计算机视觉的应用基础理论研究,并与国家重大需求相结合,没有放弃当初建所时的学术目标和追求,培养了一批学术界和产业界的领军人才!”郑南宁介绍。

早在1986年,西安交通大学就在全国范围内率先成立了人工智能领域的第一个专职科研机构——人工智能与机器人研究所,开始人工智能方向研究生的培养。2018年,西安交通大学设立了人工智能拔尖人才培养试验班,探索培养人工智能方向本科生。2018年11月,人工智能学院成立。2019年3月,该学院获教育部首批“人工智能”本科新专业建设资格。

“我们今天培养什么样的人,就把什么样的世界留给后人。面向未来社会的发展,我们要教给学生的显然不仅仅是简单的技能,而是一种应对挑战和面向未来的思考能力。”郑南宁认为,“为应对计算的普及和人工智能崛起所带来的全球机遇和挑战,中国高校需要在人才培养和学科建设上进行重要的结构性变革,将计算和人工智能的力量带到高校的所有学科研究领域,并融合其他学科的见解和观点,共同塑造计算和人工智能的未来。”

范代娣:用科技造福社会

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范代娣教授(右一)和学生讨论问题

如何让受损皮肤修复得更快?让受损关节恢复得更好?这些看似简单的问题,包含着很多科学难题。世界各地的科学家都在潜心研究,希望能够找到快速、安全修复受损皮肤、骨骼等的方法。

2020年度陕西省最高科学技术奖获得者、西北大学范代娣教授从事类人胶原蛋白系列生物材料研究,突破了人源型胶原类材料生产的瓶颈,在国际上首次实现了类人胶原蛋白的量产,为快速、安全修复受损皮肤、骨骼等提供了有效的基础原料和产品。

多年来,围绕国民经济和健康的重大需求,范代娣带领团队致力于化工制药领域功能生物大分子类人胶原蛋白的发酵合成及其医用敷料的先进制造、高活性药用分子等研究,取得了显著成果。

“从合成生物学到生物制造,是从科学研究到产业化的一个过程。在这个过程中,我们需要突破从菌种构建、小试、中试、工艺工程条件优化、工艺流程设计、设备选型等一系列难题,才能实现技术到产业化的转化。很幸运,我们成为类人胶原蛋白产品领域第一个‘尝螃蟹’的人,并且取得了成功!”范代娣自豪地说。

成功的背后,是直面困难的勇气和坚持不懈的努力。

1994年,在“南下热潮”中,28岁的范代娣做了一个人生中非常重要的决定——放弃留在上海工作和出国深造的机会,回到地处西安的母校西北大学。彼时的她,刚从华东理工大学博士毕业,是中国生物化工专业的第一位女博士。

初回西北大学,范代娣只有3000元安家费、5000元科研启动金,以及每月400多元的工资。“我和学生一起挤在40平方米的实验室里。在进行初期的类人胶原高密度发酵中试时,设备和场地都是借用的。”范代娣回忆。

实验条件艰苦,而人源性胶原的发酵工艺又非常复杂,范代娣和学生轮班守在实验室里。“在最初研究中尤为重要的发酵环节,从前期准备、发酵到后期清洗罐体,需要一周左右的时间。在这段时间内,罐体不能染菌,这对实验室设备和环境提出了极高的要求。”范代娣介绍,“有几次,团队成员昼夜交替值班进行发酵工作,但最后却由于染菌导致功亏一篑。大家都很沮丧,但是没有人抱怨和放弃。面对艰难和未知风险,大家一遍遍反复准备,直至取得所需要的数据。”

“科学研究是不断探索的过程,总会出现各种各样的问题,没有失败,哪来的成功?有了困难,要勇于迎难而上,通过查询大量资料和分析尝试才能突破困境,才有可能最终渡过难关。”范代娣表示。

十年如一日的顽强攻关,她带领团队创立了类人胶原蛋白系列生物材料分子库及10多种高活性人参皂苷化合物生物制造工艺,开展了从基础研究的分子设计、功效发现、功效强化、生物安全性实验、产品开发,到产业化生产的全链条研究。研究成果分别孵化出生物大分子材料、生物基高活性天然产物、医疗器械、预防和营养健康、医美等领域的年销售额过亿元的科技型企业。其中,巨子生物专利产品中围绕生物大分子创制的医用敷料类产品,上市7个品类20个剂型,惠及患者千万余例,社会和经济效益显著。

荣誉纷至沓来——

2013年,“类人胶原蛋白”相关研究成果荣获国家技术发明奖二等奖;2016年,“类人胶原蛋白”相关产品荣获“中国发明专利金奖”;2017年,范代娣荣获我国首届“创新争先奖”……

范代娣和她的团队仍然一刻不停歇地走在创新的道路上。“在我看来,研究成果必须走出实验室,才能被社会认可和接受,才能实现科技工作者用科技造福社会的梦想。”她说。目前,团队的研究集中在美丽健康和预防医学两个方向,一个是围绕系列胶原类材料及其系列产品,另一个是主要用于预防医学和新型抗癌药物方面的多功效高生物活性去糖基人参皂苷。

“虽然我们已取得了阶段性的科研成果,并且在成果转化方面也取得了一些突破,但我认为还远远不够。我国有14亿人口,全世界有几十亿人口,健康与美丽是所有人共同的生活需求,我们还得加倍努力才行。”范代娣说。

来源:陕西日报、三秦都市报

记者:张超

  责任编辑:瞿永昊 国光

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