計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域的開拓者和耕耘者訪天津市“千人計(jì)劃”特聘專家天津大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院唐繼軍教授

◎ 文/肖延勝

計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域的開拓者和耕耘者訪天津市“千人計(jì)劃”特聘專家天津大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院唐繼軍教授

◎ 文/肖延勝

“花堤藹藹，北運(yùn)滔滔，巍巍學(xué)府北洋高……”天津大學(xué)這所有著百年歷史的著名學(xué)府，以沉靜的氣質(zhì)和深厚的積淀而聞名于世。作為昔日的北洋大學(xué)，如今的天津大學(xué)，承載著一種中國人對(duì)海洋向往的情愫。從中走出的眾多學(xué)子，也被母校熏陶了海洋般寬廣、包容的性格和胸懷。可以說，正因如此，天津大學(xué)在多學(xué)科融合和交叉的新興學(xué)科領(lǐng)域，才能穩(wěn)步走在時(shí)代的前列。作為天津市“千人計(jì)劃”特聘專家，唐繼軍教授便是學(xué)科大融合的個(gè)體典范。

1990年，唐繼軍以優(yōu)異的成績考入天津大學(xué)攻讀船舶專業(yè)。4年后，他繼續(xù)在天津大學(xué)攻讀海洋工程專業(yè)的碩士研究生。2004年獲得美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位，并任職美國南卡羅萊納大學(xué)工程和計(jì)算學(xué)院計(jì)算機(jī)系至終身教授。主要研究領(lǐng)域?yàn)樯镄畔ⅰ⒂?jì)算生物學(xué)、可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)，研究方向?yàn)樗惴ㄔO(shè)計(jì)分析、高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建等，主要通過算法、人工智能以及數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法，利用全基因組數(shù)據(jù)高效和精確分析基因組進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)育，建立和顯示基因組三維空間模型，采集挖掘生態(tài)和氣候變化數(shù)據(jù)以及構(gòu)建相關(guān)生物信息學(xué)計(jì)算平臺(tái)。

多年的鉆研，讓唐繼軍打下了有關(guān)海洋船舶學(xué)科的深厚的基礎(chǔ)知識(shí)，也鍛造了他海洋一般的性格。

在天津大學(xué)學(xué)習(xí)期間，唐繼軍的學(xué)業(yè)方向涵蓋了海上、陸上的工程領(lǐng)域，開拓了學(xué)科的視野，也開始了追逐科研高峰的征程。1998年，新的啟程在召喚他。那年初夏，唐繼軍來到大洋彼岸，申請(qǐng)到美國新墨西哥大學(xué)繼續(xù)深造，并在阿爾布克基高性能計(jì)算中心擔(dān)任助理研究員。

科研工作的新方向，讓唐繼軍既驚喜又彷徨。廣闊的未知領(lǐng)域和曼妙的計(jì)算機(jī)科學(xué)，深深地吸引了他的注意力。在擔(dān)任助理研究員期間，他不斷努力，付出比別人更多的時(shí)間讀書、做研究。兩年后，拉平了基礎(chǔ)知識(shí)差距的他，開始了在美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的學(xué)習(xí)，用了僅僅四年時(shí)間先后攻讀了該專業(yè)的碩士和博士學(xué)位。

這期間，唐繼軍注意到，計(jì)算生物學(xué)是一個(gè)融合了生命科學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的新興交叉學(xué)科，是當(dāng)今最具活力的研究前沿和核心領(lǐng)域之一。隨著基因測序技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算生物學(xué)集中于遺傳、結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系的研究，并在生物、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及軍事等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。近十年來，計(jì)算生物學(xué)學(xué)科建設(shè)在國內(nèi)外眾多一流大學(xué)獲得相當(dāng)重視。

從2002年開始基因重組算法研究，到2004年博士畢業(yè)后獲得教職，獨(dú)立建立實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)這方面的努力，唐繼軍算是較早深入這一交叉領(lǐng)域的科研工作者了。2006年，他獲得美國國立衛(wèi)生研究院項(xiàng)目資助(項(xiàng)目號(hào)R01 GM078991和GM078991-03S1)并作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(PI)，與其他兩位項(xiàng)目的參與者(co-PI)緊密合作，在4年的項(xiàng)目時(shí)間里發(fā)表文章31篇，其中他參與的有17篇，研究獲得了很大成功。

這些年，唐繼軍在基因重組研究的進(jìn)展獲得了同行肯定。他和團(tuán)隊(duì)除了在基因重組研究方面提供了高效精確的進(jìn)化樹重構(gòu)方法外，還進(jìn)行了基因重組分析、基因組三維構(gòu)建和顯示等方面的研究，并開發(fā)了相關(guān)軟件。

他們主要通過算法，人工智能以及數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法，利用全基因組數(shù)據(jù)高效和精確分析基因組進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)育，建立和顯示基因組三維空間模型，采集挖掘生態(tài)和氣候變化數(shù)據(jù)，以及構(gòu)建相關(guān)生物信息學(xué)計(jì)算平臺(tái)。研究項(xiàng)目多次獲得美國科學(xué)基金(NSF)、國立衛(wèi)生研究院(NIH)、美國海軍研究室(Office of Naval Research)和其他國家機(jī)構(gòu)的支持，作為第一和第二項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的資助額超過450 萬美元。迄今在國際會(huì)議和期刊上發(fā)表文章60 余篇，其中SCI收錄27 篇，EI 收錄40 篇，SCI 他引次數(shù)超過150 余次。培養(yǎng)博士和碩士研究生十余人，其中4人在美國和香港知名高校獲得教職，其他均在美國著名研究所和公司任職。

眨眼間，在計(jì)算生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域“風(fēng)生水起”的唐繼軍，已經(jīng)在國外生活了十余年。天涯赤子心，越是離開祖國時(shí)間久，就越是懷念故土與母校。8年的求學(xué)經(jīng)歷，讓唐繼軍對(duì)母校天津大學(xué)懷有十分深厚的感情。這些年，他在外求學(xué)任教的同時(shí)，即便生活工作非常繁忙，也從未停止過對(duì)母校的關(guān)注。他知道，與計(jì)算生物學(xué)密不可分的專業(yè)是生物信息學(xué)，而天津大學(xué)早在2000年就成立了由張春霆院士領(lǐng)導(dǎo)的生物信息中心，在相關(guān)領(lǐng)域有著很強(qiáng)的實(shí)力和影響。

“如果能回到母校，為母校的計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科尤其是計(jì)算生物學(xué)做點(diǎn)貢獻(xiàn)，那就好了！”就這樣，“回家”的想法在唐繼軍的心里生根發(fā)芽。

回國后，唐繼軍的工作目標(biāo)很明確。為把握計(jì)算生物學(xué)蓬勃發(fā)展的機(jī)遇，他的科研步伐大致走過了這樣一條路徑：依托天津大學(xué)、天津大學(xué)生命科學(xué)與工程研究院在生物信息學(xué)的實(shí)力，建立天津大學(xué)計(jì)算生物學(xué)研究中心，與計(jì)算機(jī)學(xué)院，理學(xué)院、軟件學(xué)院、信息學(xué)院等相關(guān)教師合作，邀請(qǐng)美國喬治亞理工學(xué)院、得克薩斯大學(xué)、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等知名院校相關(guān)領(lǐng)域的研究人員，將中心建成國內(nèi)一流的計(jì)算生物學(xué)研究平臺(tái)。

現(xiàn)在，研究中心的團(tuán)隊(duì)擁有專職研究人員7 人，其中教授2 人，副教授4 人，講師1人，包括天津市千人計(jì)劃1人，天津市青年千人計(jì)劃1人。近年來，研究中心成員承擔(dān)國家級(jí)項(xiàng)目4項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目3 項(xiàng)；發(fā)表文章近百篇余篇，其中SCI 2區(qū)10余篇其他區(qū)20余篇，EI及ISTP檢索30余篇；獲得國家發(fā)明專利2項(xiàng)。在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得一系列成績之后，天津大學(xué)向教育部推薦唐繼軍為長江學(xué)者特聘教授。名譽(yù)背后，是對(duì)辛勤付出的肯定與對(duì)科研工作者的另一種支持。

當(dāng)記者問唐繼軍，今后將做哪些研究的時(shí)候，他講了以下三個(gè)重點(diǎn)。

基于基因重組計(jì)算和分析祖先基因組排序。祖先基因組的重構(gòu)現(xiàn)在為基因重組的最熱門課題，在國際上吸引了眾多研究組。這些進(jìn)展可使天津大學(xué)基因組重構(gòu)研究處于國內(nèi)外研究前沿。

基因組三維顯示和空間信息挖掘及處理。基因組為三維結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在主流的的基因組瀏覽工具(Genome Browser)只能顯示序列信息，缺少空間模式識(shí)別能力。唐繼軍打算在此基礎(chǔ)上建立基因組三維模型，利用在天津大學(xué)建立的研究中心和團(tuán)隊(duì)，開發(fā)基于瀏覽器的三維瀏覽顯示能力，增加更多的模式識(shí)別功能，用新的手段研究重大疾病機(jī)理、新藥創(chuàng)制提供新技術(shù)。

基因重組和基因序列比對(duì)數(shù)據(jù)的融合分析。基因重組和基因序列比對(duì)數(shù)據(jù)的融合分析是計(jì)算生物學(xué)的最新前沿問題，唐繼軍打算與天津大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院等相關(guān)學(xué)院教師合作，利用建立的研究平臺(tái)，開發(fā)能運(yùn)用各層信息判斷物種進(jìn)化關(guān)系的算法，在國際上開創(chuàng)新的研究方向。

“花堤藹藹，北運(yùn)滔滔，巍巍學(xué)府北洋高……”回到天津的唐繼軍，繼續(xù)用他海洋般寬廣的胸懷和對(duì)未知世界探索的追求，進(jìn)行著母校百年輝煌的現(xiàn)代演繹。看到唐繼軍和他的團(tuán)隊(duì)，看到那股熱烈的科研精神，我們仿佛也看到了這一新興學(xué)科的無限可能和美好未來。