實驗室是創新的源頭(三)
——訪中國科學院院士北京大學程和平教授

夏有為

(《實驗室研究與探索》編輯部，上海 200030)

8 加強大科學工程建設

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

程：以生命科學為例，它是一門極其復雜的科學。在時間尺度和空間尺度上，生物體都橫跨10個量級以上。在自然科學領域，最難研究的，除了極微和極大，就是極復雜。在過去，生命科學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問題。而近幾十年中各種新型技術和儀器的涌現，提示我們需要在思維上有所突破，要向大科學的格局進行轉變。大儀器、大平臺、大數據，都將幫助我們從全景式的角度來看待生命科學，并且對真正重要的大科學問題進行解答。

當然，小儀器、小項目的傳統式研究依然是重要的。需要強調的是，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計劃是必要和重要的。

如今大科學工程建設正在引領我國科學基礎研究事業的發展，目前，我也主持了一個項目，就是多模態跨尺度生物醫學成像基礎設施籌建工作。

夏：請程院士簡單介紹一些這個國家建設項目情況。

程：這個項目現正在懷柔科學城進行中，屬于國家“十三五”基礎科學大設施布局的10項優先啟動的建設項目之一。建設項目于2017年3月11日北大和中國科學院生物物理所正式簽署了合作協議(圖5)。

圖5 多模態跨尺度生物醫學成像基礎設施項目簽約儀式

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

設施主要建設多模態醫學成像裝置、多模態活體細胞成像裝置、多模態高分辨分子成像裝置、全尺度圖像整合系統及相關輔助平臺(圖6、圖7、圖8)。設施建成后，將成為國際上成像模態融合程度最高、可視化解析能力最全面的全尺度成像系統。

圖6 多模態跨尺度生物醫學成像設施鳥瞰圖

對于如何讓大科學裝置更好地服務國家戰略需求，在科學研究中去發揮最大限度作用，我認為有4個命題需要大家一起來尋求答案：

(1)提出好的科學問題。科學家隊伍能不能提出好的科學問題？在一個團隊里，醫學家能提出什么樣的醫學問題？生命科學家能提出什么樣的問題？基于大科學工程的研究是一個新生事物，還沒有經驗可借鑒，但也是一個機會。

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

圖7 從分子到人的多模態跨尺度生物醫學成像示意圖

圖8 多模態跨尺度生物醫學成像設施主要建設內容

(3)培養一代新人。怎么用大科學平臺來培養一代新人？大科學平臺基本都是涉及各種交叉學科，要利用好這個平臺去培養更多新型人才，既包括學生量級的，也包括年輕PI(獨立研究者)量級的。

(4)加強國際合作。如何以這個平臺來帶動國際的影響力和資源？利用大科學平臺形成大型國際合作項目，成為和國際的科學聯盟，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，影響力，都要利用這個平臺來實現。

科學技術已經發展到這一步，有些科學問題必須要國家級平臺才能解決，甚至是世界級聯合的、國際的大科學平臺。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。

大國創新，當有重器。我們要以國家實驗室建設為抓手，以重大科技任務攻關和國家大型科技基礎設施為主線，圍繞國家目標和緊迫戰略需求，依托最有優勢的創新單元，建設突破型、引領型、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構、大學、企業研發機構形成功能互補、良性互動的協同創新新格局，才能打造搶占國際科技制高點的重要戰略創新力量。

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隊再鑄輝煌!

(本文經程和平院士本人審閱)

鏈接：

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

1980-1987年就學于北京大學力學系流體動力學專業獲學士和生物工程專業碩士學位，同時輔修生物學系生理學專業，獲第二學士學位；1987-1989 任教于北京大學無線電電子學系；1990-1995 年留學美國馬里蘭大學(Baltimore)醫學院生理系，獲博士學位。曾任美國NIH老年研究所心血管科學實驗室鈣信號研究室主任，資深研究員(Senior Investigator,tenured)。1998年在北京大學組建細胞鈣信號研究室，獲國家杰出青年科學基金。2000年獲聘教育部長江學者特聘教授，榮獲2008年度“長江學者成就獎”(生命科學獎)。2005年與同仁共同創建“北京大學分子醫學研究所”，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年擔任首席科學家主持科技部973項目“心臟的重大基礎和疾病機理研究”；2013年續擔任973項目“線粒體功能障礙致早期心衰機制及干預策略研究”首席科學家。以及國家自然科學基金委“創新研究群體”學術帶頭人，國務院學位委員會全國優秀博士學位論文指導教師等。2013年當選為中國科學院生命科學與醫學學部院士，同年當選為中國生物物理學會副理事長。現為北京大學分子醫學研究所教授。

早年主要從事細胞鈣信號轉導的研究，近年致力于線粒體生物醫學研究。迄今發表論文120余篇，其中10余篇刊于Science、Nature和Cell。于1993年發現細胞內鈣釋放的最小單位，并命名為“鈣火花”(Calcium Sparks)。2004年該論文被譽為120年來最杰出的10篇心肌論文之一。于2008年發現線粒體“超氧炫”(Superoxide Flash)。超氧炫是細胞內單個線粒體基質中超氧信號的瞬時爆發現象，此發現為研究生理和病理情況下ROS信號及其調控開拓了新視野。目前擔任Cardiovas Res 副主編、J Mol Cell Cardiol和Am J Physiol雜志編委。