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【人民日報】探稻、鋪路、追光 上海最美科創(chuàng )人在大地上寫(xiě)論文

2022年上海評出10位“最美科技工作者”,大江東工作室采訪(fǎng)了其中三位科研事業(yè)的“鋪路”人何祖華、孫立軍和王文濤,且聽(tīng)他們如何甘為人梯,用自己的研究成果為他人的科研鋪路,為科研“大廈”打牢地基。

何祖華:抗病救稻,建立共享的高抗水稻基因組文庫

悶熱的黃梅天,上海松江的太陽(yáng)雨,像白開(kāi)水一樣熾熱。

中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng )新中心研究員何祖華頭頂大草帽,帶學(xué)生們在五厙農場(chǎng)試驗田分拔稻秧、移栽秧苗,衣服濕了干、干了濕,他渾然不覺(jué)。本應四月初播種的早稻,因疫情耽擱了,他們要搶回科研的農時(shí)。

從1983年讀研開(kāi)始,他就一直研究稻瘟病等,尋找水稻廣譜抗病基因,揭示植物免疫機制,為育出抗病且穩產(chǎn)的水稻良種提供理論與技術(shù)支撐。當時(shí)跟著(zhù)導師申宗坦教授到浙江桐廬山坳里采樣,所見(jiàn)至今難忘:整片稻田感染了“水稻癌癥”稻瘟病,顆粒無(wú)收,農民捧著(zhù)枯萎的秸稈,滿(mǎn)臉愁容,懇求專(zhuān)家想想辦法。那一刻,何祖華體會(huì )到糧食于民于國,都是天大的事,下定決心,這輩子“死磕”稻瘟病。

“中國人的飯碗要裝自己的糧食,不僅要吃飽,還要吃好。”為了解決這個(gè)困擾水稻育種界多年的難題,從2002年起,他廣泛和育種家和病理學(xué)家合作,帶學(xué)生跑遍全國主要水稻種植區,篩選廣譜持久的抗病基因。

他想,如果建一個(gè)水稻基因庫來(lái)集合這些基因,讓科研人員共享共用,也有利于發(fā)掘更多抗病基因。然而,很少有人愿做這件費時(shí)又費力的基礎性工作。

何祖華主動(dòng)牽頭,帶領(lǐng)團隊建立高抗水稻基因組文庫,花了兩年篩選幾萬(wàn)個(gè)基因組克隆。2006年,他們終于找到一個(gè)幾乎能對抗稻瘟病所有變異病菌的基因位點(diǎn)。而后又花了10年弄清這個(gè)“基因克星”如何與稻瘟病菌“纏斗”。

2009年至2014年間,何祖華團隊沒(méi)在國際頂尖科學(xué)期刊發(fā)表成果。壓力襲來(lái),他仍堅信,“基礎科研有自身規律,不能彎道超車(chē),需要沉心靜氣”。

“基礎研究要奔著(zhù)解決問(wèn)題,問(wèn)題沒(méi)解決,我就要堅持不懈追下去。”終于,在2017年,何祖華團隊撞線(xiàn)了,解析出水稻廣譜持久抗病與產(chǎn)量平衡的遺傳與表觀(guān)調控機制,文章發(fā)表于《科學(xué)》雜志,成果獲評2017年年度中國生命科學(xué)十大進(jìn)展。由何祖華發(fā)掘的水稻廣譜抗病基因,被國內40多家種子公司和育種單位應用于水稻抗病分子育種,累計推廣至全國幾千萬(wàn)畝的水稻種植上。

如今,何祖華還會(huì )和學(xué)生們一起下地播種、插秧、病害鑒定和收割。他說(shuō),水稻研究是一項大田里的科研,好的論文只能寫(xiě)在大地上。“我國很多農業(yè)專(zhuān)家80歲、90歲了還會(huì )到地里干活,我希望像他們一樣。”

孫立軍:跑盡萬(wàn)里路,鋪就更耐用更暢通的路

“我們做道路工程研究的經(jīng)常跑現場(chǎng),一段時(shí)間不去,感覺(jué)像沒(méi)做什么事一樣。”同濟大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì )副主任、教授孫立軍說(shuō)這番話(huà)時(shí),距他第一次跑現場(chǎng)已經(jīng)過(guò)去了30多年。

作為我國首個(gè)道路工程專(zhuān)業(yè)博士,他于1989年在同濟大學(xué)獲博士學(xué)位后留校任職,27歲晉升副教授,30歲破格升為教授,31歲成為博士生導師,是同濟當時(shí)最年輕的教授和博導。

讀博期間,孫立軍的研究重點(diǎn)是道路設施運維管理數字化轉型,要求以大量數據為支撐,數據采集,主要靠勤快的雙腳,他跟著(zhù)導師到道路現場(chǎng)作業(yè)調查,“跑”出來(lái)一個(gè)個(gè)數據,足跡遍布數萬(wàn)公里道路,收集到超過(guò)100萬(wàn)個(gè)現場(chǎng)的一手調查數據。有一次,在調查現場(chǎng),孫立軍隨口就準確說(shuō)出各條路況,一位隨行的北京交通部門(mén)負責人感嘆:“你對北京的道路比我還熟!”

“現場(chǎng)調查是個(gè)考驗,理論說(shuō)得頭頭是道,但真正接觸實(shí)際,是非常復雜的過(guò)程。”實(shí)地調查給科研推進(jìn)打下堅實(shí)基礎,基于100多萬(wàn)個(gè)調查數據,他提出破解重載道路結構國際難題的解決方案,成果被編入國家道路設計規范,成為我國數十萬(wàn)公里高速、高等級道路結構設計的技術(shù)依據,使道路壽命躍升3至5倍,達到國際先進(jìn)水平,取得了重大理論突破和工程成效。

現在,即使沒(méi)有研究任務(wù),他仍保持常去道路現場(chǎng)看看的習慣。

孫立軍出了名的嚴謹。世紀之交,他作為技術(shù)負責人參加上海市交通擁堵收費政策項目研究,“項目本質(zhì)上是使用經(jīng)濟杠桿來(lái)管理城市交通,當時(shí)國內沒(méi)有先例,國際上能借鑒的案例也很少。”

項目受到包括孫立軍在內絕大多數行業(yè)專(zhuān)家質(zhì)疑。盡管不看好,他還是放棄春節假日,從調研、建模到定量分析,從核心技術(shù)、系統管理、配套設施到政策影響,進(jìn)行全面透徹的分析論證。三個(gè)月的分析,結果出乎預料,“相比純行政手段,以收費手段緩解城市交通擁堵,是很好的技術(shù)經(jīng)濟方案,有更多彈性和科學(xué)性”。不過(guò),當時(shí)上海很多規劃的工程正在建設,交通流的分布并不穩定,實(shí)施收費降堵方案,變數很大。

孫立軍反復權衡,冷靜思考了一個(gè)月,最終在可行性報告中給出“不支持”的意見(jiàn),“做研究應該實(shí)事求是,科學(xué)論證。一味迎合決策者意圖,不負責任,要讓決策建立在科學(xué)基礎上。”

經(jīng)過(guò)答辯、討論,上海市政府接受了孫立軍和團隊的建議,“這是我們所見(jiàn)到的最好的決策建議報告!”

不能以經(jīng)濟手段疏解擁堵,就需要通過(guò)新興技術(shù)尋找疏堵之路。上海道路網(wǎng)絡(luò )極為龐雜,孫立軍帶領(lǐng)團隊,經(jīng)過(guò)數年努力,建成我國首個(gè)城市快速路智能交通管理系統,使高架道路每天處理和服務(wù)交通的能力提高約61%,并推廣到全國約150個(gè)城市,用科研攻堅為人們鋪出快捷之路。

王文濤:追逐“夢(mèng)之束”,研制小型化的科研工具

2019年1月11日凌晨3點(diǎn),中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所的一間板房,一束期盼已久的光從裝置中穿梭而出。為了追這束來(lái)之不易的光,王文濤研究員和團隊坐了8年“冷板凳”。

2004年,美、法、英等國科學(xué)家在實(shí)驗中取得激光尾波場(chǎng)電子加速的重要突破,成果被《自然》(Nature)雜志以“夢(mèng)之束”標題刊發(fā)。此后,利用激光尾波場(chǎng)加速器驅動(dòng)的小型化自由電子激光,特別是X射線(xiàn)波段的自由電子激光,成為該領(lǐng)域科學(xué)家共同追求的前沿。

6年后,剛從上海光機所博士畢業(yè)的王文濤,響應實(shí)驗室發(fā)展需求,將研究方向轉到基于強激光的超高梯度電子加速技術(shù)。此前,國內相關(guān)研究遠遠落后。從零開(kāi)始,他卻很樂(lè )觀(guān),“我是一塊磚,哪里需要哪里搬!”

X射線(xiàn)自由電子激光是當前最先進(jìn)的研究工具之一,在超快化學(xué)、結構生物學(xué)等研究中有廣泛應用前景,是鋪路式的基礎研究。目前世界上有8臺X射線(xiàn)自由電子激光裝置正在運行,發(fā)揮了重要作用,但耗資高昂,長(cháng)度可達公里級,限制了進(jìn)一步推廣。

對“夢(mèng)之束”的研究,就是希望給龐然大物“瘦身”,讓電子束坐上“高鐵”,將“旅行”距離從千米量級縮短至十米量級,卻能保持同樣加速度。

2013年,王文濤在實(shí)驗室掛標語(yǔ),“加班奮戰三百天,不見(jiàn)出光誓不還!”實(shí)驗中的電子束品質(zhì)距離實(shí)現夢(mèng)想,相差千倍以上,“這注定是一條崎嶇坎坷、充滿(mǎn)艱辛的追光之旅”。

“追光之旅”,從經(jīng)過(guò)嚴謹推算和充分論證的初始方案開(kāi)始。三年里,不管如何調試就是測不到信號,那束光遲遲不肯露面。2017年,初始方案被宣告無(wú)效,一切推倒重來(lái),此時(shí),距項目結題不到一年。

王文濤陷入深深的挫敗感。“向世界證明方案不可行,也是一種成功。”項目負責人李儒新院士的鼓勵,讓他走出迷茫。

“追光逐夢(mèng),眼里要有‘光’,這代表希望。”平均年齡不到35歲的團隊,相互鼓氣,繼續嘗試第四種、第五種方案……

終于,2019年初的一個(gè)深夜,激光加速器得到的“夢(mèng)之束”,變?yōu)榕_式化自由電子激光的“現實(shí)之光”。王文濤團隊在國際上率先完成臺式化自由電子激光原理的實(shí)驗驗證,成果登上2021年7月22日國際頂刊《自然》封面——那束夢(mèng)幻的光格外耀眼,仿佛對王文濤和團隊十年奮戰的表彰。國際同行評價(jià),“該成果是激光尾波場(chǎng)領(lǐng)域自2004年‘夢(mèng)之束’報道以來(lái)又一里程碑式成果,將對同行科研人員產(chǎn)生重大影響,是一項重大突破、巨大進(jìn)步!”

“自主創(chuàng )新之路充滿(mǎn)艱辛,卻有獨特魅力,我們愿做開(kāi)拓者。”王文濤開(kāi)啟了新的追光旅程,和團隊一起繼續提升自由電子激光的輸出功率和光子能量,為科學(xué)研究提供開(kāi)放共享。

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