实验室是创新的源头(三)——访中国科学院院士北京大学程和平教授

夏有为

(《实验室研究与探索》编辑部，上海 200030)

8 加强大科学工程建设

夏：随着科学技术的高度发展而提出的大科学工程，往往是综合性的重大科技项目，您也承担了此类项目，请问对这方面有何看法？

程：以生命科学为例，它是一门极其复杂的科学。在时间尺度和空间尺度上，生物体都横跨10个量级以上。在自然科学领域，最难研究的，除了极微和极大，就是极复杂。在过去，生命科学研究常常是手工作坊式的，以实验室为单位，研究一个个具体的科学问题。而近几十年中各种新型技术和仪器的涌现，提示我们需要在思维上有所突破，要向大科学的格局进行转变。大仪器、大平台、大数据，都将帮助我们从全景式的角度来看待生命科学，并且对真正重要的大科学问题进行解答。

当然，小仪器、小项目的传统式研究依然是重要的。需要强调的是，许多小项目合在一起并不能等同于一个大项目，所以国家层次上的大科学计划是必要和重要的。

如今大科学工程建设正在引领我国科学基础研究事业的发展，目前，我也主持了一个项目，就是多模态跨尺度生物医学成像基础设施筹建工作。

夏：请程院士简单介绍一些这个国家建设项目情况。

程：这个项目现正在怀柔科学城进行中，属于国家“十三五”基础科学大设施布局的10项优先启动的建设项目之一。建设项目于2017年3月11日北大和中国科学院生物物理所正式签署了合作协议(图5)。

图5 多模态跨尺度生物医学成像基础设施项目签约仪式

2018年4月13日国家发展改革委批复了项目建议书，项目法人单位为北京大学，项目总投资17.5亿元，建筑面积72 000 m2，建设周期5年。

设施主要建设多模态医学成像装置、多模态活体细胞成像装置、多模态高分辨分子成像装置、全尺度图像整合系统及相关辅助平台(图6、图7、图8)。设施建成后，将成为国际上成像模态融合程度最高、可视化解析能力最全面的全尺度成像系统。

图6 多模态跨尺度生物医学成像设施鸟瞰图

对于如何让大科学装置更好地服务国家战略需求，在科学研究中去发挥最大限度作用，我认为有4个命题需要大家一起来寻求答案：

(1)提出好的科学问题。科学家队伍能不能提出好的科学问题？在一个团队里，医学家能提出什么样的医学问题？生命科学家能提出什么样的问题？基于大科学工程的研究是一个新生事物，还没有经验可借鉴，但也是一个机会。

(2)提高管理水平。刚刚说到的安全问题实际也是科学管理水平的问题，如何科学地去组织管理？让大家都愿意来用，让平台提供最好的服务。这也是一个非常重要的问题，而且要做到可持续发展。

图7 从分子到人的多模态跨尺度生物医学成像示意图

图8 多模态跨尺度生物医学成像设施主要建设内容

(3)培养一代新人。怎么用大科学平台来培养一代新人？大科学平台基本都是涉及各种交叉学科，要利用好这个平台去培养更多新型人才，既包括学生量级的，也包括年轻PI(独立研究者)量级的。

(4)加强国际合作。如何以这个平台来带动国际的影响力和资源？利用大科学平台形成大型国际合作项目，成为和国际的科学联盟，国际科研人员的交往窗口，可以有效带动国际影响力和各种资源。话语权，影响力，都要利用这个平台来实现。

科学技术已经发展到这一步，有些科学问题必须要国家级平台才能解决，甚至是世界级联合的、国际的大科学平台。这不是高校实验室的下一个升级版，而是我们面临的一个新的趋势和命题。

大国创新，当有重器。我们要以国家实验室建设为抓手，以重大科技任务攻关和国家大型科技基础设施为主线，围绕国家目标和紧迫战略需求，依托最有优势的创新单元，建设突破型、引领型、平台型一体的国家实验室。让国家实验室同其他各类科研机构、大学、企业研发机构形成功能互补、良性互动的协同创新新格局，才能打造抢占国际科技制高点的重要战略创新力量。

夏：感谢程院士百忙中接受我们的采访。衷心祝愿程院士科研团队再铸辉煌!

(本文经程和平院士本人审阅)

链接：

程和平(1962-)，男，安徽省桐城市人，教授，Ph.D.博士生导师，中国科学院院士，长江特聘教授、“千人计划”国家特聘专家。北京大学钙信号与线粒体生物医学实验室主任。

1980-1987年就学于北京大学力学系流体动力学专业获学士和生物工程专业硕士学位，同时辅修生物学系生理学专业，获第二学士学位；1987-1989 任教于北京大学无线电电子学系；1990-1995 年留学美国马里兰大学(Baltimore)医学院生理系，获博士学位。曾任美国NIH老年研究所心血管科学实验室钙信号研究室主任，资深研究员(Senior Investigator,tenured)。1998年在北京大学组建细胞钙信号研究室，获国家杰出青年科学基金。2000年获聘教育部长江学者特聘教授，荣获2008年度“长江学者成就奖”(生命科学奖)。2005年与同仁共同创建“北京大学分子医学研究所”，任高级研究员。2012年入选“千人计划”国家特聘专家(溯及既往)。2007-2012年担任首席科学家主持科技部973项目“心脏的重大基础和疾病机理研究”；2013年续担任973项目“线粒体功能障碍致早期心衰机制及干预策略研究”首席科学家。以及国家自然科学基金委“创新研究群体”学术带头人，国务院学位委员会全国优秀博士学位论文指导教师等。2013年当选为中国科学院生命科学与医学学部院士，同年当选为中国生物物理学会副理事长。现为北京大学分子医学研究所教授。

早年主要从事细胞钙信号转导的研究，近年致力于线粒体生物医学研究。迄今发表论文120余篇，其中10余篇刊于Science、Nature和Cell。于1993年发现细胞内钙释放的最小单位，并命名为“钙火花”(Calcium Sparks)。2004年该论文被誉为120年来最杰出的10篇心肌论文之一。于2008年发现线粒体“超氧炫”(Superoxide Flash)。超氧炫是细胞内单个线粒体基质中超氧信号的瞬时爆发现象，此发现为研究生理和病理情况下ROS信号及其调控开拓了新视野。目前担任Cardiovas Res 副主编、J Mol Cell Cardiol和Am J Physiol杂志编委。