天津大學教授王明時:向著生物醫學工程領域前沿進發(講述·弘揚科學家精神)
人物小傳(chuan)
王明時,1935年生,黑龍江人,天津大學生物醫學工程研究所、傳(chuan) 感工程研究所原所長,博士生導師。王明時主持完成腦科學研究、激光平衡機等25項科研成果,提出基於(yu) 腦—機接口的大腦狀態磁場調控技術,為(wei) 我國生物醫學工程學科和腦科學研究作出貢獻,曾獲國家發明獎2項。
精神矍鑠、談吐儒雅、思維活躍……這是今年89歲的天津大學生物醫學工程研究所、傳(chuan) 感工程研究所原所長王明時,留給記者的第一印象。
“我一直堅持的科研態度,就是緊跟國際上生物醫學工程學科的研究前沿,探索腦—機接口研究領域新方向。”王明時說。
在生物醫學工程研究領域,王明時主張將人工智能技術發展與(yu) 人腦研究相結合,探索更大的學科發展空間。從(cong) 研究臨(lin) 床醫學監測儀(yi) 器,到融合腦科學,王明時從(cong) 醫學與(yu) 工程學的結合出發,向著探索生物醫學工程領域前沿進發……
敏銳地意識到新技術潛力,牽頭組建天津大學生物醫學工程專(zhuan) 業(ye)
為(wei) 何選擇生物醫學工程研究領域,王明時的答案是“巧合”。
上世紀50年代,王明時進入當時的北京航空學院攻讀自動控製係傳(chuan) 感器專(zhuan) 業(ye) ,並被選入新中國自行研製的第一架輕型旅客機“北京一號”設計組。60年代,天津大學啟動航空儀(yi) 表專(zhuan) 業(ye) 的建設,王明時負責教授“鍾表測量儀(yi) 器”課程。接下來的10多年,他潛心研究精密儀(yi) 器。“這些經曆,為(wei) 後來研究生物醫學工程打下了基礎。”王明時說。
70年代初,國際上研發出用於(yu) 監護危重病人心髒的護理係統,可以監測心率、血壓等指標。王明時敏銳地意識到這些技術將有巨大的潛力。“倘若將先進技術與(yu) 醫學儀(yi) 器相結合,會(hui) 不會(hui) 改變醫學研究領域的麵貌?能否組建一個(ge) 新的學科,專(zhuan) 攻生物醫學工程?”王明時回憶當時的想法。
1978年7月,全國生物醫學工程學科規劃會(hui) 在天津市薊縣舉(ju) 辦,王明時隨後撰寫(xie) 了“建議在天津大學籌辦生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) ”的報告,並當麵遞交給時任天津大學校長李曙森。李曙森當即決(jue) 定:“明天,你就從(cong) 精儀(yi) 係調出,專(zhuan) 門籌辦生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) 。”
建設新專(zhuan) 業(ye) 談何容易。起先,參與(yu) 組建新專(zhuan) 業(ye) 的老師們(men) 被分到了一間狹小的辦公室裏,十分擁擠,天氣熱時大家就會(hui) 滿頭大汗。幾張不大的辦公桌上,大家不僅(jin) 擠著辦公,還堆放了許多研究儀(yi) 器。
“要給大家爭(zheng) 取到更好的工作場地。”於(yu) 是,王明時向熱工係教研室借來了一間地下室,用於(yu) 科研工作;又從(cong) 物理係借了3間辦公室,作為(wei) 教學、活動空間……
開展多項研究,推動相關(guan) 技術從(cong) 理論研究走向臨(lin) 床應用
新專(zhuan) 業(ye) 組建後,王明時開始考慮專(zhuan) 業(ye) 課程設置問題。生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) 是一門交叉學科,醫學與(yu) 工學的融合是關(guan) 鍵,學生不僅(jin) 要掌握光、電、機等工科基礎理論,還要學習(xi) 生理、臨(lin) 床等醫學知識。
王明時請來內(nei) 科、外科、放射科等科室的醫生,探討生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) 課程的教學大綱和授課方案,並邀請醫學院的教師為(wei) 新生授課。此後,王明時與(yu) 醫學專(zhuan) 家的合作漸漸增多。
80年代,中國工程院院士、天津醫學院院長吳鹹中逐漸意識到醫學儀(yi) 器對提高醫生診斷效率和準確率具有重要作用,想與(yu) 王明時開展合作,研究一款能快速判斷急腹症的儀(yi) 器。經過團隊研判,王明時用傳(chuan) 感器獲取腸鳴音信號,再用專(zhuan) 業(ye) 軟件進行分析,研發出腸鳴音分析儀(yi) 。這次經曆讓王明時更加深刻地認識到,精密儀(yi) 器在生物醫學工程領域有著廣闊的應用空間。
在一次學術交流中,王明時接觸到了腦科學領域。1986年,剛完成生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) 學科建設的王明時,開始在天津大學探索腦科學與(yu) 精密儀(yi) 器相結合的研究課題,包括磁共振腦白質的神經纖維成像、腦電編解碼、腦—機接口應用等研究。
2006年,王明時帶領團隊研發了麵向癱瘓患者的輔助康複係統。在此基礎上,天津大學神經工程團隊在2014年推出人工神經康複機器人——“神工一號”,實現了大腦皮層與(yu) 肌肉活動的同步耦合。這些研究成果使腦—機接口技術從(cong) 純理論研究走向了臨(lin) 床應用。
耄耋之年依舊關(guan) 注學科發展,培育科研人才接續攻關(guan)
在天津大學醫學部大樓112室的先進光學成像實驗室,一台台精密的光學設備前,五六名年輕人正在忙著做試驗。
“這個(ge) 實驗室是先進光學成像實驗室,依托天津大學醫學部,專(zhuan) 注於(yu) 光學顯微鏡成像技術,打造國產(chan) 高端顯微儀(yi) 器產(chan) 品……”天津大學先進光學成像實驗室負責人、醫學部青年教師柳鵬飛介紹。
“醫學部建立的基礎是以腦—機接口為(wei) 主要研究方向的一係列實驗室,但若全部是腦—機接口研究相關(guan) 的實驗室,未免過於(yu) 單一。這個(ge) 實驗室很好地彌補了光學成像研究的缺失,能夠給神經科學和其他基礎醫學研究提供很好的研究工具和思路。”王明時介紹。
看到這個(ge) 由他推動建立的生物醫學工程學科如今的科研情況,王明時很欣慰,“我們(men) 就是要瞄準最新的學科前沿。”
“王老師的淵博學識和人格魅力深深影響了我。”王明時的助理、天津大學醫學部助理研究員陳元園說,王明時一直關(guan) 注著腦科學研究最新動態,並常常與(yu) 大家交流、探討。
王明時的學生高偉(wei) ,1999年考入天津大學生物醫學儀(yi) 器專(zhuan) 業(ye) ,研究生階段跟隨王明時參與(yu) 腦科學研究。高偉(wei) 回憶,為(wei) 了開展對腦白質內(nei) 神經纖維重建的研究,王明時帶領高偉(wei) 等學生四處查閱資料、請教專(zhuan) 家,大家經常在實驗室工作到深夜。
“怎樣從(cong) 數據中提取白質神經纖維的走向?大腦各功能區怎麽(me) 連接?一切都要從(cong) 零開始。”高偉(wei) 說,團隊用了兩(liang) 年時間,終於(yu) 將大量的磁共振數據轉化為(wei) 可視的腦白質神經纖維信息。基於(yu) 這個(ge) 研究成果,王明時團隊提出了一種新的重建算法,從(cong) 而更好地反映腦白質神經纖維的分布情況。
2023年7月3日,在天津召開的首屆腦—機接口大會(hui) 上,王明時獲得腦—機接口“華瑙學者獎”“終身成就獎”。
培養(yang) 碩士、博士研究生60餘(yu) 人,主編參編專(zhuan) 著10本,發表論文200餘(yu) 篇,科研成果獲得多項國家級獎勵……從(cong) 1978年參與(yu) 創辦天津大學生物醫學工程學科以來,王明時全身心投入科研和教學工作,培養(yang) 了不少優(you) 秀科研人才。“技術的迭代創新,需要一代代科研工作者接續努力。”王明時說。
記者手記
堅持創新不止步
走進王明時家中,10餘(yu) 幅老先生自己創作的油畫掛滿牆壁。天馬行空的想象、細膩凝練的線條、層次分明的色彩,勾勒出王明時對腦科學發展未來的展望。
幾十年來深耕生物醫學工程領域,帶領學生參與(yu) 腦—機接口研究……一路走來,王明時帶領團隊不斷推動相關(guan) 技術迭代演進,堅持創新不止步。如今,新技術新手段極大地促進了我國生物醫學工程專(zhuan) 業(ye) 發展,背後離不開很多像王明時一樣的科研人員的接續奮鬥、持續攻關(guan) 。相信,在一代代科研工作者的共同努力下,我國生物醫學工程學科以及腦科學研究一定會(hui) 取得更大的進步。
《 人民日報 》( 2024年04月03日 第 06 版)
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