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清华大学成像与智能技术实验室团队:“要敢于做颠覆性的科学研究”


  来源: 光明日报 时间:2023-05-12 编辑:清风
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近日,清华大学自动化系戴琼海院士接受《光明日报》采访。相关文章发表在《光明日报》2023年5月7日第7版,以下是文章全文。



清华大学成像与智能技术实验室团队:

“要敢于做颠覆性的科学研究”


清华大学成像与智能技术实验室团队


团队成员在做实验


工作中的戴琼海


【人才强国新征程】


迈入清华大学主楼三层的成像与智能技术实验室,走廊深处的一面墙上贴满了科学公式,公式下面写着四个字:欢迎指正。这是中国工程院院士、清华大学成像与智能技术实验室主任戴琼海特意让学生打印、贴上的。


“做基础研究,就是要有敢于做颠覆性科研的勇气。”戴琼海说。


成立于2001年的清华大学成像与智能技术实验室,主要开展计算摄像、脑科学与人工智能等国际前沿交叉科学的基础理论与关键技术研究。20多年来,在戴琼海的带领下,团队成员始终坚持“理学思维融合工科实践,交叉领域践行原始创新”的科研理念,在科研“无人区”不断探索。


2021年4月19日,习近平总书记考察清华大学时,曾来到这里。“要保持对基础研究的持续投入,鼓励自由探索,敢于质疑现有理论,勇于开拓新的方向。”习近平总书记的殷殷嘱托,是戴琼海团队最大的奋进动力。


既敢想,又敢为。如今,一公里外看清蚂蚁、十亿像素动态视频采集、活体全脑神经成像……这些“疯狂的想法”,正在戴琼海团队手中逐步成为现实。


“从0到1”,能打硬仗


清华大学主楼三层,展示了团队近年来交叉科研创新重点成果,有些技术对相关领域变革产生了巨大的推动作用。


2005年,《科学》杂志发布全世界最前沿的125个科学问题,其中第40个问题是:能否制造完美的光学透镜?“光线经过不完美的光学透镜会产生像差,导致成像模糊变形。近百年来,科学家们不断设计出更多更复杂的镜头,但像差始终存在。”戴琼海说。


“戴老师带领我们逆向思考,跳出‘完美成像’依赖‘完美镜头’的原有思路,提出了元成像原理,建立了数字自适应光学架构,即使经过不完美的光学透镜与复杂的成像环境,也能实现完美的三维光学成像。”团队中负责光场成像研究的清华大学自动化系助理教授吴嘉敏介绍,经过无数次实验,团队研制了“时—空—角”自适应融合的元成像芯片。这一成果为解决光学像差这一百年难题开辟了一条新路径,颠覆了传统成像模式,可广泛应用于天文观测、生物成像、医疗诊断等领域。


一直以来,活体脑观测仪器的研制始终受困于视场与分辨率之间的固有矛盾:微观仪器可以分辨神经元,但看不清全脑;宏观仪器能看清全脑,但无法分辨神经元。这一性能瓶颈,极大限制了脑科学、免疫学等前沿学科的突破。2012年,戴琼海团队决定迎接这一挑战。此后的6年间,团队成员披星戴月,几乎住在了实验室。“我们这个团队最大的特点是能打硬仗,说几个晚上不睡觉就几个晚上不睡觉,经常第二天脸一洗就直接上班了。”团队中负责智能成像研究的清华大学自动化系助理教授乔晖说。


功夫不负有心人,2018年,团队成功研制了全球视场最大、数据通量最高的显微仪器——高分辨光场智能成像显微仪器(“RUSH”)。


“与其他国家研制的仪器相比,‘RUSH’每秒能拍到百亿像素,是国际上首个能实现小鼠全脑皮层范围神经活动高分辨率成像的仪器。”乔晖说,“RUSH”对推进生命科学和医学科学发展,提升我国大型精密生物观测科学仪器的研究和应用水平,具有重大战略意义。


关键词:清华大学 成像与智能技术 实验室    浏览量:313

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