原标题：交叉学科前沿 闪亮青春光谱

摄影摄像/本报记者 刘畅、交叉李娜、学科郭谦 、前沿青春柴程

青年是闪亮科技创新的生力军，是光谱国家战略人才的后备军。在首都，交叉有这样一群青年人，学科将青春投入到科研报国、前沿青春造福人民的闪亮事业中。他们中，光谱有立志用科研成果解除病人痛苦的交叉青年医生，有解决“卡脖子”难题提供智能污水处理“北京方案”的学科青年教师，有面向人工智能探索智能医学生物计算新理论的前沿青春90后科研人才，也有扎根“三农”服务百姓“菜篮子”“肉盘子”的闪亮农业技术工作者……科研的路道阻且长，他们不畏艰难，光谱让青春在科技创新中闪耀，书写出首都科技创新的青春之歌。

首都医科大学宣武医院神经外科主任医师洪韬

要改变血管畸形无药可治的现状

在手术台上是技艺精湛的80后外科医生，在实验室里是认真钻研的科学家，在冬奥村是永远微笑耐心服务的医疗官……首都医科大学宣武医院神经外科主任医师洪韬有很多身份，是名副其实的“斜杠青年”，但他的目标却又单一而直接，那就是改变血管畸形疾病无药可医的现状，给绝望中的病人带去希望。

洪韬告诉北京青年报记者，血管畸形是脑血管病中最难治疗的疾病之一。在外科技术不断成熟的今天，也只有50%的血管畸形病人能够通过手术治愈。“血管畸形是脑子里的‘一团毛线团’，与脑部组织纠缠在一起，我们叫‘泥鳅钻豆腐’，很多时候手术切除会影响功能区。”洪韬介绍，此外，在能够手术的50%的患者中，也有15%—20%的患者会留下术后后遗症。

无药可用是血管畸形患者面临的最大难题，究其原因，多年来科学界一直未能破解血管畸形的遗传机理。洪韬告诉北青报记者，世界各地很多科学家都尝试通过在血液里去寻找血管畸形的遗传机理，但一直没有找到致病突变，研究陷入僵局。而洪韬的团队则另辟蹊径，通过提取患者的病变组织研究，最终发现了血管畸形的遗传机制。

2018年，洪韬及团队在学术期刊《Brain》刊发文章，在国际上首次揭示脑脊髓血管畸形遗传新机制。研究发现，该疾病并不是常规的遗传性疾病，而是由体细胞基因突变造成的。洪韬告诉北青报记者，遗传机制确认后就能知道该病的致病机理，为开启该疾病的药物靶向治疗奠定了坚实基础。研究发表后，有科学家开玩笑地说，这么单纯的遗传机制，这个病五年内就能攻克。这是一种鼓励，也是对洪韬团队研究的肯定。

瓶颈是如何被突破的？洪韬坦言，这项研究的成功离不开病人，这也是他作为临床医生的优势所在。“病人是我们的老师，是病人告诉我们，这个病好像肿瘤，有时候手术成功全切后没多久又长出新的来了。”经过分析，洪韬团队认为，这是一种类肿瘤的生物行为，那么血管畸形是不是也和肿瘤一样呢？于是通过提取病人病变组织，最终证实该病的遗传机制与肿瘤一样。

医生做科研从临床中来，从这个角度来说，我国人口基础大、病人数量相对较多，这也让中国医生有了更大的发言权。“除了治疗好病人，我们也有责任去利用病人资源推动研究，让更多人受益，用中国数据解决世界问题。”洪韬说。

不仅要做中国研究，洪韬团队也为世界提供了“中国方案”。他告诉北青报记者，从发现遗传机制到最终研发出新药，一般需要10到20年时间，中间还有无数难题等待克服。为了帮助病人尽快找到药，洪韬团队采取了另一种办法——老药新用，也就是在发现遗传机制后，去寻找治疗类似遗传机制疾病的药物，将其应用于血管畸形病人。

在找药过程中，洪韬团队发现，一种治疗鼻出血的药物对血管畸形有着不错的效果，一些鼻出血病人使用后，出血量大大减少，病人不再需要输血，于是，他们将这款“老药”应用于血管畸形病人。

当然这款药并非对所有病人都有效果，但通过发现遗传机制找到这款药还是给了洪韬和他的团队极大的信心。“老药新用是我们治疗血管畸形的有效办法，有科学家告诉我，很可能治疗这个疾病的药已经存在了，只是需要我们去把它找出来。”洪韬告诉北青报记者，他的目标从来都很简单，就是为血管畸形患者找到有效药物，为绝望中的病人带去希望。

北京工业大学信息学部博士生导师韩红桂

提供污水处理控制“北京方案”

在普通人看来，自动化控制和污水处理完全是两个毫不相关的领域。而置身于智能化控制的城市污水处理厂，你会亲眼见证覆盖所有出水检测指标、精确到毫秒级的出水水质在线测量；亲眼见证即使面对特征极为复杂的污水水质，也仅需少量工作人员即可保证整座水厂污水处理的高精度和稳定性的神奇技术……

这背后，离不开一位长期致力于城市污水处理过程的智能优化控制研究的80后教授、北京工业大学信息学部博士生导师韩红桂。目前，他带领的青年团队已在该领域取得了多项重大技术突破。

早在十年前，还在攻读博士的韩红桂就立志要以自己所学的自动化科学服务于国家和北京市的经济社会发展。凭着坚持不懈的努力，他将自己所学应用于智慧城市建设，用“人工智能+”的科技力量为生态文明建设赋能，奋力书写“打好污染防治攻坚战”的科技答卷。

出水水质是衡量城市污水处理出水质量优劣程度和变化趋势的重要指标，也是城市污水处理厂达标运行的重要依据，然而如何实现出水水质在线测量一直是国内外悬而未决的问题。经过多年的刻苦钻研，韩红桂团队在国际上首次提出了城市污水处理过程智能特征检测方法，突破了出水水质不能在线测量的技术瓶颈，研制出了出水水质智能特征检测装置，解决了长期困扰城市污水处理行业的世界级难题。这一突破不仅颠覆了传统的检测原理，甚至改变了传统的检测方法。“我们的这套‘城市污水处理出水水质实时检测技术’目前已经更新至第三代，达到了毫秒级的检测速度。检测仪器突破了传统触水式直接测量的方式，采用接入水厂的多个探头收集参数，通过大数据计算出当前出水水质实时的生化需氧量、化学需氧量、总磷、总氮等全部指标。”

韩红桂团队研发的出水水质智能特征检测技术填补了技术空白，解决了污水处理行业的世界性难题。目前，该技术已通过了国家质量检测部门认证，并在北京、广东、山东等11个省（市）污水处理厂成功应用，保证了出水水质实时达标排放。

“众所周知，一座城市污水处理厂的入水是被动接受的，入水流量、成分、污染物种类、有机物浓度等都不确定，是一个典型的非平稳系统，这就导致我们常规的控制技术无法直接使用。”面对一个个复杂的难题，韩红桂带领他的团队一路攻坚克难，在惊喜中收获幸福，在沮丧中汲取前行的养分。经过十几年不懈的努力，他们创造性地提出了城市污水处理过程关键变量的自组织模糊控制方法，攻克了自组织模糊滑模控制技术，研发出高性能城市污水处理过程智能优化控制系统，解决了城市污水处理运行过程的高精度稳定控制难题，打破了国外著名公司的技术垄断。

“我们将数据和知识融合，最终形成的这套控制系统更加智能化，它不需要十分专业的人员操作，即便污水的入水水质突然发生改变，我们的控制系统仍然可以自行动态分析、调整参数设定，最终生产出达标的中水，这就解决了此前很多水厂使用国外设备时遇到的‘卡脖子’难题。”目前，这套技术也已在北京、广东、山东、江苏、安徽等17个省（市）污水处理厂成功应用，实现了城市污水处理厂低成本稳定运行，显著提高了我国城市污水处理行业的智能化水平，吨水处理电耗平均减少5%，药耗降低10%，新增运营能力约20%，取得重大经济、社会和环境效益，为北京市和全国环保事业做出了重要贡献。

北京邮电大学信息与通信工程学院研究员王光宇

人工智能前沿领域的“追光者”

人工智能（简称AI）是当今世界的热门话题，它是一门涵盖计算机科学、数学、统计学、物理学、心理学、哲学等多个学科的交叉领域，其意义在于让机器能够像人一样具有智能。在这个领域中，一直有一群“追光者”在默默地努力。他们毫不犹豫地投身于技术的浪潮中，进行探索和内核的挖掘，并为人工智能发展带来了新的机遇。

在北京邮电大学有这样一位研究员，30岁就成为博士生导师的王光宇带领团队在探索智能医学生物计算新理论方法及关键技术的路上一步一个脚印，逐光而行。她说：“让人工智能运用到复杂真实环境下，并解决重要问题是我追求的目标。”

作为智能生物医学计算领域的优秀青年科学家，王光宇提出的信息技术驱动的数字健康新模式，在多模态智能语义计算、数据要素安全流通与智能协同等方面取得多项技术进展。相关工作在国际期刊Nature、Cell等发表高水平学术论文多篇，并赋能于数字健康医疗应用，在“科技抗疫”和“慢性病远程防治”中取得了系列成果。她带领技术团队研制的“人工智能驱动的重大疾病动态画像新技术和远程高效防治系统”入选为“世界互联网领先科技成果”。

2019年底到2020年初，新冠肺炎疫情来袭，面对医疗资源供应紧张的现状，迅速优化诊断路径，推动应急救治模式智能化，成为摆在科技工作者面前的重大挑战。那时的王光宇带领团队开展了一项应急科研攻关。“面对来势汹汹的新冠疫情，我们要和时间赛跑，信息技术可以加速医学新发现。通过快速汇集临床影像、诊疗数据等信息，人工智能通过不断学习，就可辅助临床医生迅速对病人病情进行分类，筛查出更危重的病人，给出用药建议，为生命护航。”王光宇说。

两到三个月的不眠不休，持续更新迭代来自全国各地医院的影像、医学文本等多模态医疗大数据。最终，王光宇联合多学科团队快速研制出了全诊疗流程智能筛查、诊断及重症预警系统，这一系统对临床救治方案量化评估及药物智能筛选具有重要意义。

慢性病的早期筛查一直是个难题，传统医疗靠的是检查手段，而王光宇的研究团队提出了基于深度学习的个体生存分析新方法，其能够实现针对重大疾病的动态风险评估和健康管理。在慢性病的早期发现阶段，团队借助可信的隐私计算，通过非侵入式的移动信息感知、智能终端接入与大数据实时汇聚，利用人体“表型”和行为信息数字化等，来为患者建立健康动态画像。现在，王光宇正和团队一起奔向基于语义空间的高级认知智能，实现以人为中心的多模态交互式AI医生，更好地造福人类生命健康。

北京市畜牧总站高级畜牧师齐志国

想让市民吃上安全优质畜禽产品

一头连着农户，一头连着市民，一头还紧紧关联着国家粮食安全，从事畜牧行业11年后，北京市畜牧总站85后高级畜牧师齐志国如此形容自己的工作。犊牛培育实现成母牛单产提高约1.7吨、自主研发富硒鸡蛋丰富市民“菜篮子”、精准营养调控技术节本增效保障粮食安全……多年来齐志国始终扎根“三农”，把科研论文写在京郊大地上，将科研成果送入万千家庭中。

一头连着农户，齐志国的重要工作就是帮助产业节本增效。为此，他在北京奶牛创新团队工作期间，他们团队联合中国农科院，开展奶牛关键技术攻关，实现犊牛早期培育技术突破，成年母牛单产平均提高1.7吨。

齐志国介绍，过去多是在母牛成年后才去研究该如何提升产量，而他们所攻关的“犊牛培育关键技术”则是在犊牛阶段进行研究。“研究显示犊牛发育得好，对奶牛成年后产奶量影响非常大。”齐志国说。他们团队通过减少液态奶、逐步增加固态饲料的方法让犊牛早些“断奶”，刺激其瘤胃帮助其发育。此外，他们还通过瘤胃微生物区系调控技术、奶牛氨基酸平衡技术以及研发犊牛代乳品等，实现了犊牛瘤胃发育和成活率提高，促进其成年后产奶量的提高。

一头连着市民，更是因为他和同事们的技术攻关与老百姓的“菜篮子”和“肉盘子”息息相关。随着人民生活水平的不断提高，百姓对食物的要求不仅是要吃得饱，也要吃得好。为此，齐志国和团队自主研发富硒鸡蛋，实现了硒等营养成分精准定量富集和鸡蛋储存期延长，让首都市民吃上了营养价值更高的鸡蛋。为应对蛋白饲料价格走高、减少豆粕进口依赖，齐志国团队基于氨基酸平衡理论，运用精准营养技术降低豆粕使用量。“过去畜禽豆粕使用量普遍在15%以上，现在我们要降到13%甚至10%以下，豆粕添加量每降低1个百分点每吨饲料中豆粕用量就减少10公斤，经过我们精准营养试验发现，技术能够使得饲料成本随之有效降低，效益十分可观。”齐志国说。

不仅针对豆粕，他们团队还组织创建了北京市畜禽精准营养技术体系和服务模式，集成饲料营养检测、精准营养调控和精准饲养3个套装技术，每吨饲料成本平均下降约15元，十余年来节本增效效果显著，节约大量饲料用粮，对于保障“粮食安全”具有积极作用。（张月朦、王薇）

(责任编辑：百科)