馮建峰:科研是第一快樂的事

時間:2022-03-15來源 : 人民日報作者 : 姜泓冰

馮建峰:1964年生,“長江學者”特聘教授,現任上海數學中心首席教授、復旦大學類腦智慧科學與技術研究院院長、復旦大學大數據學院院長、上海腦科學與類腦研究中心副主任。在計算神經科學領域發展了一系列數學、統計與電腦的理論和方法。通過對來自神經科學和腦疾病的不同尺度海量數據的分析、研究,他提出了非線性因果關係的方法和理論,應用於發現抑鬱症和孤獨症病灶及其臨床診療。在單神經元和神經元網路的動力學研究、機器學習演算法的設計和分析、隨機控制理論等方面取得一定成就。

數學、物理、電腦、生物、材料、工程、醫學、藥學、心理學、語言學……什麼樣的科學研究,會將這麼多學科匯集在一起?

在復旦大學類腦智慧科學與技術研究院(以下簡稱“類腦研究院”),這樣的交叉課題研究是常態。作為首任院長的馮建峰,既是上海數學中心首席教授,還兼任復旦大學大數據學院院長。而他這兩年發表的學術成果,卻大都與疾病有關:睡眠障礙、孤獨症……

“腳踏實地,先做好人,再做科學家”

“人腦看似不大,卻由860億個工作單元(神經元)組成……”58歲的馮建峰説起他的研究領域,目光炯炯有神。

2015年,馮建峰受聘成為復旦大學類腦研究院首任院長。當時,他用系統發展神經計算的數學理論解決了一類最優隨機控制問題,取得了優異成果,成為國際生物資訊領域的知名專家。

1981年,馮建峰考入北京大學數學系。他和他的同學們一樣,都在數學研究上有著崇高的理想,想採擷數學皇冠上的璀璨明珠。時任數學系主任丁石孫的教導,讓17歲的馮建峰有了更深刻的認識。“丁老師希望我們這些年輕人,腳踏實地,先做好人,再做科學家。”馮建峰説。

年少的馮建峰,逐漸把興趣轉向應用數學領域:大二起,他開始旁聽生物系課程;寫博士論文時,他將隨機過程理論用於神經網路研究……30年間,馮建峰一直利用數學方法研究腦科學。

憑著演算法技術在工業或投資界也能有很好的發展,但馮建峰從未有過轉行的念頭。當復旦大學籌建類腦研究院時,在國外大學多年領導著一家實驗室的他適逢其會,成為拓荒建組的不二人選。

“我做研究是被好奇心驅動的”

如今的復旦類腦研究院,已有一支120人的教職工隊伍,有認知神經科學、計算系統生物學、人工智慧演算法、全腦計算等多個研究團隊。

在馮建峰的邀請下,青年學者賈天野加入了復旦類腦研究院。“馮老師話不多,但總是身體力行。他的願景是做頂天立地、高水準的科研。”賈天野説。而馮建峰則這樣評價自己:“對我來説,科研是第一快樂的事,我做研究是被好奇心驅動的。”

2018年,馮建峰團隊首次搭建了由7000萬個脈衝神經元組成的數字大腦。通過數學演算法,實現人腦全腦尺度千億級神經元功能的精細計算模擬。通過計算模擬,進一步解析大腦感知覺、學習記憶、情感決策及資訊處理等工作機制,為人工智慧的原創突破提供實驗及理論基礎。到2021年底,數字大腦擁有的神經元數量已與真正的人腦相當。

這個數字大腦的原型就是馮建峰本人。馮建峰的助理介紹,這個“人腦模特”並不好當,日程安排“一天頂別人三天”的馮建峰,常常需要精確算好時間,從復旦大學邯鄲校區駕車到浦東新區的張江國際腦影像中心,在磁共振成像設備上接受掃描,監測腦部活動,為數字大腦提供原型數據。“在高場強環境裏待一個多小時,那樣的滋味不好受,馮老師卻毫無怨言。”他的博士生謝超説。

馮建峰一直雷打不動堅持的還有每週3到4次的討論班。週一、週四下午是“全腦計算”課題組;週二下午則是腦神經科學研究團隊。偶爾與其他工作衝突,討論班會被挪到晚上,馮建峰即便是出差在外,也通過視頻參加,從不取消。所有人都要發言,青年研究員要報告研究進展、前沿學術資訊,學生們要對導師指定的閱讀文章、書籍做概述、談觀點。

“要説到點子上。把讀過的50頁文章,概括成三句話告訴我!”馮建峰毫不客氣地叫停了一名博士生的報告。

學生們最怕討論班上的馮建峰。“不要以為他正在忙著,記不得你報告的內容,他會一直追問‘你這個研究做到後面是什麼’。可以説,討論班結束的那天晚上,才是我們的真正週末。”謝超説。

“交叉學科的人才成長比傳統學科難很多。要抗得住各種干擾,持之以恒,方能有所突破。”在馮建峰看來,做科研要有興趣驅動,要有天賦,也要“夠拼”。搭平臺、拓視野、加壓力,要讓年輕人迅速成長起來,才能把研究院打造成具有全球影響力的前沿研究和科技創新中心。

“既要咬定長期目標,也要關注一些‘熱點’問題”

聊起科研,“好玩”“有意思”是馮建峰常説的話。同事和學生也説,他常有天馬行空般的研究靈感。

人們常説“科研要坐得住冷板凳”,馮建峰對此有自己的理解:“搞科研當然得坐得住冷板凳,耐得住寂寞,要有長遠的研究目標。但研究者的頭腦中不應只有一個科學問題,應該始終有短期(熱)、中期(溫)、長期(冷)多個選題和目標。既要咬定長期目標,也要關注一些‘熱點’問題。”

近年來人工智慧技術火熱,但要破解人腦工作機制、實現用電腦模擬大腦工作,還有很長的路要走。比如,類腦研究院正在建設的張江國際腦庫,已擁有國際共用數據庫52萬餘個,但在一些腦科學的重要領域仍在積累數據。

研究院也在運用數據、演算法提煉理論模型,通過新路徑研究神經系統疾病,尋求干預治療的方法。“馮老師帶隊,聯繫了很多醫院和研究機構,收集臨床需求。這個工作很累很困難,但很有價值。”副院長謝小華説。

“我們收集了約17萬人的睡眠狀態大腦數據,分析發現,10歲左右的青少年睡得越長,大腦發育越好……”2021年7月,在世界人工智慧大會上馮建峰關於健康睡眠的研究報告,引來了4.6億人次的閱讀量。這讓他感到很自豪,並且開始對科普投入更多熱情。現在,他正著手編著關於腦與類腦的科普圖書……

日程以小時為單位,排得滿滿噹噹,夜裏11點還在發微信文章、追蹤研究進度;將時間管理和嚴格自律做到極致,即便是穿行在校園裏,馮建峰也會迅速算出“最佳路線”,比別人更節省時間。

馮建峰還有許多業餘愛好,包括網球、羽毛球、游泳、登山等很多體育項目。他常年保持每天一小時的體育鍛鍊。甚至在兩個會議之間,也會換上運動鞋,在校園裏跑上幾圈……

跨學科融合高水準科研

多元、交叉、融合……這樣的詞在生活裏越來越常見。在科學界,同樣也有一批跨越多學科的科學家。尤其是有了大數據、超級算力、光子設備等新技術新設備的助力後,很多傳統學科的學術範式,也迎來了創新發展的新契機。

光有技術設備還不夠,要真正實現跨學科融合,還需要有一大批學術基礎紮實、善於突破傳統知識邊界的人才。今天的教育、科研和人才培養,都應對此高度重視。

當然,跨學科只是手段,跨學科研究的目的,還是要做有情懷、有利於經濟社會發展和人民生活水準提高的科研。在馮建峰身上,就充分體現了這樣的家國情懷。不論科研創新如何變,支撐科研工作者走得更遠的,正是這樣的使命和擔當。

(責任編輯:王鳳臣)
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