天津大学教授王明时——
向着生物医学工程领域前沿进发(讲述·弘扬科学家精神)
本报记者 武少民
人物小传
王明时,1935年生,黑龙江人,天津大学生物医学工程研究所、传感工程研究所原所长,博士生导师。王明时主持完成脑科学研究、激光平衡机等25项科研成果,提出基于脑—机接口的大脑状态磁场调控技术,为我国生物医学工程学科和脑科学研究作出贡献,曾获国家发明奖2项。
精神矍铄、谈吐儒雅、思维活跃……这是今年89岁的天津大学生物医学工程研究所、传感工程研究所原所长王明时,留给记者的第一印象。
"我一直坚持的科研态度,就是紧跟国际上生物医学工程学科的研究前沿,探索脑—机接口研究领域新方向。"王明时说。
在生物医学工程研究领域,王明时主张将人工智能技术发展与人脑研究相结合,探索更大的学科发展空间。从研究临床医学监测仪器,到融合脑科学,王明时从医学与工程学的结合出发,向着探索生物医学工程领域前沿进发……
敏锐地意识到新技术潜力,牵头组建天津大学生物医学工程专业
为何选择生物医学工程研究领域,王明时的答案是"巧合"。
上世纪50年代,王明时进入当时的北京航空学院攻读自动控制系传感器专业,并被选入新中国自行研制的第一架轻型旅客机"北京一号"设计组。60年代,天津大学启动航空仪表专业的建设,王明时负责教授"钟表测量仪器"课程。接下来的10多年,他潜心研究精密仪器。"这些经历,为后来研究生物医学工程打下了基础。"王明时说。
70年代初,国际上研发出用于监护危重病人心脏的护理系统,可以监测心率、血压等指标。王明时敏锐地意识到这些技术将有巨大的潜力。"倘若将先进技术与医学仪器相结合,会不会改变医学研究领域的面貌?能否组建一个新的学科,专攻生物医学工程?"王明时回忆当时的想法。
1978年7月,全国生物医学工程学科规划会在天津市蓟县举办,王明时随后撰写了"建议在天津大学筹办生物医学工程专业"的报告,并当面递交给时任天津大学校长李曙森。李曙森当即决定:"明天,你就从精仪系调出,专门筹办生物医学工程专业。"
建设新专业谈何容易。起先,参与组建新专业的老师们被分到了一间狭小的办公室里,十分拥挤,天气热时大家就会满头大汗。几张不大的办公桌上,大家不仅挤着办公,还堆放了许多研究仪器。
"要给大家争取到更好的工作场地。"于是,王明时向热工系教研室借来了一间地下室,用于科研工作;又从物理系借了3间办公室,作为教学、活动空间……
开展多项研究,推动相关技术从理论研究走向临床应用
新专业组建后,王明时开始考虑专业课程设置问题。生物医学工程专业是一门交叉学科,医学与工学的融合是关键,学生不仅要掌握光、电、机等工科基础理论,还要学习生理、临床等医学知识。
王明时请来内科、外科、放射科等科室的医生,探讨生物医学工程专业课程的教学大纲和授课方案,并邀请医学院的教师为新生授课。此后,王明时与医学专家的合作渐渐增多。
80年代,中国工程院院士、天津医学院院长吴咸中逐渐意识到医学仪器对提高医生诊断效率和准确率具有重要作用,想与王明时开展合作,研究一款能快速判断急腹症的仪器。经过团队研判,王明时用传感器获取肠鸣音信号,再用专业软件进行分析,研发出肠鸣音分析仪。这次经历让王明时更加深刻地认识到,精密仪器在生物医学工程领域有着广阔的应用空间。
在一次学术交流中,王明时接触到了脑科学领域。1986年,刚完成生物医学工程专业学科建设的王明时,开始在天津大学探索脑科学与精密仪器相结合的研究课题,包括磁共振脑白质的神经纤维成像、脑电编解码、脑—机接口应用等研究。
2006年,王明时带领团队研发了面向瘫痪患者的辅助康复系统。在此基础上,天津大学神经工程团队在2014年推出人工神经康复机器人——"神工一号",实现了大脑皮层与肌肉活动的同步耦合。这些研究成果使脑—机接口技术从纯理论研究走向了临床应用。
耄耋之年依旧关注学科发展,培育科研人才接续攻关
在天津大学医学部大楼112室的先进光学成像实验室,一台台精密的光学设备前,五六名年轻人正在忙着做试验。
"这个实验室是先进光学成像实验室,依托天津大学医学部,专注于光学显微镜成像技术,打造国产高端显微仪器产品……"天津大学先进光学成像实验室负责人、医学部青年教师柳鹏飞介绍。
"医学部建立的基础是以脑—机接口为主要研究方向的一系列实验室,但若全部是脑—机接口研究相关的实验室,未免过于单一。这个实验室很好地弥补了光学成像研究的缺失,能够给神经科学和其他基础医学研究提供很好的研究工具和思路。"王明时介绍。
看到这个由他推动建立的生物医学工程学科如今的科研情况,王明时很欣慰,"我们就是要瞄准最新的学科前沿。"
"王老师的渊博学识和人格魅力深深影响了我。"王明时的助理、天津大学医学部助理研究员陈元园说,王明时一直关注着脑科学研究最新动态,并常常与大家交流、探讨。
王明时的学生高伟,1999年考入天津大学生物医学仪器专业,研究生阶段跟随王明时参与脑科学研究。高伟回忆,为了开展对脑白质内神经纤维重建的研究,王明时带领高伟等学生四处查阅资料、请教专家,大家经常在实验室工作到深夜。
"怎样从数据中提取白质神经纤维的走向?大脑各功能区怎么连接?一切都要从零开始。"高伟说,团队用了两年时间,终于将大量的磁共振数据转化为可视的脑白质神经纤维信息。基于这个研究成果,王明时团队提出了一种新的重建算法,从而更好地反映脑白质神经纤维的分布情况。
2023年7月3日,在天津召开的首届脑—机接口大会上,王明时获得脑—机接口"华瑙学者奖""终身成就奖"。
培养硕士、博士研究生60余人,主编参编专著10本,发表论文200余篇,科研成果获得多项国家级奖励……从1978年参与创办天津大学生物医学工程学科以来,王明时全身心投入科研和教学工作,培养了不少优秀科研人才。"技术的迭代创新,需要一代代科研工作者接续努力。"王明时说。
记者手记
坚持创新不止步
走进王明时家中,10余幅老先生自己创作的油画挂满墙壁。天马行空的想象、细腻凝练的线条、层次分明的色彩,勾勒出王明时对脑科学发展未来的展望。
几十年来深耕生物医学工程领域,带领学生参与脑—机接口研究……一路走来,王明时带领团队不断推动相关技术迭代演进,坚持创新不止步。如今,新技术新手段极大地促进了我国生物医学工程专业发展,背后离不开很多像王明时一样的科研人员的接续奋斗、持续攻关。相信,在一代代科研工作者的共同努力下,我国生物医学工程学科以及脑科学研究一定会取得更大的进步。
《 人民日报 》( 2024年04月03日 06 版)