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鮑哲南:科學研究的最高境界

2017-05-13 08:39楊宇
神州學人 2017年5期
關鍵詞:科學家傳感器材料

楊宇

我做科研的目標不是諾貝爾獎,而是能夠用我的研究成果去幫助人類,這也是我心目中科學的最高境界。如果只是以獲獎為目標,會很難盡心去做研究。我最想看到的是我的研究成果被應用到實踐中,讓人類受益。

鮑哲南,1970年出生于江蘇南京,本科就讀于南京大學。1990年赴美留學,后獲芝加哥大學博士學位?,F任美國斯坦福大學化學工程系教授。2015年因柔性人造電子皮膚開發(fā),入選Nature2015年度對全球科學界產生重大影響的十大人物。2017年獲聯合國教科文組織第十九屆“世界杰出女科學家成就獎”。

日前,第十九屆“世界杰出女科學家成就獎”揭曉,華裔女科學家、美國斯坦福大學化學工程系教授鮑哲南等5位在基礎科學領域取得突破性成果的女科學家獲此殊榮。

“世界杰出女科學家成就獎”創(chuàng)立于1998年,由聯合國教科文組織和歐萊雅集團聯合設立,旨在表彰女科學家的杰出成就,并為她們的科研事業(yè)提供支持。該獎項每年從全球各大洲遴選出5名為科學進步作出卓越貢獻的女性授予該獎。自設立以來,共有5位中國女科學家先后獲此殊榮。

記者采訪了鮑哲南教授,聽她講述自己的科研工作經歷和感悟,對中國科研和年輕科學家的關注和期望,以及如何平衡家庭與事業(yè)的體會。

最想看到研究成果被應用到實踐中

記者:這次您獲獎的緣由是“對柔韌、彈性、導電材料的研究能夠提升假肢使用者的生活質量”,為什么會選擇這個研究方向?

鮑哲南:我博士畢業(yè)后到貝爾實驗室工作。在那里我的研究方向是柔性電子和軟性電子材料。8年以后,我希望做一些可以改變人類生活的研究,而且我比較喜歡和學生一起工作,所以13年前,也就是2004年,我去了斯坦福大學。

在斯坦福,我決定拓寬柔性電子材料的應用前景,于是開始研究人造皮膚。在我看來,這項研究既可以造福人類,又可以大大拓寬柔性電子材料這個領域,而且還有可能顛覆整個電子工業(yè)的發(fā)展前景。

記者:您的研究目前進展到哪一步?

鮑哲南:我們開發(fā)的新型塑料材料,可以表達硅具備的某些電氣功能,但同時又具有與人體皮膚相似的延展性、生物降解性和自我修復功能。八九年前,我們開始致力于傳感器的研發(fā),包括壓力傳感器和觸覺傳感器,其后,我們還開發(fā)出了溫度傳感器和濕度傳感器。

記者:如何看待您的研究意義?

鮑哲南:就長期而言,我們希望掌握并精通相關知識,以設計出擁有所有預期特性的電子材料。例如,用戶可能說“我希望它的長度可拉伸至兩倍,我希望它在一個月內降解,我希望它在一分鐘內自我修復”。然后,我們就能夠開發(fā)出按照這一特性設計的材料。這是我們的長期目標。

在不久的將來,我們研制的人造皮膚的主要應用是假肢,這可以幫助失去四肢的人恢復觸覺。

就短期而言,我們開發(fā)的材料和設備能夠使可穿戴電子設備更加完美貼合肌膚,仿若無物,在某些情況下我們甚至看不到它。

記者:您的研究成果在臨床中有哪些應用?

鮑哲南:長遠的應用是讓假肢可以有觸覺。近期內已經有一些不同的應用,比如可以用觸覺傳感器來測試脈搏跳動,然后變成血壓的信息。另外,溫度傳感器可以放進鋰電池里,當鋰電池充電或放電時,如果出現過熱、超熱的情況,或者有缺陷時,溫度傳感器可以自動測試到,然后自動停止電池的工作。最近有很多電池充電時著火,就是因為電池過熱。另外,我們的自修復材料可以讓鋰電池(比如電動汽車的鋰電池)更加穩(wěn)定。我們希望在不久的將來可以將它投入到實際應用中。

記者:在研究中,您遇到的最大挑戰(zhàn)是什么?

鮑哲南:在我的研究過程中挑戰(zhàn)有很多,主要有三個方面:

首先,因為我們做的電子器件要模擬人的皮膚功能,而人的皮膚具有延展性、生物降解性和自我修復功能,這些性質都是傳統電子材料不具備的,現在人們使用的電子器件都是用硬性材料制成的。所以如果要做成皮膚一樣的電子器件,我們首先必須發(fā)明新的材料,從分子設計方面著手。

其次,我們需要讓這些材料有知覺,有觸覺,還能感受到周圍的溫度變化和不同的環(huán)境,所以需要設計一些新的傳感器。我們設計了金字塔形狀的微尺寸傳感器,并且具有很高的靈敏度,可以很快地感受到觸覺。然后我們通過設計一些會改變電信號的材料,溫度改變時電信號會隨之改變。

最后,這些信號要通過神經中樞傳輸給大腦,并且能夠被大腦識別,所以這些信號必須具有一定的傳輸方式和一定的形狀。我們還需要設計電子電路,可以將測試到的信號變成大腦能夠識別的信號。這一點我們已經做了一些及時的證明,在動物的大腦里演示,動物的大腦可以感受到我們這個傳感器所接受的信號。

記者:您在科研中碰到過什么煩惱,是如何解決的?

鮑哲南:煩惱肯定有,比如有時候需要擴大實驗室,或是需要更多資源,如果你不說出來,首先別人不會知道你需要,但一旦你講出來,并且每次都去爭取,別人又會說這個人太野心勃勃了。這是比較矛盾的。

不過后來我想明白了,如果你不去爭取,肯定拿不到。所以不要去擔心別人怎么說,如果我需要,我就去爭取。我現在就是這樣,勇于說出自己的需求,不要因為別人的看法而不去做自己的事情。

記者:有人說您的目標是諾貝爾獎?,F在看來,這個目標還有多遠?

鮑哲南:我做科研的目標不是諾貝爾獎,而是能夠用我的研究成果去幫助人類,這也是我心目中科學的最高境界。如果只是以獲獎為目標,會很難盡心去做研究。我最想看到的是我的研究成果被應用到實踐中,讓人類受益。

記者:在很多人看來,科學是由一連串數據和公式組成的,十分枯燥。您遨游在數字和公式的海洋中,是否有樂趣?是否會感到孤獨?

鮑哲南:其實我一開始選擇化學,也是因為不喜歡公式和枯燥的數據。我覺得化學很像烹飪,可以自己做不同的東西,所以我喜歡化學。但是做到深入的時候我發(fā)現,理解這些公式和數據是非常必要的。當我認識到這一點之后,數據和公式就不再那么枯燥了,也不再那么抽象了。因為我有很清晰的目標,明白這些公式和數據的用處在哪里。所以說,如果想要解決一個問題,所有解決問題的方式和過程都不會枯燥。

在科學的世界里,我從來沒有孤獨的感覺,反而越做越興奮,因為可以看到我工作的意義,可以看到我們的研究被認可。而且,現在有很多學者都在介入這個領域,在這個方向有很多志同道合的研究者,我很高興。

記者:在您看來,科學如何才能解決21世紀人類所面臨的重大挑戰(zhàn)?

鮑哲南:人類未來所面臨的最大挑戰(zhàn)是環(huán)境、能源、水源,以及健康。作為一名科學家和工程師,我可以在很多領域應用我的專業(yè)知識,但我更希望將我的知識應用于真正對人類有影響的領域。

想干事業(yè)就要付諸實施

記者:據說您剛到美國留學時要打兩份工維持生計,在這種情況下只用了20天時間復習GRE,就考出了令人驚艷的分數。能講講您當時的生活和學習狀態(tài)嗎?

鮑哲南:我1990年去美國,之前在國內讀大學三年級。那時候中國的經濟條件比美國落后很多。到美國之后,要生活,要讀書,都需要自己去掙錢,所以我同時打兩份工。而且還要復習考試,因為我知道,高等教育是唯一能使我在美國社會立足的方式,所以學習很有動力,但又沒有太多時間去準備考試,只能很快復習,抓住重點,然后去考試。我也很幸運,芝加哥大學有一位中國教授,他對我?guī)椭艽?,他比較了解中國學生的情況,所以他接受我進芝加哥大學學習,引領我走上科學研究的道路。

記者:您對年輕科學家有什么建議和忠告?

鮑哲南:我的信念是如果想干一番事業(yè),就要付諸實施。我總是告訴我的學生,盡情去嘗試你想做的事,否則你將永遠不會實現自己的目標。樹立遠大夢想,無所畏懼,并盡自己最大的努力。

對年輕的科學家們,我想說兩點:一是堅信自己,做自己喜歡的事,對自己有信心,不要擔心會有太多工作,或是會面臨很多困難。因為對你困難的事情,對其他人也一樣難,所以不要擔心自己的能力。二是如果遇到一些負能量的事情或說法,不要太在意,那都是別人的看法和說法,你不能去控制別人怎么想、怎么做,只要堅信自己做的事情是對的,就朝著這一方向去努力,并且要一直保持樂觀的狀態(tài)。

記者:您與國內科研界是否有合作?如何看待中國目前的科研狀況?

鮑哲南:我與國內許多高校、科研院所都有交流和合作,比如與南京大學的合作就很緊密,同時還擔任一些學校的客座教授或榮譽教授。此外,浙江大學、北京大學、清華大學、中科院等也有很多訪問學者到我這里來。

我認為現在國內科研發(fā)展非常迅速,國家也投入了非常多的資源,這非常好?,F在國內的學術環(huán)境和條件跟我20多年前離開時相比有很大改變,不少科研領域都走在世界前列。希望國家繼續(xù)大力支持各類研究,也希望國內的科學家更有信心,去主攻一些前沿項目,他們完全有這個實力。

既要有開心的家庭,也要有滿意的事業(yè)

記者:獲得本屆“世界杰出女科學家獎”,對您意味著什么?

鮑哲南:這個獎項的宗旨是表彰女性對科學的貢獻,我希望該獎能激發(fā)更多女性對科學的興趣,吸引更多女性獻身科研,并且能讓社會更多地了解科學和工程領域的女性。

記者:作為女性科學家,您如何看待愛情、婚姻、家庭與事業(yè)的關系?如何在事業(yè)和情感、家庭之間做到平衡?

鮑哲南:我覺得女性一定要做好幾方面的平衡,既要有開心的家庭,也要有自己滿意的事業(yè),兩邊都要給予足夠的重視和足夠的時間。自己要定一個準則,不能為了一個而放棄另一個。這就需要選擇最重要的事情,因為每個人的時間和精力都是有限的,不可能兼顧所有,所以必須有所選擇,讓重要的事情不會被犧牲掉。特別是不能因為事業(yè)而犧牲家庭生活。家里的事更要做好選擇,比如,我不可能所有時間都用來陪孩子或家人,但我會選擇最重要、最有效的時間來陪伴他們。

記者:在科學界,頂尖女科學家的數量仍然很少。在您看來,要成為世界頂尖的女科學家,需要具備什么樣的思維和素質?頂尖女科學家應該在科學界發(fā)揮什么樣的能量?

鮑哲南:我覺得男科學家和女科學家沒什么不同。首先要做自己喜歡的事情,這樣才會積極努力地去推動。其次是思考與解決問題的方式。其實,無論學習還是做實驗,都是在尋找或培養(yǎng)解決問題的方式,這很重要。此外,還需要有好的老師和其他研究人員的指點,一路指引,這也是非常重要的。

現在女性科學家的數量不多,特別是在領導層和高層次知識分子中的數量尤其少。我認為應該有更多的成功女性去激勵年輕的女科學家,讓她們有興趣投入到科學工作中。此外還要讓她們看到,作為普通女性,女科學家也可以擁有幸福的家庭,兼顧家庭與事業(yè)的女性也可以很成功。

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