清华大学二站博士后,博士后需要发几篇论文,我的回答是清华大学二战博士后需要发三篇论文
我认为难度是非常高的, SCI的论文难度级别就是非常高的,尤其是一作的论文,老师还要求发表8篇一作的SCI论文,就说明老师对学生的期望是非常大的,也非常期待他的研究能力。
我认为还是有相当高的难度的,但是作为清华学子应该严格要求他们,这样的话才能培养出优秀的人才。
以后可能要发十篇论文才能毕业这是必须的,这是最少的就是十
清华大学二站博士后,博士后需要发几篇论文,我的回答是清华大学二战博士后需要发三篇论文
清华一年2篇CNS。清华大学博士生4年在CNS三大期刊上发表8篇论文提前一年毕业,_一般而言,在清华大学读博士,能够顺利毕业,就已经很不错了,更不要说提前毕业了。然而,白蕊就做到了。
【新智元导读】 2月25日,清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》,报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。
这些都是大型设施,电子在其中被加速到几乎是光速,然后发射出具有特殊性质的光脉冲。
在基于存储环的同步辐射源中,电子束在环中旅行数十亿转,然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。
相比之下,自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速,然后发出单次超亮的类似激光的闪光。
近年来,储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步,从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。
现在,一个中德团队证明,在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式,结合了两种系统的优点。
2月25日,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB)以及德国联邦物理技术研究院(PTB)的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》( Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching )的论文。
报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」(Steady-state microbunching,SSMB)的首个原理验证实验。
该研究与极紫外(EUV)光刻机光源密切相关,有望为EUV光刻机提供新技术路线。
SSMB光源首个原理验证实验,中德团队登上Nature
同步辐射源提供短而强烈的微束电子,产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性(与FEL一样),但也可以按顺序紧密跟随对方(与同步辐射光源一样)。
大约十年前,斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」(SSMB)。
赵午教授
该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲,而且能像激光一样产生相干辐射。
来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点,并对其进行了进一步的理论研究。
2017年,赵午教授联系了HZB的加速器物理学家,他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外,还在PTB操作计量光源(MLS)。
MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源,在所谓的 「低α模式 」下运行。
在这种模式下,电子束可以大大缩短。10多年来,那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。
HZB的加速器专家Markus Ries解释说:「现在,这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求,在MLS实证确认SSMB原理」。
「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态,并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整,直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」,HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。
HZB和PTB专家使用了一种光学激光器,其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。
这就调制了电子束中电子的能量。
「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束(只有1微米长),然后发射光脉冲,像激光一样相互放大」,Jörg Feikes解释道。
「对相干态的实验性探测绝非易事,但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置,成功地进行了探测。」
SSMB概念提出后,赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。
2017年,唐传祥与赵午发起该项实验,唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计,并开发测试实验的激光系统,与合作单位进行实验,并完成了实验数据分析与文章撰写。
揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步,是在真实机器上演示其机制。在新的论文中,研究人员报告了SSMB机制的实验演示。
SSMB原理验证实验示意图
实验表明,存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射,由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。
结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。
SSMB原理验证实验结果
在这种相位相关性的基础上,研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。
该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束,是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。
有望解决EUV卡脖子难题
没有顶尖的光刻机,是我国半导体行业发展的最大瓶颈。
光刻机的曝光分辨率与波长直接相关,半个多世纪以来,光刻机光源的波长不断缩小,芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV(极紫外光源)光刻。
大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之,光刻机需要的EUV光,要求是波长短,功率大。
EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上「雕刻」电路,最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管,这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。
而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备,目前,荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商,而由于禁令,我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。
如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机,则意味着大陆将止步于7nm工艺。
目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶,形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源,功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小,预计对EUV光源功率的要求将不断提升,达到千瓦量级。
SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱,例如在EUV范围内,最后阶段,SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说,它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。
可以说,基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率,并具备向更短波长扩展的潜力,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走,基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
关于作者
本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。
1992年9月-1996年3月,考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位, 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。
1996年4月获得博士学位后,留校工作。
1996年7月 1998年6月期间,作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间,主要进行超导加速结构的优化及测量研究,并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。
1998年6月回国后,继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。
参考资料:
以后可能要发十篇论文才能毕业这是必须的,这是最少的就是十
答题/ 帅小西De --期待为您解惑!
小西的答题肯定有些许不到之处,欢迎各位朋友批评指正,谢谢大家!
这大概由下面几个因素决定。
首先看学校,不同的学校要求不一样,不同的学校水平不一样,这样他们的博士毕业生毕业时文章数肯定不一样,一般说来,水平高的大学博士发的文章好些,文章说可能也多些。比如,有的985高校要求毕业时应该有四五篇文章,其中核心几篇,sci几篇都是有明确规定的,这就是为什么国内好多期刊文章泛滥成灾,没办法,为了毕业,不得不发。
第二,做研究肯定要看个人天赋,有的人三年小二十篇sci有的人延期一次又一次,七八年了还达不到学校要求,必须承认,人和人的天赋有差距,还差距很大。
博士不容易毕业,而且在职的尤其时间长。有了老婆孩子肯定要分散一部分精力,而且有工作了后顾之忧也少了。不像纯学生那么容易投入精力。
博士毕业能发多少文章是个人能力,发100篇也可以,发1篇也行,但是能不能顺利毕业就另说了。
1,目前很多学校正在逐步取消博士论文的硬性要求,更多的学校对论文的数量和层次都要要求。
越好的学校要求越高,有的学校要求sci,有的学校要求国内核心期刊,以下是国内一些学校的要求,题主可以参考。
清华大学:2019年起,不再硬性要求发表论文,新规称:”鼓励依据学位论文以及多元化的学术创新成果评价博士生学术水平,不再以学术论文作为唯一依据。
北京大学:本人为第一作者身份(导师为第一作者时本人可以为第二作者)在国内核心刊物或国际重要刊物上至少发表或被接受发表2篇论文。
北京师范大学:4篇以上(含4篇)学术论文公开发表(其中至少1篇为CSSCI期刊论文),或2篇以上(含2篇)学术论文在CSSCI期刊上发表。论文第一作者应为博士生本人(与导师共同署名文章同视为第一作者),第一署名单位应为北京师范大学马克思主义学院。
浙江大学:SCI 文章两篇。且对IF(影响因子)有要求。
这么多人考博士是为了什么?做研究呗,做研究总得有研究成果吧,没有研究成果的博士和你我有什么区别。
而展现研究生成果最直接的方式就是论文,对于学校来说,这个评价标准特别好量化,而且是借助第三方权威机构的力量来进行量化。
将来会有更多的学校会学习清华大学的方式,多元评价,但是在没有监督的情况下也容易出问题,有利有弊吧。
希望以上回答对你有所帮助。
博士毕业发论文多少取决于博士导师与博士生本人的学术水平和勤奋程度。南京大学曾要求博士毕业至少发表两篇SCI论文,国内核心杂志论文两篇相当于一篇SCl论文,均要笫一作者,合作的SCⅠ论文第二作者视同国内核心杂志论文一作。我所指导的十五名博士有个别人发表了4篇SCl论文以上包括另外有合作的SCⅠ论文或国内核心杂志论文,他们除了特别勤奋有才能外,实际上为硕博连读生,在实验室干了四至五年。绝大部分博士能通过答辩拿到学位的都能发表两篇SCⅠ论文。我的同行博导的学生特别优秀者在特级杂志Scⅰence杂志发表一篇论文也可以顺利毕业获得学位。多数博士发表论文在专业一流或一般水平(影响因子2至6左右)。博士毕业论文及发表论文质量数量是博士能否通过答辩的重要因素,但学风和学习能力也极重要,如果有一项图表数据造假论文抄袭则论文再多也会被取诮学位资格,并追究导师责任。
博士毕业一般发多少文章?这问话问的都没有一个限定,中文期刊还是SCI?几区?影响因子高不高等等方面都没有,只单单问多少篇文章,是不是有点太过草率了?
我要说的是,博士毕业向来不是以发了多少篇文章来定义好坏的,因为单纯的看数量并没有什么实际意义,现在更看重的是上面我说的那几点,不然你发的再多也不好找工作,一样不具有核心竞争力。
这个要求有时候不是学校要求的,而是博士导师要求的,若是没达到要求,导师一般不会让你毕业。
至于发文章的要求,都已经到了博士这个等级了,大部分的导师都是重质不重量的,不信的话你可以问问身边的博士生,他们毕业要求发表的文章是规定多少篇吗?不是的,他们一般都会回答你几区、影响因子为多少以上的SCI一篇至两篇,当然也有不做要求的,那几区都无所谓,影响因子也不做考量。
是的,导师宁愿自己的学生整个博士就发了一篇一区或者二区、影响因子为5以上的SCI,也不要发了五六篇四区、影响因子零点几的。
其实这是一个很现实的问题,而且在很多高校或者科研院所招聘博士毕业生时,他们要求的也都是高水平的文章,分区比较靠后的可能需要十几篇才能抵得上人家一篇。而985/211等(现在可能主要说双一流)高校的要求更是高的吓人。
所以不要再问什么博士生一般能发多少文章,应该问的是博士生一般要发几区、影响因子多少以上的文章才能毕业更为准确 。
我见到有师兄发了2篇SCI刚刚能够毕业的,有师兄都快毕业了还没写到2篇SCI不断为毕业发愁,我也见过有师兄发了10篇SCI的,直接去某二本学校任教安家费就100万,每个博士能够发多少文章的数量真的天差地别。
根据我的观察博士是否能够满足毕业要求和导师的关系更大一些,但是博士是否能够发出高水平的文章更多的还是靠自己是否有足够的想法、自己是否真正深入 探索 问题了。
1.博士是否能够达到毕业的要求真的和导师的状态有关。
有些博士生导师真的不会太管学生,心好一点的可能还会想办法让你博士顺利毕业,有的干脆就是你自己想办法、想idea,如果你想不出来的话你很可能就要延毕了。听说有个师兄就是导师不太管没办法毕业,最后退学了读了几年书还是本科学历。
有些博士生导师对学生真的会尽职尽责一些,会定期督促博士生的进度,刚开始想idea给博士生练练手,有一套成熟的培养体系,这样加上自身的努力,还是会有些学术强的学生突出出来。我们课题组的师兄就已经发表了3篇顶级期刊,还是非常厉害的。
2.博士毕竟要自己想出一些想法,有足够的创新点才能够发表文章甚至投好的文章。
博士刚开始看文献、看论文都是为了打开自己的思路,看了前人做的东西你发现他的有哪些改进的地方,这时候你和老师交流是否这个想法有进行下去的必要,如果能够做那么就把其付诸到实践当中,做实验就是这样的啊,文章不过就是做实验后的总结。你的多少篇文章就代表你博士想出了多少个成熟的创新点。
3.博士能够发多少文章还取决于专业。
一般来说传统工科、文学类的专业都比较难发文章,因为真的工科做实验、文科一些专业调研还是需要一定的实验周期的,但是像化学、材料、生物类的就相对好发文章一些。这些专业的博士平均论文数量还是比其他专业要高一些的。
结束语:能够发多少篇文章还是要看导师的状态、自身的努力有关系的,这也是为什么读博一定要找一个好导师的缘故。同时不同专业的博士平均发文章的数量也不太一样,生物、化学类的还是比其他专业多发文章的。
如果有什么问题欢迎关注和私信我!
我举几个学校的例子吧,大家可以根据自己学校的情况进行补充。
资料来源于网络,如果不准确请大家更正。
不同学校,同一学校不同专业要求都不一样,有些专业发十几篇属一般水平,有些专业发一两篇已经不错了,不能比.
这种事和很多因素有关。
1.文理科之间以及不同的研究领域差别很大。理科相对好发表文章。在理科中,材料化学领域也相比数学物理方向好发。
2.你的导师是否是你所在领域的大牛。大牛的课题组相对好发文章,也相对好发好顶级期刊。
3.这和个人能力有关。我是在材料领域,已我认识的人为例,有人博士期间可以发十八九篇一作的文章,也有因为达不到学校毕业要求而被延期的。
4.和你所在学校的层次有关。学校这个平台的好坏直接影响你好不好发文章。同样一篇文章以好学校的名义投稿和以一般学校的名义投稿差别很大。这是我的切身体会。
近些年来,随着各种各样的博士论文造假,以及因为博士发不出论文而选择自杀的新闻出现,人们对博士毕业的门槛产生了关注。
一名博士想要毕业的话,需要满足两个条件:1、证明学术水平的小论文成果达到要求;2、通过博士论文答辩。
就小论文这一项来说,诸如北京大学、人民大学、复旦大学、上海交大等等各大重点高校,都是要求有两篇核心期刊论文。
当然,在具体的操作上或许会降低要求,至少要有1篇核心期刊,另外一篇可以是C扩、C集或者得到学术委员会认可的普刊。
此外,对于同一学校的不同专业来说,论文数量的要求也是不同的。有一些专业发论文比较容易,那么数量的要求就会更多。
但不管这些要求具体为何,普遍的要求就是两篇核心期刊。达到这个要求即可毕业。
对于大多数博士来说,两篇就是他们水平的极限,这点毋庸置疑。
但对于学术水平比较高的博士来说,两篇根本就是小意思洒洒水,他们发表的数量能够达到5篇以上,就属于很不错的情况了。
总而言之,通常是两篇。
你要问你攻读博士学位的学校,有的一篇不要,有的要几篇还需要看期刊等级……不一而论,关键是论文要写好是关键的及关键
清华一年2篇CNS。清华大学博士生4年在CNS三大期刊上发表8篇论文提前一年毕业,_一般而言,在清华大学读博士,能够顺利毕业,就已经很不错了,更不要说提前毕业了。然而,白蕊就做到了。
您好,你的问题,我之前好像也遇到过,以下是我原来的解决思路和方法,希望能帮助到你,若有错误,还望见谅!有过研究生经历的同仁们,自然会对上学期间要求硬性在国家核心期刊发表几篇论文作为能否授予硕士学位和博士学位的重要参考标准,如果没有按时按量发表到制定标准的期刊文献上,你连参加毕业答辩的机会都没有。目前绝大多数高校都严格尊重这条规定。而清华大学做出了一个破天荒的决定,清华大学的硕士研究生申请硕士学位,不再硬性要求上学期间在核心期刊上发表论文。这可以说是给所有的清华硕士研究生解绑了。他们可以全身心的投入他们所研究的课题之中,不要求在期刊上发表论文,但并不意味着可以任性随意的毕业,最后的毕业学位论文成为了衡量一个学生在研究生期间成绩是否合格的终极考量标准。 也就是说清华大学不要求学生发表期刊论文,但学位论文还是要求非常严格的,要严格按照毕业论文的字数、格式、参考文献等具体要求按时完成,方能成功毕业。中国高校现在普遍一个问题在于唯论文主义,教师要论文才能有课题,才能升职称,才能涨工资,学生有论文才能顺利毕业。高校每年产出论文的数量巨大,但论文的质量太低,原创新不足,基础研究不够,课题前瞻性不足,这都是主要的问题。 最可气的是,学校将论文发表的数量作为考核一名老师是否称职,学生是否合格的唯一标准。这就导致了高校作弊现象不断,学生在校外请枪手代笔,甚至有些老师的论文也是由枪手完成,更奇葩的是老师和学生一起作弊,老师替自己的学生完成论文,自己进而能获得职称的晋升。在这种唯论文论英雄的大学教学环境的之中,是不可能产生出真正的研究成果的,这也极大程度上拉低了我国高校的总体研究水平,唯论文论这一毒瘤必须铲除。 清华大学可谓是在这个方面走到了全国高校改革的前面,清华大学大学早几年已经去除了博士申请学位必须要求发表论文的规定。现在进一步将这一改革扩展到硕士研究生领域,可谓是大快人心,引领高校改革浪潮,不愧为全国首屈一指的名校。清华还是要探讨一下是否能为教师松绑的话题,这才能进一步激发老师的教学积极性。,非常感谢您的耐心观看,如有帮助请采纳,祝生活愉快!谢谢!
我认为学术水平与年龄无关,与自己的自我认知有关。中国29岁美女科学家发6篇Science论文获百万大奖。2022年10月31日达摩院青橙奖名单公布,首次有4位女青年科学家获奖,每人奖金为100万元,西湖大学生命科学学院副研究员白蕊位于获奖名单之中,据悉29岁的西湖大学女科学家百蕊是完全由本土培养的青年学者,从7年前开始跟随施一公院士扎入RNA剪接体研究,经过多年努力,她参与并主导完成了全球唯一覆盖完整RNA循环的系列成果,目前这名青年科学家获评青城将以第一和共同第一作者身份在Science上发表6篇论文,实现多项世界级突破。科研的成功与年龄无关科研的成功与年龄无关,主要是看个人能力。白蕊在科研上并不缺少天赋,她自己也承认,她在某些方面做得还不够好。但是,要知道:能把自己所做出来的事情做到最好,并且最终取得成果,这才是一个科研人员应该做的事情,在笔者看来,白蕊将来的发展方向应该是在高校里,攻读双博士学位。学术水平与年龄并没有必然关系。年龄并不会影响学术水平。百蕊的成长之路是相当励志的,内蒙古普通家庭出身的,百蕊从初中开始就坚定了一个目标,那就是生物科学在大一的时候就决定不要出国,第1次保研清华去施一公的实验室以失败告终。经过不断的努力之后,终于得偿所愿,据悉仅仅用了半年时间,白蕊就成为了施一公实验室课题组的骨干成员,4年的博士生涯里共发表了高水平研究论文9篇。目前白蕊是世界上唯一一个捕获全部类型剪接体团队的核心人员,掌握了世界领先的剪接体生化研究技术
在事业上发现没办法长足进步之后她又想到了祖国,工作不顺利的她想要寻找国内的科研机构解决自己的未来发展,但是最终没有一个机构愿意收留她。
她已经被美国抛弃了,变成到哪里都不受欢迎的人,这样的人就是特别的可恶的,让人超级不喜欢的。
我个人觉得是与年龄没有的,是跟他个人的阅历有关系,还有跟他的知识面有关系。还有就是他的学习能力。
清华大学二站博士后,博士后需要发几篇论文,我的回答是清华大学二战博士后需要发三篇论文
半年之内。清华大学博士毕业论文,要在规定的时间内去完成,所设规定的时间在的半年之内。
不再仅仅只是看肉眼所见,活体环境下的微观世界也正在向我们展示它独特的 “风景”。历时三年的艰苦攻关,清华大学研究团队成功打破传统光学成像局限,创造性提出数字自适应光学框架,发明了扫描光场成像技术,自主研制出扫描光场显微镜,合称为 DAOSLIMIT (Digital Adaptive Optics Scanning Lightfield Mutual Iterative Tomography),这意味着活体三维、长时间、高分辨率的显微观测最终成为现实。2021 年 5 月 25 日,题为《数字自适应光学迭代层析成像技术使三维亚细胞毫秒尺度活动的小时级长时活体观测成为可能》(Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale)的研究论文,在线发表于《细胞》(Cell)期刊上。该论文由清华大学脑与认知科学研究院、自动化系戴琼海课题组,以及该校生命学院俞立课题组合作完成。该研究将仪器研发与生命科学应用紧密结合,通过深入地交叉合作、迭代开发,构建了一套可解决一系列具体生命科学问题的超级显微镜,为未来更多生物发现提供了可能。论文第一作者、清华大学自动化系博士后吴嘉敏向 DeepTech 介绍:“这项研究最大的成就在于,DAOSLIMIT 能够在大范围的成像视野内,实现分块自适应光学,以横向 220nm 和轴向 400nm 的光学衍射极限分辨率,保持毫秒级的三维成像速度,将哺乳动物活体三维连续观测时长提高到小时级,活体成像时空分辨率大幅提升,而光照对样本的光毒性却大大降低。”现阶段,在离体培养的细胞上进行生命科学研究仍然是主要手段,比如培养的肿瘤细胞,在体外就可以很轻易被杀死。而一旦肿瘤细胞在活体环境内,有着三维血管以及各种各样细胞因子的影响,会让很多药物束手无策。吴嘉敏表示:“我们认为生命科学研究发展的趋势,是从体外细胞这种相对简单模式到活体环境下去观测大量不同细胞、不同细胞器间在不同时空尺度下交互的真实过程,比如果蝇、斑马鱼、小鼠、非人灵长类等模式动物,这种越来越复杂的动物模型可能会给人类带来更直接的帮助。但这也给传统成像带来前所未有的挑战,因为生物体内成像环境非常复杂,变化非常快,传统的显微成像很难在活体环境内达成较好的成像效果。这就好比学车的时候从固定的训练场里转变到复杂的城市街道以及森林山地一样。”受到三维组织分布、光学像差、光毒性等诸多因素的限制,在哺乳动物活体环境内进行高速亚细胞分辨率长时程观测,始终是一个悬而未决的问题,极大地制约了脑科学、免疫学、肿瘤学等等的深入研究。正是出于实现高分辨率长时程观测的初衷,该课题组展开了长期的实验研究,而辛苦耕耘终将有收获,此项研究成果把一切都变成了可能。DAOSLIMIT 的这三个突破,其实是以一套技术去整体实现的过程。首先它是一个全新的成像技术框架,能够动态获取成像场景的三维信息,并能在较大轴向范围内保持场景的聚焦,充分利用被激发的整个三维体内的荧光光子,从而能用极微弱光照去来激发整个三维体,并保持足够高的信噪比。传统光场成像,可以通过多角度获得三维信息但严重损失了空间分辨率,主要原因是受到海森堡不确定性原理的限制,在空间分辨率和角度分辨率之间存在难以弥补的矛盾,无法同时获得很高的空间分辨率和很高的角度分辨率。而 DAOSLIMIT 成像方法的最大优势,在于它绕过了这种矛盾,它能充分利用微透镜本身的光学衍射带来多角度间的频率耦合,结合高速空间扫描,借鉴叠层成像的概念,先损失一部分空间分辨率去获取足够的角度分辨率,再利用样本时空连续性的约束,去恢复足够的空间分辨率,从而同时获得高的空间与角度分辨率。另外一个优势是,DAOSLIMIT 提出了数字自适应光学的框架。在活体组织内,三维折射率的不均匀分布所引起的像差,导致深层成像的分辨率都非常的低。DAOSLIMIT 通过不同角度的光线采集,在数字端进行像差估计和恢复,可以非常高速地实现大范围的自适应光学矫正。最终保证活体成像的时候,分辨率也能够达到衍射极限。“迁移体” 是清华大学俞立实验室近年来发现的一种新的细胞器。得益于 DAOSLIMIT 的运用,迁移体能够在活体哺乳动物内被清晰观测。吴嘉敏表示:“我们同时在多种实验中观测到了迁移体,分别是在斑马鱼与小鼠的活体内,清晰地观测到了迁移体和丝状伪足在哺乳动物体内的生成与变化,以及一系列可能存在的功能。”迁移体在免疫反应方面,会起到类似烽火台的作用。免疫细胞遍布在肝脏表面,移动的时候留下很多迁移体。哪里发生细菌感染或者免疫反应,迁移体就会去通知邻近的免疫细胞,实现大范围的信息交流。而肿瘤转移与此类似,比如肿瘤细胞有时候会被限制在一些比较狭窄的血管难以通过,它就会主动吐出囊泡,去做到更好的扩散。而当肿瘤细胞在血管内会受到冲击时,它还会在相邻细胞间生成丝状结构,帮助抵抗血流流速的压力。至于为什么会选择斑马鱼和小鼠来进行实验?原因在于它们是生物科学研究中比较典型的模式动物。斑马鱼是脊椎动物,特别是斑马鱼幼鱼会比较透明,成像更容易。而小鼠是很小的一个哺乳动物。模式动物越接近人,观测到的现象才越能够对人类 健康 产生越直接的影响。吴嘉敏认为对这种迁移体的观察,可能会对未来生命科学和医学带来几个方面的改变:第一个改变是,现在生命科学研究的许多细胞或者细胞器,可能会在活体环境下展示新的功能或者说新的现象,而这些现象是以往培养的细胞中不具备的,比如说免疫感染或者肿瘤转移;第二个改变是,迁移体提供了一种新的细胞相互交互方式。以往人们认为,细胞是通过互相接触进行的细胞交互。但现在有了新发现,细胞可能类似于我们寄快递,会在某个位置抛下一个迁移体,通过这个迁移题实现远距离的传输,比如肿瘤细胞的转移。这种新的细胞交互方式,可能会给生命科学会拓展更多的研究领域;第三个改变,体现在临床应用上,研究人员发现血管内,囊泡的数量远远大于细胞本身的数量。好比如 100 毫升血液,它包含一个肿瘤细胞的概率是非常低的,但 100 毫升血液包含有肿瘤遗传物质囊泡的概率,却会有显著的提升。这为未来的早期癌症研究,提供了一个新的思路。“门捷列夫曾经说过,科学从测量开始。列文虎克发明了显微镜,才打开了整个微观世界的大门,正所谓工欲善其事必先利其器,我觉得科学仪器的发展,能够不断地开拓人类认知的边界。因此我科研上的初心,就是通过自己的努力,不断去开阔人类认知视野,拓展科学的边界。” 吴嘉敏表示。而 DAOSLIMIT 显然就是一个这样的科学仪器,通过计算成像的手段,让人们去了解或者说看到更广泛的一个世界,从而推动包括细胞生物学、肿瘤学、脑科学等在内的整个自然科学的进步。因为像这类基础科学,包括细胞与细胞间的交互作用以及细胞器间的交互作用,在单个细胞层面已经取得了不少研究成果。吴嘉敏告诉 DeepTech:“但是当某个细胞或细胞器处于真实的生命体内时,表达的功能可能会涉及到一些更复杂的层面,而在体外并不具备这样的研究环境。由于在活体内的传统成像难以观测,因此我们只能通过旁敲侧击的方法去理解它扮演的角色。而我们为这系列问题都提供了一种新的解决方案。”最重要的是,DAOSLIMIT 的实用价值并不止于此。首当其冲的就是药物筛选,比如一些往常异常艰难的关于类器官的药物筛选,因为有了更好的成像能力,人们就可以在活体的环境下,给出更多更真实、更高效的药物筛选建议。据他介绍,团队下一步要做的是介观尺度的动态三维成像,一方面它能够助力实现百万,千万量级的神经同步记录,另外也能够去开拓被他称之为介观尺度的生命科学,这也是戴琼海院士团队一直努力的方向。除此之外还可以引申到另外一个问题,因为以往的光显系统设计更多的是为人眼进行的设计,表现为一种模拟化的成像方式,从而对光学信号进行模拟变换,让人眼看到的图像更清晰。但是在信息化智能时代,我们需要设计一种新的光学系统,它是为机器服务的,智能光场成像就是其中的典型。未来,科学仪器的地位将会不断提升,也必定会有更多新颖、先进的机器涌现出来,陪伴着人类开拓更广阔的科研无人区。
中科院自动化研究所兼职老师