自 1999 年起,《麻省理工科技评论》每年在全球范围内从生物医药技术、能源材料、人工智能、量子计算和通信、智能制造等多个前沿学科和科技领域中遴选出 35 岁以下对未来科技发展产生深远影响的远见者、先锋者、发明家、人文关怀者或者创业家。 

“35 岁以下科技创新 35 人”(35 Innovators Under 35,以下简称 TR35)堪称科技领域全球极具影响力的青年人才评价体系之一,在产业界和学术界获得了广泛认同。 

为了更好的将“创新城”与“青年人”更好的融合和碰撞,杭州未来科技城将联合《麻省理工科技评论》中国于 2022 年 11 月 14 日-15 日在杭州未来科技城举办第二届「2022世界科技青年论坛暨《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”全球-亚太区发布仪式」。本届峰会,我们将以「看见未来」作为主题,邀请 2022 年 TR35 全球及亚太入选者,以及往届 TR35 China 的入选者们,一起在杭州未来科技城,分享成果转化最为生动的经验,展望活力青年引领的未来。

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以下为  清华大学 吴嘉敏 在2022 世界科技青年论坛暨《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”全球-亚太区发布仪式的精彩演讲,由云现场整理。

大家好,我是来自清华大学的吴嘉敏,很荣幸能在这里介绍我们的工作《活体器官显微成像与理解》。

就好像自然界中的鸟群一样,通过大量的个体间相互作用,能够产生非常复杂的整体行为与功能。在我们体内大量器官中,每时每刻都在发生这样的现象。无论是大规模神经元素组成的脑网络,还是大量免疫细胞汇聚的淋巴结,都具备单个细胞上所没有的功能,这些神奇的现象和图案,如何从简单的个体中产生,极大的引起了我的好奇心。而一旦能够理解这些复杂现象背后的组织机制与功能,将对人类的生命健康带来至关重要的帮助。

然而现有成像技术和空间带宽机、光学像差、光毒性等物理局限,在连接微观与宏观的界观尺度上,始终存在着一个巨大的技术空间,使得现有研究无法同时从细胞、组织、器官的不同尺度下观测生命体在不同生理与病理条件下的时空异质性,长期制约了脑科学、肿瘤学、免疫学等学科的发展。

过去几十年里,瞄准这一国际难题,计算功能图像的研究工作区别于传统的成像技术所见即所得的里面,我们为机器建立了一套分布式感知的架构,能够以前所未有的精度记录下整个成像过程,而非图像本身。在数字化后处理过程中,成像的有效数据通量和时空分布都提升了两个数量级,光毒性降低了三个数量级。

基于这些新的架构,我们首次实现了小鼠皮层范围亚细胞分辨率的观测,将国际活体毫秒级三维亚细胞分辨率的观测时长从分钟级提升至小时级,开启了大规模探底相互作用的大门。

未来我们进一步开发激光活体显微技术平台,与高通量界观数据处理分析方法,建立从亚细胞、组织到器官的多尺度动力学模型,从系统学的角度解释神经、肿瘤,以迎来成像的新机遇。