跳出舒适圈,加拿大院士Mohamad Sawan的后半征程|生命线

左键@36氪浙江·2021-07-16
科幻电影里的脑机技术,正被带入现实。

生物医药产业是我国确定的七大战略性新兴产业之一。为更好厘清生物医药产业的发展动向,36氪浙江特别推出“生命线”系列报道,将重点聚焦于AI医疗、创新药、大健康、科学家四大方向。本文是科学家中的一篇。

6:30 起床

7:00 到达实验室

开会、论文和实验指导......

与爱人晚餐后继续工作至凌晨1:00休息

这是Mohamad Sawan教授在西湖大学平凡的一天。

Sawan是加拿大工程院院士,加拿大工程研究院院士,IEEE Fellow,加拿大蒙特利尔大学终身教授,西湖大学讲席教授和工学院电子学部主任,西湖大学生物医学研究与创新尖端实验室(CenBRAIN)首席科学家。

2018年,这位已经在加拿大工作、生活40多年的科学家,决定离开加拿大来到中国。

这是一个全新的国度,虽然Sawan曾有多次来访的经历,但“来过”和“待下去”有着本质的差异。Sawan遇到的困难很多——语言不通、生活习惯不同,甚至还要适应气候,但看到中国对人才、技术的支持和包容,以及生物工程技术在中国的广阔应用前景,Sawan坚定了留下来的念头。

以下是36氪浙江与Mohamad Sawan教授的对话实录:

图/Mohamad Sawan教授

结缘中国,“归巢”西湖

Q:1990年您在加拿大舍布鲁克大学获得电子工程博士学位,后又在加拿大麦吉尔大学从事生物医学工程博士后研究。为什么会想从电子工程转到生物医学工程?

A:其实一开始就是想读医学院的。上世纪70年代末,我已经申请好了去学医,因为黎巴嫩发生战乱,耽误了几个月的入学时间。当时老师就给了我两个选择,如果去工学院的话,可以立马开学;如果想学医,则要等来年开学再读。

已经耽误了半年时间了,再等也没那个心力。而且当时电子工程正是新兴专业,我也非常感兴趣,就选择了读电子工程,这一读就直接读到了博士。到麦吉尔从事生物医学工程博士后研究,则颇有拾回初心的感觉。

Q:您是否适应这样的跨专业研究?

A:还是比较好适应的。生物医学工程本身是包罗万象的专业,会涉及到生物、化学、电子工程、机械工程、材料科学等,其中电子工程恰好是我的专长。

Q:可以说说您和中国是怎么结缘的么?

A:2005年的时候,我随魁北克科技代表团访问中国,对中国的发展有了初步的印象。

到了2006年,算是和中国长期结缘了,我在上海交大做兼职教授,每年都要来中国几周,进行课程教学和科研合作。这期间,我认识了荣国光博士,我们一起合作、申报、承担了两项上海—魁北克国际科技合作项目,组建了先进的生物传感器与芯片实验室。

Q:原来您和荣国光博士是老相识啊。

A:没错,也是因为他的推荐,我2019年就彻底“住”在中国,到西湖大学任职了。 

Q:其实2018年的时候,西湖大学也才成立。您为什么不选择其他知名高校,而是选择了一所全新的大学?

A:当时,荣国光博士向我介绍,西湖大学是中国第一所集社会力量举办、国家重点支持、小而精的新型研究大学,对标的是美国加州理工的规模和斯坦福的模式。

我很好奇,就到实地和西湖大学首任校长施一公教授聊了聊。他所描绘的西湖大学办学理念和发展前景,与我未来想要做的事不谋而合,而且也给予了我参与建设新实验室的机会。

经过半年的过渡期,我在2019年1月,正式全职加入西湖大学。我有幸参与西湖大学实验室基础设施建设,并成为西湖大学的联合创始人之一。

快速组建团队,创新性研发新冠病毒检测系统

Q:刚刚提到实验室。您毕竟以前从未在中国长待过,在实验室筹备和专业人才招揽的过程中,有没有遇到什么困难?

A:在短时间内建立一个好的实验室,并招纳一支强大的队伍,是一件很难的事。好在当时我们得到了西湖大学的很多支持。在实验室筹备中,涉及场地供应、空间规划、设备选购、后勤保障等部分,学校为我们广开“绿灯”。

另外,依靠西湖大学这块招牌招揽人才其实没那么难。很多国内优秀的博士生会自发地想要到西湖大学做研究,而西湖大学也有国内一流的导师团队,可以快速筛选出合适的人才。 

Q:团队现在有多少人?

A:大概25人左右,包括15名博士生,3名科研教授,2名博士后,以及科研助理、IT工程师和行政助理等。

Q:您觉得国内博士生和加拿大博士生有哪些差异?

A:中国的基础教育非常扎实,也涌现了一大批优秀人才,可以很好完成导师分配的任务。但是另一面来看,中国培养出来的高端人才的自驱力和创新能力要普遍弱于海外。

Q:据了解,您在西湖大学的第一个项目就是研究用于新冠病毒等病原体快速现场检测的新型生物传感器和高通量自动化检测系统。您是如何评价该项目的?

A:最初决定做这个项目,还是基于强烈的社会责任感去做的。后面真的开始推进了,就发现了项目在产业化有广阔的应用空间。

首先是在国内的应用,新冠疫情目前虽然得到很好的控制,但是检测需求并没有因此降低;其次在海外,如今疫情仍在肆虐,检测需求空间巨大。

我相信,新冠疫情终究会离我们远去,但大流行病并不会。所以我们的检测系统还可适用于其他病原体、疾病标志物检测。 

Q:听起来挺有意思的。开发这么一套复杂的传感器和检测系统,想必并不容易

A:是啊,我们最后成型的产品,其实都是靠实验室组内“比稿”,竞争出来的。一开始我们并没有一个一致性的方案,还是处于探索阶段,但大家对这事是非常认真的,就提出了不同方案,比如桌面式、手持式等产品形式,未来也会相继推出来。

探索脑机接口应用前景

Q:再聊聊您现在的研究重点吧,听说您现在在研究脑机接口?

A:没错,脑机接口是比较前沿和新兴的研究方向,国内外很多顶尖团队都在布局这块。人类最复杂的器官就是大脑了,至今都没人能弄明白脑部疾病的发病原理。特别是在微观领域,也就是神经元级别,它是如何捕捉信号、生成反应,很难说清楚。

很多脑部疾病存在就诊率低、病情耽误时间长、治疗效果不佳等问题。如果能搞明白人脑的运作原理,很多疾病,譬如癫痫、帕金森、阿兹海默症、自闭症等都有被治愈的可能。

Q:脑机接口似乎是存在科幻世界的,现在还很难想象。

A:其实这类技术,早在2008年就在动物试验中获得过成功。不论什么样的外观和路径,如何将大脑中的“意念”转化为机器能够识别的指令并实现传输,都是此类技术绕不过去的一环,这也一直是我们科研工作者寻求突破的要点。

Q:介绍一下您的研究成果吧。

A:一个是神经信号表面电势检测技术,可用于检测癫痫发作时的脑信号。大脑信号获取和传输的过程,需要用到不同芯片来捕捉。为此,我们设计了低功耗的片上系统、叠加式多芯片结构以及远程供电的双向数据传输技术,将检测得到的信号经数据压缩、无线传输用于反馈控制。

另一个是研究视网膜植入芯片与用于盲人视觉恢复的外设。视觉是非常重要的功能,如果某位患者眼睛失明了,那么他的视网膜就无法接受到信息,或者神经信号传递通路无法传递信息至大脑。通过对视网膜功能、大脑成像的探索,用纳米级甚至是更精准的仪器,将它们植入到我们的大脑中,就能提升我们的听力、视觉,能促进眼部的信息在大脑中进行成像,使失明患者能看到我们所看到的事物。

Q:研究进展如何?

A:从脑机接口这块来看,可分为可穿戴式和植入式。目前可穿戴式的研究进程还是比较快的,但是芯片植入式还需要进一步的临床验证。目前,我们与浙江大学医学院附属第二医院有合作探索用人工智能芯片预测癫痫发作,改善癫痫病人的生活状况。

有困难,但光明依旧

Q:您是怎么看待前沿科技和商业化应用两者间的关系?

A:科研机构一般会花更多的时间去做基础性研究,而企业的研发则是基于产品定位,定向开发研究。

Q:成立深深科技,是不是也意味着您有了商业变现压力?

A:不可否认,成立公司后,商业化变现就变得非常重要。我们首先转化的新冠检测系统就是非常合适商业化变现的,未来量产获得营收后,这笔资金也可以补充到更多新项目和产业化变现之中。

Q:和国外相比,您觉得中国生物医药产业存在哪些优势和劣势?

A:先说说优势,一个是人力资源丰富,另一个是政府投入也比较大。

劣势方面,中国在芯片发展上容易受到海外制约。目前,国内大部分半导体芯片都是国外进口的,在高端医疗器械上尤为明显。同时,国际知名品牌占据了主要市场份额,中国品牌想要突围难上加难。

不过芯片问题终将解决,我十分看好中国生物医药产业的未来前景。

Q:您觉得未来医疗器械赛道哪些细分领域会有较大发展空间?

A:一个是AI。随着深度学习的不断发展,我们对人脑的认识会更加清晰。通过对大脑的信息解码,AI可帮助我们破解一系列疑难杂症。

另一个是视觉成像。人的大脑中能将眼睛看到的东西进行成像,那我们能看到不同的颜色是基于什么样的原理呢?是视觉信号的传递。通过芯片上的控制单元和收发机的植入,我们可以看到具体的图像是如何进行成像的,并对这些功能进行分析,最后在大脑中进行精确的修复,最终目的是恢复失明10年甚至20年的患者的视觉。

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