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致公说事之十八:中科院上海应用物理所生命科学研究部主任何建华谈“上海光源”与创新驱动

只有科技的创新才能引领技术的创新
 
 

  【主持人的话】

   韩正市长在今年上海“两会”上再一次明确强调,“四个中心”建设离不开创新驱动。创新包含许多方面,其中科学技术的创新无疑起着引领的作用。坐落在浦东张江高新科技园区内张衡路旁的上海光源是我国自行建成具有国际先进水平的最大的大科学装置和多学科实验平台,同时也是一个实现中国科学和技术人员长期来一直梦想的硕大创新舞台。“上海光源”拥有哪些光源的科学装置?能为中国科学界和工业界提供怎样的实验功能?对我们的原创科学研究能够提供什么帮助?
  2012年2月29日(周三)15:00—16:00,中科院上海应用物理所生命科学研究部主任、博士生导师何建华做客东方网“致公说事”节目,就“创新驱动与上海光源”话题与网友展开讨论。欢迎提问!

   聊天现场

  【嘉宾介绍】

   何建华,男,中科院上海应用物理所研究员,博士生导师。现任上海光源国家科学中心(筹)副主任、中科院上海应用物理所生命科学研究部主任、上海应用物理所学术委员会副主任、国家蛋白质科学研究上海设施工程副总经理,中国生物物理学会理事、中国晶体学会理事、上海市物理学会常务理事。
  何建华主要从事同步辐射技术及其在生命科学中的应用研究工作,参加了国家重大科学工程上海光源的可行性研究、预制研究、工程建造及开放运行等,作为上海光源工程实验分总体负责人,负责协调上海光源首批光束线站建设,并具体负责完成了上海光源生物大分子晶体学光束线站的设计与建造任务,该光束线总体性能指标居于国际最好水平之列,现已投入运行提供用户开展蛋白质晶体结构研究,支撑我国结构生物学家取得了大批高水平研究成果。期间,还负责设计、研制了国内第一台用于同步辐射X射线光束线的弧矢聚焦晶体单色器。此外,他还在蛋白质晶体生长、蛋白质结构测定新技术与新方法、以及蛋白质结构与功能方面开展了一系列探索研究,部分结果已发表在Angew. Chem.、Acta Cryst.D等国际知名学术刊物上。
  2009年何建华研究员入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选,日前他作为上海光源团队的主要成员,获得“2011年中国科学院杰出科技成就奖”(集体奖)。

 

 

 
 
[主持人]: 各位网友大家下午好,我是主持人郝静芳,欢迎收看由东方网为您带来的致公说事视频直播节目,今天来到我们节目的嘉宾是中科院上海应用物理所生命科学研究部主任、博士生导师何建华,就“创新驱动与上海光源”话题与网友展开讨论。何老师您好!
 
 
[嘉宾何建华]: 主持人好,各位网友大家好!
 
[主持人]: 我们今天主要和大家交流的主题是创新驱动与上海光源,当我们看到这样的标题的时候,大家都知道现在上海处于创新驱动,转型发展的阶段,你是怎么样理解上海城市在转型当中的创新呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 创新是各个层次上的,科技是创新的一个重要的环节,只有科技的创新才可以引领技术的创新,然后是产业创新的过程,我们作为科技工作者,也致力于为科技创新做一些事情,这就是我对创新的理解,我所从事的工作单位是上海光源,就是一个典型的科技创新平台,下面我和大家在这个方面做一些介绍。
 
 
[主持人]: 我们知道你每天接触的工作内容就是不断的创新,我们很多网友也提交了一些问题。一位网友说曾经路过浦东的时候就看到过荧光闪闪的大的建筑,是不是就是上海光源呢?
 
[嘉宾何建华]: 是的。
 
[主持人]: 我了解的相关资料,上海光源的选质址有非常多的讲究,可以讲一下这个故事吗?
 
 
[嘉宾何建华]: 我先介绍一下什么是上海光源,上海光源是由中国科学院和上海市共同建设的国家大科学工程,它可以在很多领域里面,比如说生命科学,材料科学,物理学,化学,环境科学等等领域里面提供非常重要的手段来开展相关的研究。当初为什么要选择这里建设,因为它的用途非常广泛,对于整个的学科非常重要,上海市在和科学院商量以后,认为这个是一个非常好的装置,对本市非常重要,所以就决策要在上海建设光源。建设在什么地方当时也有很多的考虑,我们第一希望光源是可以非常方便的被大家使用,因为对高科技的支撑作用,上海市非常希望把它建成上海市一个重要的高科技开发平台,张江高科技园区是一个合适的地方,因为它进入了很多的高科技企业,都有可能会成为上海光源的重要用户。从物理条件上面来讲,它有很多的要求,比如说要求非常稳定,减少振动,在这样的区域里面,怎么样可以做到这点,我们需要进行非常周密的,科学的研究和考察才可以确定这样的选址是不是合适。我们选择张江高科技园区做了大量的工作,最后认为还是可以建设高性能的装置。
 
[主持人]: 构筑很多科学实验的平台,对物理空间一定有很多的要求,那么上海光源对于这个要求有多精密呢?
 
[嘉宾何建华]: 上海光源是一个非常精密的仪器,要求整个装置的稳定性非常好,就是这么大的装置振动的要求要小于一微米,就是比如说头发丝的几十分之一还要小,如何实现的呢?我们在选址的时候做了非常多的研究,包括地铁的影响,磁悬浮的影响,我们也采取了特殊的措施保证整个地基减少振动,上海光源打下了40多根特殊的桩,我们稳定性可以达到小于250万微米。通过这个项目的研究,我们国家很好的掌握了在大型装置超稳定技术的实现。
 
 
[网友556476]问:  [12]上海光源的造型如海螺,有什么说法吗?
[嘉宾何建华]: 这个意义有两个方面的,作为这个装置它的基本形状是环形的,它的主体是一台环形加速器,它要引出很多光束线站开展研究,这样的研究工作需要在实验大厅里面做。光源的整个形状,除了科学性以外还考虑到了科学艺术的结合,它是一个鹦鹉螺的形状,有一种很强的动感,再追溯一下,蟹状星云是人类在自然界中最先观察到的同步辐射,它的形状就有些这个样子。
 
[主持人]: 你刚刚讲到同步辐射,对于我们来说是比较陌生的,我们很容易把它和激光进行混淆,更多人的听到上海光源,一听到光感觉是照明的光,那么什么是上海光源,我们怎么样去理解呢?
 
[嘉宾何建华]: 光是很大的范围,是一个大家族,我们平时看到的光是可见光,上海光源的用途不是用于照明的,不像普通的可见光用于照明的目的,我们是利用这个光,也就是电磁波的性质来开展各种各样的研究,主要是对于物质结构的研究。可以说上海光源是一个超级显微镜。
 
 
[主持人]: 那么上海光源的建设,对于上海科研来说有什么样的意义?
 
 
[嘉宾何建华]: 它对上海的科学研究有非常重要的支撑作用,比如说在生命科学里面,我们知道蛋白质结构是开展许多生命科学研究的基本信息,很多蛋白质的功能都是要从蛋白质结构上面来认识其分子机理,知道蛋白质的结构很重要。对于蛋白质结构研究而言上海光源就像是一台非常精密的结构测定的仪器。从上海光源建成一直到现在,也有大量的工作在这方上面。比如说在2009年甲流感的时候,中科院微生物所的科学家就用上海光源成功测定了甲流感病毒蛋白的结构,对于疫苗和药物的研制都有非常重要的作用。
 
 
[网友663409]问:  [28]有消息称在上海光源建设中,集中了国内在相关领域里大量的最新技术打造出来的,是这样吗?都有哪些最新的技术?
[嘉宾何建华]: 大型的装置建成一定是多种技术的集成,关于振动的问题如何解决是一个方面,我们还有非常多的高精密技术,如高精度的机械加工、超高真空技术、超精密的光学技术,这些技术很多都是在建设过程中一边研制一边发展最后形成的,可以说是集全国之力,有近500家单位参与了上海光源工程建设。
 
[主持人]: 因为在张江高科有很多先进的技术企业本身就是在他们的附近,这是不是上海光源可以给他们良好平台的原因呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 是的,这也是符合上海市的发展规划,也满足了一部分高科技企业的需求,现在张江地区医药企业特别多,目前已经有超过10家的制药公司利用上海光源进行药物研发。
 
[主持人]: 能够受益于上海光源的企业有多少呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 现在在浦东有12家,我想这仅仅是一部分,因为上海光源开放的时间还不长,对于企业来讲也有一个了解的过程。
 
[主持人]: 对于今后长远的发展来讲,上海光源今后可能服务到的领域,或者是上海的高科技的企业,可能会有多少呢?
 
[嘉宾何建华]: 应该是很多的,因为上海光源到目前为止,我们作为一期工程里面,只建设了7条光束线,但是上海光源有建设60条光束线的能力,也就是说我们还有85%以上的能力没有开发,我相信从我们的了解上面看,除了药物,化工也有大量的需要,化工催化技术研究是上海光源非常重要的领域,在微电子方面也是上海光源可以发挥重要作用的地方。
 
[主持人]: 我们涉及到整个科研的产业链是非常大,而我们说到整个上海城市的转型发展的过程当中,我们看到对于自主研发自有知识产权是非常看中的,作为上海光源来说,有怎么样的一些自有的科研成果呢?
 
[嘉宾何建华]: 上海光源是作为一个平台,首先是把这个平台运行好,让全国的科学家利用这个平台做研究,所以从我们的感觉上面来讲,他们的成果就是上海光源的成果,这也是国家对于我们的考核指标,所以我们并不刻意追求我们自身,或者是我们一个研究所做的成果,因为它是一个大的平台。目前利用上海光源开展研究的大学、研究所有200多个,8000多人次,所以这不是我们一个所可以达到的,所以我们主要是通过平台的作用进行辐射,对这些创新研究提供非常重要的技术支撑。
 
[主持人]: 有一位网友说知道上海光源团队获得了中科院杰出成就奖奖,可以介绍一下所取得的成就吗?
 
[嘉宾何建华]: 就上海光源建设而言,我们是以世界上最少的投资,最快的速度建成了国际领先的上海光源,建成以后我们在很短的时间里面就向全国用户开放,至今有大量的用户利用上海光源,到目前为止已经有来自各个大学的研究所,科学家利用上海光源发表了在国际上最顶级的期刊上面 Nature、Science 和Cell上发表了十篇论文,还有100多篇高水平的研究论文,从论文数量上面看已经产生了大量的研究成果。在产业方面也有10多家公司利用上海光源产生了很好的社会效益与经济效益。
 
[主持人]: 可能老百姓提到科研产品,或者是成果的时候,更希望这样的高科技的技术在我们身边是不是可以得到充分的应用,对于我们生活会带来什么样的改变呢?
 
[嘉宾何建华]: 科技是可以改变我们的生活,改变的我们的社会,从我们日常接触的材料上面,比如说有一个研究组在做新的晶体管材料的研发,它的应用对新的电子产品会有高大的影响,我们现在可以感受到我们的电子产品在日新月异,越来越小,功能越来越强大,这就离不开新颖的电子器件的研发。比如说高性能碳纤维材料,在飞机制造上很有用,现在世界上对于能源很重视,对于减碳减排的要求很高,希望飞机、汽车是节能的,这些新型材料的研究都可以发挥很重要的作用。包括环境污染的问题,利用上海光源可以对大气当中的污染物进行追踪、分析,确定来源和循环途径,提出解决问题的参考良策。
 
[主持人]: 有网友想问一下,在你们进行某一些项目的研发过程当中,会不会也遇到一些比较难以克服的困难呢?
 
[嘉宾何建华]: 遇到各种各样的困难是非常多的,甚至我现在也想不起哪个困难对我印象特别深刻。我们是一个团队,我们解决技术难点的途径都是对设计方案进行反复充分的思考论证,碰到问题也可以求助于同行,国外专家,可以再看看,想想,然后再对方案进行测试,看一下方案是不是达到预期效果,最后再来付诸实施。在每一步都可能让科研人员难以入睡,我们是在克服这些困难以后,一步一步走过来的。
 
 
[主持人]: 那么在你所接触到的科研课题当中,你身边的同行最多会给自己怎么样的鼓励去让自己解决这样的科学难题呢?当我们解决了以后我们的心情又是什么样的呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 我们是一个大的装置,是团队性很强的事情,大家为这个事情走到一起来,追求一个共同的目标,大家有一种拼搏的精神,要严谨求实努力拼搏去做好每一件事情。在过程中我们碰到很多困难,也是通过自身的努力钻研,也包括集体的力量群策群力解决这些问题,在困难的时候也会求助于国内国外的专家,听一下他们的建议,再想一想自己的方案这样一步一步的解决。当我们解决了困难的问题,也是非常的兴奋。每一次关键调试成功的时候,大家都在欢呼,还要打开香槟庆祝。这也是我们的一种动力,激励大家一直做下去,一定要做好。
 
[主持人]: 上海光源多次在强调它是一个科研的平台,它是一个非常好的,大家共同来进行技术突破和开发的非常好的场所。你刚刚提到很多具体的数值,有多少个项目在上海光源这个平台上面诞生,作为这个平台,一方面除了给大家提供技术上面的支持以外,会不会给科研人员提供非常好的交流平台呢?
 
[嘉宾何建华]: 是的,同步辐射是一个天然的交叉平台,大家可以想一下,在一个大厅里面我们有来自于材料科学、生命科学等各领域上百名科研人员在一个环境下做研究,非常有利于交流交叉。从学科上面讲它也是同一个实验装置可以服务于多个领域研究,这个方法应用到各个领域也是一个交叉的,所以这个方面是非常好的,把各种各样的专家汇集到一起进行交流。
 
[主持人]: 那么对于我们在技术上面的突破会不会更多带来智慧上面的火花的碰擦呢?
 
[嘉宾何建华]: 有的,这样的事例还是比较多的。比如说做材料科学的科研人员来之前只是知道利用其中之一的方法进行结构的研究,但是他来了以后知道了还可以用另外的方法从另一个方面进行研究,这就是交叉的体现。
 
[主持人]: 在网上有很多的网友不仅仅对我们谈话的内容非常关心,他们本身自己也是作为自然科学,或者是科普内容非常感兴趣的朋友们,他们问上海光源会不会面向社会开放呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 我们对社会开放有两个含义,如果是通过上海光源进行研究是可以的,我们有专门的网页接受申请,如果你提出的科学问题得到了认可,申请书通过了专家的评审以后,我们就可以安排你来做实验。另外我们也是公共的平台,可以对外开放、参观,因为我们首先要保证科学研究的正常进行,所以来参观是要组织的,还不能接受个人自由参观。有组织的参观活动是可以的,比如说中学要组织参观可以向有关部门联系,提出申请,我们是可以适当的安排进行这样的活动。在去年一年里面上海光源一共接待了超过一万人次的参观,这里面相当多的是专家、学者和研究人员,也有不少大学生、中学生。
 
[网友033790]问:  [109]浦东这个光源是否能对社会作有限度开放?因为上海光源这个概念对一般民众来说太遥远了,没有直观认识,如果开放,特别是对青少年开放,恐怕能激发大家对它更多的兴趣
[嘉宾何建华]: 我们会做这个方面的努力,比如说我们可以在每年设定某一天作为我们的开放日,让公众都可以来看一下,目前因为用户非常多,还是运行的初期,我们还没有设立正式的开放日。
 
[网友570074]问:  [103]据说光线能用来治病,有这回事么?上海光源是不是专门为治病设计的?
[嘉宾何建华]: 我先补充一下上海光源的原理,上海光源是同步辐射光源,它的波长范围可以从红外一直到X射线,在这个里面像X射线我们就可以引出来用做疾病的治疗,但是上海光源设计为一个多学科的平台,目前上海光源的目标不仅仅是医学或者治疗,它有很多的方面,所以它还不是专门为了治病而设计的。如果进一步发展以后,如果有一些医院需求特别强,也是可以建造小型的,专业的光源用于治疗。
 
[网友720767]问:  [69]请教,讲到辐射大家都有一点害怕,主要是感到这看不见摸不着的东西可能会影响到人们的身体健康,那么上海光源采用的同步辐射究竟是怎么一回事?和一直争论不休的手机辐射一样吗?对周边的环境影响大不大?
[嘉宾何建华]: 同步辐射和手机辐射都是属于电磁波,但是我们这个辐射是完全局限在装置内部的,我们有足够的防护措施,让这些辐射不发射到外面,这是我们利用这个科学装置进行研究的前提条件。所以这个就像大家拍X光片一样,在X光室以外它的辐射就是很小的。我们不能说在我们的自然世界里面完全没有辐射,因为辐射是无处不在的。就上海光源而言,不要说上海光源的外面,就是上海光源的大厅里面,已经做得和外面的环境一样安全。
 
[网友603495]问:  [80]作为国内迄今为止最大的科学实验平台,它是由许多部件组成的,我想问在整个建设过程中有多少是国产的,或者说国产的设备在其中占了多少百分比,这也是一个反映我国科学技术综合水平一个很重要的因素。
[嘉宾何建华]: 我们整个装置超过70%的设备是国内自己研制的。现在医院里面很多先进的仪器,比如说磁共振成象,CT等,这种设备是多数从国外进口的。也有很多研究设备,如电子显微镜也是大量的从国外进口的。但是我们这个装置70%以上都是我们在国内研制的。
 
[网友079236]问:  [59]上海光源就是个谜
[嘉宾何建华]: 对于我们可以看得见的物体的研究相对比较容易,上海光源主要是揭示日常看不到弄不清的东西,这个就是我们所讲的微观世界的奥秘,这个方面是同步辐射所擅长的地方,它主要是用于揭示在各个层次上面的微观结构。
 
[主持人]: 请何主任在现场给我们进行一些知识上面的科普,同步辐射的光源,在我们的日常生活中的用途,或者是出现的范围大概有多宽呢?或者是给我们生活带来的影响?
 
[嘉宾何建华]: 它其实是在我们生活的方方面面,因为我们的生活方方面面都离不开现代科技,从我们吃的药,这个是最直接的,同步辐射已经成为药物结构研究的非常重要的手段,也有很多成功的例子。材料研究在很多电子产品上会得到应用,包括各种各样的高性能材料、纤维材料,也许那天你的衣服的结构也可以利用我们的光源开展一些研究。甚至巧克力的口味也可以进行研究,哪种融化度的口感最好,这个在国外已经有研究,在我们国内目前还没有。比如说空气污染的检测,同步辐射也可以起到非常好的作用,包括污染的治理,这个地方被污染了怎么样去消除污染,这个都是在我们身边的,离我们生活是很近的。
 
[主持人]: 你刚刚讲的很重要的环境,我们的空气质量好不好,我们希望早一天能够有这样的设备,可以让我们呼吸到非常好的,有质量的空气。有很多网友也想了解一下同步辐射光源本身的原理和特点是什么呢?
 
[嘉宾何建华]: 它的是利用加速器产生高能的电子,电子偏转的时候会产生辐射,这种辐射为什么叫做同步辐射,它最早是在同步加速器上面发现的辐射,所以命名为同步辐射。这样的辐射不同于大家知道的电光源,激光光源,他们的发光原理是不一样的,因为同步光源发出来的光非常亮,非常强,光谱很宽,所以它可以选择你所需要的波长,而且它还有很好的时间结构,是一个一个脉冲组成的,所以我们可以用它的这个特性来开展与时间变化相关的一些动态研究。这些是其他光源所不具备的优点。正是这些优点让同步辐射在很多领域都有很广的用途。
 
[主持人]: 我们这些装置已经有第二代,第三代不同的区别,现在上海光源是哪一代的装置呢?和之前的装置上面有哪些优势呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 上海光源是第三代同步辐射光源,第一代主要是用于高能物理研究,只是顺便利用高能电子发射的同步辐射光来进行一些研究,不是专用的同步辐射装置,第二代同步辐射光源是在这个基础之上建造的专门用于同步辐射应用的光源,但是它的亮度,因为当时技术的局限还不能达到很好的要求,与第三代光源相比,光源亮度通常会相差数百、数千倍。
 
[嘉宾何建华]: 上海光源是国际上这个领域里面最好的光源之一。
 
[网友304776]问:  [91]从上海光源的背景材料里得知,同步辐射也属于核技术,请问佳宾,这是为什么?
[嘉宾何建华]: 因为同步辐射是利用高能加速器来产生的,而高能加速器主要应用领域是核物理、粒子物理的研究,以从分类上面讲,传统上加速器是归于核技术领域。早期来说这个应用领域比较小,所以放在和加速器相关的领域,就归到核技术领域,也可以说它是利用核技术的手段产生的光做研究。
 
[网友357068]问:  [92]我国科学原创成果少,这和我们的科研手段少有一定的关系,现在上海光源启用,相信能够对我国的原创科学起到推动作用
[嘉宾何建华]: 手段是对于研究的重要支撑,我们有了这样研究的手段以后,确实可以做以前很多做不到的事情,以前不能做的事情。比如说在生命科学的研究方面,用户利用上海光源已经做出了很多的重要成果,有一大批高水平文章发表,这些都是具有原创性的科研成果。我国结构生物学学在上海光源建成以前,是以去国外去做实验为主,从整个的成果产出、研究队伍和现在比都相差很多,上海光源建成以后,吸引了一大批科学家从国外回来,利用这个平台开展研究,所以结构生物学家认为上海光源的建成促进了我国结构生物学的跨越式快速发展,快速迈向国际前沿。
 
[主持人]: 对于今后上海光源有怎么样的自己发展目标呢?
 
 
[嘉宾何建华]: 上海光源还有一系列的后续线站建设规划,全部建成以后,我相信对上海的影响会非常深远,它可以同时支撑数百个科学家利用上海光源开展各个领域的研究,对整个上海地区科技实力的提升,科学研究的促进作用是不言而喻的,我们也希望把上海光源建成我们国家科学研究与科技创新的重要中心之一,也以此服务于全国,服务于上海。
 
 
[主持人]: 非常感谢何主任今天的作客,也非常感谢各位网友的参与,今天的致公说事就结束了,谢谢大家。
 
[嘉宾何建华]: 谢谢网友,谢谢主持人。
 
 

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