2019年12月14日,由DeepTech 深科技与《麻省理工科技评论》共同评选的第三届中国区“35岁以下科技创新35人”榜单在北京公布,35位入榜者中有3位清华教师和7位清华校友,分别荣获先锋者、发明家、人文关怀者称号。
3位教师是,清华-伯克利深圳学院智能成像实验室副教授方璐、清华大学化学工程系助理教授刘凯(2009级博,化学系)、清华大学地球系统科学系副教授刘竹。7位校友是,普林斯顿大学计算机系助理教授陈丹琦(2008级计算机系)、美国加州大学圣塔芭芭拉分校博士后邓磊(2012级博,精仪系)、复旦大学化学系青年研究员龚鸣(2007级化学系)、宾夕法尼亚大学医学院肿瘤学系助理教授金橙橙(2003级生物系)、西湖大学研究员卢培龙(2009级博,生命学院)、加州大学伯克利分校博士后陈硕(2001级本、2005级硕,化工系)、加州大学欧文分校博士后研究员同丹(2013级博,环境学院)。
以下为《麻省理工科技评论》2019 年中国“35 岁以下科技创新35 人”入榜清华人的介绍(按获奖类别、姓名首字母排序):
—先锋者—
陈丹琦(2008级计算机系)
年龄:29 岁
职位:普林斯顿大学计算机系助理教授
获奖理由:她将深度学习用于一系列自然语言处理重要问题,帮助机器获取知识、更好地回答问题。
在使用神经网络/深度学习技术解决自然语言理解问题方面,获奖人是最早的探索者之一,在该方向有着诸多开创性研究,覆盖多个核心技术问题,包括且不限于最早将神经网络模型应用于信息提取任务,开创了将深度学习应用于依存句法分析的方向,建立了能够借助大规模开源外部知识库提问答能力的早期开放域问答系统等。
获奖人在机器阅读、知识提取等方向的一系列研究成果,在帮助学界开创新方向的同时,也在业界得到大量的应用和验证。基于这些成果,机器正在获得更好的、真正的回答问题的能力,而非简单地返回文档搜索结果。
邓磊(2012级博,精仪系)
年龄:29 岁
职位:美国加州大学圣塔芭芭拉分校博士后
获奖理由:他是世界首款异构融合类脑芯片“天机芯”的主要设计者,用自动驾驶自行车验证通用智能的可行性。
获奖人作为主要设计者完成了世界首款异构融合类脑芯片“天机芯”的研制。该芯片区别于传统的智能解决方案,既可支持脉冲神经网络,又可支持人工神经网络,创造性地将计算机科学导向的机器学习与脑科学导向的神经形态计算在同一平台上相互融合。
在真实的无人驾驶自行车应用场景中,“天机芯”验证了其解决感知、追踪、过障、避障、自动控制、语音理解、自主决策场景的能力,可体现 10 倍以上的能效比。
“天机芯”为未来的人工智能和脑科学研究带来了新的计算平台,或将在科学研究中成为下一代人工智能和脑科学的重要基础设施,为通用人工智能的实现提供了全新的可能。
方璐
年龄:33 岁
职位:清华大学副教授
获奖理由:她提出了新一代智能光场成像理论与技术,突破人眼极限,面向大范围动态场景的视觉感知与处理,实现了机器看的全、看的清和看的真,成为智慧城市的重要利器。
获奖人创造性地提出了结构自适应光场成像新原理,建立了大场景自适应光场感知新模型,研制出十亿像素级阵列像感器成像装备和智能处理平台,在理论和技术上突破了大范围动态场景成像中宽视场和高分辨的固有矛盾,建立了智能分析处理平台,使得机器在智慧城市等复杂现实场景中不再“管中窥豹”,或者“只见树木不见森林”。
进一步,获奖人构建国际首个十亿像素级动态大场景数据集 PANDA,率先实现单图像下万级物体检测与识别,千组对象群体关系分析,百倍尺度变化的长程跟踪。该动态大场景数据集为视觉算法研究提供了重要基础,有望实现更大的突破。
龚鸣(2007级化学系)
年龄:30 岁
职位:复旦大学青年研究员
获奖理由:他从化学基础入手,解决能源转换中的多种问题。同时,为可用于实际工艺化、装备化的能源系统提供基础材料解决方案。
人类历史上的每一次进步都与能源相关。而随着人们对能源的需求与日俱增,整个能源行业正面临一场新的革命,可再生能源、分布式能源、低碳清洁能源等成为前进方向。
获奖人从化学基础角度入手,利用无机纳米化合物和碳纳米管复合材料研制出了比传统贵金属基催化剂有着更高活性和稳定性的廉价新型催化剂。他首次创制出 <1 .5 伏的低成本、高效率电解水产氢系统,为未来氢能经济提供了有力支持。
获奖人还将太阳能电池与创造的电解水系统串联,设计了低成本的太阳能到氢能的光解水设备。此外,获奖人在用铝替代锂的电池研究上突破性地将铝负极和石墨正极在离子液体中结合,形成具有快速可逆氧化还原反应的超快铝离子电池。
在煤基能源化工领域,获奖人利用氢键调控并稳定反应中间体,提高了 CO 至 C2 产物的电转化选择性近一个数量级,为可再生能源支撑的分布式化工系统提供了新的思路。
金橙橙(2003级生物系)
年龄:34 岁
职位:宾夕法尼亚大学医学院肿瘤学系助理教授
获奖理由:她揭开免疫系统、炎症和肿瘤之间隐秘的互动关系,兼收理论突破与临床新靶点。
获奖人关注免疫系统在组织损伤,代谢疾病与癌症中的功能与作用机理。其研究发现了免疫系统通过细胞损伤介导的众多信号通路,阐释了炎症小体在肠道、糖尿病等疾病中的重要作用。
同时发现了肺癌会改变肺内菌群的种类和数量,刺激免疫系统产生炎症环境,进而帮助肿瘤细胞繁殖,加速癌症恶化,揭示了局部菌群和免疫系统相互作用促进肺癌的新机制。
这些发现不仅为众多重大疾病的基础研究带来了理论突破,更为临床治疗提供了新的重要靶点。
卢培龙(2009级博,生命学院)
年龄:32 岁
职位:西湖大学研究员
获奖理由:他首次实现了多次跨膜蛋白三维结构的精确设计。
蛋白质设计是结构生物学的重要分支和新兴的前沿学科,需要生物物理学、生物化学、合成生物学以及计算生物学等多学科的交叉融合。
获奖人通过计算生物学手段模拟蛋白质极性残基在膜环境内部形成的相互作用,设计了能够在膜环境中稳定存在的蛋白质三维结构,并进行重组表达、生化性质测定、三维结构解析等一系列实验来进行验证。
获奖人利用这一方法成功设计了多种具有极高热稳定性的跨膜蛋白质,并证明了计算机设计的蛋白质序列可以在膜环境中自发折叠形成与设计模型一致的结构。
该研究在世界上首次实现了多次跨膜蛋白三维结构的精确设计,为设计具有全新结构和全新功能的跨膜蛋白铺平了道路,并可能对疫苗设计、DNA 纳米孔测序、人工细胞信号环路设计等重要领域产生深远影响。
—发明家—
陈硕(2001级本、2005级硕,化工系)
年龄:35 岁
职位:加州大学伯克利分校博士后
获奖理由:他发明了一种用光无创控制脑内神经元的方法,有望帮助治疗帕金森症、抑郁症等疾病。
世界上三分之一人口受到神经疾病困扰,并且缺乏有效的治疗手段。植入脑电极虽然效果显著,却因创伤性太高无法普及。另一种思路是,将光敏离子通道蛋白表达在神经元上,然后利用蓝光控制离子通道开合。但如何让蓝光穿透脑组织又是一大难题。
获奖人则发明了一种方法,事先将上转换纳米材料植入脑内要控制的神经元附近,这种材料能将穿透性强的红光转化为离子通道可响应的蓝光。如此一来,用红外线从脑外控制特定神经元就成为可能。
《科学》杂志评价道,“这可能开创了一条道路,让人们能用光控制情绪障碍,治疗帕金森症甚至瘫痪。”
刘凯
年龄:32 岁
职位:清华大学助理教授
获奖理由:他从事高安全性锂离子电池的科研工作,系统研究了锂离子电池的热失控机理,在材料层面提出了提高锂离子安全性的一系列新方法。
获奖人在电池热失控的“萌芽”阶段,引入动态超分子作为锂金属电极的“智能反馈”涂层,提出了抑制锂枝晶产生的全新方法;在“蔓延”阶段,提出“反应-保护”型隔膜新机理,利用化学淬灭减缓了锂枝晶生长速率,将锂金属负极使用寿命延长了 6 倍;在“爆发”阶段,构建了具有热刺激响应功能的“分子灭火器”,在不影响锂离子电池性能的前提下,将电解液自熄灭时间缩短了近 30 倍。
系列成果在本质上大幅提高了锂离子电池的安全性,有望使电动汽车、手机等摆脱着火命运。
—人文关怀者—
刘竹
年龄:34 岁
职位:清华大学副教授
获奖理由:他与研究团队开拓性地提出水泥材料的人为碳汇作用,提供了增强人为碳汇和负排放技术作为应对全球变化的解决方案。参与研究全球尺度碳循环定量并对其做出重要贡献。
获奖人通过对水泥等基础设施碳化过程对全球碳收支的影响,提出水泥可能是一个潜在的人为碳汇,并为未来通过新型建筑材料实现碳封存等负排放技术提供思路。
获奖人还通过大数据技术开展多项全球碳收支定量研究和系统评估,研究成果对完善全球碳数据及制定应对全球气候变化的相关政策均具有重要意义。
同丹(2013级博,环境学院)
年龄:28 岁
职位:加州大学欧文分校博士后研究员
获奖理由:她首次揭示全球贸易隐含的 PM2.5 跨界污染的健康影响,并警示如全球现有能源设施按当前运行状况排放,将无法实现控制全球升温在 2100 年前低于 1.5 摄氏度的目标。
获奖人研究发现:污染会随国际贸易从实际消费国转移到生产国,国际贸易使发展中国家 PM2.5 污染暴露和过早死亡人数增加。发展中国家应当加速淘汰落后低端产能,减少本地排放;国际社会也应当倡导可持续消费,建立合作机制来促进技术转移。这一研究对政策制定有巨大的现实意义。
此外,获奖人还作出两项杰出研究:她首次建立了全球尺度以机组为单元的电力行业大气污染排放数据库,揭示了全球高污染发电机组的排放情况;她还测算表明,即使只考虑现役和已规划的基础能源设施(按历史运行状况),未来碳排放也会大幅超过 IPCC(政府间气候变化专门委员会)设定的 2100 年温升不超过 1.5 摄氏度目标下的剩余碳排放空间,指出各国必须加速淘汰化石能源设施,向绿色低碳发展和清洁能源系统转型。
未来,获奖人希望侧重于未来排放情景研究,为政府制定切实可行的减排措施做出努力。
今年是《麻省理工科技评论》创刊 120 周年。自 1999年起,《麻省理工科技评论》每年都会评选出35 位35岁以下的青年科技创新者,共分为发明家(Inventors)、创业家(Entrepreneurs)、远见者(Visionaries)、人文关怀者(Humanitarians)及先锋者(Pioneers)五大类。从2017 年起,《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”榜单正式落地中国。在 2019 年的榜单上,虽然缺失了“创业家”的身影,但是可以看到许多在具有产业化潜能的领域方面坚持科研使命的获奖人,也看到更多散布在海外顶尖学术机构的科学家们已经取得了世界级标竿成就的科研成果。