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“迎百年、创一流”百场系列校庆学术活动之“首届显微仪器技术国际高层论坛(IFM2019)”成功举行

2019-09-24 10:50
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首届显微仪器技术国际高层论坛International Forum on Microscopy(IFM2019)于2019年9月6-8日在北京成功举行。

本论坛由中国工程院主办,中国工程院信息与电子工程学部、哈尔滨工业大学等联合承办,同时也是哈尔滨工业大学“迎百年、创一流”百场系列校庆学术活动之一。论坛汇聚国际显微仪器科学与工程科技领域的顶尖科学家、技术专家和企业家,共同探讨和交流了显微领域的发展趋势、重大发展问题、最新进展、重大应用需求以及产业发展战略等重大问题。中国工程院院士、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长谭久彬教授担任大会主席并主持会议。

谭久彬院士指出:“显微仪器技术一直是引领前沿科学探索和相关技术领域探测与测量重要手段。它一直伴随着科学探索和工程科技需求的日益增长而不断发展自己;同时,还伴随着相邻学科的创新性突破,通过学科交叉而使自身的发展充满生命力;特别是,伴随着新一轮科技革命和工业革命的到来,物联网、大数据、云计算、人工智能、精准医疗、智能制造和智慧城市等领域不断发生革命性发展,显微仪器技术必然迎来前所未有的巨大挑战和发展机遇。”

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大会主席谭久彬院士主持会议

中国工程院副院长陈左宁院士、清华大学金国藩院士、同济大学李同保院士,上海理工大学顾敏院士、北京大学程和平院士、清华大学戴琼海院士、深圳大学特聘教授Michael Somekh院士、美国加州大学洛杉矶分校(ULCA) James Gimzewski院士、宾夕法尼亚大学Yale E. Goldman院士、Nature photonics主编Oliver Graydon博士等国际学术大师和世界顶级科学家参加了大会。中国工程院副院长陈左宁院士和清华大学金国藩院士先后在大会开幕式上致辞。

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中国工程院副院长陈左宁院士致辞

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清华大学金国藩院士致辞

陈左宁副院长代表中国工程院对论坛的召开表示热烈祝贺,并指出高端显微仪器技术是近年仪器领域最活跃、对相关工程科技领域的引领作用显著的重要方向之一,而且已形成规模较大的产业。到2020年仅光学显微仪器的世界市场规模就可达650亿人民币。中国是对高端显微仪器需求最大的国家,亟需“培育一批尖端科学仪器制造企业”。希望在各国专家、学者、企业家的努力下,共同促进显微仪器科学研究和产业发展,并把论坛办成国际品牌。

金国藩院士指出超分辨显微近年出现了以SIM、STED等空间域方法和PALM、STORM等时间域方法为代表的多项重大突破,但仍有许多新问题有待解决,如远场超分辨成像、超材料透镜、多色成像、活细胞成像、非荧光超分辨等。现在超分辨显微仪器被国外垄断,希望我国的科学家有所突破,弯道超车,走到世界前列。

本论坛分为主论坛大会报告、分论坛研讨和圆桌论坛三个部分,共有来自英国、美国、德国、澳大利亚、日本、奥地利、瑞士、中国等10个国家和地区的220余名代表参加会议。

上海理工大学顾敏院士、Nature photonics主编Oliver Graydon博士、清华大学戴琼海院士、深圳大学特聘教授Michael Somekh院士、美国宾夕法尼亚大学Yale E. Goldman院士、加州大学洛杉矶分校(ULCA)James Gimzewski院士、牛津大学Martin Booth教授、美国加州大学洛杉矶分校(ULCA) Aydogan Ozcan教授等8位国际著名专家学者作了主论坛大会特邀报告。

顾敏院士介绍了光磁纳米显微镜的最新进展。新材料的应用给显微技术带来了新的突破。与量子点类似,纳米金刚石(ND)能在单个粒子水平上表现出其时间光致发光的波动,且卓越电子和磁性特性为光学显微镜应用奠定了新的基础。基于NV中心的单个ND的时间光致发光可以被利用和设计,以提供用于纳米检查的替代探针。 在高压高温辐照ND中显示光学分辨单NV中心,分辨率为20 nm。特别地,在室温下NV中心的单电子自旋的光学检测磁共振(ODMR)为复杂生物系统的超灵敏磁显微镜开辟了全新的视角。

戴琼海院士发表题为“从脑科学到人工智能”的主题演讲。戴院士指出“脑科学的认知是生命科学的最后一个堡垒”,人工智能的发展进入到了包括脑科学的认知机理在内“生物智能”的发展阶段。戴院士分析了具有广阔视野的高分辨率脑成像系统的发展,介绍了新的实时、超大规模成像高分辨宏观显微镜的进展,探讨了如何通过神经科学与数据科学的结合促进人工智能的发展。

Aydogan Ozcan教授围绕“深度学习的计算显微镜和传感”展开讨论。Ozcan教授指出深度学习的引入使显微仪器从追求光学设计和设备的卓越物理性能转向数据驱动设计,这将全面改变下一代显微镜和传感的光学硬件和软件,并以新的方式将两者融合在一起。在深度学习的支持下,下一代光学显微镜和传感器将理解场景或物体,并根据给定的任务决定如何采样以及采样什么。这需要将深度学习与基于数据设计的新光学显微镜完美结合。对于这样具有思考能力的显微镜,无监督学习将是其关键。

Michael Somekh院士在“显微与测量”的主题报告中指出,计算显微镜的最新发展已经带来了激动人心的新机遇。通过用软件替换硬件,可以用“理想的”虚拟组件替换不完美光学组件。先前在硬件中实现的所有功能都可以用虚拟光学器件代替。除了计算光学之外,Somekh院士还讨论了一些可能对显微镜产生重大影响的编码技术,并讨论了该领域未来的前景以及其他成像和测量方式如何从计算光学的强大功能和灵活性中受益。

在显微成像中,越来越多地采用STED,STORM,环境FE-SEM,低温TEM等多种技术来全面了解纳米尺度的生命。Gimzewski院士在报告中指出,使用新的技术创新和仪器,新的科学和计算机图像分析在生物学方面仍有很大的空间。Gimzewski院士和大家一起探讨了生物系统研究的一些案例以及可用于探测活体神经元培养的一些新技术的前景。

Goldman院士介绍了超快速单分子力学在心肌肌球蛋白产生力方面的最新进展,指出超高速光阱技术可以直接观察工作中风的时间和幅度,还可使用光阱来确定心肌肌球蛋白如何受到心力衰竭药物的影响,为临床试验和新药开发提供了新的途径。

自适应显微镜最近被开发用于超分辨率显微或显纳-其分辨率小于光的衍射极限。Booth教授介绍了自适应(AO)显微系列最新进展,包括细胞生物学,神经科学和其他领域的应用,并讨论了超分辨显微中AO的未来发展趋势。

Graydon博士做了“科学出版的趋势和建议”的主题演讲,分析了目前科学出版的5大趋势:在线革命、开放使用的兴起、mega journal的诞生、预印本的增长和中国的兴起。Graydon博士指出2018年中国在Nature Photonics的接收的投稿中占得比例已经从2008年的9%跃升为的19%,仅次于美国(24%)。Graydon博士还举例分享了许多世界顶级期刊的论文撰写经验。

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大会报告组图

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大会会场

分论坛分为8个分会场,共计55个分会邀请报告。分论坛邀请16位境外著名专家、12位长江学者/杰青/千人、13位优青/青千等专家进行学术交流和讨论;还邀请了16位国内外知名专家学者担任分会场主席。

分论坛的专家学者们结合显微仪器技术各个分支方向,如光学显微仪器技术、扫描探针显微仪器技术、电镜显微仪器技术和超声显微仪器技术等的不同特点,交流了重大研究进展与突破、目前存在的重大科学问题与关键技术问题、具有发展优势的新的技术路线;探讨了因学科交叉衍生出的新原理、新技术和新方向;并对该领域未来10年的发展趋势与特点、新的应用背景和可能产生的新突破进行了探索与研判。

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圆桌论坛

除主论坛、分论坛的学术交流与研讨以外,会议还以圆桌会议形式进行战略研讨,研讨会由谭久彬院士主持。圆桌论坛还邀请金国藩院士、程和平院士、顾敏院士等国际学术大师,深圳大学袁小聪教授、南京理工大学陈钱教授、悉尼科技大学金大勇教授、英国NPL郝玲教授等著名专家以及天津三英精密仪器股份有限公司、南京东利来光电实业有限责任公司、聚束科技(北京)有限公司等企业代表近百人共同探讨显微仪器科学与工程科技发展战略和仪器产业发展战略。

与会代表就目前中国显微领域面临的问题、亟需的政策支持以及未来的发展战略进行了充分的研讨,并就未来显微科学研究、显微仪器共性核心技术攻关、显微仪器创新链与产业链构建、显微仪器产业与背景产业需求的有效对接、显微仪器产业生态环境营建、宏观发展战略和建立显微仪器产业联盟等问题进行了深入探讨,并达成了初步共识。

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专家研讨(组图)