北大演讲 | 程和平：BIT时代的生命健康技术
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关键词：北大演讲
编者按
博雅塔下宜聆教，未名湖畔好读书，虽然暂时无法和来自五湖四海，心怀高远志向的你面对面相聚在燕园，但是北大依然敞开怀抱，用更加新颖的方式与更具深度的分享向你全方位展示一个充满魅力的学术殿堂。云游北大，赏遍湖光塔影，体验衣食住行；线上讲座，聆听大师教诲，感悟成长故事。这是一场短暂而充实的旅行，带你领略燕园四年风景，体味北大百廿精神。
主讲人介绍
程和平教授，钙信号与线粒体生物医学研究室主任，北大清华生命科学联合中心研究员，中国科学院院士，基金委“细胞钙信号研究”创新群体学术带头人，“多模态跨尺度生物医学成像设施”（“十三五”国家重大科技基础设施）首席科学家。迄今发表论文180余篇，其中10多篇刊于Science、Nature和Cell。
同学们好：
今天，我要给大家介绍的是北大一个崭新的学院——未来技术学院，这个学院研究的是BIT时代的生命健康方面的技术。刚刚开始的一个新的时代，它叫做生物经济时代——BT。那么IT或BT的融合形成了我们这个时代的特色——BIT的时代。在这个时代，BIT的经济要占到国民经济的60%，将会是国民经济的主战场。同时，医疗技术将发生质的变化，它将使我们更健康、更长寿，成为事关大国的国计民生。时代格局之外还有政治格局，国际现在处于百年未有之大变局之中，我们面临诸多问题，在事关国民经济和国计民生的方面，中国生物医药必须自立自强。未来技术学院在生物医药方面共有三个核心主攻方向：新药创制、高精尖科研和医疗装备、代表未来的智能（AI）医学。
北京大学未来技术学院作为全国首批12个未来技术学院之一，它聚焦的主要是生命健康方面的技术。未来技术学院由2004年建的分子医学研究所和2005年建的工学院生物医学工程系强强联合组成，同期建立了国家生物医学成像科学中心。在这三部分的基础上，我们还要新建大数据与生物医学人工智能系。新学院的使命按照教育部的要求，有三个方面：瞄准未来10-15年的前沿性、革命性、颠覆性技术；培养具有前瞻性、能够引领未来发展的技术创新领军人才；为建设高等教育强国、服务高质量发展、实现中华民族的伟大复兴奠定基础。
学院共有四个方向：分子医学与新药创制、生物医学成像与高端医学装备、精准医学与智慧医学。在做这些创新研究的过程中，我们肩负的使命就是要培养比我们更强的人才。所以，人才培养是我们的核心使命。下面，我就从四个方向简单地展开介绍一下。
在新药创制方面，是我们从分子医学研究所开始的一条长长的链条方向。这一方向上，首先要有在实验室当中的基础原创发现，发现新分子、新机制、新的药物作用靶点。然后在动物模型上进行试验，看看是否有新药候选。如果有新药候选，那么就要进行临床的研究，所以，这是一个非常长的链条。分子医学所从2004年开始构建这个链条，我们每天都在进行源头上的基础发现。我们在2004年建所的时候有一个梦想，就是15年到20年在北大、在中国、在我们的研究所能够研制出一种药物。现在，这个梦想已经走到了二期临床。这是我们在合作中发现的一种单克隆抗体，在实验当中，我们发现它对脱发有很好的治疗效果，该药物在红面猴身上的实验已经取得了很好的效果。另一类药就是核酸药物——RNA纳米药物递送取得了很大突破。
我们的第二个方向是生物医学成像与高端医学装备。在过去百年中，每一次医学装备的出现都使医学技术有着极大的提高，一直推动着医学的进步。但是很遗憾，到现在为止，所有的大型医学装备都是由西方制造的，我们新一代的中国科学家有责任、有义务来发明未来的医学成像装备。我们分子医学研究所发明了一种号称“活细胞CT”的光学技术，可对活细胞进行断层扫描，利用新物理原理，发明无标记超分辨显微镜观察整体细胞及各种细胞器。同时，我们还研制出了未来进行脑科学研究的“利器”——2.2g微型双光子显微镜。通过它我们可以观测到小鼠在活动时脑部神经元的变化，更有利于我们对神经元的进一步了解和研究。值得一提的是，该技术也得到了国际上的认可。成像技术的另一个革命性的进展就是高分辨冷冻电镜的出现，通过这种技术，我们的教授来观察一些临床上用来治疗糖尿病的药物，观察药物与靶标蛋白相互作用的化学基团，得出药物的构效关系，极大地加速药物改良与设计。同时，特种光内窥镜系统的进步更是使国产内窥镜近3年总市场占有率从2%上升到7%。此外，生物医学影像新探针等技术也是十分有意义的技术突破。
第三个方向，我们致力于精准医学，把技术——尤其是信息技术与微型化的技术结合——应用于医学当中去。例如微肿瘤芯片关键技术。它的优势在于“高通量、精准、普惠”，并获国际认可和基金委原创项目支持。其临床转化优势仅需2周，准确性能达到93%以上。同时，肺、胃肠等癌种技术成熟，有望3年临床推广使用。此外，我们还有一批青年科学家在进行可穿戴柔性生物电子器件的研究，这都是充满希望的项目。
还有一个方向就是智慧医学。在信息时代，信息的发展是计算能力的发展和信息收集能力的发展以及信息的爆炸式获得。比如蛋白的信息、基因的信息以及代谢产物的信息等等，这些都会创造出未来的医学。在未来，我们的医学方式可能会发生颠覆性的改变。智慧医学的标志就是将生命规律进行数字化、智能化，建立起跨时空的、全维度的智能医学研究范式。
前面提到的与学院同期建立的国家生物医学成像科学中心，就是要为国家完成大科学设施的建设任务。这个大科学设施叫做多模态跨尺度生物医学成像设施。它将彻底改变我们怎么去研究生命现象，研究疾病的范式。它将以前所未有的方式融合光、声、电、磁、核素等成像模态，结合信息技术，实现从埃到米、从微秒到生命周期的跨时空尺度的结构与功能成像。现在，这个大科学设施已经基本完工，它的建成将使我国这一方面在国际上处于领先地位。我们也希望它可以成为你们成长的载体，实现它的光荣使命。它将在2024年8月完成国家验收，届时，它将成为我们独一无二的研究工具，也是“国之重器”。
国家之间的竞争是智力之间的竞争，是人才之间的竞争。因此，我们学院所做的一切的核心还是培养人才、培养你们。我们的老师怎么培养了我们，我们就会结合新的时代格局来培养你们，你们将来再去培养未来的新一代。你们将来的格局应该是全球的，你们应该在全球的地球村拥有话语权。
下面，我想分享一些我在北大的故事。我于1980年来到北京大学力学系，学习力学。北大是可以跨院系选课的，我在大三的时候是数理的学生，学数学力学，但是我选了生物系（现生命科学学院）的课。那个时候，我的生物学开始启蒙。我在北大学习了七年，拿到了本科的第二学位和硕士学位。可是，我的老师说，我的实验还没有做完，生命科学是实验科学，我还应该在实验方面提升。于是，我就在北京大学无线电系做了两年的助教，学电子模拟电路、数字电路等。然后我就出国了，读了马里兰大学的生理学PhD。在那里，我将学到的所有知识融合到了一起做出了我的第一个有影响的科学发现——calcium sparks，中文叫“钙火花”。这算是我的第一篇英文的文章，也形成了一个小的科研领域。我十分感谢我的六位导师，同时，作为交叉学科的“试验品”和亲历者，我也希望北京大学为同学们创造学科交叉的机会。我们张开双臂，热情的欢迎你们加入我们这个未来技术学院。
未来技术学院在做一个比我当年更大规模的实验，这个实验就是新工科人才怎么培养，未来10年、20年成为领军人物的人才怎么培养。首先，我们要打破学科的边界，要以问题为导向。再一个就是要走出课堂，我们要进入实验室，将课本的知识与实践结合起来，我们要走出校园，进入遍布全国的实习基地。同时，更要有国际化的视野，要有全球的格局，要更加面向未来。北京大学与《新英格兰医学杂志》合作，肖瑞平院长兼任杂志的副主编。此外，我们与佐治亚理工、埃默里大学的生物医学工程国际联合博士培养项目，和巴黎文理研究大学的合作项目，和跨国制药企业拜耳的新药研发和转化研究合作项目，和跨国制药企业勃林格殷格翰的合作项目等，都是培养全球国际化人才非常好的载体。
我们也正在考虑设立未来技术实验班，加快选拔和培养高端尖端的人才。实验班将采用本—博贯通的“3+5”模式，培养生物医学工程专业人才。除了基础知识，在前沿技术方面，新型的光机电算知识都将得到创新性融合。同时，如果你对创新、创业感兴趣，我们也会为你提供科研—产业的个人导师，我们会对不同的学生提供个性化的培养方案。希望这样一个“未来技术实验班”可以承载“新工科”人才培养的大实验。
我们最大的希望就是我们的学院能够源源不断地产生未来的人才、颠覆性人才、产业开创性人才、行业的领袖型人才，甚至是可以引领时代的人才。欢迎大家关注未来技术学院，未来已来，在这里点燃你的梦想！
本文根据程和平老师的演讲整理，内容有修改
编辑 | 姜程文
美编 | 胡佳琪
燕园师韵
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