大江东｜探稻、铺路、追光 上海最美科创人在大地上写论文

  2022年上海评出10位“最美科技工作人员”，大江东工作室采访了其中三位科研事业的“铺路”人何祖华、孙立军和王文涛，且听他们如何甘为人梯，用自己的研究成果为他人的科研铺路，为科研“大厦”打牢地基。

  何祖华研究员在上海松江五厍农场实验田查看稻株。中科院分子植物科学卓越创新中心供图

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员何祖华头顶大草帽，带学生们在五厍农场试验田分拔稻秧、移栽秧苗，衣服湿了干、干了湿，他浑然不觉。本应四月初播种的早稻，因疫情耽搁了，他们要抢回科研的农时。

  从1983年读研开始，他就一直研究稻瘟病等，寻找水稻广谱抗病基因，揭示植物免疫机制，为育出抗病且稳产的水稻良种提供理论与技术支撑。当时跟着导师申宗坦教授到浙江桐庐山坳里采样，所见至今难忘：整片稻田感染了“水稻癌症”稻瘟病，颗粒无收，农民捧着枯萎的秸秆，满脸愁容，恳求专家想想办法。那一刻，何祖华体会到粮食于民于国，都是天大的事，下定决心，这辈子“死磕”稻瘟病。

  “中国人的饭碗要装自己的粮食，不仅要吃饱，还要吃好。”未解决这个困扰水稻育种界多年的难题，从2002年起，他广泛和育种家和病理学家合作，带学生跑遍全国主要水稻种植区，筛选广谱持久的抗病基因。

  他想，如果建一个水稻基因库来集合这些基因，让科研人员共享共用，更有助于发掘更多抗病基因。然而，很少有人愿做这件费时又费力的基础性工作。

  何祖华主动牵头，带领团队建立高抗水稻基因组文库，花了两年筛选几万个基因组克隆。2006年，他们终于找到一个几乎能对抗稻瘟病所有变异病菌的基因位点。而后又花了10年弄清这个“基因克星”如何与稻瘟病菌“缠斗”。

  2009年至2014年间，何祖华团队没在国际顶尖科学期刊发表成果。压力袭来，他仍坚信，“基础科研有自身规律，不能弯道超车，需要沉心静气”。

  “基础研究要奔着处理问题，问题没解决，我就要坚持不懈追下去。”终于，在2017年，何祖华团队撞线了，解析出水稻广谱持久抗病与产量平衡的遗传与表观调控机制，文章发表于《科学》杂志，成果获评2017年年度中国生命科学十大进展。由何祖华发掘的水稻广谱抗病基因，被国内40多家种子公司和育种单位应用于水稻抗病分子育种，累计推广至全国几千万亩的水稻种植上。

  如今，何祖华还会和学生们一起下地播种、插秧、病害鉴定和收割。他说，水稻研究是一项大田里的科研，好的论文只能写在大地上。“我国很多农业专家80岁、90岁了还会到地里干活，我希望像他们一样。”

  “我们做道路工程研究的经常跑现场，一段时间不去，感觉像没做什么事一样。”同济大学学术委员会副主任、教授孙立军说这番话时，距他第一次跑现场已逝去了30多年。

  作为我国首个道路工程专业博士，他于1989年在同济大学获博士学位后留校任职，27岁晋升副教授，30岁破格升为教授，31岁成为博士生导师，是同济当时最年轻的教授和博导。

  读博期间，孙立军的研究重点是道路设施运维管理数字化转型，要求以大量数据为支撑，数据采集，主要靠勤快的双脚，他跟着导师到道路现场作业调查，“跑”出来一个个数据，足迹遍布数万公里道路，收集到超过100万个现场的一手调查数据。有一次，在调查现场，孙立军随口就准确说出各条路况，一位随行的北京交通部门负责人感叹：“你对北京的道路比我还熟！”

  “现场调查是个考验，理论说得头头是道，但真正接触实际，是很复杂的过程。”实地调查给科研推进打下坚实基础，基于100多万个调查数据，他提出破解重载道路结构国际难题的解决方案，成果被编入国家道路设计规范，成为中国数十万公里高速、高等级道路结构设计的技术是依据，使道路寿命跃升3至5倍，达到国际领先水平，取得了重大理论突破和工程成效。

  孙立军出了名的严谨。世纪之交，他作为技术负责人参加上海市交通拥堵收费政策项目研究，“项目本质上是使用经济杠杆来管理城市交通，当时国内没有先例，国际上能借鉴的案例也很少。”

  项目受到包括孙立军在内绝大多数行业专家质疑。尽管不看好，他还是放弃春节假日，从调研、建模到定量分析，从核心技术、系统管理、配套设施到政策影响，做全面透彻的分析论证。三个月的分析，结果出乎预料，“相比纯行政手段，以收费手段缓解城市交通拥堵，是很好的技术经济方案，有更多弹性和科学性”。不过，当时上海很多规划的工程正在建设，交通流的分布并不稳定，实施收费降堵方案，变数很大。

  孙立军反复权衡，冷静思考了一个月，最终在可行性报告中给出“不支持”的意见，“做研究应该实事求是，科学论证。一味迎合决策者意图，不负责任，要让决策建立在科学基础上。”

  经过答辩、讨论，上海市政府接受了孙立军和团队的建议，“这是我们所见到的最好的决策建议报告！”

  不能以经济手段疏解拥堵，就一定要通过新兴技术寻找疏堵之路。上海道路网络极为庞杂，孙立军带领团队，经过数年努力，建成我国首个城市快速路智能交通管理系统，使高架道路每天处理和服务交通的能力提高约61%，并推广到全国约150个城市，用科研攻坚为人们铺出快捷之路。

  2019年1月11日凌晨3点，中国科学院上海光学精密机械研究所的一间板房，一束期盼已久的光从装置中穿梭而出。为了追这束来之不易的光，王文涛研究员和团队坐了8年“冷板凳”。

  2004年，美、法、英等国科学家在实验中取得激光尾波场电子加速的重要突破，成果被《自然》（Nature）杂志以“梦之束”标题刊发。此后，利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光，特别是X射线波段的自由电子激光，成为该领域科学家共同追求的前沿。

  6年后，刚从上海光机所博士毕业的王文涛，响应实验室发展需求，将研究方向转到基于强激光的超高梯度电子加速技术。此前，国内相关研究远远落后。从零开始，他却很乐观，“我是一块砖，哪里需要哪里搬！”

  X射线自由电子激光是当前最先进的研究工具之一，在超快化学、结构生物学等研究中有广泛应用前景，是铺路式的基础研究。目前世界上有8台X射线自由电子激光装置正在运行，发挥了及其重要的作用，但耗资高昂，长度可达公里级，限制了进一步推广。

  对“梦之束”的研究，就希望给庞然大物“瘦身”，让电子束坐上“高铁”，将“旅行”距离从千米量级缩短至十米量级，却能保持同样加速度。

  2013年，王文涛在实验室挂标语，“加班奋战三百天，不见出光誓不还！”实验中的电子束品质距离实现梦想，相差千倍以上，“这注定是一条崎岖坎坷、充满艰辛的追光之旅”。

  “追光之旅”，从经过严谨推算和充分论证的初始方案开始。三年里，不管如何调试就是测不到信号，那束光迟迟不肯露面。2017年，初始方案被宣告无效，一切推倒重来，此时，距项目结题不到一年。

  王文涛陷入深深的挫败感。“向世界证明方案不可行，也是一种成功。”项目负责人李儒新院士的鼓励，让他走出迷茫。

  “追光逐梦，眼里要有‘光’，这代表希望。”平均岁数不到35岁的团队，相互鼓气，继续尝试第四种、第五种方案……

  终于，2019年初的一个深夜，激光加速器得到的“梦之束”，变为台式化自由电子激光的“现实之光”。王文涛团队在国际上率先完成台式化自由电子激光原理的实验验证，成果登上2021年7月22日国际顶刊《自然》封面——那束梦幻的光格外耀眼，仿佛对王文涛和团队十年奋战的表彰。国际同行评价，“该成果是激光尾波场领域自2004年‘梦之束’报道以来又一里程碑式成果，将对同行科研人员产生重大影响，是一项重大突破、巨大进步！”

  “自主创新之路充满艰辛，却有独特魅力，我们愿做开拓者。”王文涛开启了新的追光旅程，和团队一起继续提升自由电子激光的输出功率和光子能量，为科学研究提供开放共享。