神仙湖畔丨彭小水：化无为有，不辍耕耘

原载于校刊《神仙湖畔》总第二期【人物】栏目。

化无为有，不辍耕耘

专访香港中文大学（深圳）理工学院

彭小水教授

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人物简介

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彭小水教授，香港中文大学（深圳）理工学院副教授，主要研究兴趣为具重要药理活性天然产物的全合成研究、环境友好型催化合成方法学研究、药物合成化学等。彭小水教授分别于1999年和2002年在兰州大学化学化工学院获得理学学士和理学硕士学位；2006年，彭教授于香港中文大学化学系获理学博士学位；2006-2008年，彭教授在新加坡A*STAR化学合成实验室@Biopolis从事博士后研究；2009年，他加入香港中文大学化学系与合成化学国家重点实验室；2020年加入香港中文大学（深圳）理工学院。

 “我意识到这是一个很powerful的领域”

“对化学分子的研究改变了整个世界，两百年前氨的合成（推动了氨工业的发展），为人类温饱问题的解决作出了非常大的贡献；之后化学分子中关键分子的发现、合成让我们的生活变得更加舒适便捷，才有了我们现今使用的化妆品以及洗涤用品；化学对医药领域的发展贡献更是巨大，这让我们每个人都可以更健康地成长和生活。”彭小水教授评价如此重要的“化学”学科并不是一开始就成为他的学习方向。

“进入兰州大学时，我选择的是物理专业。后来，大学在对新生介绍专业的时候，对于有机化学的介绍让我认识到‘有机合成化学’这个领域影响着我们日常生活的方方面面，能为社会提供各种新的合成物质，提高我们的生活质量。我意识到这是一个很powerful（有力量的）的领域，于是就通过校内的选拔考试进了化学化工学院的化学基地班，就这样进了化学专业，我为能进到这个领域可以创造新的物质，在实验中激发新的idea（想法）感到激动！”

学生记者：您在本科、研究生以及博士生这三个学习阶段最大的收获是什么？

彭教授：打个比方，本科阶段的化学学习，就像是学习钓鱼的技能。它侧重于接触和吸收已经经过层层验证的基础理论，这期间实验科学的学习又能够提升本科生的动手能力和实验技能。而在研究生阶段，就像是要到实际情况当中钓鱼了，当然还是小范围的，比如到河里或者湖里钓鱼，范围不大并且是已知的领域，这样就可以应用学到的知识钓到鱼。最后在博士生阶段，就像到海里去钓鱼了，未知占据了很大一部分，可能一无所获，也有可能发现“新的物种”。这三个阶段是相辅相成的。

学生记者：您的学习与工作经历跨越了大江南北甚至是海内外，您能否简述一下您在兰州、香港、新加坡这几个地方学习和工作的经历？这些城市或大学有给您留下哪些深刻的印象？

彭教授：本科阶段的学习给我一种贴近生活的真实感，我是从湖南高考考到了兰州。兰州大学当时已经是国家重点高校，但是我们对其了解很少。去到以后才发现那个地方很荒凉，黄沙漫漫。然而当地的人民很淳朴善良，氛围很好。而且我们那个年代跟今天比起来最大的特点就是网络不发达，好处是我们都可以沉下心来学习。博士研究生阶段去了香港中文大学，当时内地和香港比起来还是有很大差距。香港在科研方面已经是现代化管理模式，技术自动化水平和科研国际化水平都很高，实验平台和鉴定平台都很完善。博士后阶段，我去了新加坡的化学实验室，是由新加坡科技局支持的。当时新加坡重视新药研发，很看重培养合成化学领域的人才，之后这方面的发展极大推动了当地的经济社会发展，成为了新的经济增长点。

学生记者：您提到了很多过往研学的经历。那在科学的世界里探索，少不了老师的引导和帮助，想请问您有没有对您来说影响非常大的老师？

彭教授：一直以来我都受到很多恩师的帮助，比如在兰州大学的国家重点实验室我的导师是潘鑫复教授，他当时已经是国内比较有影响力的有机合成化学家，给予了我很多帮助和教导；之后我在香港中文大学跟随黄乃正院士攻读博士学位，黄先生严谨的治学态度以及积极地推动内地与香港学术上尤其是化学领域的合作与交流，给我们留下很深的印象；在新加坡我的导师是天然产物合成领域国际著名的K. C. Nicolaou教授，当时黄乃正院士推荐的时候和我说只要能跟着K. C. Nicolaou教授工作哪怕是去非洲都应该去，因为K. C. Nicolaou教授代表的是有机合成化学领域的国际领先水平。

“以深圳为据点，做出我们应有的贡献”

学生记者：您在2006-2008年期间在新加坡顶级的A*STAR化学合成实验室进行博士后工作，之后您又加入了香港中文大学的国家重点实验室，现在您在深圳继续进行化学领域的研究。您在不同的化学实验室当中您的研究经历是怎样的，有什么不同的体会？什么契机促成您到香港中文大学（深圳）继续您的科研生涯？

彭教授：我当时加入K. C. Nicolaou教授的新加坡研究团队主要是想在有机合成化学这个领域进一步提升自己，他们当时进行的实验包括抗癌分子合成以及天然有机分子药理活性的研究；之后因为港中大即将建立合成化学国家重点实验，所以当时黄乃正院士询问我是否对回到港中大继续从事研究感兴趣，并邀请我回到港中大化学系加入他的团队，我就欣然应允了；而来到港中大（深圳），是因为我看到国家现在十分重视基础研究，我们就想以深圳为据点做出我们自己的成绩。

学生记者：我们刚刚提到了您工作过的三个化学实验室，每个实验室的科研侧重点是否有所不同，研究氛围有什么差异？目前，港中大（深圳）的化学实验室正在进行的研究项目有哪些？您对实验室未来的又怎样的期许？

彭教授：三个化学实验室的研究项目基本一致都是有关有机合成化学，天然分子合成，合成方法学，以及复杂药物分子和药物中间体的合成。但是，三个实验室的氛围还是有很大差别的：兰州的国家重点实验室，当时研究资源研究器材相对比较落后，但是学校和我的导师们都非常重视研究和实验技能的训练，为我之后研究生的研究提供很多帮助；在香港时期可以接触和聆听到国际知名教授报告，开拓我们的国际视野并且更加了解我们当前的研究水平；新加坡时期，我感受最深的是K. C. Nicolaou教授在研究合成策略上高屋建瓴的设计，同时新加坡也十分重视科研实验室与企业的合作。

在港中大（深圳），我们的研究团队着眼于具有重要活性的药物分子的研究以及发现新颖高效的合成方法来合成新药分子，我们目前有承担来自国家基金委以及深圳市的研究项目，同时还与企业合作来共同优化活性药物分子的合成策略。

我们目前还是定位于对学生的培养，并且期望在天然有机分子合成领域实现突破，从而在国际上形成影响力。与此同时，目前深圳十分重视生物医药领域的研究，我们很期待研究成果可以转化为产品来推动经济发展，造福社会。

学生记者：您目前的研究领域是具有生理活性的天然药物全合成研究以及一些环境友好型的化学合成方法，中国目前这个领域的研究处于什么水平？这个领域目前的机遇有哪些？

彭教授：我们国家最近二十年很重视基础研究，化学领域可以说是突飞猛进。我们这个天然有机分子合成领域在国际上是首屈一指的，甚至领先于欧美，我们很有信心做得更好。

研究机遇的话，首先当然是国家重视这一领域的研究，投入大量经费进行研究平台建设，并且推动学生在不同领域的就业。我们目前也在以团队形式申请重大研究计划，配合国家未来的发展。我们希望在这个领域做出我们应有的贡献。

学生记者：您的科研成果对于人类医药学的发展会起到什么样的作用呢？或者说您如何看待合成化学和医药学的关系呢？

彭教授：关于这个问题，我们领域的人士被问得很多。我用数据说话吧，目前医药制造80%的产品是使用化学合成方法制成的，又有超过50%的药物是基于天然活性分子骨架基础上研发出来的。这些具备天然药用活性的分子可以说是自然界的结晶，它们身上特定靶点的结合作用导致有特殊的药用价值。而医药制造目前面临的一大问题就是，这些物质在自然当中提取量是十分有限的，需要通过人工合成来进行开发，这就决定了选择高效合成分子的路线，以及找到并修饰这些分子结构，完成新药分子的发现这一系列的过程就显得尤为重要了。

学生记者：您目前还会从事合成一些本身具有生理活性的生物分子，比如信号分子或者激素之类的物质。我想请问，您认为人类人工模拟具有生理活性的分子并进行人工合成对于现有的化学工业以及生物化学研究最大的意义是什么？

彭教授：这些天然具有药用活性的产物是自然界的结晶，我们通过研究这些物质可以了解自然界中这类分子的生源合成过程，有助于我们了解自然界的生命形成过程。同时，生物医药和生物仿生合成领域的研究能够提升我们合成的效率，从而快速地发现药用分子。

学生记者：我相信您一定有听说过阿尔法折叠（AlphaFold）精准预测蛋白质三维结构的新闻，那么我想请问您计算机甚至是大数据和人工智能技术对于预测有机化学物质的分子结构以及您目前从事的天然药物合成工作会起到什么样的帮助呢？您觉得计算机或者人工智能在这方面的创造力是否可以超越现有最优秀的化学研究人员呢？

彭教授：首先我可以给你一个答案，目前为止AI无法取代人工参与我们当下的研究。原因在于AI技术的模拟合成过程是基于合成化学家得出的研究数据所设计合成路线来进行的。目前来看，一些结构简单的分子可以通过人工智能来合成。然而，AI实则是在大量数据中获取经验，鉴于我们人类目前对于分子微观层面的认知水平有限，AI数据库仍不完善，所以目前来看我们这一领域AI可以做的很有限。但我相信将来AI领域的进展会为合成化学领域的研究大幅提升合成效率，从而节省大量的空间和时间。并且AI算法将为我们提供可行可靠的合成路线，这会让我们合成化学家可以腾出更多时间从合成策略性的角度上进行更多的思考。

学生记者：近段时间我听说有公司在研发有机分子合成软件，通过将target（目标）分子的化学式输入软件就能反馈合成路线。但是实际结果并不如人意——软件提出了不合理的合成反应，这反映出它们的数据库存在缺陷。请问您如何看待这一问题呢？

彭教授：也不能说是缺陷，当前的数据库确实可以提供逆合成分析从而有机会来模拟出相关的路线。问题在于，AI并不能够进行更多创造性的工作，我刚刚提到的分析是非常简单的水平，意思就是我们只能教会AI人类认知领域完全确定的化学实验步骤来合成一些分子，脱离了数据库进行合成路线的模拟目前无法实现。要知道，我们都希望AI学会自己思考和选择性地“钓鱼”（记者注，彭教授之后表示目前AI模拟合成路线忽略了很多重要的但还有待进一步完善的实验信息，如电子效应、立体效应、溶剂效应等，由于目前研究数据对具体分子的相关效应的认知还在提升中，从而导致了AI设计出实际操作中不合理的合成路线，所以我们需要提升对化学反应的微观认知，才可以为AI提供更完善的数据信息，最终AI技术也将服务化学，推动化学研究），毕竟AI学习能力的提升确实会解放化学家的双手，但目前来看还有很长的一段路要走。

“化学在国家的关键领域

来解决某些‘卡脖子’的问题”

学生记者：作为有机合成领域的专家，您是如何看待科学研究与人类历史发展进程的关系的呢？您认为化学领域的科研突破是如何挑战我们的思维方式，改变我们的生活方式的呢？

彭教授：我在不同的国际会议上老是听到他们问“化学有什么用”，说说我自己的理解吧，我们的日常生活是离不开化学的，我们的食品生产是离不开化学的。而我们如果利用天然分子的水平去理解化学，那么将帮助我们理解自然界中生命的发展过程。同时，化学在一些国家生活中更关键的领域，比如材料领域，来解决某些“卡脖子”的问题也是很重要的——比如材料领域当中芯片研究发展的关键技术就需要化学来帮忙。我很欣慰的是，我们在国家以及整个社会层面都越来越重视化学的基础教育，并且是真的带动了化学当中的各个领域的认知与探索。

我们的理工学院今年开始招收化学专业的学生，目前我们的师资力量在中国、东南亚首屈一指，包括我的导师黄乃正教授，因为出色的研究贡献，他在1999年就获得了院士称号。我们还有以诺贝尔奖得主名字命名的化学实验室，我们还在建设新的理工实验大楼，可以说我们学校化学事业的发展前途不可估量，我们非常鼓励大学本科生加入教授研究团队，我们希望可以培养本科生的研究兴趣，同时希望他们能够在更高层次的研究领域应用基础理论知识去探索更多的化学现象。大学在政策、资金、项目申请、实验室安全培训等方面都给予了本科生从事科研很大的支持，能够很好地提升本科生参与研究团队进行合作研究的能力。我觉得会对他们未来职业的选择提供很多思考，可以让他们提前去思考、筹划未来的专业发展，这对他们未来的职业发展规划很重要。

学生记者：请问您可以介绍以下我们学校的E-Learning平台吗？

彭教授：这个平台就是为了规范化化学实验操作，这是为教育服务的。目前，这个平台我们集中规范化化学实验基本操作，例如“萃取”这个化学操作，我们会邀请本科生参与进行实验操作并录制操作视频，同时会中英文配音。这个平台会同时面向多个学院（理工学院、医学院），目的是为了规范化学操作，提升化学实验技能。因为这能让学生在开始实验之前就能了解操作，提高安全水平，很多意外事故都是因为学生不了解化学安全操作就进行实验而造成的。

学生记者：您觉得做科研什么样的特质最重要呢？您对当代的大学生有什么期待、建议和鼓励？对于现在想去从事科研领域的同学，您对他们选择研究方向有什么建议？

彭教授：我觉得“兴趣”最重要。必须要有足够的好奇心来探索你的领域，你才会去做更深入的研究。同时“坚持”也很重要，我们在失败当中仍然要坚持下去，并在其中学到新的知识，探索出新的研究策略。首先我想说，选择专业方向的时候，兴趣排在第一位，因为这是一辈子的事情；同时，也请大家提升自己独立思考问题的能力。然后，当下社会各种诱惑很多，希望大家做好自我管理和自我约束。最后就是好好锻炼身体。

—END—

传讯及公共关系处（CPRO）出品

转载自校刊《神仙湖畔》

采访：高逸（2020级经管学院 学勤书院）

        唐璨（2020级理工学院 逸夫书院）

编审：王倩倩（理工学院）

排版：李苑童（2020级经管学院 学勤书院）

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