Nature：从人工智能到大众健康，东亚十大科技之星
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从人工智能到传染病研究，中国香港，马来西亚，新加坡，韩国和中国台湾等等东南亚地区的科学家在世界科学舞台扮演着越来越重要的角色。近期Nature发文介绍了十位东亚地区杰出的科学家，不妨随知社一起，了解他们的科研人生。
一位在新加坡致力于改善妇女乳腺癌筛查现状的遗传学家
Jingmei Li是一位新加坡女性遗传学家，同时也是一名潜水狂热爱好者，她说自己很多想法是在水下进行思考得出的。她说：“科研和潜水很像，都是在探寻那些隐藏在直观视野之下的东西。所有的数据都在那里，我们的工作是提出一个好的研究问题。”
Li从乳腺癌患者身上收集信息，检测使她们患乳腺癌的风险因素。为了判断一个个体是否是易患乳腺癌的体质，Li会从遗传因素到生活习惯等多方面进行综合评估。此外，她还将通过乳房X光图像得出的乳房密度作为第三类因素也纳入考虑。斯德哥尔摩Karolinska医学研究所的流行病学家Per Hall是Li的导师，他评价Li：“她将这些数据组合进行评估的研究方式非常独特，她是新生一代流行病学家之一。”
Li曾研究了成千上万欧洲女性的遗传图谱，以期找到乳腺癌的基因标记。她研究了人们常见的遗传变异类型，也就是被称为单核苷酸多态性（SNPs）的DNA中，单个核苷酸碱基的改变而导致的核酸序列的多态性。不同于BRCA1和BRCA2的基因突变可能会大大增加患乳腺癌的风险，单个SNPs的差异不会大幅增加妇女的患病几率。然而，SNPs的群体性改变却会显著提高女性的患病风险（K. Michailidou et al. Nature 551, 92-94; 2017）。
2017年回到新加坡后，Li将研究重点转向当地的数据。“新加坡很多妇女深受乳腺癌的困扰，她们却不愿意谈论这种疾病或是进行定期筛查。”Li说，“如果你希望实施变革，麻雀虽小五脏俱全的新加坡是个很合适的地方。”此外，Li还致力于解决大龄女性乳房感染的问题，这在亚洲女性身上非常常见。她说：“提高女性生活现状，是我工作的全部要义。”
与新兴病原体作斗争的中国（香港）传染病专家
2002年，一场神秘的呼吸道传染病从广东开始蔓延全球，这个急性呼吸系统综合症有一个更广为人知的简称，叫做SARS，也即我们俗称的“非典”（由“非典型性肺炎”而来）。最终，这场疫病在全球二十多个国家夺走了800多人的生命，然而如果没有新兴传染病顶尖专家之一的Malik Peiris和他的团队冒着生命危险的努力，这个数字可能更大。
Peiris是香港大学公共卫生学院的病毒学家，因熟谙疫情期政治问题的处理之道而成为国际合作争相邀延的对象。St Jude儿童研究医院的病毒学家Robert Webster评价他：“安静，个性很适合推动落实来自不同文化背景的国际科学家的合作。”
Peiris出生于斯里兰卡，并在那里完成了本科学业，其后在英国完成了博士后研究。1995年，Peiris来到香港建立临床病毒学实验室，很快他的能力就在两年后香港出现的第一例已知H5型禽流感传染人的病例中得到检验。此次疫情中，Peiris发现了病毒是如何通过触发免疫系统过度反应（称为细胞因子风暴）来攻击人体器官最终致人死亡的（C. Y. Cheung et al. Lancet 360, 1831-1837; 2002）。他还提出了对活家禽市场进行干预的方案，有效控制了疫情传播。因为深知H5N1病毒在鸟类族群中的巨大破坏力，这次疫情吓坏了包括Peiris在内的很多传染病学家。但也正是这种紧张情绪，让香港对后来可能发生的疫情有了准备，用Peiris的话说，“所建立的响应机制帮助我们应对SARS”。六年后， Peiris领导的一个团队发现SARS是由冠状病毒引起的，并制定了有效控制病毒的策略。近期，Peiris将他的注意力转向了中东呼吸综合征（MERS），这种由骆驼向人传染的病症在以沙特阿拉伯为主的地区发生的初始状况与SARS当初在香港抬头的情境十分相似。Peiris认为MERS尚未得到足够重视，他说：“这是一种有巨大流行潜力的冠状病毒，可能会影响全球。”
尽管Peiris的研究已经享誉全球，但是他依然坚守在香港，他说：“香港是全球传染病的交际带，依然可能出现新的威胁，对于我的研究来说，这是个完美的地方。”
处理室内空气威胁的中国（台湾）污染处理专家
Huey-Jen Jenny Su是室内空气污染专家，她领导的团队耗费十多年时间测量人们家中和工作场所的污染物水平，并追踪这些人的健康状况。1999年，她依据研究成果向台湾政府提交了一份提案，倡议依此制订一份室内空气质量标准。2005年，台湾政府开始对一些室内污染物进行限制，2012年台湾政府出台法规严控室内空气质量。Su说：“这个方案出台的时候我非常自豪，我们有铁一般的科学事实证明这个方案的正确性。”2015年，Su出任台湾国立成功大学校长，成为该校史上第一位女校长。
Su的博士导师、哈佛公共健康学院的研究员John Spengler评价Su是一个真正的行动派。在博士毕业后，她参加了美国一个一年期的研究项目，这一年里，她得以接触很多家庭，目睹了很多人生活的令人难以忍受的艰苦环境。她说：“这个经历给我很多启发，让我思考如何将科学发现有效地与政策关联。”回到台湾后，Su和她的团队发现台南温度湿热，使得螨虫真菌一类的过敏源已经高于了正常的耐受水平，会引起一系列呼吸问题。他们还发现台湾亚热带气候环境中有毒物质endotoxin的浓度高于温带气候，endotoxin是细菌细胞壁的组成成分且与哮喘的发生严重相关。Su及其同事后来证实，生活环境中的可见霉菌和水污染，与成人和儿童的哮喘有关（N.-Y. Hsu et al. Arch. Environ. Plant Health 67, 155-162; 2012）。
当校长以后，她将注意力投向如何利用空气污染与人们身体健康关系的数据来提高社会应对全球变暖趋势的能力。她非常自豪自己帮助制定的标准能保卫人们的健康生活，哪怕政府财力有限，她说：“一个真正致力于公共健康的人应当永远心怀劳苦苍生，这是我一直以来的核心价值观与行为准则。”
废物变燃料的化学工程师
1992年，Suzana Yusup获得马来西亚政府的奖学金前往英国Leeds大学进修本科学位。当时的她并没有选择专业的权利，她说：“那时候，我连化学工程是什么都不知道。”但是很快，她就迷上了这个理论科学与工程实践相结合的领域。1998年，她于英国Bradford大学取得化工博士学位。
Suzana Yusup家中有七个孩子，她是最大的孩子，也是唯一的学者。她说：“小时候，我的父母希望我可以成为一名医生，哪一科的医生都可以，但是我怕血，现在的话，他们对我的“学位”非常满意。”
Yusup现在领导马来西亚Perak州Teknologi Petronas大学（UTP）的生物燃料和生物化学研究中心。从2001年加入这所大学开始，她就走上了探索开发用马来西亚丰富的植物资源来生产生物燃料的道路。她的工作重心集中于在生物废料中提取燃料，例如厨余食用油、橡胶籽油和棕榈油炼油厂废弃的馏分物。她一直在探索如何用绿色科技改善环境与社会。当得知大学附近的稻农深受害虫野草的困扰，又被当前的化学杀虫剂严重侵害身体健康时，她改组了实验室设备，开发并生产了基于植物成分的更加安全有效的绿色农药。Yusup赢得了许多荣誉，包括马来西亚2016年高引新星奖和2017年科学女性奖等。
Yusup最新的研究源自她对园艺的兴趣。她很担心自己老去的时候无力翻动土壤，于是开发了一种无土水培技术，并让她的学生把这个技术教给学校的小孩子，开始学生们很不乐意，但是第一次收获后，他们便变得热情高涨了。她说：“作为一名工程师，看到成果对别人产生影响时，会激励自己不断探索，这就是不断推动我前行的动力。”
一位向青蛙学习开发出更好的石墨烯生长方法的物理化学家
Loh Kian Ping在新加坡长大，年少的他因为一个青蛙的解剖标本而迷上科学。几十年后，他已经成为新加坡国立大学一名出色的化学家。有趣的是，他再次从青蛙那里得到灵感，大大推进了石墨烯的研究。通过模仿甲虫和树蛙保持脚爪贴合浸没在水中的叶面的方式，罗健平开发了一种将石墨烯附着到硅晶片的方法。这项发现将推进石墨烯的工业应用，比如改善光通信等。
凭借单层碳原子的独特结构，石墨烯被微电子行业视作极具发展潜力的基体材料之一。但在石墨烯表面上生长的晶形却十分难以操控。如果条件不合适，薄薄的碳层就会剥落并漂浮在溶液中。或者，碳层生长太多，又会直接形成石墨。Loh Kian Ping和同事设计了一种在涂有铜催化剂层的硅衬底上生长石墨烯的方法，生长完毕后再将铜蚀刻掉 (L. Gao et al. Nature 505, 190–194; 2014)。为了防止石墨烯在蚀刻过程中流失，Loh Kian Ping采用了经特殊处理的硅晶片衬底，这种硅晶片衬底能够通过毛细管桥将新生长的石墨烯固定住。这种微结构借鉴了青蛙掌爪附着在荷叶上的原理。
Loh Kian Ping说：“通过这种仿生式的新方法，我们能够更好地将石墨烯附着在硅片上。”加利福尼亚大学洛杉矶分校段镶锋教授表示，在硅片上成功生长石墨烯，让人们得以将石墨烯大规模用作电子行业的基本材料，Loh Kian Ping的研究无疑迈出了关键的一步。石墨烯以及其他2D材料一直是Loh Kian Ping主攻的研究方向，在超薄纳米材料领域他享有相当的声誉。在研究工作里，Loh Kian Ping的游学经历助益良多。他在英国牛津大学获得博士学位，并在日本筑波国立材料科学研究所做了博士后研究。感受到自己祖国的召唤，他于1999年回到新加坡工作。而他也因其杰出的科学成就摘获2014年总统科学奖，这是新加坡对科研人员的最高肯定。他表示，接下来希望把重点放在研究成果的应用转化上，他说：“只是专注于发表论文，是不会为新加坡的发展带来实在好处的。”他在石墨烯和其他超薄材料方面的工作已经逐渐得到应用，如绿色替代品、金属催化剂（C. Su et al. Nature Commun. 3, 1298; 2012）、有机太阳能电池等。
谈到自己的工作，Loh Kian Ping总是表现得兴奋而愉悦，“二维材料的研究之旅总是充满惊喜，因为奇妙的新属性层出不穷，这是一个发现知识的游乐场。”
致力于改善马来西亚当地人民生活的寄生虫学家
Ai Lian Lim因其对人类粪便的研究而闻名。在20世纪90年代，Lim在进行自己的博士项目时，曾向马来西亚半岛的原住民（当地称为Orang Asli）收集粪便样本，并检查其中寄生原虫的迹象。当她穿梭在小屋间收集样本时，原住民们甚至开玩笑：“收粪便的人来了！”连Lim自己对这个“头衔”也忍俊不禁，但这让她对自己的研究愈加热爱。二十年后的今天，Lim已经是吉隆坡马来亚大学医学院副院长，并成为了一名出色的寄生虫学家。她继续研究着原住民部落中的寄生虫现象。她发现特定人群中的蠕虫感染率很高，他们往往聚居在贫困并且卫生条件差的地方。进一步弄清楚事实仍然是Lim的工作重点。
Lim与他人合作发表了相关论文（D. Ramanan et al. Science 352, 608–612; 2016），这项研究揭示了蠕虫感染的另一奇特现象：低水平蠕虫感染可以通过调节免疫系统、改变肠道菌群来保护人们免受炎症性肠病的侵害。这项发现为Lim及其合作者赢得了研究经费，用于研发蠕虫治疗剂。Lim的工作在科学界产生了一定的影响，她在2016年荣获马来西亚科学院的顶尖研究科学家奖。
Lim 说：“我们总是将蠕虫与坏影响联系在一起，但是当蠕虫感染处于低水平时，它们也可能是天使。”不过，原住民部落的蠕虫感染水平要高得多，这为他们带来了沉重的灾难。Lim表示她将继续关注此事，直到当局将该问题解决。采访时，Lim将手伸进抽屉里，拿出了一个用树叶编织而成的袋子。她介绍说，这是原住民的手工艺品，“手艺非常出色，非常好！”原住民通过出售他们的手工艺品来增加收入，而Lim总是积极帮助他们联系产品销路。她说：“生活的真谛其实纯粹简单，最富有的是需求最少的人。”
一位寻找使分子发光新方法的化学家
打开电灯是个不起眼的动作，却让Vivian Yam看到了问题和机遇。全球生产的大部分电能都被用于照明，高能耗的灯泡浪费了很多能源，但是节能灯又通常含有如汞这类有害材料。Vivian Yam设计了一种有机发光二极管（OLED），为人们提供了成本低廉且安全环保的选择。“如果我们能够进一步提升OLED的性能，我们就可以节省大量的能源。”光一直是Vivian Yam职业生涯中绕不开的主题。这位来自香港大学的化学家花了二十多年的心血，设计了一种能够吸收和发射光子的有机金属材料。这种技术具有广泛的应用前景。例如，储用太阳能、侦测人脑中阿尔茨海默病的早期征兆、制造各式各样的OLED显示器等。她的工作为她赢得了广泛的赞誉，她本人也成为当时中科院最年轻的院士。
Yam早年对化学的兴趣来源于一支温度计。温度计破碎时，溢出的水银流动融合成了一个球体，这让Yam感到惊叹。通过利用分子这种自发聚集的力量，Yam实现了分子的可控排列。这让她能够制造出更庞大，更复杂的结构——超分子，后者具有独特的吸收、发射光子的能力。“它们的结构使其拥有了神奇的光学特性”， Yam说。
此外，成本也是Yam重点考虑的一个因素。在开发磷光OLED时，Yam绕过了最常用的铱、铂等材料，而选择了更环保、更便宜的黄金。她最终制成了世界上第一个基于金的磷光OLED (V. K-M. Au et al. J. Am. Chem. Soc. 132, 14273–14278; 2010)。Yam的工作引起了知名企业TCL的关注。作为全球最大的电视机制造商之一，TCL看到了这类新材料存在的巨大潜力。目前，TCL与Vivian Yam在香港大学建立了联合实验室，进一步支持她的的开发研究。如果Yam的工作进展顺利，她的发明很可能会在未来照亮全世界。
一位通过基因编辑提高农作物产量的韩国科学家
Jin-Soo Kim一直是基因编辑领域的先驱，但是他使用生物技术来提高作物产量和改善作物抗病性的研究一直受到韩国当局的严格限制。而半岛局势的改变，让Kim看到了继续自己研究的可能性——朝鲜存在较为严重的粮食短缺情形。Jin-Soo Kim说：“也许这种技术可以很快被采用，用以解决朝鲜目前的问题，这很令人兴奋。”
Jin-Soo Kim一直是都是一个开拓者。在20世纪90年代后期，他在首尔三星生物医学研究所担任团队负责人。但他在基因编辑领域的创新工作一直受到公司官僚系统的掣肘。于是Jin-Soo Kim在1999年毅然离开三星，组建了一家名为ToolGen的公司，开发自己的基因组编辑技术。当时这是一个大胆的决定，因为几乎没有风投公司愿意为生物技术方面的创业企业投资。公司一度经营困难，而如今ToolGen的市值已接近10亿美元。Jin-Soo Kim于2005年离开公司，于首尔国立大学任教，但他仍然持有股份，并为ToolGen提供基因编辑的技术授权。
2013年1月，Jin-Soo Kim发表了关于CRISPR-Cas9的论文(S. W. Cho et al. Nature Biotechnol. 31, 230–232; 2013)，CRISPR-Cas9是一种高效基因编辑工具，研究人员用该工具能够精确地切割并复制活细胞中的遗传物质，论文展示了CRISPR-Cas9是如何作用于DNA序列的。Jin-Soo Kim现在与韩国基础科学研究所合作，正努力将其应用于人类的治疗。 2017年，他与波特兰俄勒冈健康与科学大学的Shoukhrat Mitalipov合作，试图修复可能导致人类心脏衰竭的突变基因，然后将修正后的基因插入活的人类胚胎 (H. Ma et al. Nature 548, 413–419; 2017)。
Jin-Soo Kim表示，基因编辑技术用于治疗可能还需要很多年，但是用于提升作物产量、改善作物抗病性，他还是相当有信心的。然而，韩国对基因编辑作物的管理尚有争议，Jin-Soo Kim正考虑与朝鲜的研究人员合作，因为朝鲜可能乐于接受基因编辑作物。如今半岛局势的缓和让Jin-Soo Kim看到了合作研究的可能，例如，可以联合培养朝韩两国的学生，然后朝鲜学生再将技术带回国内。 “我认为他们可以做得很好，朝鲜的技术可以很快赶上，无论我在哪里工作，我都想看到这些技术的成果，” Jin-Soo Kim说：“这是我毕生的夙愿之一”。
一位致力于开发谷歌语音版的电脑科学家
台北国立台湾大学的Lin-shan Lee教授是研究语音技术的先行者，在华语语音技术的推进过程中取得了很重要的成就。目前，他正在设计算法以便能够从音频和视频中提取关键词和短语。
Lin-shan Lee表示，这是解开语音识别这一复杂问题的关键步骤。他说：“我的整个职业生涯都是基于这类‘关键问题’展开的，这些问题关系重大，但是难以解决。” Lee曾学习过电气工程，在加州斯坦福大学完成了博士学位。在美国，他从事跟通信卫星相关的工作。
“当我决定回到台湾时，周围的人说这不是个明智的决定，因为台湾没有卫星。” Lee说。但是Lee发现研究卫星时对语音信号的熟悉为他带来了机遇：将研究设定由卫星转向电脑，并着手开发识别普通话的工具。Lee的团队花费了十多年的心血，建立了一个缓慢的原始运行装置，这个装置需要五到六秒才能识别单个音节，但这已经是相当巨大的成就。这是全球第一个适用于普通话的语音识别设备。到了1995年，他们研发的装置已经可以将连续的普通话语音转换成汉字。
麻省理工学院研究员Jim Glass说，“语音识别是一个非常棘手的问题，世界上每个人的说话方式都不相同，还有各种扰动信息。Lin-shan是普通话语音识别的先驱。”
Lin-shan Lee现在开始应对另一个语音识别挑战：从音频和视频文件中检索出语音内容。Lee的团队正在使用机器学习构建一个系统，用户可以在该系统中搜索视频中的特定单词、短语或句子。“我将这个系统称之为口语版搜索引擎，这将彻底改变YouTube等多媒体网站的格局。”但目前系统的处理结果还不够准确，Lee的团队正努力开发更精确的技术。他说：“我目前的目标是在这个领域做到更加精确。”
研究调节基因表达的小RNA分子的生物化学家
当Narry Kim首次担任教职时，她没有研究经费，也没有学生，对涉足的新领域也缺乏经验。那时她正着手研究一类新近发现的RNA分子microRNA（miRNA）。这对Narry Kim来说完全是一个未知领域，要将在研究生阶段主要学习的真菌和病毒置于身后，建立自己的学术独立性。“现在回过头来看，这是一个很重要的决定。”Narry Kim十分怀念那些艰苦的时光，缺乏资金迫使她变得富有创造性，设计出成本低廉的实验。
miRNA的第一组例子于1993年被发现，比传统作为遗传信息载体的RNA短很多，也不同于RNA将DNA信息编码到蛋白质的功能，miRNA在阻断基因表达中发挥作用。但是，当Narry Kim开始涉足这个领域时，这些miRNA的起源仍然是神秘的。 2002年，Kim发表了关于miRNA的第一篇论文(Y. Lee et al. EMBO J. 21, 4663–4670; 2002)，她和团队研究了miRNA生成场所。第二年她发表了另一篇文章，详细描述了miRNA形成的主要途径(Y. Lee et al. Nature 425, 415–419; 2003)。
上海生物化学与细胞生物学研究所研究员陈玲玲评论说：“Narry Kim和她的团队做出的贡献是巨大的，作为一名科学家，她十分出色。” Kim现在是韩国最著名的科学家之一， 2009年，39岁的她成为拉斯克医学奖最年轻的获奖者之一，该奖项被认为是医学界的诺贝尔奖。一路走来，Kim已经成为了韩国年轻科研工作者，尤其是仅占韩国科研群体19%的女性科研工作者的榜样。Kim后来回忆，曾经一度因为照顾丈夫工作地点搬迁去小镇，缺乏学术和研究环境，再加上女性长期教职难找等因素，差点结束了自己的学术生涯，她甚至已经开始准备攻读法律学位，最后还是抵制不住内心对回到实验室的渴望。
尽管在RNA领域的研究还有很大的前景，但Narry Kim打算在65岁时从学术界退休。她透露，自己还有其他的事情要做，其中之一是编写一部描述多时间线下，科技如何改写人类历史的小说，她认为这是将其影响力扩展到学术界之外的一种方式。Narry Kim十分坚定地说：“讲故事的方式总是更容易被人接受。”。
特别感谢Nature提供资讯。
DOI:10.1038/d41586-018-05506-1
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