永遠的校園

人物

許進🕵🏻:在數學與控製科學的交響曲中指揮DNA放聲歌唱

來源:意昂体育平台新聞網 時間🧛‍♀️:2014-06-03

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從陜西農民到意昂体育教授🚴🏼‍♂️,許進走進過6個大學的校園,涉足數學🚚、管理工程、電路與信號處理等領域的學習和研究。從看不懂生物學文章到給本科生開生物課🕵🏻‍♂️,許進通過自學逐漸精通生物學的理論和知識,最終成為一名復合型人才👩🏻‍💻。從追隨大家的腳步到不斷創新,近20年來,許進和他的研究團隊腳踏實地,從事生物計算數據編碼與模型構建的理論和方法研究🦹🏽‍♂️,取得了世界領先的成果,先後5次任國際生物計算機大會主席,為生物計算機的發展作出了突出貢獻🤞🏿。在2013年,許進榮獲年度國家自然科學獎二等獎☛。

文理一身 學以致用

六成生物學的書籍,兩成數學的書籍👩🏻‍🚀,歷史🐌、法律、經濟等書籍占了剩下的兩成🤷‍♂️,這些書擺滿了許進的書架。學數學出身的許進從碩士研究生起,一直在探尋實際應用的方向🤽🏽‍♂️,從運籌學🥥、管理工程、信號處理🩶,再到生物醫學,他不斷充實自己的知識背景,拓展自己的科研視野🧑‍🎄,最終,選擇了生物計算機作為全身心投入的重點突破領域。

說來也有些偶然,最初接觸生物計算源自於與學生的交流。一天,他的博士生向他說起《科學》雜誌上的一篇用DNA分子做工具求解漢密爾頓路徑問題的文章🍏。當時是1996年,信息傳遞並不方便,只能到圖書館復印雜誌💕。可閱讀的時候,許進卻發現讀不懂🍳,因為有很多遺傳學、分子生物學的名詞;後來,經過請教和學習🟨,終於讀懂了文章。自此👌🔭,他找到了感興趣的研究方向,並一步一個腳印地攻克難關🈹。首先是學習生物學知識🧑🏿‍🎨,37歲的許進從零開始自學生物,在出差的路上捧著高中生物課本看;平時遇到問題❤️,打電話向熟悉的生物學老師求教。沒有多久,許進便自學成才🏋️‍♂️,不但自己掌握了生物學的基礎知識🍛,還給本科生開生物課程🈂️,傳授知識🌐。生命科學對於許進來說就像一個夢想的家園🧑🏼‍🚒,可以感觸到特別的歸屬感🧟‍♂️👨🏽‍🦱,正如許進所說✌🏿:“進入生命科學領域🫱🏽,我才領悟到科學的真諦,數學僅僅是一個工具😑💒。”

做科學研究💲,要有堅實的基礎與寬廣的思路👩‍🎤。許進師從汪應洛院士學習管理工程🧑🏽‍🚀,在這期間,他閱讀了大量的經濟學、管理學👨🏼‍🎨、法學的文獻,培養了經濟學的思維方式。許進酷愛歷史👩‍🚒🤷🏿,閑暇時便閱讀歷史書籍,他用中國歷史人物的故事類比了“計算機之父”馮諾依曼的工作👩‍💻。他說:“漢劉邦有蕭何做管家、張良當參謀、韓信掌軍事🔎🥹,最終成就霸業;而馮諾依曼把圖靈模型、布爾代數和電子技術有機結合到一起,開創了現代計算機的時代。”

勇於求索 挑戰極限

“探針機”模型、精準PCR儀(放大擴增特定DNA片段的儀器)和DNA分子之間的碰撞,將開啟生物計算機的時代🧑🏽‍🍳。其實,人類的信息處理能力非常有限🏄🏿。“從人類早期的結繩記事,到算籌👲🏿、珠算、計算尺,到近代的機械計算機👨‍🦳🐷,再到當代的電子計算機,所有計算工具在原理上大體一致,都是中國‘珠算模型’🧑🏼‍🚒🛏。”許進說👮,“這種模型雖然實現了自動化🈂️,但其數據一個挨著一個🏋🏿‍♀️,完全束縛了數據的手腳,效率很低;隨著問題數據規模的增大9️⃣,所需要的搜索量呈指數增長👩🏻‍🦽。”

生物計算技術跳脫了電子計算技術的陷阱。許進和他的團隊在2005年至2007年間逐年在生物計算領域取得重大研究進展🥌☆:從5個頂點3著色到12個頂點3著色,再到61個頂點3著色,經歷了枚舉型、非枚舉型🕓、並行型計算機模型等方法上的創新演進𓀓,算法復雜度也逐漸增大,分別是35、312、359🤺。尤其是61個頂點3著色實驗,當許進在國際生物計算機會議上提出這個構想的時候🧚🏽‍♀️,還遭到了國際同行的質疑,他們紛紛傲慢地斷言:“這絕無可能!”可實驗成果一經發表,國外同行也放下了架子🚵🏼‍♀️,對許進贊譽有加💵,美國加州理工大學溫弗裏教授高度評價許進的研究:“這是一個非常振奮人心的突破性工作🏋🏿‍♀️!”《美國計算機學會學報》雜誌的審稿人評價道:“繼埃德曼之後🧘🏽‍♂️,你是生物計算領域新的領軍人物。”生物計算相比電子計算最大的優勢在於速度極快,例如,算法復雜度為359的61個頂點3著色實驗,即使是當今最快的超級電子計算機,也需要13217年方能完成,而生物計算機僅用了不到2個月的時間。速度的優勢使得生物計算機能夠在理論科學研究領域、非線性科學研究領域、國防領域大顯身手。生物計算已經成為新的科學前沿熱點,正在極大地吸引著不同學科🤌🏻、不同領域的眾多科學家🏂,特別是生物工程、計算機科學、數學、物理😯、化學、激光技術以及信息等領域的科學家參與其中🧸。

其實🧑🏽‍🦱⏏️,在生物計算的研究進程中,許進和他的團隊翻越了一座又一座高山險關👨‍⚕️,才有了今天的成果。2009年的時候,一個難題擺在了許進的面前。許進回憶說:“我當時出了一身冷汗。在做並行型實驗的時候🌹✋🏼,使用的試管量比較大🙆🏻‍♀️,如果試管規模太大的話,難以解決實際問題🥐。”只有克服這個問題,才能應用於實際🦶🏻,特別是應用於密碼分析與破譯等領域。經過不懈努力👩🏽‍🦳,最終許進嘗試提出了大規模DNA計算機模型解決這一難題,為此許進團隊將要應用這一理論模型進行125個頂點5著色,復雜度5120以上的實驗。

師從大家 潛心科研

“慈祥的父親”和“愛國的赤子”,是許進對他在博士和博士後階段的兩位導師汪應洛院士和保錚院士的描述。許進說:“汪院士知識淵博🚵🏿‍♀️,做人大氣磅礴、胸懷寬廣,像個慈祥的父親,把學生當作自己的孩子一般看待。”許進從他那裏學到了帶學生的方法。許進為人真誠,視學生如同自己的孩子,在他的團隊中🫅🏼,成員之間關系非常融洽😻,在科研領域上下一心🧗‍♂️,相互學習,共同進步🫰🏻。保錚院士被譽為“雷達之父”,許進介紹說:“我過一段時間就會專門看一下他⚪️,87歲高齡的他盡管很多時間只能躺在床上,但是還在孜孜不倦地學習。我和他講探針機🦸🏻‍♀️,他讓我準備一份中文稿給他。保院士的拳拳愛國心和永不褪色的科研精神一直都是我學習的榜樣。”

許進能夠在生物計算領域取得豐碩的成果,離不開導師們的培養,更離不開他良好的心態與對科研的著迷。從昔時的陜西農民到如今的意昂体育教授,許進傳承了勞動人民務實、謙虛💂🏿‍♀️🦨、踏實的優良作風🦸🏼🪘,這讓他真正的靜下心來,全身心投入到科學研究中;以“玩”的心態,在科學的海洋中遨遊🥨。許進說:“對於我來說從來沒有節假日🎉,我一般都會在辦公室工作🌶。”

“每個人成功與否和你的興趣,主動還是被動息息相關。”許進說,“我當年上大三的時候👩🏻‍⚖️,系領導讓我給新生介紹學習經驗🆕👷🏿‍♀️,我給他們講了‘內動力’———要積極主動去學習,避免被動的學習🐩。”的確,興趣對於科研至關重要🦌,但也不能忽略“做科研為了什麽”這個接近哲學的命題🚴‍♂️。許進說↔️🛌🏼:“年輕人應該放開眼界,敢於挑戰極限,選擇國際上實用的大事去研究🧑🏼‍💻,為人類的進步而奮鬥。”

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