▎編者按

中國(guó)古代著名詩(shī)人屈原在他的作品《天問(wèn)》中曾經(jīng)思考過(guò)：“羲和之未揚(yáng)，若華何光”，在漆黑夜里清晰看見(jiàn)事物的能力，長(zhǎng)久以來(lái)一直是人類渴望擁有的神奇力量。它不僅對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、遙感技術(shù)具有重大的意義，也對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钪谐綍円怪g的二元對(duì)立具有深遠(yuǎn)的影響。西湖大學(xué)的鮑芳琳教授在這一領(lǐng)域取得了重大突破，讓我們更接近一個(gè)可以將夜晚變成白晝的世界。他在高光譜熱雷達(dá)（熱輔助探測(cè)和測(cè)距）以及夜視方面的開(kāi)創(chuàng)性研究，于2023年7月26日被《自然》雜志選為封面報(bào)道。（《Nature | “高光譜熱雷達(dá)”革新未來(lái)機(jī)器視覺(jué)》）

鮑芳琳，出生于浙江省淳安縣。2011年他畢業(yè)于浙江大學(xué)，獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2016年獲得光學(xué)博士學(xué)位。2012年，他以交流學(xué)者的身份訪問(wèn)了香港中文大學(xué)。2019年，他轉(zhuǎn)入普渡大學(xué)從事博士后研究工作。2021年，他隨后成為了普渡大學(xué)的研究助理教授。2024年1月他入職西湖大學(xué)，擔(dān)任助理教授。他提出并實(shí)現(xiàn)了高光譜熱雷達(dá)（熱輔助探測(cè)和測(cè)距），闡明并克服了傳統(tǒng)熱成像中的“鬼影效應(yīng)”。高光譜熱雷達(dá)研究成為《自然》雜志的封面文章，并被《自然》“新聞與觀點(diǎn)”欄目、《科學(xué)》“新聞”欄目、《自然-光子學(xué)》“新聞與觀點(diǎn)”欄目報(bào)道。

「受訪者」：鮑芳琳教授（西湖大學(xué)）

「采訪者」：王勣（西湖大學(xué)）

「原文信息」：Wang, J. Light People: Professor Fanglin Bao and his cover story. Light Sci Appl 13, 115 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01434-0

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Q：您能夠概述一下自己的科學(xué)背景和研究經(jīng)驗(yàn)嗎？您未來(lái)的研究目標(biāo)和志趣是什么？

A：我在浙江大學(xué)獲得了物理學(xué)學(xué)士學(xué)位和光學(xué)博士學(xué)位。在攻讀博士學(xué)位期間，我在香港中文大學(xué)交換了半年。在加入西湖大學(xué)之前，我在普渡大學(xué)從事科學(xué)研究。

在我早期的職業(yè)生涯中，我對(duì)近場(chǎng)量子光學(xué)效應(yīng)很感興趣，例如卡西米爾效應(yīng)和超級(jí)普朗克效應(yīng)。卡西米爾效應(yīng)描述了真空中的量子漲落如何導(dǎo)致電磁相互作用。在經(jīng)典物理學(xué)中，這種相互作用在電荷中性物體之間是不存在的。我專注于探索這些效應(yīng)及其在新型光學(xué)超材料系統(tǒng)中的新特性。其中一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是卡西米爾輸運(yùn)效應(yīng)，即量子懸浮中的納米粒子可以由側(cè)向的卡西米爾力推動(dòng)，形成納米級(jí)的“磁懸浮列車”。

在普渡大學(xué)的5年里，我的研究更多地聚焦于經(jīng)典和量子光學(xué)傳感，特別是熱光源方面，涉及信息理論、基于超表面的新型傳感模式，以及用于從熱光中提取信息的量子啟發(fā)算法。我的代表作之一是高光譜熱雷達(dá)（熱輔助探測(cè)和測(cè)距），它利用了熱光子和信息理論，能夠在漆黑的夜里清晰地看到事物，就像在明亮的白天一樣。正是在研究期間，我探索了人工智能（AI）領(lǐng)域，并獲得了寶貴的專業(yè)知識(shí)。我看到了人工智能如何解決復(fù)雜的物理問(wèn)題，以及物理定律如何預(yù)測(cè)人工智能的性能。我未來(lái)的研究計(jì)劃都深深根植于這些經(jīng)驗(yàn)之中。

我一加入西湖大學(xué)，就已經(jīng)準(zhǔn)備好成立一個(gè)研究小組，專注于熱雷達(dá)（HADAR）以及人工智能（AI）物理。我們?nèi)绾卫萌斯ぶ悄軄?lái)發(fā)現(xiàn)新的物理定律？我們?nèi)绾谓柚锢韺W(xué)來(lái)理解和改進(jìn)人工智能？由物理學(xué)定律設(shè)定的人工智能的經(jīng)典極限和量子極限是什么？這些引人深思的問(wèn)題將指引團(tuán)隊(duì)進(jìn)入物理學(xué)的下一個(gè)前沿領(lǐng)域。

鮑芳琳博士在普渡大學(xué)祖賓·雅各布教授的研究團(tuán)隊(duì)里

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Q：請(qǐng)問(wèn)是什么激發(fā)您深入探索科學(xué)世界？您認(rèn)為一位優(yōu)秀科學(xué)家應(yīng)具備的品質(zhì)最重要的有哪些？

A：在我上中小學(xué)時(shí)，不只有戶外活動(dòng)能給我?guī)?lái)樂(lè)趣，我的內(nèi)心還開(kāi)始萌發(fā)了一種渴望。我的腦海里出現(xiàn)了一幅模糊的畫(huà)面：一位老先生和一塊黑板，他僅用一支粉筆就能解釋世間的萬(wàn)事萬(wàn)物。我希望有一天我能夠成為這樣的先生。當(dāng)我開(kāi)始大學(xué)之旅時(shí)，我才意識(shí)到由于信息爆炸式增長(zhǎng)，一個(gè)人完全掌握各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)是不切實(shí)際的。然而，正是科學(xué)家們的不懈努力，知識(shí)的邊界才得以不斷拓展。我認(rèn)為，正是這種信念的力量，才讓自己成為了一名年輕的科學(xué)家。

話雖如此，科學(xué)家的道路從不平坦，有時(shí)會(huì)遭遇艱難險(xiǎn)阻，唯有堅(jiān)韌不拔的精神才能戰(zhàn)勝萬(wàn)難；有時(shí)小路曲折崎嶇，而對(duì)知識(shí)的渴望激勵(lì)我勇往直前。我渴望提出正確的問(wèn)題，并有更多造福世人的發(fā)現(xiàn)。

仰望過(guò)去的偉大科學(xué)家們，不難發(fā)現(xiàn)，面對(duì)科學(xué)難題，他們都堅(jiān)持誠(chéng)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。例如，馬克斯·普朗克承認(rèn)，即使在他提出了電磁輻射場(chǎng)能量的量子化之后，他仍無(wú)法完全理解“量子”的概念。理查德·費(fèi)曼也曾說(shuō)：“永遠(yuǎn)不要欺騙自己，并記住，你是最容易受騙的人”，你對(duì)科學(xué)以誠(chéng)相待，才能發(fā)現(xiàn)宇宙的真相。

簡(jiǎn)而言之，除了科學(xué)誠(chéng)信，科學(xué)信念、科學(xué)毅力、科學(xué)創(chuàng)造力和科學(xué)好奇心都是偉大科學(xué)家之所以成功和有影響力的原因。

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Q： 您的科學(xué)研究論文最近被世界頂尖的多學(xué)科研究期刊《自然》選為封面文章。您是如何提出這個(gè)新穎的想法——高光譜熱雷達(dá)（熱輔助探測(cè)和測(cè)距）的呢？您在工作中使用了哪些具體的科學(xué)技術(shù)或方法？您在研究中是如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的？您在研究過(guò)程中又是如何處理意想不到的結(jié)果的？

A：“高光譜熱雷達(dá)（HADAR）”的工作幾乎占據(jù)了我在普渡大學(xué)度過(guò)的整個(gè)時(shí)光。有趣的是，術(shù)語(yǔ)“熱輔助探測(cè)和測(cè)距”和首字母縮寫(xiě)“HADAR”，早在我去普渡大學(xué)之前就已經(jīng)被發(fā)明出來(lái)了。我搬到美國(guó)西拉斐特的第一周，我的導(dǎo)師祖賓·雅各布在他的辦公室里，在一張草稿紙上，寫(xiě)下“HADAR”這個(gè)詞，并向我解釋了他心中的一個(gè)小項(xiàng)目。或許像大多數(shù)人一樣，我對(duì)這個(gè)詞感到有點(diǎn)震驚，實(shí)話實(shí)說(shuō)，“高光譜熱雷達(dá)（HADAR）”是一個(gè)好名字。

我們當(dāng)時(shí)都不是紅外遙感方面的專家。祖賓教授最初的想法是在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下，利用紅外輻射光譜對(duì)材料進(jìn)行分類。我們認(rèn)為這種新穎的“高光譜熱雷達(dá)（熱輔助探測(cè)和測(cè)距）”相對(duì)于傳統(tǒng)的“激光雷達(dá)”（光探測(cè)和測(cè)距裝置）、“無(wú)線電雷達(dá)”（無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距裝置）或“聲吶”（聲音導(dǎo)航和測(cè)距裝置）的優(yōu)勢(shì)，就在于它的材料信息。我最初的計(jì)劃是在3個(gè)月內(nèi)完成這個(gè)初創(chuàng)的項(xiàng)目，同時(shí)適應(yīng)新的國(guó)外環(huán)境。

很快，我發(fā)現(xiàn)用紅外光譜來(lái)分類材料的想法在多年前就被報(bào)道過(guò)了。我的腦海里浮現(xiàn)出幾個(gè)問(wèn)題：“我們應(yīng)該放棄這個(gè)小項(xiàng)目嗎？我們可否就添加探測(cè)和測(cè)距功能來(lái)結(jié)束這個(gè)項(xiàng)目，并轉(zhuǎn)向新的項(xiàng)目？等一等。那我們?cè)趺礈y(cè)距呢？”直到現(xiàn)在，我仍然為自己從一開(kāi)始就堅(jiān)持下來(lái)并進(jìn)一步完成了自己的研究而感到高興。在紅外熱成像中，“鬼影效應(yīng)”是一種長(zhǎng)期存在的重要的光學(xué)現(xiàn)象。眾所周知，它導(dǎo)致熱成像變得模糊、無(wú)紋理，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)立體視覺(jué)。如果我們保持高光譜熱雷達(dá)被動(dòng)傳感模式并依賴于立體視覺(jué)，那么熱測(cè)距確實(shí)是瓶頸所在。這時(shí)項(xiàng)目變得越來(lái)越有趣，3個(gè)月后，我們決定繼續(xù)這一項(xiàng)研究工作。

經(jīng)過(guò)一些分析，我終于理解了“鬼影效應(yīng)”，并提出了使用TeX視覺(jué)來(lái)克服它。TeX視覺(jué)從雜亂的熱信號(hào)中理順了溫度（T）、輻射率（e）和紋理（X）等物理量，并以模擬白天光學(xué)成像的方式將它們可視化。總的來(lái)說(shuō)，TeX視覺(jué)成為一種夜視技術(shù)，借助它，我們可以在完全黑暗的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)與白天一樣的明亮的視覺(jué)體驗(yàn)，而且通過(guò)恢復(fù)圖像的紋理，基于TeX視覺(jué)的高光譜熱雷達(dá)測(cè)距成為可能。TeX視覺(jué)是高光譜熱雷達(dá)最終版本的核心。我們花費(fèi)了4年的時(shí)間，才最終完成這個(gè)“小”項(xiàng)目。

那些年，我們?cè)诓思{米技術(shù)中心的討論，以及所有合作者的貢獻(xiàn)，才促成高光譜熱雷達(dá)現(xiàn)在的形態(tài)。

清楚地說(shuō)，為了從熱信號(hào)中提取信息，我建立了一個(gè)逆向的物理模型，說(shuō)明溫度（T）、輻射率（e）和紋理（X）物理量在信號(hào)中發(fā)揮的重要作用。為了高效地將熱信號(hào)分解成溫度（T）、輻射率（e）和紋理（X）成分，我進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了TeX-SGD（半全局分解）算法，后來(lái)我們又開(kāi)發(fā)了機(jī)器學(xué)習(xí)算法——TeX網(wǎng)絡(luò)。這些算法生成了我們迄今為止在TeX中獲得的所有視覺(jué)結(jié)果。此外，為了廣泛測(cè)試我們的理論和算法，我們要建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。我與一些計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專家合作，將紅外物理學(xué)納入蒙特卡洛路徑追蹤中。我們花費(fèi)了半年多的時(shí)間最終建立了世界上第一個(gè)長(zhǎng)波紅外立體和高光譜成像數(shù)據(jù)庫(kù)——高光譜熱雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)。在我們確立了高光譜熱雷達(dá)的實(shí)際工作原理之后，我們轉(zhuǎn)向揭示其基本極限。我為此推導(dǎo)出了高光譜熱雷達(dá)探測(cè)和高光譜熱雷達(dá)測(cè)距的信息理論極限，并驗(yàn)證了它們?cè)诿枋鋈斯ぶ悄苄阅芊矫娴挠行浴?/p>

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建造了高光譜熱雷達(dá)原型-1，并與更多專業(yè)人士合作建造了高光譜熱雷達(dá)原型-2。我們?cè)谄斩纱髮W(xué)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)據(jù)收集的那一周經(jīng)歷，確實(shí)讓人難以忘懷，不過(guò)，我也耗費(fèi)了一個(gè)多月的時(shí)間來(lái)精心策劃和設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。為了展示高光譜熱雷達(dá)在恢復(fù)紋理方面的優(yōu)勢(shì)，我們需要找到合適的場(chǎng)景。這些場(chǎng)景包含不同類型的熱紋理，其長(zhǎng)度尺度必須與傳感器分辨率相匹配。我進(jìn)行了仔細(xì)的計(jì)算，并對(duì)大拉斐特地區(qū)內(nèi)的戶外場(chǎng)景進(jìn)行了勘測(cè)，最終將我們的試驗(yàn)地點(diǎn)縮小到正確的位置。

我們的高光譜熱雷達(dá)理論需要一個(gè)手動(dòng)輸入的材料庫(kù)。這個(gè)材料庫(kù)對(duì)于闡明我們的想法非常有用，但在現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行采集并不容易。如果沒(méi)有材料庫(kù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們將如何實(shí)現(xiàn)高光譜熱雷達(dá)呢？我們已經(jīng)為解決這個(gè)難題，苦苦掙扎了數(shù)月之久。最終，我想出了一個(gè)從高光譜成像數(shù)據(jù)本身估計(jì)材料庫(kù)的辦法，從而不再需要手動(dòng)輸入。

Tex夜間視覺(jué)
圖源：《自然》

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Q：您的發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用在哪些方面？您能否對(duì)其更廣泛的意義進(jìn)行更加詳細(xì)的闡述？這項(xiàng)研究還有哪些不足？

A：在高光譜熱雷達(dá)的研究論文中，我們將它呈現(xiàn)為人工智能機(jī)器感知的一種范式轉(zhuǎn)變。自主導(dǎo)航是利用高光譜熱雷達(dá)夜視功能的首要應(yīng)用，自動(dòng)駕駛汽車可以在夜間像白天一樣導(dǎo)航。高光譜熱雷達(dá)也可以用于智能醫(yī)療保健領(lǐng)域，用于夜間患者的監(jiān)護(hù)。此外，高光譜熱雷達(dá)還可以用于野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)野生動(dòng)物只在夜間活動(dòng)。然而，高光譜熱雷達(dá)遠(yuǎn)不止夜視方面的優(yōu)勢(shì)，它可以提供對(duì)場(chǎng)景的全面理解。例如，高光譜熱雷達(dá)能識(shí)別材料，精確測(cè)量溫度，具備超越人類的能力。高光譜熱雷達(dá)通過(guò)獲取額外的物理信息，從而促成人工智能機(jī)器視覺(jué)的革命性進(jìn)步。

除了這些具體的應(yīng)用之外，高光譜熱雷達(dá)最顯著的意義在于它激發(fā)了我們對(duì)白天和黑夜的重新思考。經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化，我們已經(jīng)完全習(xí)慣了白天和黑夜之間的對(duì)立存在。但是夜晚和黑暗是不可避免的嗎？我們能否將夜晚變成白天？如果借助人工智能，我們每天都能擁有24小時(shí)的白晝視覺(jué)，那么我們的生活將會(huì)是怎樣的呢？我們是否仍然需要依賴燈具和路燈呢？我們對(duì)高光譜熱雷達(dá)的開(kāi)發(fā)啟發(fā)了這一想象。至少，有一件事是我們可以確定的：人工智能沒(méi)有經(jīng)歷生物進(jìn)化，也不應(yīng)該受到日夜輪換的困擾！

高光譜熱雷達(dá)需要長(zhǎng)波紅外高光譜成像。在實(shí)驗(yàn)操作中，這是極具挑戰(zhàn)性的。現(xiàn)有的紅外高光譜相機(jī)，例如Telops，尺寸龐大得就像微波爐一樣，而它們需要大約10秒才能記錄下一幀高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。這些相機(jī)由于響應(yīng)速度慢，無(wú)法捕捉到許多日常事件和運(yùn)動(dòng)中的普通物體。此外，由于缺乏大量的真實(shí)數(shù)據(jù)，我們的機(jī)器學(xué)習(xí)算法——TeX網(wǎng)絡(luò)在很大程度上受限于合成數(shù)據(jù)。為了充分利用機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，縮小不同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景之間的域差異至關(guān)重要。針對(duì)這些不足，我們必須尋求解決和改進(jìn)的方法，這也是我未來(lái)研究的一個(gè)方向。

高光譜熱雷達(dá)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中

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Q：研究之余，您有什么業(yè)余愛(ài)好呢？您是如何平衡工作和生活的？

A：我喜歡徒步旅行和踢足球。和家人一起，我也喜歡打羽毛球或者看電影。在我女兒出生之前，平衡研究工作和生活，從來(lái)都不是什么問(wèn)題。2021年，我的女兒在美國(guó)出生，當(dāng)時(shí)正值新冠疫情流行，不幸的是，女兒對(duì)雞蛋和牛奶過(guò)敏，對(duì)于我和我的妻子來(lái)說(shuō)，在病毒、過(guò)敏原的包圍之中，特別是找不到日托中心的時(shí)候，照顧她是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。這也是我們決定回到中國(guó)的原因。在中國(guó)，我們?nèi)菀撰@得醫(yī)療保健服務(wù)，并且得到家庭的更多支持。隨著女兒每天健康成長(zhǎng)，我感到更有活力和動(dòng)力重返正常的研究生活。

父與女在印第安納波利斯動(dòng)物園附近

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Q：2024年初，您成功加入了中國(guó)頂尖研究型高校——西湖大學(xué)的理學(xué)院。您目前有什么樣的體驗(yàn)？

A：早在我去普渡大學(xué)從事博士后研究之前，我就聽(tīng)說(shuō)西湖大學(xué)了。那些年來(lái)，我目睹了“西湖”如何從一個(gè)概念逐漸發(fā)展成為一所真正的頂尖級(jí)大學(xué)。鑒于西湖大學(xué)的名望，我很難想象自己也能成為其中的一員，尤其是考慮到自己多學(xué)科背景與傳統(tǒng)物理學(xué)的主流略有偏差。通常情況下，在申請(qǐng)教職時(shí)，具有多學(xué)科背景的人可能會(huì)比更具有專業(yè)背景的人，面臨更大的困難或阻礙。然而，在我提交入職申請(qǐng)后，我很快發(fā)現(xiàn)，自己經(jīng)歷了十分專業(yè)的招聘流程。2023年12月15日，我在西湖大學(xué)參加面試，并于2024年1月15日加入西湖大學(xué)理學(xué)院。西湖大學(xué)在決策和文書(shū)處理方面的高效率令人印象深刻。我也很高興看到西湖大學(xué)對(duì)新的跨學(xué)科研究方向持開(kāi)放和友好態(tài)度。

在過(guò)去的一個(gè)月里，我參觀了不少實(shí)驗(yàn)室，與多位獨(dú)立研究員進(jìn)行了交談，在美麗的校園徜徉。寧?kù)o的校園環(huán)境里，有如此多的先進(jìn)設(shè)備在運(yùn)行，這里是前沿研究蓬勃發(fā)展的地方，這里給我留下了深刻印象，我對(duì)西湖大學(xué)以科學(xué)家為中心的研究型大學(xué)文化深感喜愛(ài)。

最近，我還有機(jī)會(huì)通過(guò)講課與西湖大學(xué)的本科生互動(dòng)。與中國(guó)其他大學(xué)不同，在西湖大學(xué)，所有的授課都是用英語(yǔ)進(jìn)行的。這些青年人充滿活力，對(duì)課程內(nèi)容理解深刻。我很高興地發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生達(dá)到了世界一流大學(xué)學(xué)生的水平。

西湖大學(xué)理學(xué)院

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Q：在您看來(lái)，是什么吸引了國(guó)內(nèi)外的研究人員或?qū)W生選擇在西湖大學(xué)展開(kāi)學(xué)術(shù)之旅？

A：西湖大學(xué)提供了優(yōu)越的科學(xué)研究平臺(tái)。它是由一批知名科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，充滿競(jìng)爭(zhēng)力的年輕教職員工組成的。西湖大學(xué)大力支持年輕科學(xué)家，清除了許多繁瑣的障礙，使他們能夠?qū)Ｗ⒂诳茖W(xué)研究。

西湖大學(xué)擁有國(guó)際化的背景。它倡導(dǎo)科學(xué)創(chuàng)新，呼吁為全球科學(xué)與文明作出貢獻(xiàn)，這是令人鼓舞的。我相信西湖大學(xué)是中國(guó)和海外學(xué)者學(xué)術(shù)事業(yè)發(fā)展的理想平臺(tái)。

對(duì)于渴望學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，尤其是希望追求學(xué)術(shù)事業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這樣強(qiáng)大的學(xué)術(shù)氛圍是有益的。在全球頂尖實(shí)驗(yàn)室的國(guó)際環(huán)境中從事科學(xué)研究的經(jīng)歷，對(duì)學(xué)生的早期職業(yè)生涯而言是一項(xiàng)寶貴的資產(chǎn)和資歷。

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Q：您會(huì)向今天年輕的科學(xué)學(xué)生提供什么樣的建議？在培養(yǎng)下一代研究人員時(shí)，您會(huì)采取什么樣的方法，接受什么樣的挑戰(zhàn)？

A：我會(huì)說(shuō)，請(qǐng)擁有批判精神和獨(dú)立性思維吧；當(dāng)你獨(dú)自從事前所未有的研究時(shí)，即使沒(méi)有人能陪伴你，也請(qǐng)勇敢前行。

我的團(tuán)隊(duì)將從事人工智能物理學(xué)的研究，那么我想用一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)例子來(lái)說(shuō)明我的教育理念。在機(jī)器學(xué)習(xí)中，主要有兩種方法：監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)。監(jiān)督學(xué)習(xí)提供了大量的配套問(wèn)題和答案，并為采取行動(dòng)提供了明確的指導(dǎo)，以確保達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。然而，它被認(rèn)為是最基礎(chǔ)的訓(xùn)練方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)我們真正的智力認(rèn)知。另一方面，無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)在沒(méi)有使用“標(biāo)準(zhǔn)答案”的情況下進(jìn)行操作。盡管它需要更高級(jí)的訓(xùn)練策略，但它訓(xùn)練出的模型會(huì)給人留下深刻的印象。我將采用一種“無(wú)監(jiān)督”的方式進(jìn)行監(jiān)督。

鮑芳琳教授及其團(tuán)隊(duì)在西湖大學(xué)

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Q：您是如何及時(shí)了解自己領(lǐng)域內(nèi)的最新進(jìn)展的呢？您認(rèn)為像《自然》這樣的知名期刊會(huì)選用什么樣的主題作為封面報(bào)道？

A：為了跟上自己領(lǐng)域的最新發(fā)展，我閱讀論文，參加研討會(huì)，與合作者討論。我也喜歡閱讀大量的書(shū)籍。聰明的頭腦及其獨(dú)特的觀點(diǎn)，即使是來(lái)自不同領(lǐng)域的，也能在我的工作和生活中給予我靈感。然而，一旦在某個(gè)領(lǐng)域深耕，我希望專注于自己的想法。

根據(jù)我有限的經(jīng)驗(yàn)，《自然》雜志接受的各種主題的論文都同樣有機(jī)會(huì)成為封面報(bào)道。根據(jù)《自然》雜志的政策，封面圖片的選擇更多考慮的是它的審美吸引力，而不是它的科學(xué)內(nèi)容。而在準(zhǔn)備封面圖片時(shí)，我確實(shí)獲得一些值得分享的淺見(jiàn)。封面圖片和封面報(bào)道將以最直接、最具包容性的方式吸引廣泛的受眾，包括非科學(xué)領(lǐng)域的普通大眾。當(dāng)讀者瀏覽《自然》或《科學(xué)》等頂級(jí)期刊以往的封面圖片時(shí)，他們不禁會(huì)欣賞其藝術(shù)和科學(xué)的精妙結(jié)合。另外，讀者一眼就會(huì)被這些引人入勝的視覺(jué)效果所吸引，從而激發(fā)他們對(duì)文章內(nèi)容的深入探索。選擇一張引人注目的封面圖片并不容易，因?yàn)榭茖W(xué)家們通常生活在“動(dòng)量空間”中，在這個(gè)潛在的世界里，術(shù)語(yǔ)是他們的日常語(yǔ)言，可愛(ài)的貓咪顯得古怪；而普通大眾則生活在現(xiàn)實(shí)世界中。“動(dòng)量空間”里的抽象發(fā)現(xiàn)與它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中的具體影響之間建立聯(lián)系十分重要。

從這個(gè)意義上說(shuō)，從公眾非常感興趣的話題入手，可以更加輕松地深入探索“動(dòng)量空間”并帶回新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。除了我們提出的夜視技術(shù)，我閱讀了近期的封面報(bào)道，這些報(bào)道涵蓋各種各樣的話題，例如年輕恒星是如何形成的、曾棲息在中國(guó)的三米高巨猿是如何滅絕的，以及野火引發(fā)的空氣污染有什么樣的影響。

高光譜熱雷達(dá)研究被選為《自然》雜志的封面文章
圖源：《自然》

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Q：您是如何向科學(xué)專業(yè)和非科學(xué)專業(yè)的受眾介紹你們的研究成果的呢？

A：過(guò)去，我主要通過(guò)學(xué)術(shù)會(huì)議傳播自己的研究成果，這是科學(xué)交流的重要途徑。然而，隨著研究的進(jìn)展，為了接觸到更廣泛的受眾，包括科學(xué)界之外的人群，我打算建立博客和個(gè)人網(wǎng)頁(yè)等平臺(tái)。

首先，這些平臺(tái)為我們提供了機(jī)會(huì)，讓我們以更受讀者歡迎的方式來(lái)傳播自己研究成果。用普通人易于理解的語(yǔ)言來(lái)講述我們的發(fā)現(xiàn)，我們可以彌合科學(xué)與普通大眾之間的鴻溝，讓更多人認(rèn)識(shí)和理解我們的工作。其次，博客和個(gè)人網(wǎng)頁(yè)還允許更加動(dòng)態(tài)和交互式的思想交流。它們提供了讓讀者參與討論、提出問(wèn)題和提供見(jiàn)解的空間，從而以更具包容性和合作性的方式促進(jìn)科學(xué)的普及。這種雙向交流讓我們能夠從擁有不同背景和專業(yè)知識(shí)的個(gè)人那里獲得寶貴的見(jiàn)解。

▎參考文獻(xiàn)

1. 鮑芳琳 等：“熱輔助探測(cè)與測(cè)距”，《自然》，2023年第619卷，第743-748頁(yè)（封面文章）。

▎本期特邀通訊員

王勣：西湖大學(xué)理學(xué)院翻譯、審校，翻譯《透視教育時(shí)尚》（外語(yǔ)教學(xué)與研究出版社）、審校《光子之舞》（中信出版集團(tuán)）等書(shū)。