活动现场

2025年9月25日下午，新雅书院“南十北·学术浪漫·惊鸿系列”第五十四期在新雅书院一层大厅顺利举行。清华大学自动化系吴嘉敏老师以“介观显微镜下的生命史诗”为题，分享了自己过去十年在计算显微成像中的探索，并展示了自主研发的介观活体显微镜捕捉到的细胞群体动态画卷。活动由新雅书院院长梅赐琪老师主持。

梅赐琪老师主持

吴嘉敏老师首先介绍了生命科学研究的四个层次：分子层次（原子、基因、蛋白质）、微观层次（细胞器、细胞）、介观层次（细胞与组织）、宏观层次（器官与生命体）。在讲述的过程中，吴老师提到了“More is different”这篇1972年的论文，这篇论文提出还原论无法解决所有的问题，并指出每一个层次的上升都会带来新的功能的涌现。因此，了解每一个层次发生了什么对于科学研究是很重要的。然而，其他层次都已经有了CT、MRI、SR等相关的观测仪器，但是介观层次却一直没有合适的仪器。因此，吴老师一直致力于研究能够观测介观层次的显微镜。

吴嘉敏老师分享

为了同时满足实时观测、大视野和高分辨率的条件，RUSH显微镜采用相机阵列的方式，将观测问题拆解为35份。然而这样的处理方式仍然存在成本过高和发展受限等问题。对此，吴老师提到了科技发展的S曲线：任何技术在被提出后都可能遇到应用瓶颈，但沿其思路的持续改进与创新，终将推动其实现更高水平的性能与应用突破。

吴老师强调了计算成像带来的新突破。在传统的光学成像中，如果想要实现更大范围、更清晰的成像，我们会收到许多方程的约束；同时，我们能改变的变量几乎又只有镜片的形状。这就导致设计出合适的镜片几乎是不可解的。对此，计算成像摒弃了“所见即所得”的成像思路，而是设计一款更适合机器的成像方式。通过采集每一束光线的信息，就可以在数字空间自由地编辑、调控这些光线，从而摆脱了硬件的限制。

除此之外，通过计算成像，也可以实现去除背景光线，使成像更加清晰；减少激光的光强，减少观测产生的影响等提高观测性能的功能。

活动现场

在介观活体显微镜的帮助下，我们得以观测到很多连续的行为和时空间随机的大范围行为。例如，介观活体显微镜可以观测到完整的免疫过程：免疫细胞如何移动，如何响应。又比如，通过这个显微镜，生命科学学院的老师发现并验证了一个新细胞器的存在。它不仅能够实现免疫细胞间的免疫通讯，实现大范围的免疫监控，又会帮助肿瘤细胞进行远距离的转移——这对癌症等疾病的研究有着至关重要的意义。

活动现场

吴老师指出，技术性能的提升是为了解决实际的科学问题。计算成像技术的发展不仅可以促进基础问题的研究，扩大人类知识的边界，还可以研究许多疾病在活体中的机理，增进人类健健康与福祉。

交流环节

现场交流

提问与交流环节，大家就介观显微镜的普及与使用提出了问题，吴老师向大家介绍了“云实验”即批量自动化小鼠成像流程等未来构想。

吴老师解答

新雅烘焙社的同学首次为惊鸿系列活动提供了亲手制作的烘焙食品。

新雅烘焙社同学

活动简介

为了充分发挥学生在本科阶段的课外“一万小时”的育人功能，新雅从2022年秋季学期推出“学术浪漫”（惊鸿系列和Colloquium系列）、“从游”、“友朋”三大系列活动，并以新雅书院的实体所在地“南十北”楼冠名。其中，“学术浪漫”取自哲学家怀特海在《教育的目的》一书中阐述的“浪漫、精确、综合”的教育认知三阶段论，系列活动旨在通过多样的创造活动分享，希望可以让学习者在“知识尚不完备”的条件下产生对学科和创新的浪漫思考，启发更多可能。

“惊鸿”源自《洛神赋》“翩若惊鸿，婉若游龙”，取“惊鸿一瞥”之喻，活动将邀请校内外名师专家分享学术前沿的“创造活动”的过程与结果，让学习者“一瞥”惊鸿之美。惊鸿系列拟每周举行一次，按照不同学科大类主题依次开展。为提升学习效果，惊鸿系列将开设“再现”单元。鼓励学习者在“一瞥”之后，利用两周有指导的探索从浪漫走向精确，面对听众再现“惊鸿”之美。

文字丨崔明宸 周逸亮

编辑、图片丨张光耀

审核丨张伟特