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PG电子网址中国生信学科「铺路人」孙之荣:90年月群英传和一段艰苦的学科开展之路
发布:2024-10-31 17:35:42 浏览:

  1984年,孙之荣从清华自动系转入生物系,成为清华生物系的第一批复建教员。转眼之间,孙之荣从意气风发的青年变成头发花白的老者。

  清华大学的生物系始创于1926年,是我国历史上最早的生物系之一,在二十世纪三、四十年代曾经相当辉煌,仅中国科学院学部委员中就有三十多人曾在这里学习或工作过,其中包括钱崇澍、陈桢、李继侗、戴芳澜、汤佩松、吴征镒等。

  然而流于炮火,清华生物系不断南迁,直到1945年后才重回北京。本以为这是一场久违的复建工作,1952年,一场全国院系调整,清华生物系所有教师、设备、以及图书资料和生物标本,尽数调至中科院、北大及其他兄弟院校,清华生物系又进入了长达32年的空白期。

  光阴无情,至复系草创阶段,诺大的清华园几乎找不到一个生物专业的科班教师,仅剩西门旁一栋老生物学馆。孙之荣那年37岁,叹言:“一切都是白手起家、从头开始。”

  时至今日,孙之荣仍自评“这一步子迈得极大”。如果当时没有下定决心转型,或许他一生顺遂,在自动化领域成绩斐然。然而命运却将他推向了另一条路,他便闯出了一条有数理及工程特色的生物学研究道路,与国际最前沿的生物信息学接轨,半生奔走于中国生信会议的组织宣传与学科发展。

  孙之荣的老家在江苏泰州,自古有“水陆要津,咽喉据郡”之称。孙之荣形容“船多,到哪都是坐船”。1965年8月,他便是在那里收到了清华大学录取通知书。

  那时去北京并不容易,需先乘船到南京,再摆渡到南京浦口,最后再转火车北上。一趟折腾下来,也要三天才能抵达。从未出过远门的孙之荣,误选了一趟慢车,从早上晃到晚上还没驶出江苏。眼看报到时间逼近,他又赶紧在徐州跳上了一列特快,终于在最后一刻赶到了北京。

  孙之荣记得,时任高等教育部部长兼清华大学校长的蒋南翔有一句重要口号:清华是培养红色工程师的摇篮,学生要为国家建设服务。孙之荣所在的自动化系,就曾到北京钢铁厂、炼油厂、江苏望亭电厂参加劳动实践。

  而这段经历也让奉献祖国的想法在孙之荣心里扎下根。毕业时,绝大多数学生填写的分配志愿都是西部、基层,孙之荣也提出愿去四川航天部的研究所、及甘肃玉门油田参加国家建设。

  令孙之荣没想到的是,等到他1970年毕业,中止了4年(1966-1969)的大学招生工作恢复,随着第一批工农兵学员进校,孙之荣等人被分配为留校任教。

  七十年代,我国外交取得重要突破,顺势制定了“四三方案”,投资约200亿元人民币,建设了26个大型工业项目,包含化肥、化工、钢铁、石油等,而孙之荣所授的“过程控制”,就与这些项目息息相关。

  打个比方,火力发电站需要用水蒸气推动汽轮机,汽轮机带动发电机转动发电,其中的关键是精准控制水和蒸气的界面,既不能水蒸气过多,导致锅炉烧干了,也不能全是水,导致动力不足,所以很多过程离不开控制,因此得名“过程控制”。

  为适应国家工业建设和国防建设的需要,清华在70年代对自动化系进行了重新规划:以控制论为基础,培养能设计、运行自动控制系统的专门技术人才。此外,为培养适合中国工业化发展的高层次人才,试点“清华研究生班”的两个试点,其一就有自动化系。据孙之荣回忆,自动化系有很雄厚的师资,常迵、方崇智、郑维敏、童诗白、吴澄、李衍达等教授,都是其中的杰出代表。

  孙之荣二十岁出头,肩上的担子不轻,先后带领1970-1974年、1974-1978年两届工农兵学员,待1978年恢复全国性高考,他又投入到了更广泛的教学工作中。1979年,我国建成两弹一星、三线工程、潜艇飞机以及相应的工业体系后,清华自动化系因时制宜做出调整——将计算机系的部分教师纳入学科队伍。与此同时,已过而立之年的孙之荣也发生了重要转变,转向应用空间更大的系统工程。

  1978年9月27日,钱学森的一篇理论文章——《组织管理的技术:系统工程》引起巨大反响,由此创立系统工程中国学派。孙之荣对这篇文章深有感触,“很多生产过程控制大多在工厂开工之前就设计好了,但系统化的工程设计刚刚开始,它包罗万象。”

  孙之荣印象最深的一回是在1981年。那年他在国家外贸礼堂召开系统工程的普及讲座,报告题目取为《系统工程与存储管理》。一小时的报告话音刚落,时任国家物资总局局长快步走上前,满含赞许地握着对孙之荣的手道,“你讲得真解渴啊!”

  这位局长是为物资总局储存的事而来。对方提到,“物资局属于计划经济的产物,也是我国的重要战备力量,所以要妥善处理物资收储、调用、中转和日常管理。能不能把你的系统工程用在库存管理上?”

  实际上,孙之荣最大的心愿就是把系统控制技术用在经济领域,两人一拍即合,竟有一种相见恨晚的感觉。后来在他的努力下,物资存储工作顺利进行。

  有了这次经验,孙之荣的所学迎来了更大的施展机会——为山西平朔安太堡露天煤矿做公司投标的可行性论证。

  这是当时世界最大的露天煤矿,因此选择哪个公司开采、怎么开采,都至关重要。得此机会,孙之荣认识了数位系统工程的专家:中科院系统科学研究所的刘源张、顾基发、甘兆熙,军事科学院的朱松春,社会科学院的周方等教授。

  在孙之荣心中,他们都是中国的系统工程战略科学家。这也让他更加认可自己的价值——一切都是围绕国家发展大计。

  那时,孙之荣只是清华一个科教工作者,无论是年龄还是项目经验都是一个晚辈,他就利用一切时间做调研。白天授课后的间隙,晚上回家后的几个小时,就连路上的时间也被他抓来用。回忆起那段时间的痴迷劲,孙之荣说,“脑袋好像一刻不停地琢磨事。”

  或许可以用一句“福祸相依”来形容,山西平朔煤矿的项目很快被确定为中外合资“试验田”,直接由西方石油公司的董事长哈默接手,孙之荣等人的前期研究因此终止。

  事实上,几位老大哥的交代很简单,只用了一句话,“小孙,你还年轻,还有发展的余地,试试将系统工程和生物系起来。”

  往后孙之荣曾多次谈起此事,想来对他印象深刻。他说,许多事情是机遇。比如物资管理、煤矿开发,他事先不知道并不知道能参与到经济建设中,也不可能预先去做充分的准备。但就在整个过程中,他把应该做的事做了,还完成得非常好,这样建立起来的信任度,不是轻易能够动摇的。

  孙之荣觉得,要对生物学问题进行控制、信息、系统工程的研究,一定要深入了解生物学这个研究对象。1984年8月,孙之荣转入清华生物系,成为该系复建后的第一批重要青年骨干。

  生物系在清华早有根基,老生物系于1926年成立,经1952年全国高校院系调整,清华生物系分散并入北大、中科院生物研究所等,清华生物系就此中断。直到改革开放后,明等一批学者(创立清华生物物理研究室并担任主任)公派出国访学,才意识到世界科学的重心正在向信息科学和生命科学转移,此后与校长等人开始筹划生物系的复建。

  当时仅有靠近西门的老生物馆,还被改用为校医院。而生物系想建一个细胞实验室,实在找不到地方,只能将一间多年未使用的女厕所改建而用。而当时生物系的两支队伍(生物物理和生物化学),所有教学和科研也都集中在一排面积很小的老旧平房,俗称“36所”,因为该房一度是抗日战争中侵华日军的兵营。

  在这支复建队伍中,学者有三类:清华其他系转入、兄弟院校聘入、留洋学者引入,共计三十余人。其中与孙之荣同样从工物系、工程化学系、自动化系等转来的学者最多,奠定了清华生物系此后的理工科基础的特色。

  起初转到生物系,孙之荣想事情简单直接,把系统工程的研究对象换成生物。但没过多久,他就发现不是那么一回事。

  从北大聘来的张宗炳、戴灼华、郑昌学,以及中科院生物物理所的沈淑敏,整天都是和生化、分子生物学打交道,结果每次开会讨论问题,孙之荣都搭不上腔。

  对他而言,生物问题更复杂,也没有建立可描述的物理模型,能不能走进生物学的大门还不是定数,何谈结合系统工程?

  孙之荣忽然想起,1984年建系初明曾在清华工字厅的一番讲话,“近亲繁殖必然为自然选择所淘汰,远缘杂交才具有顽强的生命力,人才培养和科学研究都是如此。”时隔数月,孙之荣对这句话深有体会,“要保持我过去的自动化特色,扩大研究领域,凡是能做量化研究的都去试一试。”

  北京农林科学院植物细胞工程学专家胡道芬,一度将优良小麦的育种期从8-10年缩短为2-4年。但这一做法也暴露出重大问题——育苗率太低,只有4%左右。

  简单来说PG电子综合,如果将影响小麦育种的所有因素考虑在内,就能精确得知小麦育种数、小麦品种谱系图、亲缘关系图,从而推导出育种模型,提高育苗率。

  1985年到1987年,孙之荣经常骑着一辆自行车去往北京当地的农科院。孙之荣把自己当做一名学生,凡是模棱两可的问题就去查清楚。当时小他几岁的中国农科院作物遗传育种专家李梅芳,就曾多次提供指导和合作。

  从饥荒年代走过的人,粮食安全成为他们刻在骨子里的本能。功夫不负有心人,育苗率从最初的4%提高到23%,最终达到54%。这个数字出来之后,农科院现场瞬间喧哗起来,李梅芳当即鼓励孙之荣向《植物学报》文。

  那时孙之荣38岁,正是需要文章的时候。但他怎么也没想到,两个月后,他等来的却是“未通过”的消息。他又骑上自行车,亲自去找编辑问个清楚,原因竟是“没法评审,老编辑不懂什么生物工程的新技术”。

  1987年,时任清华生化教研室主任的郑昌学找到孙之荣,他早就发现孙之荣数理思维灵活,这次带来了一本英文版的《现代生物学导论》,建议孙之荣将这本书中的生化选择题程序化,做成多媒体课件。

  如此一来,不仅能给学生考试,还能用作教师们备课,尤其是能让生物系多学科背景的教师们走动起来。

  八十年代末,中国还未流行多媒体辅助教学,孙之荣的这套教材十分抢手,甚至被清华之外的诸多高校所引用。清华生物系顺势召开了一个“教学软件鉴定会”,邀请了各大高校生物专家,一起讨论如何完善课件。

  会议比想象中还要受欢迎,在场所有人甚至能就一个细节问题讨论得热火朝天。等到会议结束,一个人迟迟没走,这个人就是当时被视为“国内农业生化界的一号人物”——阎隆飞院士。

  实际上,阎隆飞与清华生物系有着不解之缘。他是该系回迁北京的第一届研究生(1946年),也是当年植物生理学部招收的唯一一名学生,毕业后便在北京农业大学(现中国农业大学)的任教,清华生物系复系之初还做过一段时间的兼职教授。

  他把孙之荣叫到一边,“我看你计算机思维挺好的,现在国际上蛋白质结构模拟和预测大热,你在这里面大有可为。”

  数年之后,孙之荣顺利加入科技部“863蛋白质工程”中,成为中国理论生物物理队伍中的重要一员。

  如今回忆起三十多年的那一幕,孙之荣仍然动容,“我这一生遇到了很多贵人,阎先生是重要一位,不断促使我往生物学路上靠。完全凭自己摸索也可以,但是有个人点拨一下,就要快得多。”

  时间一晃到了九十年代,此时的孙之荣望向中国学术阵地,早已不只是清华一脉,而是遍布全国各地,有:内蒙古大学罗辽复(物理出身)、中科院生物物理所陈润生(生物物理出身)、北京大学来鲁华(化学出身)、天津大学张春霆(物理出身)、中科大施蕴渝(生物物理出身)、上海生化所丁达夫(数学出身)、云南大学昆明动物所刘次全(生物物理出身)、军事医学科学院基础医学科院吴加金(生物物理出身)等。(下篇将推出《罗辽复篇》,欢迎添加作者微信抢鲜交流,微信号:icedaguniang)

  吴旻院士(曾经任国家自然科学基金委生物学部主任)积极宣传生物信息学,他缠着绷带答辩,启动中国人类基因组计划;陈润生等积极与国际生物学家联系,首次引入生物信息学课程;杨焕明等人创立华大公司,推动中国科研与国际 HGP 接轨。这段精彩故事,请查看《陈润生院士:中国生物信息学启蒙、传承的三十年「大江大河」》。欢迎添加作者微信(微信号:icedaguniang)

  1997年,两位在数理科学领域成绩卓著的科学家转入生信,一位是郝柏林、另一位是李衍达,则直接将中国生物信息学研究推向。

  陈润生院士曾对雷峰网表示,他们的加入之所以被称为“重要”,“一是分别时任中科院理论物理所所长、清华自动化系主任(现信息学院),他们带来的大批学术骨干,壮大了生物信息研究队伍;二是彼时他们已当选中国科学院学部委员(院士),很大程度上代表了学术风向,激发学界对生信研究的兴趣。”

  与此同时,孙之荣已经有过一年的国外访问经历,师从著名的皇家学会院士,英国伦敦大学Birkbeck College的Tom Blundell教授,不仅对生物信息学有了更深入的了解,也开阔了国际视野。

  1997年,借着这股东风,李衍达、孙之荣结合自动化系、生物系两系之长,成立了国内第一所跨院系的“生物信息学研究所”。

  事实证明,研究所一经成立就如同树立了一面旗帜,附近高校乃至于全国的零散学术力量都,就像拥有了主心骨似的自动凝聚,为此后召开生信学术活动奠定了深厚基础。

  孙之荣称,早期小范围办会只取了一个“华北地区生物信息学研究会”的名字,清北、中科院、天津、内蒙古多地共50名教授予以支持,诸如,天津大学张春霆院士、中科院生物物理所陈润生院士,王志新院士、中科院理论物理所郝柏林院士,郑伟谋研究员、内蒙古大学罗辽复教授、北京大学的来鲁华教授等人。

  龚克世家治学,其父龚育之是中央党校的哲学工作者,是我国科学技术哲学和相关学科的奠基人之一,其母孙小礼更是书香门第,上至祖父都与北大有着不解的缘分。龚克的出现,无疑代表了清华整体以及中国学术圈对生信这一新兴交叉学科的支持。

  时下放眼全球,生命科学领域的火热程度可以用“新”形容。几乎所有的全球大型制药公司做出重点部署,摩托罗拉、日立、佳能、惠普、IBM等科技公司多有涉足。就我国而言,彼时也有近30家科研机构涉及基因芯片。新世纪之初,基因组学一越成为“世界十大科技”榜首。

  等办会公文正式下发,北京多家相关企业和机构纷纷前来报名承办,时任北京市生物医药中心主任的雷霆亲自找到孙之荣,不仅愿意出面组织会议,还要提供经费支持。2000年8月,第一届全国生物信息学大会在军事医学科学院召开。

  “军事医学院校可容纳四百多人的大厅座无虚席,连过道和前后四个门口全都站满了人,说连落脚的地方都没有都不夸张。”

  没办法,孙之荣和负责举办的贺福初、吴加金决定中途清场,以便让那些有“合法身份”(提前报名)的人得以入座,其他慕名而来者“见缝插足”。

  值得一提的是,为了筹办这次会议,孙之荣还特意邀请了两位上海学者--丁达夫、赵国屏。他们在“863”项目中就与孙之荣结识,彼时都发展为上海生物信息学中心的中坚力量PG电子网址。

  2001年9月,北京大学理论生物学中心(现为“北京大学定量生物学中心”)正式成立,重要成员有来鲁华、佘振苏、汤超、欧阳颀等人。

  2002年,第二届全国生信会议便在北大举办。李衍达与孙之荣所建的“清华生物信息研究所”,也在2002年6月发展为国内首家部属“生物信息学教育部重点实验室”,吸引了来自生物系、自动化系、计算机系,物理系等学者的加入。而这也意味着,生物信息学正式从高校走向更大领域。

  他将机器学习用于蛋白质结构预测、亚细胞定位、AK-STAT的计算系统动力学模拟、计算机网络、复杂疾病系统生物学等方面,仅十篇论文共被引近5000次,其中一篇发表在《生物信息学杂志》的论文,单篇引用达1000多次。

  蔡禄(现任内蒙古科技大学生命科学与技术学院院长)是孙之荣的博士后,曾在80年代师从内蒙古大学物理系罗辽复教授,2000年后来到清华,与孙之荣朝夕相处了整整两年。说起自己走上生信道路的缘由,他直言,自己正是被孙之荣的论文吸引而来,“他身上有一种多学科结合起来的秩序感。”

  实际上,这一时期国内外生信发展正如火如荼,四个HGP姊妹项目和Sc2.0项目于2003年启动,美国高校也普遍开设生物信息学系,国内团队不仅积极参与了这些项目,还斥巨资建立了基因组测序的基础设施,在水稻、蚕和熊猫等多个领域和物种上取得了许多发现。

  毋庸置疑,有了这些项目实践,中国已是基因组测序领域的全球公认参与者,也更迫切与国外学者进行生信交流。

  2003年11月,在中科院数学所陆汝钤院士的盛邀下,徐鹰回国举办“国际生物信息学研讨会”(IBW)总算补上了缺口。这段故事请看《90年代「最好基因测序算法」发明人徐鹰:AI生命科学的30年快意人生》。欢迎添加作者微信(微信号:icedaguniang)

  徐鹰曾言,为了首届国际会议,各邀请了国内外十位教授,但几天会议下来大家都有点意犹未尽的感觉,孙之荣见状提议,“不如办成系列会议,下届会议就由清华举办。”由此,每两年一届的高校轮办传统沿袭开来。

  此后,我国从事生物信息学的个人和团队迅速增加,例如哈尔滨医科大学,2004年3月正式批准成立了国内首个生物信息学系,李霞为系主任,郭政为副主任,2007年又在该系的基础上率先成立国内首家“生物信息科学与技术学院”。

  2008年,孙之荣、陈润生、郝柏林三人一致决定:重启全国生信大会,成立中国生信一级学会,两件事要同时进行,刻不容缓。

  然而时过境迁,六年里不少产企头目偷梁换柱,巧借生信招牌盈私利,等到孙之荣等人想要重启大会时,竟无端生出诸多枝节。

  无奈之下,孙之荣找到中国细胞生物学学会,只好将“中国生信学会”挂靠于该组织之下。有了这块“牌子”,孙之荣总算舒了一口气,至少不耽误办会。但他没想到的是,这个问题仅仅只是冰山一角。

  2014年10月,第六届生信大会在江苏举办,孙之荣对这届会议印象深刻,因为此次会上建成“一级学会”的呼声很高。为此,孙之荣逐一拜访了九位院士(张春霆、李衍达、陈润生、郝柏林、强伯勤、沈岩、杨焕民、欧阳中灿、欧阳颀),希望争取他们的联名支持。

  两个月后,孙之荣举着半臂高的材料去往科协,本以为能在新年到来前办成此事,却在科协向外征询意见时受阻,听口风得知,有好事者在背后说了坏话,声称生物信息学缺乏自身理论体系。

  争执在所难免,但这一污名太过牵强。反复拉扯了两年后,2016年,中国科协终于写下“同意成立”四个字。

  但此事远没有结束,民政部登记注册环节又被再度搁浅。时至今日,民政部以《社会组织登记管理条例》修订、领导班子更换为由,导致学会申请成为公认的“遗留问题”。

  2016年,中国科协审批通过后,为了能够开展各种学术活动,科协领导指示:同意中国生信学会采取“筹建”形式,保证正常的学术交流。而孙之荣也多了一个头衔--“候任”理事长。

  如今,尽管中国生信学会仍顶着筹建的帽子,却已经有了实质性进展,16个专业委员会相继成立,全国16个省市也成立了地方生信一级学会。

  在前不久的第11届生信大会上,有人问孙之荣,为何一定要坚持举办中国生物信息学大会,甚至可能牺牲个人学术和事业。

  他缓缓答道:“个性化的自由探索很重要,但在新的形势下,各种高维数据的产生、学科深度交叉、科学和技术的协同演变,迫切需要我们大家一起有组织的科研和攻关,系统解决国家和人民关心的重大问题。”

  2020年9月27日,第九届全国生物信息学与系统生物学学术大会,孙之荣从主持人手中接过了“中国生物信息学终身成就奖”的奖杯和荣誉证书。

  实际上,这一荣誉是中国生物信息学学会(筹)颁发的首批中国生物信息学终身成就奖,获奖者均为我国生物信息学研究领域的开创者,表彰他们取得的重要学术成就和为我国生物信息学发展作出的巨大贡献。其他五位获奖人为陈润生院士、郝柏林院士、李衍达院士、罗辽复教授、张春霆院士。

  作为几人中最年轻的学者,孙之荣也已经年过七旬。在他看来,这是同行对自己以往教学、科研工作的肯定,也是对自己多年来组织生信会议的认可。

  在与雷峰网(公众号:雷峰网)的对话结束之时,孙之荣教授似乎在回望自己的人生以及并肩前行的伙伴。

  他说,“罗辽复远在内蒙,张春霆、李衍达先生也年事已高,郝柏林已经走了,但我和润生站在那,为的就是要把生物信息学的脉络延续下去。”

  在近三十年的时间里,一大批生物、化学、物理、计算等专业的学者,前仆后继加入到学科的产研建设,那是一个灵感迸发、情谊绵长的年代,也是一个走出质疑、迷茫的年代。

  目前,雷峰网启动《生物信息学的三十年往事》专题,将陆续推出陈润生、孙之荣、罗辽复、张春霆等老一辈学者的人物故事,记录光辉岁月,以照后人之路。

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