肉眼不可見的新冠病毒被繪上色彩還原形態、測溫機器人“阿荼”把住健康防線、機械臂代替人力精準測核酸……今年4月25日,清華大學將迎來110周年校慶。從3月初至校慶當天,清華將以分主題系列直播的方式介紹學校的方方面面,在3月1日下午的校慶系列首場直播中,鏡頭對準了參與“科技抗疫“的清華人,他們以現場演示的方式,各顯神通,亮出絕活兒,分享抗疫故事與科研人生。
繪圖填色 新冠病毒露真容
清華大學生命科學學院研究員李賽的辦公桌上擺著一張照片:他戴著紙制生日帽,捧著造型奇特的蛋糕——潔白的奶油上,倒插著紅黃相間的脆筒,明顯不是市面上常見的創意。在37歲的生日宴上收到學生送來的這個禮物,李賽用了“驚喜“一詞形容當時的感受,因為它的靈感藍本就是團隊最輝煌的成果:新冠病毒的形象。
李賽在進行新冠病毒結構的科普講解。清華大學結構生物學高精尖創新中心供圖
生命科學專業的師生內部流傳著一句話“結構是功能的基礎”,去年年初,新冠疫情來襲,李賽團隊迅速將“繪圖”提上了日程,與病毒賽跑。“人們對自己看不見的東西總是會掉以輕心,只有盡快將新冠病毒真實、完整、清晰地呈現給世界,讓大家看到它的駭人形象,才會讓更多人重視起來。”李賽這樣描述課題立項的初心。
7個人只用了100天,這支平均年齡不到28歲的課題組成為世界上第一個解析出完整新冠病毒真實結構的科研團隊。在為病毒3D影像配色的時候,團隊將病毒內核染成了陽光黃,表面的三種刺突蛋白被染成了紅色、粉色和橙色,整體偏暖,讓人過目難忘。李賽說,“不論以什么樣的方式來做病毒的顏色,最終的目的就是給人留下印象,起到科普教育的目的。“
察覺喜怒 AI監測人類情緒
對準電腦,抓取表情,屏幕上蹦出一個黃色卡通臉,它不喜不悲,代表此人心情為“平靜“……這是清華大學心理學系彭凱平團隊研發的AI工具,能夠實時呈現受測者的真實情緒。
疫情不僅威脅了人們的身體健康,同時也影響著群體的心理狀況。清華大學心理學系牽手多家機構和單位,啟動了“抗擊疫情,心理援助”緊急公益項目——召集23位心理學家、186位督導、3453名志愿者和2836名助理,開展了全球最大的一次心理學干預工作,為廣大一線醫護工作者和民眾開展線上社會心理科普、提供一對一的心理輔導。彭凱平介紹,他們希望用現代科技的方法觀測心理的波動,特別是借助人工智能、大數據去開發心理測量工具,提高人群行為和心理的免疫功能,使其保持積極樂觀的心態。
把守門戶 小“阿荼“有大本領
去年起,清華校園入駐了一批特殊的成員,它們有一米多高,身材纖秀,通體白色,不管是進出實驗室、圖書館還是宿舍、食堂,同學們都要主動去“打招呼“,把校園卡放入感應區,等待清亮的女聲瞬時報出實時體溫。
劉辛軍團隊和測溫機器人‘‘阿荼’’。清華大學機械系供圖
這個機器人小名“阿荼“,是由清華機械系劉辛軍團隊研發的,萌萌的小名大有來歷,據劉辛軍介紹,團隊希望體溫篩查在室外完成,把病原體擋在門外。在中國民間傳說中,門神有兩個,一個叫神荼,一個叫郁壘,給它起名“阿荼”,就是希望它充當保護神,照看健康的門戶。
雖然“阿荼”的研發只花了106天,優點卻很明顯,跟目前市面上測溫設備有區別:第一就是測溫準確,精度能達到0.2度。第二就是將身份識別和體溫測量結合起來,便于疫情防控中的軌跡追蹤。現在,小“阿荼”已經從清華園出發,在各地疫情防控一線盡忠職守。
解放人力 機械臂采樣顯身手
一輛其貌不揚的大黃車,功能不是載人或者運物,而是充當了核酸檢測的移動實驗室,在今年的央視春晚和元宵晚會中,它親臨現場,給晚會的工作人員提供保障。這輛車上,機械臂是最重要的部件之一,它全程擔負起了采樣任務。
醫護人員是疫情中最忙碌的群體,尤其在核酸采樣環節,需要大量的人手,清華大學機械系汪家道團隊研發的這一機械臂,正是出于解放人力的目的。
咬住筒型裝置、稍作靜止,“大黃車”上的小窗會緩緩打開,機械臂徑直插入檢測者口中,力度均勻地左右探過,迅速收攏,咽拭子采樣全程不到2分鐘。
“速度”是科研攻關中的硬骨頭,初始版本中,機械臂采樣需要長達6分鐘到8分鐘,如何在保證安全性的前提下縮短時間,實現快速采集,是汪家道團隊要集中解決的問題,如今,這一過程耗時不到2分鐘,相比人工采樣,方便快捷。