戴琼海院士 要去广州大学吗，戴琼海院士清华

来源:DeepTech深度科技

最近，清华大学戴琼海院士团队制备了一种集成显微镜，其光学性能比同规格的商用显微镜高5倍，数值孔径为0.1，体积和重量仅为0.15立方厘米和0.5克，尺寸比传统显微镜小5个数量级，景深大10倍以上。

总成本不到10美元，非常适合大规模生产，在各种样品中表现出良好的适用性。

(来源:Nature Communications)针对这种一体化显微镜在手机显微镜中的应用，课题组进行了一系列探索。

首先，他们利用基于一体式显微镜研发的手机显微镜检测皮肤水分，通过将皮肤状态分为缺水、中度、过饱和三种情况，成功实现了准确率超过80%的皮肤水分检测。

其次，他们利用手机显微镜拍摄的高清图像，探索皮肤病的诊断。结果显示，用户只需用手机拍摄自己的皮肤，在这种一体化显微镜的帮助下就可以生成详细的皮肤诊断报告。

(来源:Nature Communications)此外，他们还计划使用手机显微镜进行快速水源筛查。届时，只需将水样装载在载玻片上，用手机显微镜拍摄，即可自动分析出样品中是否含有可能致病的微生物，从而确保妥善解决野外环境或资源贫乏地区的饮水安全问题。

(来源:自然通讯)清华大学博士后、相关论文的第一作者张元龙说:“我们的审稿人收到论文后非常兴奋。其中一位评论者开门见山地说，我们的方法启发了高性能显微成像设备的设计。他还说，这项工作结合了传统的光学设计、计算成像和深度学习。”

图|张元龙(来源:张元龙)

图|集成显微镜渐进优化原理概述。(一)高性能集成显微镜的渐进式优化路线。第一步，用光线追迹法优化由塑料透镜组成的集成显微镜的视场和色差；其次，在集成显微镜前端插入立方相位分布的衍射光学元件，进一步优化系统，在300μm深度范围内实现一致的调制传递函数；第三步，在几组不同的衍射光学元件参数下训练神经网络，选择最佳成像质量配置作为最终的光学设计。(b)集成显微镜的光学设计草图，包括四个非球面透镜和一个立方衍射光学元件。(c)集成显微镜中衍射光学元件的调制相位(右)和红色虚线上相应的表面波动(左)(来源:自然通讯)

基于这种渐进式的优化研发路线、先进的光学设计技术和基于物理apriori的深度学习图像复原算法，课题组希望在小型化、大视场、大景深的要求下实现高质量成像。

最后，遵循这种逐步优化路线开发的一体化显微镜具有体积小、重量轻的特点，可以方便地嵌入手机，不需要任何额外的附件就可以实现便携式移动诊断应用。

(来源:自然通讯)张元龙说:“我的博士生导师戴琼海教授一直喜欢看到实验室里开发的新方法和新技术能够投入实际应用，解决实际问题。他和其他老师对这个项目的推进给予了大力支持。”

(来源:Nature Communications)目前，课题组正在不断拓展手机镜头设计的性能边界，也在深度挖掘手机显微镜的潜力，以期设计出一款既能实现显微成像又能实现微距成像的变焦镜头。

届时，用户不仅可以通过微距焦距找到拍摄对象，构造相应的构图，还可以利用微距焦距捕捉无与伦比的细节。

最终，他们希望设计出一个或一系列的镜头，既能像人眼一样实现视角和色彩还原，又能支持多倍放大，让普通用户也能拥有细致入微的微观世界观察能力。

另据报道，作为本论文第一部作品的张元龙，自本科毕业至今已在清华待了11年。2012年进入清华大学航空航天学院，辅修数学。后来，在戴琼海的指导下，他完成了博士研究和博士后项目。

“在院士队伍中，不仅意味着巨大的压力，也预示着更高的期望。身边的同龄人都是优秀的人才，这迫使我投入更多的精力，以求更加优秀。”张元龙说。

未来，他将继续专注于生物医学工程的交叉学科研究，努力突破传统设备的限制，积极寻求交叉学科领域科研挑战的突破。

参考文献:1。张，y，等，基于渐进优化和深度学习的大景深超小型显微镜。自然通讯，2023.14 (1)。