米兰官网-成果登上期刊封面！一作博士生：我们的野心很大的—新闻—科学网

2023年的一个夏夜，日本札幌的滂湃暴雨俨然是廖鸿广表情的写照。

“还有是没到达预期。”杵于雨中的公交站台，这位北海道年夜学的博士生自言自语道。

此前，廖鸿广已经经建造并测试了180种水凝胶作为呆板进修的练习集。按照模子优化的“配方”，他又合成为了30多种水凝胶，但这些质料的黏附机能依旧有限，始终没有冲破练习集的上限。

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但他其实不筹算抛却。于陆续改换10种模子、履历半年多的不停测验考试后，廖鸿广与互助者找到了适配的模子，贰心中的那片天终究转晴。近日，这项事情发表于Nature杂志，还有登上了期刊封面。研究团队将数据挖掘运用在仿生质料设计，并联合呆板进修举行优化，合成为了超强力的水下黏附水凝胶质料。

对于在质料学是“四年夜天坑”之一的说法，廖鸿广有本身的设法：“化学、质料学如许的传统理科研究，是科技强国的根底。许多新兴范畴如新能源、信息技能的成长，都依靠在它的不停三木SEO-冲破，更有没有数潜力等候掘客。”与其说是“坑”，不如称为“宝山”——至在是“坑”还有是“矿”，“取决在你能挖多深”。

AI造出超等水凝胶

水凝胶是一种高份子质料，其含水量极高，于工业、农业、医疗等范畴广泛利用。就黏附性水凝胶来讲，这类质料需要于包管抗扯破的同时充足柔软，才能很好地与界面贴合，于海洋工程、舰船设备、创伤封合、血管修复等范畴阐扬了不成替换的作用。

廖鸿广先容，于试验室合成水凝胶仅需水与化学原料。然而，水凝胶的设计需要选择适合的单体，并确定它们的配比与摆列方式，已往质料的优化依靠重复的实验。

廖鸿广地点的北海道年夜学传授龚剑萍课题组，于水凝胶范畴已经有30余年研究经验。最近几年，他们参考吸鳍鱼、贻贝等具备黏附力的生物，合成为了一系列水下黏附机能强的水凝胶。

于最新的研究中，团队试图用人工智能技能（AI）找到这些生物黏附卵白的共性，并进一步提高水下水凝胶黏附性。

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详细来讲，他们用数据挖掘的要领将黏附卵白数据库读了一遍，提取了3800多个物种的2万多条黏附卵白的氨基酸序列，统计了功效单位的相邻组合频率，天生了一套可转化为聚合物单体比例的“仿生组分配方库”。

基在黏附卵白数目至多的200个物种，廖鸿广按照仿生“配方”合成为了180种水凝胶，并依次测试它们的黏附力。这些数据就是呆板进修用来优化配方的练习集。

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那段时间，廖鸿广一天到晚都于试验室制胶、测胶。各人笑称他为“无情的廖牌呆板人”。

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试验室另外一边，是世界顶级国际研究中央规划-化学反映设计与发明研究所（WPI-ICReDD）的办公室。廖鸿告白诉《中国科学报》，这是一个催生跨学科研究的机构，研究者的配景各不不异，有人专攻化学、质料，有人是计较、呆板进修范畴的专家。

廖鸿广与两位呆板进修范畴的互助者——泷川一学与胡晟于统一个办公室。于2023年阿谁不停遭受挫败的炎天，他们常常面临面会商。廖鸿广将试验成果反馈给呆板进修专家，后者对于模子举行了一次次修改、优化。终极，廖鸿广于增强版贝叶斯模子的“指引”下，制出黏附力达1兆帕的超强水下黏附水凝胶，比已往已经报导的黏附水凝胶强度提高了5至10倍。

该怎样理解1兆帕的黏附力？廖鸿广注释说，一片邮票巨细的水凝胶就能拎起一个成年人；将水凝胶贴于3米高水管侧壁的缺口，水管半年都不会发生漏水。而一张邮票巨细的质料，按照估算成本仅一毛钱。

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获得黏附力极强的胶，不是团队的独一寻求。更为主要的是，这类基在AI的设计思绪可以按照差别水凝胶机能需求举行调解，催生一系列后续研究。好比，可以经由过程阐发弹性卵白合成弹性水凝胶、挖掘抗冻卵白序列合成抗冻水凝胶，或者者聚焦人体脏器手术的水凝胶……

“咱们的野心很年夜的。”廖鸿广说。

登上Nature封面暗地里

基在质料学、从生物视角切入、实现AI for Science，这项研究中学科交织的思维，离不开龚剑萍作为导师的上行下效。

好比，龚剑萍曾经向廖鸿广讲述本身2003年的一项研究。那是龚剑萍来到北海道年夜学的第10个年初，她从物理学视角出发，将降低磨擦系数的设法带入水凝胶质料开发中，打造了力学机能极强的双收集水凝胶，为水凝胶范畴带来倾覆性冲破。

实在，龚剑萍早年进修电子物理专业，跨范畴的思维一直贯串在她的课题研究。她经由过程讲述本身的履历告诉学生，做科研要有开放的眼界与格式。

2024年11月尾，研究团队将论文投至Nature。廖鸿广记患上，编纂两三天后就将论文送审。他笑称，这或许是借了诺贝尔化学奖颁给AI的“春风”。

有两位审稿人都给出了高度评价；但第三位审稿人是一名偏“老派”的学者，对于呆板进修不太信托。这位审稿人称，呆板进修是一种black magic（黑邪术），患上出的成果具备偶尔性。

廖鸿广坦言，这简直是AI for Science遍及存于的问题。或许“黑邪术”并不是百试百灵，但找到潜于的高黏附配方的可能性很年夜，团队乐成合成机能优胜的水凝胶就证实了这条路的可行性。

廖鸿广注释，呆板进修的效果依靠练习数据集的质量，而团队直接从生物卵白质数据库举行挖掘，包管了所获数据的价值。于增补高份子序列、水凝胶黏性表征等试验后，他们乐成说服了审稿人。

本年5月，廖鸿广回国到场了于杭州举办的第四届进步前辈凝胶质料与软物资国际学术钻研会。集会落幕的第二天，5月20日，他收到论文被吸收的动静。贰心中的石头终究落地。

既然文章被吸收，没关系再尝尝投封面。于团队的精心预备下，他们的封面被编纂选中。使人忍俊不由的是，登上封面的不是高份子布局示用意，而是一只小黄鸭。

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从北海道年夜学到海边，坐车只要十几分钟。时间回到2023年秋日，团队曾经“忙里偷闲”，带着小黄鸭来到札幌四周的朝里海滩，用超强力水凝胶将小黄鸭粘于海岸边的礁石上，于海水情况中测试水凝胶的黏附性。

其时，团队拍摄了视频与照片作为记载。这成为厥后他们感动期刊编纂的素材。

于海边粘小黄鸭的设法，萌发自通信作者之一范海龙。范海龙曾经于龚剑萍课题组做博士后，如今是深圳年夜学化学与情况工程学院特聘副传授。

2019年，范海龙仿效贻贝的黏附卵白合成水凝胶时就带着测验考试的心态，于海边用小黄鸭测试水凝胶黏附力。此次，被海水冲洗但耸峙不倒的小黄鸭，正式发表于了Nature封面上。

“咱们理工男的浪漫可能就于在此吧。”廖鸿广笑道。

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科学研究是享受

廖鸿广与化学世界的结缘，可以追溯到高中。作为化学课代表，廖鸿广那时就发明，化学是一门具备创造力的学科。

于高考填报自愿时，他的首选黉舍是中国人平易近年夜学。他笑称本身抵不住诱惑，将金融与法令填报为第一和第二自愿专业——究竟社科是人年夜的“王牌”。

不外，运气自有摆设。于广东阿谁湿热的炎天，他收到了人年夜化学专业的登科通知书。廖鸿广将化学“藏”于第三自愿专业，而这才是他的“心之所向”。

于进修高份子化学课程后，廖鸿广找到了本身的兴致点，也于人年夜完成为了研究生进修。于导师王亚培的课题组，廖鸿广接触到水凝胶质料的开发，得悉该范畴有一名“年夜牛”——龚剑萍。

对于在博士申请，廖鸿广绝不夷由。“我就是奔着龚教员去的。龚教员于哪儿，我就申请哪儿。”

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怎样晋升水凝胶的机能，是龚剑萍痴迷了30多年的科学问题。她经常对于学生说，做科研的条件是布满兴致。她辅导学生要享受解决问题的历程，而不是只靠拼。于一次会商时期，廖鸿广曾经鼓动勉励师弟“fighting”，龚剑萍则改正他“enjoy”。

除了了带着享受科研的立场，廖鸿广还有会从糊口中“取材”。

博士时期，他开展的另外一项研究聚焦在用水凝胶质料吸附海洋污染物。试验室其他小伙伴出去玩时，廖鸿广会托他们捎些海水回来。厥后，试验室堆了很多水桶，贴着“小樽”“朝里”“利尻岛”……供他利用。

就于本年杭州集会时期，廖鸿广抽闲去西湖体验游船。行驶于澄彻的湖面，他被水下的植物吸引。他趁势一捞，发明叶子及果实居然于水下很黏，对于皮肤的黏附性也很好。

廖鸿广怎么会放过“粘”上手的灵感呢？“下次我患上尝尝用这类植物来做仿生水凝胶。”

科研的陈迹，就如许出其不料地呈现于各个角落。科研的好玩的地方，也融在糊口之中。这也印证了龚剑萍对于学生的期待，她告诉《中国科学报》：“每一个人的设法都差别。源自小我私家兴致与好奇心做的事情，必定是原创且怪异的。”

哪怕研究遭受瓶颈，冲动人心的球赛也会让廖鸿广马上振抖擞来。他的微信头像上写着一句话“Enjoy life, Work hard, And smiling :)”。这句话来自他喜欢多年的球星哈兰德，廖鸿广感觉很切合本身的人生信念。

他说，哈兰德也是个年夜男孩，比力爱笑，认当真真踢球，知道本身想要甚么。

对于廖鸿广来讲，做研究象征着可以专注做本身喜欢的事。于一个范畴沉下心逐步打磨、镌刻，还有能找到本身的价值，怎么不是一种享受呢？

相干论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09269-4

文中图片均由受访者提供