于欣格：在真實與虛擬間感知萬物

李 桐

熬夜、酗酒、情緒激動，現如今成為年輕人猝死的導火索。不管身體這座石橋多么堅固，疾病還是可以像泄洪一樣，以絕對氣勢沖垮最后一道防線。疾病面前，人類該如何自處？醫(yī)療體系又該如何防護？香港城市大學教授于欣格一直在尋找答案。

風乍起——柔性電子器件初現

俗話說，久病成醫(yī)。現如今，很多人碰到如感冒等小疾病時，不需要醫(yī)生，就可以自己做好護理。但在碰到重大疾病時，往往束手無策，無能為力。2020年伊始，新型冠狀病毒來襲，人們在疾病面前感染、發(fā)熱、呻吟、窒息，沒有一絲還手之力。崩潰的醫(yī)療系統(tǒng)，讓很多國家的人民在等待中絕望地離去，至今人人自危。但是，如果人人身邊都有一個“醫(yī)生”陪同，現實會不會是另外一番景象？

以新冠肺炎疫情為例，自疫情起，防備不敢有一絲松懈，之所以余威尚存，關鍵在于“無癥狀”和“傳染性”的殺傷力太強。很多人根本不知道自己感染，所以無意中，一傳十，十傳百。但是，如果一開始，患者身邊的“醫(yī)生”就告訴自己已經感染，那即使傳染性再強，病毒也可以被扼殺在源頭之上。

事實上，除了新冠肺炎，還有很多我們不知道、不了解的疾病在攻擊人們的健康，如何改變這一現狀？這就需要一批敢想敢做，勇為人先的科學家。于欣格及團隊就是那一撥敢于創(chuàng)新的先行者，在他們的努力下，擁有“健康管理師”的時代，正快步走來。

疾病面前，現實與理想之間的矛盾，說到底，是由醫(yī)療資源短缺造成的。那該如何舒緩醫(yī)療壓力，改進醫(yī)療體系呢？“柔性電子器件或可實現?！痹谡劦竭@一問題時，于欣格不緊不慢地開口說道。

“傳統(tǒng)的醫(yī)療器械，或者像冰箱一樣，很大、很不便攜，或者像電腦機箱一樣，很硬還有很多線。而如果想要24小時全天候對身體進行監(jiān)控，就需要一套輕薄可穿戴便攜式的系統(tǒng)，這就是柔性電子器件?！边^去十幾年，從學習到工作，于欣格大部分時間都留在實驗室中，致力于柔性電子器件研究，在將不可能變?yōu)榭赡艿耐局?，他和團隊面臨過多番挑戰(zhàn)，但這些困難都被他們成功化解。只不過，成功背后，是他連續(xù)8年都沒能回老家和父母一起過春節(jié)的付出。

“我們最終想要達到的目標是，通過輕薄化、柔性化、小型化和可穿戴化，將傳感器或者其他輔助性設備便攜地佩戴在人們身上，實現健康狀態(tài)實時監(jiān)控?！痹诶硐氲牡缆飞希贻p人的沖勁和拼搏，被他牢牢地刻在項目的愿景中。

于欣格

開發(fā)出這樣一套實現全民健康監(jiān)測的系統(tǒng)，必將需要材料、物理、電子、通信、醫(yī)學、機械、化學等學科的融合碰撞。挑戰(zhàn)的難度已然很大，但于欣格對未來的憧憬或許更大。“如果我們能實現健康狀態(tài)的實時監(jiān)測，那我們就可以收集到身體狀態(tài)的信號，然后再利用大數據、人工智能等工具，將采集到的信號進行分類，以此預測潛在的突發(fā)疾病?！比绱艘粊?，設備不僅能實現健康監(jiān)控，還能實現生命的紅燈預警。

試想一下，如果疾病真能提前預測，那就能避免無數生命在最后一刻才去治療的悲劇。這也就意味著，這種設備的出現，有可能讓新聞中的猝死、心臟驟停、暈眩、心悸等成為過去式。醫(yī)學的進步，或許不僅在于破解了多少疑難雜癥，還在于如何讓人類盡可能少地遭受磨難。為此，于欣格正以理想為帆，以技術為劍，穿過層層困難，直擊醫(yī)學腹地。

憶往昔——人生步步蛻變

科學發(fā)展到今天，科學家前輩已經完成了學科的搭建，作為年輕的一批科學家，拓展學科應用發(fā)展，成為他們肩上的重擔，于欣格身上就有新一代科研人的“智”與“勇”。

本科時期，于欣格學習信息顯示與光電技術，雖然初入領域，但在老師的啟蒙下，他心里已經有了一道光。而后在研究生階段，他開始做規(guī)劃，并追隨領域內優(yōu)秀導師學習有機光電子器件。到了博士時期，他一鼓作氣，成功申請到出國機會，前往美國西北大學化學系做聯合培養(yǎng)博士，學習無機化學合成。博士后時期，總結前期所學，他全面進軍柔性電子器件領域，針對實際應用展開科研生涯。從找到興趣到從事工作，于欣格踏踏實實，一步一個腳印地在領域疾馳。也是憑借自己的真才實學，工作后，他快速組建一支年輕的團隊，并在短短幾年內，迅速在領域嶄露頭角，成為不可忽視的一股力量。

于欣格的成功，除了自己的努力，導師也起到了至關重要的作用。在他心里，研究生導師——四川省顯示中心主任、京東方和國家地方聯合實驗室副主任于軍勝，博士生導師——美國科學院工程院院士Tobin Marks，博士后導師——美國科學院、工程院和醫(yī)學院大滿貫院士John Rogers，都是他科研路上的巨大助力。“作為全世界的頂尖科學家，他們從工作生活的各個層面，給予了我很大的幫助和支持?！庇谛栏裾f。

他印象尤深的是，博士期間，導師告訴他：“科研既可以在一個方向上不斷深入，也可以在一個方向學通了之后，多見識幾個方向，然后進行多領域整合?！边@番話讓于欣格深受啟發(fā)。結合自身特點，他大膽轉換方向，開辟新戰(zhàn)場，不斷積累材料，補充物理、化學等領域知識。由于多學科交叉的背景，于欣格后來在柔性電子技術項目中身兼多職，如魚得水，也因此在短短兩年內就獲得了突破性成果。

除了專業(yè)上的啟發(fā)，導師謙虛好學的經驗分享，也讓于欣格受益匪淺。

在伊利諾伊大學，博士后導師Rogers教授曾在團隊總結會上說過這么一句話：“日常生活中，可以找一個你覺得非常優(yōu)秀的人，看他的處事態(tài)度，借鑒他的工作方式。如果你不知道怎么借鑒，你就直接向他學習，然后再不斷改進?！?/p>

一直以來，得益于Rogers教授的號召力和影響力，于欣格所在的團隊能人輩出。他們目標清晰、執(zhí)行力強、擅做規(guī)劃、精于時間管理……優(yōu)點不勝枚舉。如何取長補短，變得同等優(yōu)秀，是虛心好學的于欣格一直思考的問題。導師的一番話像一道光點醒了他，與其臨淵羨魚，不如以他們?yōu)槟繕?，借鑒學習。于是，以博士后階段為起點，于欣格開始成名前的積累沉淀。

猶如一粒種子，在優(yōu)質水源的澆灌下，逐漸發(fā)芽、開花，長成參天大樹。在優(yōu)秀同事云集的林子里，于欣格的身上也悄然發(fā)生著巨大改變。

與柔性電子創(chuàng)始人、博士后導師John Rogers教授合影。

博士后工作結束后，于欣格回國。在團隊成員眼里，他是一個在工作中處處嚴要求，時時高標準，聰慧理性的主心骨。有時為了攻克一個難題，他能幾天幾夜不休息，腦子里全在想破解的方法。所以，無論什么時候跟他討論新點子，他總能立馬給出反應，好像腦子永遠不會關機。

此外，柔性電子設備涉及學科眾多，很多時候，一個領域的細節(jié)偏差，會影響整個實驗結果。尤其是科研攻關后期，每個人的耐心消耗殆盡，因此，當被告知實驗結果出現偏差的那一刻，團隊成員或多或少會抱怨、氣憤、失望，但于欣格很少有大的情緒波動，他的眉眼間似乎從不表露憂愁，即使結果不盡如人意，他也淡然接受。然后推翻重來，仔細尋找問題所在，直到成功得到實驗結果。

春去秋來，不知不覺中，于欣格已經在日常工作中變得越來越有經驗，并逐漸向頂尖導師們看齊。前不久，他入選《麻省理工科技評論》35位年度中國科技青年英雄榜，向著柔性電子領域，于欣格開始了自己的新征程。

看今朝——皮膚VR三維重建

從前，車馬很慢，只能見字如面；如今，視頻出現，不僅能聽見久違的聲音，還能看到熟悉的容顏。從聽覺到視覺，人們不斷模糊時空，明晰五官感知。如今，于欣格也還想再往前跨一步，讓觸覺變得更加真實，而皮膚VR，就是于欣格在柔性電子領域開啟的新征程。

皮膚VR，就是利用VR和AR技術，通過皮膚傳感器將信息收集起來，然后再通過觸覺交互傳感器，將信息反饋給用戶，讓用戶感受到“觸摸”。這款可以集成在皮膚上的無線觸覺反饋系統(tǒng)，能貼附在身體的各個部位，無需電池驅動，利用近場通信（NFC）技術便可實現精確控制。

那這套系統(tǒng)潛在的應用有哪些呢？

首先是社交媒體，假設衣服里面有這種設備，那么屏幕前的雙方，就可以通過觸摸屏幕，真切地感受到對方的情況；其次是游戲領域，在電子游戲中，操作的選手被對方打了一下，真人身體里也會有真實的痛感；另外還有醫(yī)學領域，對于裝有義肢的人來說，機械臂拿東西的時候感受不到傳回來的感覺。但是如果把皮膚VR佩戴在手臂上，他用機器的胳膊去抓某一樣物體時，設備的末端就會感受到一定信號，人體就可以感受到真實的觸覺。

與美國兩院院士、博士生導師Tobin Marks教授合影。

于欣格因為從事生物醫(yī)學工程專業(yè)，所以在電子領域，他還利用皮膚VR中的觸覺反饋技術，研制了一款靈活度非常高的設備——可以探測人體組織和器官的智能活檢針。

穿刺活檢是判斷良惡性腫瘤最準確的方法，目的是確定“是不是癌”“是哪一種癌”“是否是用藥敏感的癌”，是后續(xù)治療成敗最為關鍵的一步。

傳統(tǒng)的治療方式是，當在人體內發(fā)現一個腫瘤時，醫(yī)生無法判斷腫瘤是良性還是惡性的，這時可以做的就是使用生物醫(yī)學設備，即利用一跟小小的探針插入到人體當中，獲取更多這一部分的組織，然后去檢測它是良性還是惡性的。一般而言，這個過程非常依賴醫(yī)生的經驗。因為醫(yī)生在取樣過程中，需要不斷地按壓探針，直到他準確獲得這個組織為止。如果這個過程出現差錯，會產生很多問題，比如這個活組織檢查并不能夠達到腫瘤，或者完全穿過腫瘤，這就沒有辦法獲取組織，準確度會受到影響。另外，腫瘤大小也會影響活組織檢查的準確性。也就是說，相當一部分檢測沒有辦法得到一個準確樣本，這樣的話就會錯失一個合理的治療計劃。那如何去增加診斷的準確率呢？

為了解決這個問題，于欣格及團隊設計了智能活檢針，它有兩個功能性組成部件，一個是執(zhí)行器，另外一個是傳感器。于欣格介紹說，當傳器感應到腫瘤時，智能活檢針的執(zhí)行器就可以主動工作協助傳感器探測腫瘤組織的信息，然后通過傳感器進行反饋，最后建模，以此定位身體內部腫瘤的具體位置。兩大功能器件的合作，極大地提高了整個檢測的準確性和標準性，減少對醫(yī)生經驗的依賴。在后續(xù)一系列體內和體外的動物測試中，探針在肺、肝、腎、喉嚨等組織中，都能分辨出正常和異常的腫瘤。據統(tǒng)計，穿刺活檢成功率可達99%以上。

“這項技術滿足了臨床需要，而且工具簡單，可以在短時間內被外科醫(yī)生掌握，在不增加手術難度的同時，極大地提高了手術的精確度和安全性?！庇谛栏褡院赖卣f。業(yè)內專家也評論道：“這項技術設備為患者提供了更精確、更快和更安全的手術。”

“電子化學在醫(yī)學領域還有很多機會和潛力，我們也將更好地發(fā)揮它的潛力?！蔽磥?，于欣格將和更多的醫(yī)生，材料、力學等領域專家交流學習，把技術更好地融合在設備中，比如，把機器人等設備整合到皮膚觸覺反饋系統(tǒng)當中，以此對諸多疾病問題進行實時監(jiān)控。

科技的力量無限，科學家的未來同樣不設限。懷著一顆赤子之心，于欣格繼續(xù)以專業(yè)為本，在醫(yī)學領域為人類造福。目前，他的團隊有2名碩士、9名博士和3名博士后，他相信在上下團結一致的攻關下，柔性電子技術、生物集成和電子技術很快就能在醫(yī)學領域大放光彩?！拔覀儗夹g這一塊還是蠻自信的?！庇谛栏裥χf，這是他們面向未來繼續(xù)探索的利器和底氣。