2019年1月21日，《麻省理工科技评论》公布了2018年“35岁以下创新35人”（Innovators Under 35 China）中国区榜单。从榜单中，我们看到更多中国创新科研力量的崛起，也看到跨学科、跨领域、并且对落地应用有更强烈企图心与使命感的科研创新，这其中涵盖人工智能研究与应用、NLP、脑科学、新材料、新能源、生命科学、生物科技、自动驾驶等多个不同领域。我们将陆续发出对35位获奖者的独家专访，介绍他们的科技创新成果与经验，以及他们对科技趋势的理解与判断。
关于Innovators Under 35 China榜单
自 1999 年起，《麻省理工科技评论》每年都会推出“35岁以下创新35人”（Innovators Under 35 China）榜单，旨在于全球范围内评选出被认为最有才华、最具创新精神，以及最有可能改变世界的 35 位年轻技术创新者或企业家，共分为发明家、创业家、远见者、人文关怀者及先锋者五类。2017年，该榜单正式推出中国区评选，遴选中国籍的青年科技创新者。新一届榜单正在征集提名与报名，截止时间2019年5月31日。详情请见文末。
“Seeing is Believing（眼见为实）”一直是整个科研界崇尚的信条，尤其是生物医学领域，这一信条一直作为检验真理的标准，但碍于技术层面的障碍，我们没法直观地观测许多复杂但又重要的分子机制，这导致很多的分子生物机制研究一直停留在理论阶段。“眼见为实”这一信条也深深刻在李栋心里，为了突破传统结构光显微镜技术100纳米分辨率极限，实现活细胞超分辨成像，他进行了许多开创性的研究。
李栋最早在浙江大学光电信息工程学系接触到生物光学成像这一新兴的交叉学科，在本科求学期间他对光学工程学科产生了浓厚的兴趣，且在本科学习期间对光学相干层析成像系统的色散补偿提出了新的解决方案，并获得了中国发明专利。随后进入香港科技大学瞿佳男教授实验室进行博士研究，这使他在光学显微成像系统的开发上得到了系统训练，其中囊括了从理论到工程，从硬件到软件的详尽学习。
在博士学习期间李栋在光学工程领域多个一流期刊发表16篇文章并被香港科学会授予2011年度香港青年科学家奖，为工程科学领域唯一获奖人。博士毕业后，他师从因发明超分辨荧光显微镜技术而获2014年诺贝尔化学奖的Eric Betzig博士，进行了多项极具创新性的光学显微镜的开发工作。
首先，李栋意识到虽然当时已有多种技术可以突破衍射极限，达到200纳米以下的分辨率，但这些技术为得到超分辨图像需要数十秒到数小时的采集时间，同时需要比太阳光强高十万倍以上的照明强度。这导致成像速度慢且对活体样品伤害大，因此所获得的超分辨图像往往带有伪信息。
为了解决这一技术难题并实现分辨率上新的突破，他系统分析了现有三类超分辨率显微镜技术在不同成像要求下的优劣，并首次提出超分辨率显微镜的光学传递函数透过率，荧光光子利用效率，激发光照明光强应作为衡量该技术活体成像性能的关键参数，并对不同的超分辨率技术给出了相关参数的理论推导及数值计算，从中发现结构光照明显微镜（SIM）是目前最适于开展活体成像的技术，但SIM也存在一个十分巨大的缺陷：其无法突破100纳米的分辨率。为了实现在保持SIM活体成像优势条件下进一步提高分辨率这一目标，李栋首创基于结构光激活，结构光激发照明模式的非线性结构光照明显微镜（Nonlinear SIM），这一结果被刊登于2015年Science封面，并被Nature Methods评议：“这一工作是最终实现分子水平分辨率下观测生命过程的重要一步，并让科学家们认识到在无损条件下实现活体成像的重要性。”
观测各种细胞器和细胞骨架是如何协同互作，需要成像系统在高速、高辨率下对活体标本进行长时程成像，这需要满足看似矛盾的苛刻成像条件。为此，李栋率领其团队发展了掠入射照明结构光超分辨显微镜技术（Grazing Incidence Structured Illumination Microscopy, GI-SIM）。GI-SIM能够在97纳米分辨率和266幅每秒成像速度下对活细胞样品连续进行几千幅超分辨成像，与先前开发的全内反射结构光照明超分辨成像技术相比，GI-SIM的成像深度以及所产生的信号量都提高了10倍；与传统共聚焦或转盘共聚焦显微镜相比，GI-SIM可提供2倍更高的空间分辨率以及10倍更快的成像速度；与其它超分辨成像技术相比，在细胞尺寸的视场范围下，GI-SIM可提供~10倍更快的成像速度，以及10-100倍更长的成像时程。GI-SIM实现了对细胞内多种细胞器动态的最优化二维超分辨成像。
图 | 使用GI-SIM技术同时观察5中不同种类的细胞器，绿色为线粒体内脊，红色为线粒体DNA，黄色为溶酶体，紫色为内质网，蓝色为过氧化物酶体。（图片来源：李栋）
李栋表示，“要实现科研上的巨大突破必须具备两大因素。首先要在技术发展的前沿基础上提出有前瞻性且现阶段切实可行的好想法；其次是有靠谱高效的落地团队。”
而在谈及创新的真正意义以及对我国科学进步的看法时，李栋表示，对他而言，技术创新的意义是帮助人类拓展自己的能力，从而更好地认识自我。显微镜的技术发展历程和意义很好地诠释了这一点。身为科研工作者，他希望他的工作能够推动中国在高端显微镜技术领域的发展乃至产业升级，建立中国自主核心技术，助力生命科学和医学研究，为人类健康产生实质的正向作用。
