#重点实验室巡礼# 【红外探物 矢志不渝——走进红外物理国家重点实验室】茫茫太空，众多人造航天器在按既定轨道翱翔的同时，还要做到实时精准对地“观测”。如何让卫星、飞船等航天器上的“天眼”看得清、看得远、看得准，核心关键技术攻关迫切需要基础研究与应用基础研究先行。
依托中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）建设的红外物理国家重点实验室，是一支始终瞄准国家使命性任务和面向世界科学前沿、在红外物理应用基础领域已具有国际影响力的创新团队。
“立足国际前沿、瞄准国家需求，打造在国际上具有重要影响的科学研究创新基地、高层次专业人才培养基地、解决国家‘有和无’的基地。”经过数十年发展，红外物理国家重点实验室主任陈效双坚定地认为，实验室走的“红外光电子物理与光电操控的应用基础研究”之路是正确的。
“红”脉相承
“白手起家，勇于创新”，是老一辈科研工作者的座右铭，也是红外物理国家重点实验室的标签和基因。
上海技物所开展红外光学研究的历史，可以追溯到上世纪50年代。1951年，中国科学院院士汤定元从国外留学回国在上海技物所工作后，选择了半导体物理作为自己的研究方向，并在工作小组中主要研究半导体的光学及光电性能。
在从事半导体的研究中，汤定元极具战略眼光地认识到红外技术对国家安全的重要性。他提笔向国家主管部门和聂荣臻元帅“请战”，建议我国部署红外研究工作。
随着红外物理逐渐成为研究的热点，红外物理国家重点实验室第一、二届主任，中国科学院院士沈学础和同事们白手起家，建立了红外物理实验室，致力于用红外的方法研究物体的性质，同时用这些研究成果促进红外技术及应用的发展。
起步初期，实验室发展异常艰难，在研究所的仓库里开始，沈学础和同事们一步步像养孩子一样把实验室“拉扯大”。由于发展迅速，1985年，红外物理实验室成为中国科学院开放实验室；到1989年，实验室正式被纳入国家重点实验室序列。
红外物理国家重点实验室第三、四届主任，中国科学院院士褚君浩瞄准红外物理热点领域开展了重点布局。褚君浩长期从事红外光电子材料和器件的研究，开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞和铁电薄膜的材料物理和器件研究，并提出了碲镉汞的禁带宽度等关系式，被国际上称为CXT公式。
“做科研要敢于工作在前沿，要有志气，要在前沿做出好的成果来。”褚君浩不仅身体力行，也把这样的信念根植于实验室的发展中。
实验室第五、六届主任陆卫在理论研究中，应用红外磁光光谱手段，从实验上直接验证了Haldane禁带理论猜想。这项工作属国际首次，为磁学领域解决了重要理论命题的判别问题。
“从基础研究到成果最终应用，实验室有很好的传承。”陆卫说。
正是这样的创新传承，使得实验室的发展蒸蒸日上，为迈向具有国际重要影响的科学研究创新基地奠定了坚实基础。
使命担当
红外物理学的应用基础研究，是国际上六大颠覆性前沿科学之一，对未来发展有重要而深远的战略意义。
从东方红一号人造卫星，到如今的墨子号、天宫二号等，红外物理国家重点实验室完成了为我国空间和安全重大工程技术的跨代发展提供学科支撑的使命。
“有赖于长期学科基础积累，立足红外物理学的应用基础研究，实验室承担了大量的国家中长期规划和国家重大科学计划，有力推动了我国空间技术的发展。”陈效双介绍。
目前，实验室针对空间光电技术跨代发展需求，已形成较完备的红外物理学科方向布局，围绕“红外物理、材料、器件及其光电探测新方法研究”领域，确立了实验室的研究重点，凝练窄禁带半导体物理、量子态调控、低能元激发物理、光谱学新技术、光电探测新方法与应用等5个研究方向。
“以现代红外物理学为切入点，立足学科前沿和国家重大需求，围绕红外光谱、红外系统、红外器件等，开展了新机理、新概念、新材料、新器件、新技术、工程验证和应用的全方位科研，形成了完整的学科链。”陈效双说。
作为国家创新力量，红外物理国家重点实验室攻坚克难，取得了一个又一个突破。
在基础研究领域，实验室提出光场调控的新机理，实现了一种基于多子探测机制的反常光电响应，室温光电增益高达5个数量级；利用电场调控的新思路，实现了对低维半导体的电子结构及光电特性的有效操控，有效抑制了暗电流，显著增强了光电响应率。在关键技术方面，实验室开展了“大面积红外焦平面技术”科研攻关，并取得了重大突破，成为我国主导性红外探测技术跨代发展的典型。专家评价该成果“填补了我国在该领域的空白，解决了夜间成像观测的难题，在海洋观测、灾害监测等应用领域，获得了一批其他手段难以得到的重要目标信息”。这项突破也使我国成为继美国之后，第二个有能力制造硅基碲镉汞红外焦平面器件的国家。
此外，随着社会经济需求的不断提升，国家气象卫星向着精细化方向发展，对地观测空间分辨率要求从1公里提升到10米，长波红外对海洋观测温度分辨率要求从百毫开量级提升到几十毫开量级。而这对光电探测能力提出了新的要求。红外物理国家重点实验室经过深入攻关，取得的相关成果在气象卫星“风云4号”垂直探测仪上获得应用，使得卫星对大气实现了高精度温度、湿度参数的垂直结构观测，相当于对大气进行CT扫描。这项成果领先国际至少5年。世界气象组织空间计划卫星事务资深咨询专家蒂尔曼·莫尔评价说：“国际气象界都在迫切盼望使用这种新型数据；干涉式大气垂直探测仪将成为气象卫星的重大突破，而中国气象部门将在这一领域走在前列。”
此外，单光子偏振高保偏调制技术突破、红外探测新机理新概念、微纳光谱新方法等一系列科研进展，也成为实验室发展的实力标签。
陈效双表示，近年来，实验室承担了“核高基”“高分辨率对地观测系统”“载人航天与探月工程”等国家科技重大专项，国家重点研发计划“地球观测与导航”“量子调控与量子信息”“战略性先进电子材料”等重点专项，国家自然科学基金委创新研究群体项目、重大项目，以及国家重大工程型号任务等一系列聚焦国家核心竞争力的重大研究项目。
辛勤付出也迎来了累累硕果。近5年来，红外物理国家重点实验室获得各类科技奖项共计17项，包括国家自然科学奖二等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖特等奖2项、国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项；在《科学》《自然—电子学》等期刊上发布多篇有影响力的论文；获得发明专利授权数百项。
坚持专注
创新的事业离不开创新的人才和团队。从汤定元、沈学础、褚君浩等老一辈科研工作者，到目前的光电子学、光电子材料与器件、光电技术3支创新团队，实现了老中青结合、互相交叉，为红外物理国家重点实验室的科研攻坚和创新发展积蓄了强大动能。
而打造“红外领域高层次青年科技人才的培养基地”，也是实验室的重要目标之一。
目前，实验室拥有固定人员 71人，其中研究人员达 65人。在陈效双看来，“坚持需求牵引、学科推动模式下人与事结合的人才培养模式”是实验室多年来的探索实践所得。
留学回国的研究人员中，陈建新近年来不断攻关，发展了新一代红外探测材料与器件；郝加明专注于等离激元光子学、超构材料和变换光学等领域，取得了重要进展。
而博士毕业留所的研究人员中，黄志明的创新性工作，丰富了太赫兹波的产生和探测技术；胡伟达的深入研究，推动了室温二维材料红外探测器的发展。
实验室里一批35岁左右的青年才俊也崭露头角。王建禄、周靖、李冠海等研究人员在国际重要学术期刊上发表了一系列重要论文，并获得了多项重要荣誉，彰显了实验室强劲的发展后劲。
“我们实验室在成立之初的主要目的，就是在红外技术发展方面，为国家作出源源不断的创新性和原创性贡献。实验室有这样的文化，结合国家需求做好基础研究。”黄志明认为这样的理念已经深入到实验室人员的骨子里，“我来到这个环境中之后，也慢慢受这样的影响，希望在前沿领域做些事情”。
“要坚持一个方向，还要专注，科研工作不能打一枪换个地方。”胡伟达访谈时的关键词是“坚持、专注”，道出了红外物理国家重点实验室不断取得重大突破、人才团队不断成长壮大的奥秘。
开放创新
栽下梧桐树，引来金凤凰。红外物理国家重点实验室的发展，不仅迎来了留学人才的回归，也迎来了海外知名学者的访问交流。
陈效双表示，“开放、流动、联合、竞争”是实验室发展的八字方针。近年来，实验室设立开放课题44项，总经费620万元，占开放运行费24.8%；同时，实验室积极邀请美国、德国、日本、英国、加拿大等国知名学者来实验室做6个月以上的访问交流和合作。
在开放课题的支持下，红外物理国家重点实验室团队与武汉大学教授廖蕾合作的“砷化铟基纳米线器件研制及室温红外探测中的应用”成果、与复旦大学教授修发贤合作的“狄拉克和外尔半金属的相变及光电特性研究”成果等，均在国际重要学术期刊上发表。
同时，实验室团队与国际知名学者开展了系列合作研究，包括与俄罗斯科学家Yury Andreev合作的太赫兹光源研究，与日本教授小宫山进在近场红外光学系统与应用领域进行的研究，不仅促进了国际交流合作，也提升了实验室的国际影响力。
面对良好的发展态势，陈效双却主动查找问题。“目前，实验室在高性能微纳表征工作条件方面，还有待加强；针对红外物理基础研究与国家空间光电前瞻性技术研究，交叉型优秀年轻人才成长和储备还存在不足。”
陈效双希望，实验室设置、布局和人才配备既符合国际最新研究前沿和重大领域的发展趋势，又满足我国未来空间光电技术发展中应用基础和前瞻技术的攻坚需求。
“实验室发展与研究所发展实现了有机统一和良性互动。希望实验室未来更聚焦于国家的科研水平提升，取得一些‘从0到1’的突破。”上海技物所所长丁雷对红外物理国家重点实验室的发展寄予厚望。https://t.cn/A6GJj9YC
依托中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）建设的红外物理国家重点实验室，是一支始终瞄准国家使命性任务和面向世界科学前沿、在红外物理应用基础领域已具有国际影响力的创新团队。
“立足国际前沿、瞄准国家需求，打造在国际上具有重要影响的科学研究创新基地、高层次专业人才培养基地、解决国家‘有和无’的基地。”经过数十年发展，红外物理国家重点实验室主任陈效双坚定地认为，实验室走的“红外光电子物理与光电操控的应用基础研究”之路是正确的。
“红”脉相承
“白手起家，勇于创新”，是老一辈科研工作者的座右铭，也是红外物理国家重点实验室的标签和基因。
上海技物所开展红外光学研究的历史，可以追溯到上世纪50年代。1951年，中国科学院院士汤定元从国外留学回国在上海技物所工作后，选择了半导体物理作为自己的研究方向，并在工作小组中主要研究半导体的光学及光电性能。
在从事半导体的研究中，汤定元极具战略眼光地认识到红外技术对国家安全的重要性。他提笔向国家主管部门和聂荣臻元帅“请战”，建议我国部署红外研究工作。
随着红外物理逐渐成为研究的热点，红外物理国家重点实验室第一、二届主任，中国科学院院士沈学础和同事们白手起家，建立了红外物理实验室，致力于用红外的方法研究物体的性质，同时用这些研究成果促进红外技术及应用的发展。
起步初期，实验室发展异常艰难，在研究所的仓库里开始，沈学础和同事们一步步像养孩子一样把实验室“拉扯大”。由于发展迅速，1985年，红外物理实验室成为中国科学院开放实验室；到1989年，实验室正式被纳入国家重点实验室序列。
红外物理国家重点实验室第三、四届主任，中国科学院院士褚君浩瞄准红外物理热点领域开展了重点布局。褚君浩长期从事红外光电子材料和器件的研究，开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞和铁电薄膜的材料物理和器件研究，并提出了碲镉汞的禁带宽度等关系式，被国际上称为CXT公式。
“做科研要敢于工作在前沿，要有志气，要在前沿做出好的成果来。”褚君浩不仅身体力行，也把这样的信念根植于实验室的发展中。
实验室第五、六届主任陆卫在理论研究中，应用红外磁光光谱手段，从实验上直接验证了Haldane禁带理论猜想。这项工作属国际首次，为磁学领域解决了重要理论命题的判别问题。
“从基础研究到成果最终应用，实验室有很好的传承。”陆卫说。
正是这样的创新传承，使得实验室的发展蒸蒸日上，为迈向具有国际重要影响的科学研究创新基地奠定了坚实基础。
使命担当
红外物理学的应用基础研究，是国际上六大颠覆性前沿科学之一，对未来发展有重要而深远的战略意义。
从东方红一号人造卫星，到如今的墨子号、天宫二号等，红外物理国家重点实验室完成了为我国空间和安全重大工程技术的跨代发展提供学科支撑的使命。
“有赖于长期学科基础积累，立足红外物理学的应用基础研究，实验室承担了大量的国家中长期规划和国家重大科学计划，有力推动了我国空间技术的发展。”陈效双介绍。
目前，实验室针对空间光电技术跨代发展需求，已形成较完备的红外物理学科方向布局，围绕“红外物理、材料、器件及其光电探测新方法研究”领域，确立了实验室的研究重点，凝练窄禁带半导体物理、量子态调控、低能元激发物理、光谱学新技术、光电探测新方法与应用等5个研究方向。
“以现代红外物理学为切入点，立足学科前沿和国家重大需求，围绕红外光谱、红外系统、红外器件等，开展了新机理、新概念、新材料、新器件、新技术、工程验证和应用的全方位科研，形成了完整的学科链。”陈效双说。
作为国家创新力量，红外物理国家重点实验室攻坚克难，取得了一个又一个突破。
在基础研究领域，实验室提出光场调控的新机理，实现了一种基于多子探测机制的反常光电响应，室温光电增益高达5个数量级；利用电场调控的新思路，实现了对低维半导体的电子结构及光电特性的有效操控，有效抑制了暗电流，显著增强了光电响应率。在关键技术方面，实验室开展了“大面积红外焦平面技术”科研攻关，并取得了重大突破，成为我国主导性红外探测技术跨代发展的典型。专家评价该成果“填补了我国在该领域的空白，解决了夜间成像观测的难题，在海洋观测、灾害监测等应用领域，获得了一批其他手段难以得到的重要目标信息”。这项突破也使我国成为继美国之后，第二个有能力制造硅基碲镉汞红外焦平面器件的国家。
此外，随着社会经济需求的不断提升，国家气象卫星向着精细化方向发展，对地观测空间分辨率要求从1公里提升到10米，长波红外对海洋观测温度分辨率要求从百毫开量级提升到几十毫开量级。而这对光电探测能力提出了新的要求。红外物理国家重点实验室经过深入攻关，取得的相关成果在气象卫星“风云4号”垂直探测仪上获得应用，使得卫星对大气实现了高精度温度、湿度参数的垂直结构观测，相当于对大气进行CT扫描。这项成果领先国际至少5年。世界气象组织空间计划卫星事务资深咨询专家蒂尔曼·莫尔评价说：“国际气象界都在迫切盼望使用这种新型数据；干涉式大气垂直探测仪将成为气象卫星的重大突破，而中国气象部门将在这一领域走在前列。”
此外，单光子偏振高保偏调制技术突破、红外探测新机理新概念、微纳光谱新方法等一系列科研进展，也成为实验室发展的实力标签。
陈效双表示，近年来，实验室承担了“核高基”“高分辨率对地观测系统”“载人航天与探月工程”等国家科技重大专项，国家重点研发计划“地球观测与导航”“量子调控与量子信息”“战略性先进电子材料”等重点专项，国家自然科学基金委创新研究群体项目、重大项目，以及国家重大工程型号任务等一系列聚焦国家核心竞争力的重大研究项目。
辛勤付出也迎来了累累硕果。近5年来，红外物理国家重点实验室获得各类科技奖项共计17项，包括国家自然科学奖二等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖特等奖2项、国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项；在《科学》《自然—电子学》等期刊上发布多篇有影响力的论文；获得发明专利授权数百项。
坚持专注
创新的事业离不开创新的人才和团队。从汤定元、沈学础、褚君浩等老一辈科研工作者，到目前的光电子学、光电子材料与器件、光电技术3支创新团队，实现了老中青结合、互相交叉，为红外物理国家重点实验室的科研攻坚和创新发展积蓄了强大动能。
而打造“红外领域高层次青年科技人才的培养基地”，也是实验室的重要目标之一。
目前，实验室拥有固定人员 71人，其中研究人员达 65人。在陈效双看来，“坚持需求牵引、学科推动模式下人与事结合的人才培养模式”是实验室多年来的探索实践所得。
留学回国的研究人员中，陈建新近年来不断攻关，发展了新一代红外探测材料与器件；郝加明专注于等离激元光子学、超构材料和变换光学等领域，取得了重要进展。
而博士毕业留所的研究人员中，黄志明的创新性工作，丰富了太赫兹波的产生和探测技术；胡伟达的深入研究，推动了室温二维材料红外探测器的发展。
实验室里一批35岁左右的青年才俊也崭露头角。王建禄、周靖、李冠海等研究人员在国际重要学术期刊上发表了一系列重要论文，并获得了多项重要荣誉，彰显了实验室强劲的发展后劲。
“我们实验室在成立之初的主要目的，就是在红外技术发展方面，为国家作出源源不断的创新性和原创性贡献。实验室有这样的文化，结合国家需求做好基础研究。”黄志明认为这样的理念已经深入到实验室人员的骨子里，“我来到这个环境中之后，也慢慢受这样的影响，希望在前沿领域做些事情”。
“要坚持一个方向，还要专注，科研工作不能打一枪换个地方。”胡伟达访谈时的关键词是“坚持、专注”，道出了红外物理国家重点实验室不断取得重大突破、人才团队不断成长壮大的奥秘。
开放创新
栽下梧桐树，引来金凤凰。红外物理国家重点实验室的发展，不仅迎来了留学人才的回归，也迎来了海外知名学者的访问交流。
陈效双表示，“开放、流动、联合、竞争”是实验室发展的八字方针。近年来，实验室设立开放课题44项，总经费620万元，占开放运行费24.8%；同时，实验室积极邀请美国、德国、日本、英国、加拿大等国知名学者来实验室做6个月以上的访问交流和合作。
在开放课题的支持下，红外物理国家重点实验室团队与武汉大学教授廖蕾合作的“砷化铟基纳米线器件研制及室温红外探测中的应用”成果、与复旦大学教授修发贤合作的“狄拉克和外尔半金属的相变及光电特性研究”成果等，均在国际重要学术期刊上发表。
同时，实验室团队与国际知名学者开展了系列合作研究，包括与俄罗斯科学家Yury Andreev合作的太赫兹光源研究，与日本教授小宫山进在近场红外光学系统与应用领域进行的研究，不仅促进了国际交流合作，也提升了实验室的国际影响力。
面对良好的发展态势，陈效双却主动查找问题。“目前，实验室在高性能微纳表征工作条件方面，还有待加强；针对红外物理基础研究与国家空间光电前瞻性技术研究，交叉型优秀年轻人才成长和储备还存在不足。”
陈效双希望，实验室设置、布局和人才配备既符合国际最新研究前沿和重大领域的发展趋势，又满足我国未来空间光电技术发展中应用基础和前瞻技术的攻坚需求。
“实验室发展与研究所发展实现了有机统一和良性互动。希望实验室未来更聚焦于国家的科研水平提升，取得一些‘从0到1’的突破。”上海技物所所长丁雷对红外物理国家重点实验室的发展寄予厚望。https://t.cn/A6GJj9YC
#2020年诺贝尔奖# 【高彩霞：CRISPR技术获奖“绝对不意外”；张锋没有名列其中确实有些遗憾】
北京时间10月7日下午5时45分许，2020年诺贝尔化学奖揭晓。德国马普学会病原体研究所主任Emmanuelle Charpentier和美国加州大学伯克利分校教授、霍华德·休斯医学研究所的Jennifer A. Doudna获奖，以表彰她们“开发出一种基因组编辑方法”。
作为开展CRISPR植物基因组编辑技术前沿研究的一名科学家，中科院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞时常在国际会议上与两位获奖者碰面、交流。得知获奖消息，她第一时间就给两人写Email祝贺。
“CRISPR技术获得诺奖绝对不意外。”在接受《中国科学报》记者采访时，高彩霞表示，“自诞生之日起，大家都期待着它能获奖，这是众望所归的事情，是早晚的事情。”
《中国科学报》：相对于大多数诺奖奖项来说，CRISPR-Cas9（基因剪刀）是一项比较新的技术，这项技术获得诺奖您觉得意外吗？
高彩霞：绝对不意外，自它诞生之日起，大家都期待着它能获奖，这是众望所归的事情，是早晚的事情，而且我感觉它很快就会发生。
首先，这项技术2012年被证明在体外有剪切活性之后，2013年很快就被全世界科学家应用在人类、动物以及植物细胞等不同物种当中。其次，经过这几年的发展，这项基因编辑工具已经变得更加高效，全世界几乎所有分子中心和实验室都离不开这个工具。就像没有PCR（聚合酶链式反应）一样，我想象不出不久的将来哪个分子生物学实验室没有CRISPR，还能高效地工作。
《中国科学报》：有人认为本届诺奖颁发给 Charpentier和 Doudna对华人科学家张锋有失公平，因为在此前广受关注的关于CRISPR-Cas9专利之争中，张锋最终获胜。您对此有何看法？
高彩霞：张锋的专利在美国占领先机，但在欧洲，Doudna率先获得了相关专利。这种差异可能也和专利制度有关。
张锋没有名列其中确实有些遗憾，不过也不意外。我一直认为可能会是三位科学家获得这一奖项——Charpentier、Doudna加张锋。2012年6月，Doudna在《科学》上首次公布了CRISPR基因编辑技术在试管中精确切割DNA的可行性。2013年元月份，张锋就公布了它在动物与人类细胞中的应用。这是非常重要的一步，因为先前有相关系统在原核细胞工作的非常完美，但在真核细胞中不工作。但也有一些人会认为，如果加入张锋，也应该加立陶宛的Virginijus Siksnys，那么，就会变成4个人。
另外一种组合也可以是Charpentier、Doudna加上玛丽亚·贾辛（Maria Jasin），她首先证明DNA双链断裂可以增加基因编辑效率，去年她获得了邵逸夫生命科学与医学奖。
但无论如何，Charpentier、Doudna都肯定是其中的两位。
《中国科学报》：请您谈谈“基因剪刀”技术的意义。
高彩霞：它最大的意义在于对 DNA序列进行非常精准的编辑，用打靶来作比喻，通过它可以“指哪儿打哪儿”。以前的基因组编辑或者基因组工程的广适性不强、技术有一定的难度，很少有实验室能掌握这项技术。有了CRISPR，“旧日王谢堂前燕终于飞入了寻常百姓家了”。和以前的技术相比，它简单、易学、廉价，大大地降低了入门门槛，更重要的是它的打靶效率也更高，可以同时对多个靶点进行靶向的编辑和修饰。
这项技术的意义太重大了，它涉及到我们生活的方方面面，包括农业、医疗、工业、环境等各个领域。试想一下，有多少农产品完全可以通过它在最短的时间内、最精准地培育出来。在疾病治疗上，它有望实现对多种肿瘤等重大疾病的治疗。
《中国科学报》：这是诺奖颁发百余年来，女性科学家第6次获得诺贝尔化学奖，使得7位女性科学家获得这一奖项。您怎么看待女性在科学界的发展与贡献？
高彩霞：也许在中国没有那么明显，但很多其他国家的男性和女性科学家，尤其到了PI（首席研究员）或者教授这个位置，比例非常不协调。
这个奖项的颁发不是因为性别，但她们俩的工作的确也向全世界证明：女科学家可以和男科学家一样优秀。包括昨天的诺贝尔物理学奖获得者也有一位女科学家。
《中国科学报》：您跟Charpentier、Doudna两位科学家有一些交流吗？您对她们有什么样的印象？
高彩霞：开会经常碰到，看到获奖消息后，第一时间我就准备给她们写电子邮件祝贺。得知她们获奖，我非常兴奋，因为我们都在使用这个工具，或者是在进一步改善这个工具。一个朋友坐在办公室里跟我说话，我竟然没听到他说了什么。
Doudna很高很苗条，做事干练，特别专业，每次做完报告交流的时候，她都会给你很高的评价。她很容易与人交流，包括我们开会也会经常邀请她。我们之间经常发邮件。
相比Doudna，我跟Charpentier联系较少，她话不是很多，但是你能感觉到她是一位非常好的科学家，她会开会之余和大家讨论。德国马普学会聘请她担任病原体科学研究所所长，也是对她工作的肯定。
《中国科学报》：请您谈谈国内在CRISPR方面的研究现状。
高彩霞：诺奖肯定是奖励最原创的，两位科学家都不在中国，至少说明一点，我们确实在原创上没有拿到最先的发言权。但在CRISPR的优化以及应用上，中国还是走在前面。在植物基因组编辑领域，超过一半的专利及文章来自中国。在动物及医学方面，很多工作也走在世界最前沿，如昆明理工大学季维智老师开展的猕猴相关研究。
国外可能更重视CRISPR技术在疾病治疗等方面的应用，中国是一个农业大国，国家也投了很多钱在农业上，基因组编辑有利于保障粮食安全，我国在这方面已经出现了一大批优秀科学家。
《中国科学报》：目前，CRISPR基因编辑技术还存在一些有争议的地方，比如脱靶效应带来的影响，或是不按照要求应用带来的伦理纷争等，这些问题应该怎样面对？
高彩霞：关于伦理问题，贺建奎的CRISPR编辑婴儿给大家敲响了警钟。其实，在此之前我国已经有非常严格的相关伦理指南，但这项研究没有遵照相关要求。
CRISPR技术本身从出现到完善肯定需要经历一定的过程。工具箱里的工具永远是越全越好，这样某一个特定的工具才能做特定的事情。在临床上对这个工具本身的特异性要求就非常高：第一，能不能把 CRISPR精确地递送到细胞里去，这是一个瓶颈；第二，它的核酸酶效率是不是足够高；第三，它会不会有脱靶现象，这是大家最关注的一件事情，不能说把A疾病治疗好了，再出来B疾病，所以特别严格。科学家们正在努力把这个工具变得更好，所以还没有走得那么快。相信这些技术问题都会得到解决。
而对于某些工作，比如在农业生产上的使用，它已经能够达到我们的预想或是目标。对农作物、植物来说，如果有脱靶也没关系，因为我们用的植物材料都是后代，完全可以把脱靶突变通过后代遗传分离出去。植物研究相对不涉及伦理问题，对CRISPR工具的脱靶要求没有那么高。所以，希望国家能尽快在基因编辑植物的监管方面出台基于科学的法规，促进我们国家在产业化方面向前迈进。
《中国科学报》：同样是基因层面的操作，CRISPR编辑的作物和转基因作物有何不同？
高彩霞：转基因作物必须把外源基因整合到植物基因组里，是外源基因在发生功能。比如，整合进来外源性的抗虫基因。其实转基因是安育种是安全的，但大众需要一段时间来接受它。
CRISPR技术可以不需要添加任何外源性的东西，只需要把原来的序列修改好。如果这个序列有点多，你可以把它剪掉；如果组成DNA的四个字母ATCG有一个错了，你可以像一个橡皮擦一样，用CRISPR把它擦掉，然后用铅笔把A变成G，而铅笔是不留在细胞里的。
《中国科学报》：您如何看待CRISPR技术未来的发展？
高彩霞：它太有用了，无论是对卫生医疗健康，还是对农作物改良。以植物为例，和传统育种技术相比，它的优势非常明显。例如高低产作物杂交时，高产的作物可能不抗病，而低产的则抗病，如果想把抗病的性状转到高产，就需要杂交。杂交之后，还需要6~8代的回交，才能让作物高产、抗病。而且其前提是杂交的亲本种要有抗病的基因，而且整个过程非常漫长。
所以，科学家又设法通过辐射、化学诱变等各种方法盲目地创造各种各样的突变体，找到想要的那个突变体无异于大海捞针。通过基因组编辑不需要成千上万的突变体，而是定向地产生想要的突变体，大大节省了时间和工作量。而且突变体材料早就出现在了田间地头，为什么基因组编辑不能用呢？把这个原理讲明白了，就没不能用的。所以，在农业方面，CRISPR技术等推广应用前景是非常可期的。https://t.cn/A6bfaOyE
北京时间10月7日下午5时45分许，2020年诺贝尔化学奖揭晓。德国马普学会病原体研究所主任Emmanuelle Charpentier和美国加州大学伯克利分校教授、霍华德·休斯医学研究所的Jennifer A. Doudna获奖，以表彰她们“开发出一种基因组编辑方法”。
作为开展CRISPR植物基因组编辑技术前沿研究的一名科学家，中科院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞时常在国际会议上与两位获奖者碰面、交流。得知获奖消息，她第一时间就给两人写Email祝贺。
“CRISPR技术获得诺奖绝对不意外。”在接受《中国科学报》记者采访时，高彩霞表示，“自诞生之日起，大家都期待着它能获奖，这是众望所归的事情，是早晚的事情。”
《中国科学报》：相对于大多数诺奖奖项来说，CRISPR-Cas9（基因剪刀）是一项比较新的技术，这项技术获得诺奖您觉得意外吗？
高彩霞：绝对不意外，自它诞生之日起，大家都期待着它能获奖，这是众望所归的事情，是早晚的事情，而且我感觉它很快就会发生。
首先，这项技术2012年被证明在体外有剪切活性之后，2013年很快就被全世界科学家应用在人类、动物以及植物细胞等不同物种当中。其次，经过这几年的发展，这项基因编辑工具已经变得更加高效，全世界几乎所有分子中心和实验室都离不开这个工具。就像没有PCR（聚合酶链式反应）一样，我想象不出不久的将来哪个分子生物学实验室没有CRISPR，还能高效地工作。
《中国科学报》：有人认为本届诺奖颁发给 Charpentier和 Doudna对华人科学家张锋有失公平，因为在此前广受关注的关于CRISPR-Cas9专利之争中，张锋最终获胜。您对此有何看法？
高彩霞：张锋的专利在美国占领先机，但在欧洲，Doudna率先获得了相关专利。这种差异可能也和专利制度有关。
张锋没有名列其中确实有些遗憾，不过也不意外。我一直认为可能会是三位科学家获得这一奖项——Charpentier、Doudna加张锋。2012年6月，Doudna在《科学》上首次公布了CRISPR基因编辑技术在试管中精确切割DNA的可行性。2013年元月份，张锋就公布了它在动物与人类细胞中的应用。这是非常重要的一步，因为先前有相关系统在原核细胞工作的非常完美，但在真核细胞中不工作。但也有一些人会认为，如果加入张锋，也应该加立陶宛的Virginijus Siksnys，那么，就会变成4个人。
另外一种组合也可以是Charpentier、Doudna加上玛丽亚·贾辛（Maria Jasin），她首先证明DNA双链断裂可以增加基因编辑效率，去年她获得了邵逸夫生命科学与医学奖。
但无论如何，Charpentier、Doudna都肯定是其中的两位。
《中国科学报》：请您谈谈“基因剪刀”技术的意义。
高彩霞：它最大的意义在于对 DNA序列进行非常精准的编辑，用打靶来作比喻，通过它可以“指哪儿打哪儿”。以前的基因组编辑或者基因组工程的广适性不强、技术有一定的难度，很少有实验室能掌握这项技术。有了CRISPR，“旧日王谢堂前燕终于飞入了寻常百姓家了”。和以前的技术相比，它简单、易学、廉价，大大地降低了入门门槛，更重要的是它的打靶效率也更高，可以同时对多个靶点进行靶向的编辑和修饰。
这项技术的意义太重大了，它涉及到我们生活的方方面面，包括农业、医疗、工业、环境等各个领域。试想一下，有多少农产品完全可以通过它在最短的时间内、最精准地培育出来。在疾病治疗上，它有望实现对多种肿瘤等重大疾病的治疗。
《中国科学报》：这是诺奖颁发百余年来，女性科学家第6次获得诺贝尔化学奖，使得7位女性科学家获得这一奖项。您怎么看待女性在科学界的发展与贡献？
高彩霞：也许在中国没有那么明显，但很多其他国家的男性和女性科学家，尤其到了PI（首席研究员）或者教授这个位置，比例非常不协调。
这个奖项的颁发不是因为性别，但她们俩的工作的确也向全世界证明：女科学家可以和男科学家一样优秀。包括昨天的诺贝尔物理学奖获得者也有一位女科学家。
《中国科学报》：您跟Charpentier、Doudna两位科学家有一些交流吗？您对她们有什么样的印象？
高彩霞：开会经常碰到，看到获奖消息后，第一时间我就准备给她们写电子邮件祝贺。得知她们获奖，我非常兴奋，因为我们都在使用这个工具，或者是在进一步改善这个工具。一个朋友坐在办公室里跟我说话，我竟然没听到他说了什么。
Doudna很高很苗条，做事干练，特别专业，每次做完报告交流的时候，她都会给你很高的评价。她很容易与人交流，包括我们开会也会经常邀请她。我们之间经常发邮件。
相比Doudna，我跟Charpentier联系较少，她话不是很多，但是你能感觉到她是一位非常好的科学家，她会开会之余和大家讨论。德国马普学会聘请她担任病原体科学研究所所长，也是对她工作的肯定。
《中国科学报》：请您谈谈国内在CRISPR方面的研究现状。
高彩霞：诺奖肯定是奖励最原创的，两位科学家都不在中国，至少说明一点，我们确实在原创上没有拿到最先的发言权。但在CRISPR的优化以及应用上，中国还是走在前面。在植物基因组编辑领域，超过一半的专利及文章来自中国。在动物及医学方面，很多工作也走在世界最前沿，如昆明理工大学季维智老师开展的猕猴相关研究。
国外可能更重视CRISPR技术在疾病治疗等方面的应用，中国是一个农业大国，国家也投了很多钱在农业上，基因组编辑有利于保障粮食安全，我国在这方面已经出现了一大批优秀科学家。
《中国科学报》：目前，CRISPR基因编辑技术还存在一些有争议的地方，比如脱靶效应带来的影响，或是不按照要求应用带来的伦理纷争等，这些问题应该怎样面对？
高彩霞：关于伦理问题，贺建奎的CRISPR编辑婴儿给大家敲响了警钟。其实，在此之前我国已经有非常严格的相关伦理指南，但这项研究没有遵照相关要求。
CRISPR技术本身从出现到完善肯定需要经历一定的过程。工具箱里的工具永远是越全越好，这样某一个特定的工具才能做特定的事情。在临床上对这个工具本身的特异性要求就非常高：第一，能不能把 CRISPR精确地递送到细胞里去，这是一个瓶颈；第二，它的核酸酶效率是不是足够高；第三，它会不会有脱靶现象，这是大家最关注的一件事情，不能说把A疾病治疗好了，再出来B疾病，所以特别严格。科学家们正在努力把这个工具变得更好，所以还没有走得那么快。相信这些技术问题都会得到解决。
而对于某些工作，比如在农业生产上的使用，它已经能够达到我们的预想或是目标。对农作物、植物来说，如果有脱靶也没关系，因为我们用的植物材料都是后代，完全可以把脱靶突变通过后代遗传分离出去。植物研究相对不涉及伦理问题，对CRISPR工具的脱靶要求没有那么高。所以，希望国家能尽快在基因编辑植物的监管方面出台基于科学的法规，促进我们国家在产业化方面向前迈进。
《中国科学报》：同样是基因层面的操作，CRISPR编辑的作物和转基因作物有何不同？
高彩霞：转基因作物必须把外源基因整合到植物基因组里，是外源基因在发生功能。比如，整合进来外源性的抗虫基因。其实转基因是安育种是安全的，但大众需要一段时间来接受它。
CRISPR技术可以不需要添加任何外源性的东西，只需要把原来的序列修改好。如果这个序列有点多，你可以把它剪掉；如果组成DNA的四个字母ATCG有一个错了，你可以像一个橡皮擦一样，用CRISPR把它擦掉，然后用铅笔把A变成G，而铅笔是不留在细胞里的。
《中国科学报》：您如何看待CRISPR技术未来的发展？
高彩霞：它太有用了，无论是对卫生医疗健康，还是对农作物改良。以植物为例，和传统育种技术相比，它的优势非常明显。例如高低产作物杂交时，高产的作物可能不抗病，而低产的则抗病，如果想把抗病的性状转到高产，就需要杂交。杂交之后，还需要6~8代的回交，才能让作物高产、抗病。而且其前提是杂交的亲本种要有抗病的基因，而且整个过程非常漫长。
所以，科学家又设法通过辐射、化学诱变等各种方法盲目地创造各种各样的突变体，找到想要的那个突变体无异于大海捞针。通过基因组编辑不需要成千上万的突变体，而是定向地产生想要的突变体，大大节省了时间和工作量。而且突变体材料早就出现在了田间地头，为什么基因组编辑不能用呢？把这个原理讲明白了，就没不能用的。所以，在农业方面，CRISPR技术等推广应用前景是非常可期的。https://t.cn/A6bfaOyE
“公地”何以悲剧
在经济学领域，公地管理作为社会经济管理的六个基础领域之一，具有非常重要的地位。“公地”就是公共资源的代称。之所以将“公地”和“悲剧”联系起来并作为一个固定概念来探讨，是因为公共资源管理是社会、单位、乃至部门管理的一个巨大难题：在绝大多数情况下，管理结果是悲剧性的。
“公地悲剧”和“囚徒困境”一样，所涉及的专业领域包括了经济学、发展心理学、博弈理论和社会学等，是社会管理中的棘手课题。
公地悲剧最初探讨的是：当资源或财产有许多拥有者，其中每一个人都有权使用这些资源，但没有人有权阻止他人使用，会由此导致资源的过度使用，然后就产生了“公地悲剧”。相关的现象有：草场过度放牧、海洋过度捕捞等。
然而在本文中，笔者要探讨的是，当公共资源被许多人使用时，如何来对大家的使用行为进行管理。下面举两个“公地”的例子：1、每个家庭都会遇到公共卫生谁来打扫的问题：在理论上，大家都有打扫的义务，但是人总有略微勤快和略微懒惰的区别，且有关于“干净”“整洁”的定义问题。尤其是那些经济地位相差不大的双职工，“公地”问题尤其突出，拌嘴、吵架往往也是因为这种小事。当然，有的家里有特别勤快的人，那么问题就不见了，这不是因为“公地”不存在，而是因为那个勤快的人把“公地”承包了； 2、一个办公室，每个成员都有自己的桌子，其管理职责是非常清晰的；办公室还有一些过道等公共区域，通过值日制度也能有效解决。但是，你的办公室是不是还存在以下这些问题：隐蔽的一般情况下不会关注的角落里的落灰谁来清扫的？下雨天，大家的雨伞是怎么管理的？办公室里出现了一条蛇，谁来负责解决它？谁来关注办公室吊顶上的电线是否被老鼠啃过？如果你的办公室恰好有一两个类似的问题，那么你的办公室其实就存在“公地问题”，只不过平常被有意无意地忽略了。（见附图）
由以上两个例子，我们可以用一张图来标识出“公地”： 图中外围圆圈内的空白区域就是“公地”，假如没有外面这个“圈”，它就是出于失控状态的。“圈”起来，也只是标示出了“公地”，但并没有进行管理。这个问题该如何解决？首先，这个“圈”是什么呢？它就是能够涵盖甲、乙、丙的上一级管理。可能是一个机构，和可能不是，但它一定是一种管理力量。它具备协调甲、乙、丙的能力，能够约束甲、乙、丙的行为，同时也能够对甲、乙、丙违规行为进行惩戒。有了这个“圈”，甲、乙、丙三者构成了一个整体。同时，三者之外的“公地”也被明确标识了出来。正如人们常说的那样，问题一旦被发现，就离它被解决不远了。（需要注意的是，这个“圈”的外面也存在着“公地”，所以它也必须被“圈”起来，才能解决它外面的“公地”管理问题；它也必然面对与其他“圈”的关系如何处理的问题，同样也有赖于上一级的管理。具体到甲、乙、丙三者的内部也是一样的。）解决图中“公地”的管理问题，大概有以下几种方法：第一，设立一个部门，将甲、乙、丙管理范围之外的“公地”全部填满，也就是可以把所有的“公地”视为“丁”；第二，把甲、乙、丙的圈子画大一点，直到把所有的“公地”填满；其间会产生像甲、乙的交汇部一样的“共地X”，然后就需要解决“共地X”问题；第三，在第一或者第二项措施的基础上，把“圈”缩小，以减少“公地”面积；甚至有可能让甲、乙、丙的一部分延伸到“圈”外。以“圈”小一点为代价，确保“圈”内无死角。当然，还有一个问题需要重视起来：在现实生活中，甲、乙、丙的管理范围可能并不是稳定的。比如，部门有人生病了或者辞职了，他（她）的工作就需要别人来代为完成，假如没有人愿意接受代办，那么他的工作就变成了部门的“公地”；再比如，某一工作原定由甲来完成，在实际工作中却发现其能力存在缺陷，无法独立完成，那么他的能力无法企及的部分就成为了部门的“新增公地M”。同样，“圈”也可能是不稳定的。它本身可能非常脆弱，可能间歇性的出现“圈塌”；“圈”与“圈”也可能会出现重叠，导致“圈”的管理者需要作出“两利选择”或“两难选择”；“圈”也可能阶段性变形，导致“公地”内涵需要重新进行确认。总的来说，意识到“公地”问题的存在非常重要，因为这可以让管理者变“坐而思”为“起而行”。当前人类面临的最大的公地困境就是人类生存环境。随着人的能力的提升，人类正在把越来越多的外部空间和物质变成资源，形成越来越大的“公地”。当美国人将国旗插上月球的那一刻，人类的“公地”从地球外部空间拓展到了星际空间。到目前位置，这个公地资源的使用者并不多，好像还不至于成为人类的悲剧。但是，当马斯克等个人或民营企业都已经开始尝试使用星际资源时，越来越多的太空玩家将会陆续诞生，人类终将面对这一“公地”的管理问题。所谓管理一定需要权威，一定需要对成员间利益进行协调，一定需要对违规者进行惩戒。而我们今天面临的国际秩序似乎是在往相反的方向前进，也就是正在朝着“悲剧”的方向前进。
在经济学领域，公地管理作为社会经济管理的六个基础领域之一，具有非常重要的地位。“公地”就是公共资源的代称。之所以将“公地”和“悲剧”联系起来并作为一个固定概念来探讨，是因为公共资源管理是社会、单位、乃至部门管理的一个巨大难题：在绝大多数情况下，管理结果是悲剧性的。
“公地悲剧”和“囚徒困境”一样，所涉及的专业领域包括了经济学、发展心理学、博弈理论和社会学等，是社会管理中的棘手课题。
公地悲剧最初探讨的是：当资源或财产有许多拥有者，其中每一个人都有权使用这些资源，但没有人有权阻止他人使用，会由此导致资源的过度使用，然后就产生了“公地悲剧”。相关的现象有：草场过度放牧、海洋过度捕捞等。
然而在本文中，笔者要探讨的是，当公共资源被许多人使用时，如何来对大家的使用行为进行管理。下面举两个“公地”的例子：1、每个家庭都会遇到公共卫生谁来打扫的问题：在理论上，大家都有打扫的义务，但是人总有略微勤快和略微懒惰的区别，且有关于“干净”“整洁”的定义问题。尤其是那些经济地位相差不大的双职工，“公地”问题尤其突出，拌嘴、吵架往往也是因为这种小事。当然，有的家里有特别勤快的人，那么问题就不见了，这不是因为“公地”不存在，而是因为那个勤快的人把“公地”承包了； 2、一个办公室，每个成员都有自己的桌子，其管理职责是非常清晰的；办公室还有一些过道等公共区域，通过值日制度也能有效解决。但是，你的办公室是不是还存在以下这些问题：隐蔽的一般情况下不会关注的角落里的落灰谁来清扫的？下雨天，大家的雨伞是怎么管理的？办公室里出现了一条蛇，谁来负责解决它？谁来关注办公室吊顶上的电线是否被老鼠啃过？如果你的办公室恰好有一两个类似的问题，那么你的办公室其实就存在“公地问题”，只不过平常被有意无意地忽略了。（见附图）
由以上两个例子，我们可以用一张图来标识出“公地”： 图中外围圆圈内的空白区域就是“公地”，假如没有外面这个“圈”，它就是出于失控状态的。“圈”起来，也只是标示出了“公地”，但并没有进行管理。这个问题该如何解决？首先，这个“圈”是什么呢？它就是能够涵盖甲、乙、丙的上一级管理。可能是一个机构，和可能不是，但它一定是一种管理力量。它具备协调甲、乙、丙的能力，能够约束甲、乙、丙的行为，同时也能够对甲、乙、丙违规行为进行惩戒。有了这个“圈”，甲、乙、丙三者构成了一个整体。同时，三者之外的“公地”也被明确标识了出来。正如人们常说的那样，问题一旦被发现，就离它被解决不远了。（需要注意的是，这个“圈”的外面也存在着“公地”，所以它也必须被“圈”起来，才能解决它外面的“公地”管理问题；它也必然面对与其他“圈”的关系如何处理的问题，同样也有赖于上一级的管理。具体到甲、乙、丙三者的内部也是一样的。）解决图中“公地”的管理问题，大概有以下几种方法：第一，设立一个部门，将甲、乙、丙管理范围之外的“公地”全部填满，也就是可以把所有的“公地”视为“丁”；第二，把甲、乙、丙的圈子画大一点，直到把所有的“公地”填满；其间会产生像甲、乙的交汇部一样的“共地X”，然后就需要解决“共地X”问题；第三，在第一或者第二项措施的基础上，把“圈”缩小，以减少“公地”面积；甚至有可能让甲、乙、丙的一部分延伸到“圈”外。以“圈”小一点为代价，确保“圈”内无死角。当然，还有一个问题需要重视起来：在现实生活中，甲、乙、丙的管理范围可能并不是稳定的。比如，部门有人生病了或者辞职了，他（她）的工作就需要别人来代为完成，假如没有人愿意接受代办，那么他的工作就变成了部门的“公地”；再比如，某一工作原定由甲来完成，在实际工作中却发现其能力存在缺陷，无法独立完成，那么他的能力无法企及的部分就成为了部门的“新增公地M”。同样，“圈”也可能是不稳定的。它本身可能非常脆弱，可能间歇性的出现“圈塌”；“圈”与“圈”也可能会出现重叠，导致“圈”的管理者需要作出“两利选择”或“两难选择”；“圈”也可能阶段性变形，导致“公地”内涵需要重新进行确认。总的来说，意识到“公地”问题的存在非常重要，因为这可以让管理者变“坐而思”为“起而行”。当前人类面临的最大的公地困境就是人类生存环境。随着人的能力的提升，人类正在把越来越多的外部空间和物质变成资源，形成越来越大的“公地”。当美国人将国旗插上月球的那一刻，人类的“公地”从地球外部空间拓展到了星际空间。到目前位置，这个公地资源的使用者并不多，好像还不至于成为人类的悲剧。但是，当马斯克等个人或民营企业都已经开始尝试使用星际资源时，越来越多的太空玩家将会陆续诞生，人类终将面对这一“公地”的管理问题。所谓管理一定需要权威，一定需要对成员间利益进行协调，一定需要对违规者进行惩戒。而我们今天面临的国际秩序似乎是在往相反的方向前进，也就是正在朝着“悲剧”的方向前进。
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