沈佐銳:不忘初心,創新求索
發表時間 2019-12-09 11:55 來源 中國科技新聞網

文 / 李梅  通訊作者 / 劉文婧

  游子自嘲

  別妻女載余,欣歸期漸近。繁忙而未忘天倫,孤寂竟更念故土。晝夜交替,情理相兼?茖W家,人也。

  今生有幸渡重洋,三頓快餐落肚腸。

  百卷英文雙眼過,一身疲憊臥涼床。

  巫山夢顯仙妃韻,東海情含龍女芳。

  夢斷情回開電腦,安知電腦不思鄉?

  這首詩發表于1987年5月8日的《人民日報》海外版,作者為中國農業大學昆蟲學沈佐銳系教授。

  1944年,沈佐銳出生在貴州遵義一個知識分子家庭,從小就接受了良好的家庭教育,形成了關心國家命運,嚴格要求自己的品質。青年時期的沈佐銳躊躇滿志,希望通過參加高考增長自己為國家做貢獻的真才實學。他的求學之路也像當年許多同齡人一樣,隨著中華民族的命運而遭遇著磨難,也隨著中華民族的騰飛而獲得機遇。沈佐銳1967年畢業于北京農業大學生物物理專業。80年代先后赴比利時、美國兩度留學。1983年在北京農業大學昆蟲學專業獲碩士學位,并留校任教;1988年獲昆蟲學專業博士學位。同年5月,被聘為副教授。無論在比利時留學,還是在美國以訪問學者身份工作,沈佐銳都沒有忘記報效祖國的初心。

  作為一個植物保護和昆蟲生態學專業學科與農業信息科技領域的知名專家,沈佐銳求學與科研經歷的最大關鍵詞就是“創新求索,農心致遠”。年輕時,他勤奮刻苦,成績優異,為日后的科研事業奠定了堅實的基礎;大學畢業后時,他堅持讀書學習,做企業技術革新的帶頭人;改革開放后,他作為大學實驗室負責人和研究生指導教師,在國家科研條件十分有限的情況下,不斷做出學科交叉的集成創新成果,同時為跨學科的人才培養做出了重要貢獻;退休后,他走到生產第一線,為地方政府做咨詢,與企業密切結合,提出生態農業、智慧農業和農村可持續發展的新思路。

  1991年,沈佐銳和國內其他優秀博士生一起受到了國務院總理等領導人的接見,獲得“有突出貢獻博士學位獲得者”的榮譽。1992年,被聘為教授;同年,被批準為享受國務院特殊津貼的專家。主持過多項國家自然科學基金項目、國家863高技術研究發展計劃項目、國家973基礎研究計劃項目、國家科技攻關項目、博士點基金項目、農業部和北京市等地方科研項目,以及國際合作研究開發項目。研究領域覆蓋五個方面:蔬菜生產的生態學機制和高新技術應用研究、害蟲測報和植保風險分析的理論和新技術研究、計算機視覺和昆蟲數學形態學的應用研究、昆蟲分子生態學的理論和應用、農業信息化和教育信息化。退休后,為地方政府做咨詢,特別是與企業密切結合,在農林病蟲害綠色防控、生態農業和智慧農業實踐中做出貢獻。

  篳路藍縷的創新之路

  研究生畢業留校后,沈佐銳的工作是從“昆蟲小樓”開始的。當初,他只有一間10平米的小辦公室和一臺Apple Plus計算機。1989年,他獲得第一個國家自然科學基金項目,是屬于數學生態學研究的。為此,他成立了IPMist (IPM information and software technology)實驗室,開始承接更多的科技項目,并接收研究生。許多優秀學生陸續進入實驗室學習與工作。隨著辦公室面積的增加,他們的計算機也不斷升級,從Apple-Plus 到286、386、486、586,到今天的各種型號的臺式機、平板電腦,等等,一路進入了Internet網絡時代。信息技術的發展不只體現在硬件的更新,更體現在軟件的升級,兩者是緊密結合,協同發展的。

  IPMist實驗室成立的時候,電腦只能利用DOS系統的計算功能做些數學生態學或昆蟲種群動態建模一類的工作。電腦的操作系統進入Windows時代,可以做的工作就越來越多。1996年,他們與北京市動植物檢驗檢疫局合作,自籌經費,開發出植物檢疫害蟲圖文信息及鑒定輔助系統PQ-InforMIS,這款基于多媒體技術的專家系統開了國內農業應用軟件的先河,在全國口岸動植物檢驗檢疫局推廣取得良好效果。1997年,他們推出北京蔬菜生產管理信息系統BJ-CabbaGIS,這是國內第一款以地理信息系統(GIS)工具開發的農業實用軟件。數學模型在植物保護工作中的主要應用之一是進行病蟲害的預測預報,而實現計算機建模的先決條件是農田環境數據和病蟲害調查數據的獲取。因此,1996年以后,IPMist實驗室把研究的重點轉向了傳感器技術、圖像處理技術和計算機視覺技術。1999年,他們研發出BugVisux系統,這款基于圖像處理和計算機視覺技術的軟件經過數年若干研究生的持續研發,在昆蟲、植物病害、植物種子等圖像處理、昆蟲種類和檢疫性雜草的自動識別、病害進程研究、微小昆蟲自動技術等方面應用,都取得了創新成果;同時,在技術上支持了昆蟲數學形態學這一新的研究方向的發展。

  然而,沈佐銳并不滿足于現狀,使他感到遺憾的是,電腦軟硬件的不斷升級換代使得那些軟件很難被一屆一屆研究生接力,持續地高效地開發下去;ヂ摼W(Internet)和Web技術的出現,特別是移動互聯網和物聯網的出現,使沈佐銳看到了希望。他高興地對學生們說:“Internet是什么?Internet就是Syberspace。那么,Syberspace是什么?Syberspace就是生態系統空間。咱們今后開發的不再是單機版的軟件了,而是網絡版軟件。網絡版軟件是有生命的,是可以存活下來,并不斷生長和發育的。一個軟件是個體,許多軟件就組成了種群和群落乃至生態系統,生態系統還可以演替,不斷進化。”2000年以后,IPMist實驗室開發的軟件都走向了網絡。他們把一些軟件集成,與全國農業技術推廣中心合作,推出了農林病蟲害遠程診斷和預測預報系統,先后被農業部和教育部3次推薦申報國家科技進步獎。雖然因某些客觀原因沒有被評上,對此,沈佐銳冷靜地分析總結道:“農業是信息技術最應該支持也最難支持的領域,我們雖然做出了一些創新成果,但捫心自問,這些成果是不是真正實用,真正解決問題?還不是。信息技術發展太快了,早晚會真正解決農業上的復雜問題,所以,我們要緊跟,真正的樂趣就在于緊跟。”我忽然想起了夸父逐日的故事。—— 沈佐銳,我們的開山大師兄,在離國家科技進步獎一步之遙時退休了,像不像夸父沒有追太陽追到半路就渴死了?有些同事惋惜地說他挺悲壯的。但他豁達地說:“夠不上先進,那就做先烈。”實際上,“評得上”不是他的目標,“用得上”才是他的追求。—— 他的心里還有夢!

  2009年,沈佐銳退休。他培養了52名碩士生、45名博士生,指導了4名博士后。他培養研究生的最突出特點是學科交叉。這些學生在本科或碩士階段的專業可以說是五花八門,覆蓋了昆蟲學、植物病理學、生態學、基礎生物學、數學、氣象學、物理學、化學、電子學、設施農業工程,甚至經濟學。20年里,在IPMist實驗室做畢業實習的本科生有70多名,還有10多名來自各地的進修生。學科交叉才能創新,而創新是有風險的。由于我國研究生的培養有嚴格的年限,而且要求必須發表高水平的論文,因此,風險較大的研究不宜作為研究生的學位論文題目,否則一旦試驗做不完,或者研究失敗,他們就寫不出論文,畢不了業。但是,研究生的論文,特別是博士生的論文,又必須有創新性。怎么辦?沈佐銳的做法是把本科生、碩士生、博士生三個層次的學生團隊作為整體,或者以系統工程的原則進行創新課題的設計。因此,沈佐銳對本科生畢業實習的作用就很重視。許多實驗室安排他們給研究生打下手,但在IPMist實驗室不是。沈佐銳有時會安排他們為風險較大的課題做一些探索性試驗。這些探索性試驗或者是從研究生的課題中劃出來的不大有把握的;或者是跟研究生的現有的課題暫時無關的,但是可以為未來備選的研究生課題做先期探索試驗。本科生的培養目標是通才,科研訓練不僅讓他們運用所學到的知識和技能嘗試解決一些科技問題,也應該讓他們參與研究生的課題交流,使他們了解自己的探索性試驗在三個層次的學生團隊里處于什么地位。其中,有些人后來報考了IPMist實驗室的研究生。

  1998年,中國農業大學昆蟲學系在國家211工程項目的支持下裝備了公共實驗室,全系師生有了使用分子生物學和遺傳工程技術設備的條件。IPMist實驗室也開始了這方面的研究。他們在昆蟲的分子標記和分子監測、昆蟲的內共生菌Wolbachia的研究等方面,都是走在國內前列的。他們還率先把分子檢測和GIS相結合進行了昆蟲地理種群的遺傳多態性研究,意在為遷飛性害蟲的預測預報探索新的方法。

  在沈佐銳和他的學生團隊的共同努力下,IPMist實驗室取得了矚目的研究成果,被中央電視臺5次報道。1997年,農業部路明副部長視察了該實驗室,對沈佐銳開創植保信息技術新領域給予充分肯定和鼓勵。2006年,沈佐銳應邀在美國農業部做了計算機在農業病蟲害防治中應用的報告。他曾走遍全國和世界上10幾個國家報告這些成果,還受國際著名專家的邀請參編了3部英文著作。至2009年,他退休時,共獲得授權發明專利3項、實用新型專利1項、計算機軟件著作權20多項,以及5種省、部委獎項,還先后被北京市、農業部、教育部推薦4次申報國家科技進步獎。2018年,《沈佐銳論文集》由中國農業大學出版社出版,收錄了239篇學術論文,逾210萬字,分為上、下兩冊,計1122頁。上冊為:第一部分,昆蟲生態學理論與方法探討;第二部分,昆蟲生物技術與分子生態學。下冊為:第三部分,植保信息技術研發及其應用;第四部分,昆蟲數學形態學的研究及應用;第五部分,植物檢疫研究與可持續農業。沈佐銳在“自序”中說:“這部論文集就是我和IPMist群體從事學科交叉研究的成果。”“最后,也是最重要的,就是要由衷地感謝我的妻子和子女。這個經歷了半個世紀風風雨雨的家庭一直給予我無微不至的照顧,使我可以把全副精力投入工作。我把家人看作是這些論文的不署名的作者!”

  創新教學,不遺余力

  說到創新,沈佐銳在研究生教學中也做了許多努力。他自1983年開始講授研究生必修的學位課“昆蟲生態學”,1994年以后又陸續為博士生開了“數學生態學”、“進化生態學”、“生態系統健康與植物醫學”等選修課。在這些課程的教學過程中,逐年積累了大量有關昆蟲生態學和害蟲防治方面的素材。特別是自1987年開始“昆蟲生態學”形成了電子教材,更有利于做到年年講,年年修改和增補。1995年,該課程被中國農業大學研究生院定位重點建設課程。1998年,受研究生院資助,開始探索網上教學。2003年,“課程生態學網絡教學探索”被中國農業大學研究生院列為精品課程建設項目。按照項目的要求,“昆蟲生態學”的電子教材重新編寫,教材名稱改為“昆蟲生態學及害蟲防治的生態學原理”。他的許多研究生參加了這本書的編寫,他還閱讀和參考了幾部國外的優秀教材。2006年,他利用學術休假的半年時間,特別在美國加州大學戴維斯分校跟他們的教授交流,在圖書館里潛心著述。最終,2009年他剛剛退休之后,中國農業大學出版社出版了該書。真可謂“二十五年磨一劍,霜刀嘗試幾度新”。

  國內外同類教材無論在內容上,還是在編排結構上,都是大同小異。一般是按照個體、種群、群落和生態系統這樣的層次展開的。相比之下,沈佐銳編寫的《昆蟲生態學與害蟲防治的生態學原理》就很獨特。這部教材是為農業大學昆蟲學專業的研究生編寫的,研究生的學習應該是個性化的。首先,他們的背景迥異,來自不同院校和各地農科院、林科院、植保管理部門。其次,他們的學習需求不同,將來從事的研究方向有的是昆蟲生態學,有的是害蟲綜合防治或生物防治,有的是昆蟲生理與生物化學,有的是昆蟲毒理學和抗藥性,有的是昆蟲遺傳學,有的是植物抗蟲性,有的是昆蟲分類與系統發育,等等。面對背景不同、學習需求也不同的研究生,這門必修的學位課應該有什么樣的教材?20多年來,沈佐銳一直面對這種挑戰,力求教材包含的知識盡可能廣泛些,而任課教師用這部教材時則應該根據不同的學生所關注不同的學習重點加以指導,相當于引導學生們在一個專業性圖書館里尋找各自需要的讀物。因此,《昆蟲生態學及害蟲防治的生態學原理》要形成自己的特點就必須有所創新。從20年前的8章到新教材的18章,不僅內容有了很大豐富,而且章節體系也經過一次又一次地重構,從傳統的以昆蟲個體生態學和種群生態學為主的教材,重構為將整個內容納入生態系統框架“先綜述,后分述,再綜述”的教材,這樣,讀者就可以從“不識廬山真面目,只緣身在此山中”的知識氛圍中走出來,進入“山僧不解數甲子,一葉落知天下秋”的學習境界。

  這本教材的另一個與國內外同類教材不同的創新特點,是把農林生態系統中植物、昆蟲、微生物三大生物類群之間的關系和協同進化分為6章討論清楚,然后在如此復雜的關系之中,研討昆蟲的生態對策。在闡述害蟲防治的生態學原理時,仍然強調從綜述農林生態系統及其害蟲出發,沿著“物理防治-生物防治-化學防治-綜合防治”的思路進行教學,以至談到有害生物綜合治理的生態學尺度擴展。最后,用5章的篇幅介紹昆蟲生態學研究方法和技術手段,包括:種群空間格局與農田昆蟲調查、種群動態分析與單種群基本模型、種間相互作用模型與農林生態系統分析、生態信息學與植保信息技術概論、生物信息學與昆蟲分子生態學概論。

  農心追夢,勵行致遠

  沈佐銳65歲退休,至今已有10年,仍然沒有停止創新的腳步。隨著我們國家對三農工作越來越重視,他也越來越忙,甚至比退休以前還要忙。他跑遍全國各地,為地方政府和企業做了大量的農業科技咨詢工作。

  今年,團中央實施建立中國鄉村振興青年服務站的計劃。沈佐銳作為中國鄉村振興青年服務站計劃的智庫專家,協助廣西的鄉村致富帶頭人建立了南寧市鄉村振興青年服務站,并與中國農業科學院的“智農361-村鎮縣市大數據平臺”課題組合作,以這個服務站為試點,研發為中國鄉村振興青年服務站的基層工作者提供信息服務的接口。

  如今,沈佐銳在做減法,減少一般性的農業科技咨詢工作。他要把集中精力做好一件事,那就是南寧駐扎下來。他選擇廣西肽王新科技開發有限公司在南寧的生態經濟循環產業園制定了“五年計劃”,他們要將這個產業園打造成將智慧農業和商務智能結合起來的一二三產融合模式。

  一產:即輻射廣西各地的規模適度的種植業和養殖業。依據生態系統的食物鏈和食物網原理,這些種植的植物和養殖的動物形成了近20個生態經濟循環,例如,“蛋白桑/辣木-食用菌-蚯蚓”、“蛋白桑/辣木-養雞-蠅蛆”、“蛋白桑/辣木-養豬-蚯蚓”等。

  二產:即生物肽產業。從這些動植物(辣木、豬和雞的內臟廢棄物、蠅蛆、蚯蚓等)中提取生物活性肽,并以肽為原料深加工,研發生產各種食品、飲料、護膚品和醫藥品。

  三產:包括科普、培訓、公司產品專賣店等?破盏膬热菘梢允巧鷳B循環經濟、智慧農業、肽產業等知識;培訓學校不僅培訓企業職工,還要培訓外來的創業者。對農村婦女,可以培訓她們采用企業的方法和標準種植辣木、蛋白桑,并養豬、養雞、養蚯蚓和蠅蛆等,這將為產業扶貧,解決留守兒童問題做出貢獻。

  其中,沈佐銳的團隊將利用傳感器和物聯網采集農田數據,結合人工檢測和收集的實驗室數據和企業管理及營銷數據,對生態經濟循環進行系統建模,并進行云平臺的數據庫和模型庫建設,通過數據分析和專家決策,不斷優化種植養殖結構組合及生產過程,優化食品、飲料、護膚品和醫藥品的生產工藝,以及實現對整個產業園的智慧管理和模式推廣。

  該產業園的總體設計和運營將實現“三零兩低一高”的目標,即生物廢棄物的零排放、化學農藥和肥料的零殘留、水土氣三相環境的零污染,最終達到低投入、低成本和高收益的經濟指標。沈佐銳說,這個項目是他一直以來尋求的,它將彌補他的科研遺憾,或者說,可以圓他青年時代從比利時和美國回來時的科技夢。

  沈佐銳說:“中國的漫長歷史無論怎樣延續,農業是立國之本,這是永遠不會變的。改革開放40年來,我國農村的發展狀態、農業的產業結構、農民的數量和年齡構成,都發生了很大的變化,F在是大量農民進城打工,只占全國不足40%的6億農村人口從事農業,來養活14億之多的全國人口,而且耕地面積大幅下降,農村留守人口年齡老化。我相信,面臨這樣的形勢,連續16年聚焦三農工作的中央一號文件將持續發布下去。固然,美國是世界上農業最強的國家。相比之下,美國占有世界13%的耕地,而人口只占世界的5%;中國只有世界7%的耕地,卻要養活世界20%的人口,并且丘陵、山區的耕地面積占了很高的比例。所以,我們的現代農業不能套美國的經驗,要走中國特色的農業立國之路。我作為老科技工作者的普通一員,沒有精力在國家的宏觀政策和重大項目上做貢獻,但有機會在廣西這樣的丘陵山地面積占很高的比例的地區,跟志同道合的創業者一起創新求索,這是我的榮幸。”

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