“解密者”明东

“解密者”明东
明东：天津大学生物医学工程与科学仪器系主任、神经工程研究团队学术带头人，九三学社社员2014年6月14日，一场别开生面的发表会在天津上演。

因中风导致偏瘫的董阿姨只通过“想”，就能“指挥”自己原本无法活动的肢体完成相应动作，以后甚至能站起来行走、拿东西，直至慢慢康复。

主导这一切的是一个叫做“神工一号”的纯意念控制人工神经机器人系统，它被观察者网评为2014年中国将改写未来的十大科技成果之一，为中国临床康复工程的发展作出了里程碑式的贡献。

领衔“神工一号”研发团队的人叫明东。

当时，他只有38岁。

破译大脑“密电码”1994年，烟台市高考语文状元明东，远超清华北大的录取分数线，以全院第一名的成绩进天津大学精仪学院生物医学工程专业学习。

五年的本科学习后，明东以优异的成绩留在本专业硕博连读，后受聘留校工作。

为什么研发“神工一号”？这要从明东读博时的经历讲起。

读博期间，他曾赴香港大学医学院矫形与创伤外科学系开展合作研究。

香港大学拥有国际著名的康复医学研究中心，中心收治了许多有运动障碍的患者，其中大多数人都是由神经系统疾病引起的。

亲眼目睹了这些患者及其亲人的痛苦，搞生物医学工程的明东深有感触。

人的神经系
统非常脆弱，一旦受损很难再生，这也导致患者的后期康复治疗非常困难。

由此，明东萌发了通过自己专业帮助这些人的想法。

当时，脑-机接口技术刚刚兴起，这种技术的突出特点是它可以在人体大脑和计算机（或其他电子设备）之间建立一个新的信息输出通路，并且这个通路能够代替外周神经和肌肉组织传递大脑信息。

如果能把脑-机接口和神经肌肉电刺激两种技术有效融合起来，给神经受损患者建立一条新的人工运动神经通路，那病人就可重获康复的希望。

而实现这一切的关键，就在于破译大脑的“密电码”。

人类所有的活动在本质上都是一种电活动，所有和精神有关的活动如认知、记忆、情绪等等都伴随着神经元的放电活动。

想了解人的各种思维活动，就像破译密码一样，需要密码本。

要比对在做这些活动时，通过传感装置监测到的各种各样的转化成物理的声、光、电、磁、热等信息，再通过这些信息研判出人在做什么样的思考或者有什么样的意图。

原理虽简单，实施起来可就不那么容易了。

明东团队研究的主要内容即机器破译并传输大脑指令，让身体执行。

虽然经过多年努力，“神工一号”问世，最初的构想慢慢变成现实，但在明东看来，这还远远不够。

“密码本还会不断增加，它将是一个厚厚的本子，现在是什么样？打个比方，人类刚刚看到第一页的前几行字。

”让“神工”惠泽大众“神工一号”的成功为中风患者带来康复的希望，也为明东带来更大的研究动力和信
心。

时隔一年后，“神工二号”问世，并投入临床使用。

这一次，整套设备从技术内核到传感模式，从软件设计到应用方式都有了明显的升级。

展望“神工”系列的未来，明东为我们描绘了一个美好的画面：“神工”可以化作一个体积更小的可穿戴便携设备，可以辅助病人完成更多复杂而精细的肢体动作，帮助到的人群也不仅仅是中风患者，还包括脊髓受损的患者。

在明东的计划中，要将经颅电磁刺激技术、机械外骨骼技术和虚拟现实技术结合一起，力图给瘫痪患者一个生动、有趣、高效的康复训练。

如今，明东带领的团队已经将现有的研究成果转化为服务具体的生产生活，基于人感仿生神经系统的中央空调就是典型代表。

人感仿生神经系统技术又被称为“智慧眼感知模块”，其中的“眼”指的是红外热感传感器和红外热释电传感器，两只“眼睛”随着电机转动对房间进行360度扫描，像人的感觉神经系统一样，能够获取房间内温度分布情况。

随后，获取的数据经过“大脑”即数据处理中心分析后，便向“四肢”即送风口的模块发出指令，调节风向和风量，来实现对人体的定向精准送风。

既提高了空调的舒适度，又降低了能源消耗。

设计中对人体热源与非人体热源进行有效区分，让指定温度调节更加精准，真正做到风随人动、风避人动、人来风至、人走风息。

“幸运是一种必然”谈及这10多年来工作上的辛苦付出，明东说的很少，因为兴趣所在，所以再多的付出都不觉得累。

从
10多年前的一个想法，到如今的临床应用，可谓十年磨一剑。

“神工”技术的背后，数得过来的是60余项授权国家发明专利、百余篇学术论文，看不见的是一批科研人早起晚睡、忘我工作的艰辛。

回首来时路，方知未来路更艰。

实验室刚刚起步时，明东和十几名学生们都挤在一间不足30平米的小房间里共同奋斗。

由于课题经费紧张，实验条件极其简陋，甚至连一些必需的实验仪器和科研设备都没有。

当时，很多同行朋友鼎力帮助，甚至将实验仪器都无偿提供给他的团队使用。

直到今天，每每谈及那段艰苦的岁月，明东对那些给予他很多关怀和帮助的同事们仍心怀感念。

明东常对他的学生说，前面所有的积累都是艰难困苦的过程，后来的一点小小幸运，往往都是积累到一定程度的必然。

在他看来，幸运，发生的几率虽小，但是对于长的时轴来说，有百分之九十是失败的，百分之十是成功的，只要做到一百份，里面总有十份是能成功的——在积累足够多的时间里，幸运的出现是必然。

最看重“十佳导师”称号在明东心里，由天津大学学生投票选出的“我心目中的十佳导师”荣誉称号是让他觉得最幸福的肯定。

谈到科研工作与学生培养，明东自有一套。

在学术上，他对学生要求很严格，但对于学生的个人发展，他却极为重视。

学生在求学、工作中遇到问题，他会不遗余力地帮忙联系和推荐。

而对于生活上的困难，明东更会慷慨解囊，挺身相助。

从2006年正式留校任教，他就和学生工
作生活在一起，30平方米的房间，既是实验室又是办公室。

大家一起做学术，谈人生，谈理想，谈学习上的困难，谈生活中的困惑。

逢年过节，明东从来不收礼物，学生们就把积攒下来的感谢化成祝福，通过视频传达给老师，而看到自己的学生学有所成、身心健康，对于崇尚精神快乐的明东来说，同样是一种不可取代的幸福。

一个“不务正业”的科学家目前，除了科研相关工作，明东还担任天津大学研究生院学科建设办公室主任一职，服务于学校的学科发展建设工作。

在很多人眼中，从事行政工作势必会占用大量的科研精力，两者是冲突的，而在明东看来，这却是学术工作的有益组成部分。

明东所在的学科本身就是一个高度交叉的学科，对于学校学科建设问题的宏观思考，从战略性角度和高度布局学科建设，让他可以更多地思考不同学科的交叉与融合，从而有助于自己学术视野的拓展，这也是对自身科研能力与综合素养的一种促进。

明东热衷的另一件“不务正业”的事是做科普。

科普工作耗时间、难度大，很多科学家不愿意做，但在明东看来，这同样是他的份内职责。

让更多的人了解脑-机交互技术本身，从科学角度认识技术，避免对技术“神化”或“异化”，正确认识技术的用处和不足，科学家要做的事情还有很多。

明东说：“如果将来我看到自己的科研成果让更多有需要的人从中受益，这将会是一件特别幸福、特别酷的事情。

这也是我的职业最让我着迷的地方。

”这就是明东，
一个眼睛会笑、衣着干净、朝气蓬勃的青年科学家。

（作者为本刊记者）。