彭小水：化無為有，不輟耕耘
人物簡介
彭小水教授，香港中文大學（深圳）理工學院副教授，主要研究興趣為具重要藥理活性天然產物的全合成研究、環境友好型催化合成方法學研究、藥物合成化學等。
彭小水教授分別于1999年和2002年在蘭州大學化學化工學院獲得理學學士和理學碩士學位；2006年，彭教授于香港中文大學化學系獲理學博士學位；2006-2008年，彭教授在新加坡A*STAR化學合成實驗室@Biopolis從事博士后研究；2009年，他加入香港中文大學化學系與合成化學國家重點實驗室；2020年加入香港中文大學（深圳）理工學院。
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“我意識到這是一個很powerful的領域”
“對化學分子的研究改變了整個世界，兩百年前氨的合成（推動了氨工業的發展），為人類溫飽問題的解決作出了非常大的貢獻；之后化學分子中關鍵分子的發現、合成讓我們的生活變得更加舒適便捷，才有了我們現今使用的化妝品以及洗滌用品；化學對醫藥領域的發展貢獻更是巨大，這讓我們每個人都可以更健康地成長和生活。”彭小水教授評價如此重要的“化學”學科并不是一開始就成為他的學習方向。
??? “進入蘭州大學時，我選擇的是物理專業。后來，大學在對新生介紹專業的時候，對于有機化學的介紹讓我認識到‘有機合成化學’這個領域影響著我們日常生活的方方面面，能為社會提供各種新的合成物質，提高我們的生活質量。我意識到這是一個很powerful（有力量的）的領域，于是就通過校內的選拔考試進了化學化工學院的化學基地班，就這樣進了化學專業，我為能進到這個領域可以創造新的物質，在實驗中激發新的idea（想法）感到激動！”
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學生記者：您在本科、研究生以及博士生這三個學習階段最大的收獲是什么？
彭教授：打個比方，本科階段的化學學習，就像是學習釣魚的技能。它側重于接觸和吸收已經經過層層驗證的基礎理論，這期間實驗科學的學習又能夠提升本科生的動手能力和實驗技能。而在研究生階段，就像是要到實際情況當中釣魚了，當然還是小范圍的，比如到河里或者湖里釣魚，范圍不大并且是已知的領域，這樣就可以應用學到的知識釣到魚。最后在博士生階段，就像到海里去釣魚了，未知占據了很大一部分，可能一無所獲，也有可能發現“新的物種”。這三個階段是相輔相成的。
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學生記者：您的學習與工作經歷跨越了大江南北甚至是海內外，您能否簡述一下您在蘭州、香港、新加坡這幾個地方學習和工作的經歷？這些城市或大學有給您留下哪些深刻的印象？
彭教授：本科階段的學習給我一種貼近生活的真實感，我是從湖南高考考到了蘭州。蘭州大學當時已經是國家重點高校，但是我們對其了解很少。去到以后才發現那個地方很荒涼，黃沙漫漫。然而當地的人民很淳樸善良，氛圍很好。而且我們那個年代跟今天比起來最大的特點就是網絡不發達，好處是我們都可以沉下心來學習。博士研究生階段去了香港中文大學，當時內地和香港比起來還是有很大差距。香港在科研方面已經是現代化管理模式，技術自動化水平和科研國際化水平都很高，實驗平臺和鑒定平臺都很完善。博士后階段，我去了新加坡的化學實驗室，是由新加坡科技局支持的。當時新加坡重視新藥研發，很看重培養合成化學領域的人才，之后這方面的發展極大推動了當地的經濟社會發展，成為了新的經濟增長點。
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學生記者：您提到了很多過往研學的經歷。那在科學的世界里探索，少不了老師的引導和幫助，想請問您有沒有對您來說影響非常大的老師？
彭教授：一直以來我都受到很多恩師的幫助，比如在蘭州大學的國家重點實驗室我的導師是潘鑫復教授，他當時已經是國內比較有影響力的有機合成化學家，給予了我很多幫助和教導；之后我在香港中文大學跟隨黃乃正院士攻讀博士學位，黃先生嚴謹的治學態度以及積極地推動內地與香港學術上尤其是化學領域的合作與交流，給我們留下很深的印象；在新加坡我的導師是天然產物合成領域國際著名的K. C. Nicolaou教授，當時黃乃正院士推薦的時候和我說只要能跟著K. C. Nicolaou教授工作哪怕是去非洲都應該去，因為K. C. Nicolaou教授代表的是有機合成化學領域的國際領先水平。
“以深圳為據點，做出我們應有的貢獻”
學生記者：您在2006-2008年期間在新加坡頂級的A*STAR化學合成實驗室進行博士后工作，之后您又加入了香港中文大學的國家重點實驗室，現在您在深圳繼續進行化學領域的研究。您在不同的化學實驗室當中您的研究經歷是怎樣的，有什么不同的體會？什么契機促成您到香港中文大學（深圳）繼續您的科研生涯？
??? 彭教授：我當時加入K. C. Nicolaou教授的新加坡研究團隊主要是想在有機合成化學這個領域進一步提升自己，他們當時進行的實驗包括抗癌分子合成以及天然有機分子藥理活性的研究；之后因為港中大即將建立合成化學國家重點實驗，所以當時黃乃正院士詢問我是否對回到港中大繼續從事研究感興趣，并邀請我回到港中大化學系加入他的團隊，我就欣然應允了；而來到港中大（深圳），是因為我看到國家現在十分重視基礎研究，我們就想以深圳為據點做出我們自己的成績。
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學生記者：我們剛剛提到了您工作過的三個化學實驗室，每個實驗室的科研側重點是否有所不同，研究氛圍有什么差異？目前，港中大（深圳）的化學實驗室正在進行的研究項目有哪些？您對實驗室未來的又怎樣的期許？
彭教授：三個化學實驗室的研究項目基本一致都是有關有機合成化學，天然分子合成，合成方法學，以及復雜藥物分子和藥物中間體的合成。但是，三個實驗室的氛圍還是有很大差別的：蘭州的國家重點實驗室，當時研究資源研究器材相對比較落后，但是學校和我的導師們都非常重視研究和實驗技能的訓練，為我之后研究生的研究提供很多幫助；在香港時期可以接觸和聆聽到國際知名教授報告，開拓我們的國際視野并且更加了解我們當前的研究水平；新加坡時期，我感受最深的是K. C. Nicolaou教授在研究合成策略上高屋建瓴的設計，同時新加坡也十分重視科研實驗室與企業的合作。
在港中大（深圳），我們的研究團隊著眼于具有重要活性的藥物分子的研究以及發現新穎高效的合成方法來合成新藥分子，我們目前有承擔來自國家基金委以及深圳市的研究項目，同時還與企業合作來共同優化活性藥物分子的合成策略。
??我們目前還是定位于對學生的培養，并且期望在天然有機分子合成領域實現突破，從而在國際上形成影響力。與此同時，目前深圳十分重視生物醫藥領域的研究，我們很期待研究成果可以轉化為產品來推動經濟發展，造福社會。
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學生記者：您目前的研究領域是具有生理活性的天然藥物全合成研究以及一些環境友好型的化學合成方法，中國目前這個領域的研究處于什么水平？這個領域目前的機遇有哪些？
彭教授：我們國家最近二十年很重視基礎研究，化學領域可以說是突飛猛進。我們這個天然有機分子合成領域在國際上是首屈一指的，甚至領先于歐美，我們很有信心做得更好。
研究機遇的話，首先當然是國家重視這一領域的研究，投入大量經費進行研究平臺建設，并且推動學生在不同領域的就業。我們目前也在以團隊形式申請重大研究計劃，配合國家未來的發展。我們希望在這個領域做出我們應有的貢獻。
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學生記者：您的科研成果對于人類醫藥學的發展會起到什么樣的作用呢？或者說您如何看待合成化學和醫藥學的關系呢？
彭教授：關于這個問題，我們領域的人士被問得很多。我用數據說話吧，目前醫藥制造80%的產品是使用化學合成方法制成的，又有超過50%的藥物是基于天然活性分子骨架基礎上研發出來的。這些具備天然藥用活性的分子可以說是自然界的結晶，它們身上特定靶點的結合作用導致有特殊的藥用價值。而醫藥制造目前面臨的一大問題就是，這些物質在自然當中提取量是十分有限的，需要通過人工合成來進行開發，這就決定了選擇高效合成分子的路線，以及找到并修飾這些分子結構，完成新藥分子的發現這一系列的過程就顯得尤為重要了。
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學生記者：您目前還會從事合成一些本身具有生理活性的生物分子，比如信號分子或者激素之類的物質。我想請問，您認為人類人工模擬具有生理活性的分子并進行人工合成對于現有的化學工業以及生物化學研究最大的意義是什么？
彭教授：這些天然具有藥用活性的產物是自然界的結晶，我們通過研究這些物質可以了解自然界中這類分子的生源合成過程，有助于我們了解自然界的生命形成過程。同時，生物醫藥和生物仿生合成領域的研究能夠提升我們合成的效率，從而快速地發現藥用分子。
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學生記者：我相信您一定有聽說過阿爾法折疊（AlphaFold）精準預測蛋白質三維結構的新聞，那么我想請問您計算機甚至是大數據和人工智能技術對于預測有機化學物質的分子結構以及您目前從事的天然藥物合成工作會起到什么樣的幫助呢？您覺得計算機或者人工智能在這方面的創造力是否可以超越現有最優秀的化學研究人員呢？
彭教授：首先我可以給你一個答案，目前為止AI無法取代人工參與我們當下的研究。原因在于AI技術的模擬合成過程是基于合成化學家得出的研究數據所設計合成路線來進行的。目前來看，一些結構簡單的分子可以通過人工智能來合成。然而，AI實則是在大量數據中獲取經驗，鑒于我們人類目前對于分子微觀層面的認知水平有限，AI數據庫仍不完善，所以目前來看我們這一領域AI可以做的很有限。但我相信將來AI領域的進展會為合成化學領域的研究大幅提升合成效率，從而節省大量的空間和時間。并且AI算法將為我們提供可行可靠的合成路線，這會讓我們合成化學家可以騰出更多時間從合成策略性的角度上進行更多的思考。
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學生記者：近段時間我聽說有公司在研發有機分子合成軟件，通過將target（目標）分子的化學式輸入軟件就能反饋合成路線。但是實際結果并不如人意——軟件提出了不合理的合成反應，這反映出它們的數據庫存在缺陷。請問您如何看待這一問題呢？
彭教授：也不能說是缺陷，當前的數據庫確實可以提供逆合成分析從而有機會來模擬出相關的路線。問題在于，AI并不能夠進行更多創造性的工作，我剛剛提到的分析是非常簡單的水平，意思就是我們只能教會AI人類認知領域完全確定的化學實驗步驟來合成一些分子，脫離了數據庫進行合成路線的模擬目前無法實現。要知道，我們都希望AI學會自己思考和選擇性地“釣魚”（記者注，彭教授之后表示目前AI模擬合成路線忽略了很多重要的但還有待進一步完善的實驗信息，如電子效應、立體效應、溶劑效應等，由于目前研究數據對具體分子的相關效應的認知還在提升中，從而導致了AI設計出實際操作中不合理的合成路線，所以我們需要提升對化學反應的微觀認知，才可以為AI提供更完善的數據信息，最終AI技術也將服務化學，推動化學研究），畢竟AI學習能力的提升確實會解放化學家的雙手，但目前來看還有很長的一段路要走。
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“化學在國家的關鍵領域來解決某些‘卡脖子’的問題”
學生記者：作為有機合成領域的專家，您是如何看待科學研究與人類歷史發展進程的關系的呢？您認為化學領域的科研突破是如何挑戰我們的思維方式，改變我們的生活方式的呢？
彭教授：我在不同的國際會議上老是聽到他們問“化學有什么用”，說說我自己的理解吧，我們的日常生活是離不開化學的，我們的食品生產是離不開化學的。而我們如果利用天然分子的水平去理解化學，那么將幫助我們理解自然界中生命的發展過程。同時，化學在一些國家生活中更關鍵的領域，比如材料領域，來解決某些“卡脖子”的問題也是很重要的——比如材料領域當中芯片研究發展的關鍵技術就需要化學來幫忙。我很欣慰的是，我們在國家以及整個社會層面都越來越重視化學的基礎教育，并且是真的帶動了化學當中的各個領域的認知與探索。
我們的理工學院今年開始招收化學專業的學生，目前我們的師資力量在中國、東南亞首屈一指，包括我的導師黃乃正教授，因為出色的研究貢獻，他在1999年就獲得了院士稱號。我們還在建設新的理工實驗大樓，可以說我們學校化學事業的發展前途不可估量，我們非常鼓勵大學本科生加入教授研究團隊，我們希望可以培養本科生的研究興趣，同時希望他們能夠在更高層次的研究領域應用基礎理論知識去探索更多的化學現象。大學在政策、資金、項目申請、實驗室安全培訓等方面都給予了本科生從事科研很大的支持，能夠很好地提升本科生參與研究團隊進行合作研究的能力。我覺得會對他們未來職業的選擇提供很多思考，可以讓他們提前去思考、籌劃未來的專業發展，這對他們未來的職業發展規劃很重要。
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學生記者：請問您可以介紹以下我們學校的E-Learning平臺嗎？
彭教授：這個平臺就是為了規范化化學實驗操作，這是為教育服務的。目前，這個平臺我們集中規范化化學實驗基本操作，例如“萃取”這個化學操作，我們會邀請本科生參與進行實驗操作并錄制操作視頻，同時會中英文配音。這個平臺會同時面向多個學院（LHS,SSE,醫學院），目的是為了規范化學操作，提升化學實驗技能。因為這能讓學生在開始實驗之前就能了解操作，提高安全水平，很多意外事故都是因為學生不了解化學安全操作就進行實驗而造成了。
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??? 學生記者：您覺得做科研什么樣的特質最重要呢？您對當代的大學生有什么期待、建議和鼓勵？對于現在想去從事科研領域的同學，您對他們選擇研究方向有什么建議？
??? 彭教授：我覺得“興趣”最重要。必須要有足夠的好奇心來探索你的領域，你才會去做更深入的研究。同時“堅持”也很重要，我們在失敗當中仍然要堅持下去，并在其中學到新的知識，探索出新的研究策略。首先我想說，選擇專業方向的時候，興趣排在第一位，因為這是一輩子的事情；同時，也請大家提升自己獨立思考問題的能力。然后，當下社會各種誘惑很多，希望大家做好自我管理和自我約束。最后就是好好鍛煉身體。
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學生記者：高逸 唐璨
責任編輯：王倩倩 理工學院
