李恒德:醉心水产的“码农”-----用新算法解决老问题
来源:首钢支社 冯?凡  日期:2019-01-21  浏览次数:


工作中的李恒德


2019年1月8日上午,中共中央、国务院在人民大会堂隆重举行国家科学技术奖励大会。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席会议。习近平等为获奖代表颁奖。42名紫金国际社员获得表彰奖励,其中包括北京九三的10名社员。

国家技术发明奖今年共产生2个一等奖,47个二等奖,其中农业类共5个项目获得二等奖。相对于公众更为熟知的自然科学奖,技术发明奖的判定标准有三个:

1)前人尚未发明或者尚未公开;

2)具有先进性和创造性;

3)经实施,创造显著经济效益或者社会效益。

荣获国家技术发明二等奖的李恒德参与的扇贝分子育种技术创建与新品种培育项目,在三个维度上都完美达标,尤其在经济效益方面,仅近三年的产值就超过33亿,利润高达11亿。该团队在扇贝育种时采用了最先进的基因组选择育种技术,而李恒德正是确保这项技术从实验室到工厂的关键人物。

在项目的六位完成人中,前三位是中国海洋大学包振民院士及其团队成员,他们潜心在实验室经过几年的努力研发出了高效廉价的基因分型技术,后两位都是企业的研究人员,他们专注在生产一线把理论变成现实,而李恒德的作用,就是承上启下,将这些实验室技术顺畅的导向生产应用。他研发算法,编写程序法(全基因组选择育种技术),架起了从实验室到企业的桥梁,使扇贝育种成为水产育种领域首个研发并应用基因组选择技术的案例。

广阔天地,大有可为

李恒德是中国农科院博士研究生,博士期间在丹麦奥胡斯大学访学一年多,虽然短暂,但却成了他学术生涯中最重要的转折点。

全基因组选择育种技术2001年在由挪威和澳大利亚的三人组提出,但是直到2006年,加拿大圭尔夫大学研究认为这个技术比传统的选种技术可节约95%的经费,因此得到了整个育种界的高度重视。“我一想,不用95%,有59%也是非常了不起啊!虽然我当时的研究课题不是基因组选择,但从技术上我们也有能力搞这个,而且这东西真的很诱人啊!”李恒德说。

“决定做水产,也是得益于在丹麦工作的一位华人教授苏国生,临近回国时,挪威一个水产研究所需要人,我把想法和苏老师聊了聊,苏老师说,要做水产就要回中国,挪威就是三文鱼,回中国吧!中国水产种类太多了,可做的东西非常多,那里才是广阔天地。回国后也逐渐了解,当时我们这个研究在水产上还是处于完全空白。于是真正决定有机会去做水产。”

李恒德说,我们国家水产是个大产业,你去联合国粮农组织的官网上查一下,我们的水产规模已经大到了每次他们做表都要做两个:一个包含中国,一个不包含,我们的体量已经占到了全球50%以上的比例。国内搞畜牧育种的已经太多了,而且畜牧就那么几种——今年5个获奖的农业项目,“猪”字开头就占了两个,简直是“红海”,但水产领域品类繁多,依然是一片蓝海。

月亮还是六便士

回国毕业时没有赶上公务员报名,但正好中国水产科学研究院进行第二批招聘,不需要公务员成绩,通过层层面试选拔,李恒德进入了水科院。其实此前,如果选择搞老本行畜牧,江苏那边有科研院所已经承诺直接给李恒德提供团队、职称、待遇、房子,而如果搞水产,一切都要从零开始。在满地的六便士面前,李恒德选择了月光——他坚信自己学术上的判断,毅然加入了中国水产科学研究院。

虽然具备丰富的育种知识,但是研究对象毕竟一下子从恒温大动物变成了变温小动物,整个产业的格局也完全不一样,李恒德刚开始的时候还是很茫然的。水产范围太大了,头几年一点也摸不着头脑,跟同行交流也缺少“共同语言”,毕竟当时还没有多少人做水产领域相关工作。在跟同业交流和学习中的一次偶然的机会,李恒德遇到了伯乐:包振民院士。

水产所里的“码农”

包院士从2001年起就开始了对扇贝育种的遗传学研究,在国内水产领域一直是一面旗帜。包院士听李恒德讲过这个“能节省95%经费”的新研究方法,立刻邀请李恒德进入课题组,在扇贝上进行研究并逐步向水产领域同行推广。

虽然研究水产,李恒德的实际工作内容却更像一个程序员:基因是海量的数据,他的工作就是用先进的方法筛选出我们需要的关键信息。李恒德常自嘲自己就是个“码农”,程序员的苦恼他也全都体验过:有一次我编个了算法,写了1000多行,最后运行吧,也出数据,就是跟真实结果差了十万八千里,这肯定是编程问题啊,我就找错,每天从7点到晚上12点,连续一周,终于找到问题了,原来是两行代码写反了顺序……说到这里,当时的痛苦心情都写在了李恒德的脸上。

虽然高通量全基因组分型技术已经面世多年,已经是比较成熟的理论,但是真正实践在具体物种上,还有提高的空间。在具体处理基因数据的过程中,李恒德进一步优化了算法,相关的论文发表在国际知名算法期刊GSE上,引得不少同行好评,谈及此事,李恒德有些腼腆起来:其实在这之前的那个论文结果并不十分理想,只是准确率从80%提到了82%,但是我就是觉得我那个思路有创新,应该跟大家分享,后来的这个就好很多了,准确性90%左右。而且这个方法不仅农业育种上可以用,医学上也可以。

扇贝如诗,但还有更美的远方

自己参与的项目得到了国家级的表彰,一般人肯定高兴的很,李恒德却很淡然,他认为自己只是做了很微小的一部分工作。

“我们经常走访企业,看市场需求,真正解决生产问题。我最喜欢找两种人聊天,一种是大老板,一种是技术员。老板能把握市场方向,知道做什么,而技术员能告诉我细节,知道具体问题是什么。比如这个半滑舌鳎的问题就是我走访出来的。”

“这个鱼,只有我们国家的渤海黄海产,鱼苗很贵要1块多钱一条,公鱼和母鱼体积相差2-4倍,但是母鱼在种群中的比例只有不到20%,因为这个鱼很神奇,鱼苗在30-40天时有些母鱼会逐渐变成公鱼,而公鱼长不大,价值很低。之前别人的研究一直是从环境入手,但我通过调查,坚定认为一定是遗传原因。”

李恒德当时做了16套方案,2015年就有一套方案做出了结果,果然是基因的问题。这个基因跟这个鱼的变性现象关联度太好了,就那么一个基因,就决定了这么大的问题,李恒德表示连自己都不敢相信,结果验算了4个月,用了很多方法验证,怎么做,都是这个结果,而且最后通过生产得到了验证。

虽然生产问题能解决了,但感觉还是有些养殖户关心的问题解释不清。于是李恒德他们又做了进一步研究,找到了第二个基因,综合分析发现这两个基因通过相互作用,控制性别逆转这个现象。最后从基因角度完全解释了为什么雌鱼的比例在人工养殖后进一步下降:因为雌鱼逆转以后变成的伪雄鱼产下的后代都是雄鱼,而伪雄鱼比正常雄鱼大一点,技术员经常靠着“母大儿肥,父亲高孩子就高的”这种传统观念来挑选亲鱼,很容易就选留了伪雄鱼,那以后不就几乎都成雄鱼了吗。

“我做过一个小测验,让两个技术员去购买雄鱼,一个不知道这个结果,一个知道,两个人都去买了80条雄鱼。结果不明真相的那个技术员采购回来的鱼里面,只有1条合格,是真正的雄鱼,而知道结果的,刻意去选小鱼,80条鱼里有19条基因合格。”

“小”科研中的大胸怀

工作之余,李恒德也愿意在科普上面做些事情,比如给孩子所在的年级做了一场别开生面的遗传学科普讲座。为了让小朋友们真心的感兴趣,李恒德做了一份几乎全是图片的PPT,这可害苦了有些色弱的他,但讲座的效果非常好,一群二年级的孩子都听的津津有味,都对科学产生了兴趣。

每每谈到自己从事的水产业,李恒德总是非常谦虚:我搞的这个算是交叉学科,偏点基础,但应用性强,跟那些高精尖的飞机导弹的比不了,总书记讲话说嘛,科研要向三个方向努力,我们这个算第三个方向,面向经济主战场,从经济上为国家做些贡献吧。

“其实有些科研成果,即使申请了专利,也不好保护,太容易被人家拿走用了,这个我研究的时候就知道,但是我还是想把它搞出来,因为我个人虽然没什么收益,但是水产业整体发展了,企业纳税更多,大家都能吃到更便宜更好的鱼,摄取更优质的蛋白,这不也是为社会做了贡献吗,人除了吃喝,还是要有些担当的,让每一天都过的有点意义。”李恒德朴素的话里蕴含着千钧之力。

“说到担当,我觉得九三的特点也是务实有担当,九三人在我看来都是淡泊名利真心真诚的想做些实事的人。我从来不接受任何人采访,我就喜欢一个人静静的做事,但是我愿意跟咱九三的自己人聊聊。”

李恒德在他的科普PPT里说:

我希望做科研像雄鹰一样越飞越高,像海豚一样越潜越深。