成电人物

　　博士一年级就在Nature旗下期刊《Scientific Reports》上发表学术论文，创造性地把生物学的概念引申到物理学中，使困扰科学和工程界的难题——超分辨率成像研究获得突破。这一“神来之笔”究竟从何而来？我校物理电子学院一年级直博生王任坦言：“这个啊，是我做梦的时候突然想到的。”

　　去年6月，《Scientific Reports》刊发了《基于近场谐振超透镜扫描的微波远场超分辨率成像》一文。这是我校在该杂志上发表的超分辨成像领域的第一篇论文。王任为论文第一作者，王秉中教授为论文通讯作者，丁霄博士及龚志双博士生为论文共同作者，电子科技大学为唯一署名单位。

　　超分辨率成像一直是困扰科学和工程界的难题。近年来，近场超分辨率成像已经取得了突破，但远场超分辨率成像依然是一个难题。不过，这篇论文为解决这一难题带来了惊喜。文中提出的新方法，利用可切换状态的近场谐振超透镜，将凋落波转化为传输波，从而实现了微波频段的远场超分辨率成像。

　　据了解，该方法可以由高速电扫描实现，并且在成像过程中不需要使用格林函数，具有很高的成像效率和很强的环境适应性，可以广泛用于自由空间和复杂环境中的亚波长成像、探测以及电磁监测等领域。因此，王任的这项研究成果，不仅仅是他自己的巨大突破，更是这个学术领域内的巨大突破。

神来之笔　破解“远场”瓶颈难题

　　什么是“超分辨率成像”？打个比方，拿两个手电筒照在地上，就会产生两个光斑。如果把两个光斑分开来，我们能清楚地分辨两个光斑；但如果让光斑离得很近，甚至让光斑重合，还能分辨出两个光斑吗？这就需要解决“分辨率”的极限问题，创造出“超分辨率成像”技术。

　　实际上，正如像光斑的现象一样，在每个电磁波频段上，都存在着“超分辨率成像”问题。超分辨被广泛应用于监测、生物成像等领域，具有重要用途。而要在微波频段实现“超分辨率成像”，目前主要有近场和远场两种办法。然而，当前实现“超分辨”的方法主要集中于近场，远场几乎是一个空白。

　　何以如此？原来，现代物理一般认为，波有“传输波”和“凋落波”两种。“传输波”可传播很远，能使我们接收到“信号”；但“凋落波”一但产生就会以指数级速度衰减，在稍微远一点的地方便难觅它的踪影。通常认为，“凋落波”对应一种亚波上的微小信息，想要实现“远场超分辨”，就必然需要一种转换方法，把这个“扶不起的阿斗”扶起来，使其转换成为“传输波”。

　　王任的转换方法确是匠心独运，他竟然从生物学里找到了灵感，把“荧光染色法”化用到“超分辨”问题中，起到了“点石成金”的神奇作用。他当然不会直接使用“荧光”，而是借用其理念，采用可切换状态的近场谐振超透镜，将“凋落波”转化为“传输波”，从而实现了微波频段的“远场超分辨率成像”。

　　通俗的讲，他把空间上每个位置编码到时间上，通过谐振环局域模的特性，可以把场限制在一个很小的范围内，不会往外扩散，把其它区域都关闭，只有这一个空间点可以打开向外传播信息。这就相当于在一个时间只有一个空间点被“点亮”，然后通过一个又一个位置不停地切换，把整个平面“扫描”一遍，所有的位置信息就都能被接收到了。

梦中偶得　日有所思夜有所“解”

　　王任走上“超分辨率成像”的研究道路，可谓是“机缘巧合”。“我在教研室本来是研究天线技术和其它方面的，但教研室里有同学做这项研究，有一次听到他的报告后，就被这个领域深深吸引了。”王任回忆说。

　　兴趣是天然的催化剂。王任查阅资料后发现，“远场超分辨率成像”至今是一个难题。而越是困难重重，他越是感到兴味盎然。教研室里开组会的时候，他在思考这个问题；开完会自己研究时，他还是思考这个问题。可谓是思之心切，萦绕心头，“行里坐里茶里饭里相随定”。

　　在接触这个问题之后的两个多月时间里，他翻阅了上百篇论文，深入对比了国内外“超分辨”研究的种种成果。有一天晚上，他睡觉的时候突发灵感，为何不把“荧光染色”方法引进来试一试呢？这样不就使“凋落波”可以“看见”了？

　　有了这一灵感，王任十分兴奋，集中火力速战速决，用一周时间建立了模型并测试得到了满意的仿真数据。当他在教研室组会上做完报告之后，意外地引起了不小的争议。同学们认为他的方法过于复杂，把“空间”细分，之后又逐点“扫描”，“分辨”的分辨率当然很好，但“分辨”的速度一定很慢。也有同学认为，王任的方法是对计算机信号处理手法的改良，只是看问题的角度不同而已，并没有什么新意。

　　这些质疑为王任进一步推敲完善自己的思路提供了参考。“我之前做过大量文献梳理，把握了学界对这个问题的整体研究进展，所以，我对自己的思路很有信心！”王任说，“同学们的质疑，是我优化改进解决方案的一剂良药和巨大动力。”

　　此后，他进一步专注研究，并将成果撰写成论文，最终竟被《Scientific Reports》录用刊发。《Scientific Reports》是Nature Publish Group旗下的国际著名综合性期刊，涉及物理、化学、生物等多个领域，目前影响因子为5.578。

　　现在回想起这个得自“梦境”的灵感，王任说：“只有积累到了一定的地步，脑子里才会融会贯通，形成一个整体的想法，并迸发出灵感。但从灵感到最终得出结果，还要深入研究、努力实现。科研中可以有灵感，但并没有捷径！” 

坚持不懈　水到渠成繁花自开

　　虽然灵感来自“梦中”，但科研的功底还是来自平日的积累。王任本科时就在物电学院班导师吴明和副教授的影响下早早接触了科研。大一暑假，王任没有回家，而是在吴明和的指导下研究起了“生物电磁学”。“在吴老师的指导下，我从生物电磁学研究中验到了无穷的乐趣。”王任说。

　　那段时间的研究，为王任走上科研道路埋下了一颗富有生命力的种子，他所要做的就是期待一场“春雨”。时至大三，有一次王任听了一场王秉中教授关于“时间反演”的学术报告，顿时觉得趣味盎然，很想深入探个究竟。恰好学院当年有一个优博计划，于是王任毫不犹豫地申请了直博。 

　　在大三时就决定读博，王任还是下了一番决心。同学们之间有一句广为流传的话，那就是“读博就是赌博”，到时候毕不了业怎么办？王任也考虑过这些问题，但他仍然觉得，“既然喜欢这个领域，就要勇往直前！”

　　他主动联系王秉中教授，并成为“计算电磁学”团队的一员。因为有大一的科研训练做铺垫，王任的适应过程很快，并在随后的一年多时间里申请了5项国家发明专利，两次获得团队学术年会学生论文竞赛一等奖。

　　“我曾给王老师发过一篇报告，汇报一段时间的科研结果。大概在夜里十二点的时候，竟然意外地得到了他的回复，让我十分感动。”王任说，王秉中教授的敬业精神和严谨态度让他受益匪浅，在学术方向和研究思路上的指导，更是让他受益无穷。

　　在直博的第一年，王任已有三篇SCI二区论文发表或录用，其中一篇发表在《Scientific Reports》，两篇被国际天线与传播领域顶级期刊《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》录用。

　　王任认为，做科研首先要有兴趣，其次要积极主动，养成自己思考、自己求证的良好习惯。尤其是当面临陌生的领域或难解的问题时，没有参考、没有先例，就要自己想办法，主动查阅资料。再次，要积极听取老师和同学的建议。

　　王任最爱的作家是鲁迅。鲁迅先生曾说过“希望是附丽于存在的，有存在，便有希望，有希望，便是光明。”王任说：“我希望自己能在某个领域做出一点成绩，当别人在同一个领域做研究时能够想到我的研究并借鉴我的成果，这对我而言是一种无上的幸福。”