导读：当像素不只是负责显示，这个世界会发生什么？也许并不是什么大不了的，但是它却可以让人们未来进行X光、CT成像时，接受的辐射量大大减少；却可以让人们的手机不需要额外安置独立的光学指纹传感器，也不需要执行特殊的扫描指纹动作，正常地点按屏幕就能完成解锁。而这些前沿领域的探索，则是中山大学-卡耐基梅隆联合工程学院（JIE）的王凯教授和他的团队正在努力的方向。

王凯博士现任中山大学－卡内基梅隆大学联合工学院助理教授，卡内基梅隆大学兼职教授，博士生导师。曾作为高级硬件研发工程师加入苹果公司（美国），从事触控和人机界面产品的研究工作，积极参与了iPhone、iPad、和iMac 等系列产品的开发。后加入中山大学－卡内基梅隆大学联合工程学院，专门从事生物医学成像器件、生物传感器和执行器、以及大面积电子学方面的教学和研究工作。

与王凯教授（左）合影

改良传统影像学技术，发展智能像素系统

王凯教授目前主要是为低剂量X射线成像探测器做一些研究和开发，他和团队希望通过在X射线探测器的像素内部植入一个小的放大器，在实现普通常用的薄膜晶体管功能的情况下，使得它同时具有信号放大的功能，这样，像素在接受到信号后在像素内部就对信号进行了放大处理，可以实现低剂量的清晰成像，我们称之为Smart Pixel 技术（也就是所谓的智能像素）。

实验室外研究项目的展示板

王凯教授表示，这项技术非常适合应用在医学成像领域，可以大大降低辐照剂量,目前主要针对儿童等较脆弱的患者，因为儿童对X射线剂量辐照更加敏感，尤其是对于五岁以下的低龄儿童，此时儿童的骨骼肌肉和软组织还没有发育完全，长期接收X射线辐照，致癌率会比成人高3-4倍。因此，儿童对辐照剂量的要求会更严格一些。将智能像素技术整合到医学成像系统当中去，例如传统的CT技术，能够大大降低受试者的辐射摄入量。

王凯教授还提到，这项技术也可以用在一些生物医药的科研上，比如一些新型药品的动物临床试验，因为高剂量的X光辐照对某些病症比如癌症肿瘤，是会带入新的影响因素，我们的技术可以尽可能的排除这种影响。除此之外，有一些癌症患者在治疗的过程中由于经常性的接受高剂量的辐照，也会导致引发新的癌症，我们的技术则尽可能降低因为高剂量辐射而导致的新的癌症。尽管这部分的研究目前还处在早期阶段，但基于其广阔的应用前景，王凯教授的团队目前与中山大学附属第一医院和南方医科大学建立了合作。有了产品原型，团队后续将开始进行相关的动物实验。

  谈到项目的软件部分，王凯教授表示，目前我们在广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院的实验室里开发了世界第一台环形十字臂结构的成像系统，我们用两套的成像设备在多个角度和多个能量下进行成像。一般我们拍的胸片是二维的，如果是要拍三维的就要去拍CT，而CT的辐照剂量还是比较高的。我们的项目拍出来的图像是介于二维和三维之间的，就是剂量上要比CT低很多，但是同时我们通过多角度拍摄，之后通过三维重建，使得它的信息又比普通胸片多得多。在医生不能判断病灶的情况下，我们可以做一个断层成像，通过多角度的拍摄，大概拍摄六到七张，不会像CT那样这么大的拍摄量。

把握社会消费潮流，技术下放电子产品领域

除了高大上的生物医药领域研究，王教授和他的团队正在把同样的Smart Pixel 技术下放到民用的消费电子产品上，也就是应用在智能手机上：通常而言手机的指纹传感器一般只有一个，最近也有黑客用假指纹成功伪装解锁了手机，其安全性值得质疑。利用Smart Pixel 技术将手机或者平板的屏幕重新设计，使得每一个像素也能够同时担任指纹识别的工作，将指纹传感器集成到整个手机屏幕上，这样整个屏幕就可以在使用手机的时候实时监控使用者的指纹，但凡在使用过程中检测到指纹不通过，就能锁定手机，不需要担心泄露隐私。

Smart Pixel 阵列样品

不仅如此，心率测量也是顺应现在可穿戴设备的潮流，通过检测脉搏的压差波形来监控人的健康状态。说到可穿戴设备，不得不说现在可穿戴设备的一个瓶颈，就是设备的续航。王凯教授还打算将一个柔性能量自采集的技术应用在可穿戴设备上，使其实现自发电，以此摆脱对电池的依赖。

从苹果工程师回归学术界，深刻理解产学研转化

在苹果作为资深研发工程师的经历，让王凯教授对产学研转化一体化有了更深地体会。

“苹果的研发经历到现在又回到学术研究，最明显的不同就是就是对项目的选择会更为直接。我们在选择项目的时候会更多地考虑技术的应用前景，以及产业化的实现难度，不会为了研究而研究。我们知道有很多高校学术文章都非常高产，但是有超过九成的研究都被埋没了。很多研究不需要去随波逐流，每所高校都是一座金矿，只是没有去开发。”加之国内目前的学术管理体系还不完善，很多项目研究发表了文章就没有继续跟进，导致有很多很有潜力的研究就这样被埋没了，没有推广到工业界和产业界去体现它们的应用价值。“我们亟需这样一个机构，能将高校的研究成果转化出去，很多研究就因为没有及时地转化而丧失了当初的前沿性。”

重新回归学校，王凯教授认为：高校的科研相对与企业而言其最大的特点是前沿性，很多研究或许是难度大，或许是风险高，很多企业不愿意投很大的成本和精力做研究和开发，而高校鼓励的正是带有前瞻性的一些基础研究，这些研究很大程度上会引领未来科技的一个发展方向，所以高校的研究应该是需要一定的耐心，不能过于功利。

举个石墨烯的例子，在石墨烯刚成为热点的时候，很多教授都放弃自己原来擅长的领域转向对石墨烯的研究，确实在五年之内就可以抓住这个热点，发表很多的学术文章。然而五年之后，关于石墨烯特性的研究都已经很完善了，却仍不能解决石墨烯量产的难题，那么研究的现实应用意义就没有实现。而真正与应用衔接的产业化环节需要长时间的研究，而且不容易发表学术成果，就很少人去投入，而如何产业化的研究才是最具有现实意义的。

正如苹果当年发布的iPhone，其触摸交互惊为天人，但是触摸屏的技术早在iPhone发布之前就已经研发出来了，苹果将触摸屏和自己研发的软件系统整合在一起，真正让触摸屏这项技术得以应用。

一个技术从0到1，从无到有这个事情很多时候是在高校完成的，而从1到100产业化的过程可能就是通过企业去完成，而从0到1这件事并没有想象中的那么困难，一个研究热点出现往往三到五年通过无数的研究很快就能吃透了，反而是从1到100这件事往往需要更长的研发周期。

而苹果恰恰在从1到100这一方面做得非常好，苹果在技术选择和研究方面除了考量技术的前沿性和可行性之外，更多考虑的是技术能不能在较短的时间内产业化，能不能大规模应用在产品上。在苹果研发的经历确实给王凯教授带来一些新的思考角度，回归后他不仅仅只关注技术的前沿性，也会关注技术在工业界的适应性。

转化环境逐步改善，建立更合理的学术评价体系

谈到国内科研成果转化现状，王凯教授表示，目前高校的政策也逐渐利于研究成果的转化：以前研究成果的知识产权都是归高校所有，成果转化之后的利润教授也只能拿到一小部分的分成；现在虽然知识产权仍然是归学校所有，但是科研成果转化后的利润分成已经提高了很多。我们可以发现一些产业化做的好的高校一定是在知识产权上有非常开明的政策，这样可以大大调动科研人员的积极性，我们国家也应该往这个方向发展。同时，王凯教授也认为，高校的学术评价体系也应该有所改变，不能唯文章论英雄。对于不同的学科不能套用同样的评价体系，例如工科，有很多研究不容易发表学术文章，如果还是以学术文章的数量评价的话很容易造成一种很浮躁的科研氛围。

期待更多社会团体参与，让公众认识和了解科研工作

谈起目前社会对JIE研究的认识，王凯教授表示，JIE现在多数的项目都是现在业内比较热门的，未来的产业化前景也是十分广阔，但是社会对这些领域的了解仍然很少。同时，很多专家其实也想把自己的一些观点分享给大众，让社会更清楚了解自己领域的研究现状，但是苦于没有途径或者不懂得传播和包装。因此，当SME提到可以组织一些活动，将原本封闭的科研实验室开放给公众参观学习，王凯教授也表示出极大的支持。一方面，这样的活动有利于培养民众的科学素养。让许多社会谣言不攻自破，另一方面，我们把科研开放给大众，让科学不神秘，是非常利于整个社会更深刻的理解科技与生活的关系。

如果你想认识王凯教授，想去参观王凯教授高大上的实验室，加入SME微信群，你离这样的机会就只有一步之遥了！