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        2. 復旦色歐美大學:在融合創新中“頂天立地”

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            2019年是新中國成立70周年,是決勝全面建成小康社會、實現第一個百年奮鬥目標的關鍵之年,也是復旦貫徹學校第十五次黨代會精神的開局之年、建成中國特色世界一流大學的攻堅之年。這一年的復旦高舉旗幟、揚鞭奮進,堅定信念、篤志育人,豪情壯志、勇攀一流,擔當奉獻、服務報國,取得瞭累累碩果。

            復旦大學校刊、主頁、官微陸續推出“隻爭朝夕 不負韶華 奮力開啟新征程”系列專題報道,深度展現學校新作為、新成果、新面貌,記錄百年復旦朝著中國特香蕉伊思人在錢色世界一流大學目標邁進的堅實步伐。

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            張江復旦國際創新中心效果圖

            12月6日,張江復旦國際創新中心正式揭牌。中心建設效果圖上,兩幢相對的科研樓仿佛為張江科創中心立起一道創新之門。這處規劃面積超過65萬平方米的科創高地,承載著復旦大學聚焦國傢重大需求、引領世界科技發展前沿的目標,未來預計將有7500位科研人員在此開展科學研究,共同探索全面開啟世界頂尖大學建設新的增長極。

            牽頭項目獲得2019年度國傢自然科學獎二等獎3項、國傢科學技術進步獎二等獎1項;17項國傢重點研發計劃項目獲得批復,757項國傢自然科學基金項目獲得立項,11位學者入選國傢傑出青年科學基金資助項目;復旦學者以通訊作者/第一作者身份在《細胞》《自然》《科學》《新英格蘭醫學雜志》等國際頂級學術期刊上發表論文16篇;獲批2個國傢級科研平臺;新建校企聯合實驗室 5 傢,新建地方研究院 5 傢;獲得授權專利 319 件……這些數字記錄著2019年復旦大學的科技創新征程。

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            復旦牽頭項目獲得2019年度

            國傢自然科學獎二等獎3項、國傢科學技術進步獎二等獎1項

            “當前,科技創新驅動在我國經濟社會發展的核心作用越來越凸現,我們要清醒地認識到,高校科技創新不隻要為擴大學術國際影響而努力,更要為國傢經濟社會發展和人類文明進步作出實質性貢獻而奮鬥。”2019年初的科技工作會議上,復旦大學校長許寧生為學校科技創新工作發展升級指明方向。一年來,復旦大學的科技工作者們聚焦關鍵領域自主創新,積極主動服務國傢戰略和經濟社會發展,充分發揮跨學科多領域合作優勢,走出一條在融合創新中“頂天立地”的科技創新之路。

            2019年1月,復旦大學2018年度科技工作會議召開

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            2020年1月,復旦大學2019年度科技工作會議召開

            “頂天”有道:

            加強科技創新源頭供給 聚焦關鍵領域自主創新

            走進位於張江校區的復旦大學人類表型組研究院,分子表型蛋白質組平臺、分子表型代謝組平臺等實驗室分立於走廊兩側,透過門上的小窗望進去,科研人員頭戴耳罩阻隔儀器運轉時的噪音,神情專註地操作實驗樣本,記錄顯示屏上密密麻麻的數據——這是復旦大學人類表型組研究院的工作日常。

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            全球首個跨尺度、多維度的人類表型組

            精密測量平臺在復旦大學建成

            人類表型組是人體中除基因組之外的另一半生命密碼,在生命醫療域發揮著“點石成金”的作用。隨著“人類基因組計劃”2001年完成,生命科學研究的“後基因組時代”已經拉開帷幕。復旦科學傢瞄準人類表型組這一生物醫學領域新的戰略制高點,通過精確測量、精密解析“基因-環境-表型”之間的多層次關聯及整體性關系,全面解讀人類生命健康密碼。

            目前,人類表型組研究院承擔著上海市首批市級科技重大專項“國際人類表型組計劃(一期)”,服務於我國引領發起的“人類表型組”國際大科學計劃和上海建設具有全球影響力的科技創新中心的重大戰略需求,是張江復旦國際創新中心頂層設計部署“一計劃兩中心”的核心建設內容。通過制定人類表型組測量的國際通行標準和技術規范,對不同種族、不同個體、不同年齡的人群進行系統的表型組測量,繪制人類表型組參比圖譜,並在此基礎上實現精準幹預與調控。

            2019年,人類表型組研究院已初步建成全球首個跨尺度、多維度、跨時空人類表型組精密測量平臺,分子表型平臺已正式啟動運行。同時,“中國人類表型組研究協作組”和“國際人類表型組研究協作組”相繼建立運行,整合國內外力量、推進人類表型組國際大科學計劃的戰略實施方案雛形初具、穩步向前。

            當前,多項大型人群隊列研究已在復旦大學人類表型組研究院展開。分子表型代謝組平臺負責人唐惠儒教授帶領團隊,與中科院上海生物化學與細胞生物學研究所、中科院武漢水生生物研究所等機構合作,發現並解析瞭一種全新的核酸修飾類型,為全面瞭解DNA修飾在調控生命活動中的重要性和復雜性提供瞭新思路。該成果對進一步瞭解表觀遺傳學的深度內涵具有重要意義,《自然》主刊於5月發表瞭這一重要成果。

            在人類表型組研究院北側不遠處,一座巨大的傘狀建築格外醒目,自然光透過陽光谷的網狀玻璃傾瀉入地,將這座下沉式廣場映襯得有些神秘。這裡就是知網亞洲最大的磁共振平臺——張江國際腦影像中心。該平臺由復旦大學“雙一流”建設項目與上海市“腦與類腦智能基礎轉化應用研究”市級科技重大專項支持共建,於7月揭牌,是復旦張江腦與類腦智白日夢我能國際創新中心的核心實驗技術平臺,也是張江科學城重大科技基礎設施的又一張世界級名片。

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            亞洲首臺 Terra 7T超高人體磁共振掃描儀

            入駐張江國際腦影像中心

            腦與類腦研究是國際重大科技前沿。以計算神經科學為橋梁釘釘,通過對腦影像信息等多尺度海量數據的定量分析,破譯大腦信息處理與神經編碼的原理,同時,通過逆向工程,模擬大腦工作機制,發展類腦智能算法,以類腦智能引領人工智能,是新一代人工智能顛覆性技術的制高地,也是張江腦與類腦國際創新中心100多名研究人員的科學夢想。

            “把握這個制高點的關鍵在於擁有更精細更全面的腦測量數據。”復旦大學類腦智能科學本傑明·巴頓奇事電影與技術研究院院長馮建峰介紹:“影像中心采購的四臺世界頂尖設備,相當於腦科學研究領域的哈勃望遠鏡。通俗地來說,就是對大腦的觀察可以看得更清,看得更全,看得更準,讓我們研究人員能夠深入大腦內部探秘這個神奇的‘小宇午夜福利在線福利宙’。”其中,超高梯度場強的Connectom 3T磁共振設備為全球第四臺,Terra 7T超高場人體磁共振掃描儀為亞洲首臺,BioSpec 11.7T超高場小動物磁共振掃描儀為中國首臺。

            借助頂尖儀器,張江國際腦庫致力於建成國際最大的全維度腦科學數據庫平臺,囊括15000例病人和健康人的基因、影像、行為、環境樣本。據悉,張江國際腦庫幹庫五個重大腦疾病隊列和健康人隊列均已進入數據采集階段。

            頂尖的設施平臺猶如磁場一樣匯聚和吸引瞭全球頂尖人才合作和加盟,培育出眾多臨床研究和技術開發成果。通過對超過1萬例影像遺傳學數據的計算分析,馮建峰團隊發現青少年大腦結構異常與精神疾病風險顯著相關,有望揭示精神分裂癥發病機制,為臨床癥狀出現前的超前幹預研究提供新思路。復旦大學計算機科學技術學院教授張軍平與馮建峰聯合研發團隊提出的步態集合理論和算法,識別精度達到95%,比現有已知最好性能高出3個百分點,實現瞭步態識別關鍵技術突破。

            通過構建腦影像中心、腦庫、人工智能算法研究中心等多個研究單元,集成可解碼智能的神經基礎和智能的計算模擬的戰略資源平臺,張江腦與類腦國際創新中心極大推動瞭基礎神經科學研究、腦重大疾病臨床研究以及類腦智能技術開發,為新一代人工智能及相關產業的顛覆性變革提供創新源頭。

            “專用集成電路與系統國傢重點實驗室”“國傢集成電路創新中心”“國傢集成電路產教融合創新平臺”“新一代集成電路技術集成攻關大平臺”“長三角集成電路設計與制造協同創新中心”,在復旦大學張江校區正門口,五塊標牌尤為醒目。標牌上頗具分量的名稱,彰顯復旦大學在集成電路領域的特殊使命。

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            新一代集成電路技術集成攻關大平臺落戶復旦大學

            復旦大學是我國最早從事研究和發展微電子技術的單位之一。近兩年,學校聚焦集成電路關鍵共性技術,主動對接國傢“卡脖子”問題,構建開放平臺,匯聚高端人才,開展源頭創新,取得瞭不少新成果、新進展:提出瞭一種由單晶體管實現邏輯運算功能的新原理器件,為存算一體突破現有架構的限制奠定物理基礎;研發出新一代自主知識產權億門級FPGA產品,滿足通信、醫療等領域對FPGA器件的迫切需求,助力這一領域的“卡脖子”問題的解決。

            在基礎研究領域,復旦大學物理學系的科研團隊堅守深耕,也收獲瞭豐碩的果實。10月,應用表面物理國傢重點實驗室張遠波課題組及合作者的研究成果《單層鉍鍶鈣銅氧中的高溫超導性》發表於《自然》主刊,以直接實驗證據展示出在二維銅基超導體領域取得的重大進展。

            8月和11月,僅僅三個月內,《自然》和《科學》主刊分別刊登瞭復旦大學物理學系關於二維磁性材料的重要成果,這兩項成果均有吳施偉課題組的一份力。吳施偉課題組先是與華盛頓大學許曉棟課題組合作,發現瞭由層間反鐵磁產生的巨大的非互易二次諧波非線性光學響應,並揭示瞭三碘化鉻中層間反鐵磁耦合與范德瓦爾斯堆疊結構的關聯;課題組又與復旦大學物理學系高春雷團隊強強聯手,利用自旋極化掃描隧道顯微鏡在原子級層面徹底厘清瞭雙層二維磁性半導體溴化鉻的層間堆疊和磁耦合間的關聯,為二維磁性的調控提供新的維度。

            化學系教授黎占亭領銜的科研團隊入選瞭2019年國傢自然科學基金創新研究群體。這一團隊也從最純粹的基礎研究中獲得瞭最前沿的創新成果。在針對孔型超分子結構構築的基礎有機化學研究中,團隊合成到一種孔徑可調、制備簡單又高度穩定的“水溶性有序納米孔結構”,並將這一國際上首次實現的周期性水相納米孔結構,命名為“超分子有機框架”。

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            研究組發明的水溶性超分子有機框架納米孔材料,

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            “立地”有根:

            對接國傢戰略 服務經濟社會發展

            “我們要做有情懷的科研。”在馮建峰心裡,再高深的科研成果也離不開科技工作者最樸實的追求:“老老實實做點事兒,對老百姓有個交代。”

            在汽車智能駕駛等領域具有重要應用前景的激光雷達探測技術,就是“為老百姓做實事”的一個例子。“在雨霧等極端天氣狀況下,人目力所及有限,有可能因剎車不及時而發生交通事故。”復旦大學信息與工程學院教授劉克富介紹:“通過解決其中多個關鍵技術難題,未來無人駕駛中的激光雷達技術可以彌補人的反應的局限性。” 雷達可向數百米外的物體主動發射激光信號,通過對反射回波信號進行識別處理,以便汽車智能控制系統做出快速判斷,采取避障措施,大大降低駕駛風險。

            激光雷達是劉克富團隊同中國科學院長春光學精密機械與物理研究所大功率半導體激光團隊的合作焦點,這場光與電的“戀愛”在兩年多的澆灌下開花結果。針對激光雷達技術難題,將雙方光-電學科技術優勢轉變為成果落地,是這次合作的目標所在。

            同為復旦大學信息與工程學院教授的徐豐也有類似經歷。通過與中科院電子所的聯合攻關,“星載新體制SAR綜合環境監測技術”研發項目平穩推進,致力於提升新一代星載成像雷達獲取環境信息的能力。徐豐團隊負責的是新體制雷達衛星監測環境參數的機理建模與仿真。徐豐解釋道:“在針對海洋環境的監測之前,需要通過相關模型先模擬海洋風、浪、流等參數,當模擬結果表明系統設計指標能達到預期目的時,才能應用於實際衛星載荷設計中。”這一項目在7月順利通過瞭科技部重點研發項目中期答辯,並獲評為A。

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            復旦大學自主研發的POLSAR-EYES

            新體制SAR散射成像仿真評估平臺

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            劉克富則深感合作一定要彼此真誠、互相包容。“要明白雙方的共同目標是為國傢的需求攻堅克難,我們要把眼光放長遠,才不會被眼前的利益所羈絆,合作才能長久。”兩年來,在復旦-長光基金支持下,雙方合作形成瞭優勢互補的研發團隊,共同承擔瞭多個創新項目,共計獲得經費300多萬元,申請瞭8項專利,在權威期刊上發表瞭2篇文章,並在3月共同見證復旦大學與中科院長春光機所簽署合作協議。在雙方科研團隊的指導下,激光雷達項目組研究生參加瞭2019年第五屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽,並獲得上海賽區金獎,全國銅獎。“這些愉快的合作成果為我們後續合作帶來更大的機遇,達到瞭互補共贏的增強效應。”

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            激光雷達項目組研究生在2019年

            第五屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽上海賽區中榮獲金獎

            與大院大所的合作始終是復旦大學服務國傢戰略的重要抓手之一。秉持合作共贏的理念,通過共同設立合作基金、建設科研共享平臺、創新人才培養機制、聯合承擔國傢級重大科技項目等形式實現資源共享,充分發揮復旦前沿研究優勢及大院大所的成果轉化力量,以創新成果服務國傢重大需求。

            在大院大所之外,復旦大學也積極開拓與企業的合作,讓科技創新成果走出實驗室,接軌社會需求。多個復旦團隊以聯合項目、技術攻關的形式,與華為公司開展合作,復旦大學計算機科學技術學院教授薑育剛團隊就是其中之一。“企業能夠發現亟待解決的新問題,而學校則擅長幫助他們解決問題。”薑育剛格外贊賞校企長期合作。在聯合研發的過程中,復旦的理論研究和人才資源與企業技術資金、設備數據碰撞出火花,取得瞭“1+1>2”的創新效果。“在新工科建設中,成果落地應用非常重要。學校和企業一起去發現問題、解決問題,服務社會經濟發展,是很有意義的事。”

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            2019年9月,復旦大學與華為技術有限公司簽署戰略合作協議

            在國傢發展進程中,地方產業升級轉型是關鍵一環。在粵港澳大灣區,復旦的創新基因煥發出新的活力。

            啟動復旦基地項目15項,註冊孵化企業8傢,設立6個公共服務創新平臺,申請發明專利40餘項,入駐企業產值500萬元……6月正式入駐辦公以來,珠海復旦創新研究院越發忙得熱火朝天。這一由珠海市人民政府與復旦大學共建的新型研發機構,按照“雙基地”模式建設:“復旦基地”負責以人才科研資源對接當地發展需求,“珠海基地”則負責以產業化資助和政策扶持落實研發成果轉化。2019年,研究院還被評為廣東省新型研發機構。

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            珠海復旦創新研究院

            “珠海是改革開放的前沿陣地。”材料科學系教授、珠海復旦創新研究院副院長顧廣新深知自己所面臨的機遇和應當承擔的使命。其團隊開創的“高性能環保表面處理材料”項目便是首批得到珠海復旦聯合創新院資助的項目之一。該項目面向“綠色中國”戰略,力求以綠色環保、高質高效的塗料滿足目前國內新工業塗料市場需求,提高制造業生產與環境保護的相容性,實現制造業升級轉型。同時,武利民、顧廣新團隊根據相似相溶原理,使顯色塗層接觸燃油後能夠迅速潤濕並快速溶解,同時保證顯色塗層在飛機試飛過程中不受急速溫變、高速氣流、水分等環境變化影響。已完成C919一架機的8架次試飛工作,滿足瞭C919的飛機露油預警監測的要求,解決瞭傳統的方法僅能檢測靜態下飛機燃油泄漏情況,無法記錄飛行過程中的燃油泄漏的問題。

            同樣是粵港澳大灣區重要創新節點的中山市,也於10月與復旦以“雙基地”模式合作創建瞭中山復旦聯合創新中心。該中心目前聚焦於光電技術行業,力求在占據全國照明行業近1/3產值的中山市,將復旦的相關科研成果進行產業轉化。

            “孵化和產業化是兩個鏈接的相輔相成的過程。優秀的孵化成果走向企業,成功的企業反哺研究,實現良性循環。” 中山復旦聯合創新中心主任石藝尉表示,通過校地合作,高校的研究成果將不再“束之高閣”,而是能在適合的土壤“落地生根”,並最終結出服務國傢與地方發展之果。

            面向“健康中國”戰略,復旦在生命醫學研究領域持續發力。

            作為心血管病、肝臟腫瘤等慢性病的主要診療手段之一,介入醫療一直是復旦大學附屬中山醫院的強項所在。2019年,復旦大學獲批的國傢級科研平臺——放射與治療國傢臨床醫學研究中心落地中山醫院,這也是全國唯一一傢在放射與治療臨床專科介入治療技術領域獲批的國傢臨床醫學研究中心。

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            放射與治療國傢臨床醫學研究中心

            落地復旦大學附屬中山醫院

            以臨床應用為導向,技術推廣和創新成果轉化為目標,該中心將針對心血管病、主動脈及外周血管病及肝臟腫瘤等嚴重危害我國人民生命健康的重大慢病開展系統研究,通過醫、生、理、工多學科交叉、基礎與臨床研究結合,建設高質量生物樣本庫,開展高水平臨床研究,構建源於中國臨床證據及原創成果的,世界領先的介入放射學科群。

            “融合”有魂:

            發揮綜合優勢 學科交叉激發創新活力

            “學科融合可以達到更高的境界。”在復旦大學2019年的11位“傑青”之一、生命科學學院教授魯伯塤看來,學科交叉使得研究者既能利用其他領域的知識、技術,為本學科難題的解決找到可行方法,又能在靈感碰撞下提出新的科學問題。

            “我想做的是對疾病治療有根本性幫助的研究。”魯伯塤坦言。從事神經變性病研究超過10年時間後,他深知,此類疾病發病機制復雜,依靠亞洲歐洲日產國碼中學單一學科無法找到根本性治療方法。“復旦開放的學術氛圍對我的研究助益很大,合作者們都以科學發現為重,全心合作,很少計較個人得失。”

            《自然》雜志評選出的2019年度十大傑出論文之一《HTT-LC3連接化合物對變異HTT蛋白的等位基因選擇性降低》,就是由魯伯塤課題組與生命科學學院丁澦課題組、信息科學與工程學院費義艷課題組等多學科團隊合作完成的。這項研究開創性地提出基於自噬小體綁定化合物的藥物研發原創概念,並巧妙地通過基於化合物芯片和前沿光學方法的篩選,發現瞭特異性降低亨廷頓病致病蛋白的小分子化合物,為亨廷頓病的臨床治療帶來新曙光。

            “特別感激我們的國傢和這個時代,讓我們這些青年科技工作者有機會做出一些國際認可的原創工作。”魯伯塤感慨:“這次入選是對我國科研水平的國際認可,也是對我和合作者的鞭策,激勵我們投入到進一步的科學探索和應用研究中。”目前,課題組正在運用相似的研究概念和方法,進行其它致病蛋白的篩選,同時致力於結構生物學研究,探索化合物與自噬蛋白以及致病蛋白結合的模式,為進一步優化化合物和拓展化合物的用途奠定基礎。

            說起《自然》這樣的國際頂級科學期刊,鮮有人會將其同中國語言學聯系起來。而就在4月,復旦大學的科研團隊實現瞭突破。金力院士團隊綜合運用語言學和遺傳學等多學科交叉的數據材料和分析方法,揭示瞭世界第二大語系漢藏語系起源及分化過程。該研究為探尋中華文明的起源和發展歷程,瞭解中國及周邊鄰國在語言和文化上的交流提供瞭重要依據,為認識東亞人群遷徙歷史提供瞭重要啟示。這是中國語言學研究領域首次在《自然》雜志發表科研成果,見證學科交叉的無限可能。

            在類腦智能科學與技術研究院,不難見到各領域頂尖科學傢的身影。以計算生物學為主,廣納各領域英才,帶來數學、物理學、計鬼吹燈之龍嶺迷窟算機科學、醫學、心理學甚至哲學等多學科交流碰撞,類腦智能研究創新活力迸發。

            2019年,由類腦智能科學與技術研究院院長馮建峰、復旦大學特聘教授通信技術專傢鄭奇寶、信息科學與工程學院院長鄭立榮、數學科學學院教授盧文聯、計算機科學技術學院副院長薛向陽共同領銜,20多位多學科、多領域、多團隊專傢組成的聯合攻關團隊,完成瞭全球首個全腦計算平臺系統硬件調通和整體設計。目前,研究院正在與環境科學與工程系合作,探索霧霾進入人腦後的形態和影響,並與藥學院合作,開發治療腦炎癥的新藥物。

            復旦大學工程與應用技術研究院青年研究員齊立哲是一位專業的“產學研牽線人”。在他看來,新工科建設離不開不同學科間的深度融合,以及“需產研教融合”。“這種融合的促成需要一位負責人對各個環節進行把控,既能分解,又能連接。”在2019年課題組同廣東季華實驗室聯合申請的鞋服智能柔性制造技術與裝備研究項目中,齊立哲就作為總負責人,將不同領域的問題分解給相關學科的團隊分別攻克:計算機與光學工程學科團隊解決智能檢測問題,機械工程學科團隊解決裝備結構設計問題,甚至引入環境工程學科團隊、社會學領域的團隊分別解決鞋服制造過程中的污染及技術推廣中可能產生的社會問題。學科交叉合作,問題被有針對性地高效解決,項目穩步推進,不同學科自身也在實踐中迸發創新活力。

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            研制一條模塊化可重構機器人柔性制鞋生產線

            集成電路領域的研究,也離不開電子科學技術、材料學、物理學等多學科的助力。比如“異質集成”技術的一個層次是材料集成,集成電路裡的芯片基本上都是用矽來做,但由於材料本身特性的限制,如載流子遷移率、禁帶寬度等問題,能否找到更合適的新材料用於射頻和高壓等芯片,需要材料學的幫助。同時,依托國傢集成電路產教融合創新平臺,不同學科的知識能夠實現融合,成體系、系統化地傳授給科研和行業人才,加強集成電路緊缺人才的培養與工程實踐,立足上海、輻射長三角,建成後具備每年為2000人次提供實訓手段的能力。

            “科研融合創新的核心是圍繞重大科學問題、聚焦前沿核心技術進行創新,組建集中攻關平臺進而形成協同合力。學科融合創新是一個從量變到質變的過程,不僅強調‘破’,更重在‘立’。”正如許寧生所說,張江復旦國際創新中心就是一個科研融合創新的重要載體,在人類表型組、微納電子與量子、腦與類腦智能等研究領域匯集不同學科的頂尖人才,共同研究解決問題。復旦大學的科技工作者們正立足於基礎學科和前沿學科,努力把握學科前沿發展趨勢,促進新興學科的形成,力爭引領學科領域創新。