乔畅，自动化系2017级直博生，师从戴琼海教授，研究方向为超分辨率光学显微成像，曾以第一作者在《Nature Methods》等期刊发表论文，致力于研发超高时空分辨率的先进成像技术，以突破衍射极限的活体成像分辨率探索细胞生物学、脑科学的奥秘。曾担任清华大学学生科协主席，获得研究生国家奖学金、清华大学未来学者奖学金、全国大学生创业大赛计划赛银奖等荣誉。
厚积薄发，攻坚交叉学科前沿难题
大四时，乔畅曾获得清华大学本科生特等奖学金，本科毕业之后，他响应国家号召，毫不犹豫地选择本校直博，师从戴琼海教授开展超分辨率光学显微成像这一前沿交叉学科的研究。
超分辨率光学显微成像技术能突破光学衍射极限、以小于100纳米的空间分辨率观测活体细胞的动态过程，是研究脑科学、细胞生物学等问题的重要工具。但现有超分辨率方法在提升空间分辨率同时牺牲了成像速度和时程，难以同时实现高精度、长时程的观测，从而阻碍了对癌细胞分裂、细胞贴壁生长等精细生命过程的深入研究。突破超分辨率成像的时空带宽积限制成为领域内公认的难题。在导师的引导和鼓励下，乔畅从博一开始，就对这个问题发起了攻坚。
“超分辨率显微成像是一个信息技术、物理光学、生命科学相交叉的领域，我本科是自动化系，光学和生物基础比较薄弱，所以一开始的时候很头秃，遇到了很多困难”。搭建成像光路时，各种型号的光学器件让他眼花缭乱；阅读生命科学类的文章时，各种药物、试剂缩写很容易混淆，一篇文章他往往要读好几天。
乔畅在实验室光学间
“戴老师经常提醒我们，从事交叉学科的研究一定要与不同学科的学者交流。所以在遇到困难的时候，我就尝试着去联系精仪系的老师请教光学方面的知识，也曾前往中科院生物物理所开展光学和生物实验的讨论、合作”。除此之外，乔畅要求自己每周的科研时间要超过80小时，每天至少阅读两篇光学和生物方向的论文，在两年如一日的坚持下，他终于逐渐跨入了学科交叉这道门槛。
这时，又一个难题出现了。要想提高超分辨率成像的速度和时程，需要降低激光器功率或相机曝光时间，这进而会导致超分辨率重建算法失败，形成了一个看似无解的闭环。乔畅尝试用自己擅长的卷积神经网络来解决问题，却发现训练好的模型总会将数据的光学调制信息丢失，导致重建不理想，他前前后后尝试了30多种不同的网络架构，结果都没有改善。
此时乔畅已经到了博士第三年，身边的同学纷纷发表了论文，但他的成果却十分有限。“那段时间其实我很苦闷，但在导师的认可和鼓励下，我坚信自己的研究方向是正确的，也相信这一研究的价值，所以我努力把自己的注意力集中在研究本身，不要胡思乱想。”为了解决超分辨率重建的问题，他积极和实验室的老师同学交流、与不同学科的学者探讨，终于在一次与中科院生物物理所研究员李栋老师的讨论中，他受到启发：既然传统架构会丢失光学调制信息，那是否可以用网络建模光学成像模型，将调制信息作为先验利用起来呢？他立刻尝试了这个想法，结果真的奏效了！在此之后，他带着合作团队像打了鸡血一样开始做实验、采数据、优化网络模型，一年内采集和处理的数据超过100个TB，数据量相当于5万部电影。
超分辨率光学显微成像示意图
终于，在博士第四年，乔畅与合作者们一起成功将超分辨率的成像时程由分钟提升到小时量级，真正实现了对癌细胞分裂、细胞贴壁生长等生命过程的高精度、长时程活体观测。
他将这些研究成果总结成两篇文章，其中之一已经发表在国际顶级期刊《Nature Methods》上，被超分辨光学成像奠基人之一Hari Shroff评价为“实现了当前最领先的结构光超分辨率成像性能”。在这篇文章中，乔畅与合作者们建立了国际首个超分辨率生物结构成像数据集，这一数据集在8个月内被下载22000余次，被各国研究人员用来研发新的成像算法和技术，推动超分辨率成像领域的发展。
在这篇文章发表之后，乔畅仿佛打开了科研的大门，他将长时程超分辨率成像技术从二维扩展到三维，从单色拓展到多色，后续文章也陆续发表。基于这些研究，他还申请了4项发明专利，并致力于技术落地，让先进的成像方法可以被更多学者使用，去探究生命科学的奥秘。
愿为萤火，践行清华人奉献与担当
作为一名博士生，乔畅深耕于学科前沿难题；作为“厚德载物，勇于担当”的清华人，他也愿为萤火，发一点光。
本科时期，乔畅曾作为自动化系学生会主席、校团委组织部骨干培训组组长为园子里的同学们服务。他曾负责组织院系马杯训练和比赛，与自动化系的体育健儿们一起取得马杯全满贯的佳绩；也曾精心策划和筹备学生社工骨干培训课程，帮助同学们提高社工技能。
服务与奉献过程中，乔畅也收获了同学们的信任。2016年，他被选为所在选区唯一一名学生身份的海淀区人大代表。当选之后，他不忘同学们的信任与肩负的责任，积极参政议政、依法履职，曾4次作为海淀区人代会选举监票人监督和行使民主权利；他曾提出《关于海淀区外卖行业食品安全问题的建议》，走访校园周边14个美食城，取缔4家非法经营单位；也曾建议改进校园附近交通信号灯，默默为老师和同学们的生活安全保驾护航。
乔畅在海淀区人代会现场
博士二年级时，他当选校学生科协主席。为了助力校园科创，他曾带领科协系统的同学们举办“挑战杯”竞赛、学术研究推进论坛、“三创”博览会等24场大型科创活动，覆盖上万人次；带领各院系同学前往日本进行产业调研，与日本企业、高校搭建起合作的桥梁；也曾推动赛事评级和赛课结合，改革和完善了校内科创赛事体系。
当被问及坚持社工服务的原因时，乔畅说：“在园子里学习、成长的八年多时间里，我受到过系里、学校许多老师和同学的帮助，我非常感激，所以也希望能尽一份力为身边的同学们做一点事情。”乔畅如是说。
乔畅在“三创”博览会上做报告
青春不设限，在园子里探索多种可能
除科研与社工之外，实践、文艺、科创、体育各个方面都有乔畅的足迹。他曾前往内蒙古、贵州、四川参加社会实践，曾报名歌赛、登上大礼堂的舞台一展歌喉，也曾组队参加各种科创赛事、拓展科创技能。在校期间，乔畅积极响应“为祖国健康工作50年”的号召，坚持体育锻炼，作为运动员，他连续9年参加马杯毽绳运动会，在8个不同项目中拿到过10多块金、银、铜牌；作为校C类队跳绳队队长，他连续4年带队参加首都高校跳绳比赛，曾取得北京市团体第三名的好成绩，为校争光。
“其实相比于拿到成绩，我更享受坚持一项运动带来的昂扬奋进的体验”，这也正如乔畅在园子里度过的8年多时光，三思方举步、百折不回头，他用了4年时间突破超分辨率成像中时空带宽积的壁垒；用8年时间践行“自强不息、厚德载物”的坚持和奉献。
回顾自己在清华校园里的学习生活经历，乔畅分享总结道：“自动化系一直以来所传承的紫冬精神的核心是：战斗、奉献、自省。我很喜欢和认可这三个词语，在我的理解中，战斗是说在我们在生活、事业中要有努力奋斗的态度，不畏挫折；奉献告诉我们要懂得感恩；而自省则告诫我们应保持本心、戒骄戒躁。在未来，我也希望自己能以此自勉，在科研中保持严谨、求实的态度，将理学思维融入工科实践，继续在交叉领域探索原始创新；在生活中也要懂得感恩、乐于奉献，与身边的人共同进步和成长”。
