趙唯淞，男，哈爾濱工業大學儀器科學與工程學院教授，獲國家優秀青年科學基金。
主要從事生物醫學成像相關的研究，聚焦於光學顯微鏡、機器學習、計算成像、生物圖像處理等。近年來以第一/通訊作者身份在《Nature Biotechnology》、《Nature Photonics》、《Nature Methods》等國際頂級期刊發表學術論文。兼任《Nature Methods》、《Nature Photonics》等頂級國際期刊審稿人；Nature旗下《npj Imaging》期刊副主編（亞洲區1人）。參加國外重要學術會議邀請主題/邀請報告二十餘次，授權/申請國際PCT發明專利、中國發明專利二十餘項。相關工作被評為2021中國光學領域十大社會影響力事件，2022中國光學十大進展套用研究類提名獎、2023中國光學領域十大社會影響力事件等。
基本介紹
人物經歷,教育背景,工作履歷,研究方向,代表性學術論文,科研成果獎勵,所獲榮譽,學術兼職,人物評價,
人物經歷
教育背景
2017年9月-2022年5月 哈爾濱工業大學，儀器科學與技術專業，獲工學博士學位
2013年9月-2017年9月 哈爾濱工業大學，物理系，獲理學學士學位
工作履歷
2023年12月- 哈爾濱工業大學，儀器科學與工程學院，教授
2022年7月-2023年12月 哈爾濱工業大學，儀器科學與工程學院，助理教授
研究方向
趙唯淞專注於：一、為生物醫學套用開發先進的成像儀器與分析方法。特別是新的顯微觀測物理機制，自下而上的光電系統設計，以及針對每個特定套用場景設計的最佳的算法/光學架構；二、提煉先驗知識，設計特定的算法來重建和分析多維生物信號，利用深度學習來減少顯微鏡的光子/時間/硬體預算，以及採用深度表征來加速生物學家的數據分析管道。涉及物理、光學、生命科學、機械、計算機科學、自動化控制、算法、人工智慧等多學科融合的綜合性研發。
近年來發明一系列生物成像與圖像分析新技術。包括：
一、稀疏解卷積（Sparse deconvolution）用於提升螢光顯微系統的空間解析度、對比度與信噪比。利用顯微鏡點擴散函式尺寸介導的稀疏性和連續性聯合先驗知識，開發了一種多約束解卷積算法，該方法可在低信噪比條件下擴展接近兩倍的空間解析度，超出任何現有螢光顯微鏡硬體所帶來的物理限制。
二、稀疏解卷積結合超快結構光超分辨顯微鏡（Sparse-SIM）實現空間解析度60nm、成像速度最快564Hz、成像時程>1h的顯微模態，幫助生物學家解析包括小泡狀胰島融合孔道和線粒體內外膜之間的相對運動的精細動力學與超微結構。稀疏解卷積結合超分辨轉盤式共聚焦結構光顯微鏡（Sparse SD-SIM），用於活細胞內結構動態過程成像（三維四色動態成像，3%光毒性，90nm解析度）。
三、SACD (Super-resolution method based on the auto-correlation with two-step deconvolution)，是螢光顯微成像的全自動的原位超分辨引擎。SACD僅使用20幀連續採集即可實現約3倍的三維空間解析度提高，而且無需額外的光學元件和主動控制。它可以為任何現成的商業化顯微鏡或定製系統提供直接而靈活的額外超分辨功能。可以使超解析度觀測變得更容易。利用SACD，可以直接實現高通量超分辨螢光成像。通過自動超解析度重建，直接使用SACD在約10分鐘內實現了高通量千兆像素超解析度成像，解析度可以穩定達到128 nm，視場大小達到毫米級（2 mm × 1.4 mm），包含多於2000細胞的內容。
四、將SACD與倏逝衰減光致發光散射片上光調製技術相結合。也實現了無標記光學納米顯微鏡。它可以以約120nm的解析度揭示細胞外囊泡和人類胎盤組織的整體表觀結構。
五、滾動傅立葉環相關（rolling Fourier ring correlation，rFRC）用於定量反映局部圖像質量（有效解析度、數據不確定度）。有效解析度越低，誤差存在的機率越高，因此用它來表示揭示誤差分布的不確定度。生物學家可以使用rFRC可視化可靠性低的區域並精確定位。總的來說，rFRC首次能夠在超解析度尺度評估重建的不確定度，並且適用於經典超解析度成像方法以及最近出現的深度學習方法。
六、自啟發無監督深度學習去噪（SN2N）。提出一種自啟發的去噪方法，採用自監督數據生成和自約束學習，性能能夠達到與傳統監督學習法相媲美，並克服了對大數據集和高信噪比基準圖像的需求。這一技術能在轉盤共聚焦超分辨系統（SD-SIM）下實現快速、溫和的5D超分辨成像，觀察到細胞的有絲分裂完整過程。有望推動螢光成像領域的快速發展，並促進精確的下游生物信息分析。
七、用於病理學、微流控、神經元和功能細胞監測的體成像（小型化）設備。開發關注不同方面性能的成像設備，如更大的視場、更高的解析度、更快的成像速度、三維實時研究及監測病理切片、神經元活動、動物大腦皮層和功能細胞的功能。這些技術有望解決以下挑戰：1）描繪從分子到器官尺度的生物功能網路；2）在行為自由的動物體內，對這些網路中細胞活動的集體模式進行成像；3）將分子和細胞成像信息整合，並幫助生物醫學家進一步研究健康與疾病的內在機制。
代表性學術論文
Liying Qu#, Shiqun Zhao#, Yuanyuan Huang#, Xianxin Ye, Kunhao Wang, Yuzhen Liu, Xianming Liu, Heng Mao, Guangwei Hu, Wei Chen, Changliang Guo, Jiaye He, Jiubin Tan, Haoyu Li, Liangyi Chen & Weisong Zhao*. Self-inspired learning for denoising live-cell super-resolution microscopy, Nature Methods, 2024.
Deer Su, Weida Gao, Haoyu Li, Changliang Guo* & Weisong Zhao*, Highly flexible and compact volumetric endoscope by integrating multiple micro-imaging devices, Optics Letters, 2023, 48 (24): 6416-6419.
Optics Letters, 48期, 24號封面
Deer Su, Weida Gao, Haoyu Li, Changliang Guo* & Weisong Zhao*, Smart palm-size optofluidic hematology analyzer for automated imaging-based leukocyte concentration detection, Opto-Electronic Science, 2023, 2: 230018 (invited).
Weisong Zhao#, Xiaoshuai Huang#, Jianyu Yang#, Liying Qu, Guohua Qiu, Yue Zhao, Xinwei Wang, Deer Su, XUMIN Ding, Heng Mao, Yaming Jiu, Ying Hu, Jiubin Tan, Shiqun Zhao*, Leiting Pan*, Liangyi Chen* & Haoyu Li*. Quantitatively mapping local quality of super-resolution microscopy by rolling Fourier ring correlation[J]. Light: Science & Applications, 2023, 12: 298.
Y. Zhang#, X. Zhang#, Z. Li#, Weisong Zhao#, H. Yang, D. Tang, S. Zhao, Q. Zhang, H. Liu, H. Li, B. Li, P. Lappalainen, Z. Cui* & Y. Jiu*. Single particle tracking reveals SARS-CoV-2 regulating and utilizing dynamic filopodia for viral invasion[J]. Science Bulletin, 2023, 68 (19): 2210-2224.
Weisong Zhao#, Shiqun Zhao#, Zhenqian Han#, Xiangyan Ding#, Guangwei Hu, Liying Qu, Yuanyuan Huang, Xinwei Wang, Heng Mao, Yaming Jiu, Ying Hu, Jiubin Tan, Xumin Ding*, Liangyi Chen*, Changliang Guo* & Haoyu Li*. Enhanced detection of fluorescence fluctuations for high-throughput super-resolution imaging[J]. Nature Photonics, 2023, 17: 806–813.
2023年9月Nature Photonics封面
Weisong Zhao#, Shiqun Zhao#, Liuju Li#, Xiaoshuai Huang, Shijia Xing, Yulin Zhang, Guohua Qiu, Zhenqian Han, Yingxu Shang, De-en Sun, Chunyan Shan, Runlong Wu, Shuwen Zhang, Riwang Chen, Jian Xiao, Yanquan Mo, Jianyong Wang, Wei Ji, Xing Chen, Baoquan Ding, Yanmei Liu, Heng Mao, Bao-Liang Song, Jiubin Tan, Jian Liu, Haoyu Li* & Liangyi Chen*. Sparse deconvolution: improves the resolution of live-cell super-resolution fluorescence microscopy[J]. Nature Biotechnology, 2022,40(4) :606–617.
科研成果獎勵
獲獎時間 | 獲獎對象 | 獎勵名稱 |
2021年 | 計算顯微成像算法：活細胞60納米和564赫茲螢光超解析度成像 | 2021中國光學領域十大社會影響力事件（2021 Light10） |
2022年 | 計算超分辨圖像重建通用算法，穩定提升螢光顯微鏡兩倍解析度 | 2022中國光學十大進展套用研究類提名獎 |
2023年 | 螢光顯微的原位超分辨引擎 | 2023中國光學十大社會影響力事件（2023 Light10） |
所獲榮譽
2024- 入選國家基金委優秀青年科學基金；
2024- 入選哈爾濱工業大學青年拔尖人才選聘計畫；
2023- 中國儀器儀表學會 全國優秀博士學位論文；
2023- 入選中國科協青年人才托舉工程；
2022- 哈爾濱工業大學優秀博士學位論文；
2021- 入選哈爾濱工業大學春雁英才計畫；
2021- 第十八屆王大珩光學獎；
學術兼職
Nature旗下npj Imaging期刊，副主編
Nature旗下Nature Methods等期刊審稿人
美國光學學會旗下Opt. Lett., Opt. Express,Biomed. Opt. Express, J. Opt. Soc. Am. A等期刊審稿人
中國雷射旗下Advanced Photonics Nexus等期刊審稿人
人物評價
他們捨棄休息時間 他們奮戰在科研一線 他們義不容辭地陪伴學生 他們教書育人永遠沒有“暫停鍵”（哈工大全媒體 評）
儀器學院趙唯淞研究員與博士生討論
趙唯淞……正是這些“勇於創新、敢當重任”的哈工大人，創造出一批一流的技術成果，培養出一批一流的人才，擎起“挑戰尖端，儀器報國”的精神火炬，一代又一代傳遞。（中國教育報 評）
趙唯淞在做實驗
