在大学如何找到研究方向取得科研突破？就在上个月，复旦大学华山临床医学院2020级临床医学八年制本科生张道涵荣获2026届本科生“毕业生之星”。在此之前，他还凭借“语义编码”的侵入式语言脑机接口研究获得2025年度“智擎学者”称号。
张道涵发言
面向临床领域前沿问题，融合计算机科学与工程思维，张道涵自学多学科知识，在科研道路上走出了清晰而坚定的步伐毕业后将赴牛津大学攻读博士学位（国家留学基金委高层次医学创新人才合作培养项目）。
让我们一起走近他的科研进阶之路——
借助算法工具，解码大脑的语言密码
“神经科学是一个相对崭新、广阔的领域，深深吸引着我。”张道涵分享，当前人们对神经科学潜力的认识仍较少，但通过脑机接口等新技术，将工程学、计算机科学与临床医学进行跨学科融合，能够有效解决一批医疗难题。
当渐冻症患者逐渐失去语言能力，当中风后的失语者无法表达想法，侵入式语言脑机接口技术为他们点亮了重建沟通的希望，通过神经外科手术将记录电极放置于脑表面或植入皮层内部，可以直接记录并解析大脑的意念活动。然而，汉语有其独特性，音节与声调的组合等难题使其他语言的研究成果难以直接迁移至国人，这一领域长期存在空白。
“汉语和英语不同，一个音节说错，整个句子就难以理解，而且声调信息的神经信号非常微弱，国际上几乎没有研究先例。”他解释道。瞄准这一空白，张道涵所在的华山医院脑机接口研究团队开始为汉语量身打造一套针对颅内信号的AI解码模型，希望用技术为国内的广大患者架起一座重连世界的桥梁。
开展侵入式脑机接口相关大动物实验
“刚起步的时候，学界没有现成的模型可用，我们必须自己构建、训练与迭代神经网络模型，把医学知识‘嵌’进算法里。”张道涵说。根据大脑皮层功能区的分布特征，团队需要设计神经网络的不同模块，让算法模型学会关注哪些脑区的信号对解码言语意图、音节或者声调更关键。
经过反复调试，他们取得了两项关键突破：一是首次定位言语产生与汉语声调控制的脑区，这是团队前期的重要发现；二是将各个脑区对汉语的神经编码机制与深度学习模型深度结合，从底层设计专门针对汉语语音特征的解码算法，并实现了汉语完整句子语音的合成。目前，这项技术已在十余名手术患者身上验证可行性，未来有望帮助渐冻症等运动障碍患者用“意念”来说话。
“语言解码的实现不仅是技术上的探索突破，更是对失语患者的人文关怀。”研究的背后，有着神经科学、语言学、人工智能的跨学科融合，这也是张道涵科研之路的缩影。正是这种医工融合的自由探索，让冰冷的代码，化为了温暖的关怀，让更多患者的尊严得到守护。
使用SQUID-MEG脑磁定位语义相关脑区
从医学到AI，医工融合的科研进阶之路
在进入复旦之前，张道涵就渴望“用知识改变世界”，而医学恰好是科技与人文关怀的交汇点。入读临床医学八年制后，他并未局限于课本，而是早早走进实验室，开启了一段横跨医学、神经科学、计算机科学、语言学的探索之旅。
本着对神经科学的好奇心，张道涵在学长与老师的举荐下加入了复旦大学脑科学研究院痛觉实验组。他在脑科学研究院教授张玉秋和曹红老师的指导下，完整经历了文献调研、实验设计、数据分析、论文撰写全流程。初次参与科研，实验室对实验全程操作步骤的高要求是他毫无预料的。反复练习后，他终于顺利掌握了脑立体定位注射的关键技能，并尝试了许多创新步骤，“这是科研入门最宝贵的训练。”
学习3D建模与打印
很快，张道涵顺利获得“攀登学者”本科生科创项目立项，但此时他的研究却因疫情暂时中断。他没有气馁，反而更加积极地阅读文献，完成了项目相关综述的撰写并以独立第一作者身份发表于国际期刊《生命科学》（Life Sciences）。之后，他加倍努力地补足数据，最终，他的研究得到了评审老师们的高度肯定，获评优秀级结项。
此后，他先后主动参与多项交叉研究。在中山医院肝外科，他在施国明教授的指导下，针对肝癌穿刺可能漏诊的临床痛点，设计图神经网络模型，模拟肿瘤细胞与免疫微环境的相互作用，借助免疫细胞数据实现辅助诊断。同时，他参与开发基于影像学的肿瘤体积快速估算方法，使疗效评估从“直径”走向“体积”，助力“精准医疗”。相关成果以共同第一作者身份发表国际期刊《转化医学杂志》(Journal of Translational Medicine) 和《柳叶刀-肿瘤学》 (The Lancet Oncology)。
真正让他扎身于医工融合的是脑机接口研究。一次和计算机系朋友的交谈，让张道涵意识到了神经网络的巨大潜力。大二期间，他旁听学习了软件学院与大数据学院开设的多门专业课，从MATLAB与Python等编程语言，到时间序列学习、自然语言处理，一步步打下基础。
“复旦大学和华山医院的平台提供了充足的算力，让我能把理论付诸实践。”在华山医院神经外科副主任吴劲松教授与路俊锋副教授的指导下，他开始挑战颅内脑电到汉语句子的解码。没有先例，就自己设计语料库与语言任务；数据质量不高，就自己上手进行手术室排噪与采样系统调试；算法不理想，就从模型训练的实践中总结经验并持续迭代。截至目前，他已经以共同一作发表阶段性成果于《细胞报告》(Cell Reports)等期刊，并主导申请五项发明专利。
参与FDUROP项目，开发体感刺激设备
医工融合不止于理论知识的交叉。为了更主动的参与未来新一代侵入式脑机接口的研发与植入工程，他自学数字电路和3D打印，申请FDUROP登辉项目，与工科生合作开发硬件。“科研不是单打独斗，复旦平台为科研种子成长提供了肥沃的土壤。”
从“攀登学者”项目到“智擎学者”项目，从各类创新赛事到发表多篇论文，他的履历写满跨学科交叉。回望来路，张道涵认为，最宝贵的不只是科研经历，更是“医学+”的学术思维，“临床痛点就在那里，关键是找到合适的技术工具。”
“试一试，但不必‘卷’”
“科研是去别人没去过的地方，走错路也是常态。”回顾自己的成长，张道涵最想分享的是心态，他笑称自己是“抱着试一试的心态”取得了一些成果，但这种“试一试”的背后，是持续不断的学习和主动认真的态度。
参与第一届中国脑机智能大会壁报展示
如何平衡繁重的医学课程与科研？他给出三个关键词：主动、专注、反思。“主动”是要主动与导师沟通，而不是只跟着师兄师姐打下手，“直接和老师讨论，能学到他们看问题的角度”；“专注”让效率提高，沉浸进去就不会纠结和内耗；此外，还要定期“反思”学习进度，哪些方法有效，哪些需要调整，形成“学习-反思-学习”的闭环。
面对挫折，他习惯“停一停”。“陷在一个地方时，换个角度，听听别人的建议，甚至去听一场不相关的讲座，可能就有新灵感。”他特别感谢多位导师的引导：吴劲松老师支持他跨界探索，提供语言学和计算机资源；施国明老师把临床痛点变成研究课题，让他学会从实际需求出发。他也鼓励学弟学妹尽早走进实验室，“复旦的课题组和社团丰富多样，电子创客社、心脑学社……可以多多接触，发现真正感兴趣的方向。”
科研之外，他喜欢打羽毛球、骑行。在他看来，科研是马拉松，不是百米冲刺，需要身体和心理的韧性。身为复旦大学卓越思源计划成员，他也曾赴山西省长治市沁源县进行支教，以所得知识回报社会。
在支教期间，他在负责三个班级的生物一轮复习教学，还利用认知神经科学原理开设关于提高记忆效率的专题讲座，在他看来，做人和做科研一样，都要“自助、受助、助人”。
在山西省长治市沁源县进行支教
前不久，张道涵和另外4名复旦上医学子一同入选国家留学基金管理委员会设立的牛津大学高层次医学创新人才合作培养项目，朝着“医师科学家”的目标前进，既用医术治愈患者，也潜心科研推动医学进步。
“不要被同质化的竞争裹挟，保持独特性，拥有自己的独特价值才是最重要的。可以试一试，但不必‘卷’；多探索，但要有目标。”他说。
