雪白的衬衫、阳光的笑容、时尚的发型，魅力足以闪耀整个舞台!“科学是我唯一的评判标准。”他说。全场掌声雷动。我手捧电脑，在黑暗的后台，几乎落泪。
他是魏坤琳。作为北京大学心理学系副教授、博士生导师，凭借阳光的外表和过硬的资历，魏坤琳在校园中早已颇有名气。如今，他以科学评审的身份加盟江苏卫视《最强大脑》——国内少见的一档专注于传播脑科学知识和脑力竞技的节目，更是令他成为国内电视屏幕上少见的科学明星。
回想三年前，我为“未来光锥”做科学星探时和他第一次约见，他拖着箱子从芝加哥直接抵达北大。“我要把你包装上舞台做演讲，还要采访你，让你成为科学家明星。”我手舞足蹈的设想着，他则一边不顾疲惫地演示实验室的各种装置，一面反复叮嘱我：“不要让人家觉得我总在玩啊!”
科学家本来不好写，庆幸的是，魏坤琳这三年，真的“玩”起来了。
用游戏帮助病人康复
虽然我和魏坤琳认识已经三年，但当我想为他做一个全面的采访和报道时，拿着他丢给我6个不同领域的论文，还是犯了愁：这些论文各自相对独立，既有基础研究，也有应用技术，怎么把他们穿成一条线索，真是为难。还是让我沿着记忆的线索，来简略描述我所知道的他的研究吧。
魏坤琳2000年毕业于北京体育大学。在美国宾夕法尼亚州立大学获得运动控制和电子工程的硕士学位和运动控制的博士学位后，在美国西北大学和芝加哥康复医院进行博士后研究。2009年加入北大心理学系，现在是副教授和博士生导师。
2011年冬天，我追着他的脚步穿过北京大学第一医院拥挤的楼道，直奔康复科。他健步如飞，风衣左右扑打。这个用体感游戏帮助中风病人康复的项目那年没有拿到经费。“人家说我已经有两个项目基金了，不再给了。”这意味着，这事儿他原本可以不做。但他知道，这在国外已经是成熟的技术，只差些数据就能在中国应用了。于是他采取“自己动手，丰衣足食”的策略，自己联系医院，说服医生，招募病人，要给这项他从芝加哥康复医院就开始的研究临门一脚。
康复室是最能感受到生命力之顽强的地方，各个僵硬的身躯攀附在各式器械上，对抗着生活中难以遇到的阻力。我们来到最里间，魏坤琳和两个几个月前中风过的病人打招呼，其中一个站在体感游戏踏板上，笨拙地变换重心，试图控制屏幕上的滑雪小人左右变线躲开障碍物。
魏坤琳对体感游戏重新编程，通过外接的电脑，让踏板对两只脚的敏感度不同。魏坤琳供图。
中风病人的行动，我想可能像是身体和意识分家的感觉吧。中风让身体局部丧失运动功能，显得僵硬而笨拙。传统的康复方式几乎是胁迫式的，比如把对侧的手臂绑起来，强迫病人锻炼中风的一侧。这样的方式确实行之有效，却无法应用到下肢——如果把一条腿绑起来，可能病人还没锻炼已经摔倒再进急救室了。
魏坤琳对体感游戏重新编程，通过外接的电脑，让踏板对两只脚的敏感度不同。例如病人左侧中风，走路会下意识地把重心移向右脚，左侧运动幅度降低，最后越来越弱。在干预过程中，就让体感游戏的左侧踏板调得不那么灵敏。病人得拼命控制左腿才能玩好这一款滑雪游戏，想左转时用力压，要右转时使劲抬。最后不仅锻炼了中风侧肢体的控制，还锻炼了平衡能力。此外，以前的康复医学不怎么定量。病人只是在器械上逐一练习，运动能力恢复到什么水平、进度是否合理，都无从考量。而游戏的参数和得分恰好可以作为定量化的依据。如果大量病人利用同一套游戏来康复，就可以为康复医学提供更多数据。
康复室里，病人轮番上阵，玩得大汗淋漓。其中一个在游戏的当间儿气喘吁吁地转过身来说：“要是康复都能玩游戏多好啊!”健康人可能难以想象对身体失去控制的滋味，以及随之而来的低落和沮丧，但魏坤琳一定是知道的。“我在芝加哥研究用体感游戏帮助中风病人康复，但万万没有想到，回国之后第一个实验对象，竟然是我的父亲。”他的父亲一年前中风，当时刚刚回到国内的魏坤琳，利用自己的研究，给爸爸做上了体感游戏康复训练，还把这些训练拍视频，以便给后面的病人展示如何利用体感游戏做康复。半年后，实验从他父亲推进到更大的规模，未来，也许更多像他父亲一样病人，能在康复中增添更多希望。
为糖尿病足定制鞋垫
认识魏老师第二年，他开始“狡兔三窟”，几个小时不见就移动到几公里开外的另一个实验室里。步态实验室是最先开拓的战场，在这片战场上，他有着格外庞大的期望：“美国某些鞋子品牌，给明星定制鞋;如果有一种更简单的方式能测出人足底的状况，判断他的脚需要什么样的鞋底来支撑，再把这种设备放在卖鞋的门店，那么普通人也能享受定制鞋的待遇。”
实验中，长长的楼道里铺了特制的跑道。身材健美的长跑运动员赤足踏上测力板，花花绿绿的足底受力图瞬间出现在屏幕上，魏老师指点着图，告诉我哪只脚拇外翻或足外翻。“人的脚多少有些不周正，”说着，他翘起一条腿，掰过鞋底，“只要看看鞋底的磨损情况。两只脚都可能有明显区别。天生足畸形、跑步姿势不好，或者鞋不适合，都能从足底受力看出来。这些情况影响的不仅是脚，因为各个关节是联动的，最常受牵连的是膝盖十字韧带和半月板，还可能导致足底筋膜炎、踝关节损伤、小腿肌肉牵扯，甚至腰疼。跑步时瞬间冲击力可以达到体重的三倍，我们需要合适的鞋来提供支撑，如果穿着不合适的鞋‘坚持’运动，就可能造成损伤。”
他在一堆不同品牌和型号的运动鞋里翻找，让运动员穿上他选定的鞋再跑一遍，看鞋对足底压力的矫正情况。比如外翻的脚，足弓塌陷，缺乏稳定性，就不适合减震鞋，而应该选足弓加固的抗外翻鞋;内翻的脚足弓过高，缓冲不够，所以减震鞋会有帮助。这两种脚如果选择了相反功能的鞋，那锻炼不仅没好处，反而是危险的。
两套测量结束，运动员们拿鞋子回去;一个星期内跑100公里(本来我争当志愿者，一看这要求就退缩了……)，再穿同一双鞋回来测量，便能看出鞋的形变，判断鞋是否提供了足够持久的支撑。
测试结果当然对一些运动鞋提出了质疑，但魏坤琳的目的不止于此。他希望做出切实的改善，他绝不信奉“等待时机成熟”。在“人人穿上定制鞋”这个宏大梦想成真之前，魏老师决定先做力所能及的事。
“你知道在美国，截肢最主要的原因是什么吗?”魏老师一脸严肃，“是糖尿病。病人足部代谢有病变，感知差，不能准确判断脚的受力，所以落地方式就不平缓，他们的脚底组织比正常人脆弱，长期在鞋里硬摩擦，容易产生伤口，而愈合又差，恶性循环，就会溃烂。有些国家医生把糖尿病人预防足底溃疡的措施当标配，但中国往往只治糖尿病，脚就不管了。”他想证明给医生和病人看，通过便宜和简便的方式就可以改善病人的生存质量。
魏坤琳在北大的运动控制实验室(Motor Control Lab)运用心理物理学、虚拟现实、生物力学和数学建模等多种手段研究感知运动控制的问题
魏坤琳和他的学生卷着测力板进入医院病房走廊，先尝试为糖尿病足高风险的病人定制调节足底压力的鞋垫，把压力合理分布开，看能否防止溃烂及其导致的截肢。糖尿病人在他的指导下，颤颤巍巍地反复走过测力板。不少人难以控制自己的步态，走到跟前却踏不准板子，要反复走，直到仪器记录下足底压力分布，判断出异常区。最后病人再到我面前举起脚底接受拍摄。这是我头一次如此近距离观察别人的脚，有的人前脚掌和脚跟已经变了色;一位奶奶被儿子扶着，很不好意思地脱下鞋，她的脚天然拇外翻，已经皱缩变形，后跟开始溃烂;一个比我还小的男孩像是自言自语：“我将来是不是就是截肢的命。”我说：“魏老师就是来想办法的啊!”
拿到数据，通过生物力学建模，计算机将给出鞋垫的形状。一双能给予合理支撑的鞋垫，果然能缓解糖尿病人足底溃疡的发生。魏老师获得了医生的信任，现在，医生会把有需要的病人转到他的实验室——至少在预防糖尿病足这一环节，中国病人享受到了世界级的待遇。
知道你怎么想的假肢
去年，魏坤琳的领域又跨入了工学院。在他的工学院实验室，好像进入机器人博览会：爬坡的机器腿、可穿戴的机器外衣、能帮助小腿康复的机器鞋，琳琅满目。
魏坤琳尤其津津乐道在自己在机器假肢上的进展。传统假肢上楼需要拖着走，因为假肢本身没有动力，下楼更费劲，只能靠甩。当人穿着传统假肢坐下，由于关节角度不能自由变换，脚还会以直立的角度立在那里，如果想做出“缩回腿”这样一个简单的动作，都只能用手来搬。这会让很多义肢使用者非常尴尬。
魏坤琳最早做出的智能假肢，能通过记录肢体的肌电信号，把运动意识“翻译”出来，比如要上楼梯：大腿一抬，肌肉就会收缩，机器就能推断人的动作指令，电机就会以合适的角度、合适的力度，进入上楼梯的控制模式。采用这样的工作原理，坐下之后就能“自主”地把脚放平，还可以缩脚!2013年这个设计有了成品，残疾人穿着竟然可以走路和骑车了。
魏坤琳接下来希望让假肢朝两个方向发展，一是让假肢不再是“外设”，能和身体、外界产生交互，比如地上有个石头，脚能感知到，让身体改变姿势，走得更平稳。他在假肢的鞋垫里装上多个传感器，这样脚与地面的交互力就可以实时传到处理器里，在残疾人的腰上放一组振动片，脚下的受力就可以汇报到腰上。通过腰上学习替代感知，就可以知道脚下是什么样的地形。
魏坤琳发明的这个感应圈已经获得了专利。这个装置专门为肌肉严重萎缩的截肢病人利用“肌”电信号控制假肢而使用。魏坤琳供图。
那长期截肢导致肌肉严重萎缩的人怎么利用“肌”电信号控制假肢呢?这就是第二个方向：更为敏感的电容感应假肢。把一个类似于袜套一样的设备套在断肢上，袜套和腿相接触的一圈置入感应电容，这样，哪怕肌肉所剩无几，只要腿发生微小的形变，都可以被电容测量出来，转变成对机器假肢的运动指令。
魏老师拿着像腿箍一样的感应圈给我看，说这项发明已经获得了专利，我激动地想套上体验，他说：“你有腿，没法试……”
从生活中找灵感进行基础科研
最近一次去北大，见面他先引发话题：“我刚在Current Biology(《生物学进展》)发了一篇文章!”我说你怎么进军生物领域了?“基础研究是相通的嘛。我跑到工地找了好多民工，还去家政服务公司找没用过电脑的阿姨，给他们钱，让他们来实验室练习打地鼠!”魏老师是讲故事好手，这是第一次听他提起基础科研，也让人极有兴致。
用电脑、上网，这些行为毋庸置疑改变了人类的认知方式。有了搜索引擎，我们的脑子不再储存具体知识，而是记忆这些知识存储的位置，甚至只记住“确实在哪里见过”。有一次，魏老师看到他的父母用鼠标，“手像鸡爪子一样紧张”，突然意识到，我们以为这么自然的动作，实际上却是个这么不自然的东西!他想看看，一双“自然手”变成“鼠标手”，到底产生了什么变化，人类通过这样的训练还获得了什么额外的本领。
据统计，用电脑的人，平均一个星期点7400下鼠标(每周上班5天，上班时用电脑4小时，每分钟点6下就达到鼠标平均利用水平了，宅男宅女肯定远远超额……)，考虑到重复动作的次数，这可真是一项了不起的训练。在这项训练中，我们必须把水平的手的动作，映射到垂直的屏幕上，最关键的是，如果换一个屏幕大小不同、鼠标移动程度不同的电脑，不需要重新训练几千次，只要再点几下，手和脑就能立刻校准，适应新的映射。这种“触类旁通”的能力，在认知科学领域叫“运动泛化”。人们日常完成的几乎所有动作，都多亏了运动泛化能力：小孩学会走自家楼梯之后，很快就能迈上其他台阶;骑车的时候可以立即适应撞歪的车把;咖啡喝了几口，杯子质量变了，你也能顺利把它放到桌上，而不会朝上扔出去……
魏老师找来用过鼠标和没用过鼠标的民工，在手之上放置挡板，让眼睛看不到手的运动。他们发现，用过鼠标的民工，能更快地泛化手的动作，哪怕偏离很大的角度(鼠标手朝前运动，屏幕的光标不像常规那样朝上，而是朝下运动)也能很快学会;通过打地鼠训练，魏老师成功地让以前没有用过鼠标的民工，也都成了运动泛化的好手。
我问他：“基础研究确实很好玩，但和你做的康复科学研究有什么关系呢?”他说：“人的泛化能力实在太高超，但泛化也是可以学习并且需要学习的。之前的康复学往往忽视这一点，病人在康复科做很多训练，花很大的气力，但回家之后，仍然不能用手拧开门锁，或者端起炒锅。只有把对泛化的训练考虑到康复的过程中，才能让康复的成果更好地回归到实际生活中。“
“总的来说，我这个学科，学习的是人脑如何学习。除了泛化，人脑还非常善于找最优解和次优解：比如扔铅球，从来不需要先计算角度和初速度，几下就能试出怎么能把铅球扔到最远处，也就是找到了最优解，或者几下试出如何用“错误动作”也把球扔得特别远，就是找到了次优解……当然这时教练就得发挥作用，让你从这个比较有效的次优解，跳到最优解——我也在研究这个内容。人脑的学习方式就是这么高超和有效，这正是目前的机器望尘莫及的，所以，未来的人类，要充分开发人机交互界面(Brain-Machine Interface)，就必须更充分地研究我们的大脑!”
坐在我面前的魏坤琳神采飞扬、语速飞快、思维跳跃，而真实生活中的他，工作规律，并勤奋耕耘。说到最后，他突然一顿，摇摇头微笑说：“唉!想法太多，顾不上做!”
“科学是我唯一的评判标准”
今年，我终于履行了三年前的诺言。江苏卫视《最强大脑》节目组找到果壳，让我们推荐一个“懂大脑”的科学家参与他们的节目，这是极大的挑战：一方面，这位科学家需要懂得如何让科学娱乐化;另一方面，要反低俗化。我讲明前因后果，魏坤琳竟然真的从几乎没有空隙的工作中再抽出时间来，欣然接受邀约。
在节目中，他似乎是没有人情味的科学家：一个为所有评委和观众带来感动故事的小姑娘，却惟独被他打了最低分。他说“我知道我的打分，肯定会让我成为‘人民公敌’。”但同样也是他，在拍摄团队拖延时间的时候，为这个选手打抱不平，大声叫“这会让选手丧失空间记忆”。我从远远的大屏幕上看着他，从来没有如此而骄傲，我敢说他一定是中国电视上出现过的最酷、最帅的科学家。“科学是我唯一的评判标准。”他坚定发话，脸上是笃定的自信与严谨——全场掌声雷动。
被誉为“北大最帅教授”的魏坤琳是许多学生心目中的“科学男神”。
个人简历：
姓 名：魏坤琳
职 称：副教授，博导
研究领域：运动控制，感知运动融合，计量神经科学，生物力学分析，运动能力康复
北大心理学系副教授,博导。于2000年在北京体育大学获得生物力学的学士学位，2003年和2004在美国宾夕法尼亚州立大学获得运动控制和电子工程的硕士学位，2007年在宾夕法尼亚州立大学获运动控制的博士学位。2007年至2009年在美国西北大学和芝加哥康复医院进行博士后研究。2009年加入北大心理学系。
主要的研究方向包括：运动控制，感知运动融合，多通道信息整合，人体运动的生物力学分析及建模，运动康复。主要的研究手段包括物理心理学实验、虚拟现实技术、行为实验、全身运动测量、肌电信号等。在 Journal of Neurophysiology等杂志发表过高水平论文。
