正在发育的果蝇眼睛有一个移动波，在该波后面，细胞自我组织成光感受器的格子图案（以紫色显示）。理查德·卡修摄

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美国国家科学基金会 (NSF) 和西蒙斯基金会在五年内向西北大学拨款 5000 万美元，用于在芝加哥市中心建立国家生物学理论与数学研究所 (NITMB) 。该研究所将成为美国首个此类研究所

数学有潜力提炼生物学的复杂性并预测未来的现象。NITMB 跨学科研究人员将开发并使用数学来研究生命科学中一些最重要的基本问题。该研究所提供双向机会：生物学的发现也将推动数学的新发展。

芝加哥大学（UChicago）是西北大学在这一计划中的主要合作伙伴。两所大学将共同创建一个全国性的合作研究社区，通过理论、基于数据的数学模型以及计算和统计工具，产生新的数学成果并揭示“生命规则”。该研究所还将促进数学和生物科学交叉领域的国际合作，帮助在未来几十年建立一个充满活力的全球研究网络。

西北大学校长迈克尔·席尔 (Michael Schill)表示：“我们很高兴与芝加哥大学合作开展另一项突破性的跨学科研究。” “通过深思熟虑和有意的研究合作，我们可以对我们的地区和社会产生更大的影响。”

我们希望彻底改变生物学研究，就像物理学从与数学的联盟中受益一样。”

理查德·卡修 (Richard Carthew)
新研究所所长

生物学和数学的基础性进步将带来人类智力知识的增加、生物医学的进步以及更好地了解气候变化对动植物的影响等好处。

西北大学温伯格艺术与科学学院欧文·L·库恩分子生物科学教授理查德·卡修 ( Richard Carthew ) 是新研究所的所长。

“关于人类生命和生物学的所有分支，存在许多深层次的问题，”卡修说。“我们的目标是更好地理解生命系统的能力和约束背后的数学基础。我们希望彻底改变生物学研究，就像物理学从与数学的联盟中受益一样。是的，这是一个雄心勃勃的目标，也是一个令人兴奋的目标。”

当卡修和他的团队开始朝着这一目标努力时，他指出西北大学和芝加哥大学在数学和生命科学方面具有互补的优势。“我们在一起，就比总和还要大，”他说。

西北大学麦考密克工程学院玛格丽特·B·富勒·布斯教授兼工程科学和应用数学教授威廉·凯斯 (William Kath) 和芝加哥大学统计和计算机科学教授丽贝卡·威利特 (Rebecca Willett ) 担任 NITMB 副主任。

“NITMB 将在数学和生物学的交叉领域取得基础性进展，”威利特说。“这些包括用于理解一群生物体何时表现出在任何个体中都看不到的集体行为的工具，关于大量未分化细胞如何建立构成完全发育的生物体的几何图案的理论，以及对生命体如何发育的数学理解。系统通过有限的训练学习并适应新的条件。西北大学和芝加哥大学团队将汇集数学和生物学领域的顶尖专家，使芝加哥地区成为召集全球科学家研究这些重要问题的中心。”

该研究所的工作有望对生命科学和数学学科以及整个社会产生持久影响。

幼年果蝇的大脑以红色显示其神经的一部分。理查德·卡修摄

凯丝说：“我们的社会正在看到收集的有关生物系统的新实验数据的类型和数量呈爆炸式增长。” “数学理论在寻找理解物理和工程领域的统一原理和工具方面取得了巨大成功。NITMB 的目标是为生物学领域的实现提供一个焦点。”大约 80 名教员（每所大学 40 名）将参与该研究所的工作，其中包括定量生物学家（实验和理论）、计算机科学家、物理学家和数学家。NITMB 将位于芝加哥的 Streeterville 社区，确保西北大学和芝加哥大学的研究人员以及来自美国和世界各地的合作者能够访问。西北大学负责研究的副校长米兰·米尔克西奇（Milan Mrksich）表示：“这是令人难以置信的令人兴奋且重要的资金，将推动跨学科科学的突破。” “今年早些时候，我们庆祝被选为陈·扎克伯格芝加哥生物中心的领导者。现在，我们今年以二比二的成绩赢得了在国内创建同类单一中心的比赛。”姆克西奇表示，与生物中心一样，数学研究所展示了领先大学之间合作的变革潜力。“通过跨机构创建这些‘梦之队’，我们可以极大地提高我们的科学理解，同时加强我们地区作为世界上最优秀研究人才的目的地的地位，”他说。 NITMB 建立在西北大学成功的NSF-西蒙斯定量生物学中心的基础上，该中心成立于 2018 年，旨在发展数学和发育生物学之间的跨学科研究。从那时起，温伯格学院中心取得了科学上的成功，并发展了一个强大的研究团体。新研究所将继承该中心的基础，并通过新的合作伙伴和国际影响力、更广泛的科学视野和致力于培训跨学科的多元化劳动力来扩大其规模。NITMB 将占用在 Streeterville 确定的专用空间用于其研究和召集活动。现代化的多功能开放空间平面图以及埃文斯顿和海德公园之间的中心位置是获奖的关键因素。NITMB 不仅仅是一个研究中心，还将为从小学到研究生及以后的学生创建课程并支持研究机会，同时还举办公开讲座，传达生活世界的奇迹以及如何通过理论的视角来理解它。该研究所重要的 K-12 教育外展部分将利用现有的当地项目并开发新项目，旨在提高 STEM（科学、技术、工程和数学）领域代表性不足的群体的公平性和包容性。该研究所将首先帮助扩大西北大学的科学俱乐部，为芝加哥和埃文斯顿的中学生提供服务。