人物 | 弘扬科学创新精神 为人类健康保驾护航——《中华英才》专访周晓华教授

　　编者按：近期，《中华英才》2022年第5期刊登了北京大学重庆大数据研究院副院长，中医药大数据实验室、智慧医疗实验室主任周晓华的专访文章——《弘扬科学创新精神 为人类健康保驾护航》。

　　《中华英才》是中国期刊中最早以人物报道为重点的大型综合性新闻半月刊，是中宣部、国家新闻出版总署重点联系的中央级期刊，被誉为“红墙刊物”、“领袖杂志”。

　　周晓华：国家海外高层次人才计划特聘专家，北京大学讲席教授，博士生导师，北京大学生物统计系主任，北京大学北京国际数学研究中心生物统计及生物信息实验室主任，北京大学国家药品医疗器械监管科学研究院副院长，北京大学重庆大数据研究院副院长。国际生物统计学会中国分会理事长，中国数学会医学数学专业委员会主任委员，中国现场统计研究会生物医学统计学会会长，世界中医药学会联合会中医药大数据产业发展委员会会长，美国科学促进会会士，美国统计学会会士，国际数理统计学会会士等。研究方向主要集中于医学诊断学的统计方法，随机临床试验中的设计及统计方法，因果推断分析方法，医疗大数据，缺失数据，新兴传染病的数学和统计建模，脑科学，中医药研究等领域发展新的统计方法，做出了重要贡献。

 

立足生物统计 倾力鸿鹄之志

弘扬科学创新精神 为人类健康保驾护航

　　文/张 强 本刊记者 吕月华

　　人民健康是社会文明进步的基础。党中央、国务院高度重视人民健康工作，习近平总书记指出，健康是促进人的全面发展的必然要求，是经济社会发展的基础条件，是民族昌盛和国家富强的重要标志，也是广大人民群众的共同追求。2016年10月25日，中共中央、国务院所发布的《“健康中国2030”规划纲要》，旨在实现“两个一百年”奋斗目标、为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实健康基础。

　　北京大学讲席教授周晓华是国际著名的生物统计学家，他温和可亲、心怀大爱，所言所行真切流露着一种人情练达的智慧和包容开放的气度;他有着中国传统知识分子身上的社会担当，国家的需要指引了他的人生目标和价值追求;他始终在科学创新之路上坚守、前行， 为人类的健康，为我国的生物统计学科的发展做出重要贡献。

　　周晓华教授在诊断医学中的统计学方法，包括分析被破坏的随机试验和观察性研究的因果推断统计学方法、预测患者医疗保健费用的统计学方法、精准医学中统计学方法、传染病疫情传播规律及预测的数学统计建模，以及中医药研究中统计方法等领域都做出了突出成绩和重要贡献。新冠肺炎疫情发生以来，他带领团队充分发挥数学、统计学和医学的交叉科研优势， 针对新冠病毒的传播特征以及发展规律、重点感染区域的感染人数、中国及海外疫情发展和控制时间，动态优化的疫苗接种策略等关键问题，作出创新性的定量研究， 对病毒潜伏期，无症状感染者以及武汉地区“零号病人”的发病时间等给出了预测结果，提出的新数学和统计方法理论显示新冠病毒的潜伏期中位数为7.76 天，比已知的更长，并强调了大约 5% -10%的COVID-19 患者直到感染后14 天才会出现症状，99 个百分点置信区间下的潜伏期时长则接近21 天。此外，还用新型动力学模型揭示了病毒存在“超级传播”的现象，这些都为后期国家相关政策的制订提供了重要参考。

不忘初心 博观约取

踏梦前行 聚力生长

　　生物统计学是对生物医学数据进行分析，测量、控制和解释不确定性的一门科学。其目的是科学地设计试验，并对所得试验数据进行分析，以减少试验次数、缩短试验周期、迅速找到优化试验方案或数学模型。近年来，随着人们在医学、制药学等领域研究的深入，越来越多的科学问题需要以量化研究依据作为支撑。因此生物统计也越来越受到研究者的重视。

　　周晓华教授走上统计学的道路，颇有几分机缘巧合的意味。从初中开始，他便显现出过人的数学天分。高中时，他常在数学竞赛中获奖，进入大学后学习数学专业，在旁人眼中，他或许会顺理成章地成为一名数学家。

　　“但大学期间，我发现相比于纯理论， 自己更喜欢做一些应用性的研究。”周晓华教授说。他常常想，能不能用数学工具多解决一些实际问题?

　　很快，他迎来了人生的第一个重要转折。本科成绩一直名列前茅的周晓华获得了院系唯一国家公派留学的机会。这一次， 他选择出国攻读统计学。当时，他对统计学了解不多——只是知道它既有着数学的严谨性，也讲究实际应用。

　　1985 年，周晓华教授远渡重洋，成为改革开放之初走出国门的一员，由此开启了他异国求学之路。

　　1987 年，周晓华教授从加拿大卡尔加里大学硕士毕业进入美国俄亥俄州大学，攻读生物统计学博士。在普通人看来，这是一个相对“冷门”的学科，但在周晓华教授眼中， 需要处理大量复杂数据、分析随机过程的医学领域，正是统计学可以“大展拳脚”的用武之地。实际上，在美国，生物统计学并不“冷门”，相关研究者是医疗机构、制药公司的抢手人才。四年后博士毕业，哈佛大学的博士后项目向周晓华教授伸来橄榄枝，不过，这一项目与他博士期间研究的理论并不完全契合。但对科研的热爱，是周晓华教授不变的初心。因此，他选择进入哈佛大学， 继续为科研奋斗。对今天的周晓华教授来说， 这无疑是又一次人生的转折。“两年的博士后工作，对我影响很大，现在我做的很多研究都是从那时开始的。”周晓华教授感慨道。正是这次选择，让他逐渐在美国的生物统计学界斩露头角，直至后来成为美国华盛顿大学生物统计系教授和美国联邦政府退伍军人事务部西雅图医学中心生物统计室主任。

锲而不舍 金石可镂

潜心生物统计学研究 硕果累累

　　生物统计学是一门在医学领域找规律、做预测的学问。其应用极其广泛，小到制定具体疾病的诊断方法、评价药物或医疗器械的安全性、有效性，大到设计一个国家的公共卫生制度。

　　作为一名生物统计学专家，周晓华教授在国际上享有盛誉。他是美国科学促进会会士，美国统计学会会士，国际数理统计学会会士。曾荣获美国联邦政府退伍军人事务部 授予的研究生涯科学家奖、中国教育部高层次文教专家、中国教育部海外名师等荣誉称号，获国际贝叶斯统计科学会Mitchell奖，主持科技部重点研发项目，国家自然科学基金重点和面上项目。他在包括Journal of the American Statistical Association、Journal of the Royal Statistical Society Series B、Biometrika、Annals of Statistics、Biometrics、Statistics in Medicine 等顶尖统计学及生物统计学期刊上发表SCI 论文270余篇。

　　周晓华教授在诊断医学统计学方面做出了许多重要贡献，美国知名Brown 大学的讲席教授，统计科学中心主任，也是著名的生物统计学家Constantine A Gatsonis 博士曾经评价周晓华教授是目前在全球从事医学诊断评估领域中最优秀的统计学家之一。他在受试者工作特征曲线(ROC 曲线)的统计基础上提出了新的统计思想，在多项诊断测试研究的荟萃分析中采用了新的统计方法，ROC 曲线的非参数平滑估计，验证和不完美金标准偏倚等方面均提出了新的重要的统计方法。开发的新统计方法为医学研究人员提供了重要工具，可以更好地实施和分析研究，以评估药品和医疗器械的效果。他在该领域的研究得到了美国国立卫生研究院，美国国家科学基金会和中国国家自然科学基金委员会的支持。在该领域发表 了55 篇以上的统计方法论论文。出版了第一本诊断医学综合统计方法教科书，书名为《诊断医学中的统计方法》，该书由 Wiley& Sons 于2002 年出版，第二版由同一出版商于2011 年出版，该书已成为诊断医学统计方法的标准教科书，在谷歌学术中的引用量高达5000次。

　　周晓华教授团队曾在推想医疗科技股份有限公司“肺部计算机辅助诊断软件” 临床试验中承担统计分析的工作。周晓华教授及其团队用统计学理论为人工智能算法在医疗器械产品方面的验证及应用提供了可靠和科学的方法学保障。该试验方案是国内首个人工智能辅助诊断的全交叉的多阅片者多病例试验方案，肺部影像诊断的有效性评价不仅涉及对受试患者肺部影像的阴性、阳性判定，而且涉及患者肺部病灶(结节)的位置信息评估，并为了将诊断数据中的位置信息纳入统计分析，增强统计的可靠性，分析方法对该产品的有效性进行了可靠的评价。目前该产品已经通过国家药监局审评上市。

　　周晓华教授对因果推断中出现的实际问题做出了重要的方法论贡献。大多数医学研究人员都认可随机试验通常是评估新干预措施因果关系的金标准设计，但实际上，由于各种原因，可能会发生许多违反随机方案的行为，或者没有完全遵守方案规定的试验，可能会发生合并问题，例如因死亡而被截断和急救药物。在这种被破坏的随机试验中，标准估计方法便不再完全有效。基于此，周晓华教授将注意力聚焦在被死亡截断、对指定干预的非依从性以及丢失数据这 三种违反理想随机方案的情形开展研究工作，并发表了十五篇以上的统计论文。这些论文发表在顶级统计期刊上，例如Journal of American Statistical Association(JASA)， Journal of Royal Statistical Society Series B(JRSSB)和Biometrika。

　　精准医学中的个性化治疗是现代医学研究中最热门的课题之一。患者需要根据自身情况选择最佳治疗方案，医生需要根据每种治疗方案的特点并针对最适合患者的需要进行个性化治疗。这些都涉及多学科交叉， 如医学、概率和统计、计算数学和应用数学。周晓华教授受其广泛参与临床医学和卫生服务合作研究以及结果研究的激励和启发， 在精准医疗方面也做出了显著成绩。如(1) 首次提出使用生物标志物调整效应曲线、协变量特征的治疗效果曲线来为每个病人选择最优治疗方案;(2)基于生存结局变量的最优个性化治疗方案的选择新方法和理论;(3)基于二元变量选择最优个性化治疗方案的新方法和理论。

　　此外，周晓华教授还在中医证候诊断的评价, 中医药疗效评价等方面也发展了一系列新统计方法并将研究成果应用于临床研究、智能中医等，在研究及成果转化上均取得了显著的成果，特别是在中医证候诊断量表的评价上。中医证候诊断量表的科学评价一直是困扰中医诊断的核心问题，因为证候诊断量表一直过于依赖名老中医等专家的个人经验，而不是统计分析，没有建立起诊断的金标准。在评估测试诊断的准确性时，都期望有金标准，然而在许多复杂的疾病中，获得金标准是不可能的或不符合伦理的。如果使用了不完美的标准，则估计的准确性会产生偏倚，这种类型的偏倚称为不完美的金标准偏倚。近年来, 周晓华团队研究了一整套新的统计方法，用于解决上述问题。因为针对中医药临床研究特点的统计方法学创新成果，周晓华教授在2021 年获得世界中医药学会联合会中医药国际贡献奖- 科技进步二等奖(第一完成人)。

勇于担当 共克时艰

以实际行动助力科学抗疫

　　2020新春伊始，一场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情席卷全国，给我们的出行按下了暂停键，武汉“封城”!

　　疫情自发生以来，在诸多方面影响着人们的生活与工作，也在很大程度上推动着公共卫生安全等领域的发展与完善。

　　周晓华教授带领团队充分发挥数学、统计学和医学的交叉科研优势，针对新冠病毒的传播特征以及发展规律、重点感染区域的感染人数、中国及海外疫情发展和控制时间， 动态优化的疫苗接种策略等关键问题，作出创新性的定量研究，发表了20余篇科研论文，为新冠病毒流行病学调查、疫情监测、相关政策制订等做出了重要贡献。

　　周晓华教授带领团队率先采用更新过程理论来减少初始病例报告中的回忆偏差，对病毒潜伏期，无症状感染者以及武汉地区“零号病人”的发病时间等给出了预测结果，根据所提出的新的数学和统计方法理论发现，新冠肺炎的潜伏期中位数为7.76 天，比已知的4-5 天更长;并强调大约5%-10%的新型冠状病毒肺炎患者直到感染 后14 天才会出现症状，99 个百分点置信区间下的潜伏期时长则接近21 天。该研究成果2020年在顶尖期刊《Science》子刊《Science Advance》发表。这一研究成果及其相关工 作也得到中国数学会、中国科协等相关组织 的密切关注及南方都市报、南方网、今日头条、光明日报等新闻媒体的报道和转载。周晓华教授团队还提出了随机动力学模型来捕捉新型冠状病毒肺炎的传播机制，并描绘其隐蔽性，对于更精确地估计大流行规模，特别是对于症状非常轻微或无症状患者人数至关重要。该结果于2020年被《Nature》子刊《Scientific Report》发表。

　　周晓华教授团队还对我国的新冠肺炎疫情“零病例”战略有效性进行了评估，预测如果我国采取美国、英国、以色列、西班牙和法国等西方国家的新冠肺炎疫情防疫策略，我国每天新增感染人数很可能达到数十万人，其中超过 1 万例会出现严重症状，这将对我国的医疗体系造成毁灭性的冲击，在国内造成巨大的灾难。该结果于 2021 年 12 月 9 日被中国疾病预防控制中心的官方杂志《中国疾病预防控制中心周报(英文版)》发表。这一研究成果迅速被北京日报、观察者网、腾讯网、搜狐网、新浪网、澎湃新闻、中国生物技术网， 美国 CNN 等众多媒体所转载。

　　周晓华教授团队还提出了动态调整新型冠状病毒疫苗的分配以适应不断变化的流行病学情况的策略。动态调整新型冠状病毒疫苗的分配可能是减少新型冠状病毒肺炎负担的关键。周晓华教授团队提出一个数据驱动的病毒传播机制模型，以探索中国最佳疫苗优先接种策略。相关文章已在顶尖期刊《Nature Communications》发表。

　　周晓华教授带领团队完成了疫情数据共享、预警和可视化平台的开发，建成包括数据采集系统、国内数据监控平台、国际数据监控平台和手机端数据监控平台，上述平台获软件著作权三项。该团队还用新型动力学模型揭示了病毒存在“超级传播”的现象。鉴于上述工作的重要性和突出性，周晓华教授团队的研究项目获得了国家自然科学基金专项、浙江大学新型冠状病毒肺炎应急科研专项、比尔及梅琳达·盖茨基金等多项支持。周晓华教授也被评为北京大学“抗击新冠肺炎疫情标兵”。

初心唤起责任 使命激发担当

为我国的生物统计事业发展谱写新篇章

　　在我国，生物统计学在学科体系中的位置不明确，一直以来都被称为“卫生统计学”，隶属于预防医学下，教学着重于统计方法学在公共卫生的应用，与医学研究结合得还不够紧密。

　　2016 年，周晓华教授入选国家海外高层次人才计划特聘专家, 被北京大学聘为讲席教授。在北京大学学校及相关学院领导支持下，他结合当前国内学科落后于国际水平的现实，建立了新的生物统计系。

　　北京大学生物统计系(简称“生物统计系”)成立于2018 年11 月16 日，是在北京大学医学部的医学和公共卫生研究的基础上，结合数学科学学院、北京国际数学研究中心在数学和统计理论方法的优势而建立的一个跨学部、跨院系、新体制的学系。该系隶属于北京大学公共卫生学院，由公共卫生学院、北京大学数学科学学院和北京国际数学研究中心共建，是国内第一个跨数学和公共卫生学的生物统计系。

　　生物统计系的建设目标是培养既掌握统计理论，又能将理论与生物医学研究相结合的创新型及复合型人才。该系的建立旨在促进北京大学在生物统计学科的发展，助力北京大学的“双一流”建设，探索生物统计方法学在转化医学、精准医学、大数据研究等领域的应用。该系目前的主要研究方向包括临床试验、医疗大数据开发与挖掘、因果推断、诊断医学、精准医疗和统计遗传学等。

　　北京大学生物统计系的成立，对提高我国生物统计专业人才培养的质量、促进多学科交叉和融合等方面，都具有非常重要的现实意义和长远意义。生物统计系与公共卫生学院其他院系、数学科学学院、北京国际数学研究中心等开展广泛合作，并加强与临床医院的合作，进一步促进生物统计研究从临床实际问题出发，既能推动统计方法学的研究，也能帮助临床医生在实际应用中建立更完善的方法学基础。

　　科学无止境，精神永流传。习近平总书记在科学家座谈会上发表的重要讲话中指出：“科学成就离不开精神支撑。科学家精神是科技工作者在长期科学实践中积累的宝贵精神财富。”周晓华教授亦是如此，他将以科学家精神为引领，秉持国家利益和人民利益至上，继承和发扬老一辈科学家胸怀祖国、服务人民的优秀品质，带领团队不忘初心，砥砺前行，带领北京大学生物统计系立足中国，面向全球，有效整合北京大学及国内外各种优势资源，助力我国生物统计学科进入国际一流学科的行列。