分析科学是一门获取物质化学组成分布信息的测量科学，广泛应用于生物医学研究、环境监测、材料科学、食品安全等各个科学领域。然而，随着技术的飞速发展和应用领域的不断扩展，尤其是伴随着人类进入人工智能时代，技术复杂性、数据处理高难度等诸多因素给分析科学带来了前所未有的挑战。如何破解分析科学难题成为领域内科研人员的重大职责和使命。
“数学是解锁难题的金钥匙”他面对分析科学难题，在现代分析化学中创新发现一种强大的破解工具——数学分离，并使之成为分析科学的强大工具和方法。数智时代，他将计算机化学与人工智能有机结合，促使化学分析中的“数学分离”发挥到极致，推动分析科学与技术持续发挥重要作用，为解决全球性问题和可持续发展提供强有力的支持。他就是湖南大学特聘岳麓学者、二级化学教授、博士生导师吴海龙。
长期以来，吴海龙一直致力于分析化学等领域化学计量学、化学生物传感分析等教学、科研及管理，在液膜pH化学传感器研制，稳健统计学新方法与新应用研究，化学计量学多元校正、三维数阵分析（秩估计、三线性分解、分解唯一性、循环对称性等）、数学分离及二阶校正、二阶标准加入法、多维校正和多维标准加入分析法、高维模式识别等新理论及新应用，三维荧光二阶校正法等方面取得系列原创及创新性成果。因创新贡献，吴海龙被列入2020、2021、2022、2023四个年度爱思唯尔中国化学或化工类高被引作者榜单。荣获2002年度湖南省科技进步一等奖和2003年度国家自然科学奖二等奖（均排名第三）等奖励，为代表性成果主要贡献者。2012年10月，荣获中国化学会分析化学基础研究梁树权奖。2019年10月，荣获中国化学会第二届计算机化学杰出贡献奖。2024年6月，吴海龙还被选为欧洲自然科学研究院的外籍院士。
从0到1，创新破解分析科学难题
“分析科学的发展和面临的挑战是一个永恒的主题。”在吴海龙看来，科学难题的存在并不可怕。难能可贵的是，我们要有永攀高峰、攻克难关的韧劲。胸怀科技强国的责任感，吴海龙在科学世界寻找着破解答案。最终，他发现了数学分离与分析科学之间有着很大的“因缘”，而“数学分离”正是破解分析科学难题的秘密武器。“数学分离能够替代物理化学分离，在分析科学中能够提高分析效率、处理复杂数据等。”畅谈着数学分离的妙用，吴海龙如获至宝，并将数学分离方法应用于各个领域，借助于“三维分子荧光数阵分析用于细胞动态解析及成分测定研究”、“三维数据阵分析及其在现代分析化学中的应用研究”、“立方阵数据分析及其在复杂体系二阶校正和化学动力学过程解析中的应用研究”、“复杂体系多维数阵分析化学计量学研究”等项目，贡献了众多原创性科研成果。
分析仪器的智能化是21世纪分析化学发展的重要趋势。吴海龙团队将“数学分离”作为研发分析仪器的创新点。通过化学计量学以最大限度地获取光谱数据中的有用信息，在仪器的研发过程中将化学计量学和分析仪器如三维荧光等结合在一起，解决实际问题的同时，实现了仪器的迅速增值。此外，他们开发了相应仪器装置及软件，用于复杂体系中干扰物共存下多组分同时定量分析（多维校正）和化学动力学过程解析等实际复杂分析难题的解决。
在生物科学方面，蛋白质的立体结构理论预测一直是生物信息学研究的难题。鉴于此，吴海龙团队应用化学计量学的氨基酸主成分分析法克服了原始数据中可能的实验误差和分类上的模糊性带来的不确定因素，提高了预测的准确率；他们采用化学计量学方法结合HPLC－DAD用于快速测定不同地区白术中的活性成分，并实现了113个白术样本的产地判别，为药材的质量控制提供帮助。
分子的有效表示是影响人工智能模型性能的最关键因素之一。吴海龙团队研究了一种可扩展的、基于片段的多尺度分子表示框架——t－SMILES（基于树的SMILES）。t－SMILES系统仅引入了两个不需要配对的新符号，给1988年发表的最经典分子线性表示法SMILES引入了片段结构信息，同时缩短了SMILES描述符中由于需要配对的括号和数字所带来的长期依赖问题，并因其语法的简单性使得t－SMILES非常易于学习。该研究关注自然语言处理模型协助化学家进行分子空间探索时面临的最核心也是最基础的如何编码分子的问题，为AI辅助的分子建模提供了新的研究思路，助力分子“智造”。
“与传统的定量分析方法相比，化学多维校正能通过绿色灵巧的“数学分离”代替或增强传统的“物理或化学分离”，无需昂贵的分离设备、无需繁琐的样本前处理步骤，在较短时间内便能获得精准的定量结果。利用现代分析仪器结合化学多维校正，可用于复杂生化体系多目标物的快速、同时、精准、绿色、近实时近实时定量分析，为化学生物传感领域提供了新的解决思路。”总结着科研成果，吴海龙的自豪之情溢于言表。
从1到10，创新成果带来转化效应
吴海龙和团队所取得创新成果在国内乃至国际上引起高度反响和关注，得到高度赞扬和评价。吴海龙应邀在清华大学、南开大学、四川大学、中山大学等高校和中科院长春应用化学研究所、武汉数学物理研究所、大连化学物理研究所、数学研究所等科研单位作学术报告。应邀在IUPAC 2001年分析科学大会化学计量学分会（东京）、2004年亚洲化学计量学与生物信息学国际学术研讨会（上海）、2009 TRICAP（化学与心理学交叉领域三维数据分析方法国际前沿研讨会，西班牙牛利亚山谷）、过程分析与控制技术国际论坛等国际或海外会议作邀请及口头报告。他在全国性学术会议上作邀请及口头报告逾百次。创新成果被《分析化学百科全书》有关综述，作为国际化学计量学界二阶校正领域有代表性的原创性工作获得大篇幅正面引用。并得到国际化学计量学学会创始人和前会长、美国华盛顿大学B.R.Kowalski教授等在所撰写的综述性文章给予较高评价。国际分析化学界名著《化学因子分析》的第三版，以新增章节形式独立介绍了创新成果——三线性分辨及校正等五个新方法，让湖南大学在各国同行中脱颖而出。
吴海龙和团队所取得创新成果还得到国内众多高校及中国科学院合肥物质科学研究院等研究机构的科研人员先后关注、跟踪并进一步开展化学计量学多维校正方面的工作。他们运用吴海龙和团队发展的二阶校正方法与现代分析仪器相结合，在工业产品分析、农副产品监测等方面开展了系列实用性的研究工作，并取得了实质性进展。
实现学科建设及教学成果双进步
吴海龙还是化学生物传感与计量学国家重点实验室顾问和学术委员会顾问，并长期担任湖南大学分析化学国家重点学科建设责任人，曾任化学国重室（湖南大学）创室常务副主任、主任，国家教育部长江学者计划“化学生物传感与计量学”创新团队负责人等职务。2001年，吴海龙具体负责组织申报的我国高校第一个分析化学领域国家重点实验室——“化学生物传感与计量学国家重点实验室”，获得国家科技部批准，依托湖南大学边建设边开放。2002年11月，经过短短的一年多时间，该实验室从组建精干团队、凝练学术方向到建设科研平台、创新科研成果、扩大国内外学术交流等，都取得了可喜的进步与成绩，并顺利通过了国家科技部的建设验收。
人才是科技创新的第一资源。吴海龙高度重视创新人才培养，除了常规教学外，他还将科学研发引入教学，鼓励学生刻苦学习，扎实掌握专业技能。近年来，他共指导培养毕业硕士研究生90多名，指导毕业博士研究生28名。
科学探索需要仰望星空，更需要脚踏实地。谈及未来，吴海龙表示在科学探索的路上，将不断务实创新，让智能的数学分离发挥更大作用，助力分析科学为人类社会的进步做出更大的贡献。（文／苗燕）
