雪白的襯衫、陽光的笑容、時尚的髮型，魅力足以閃耀整個舞台!「科學是我唯一的評判標準。」他說。全場掌聲雷動。我手捧電腦，在黑暗的後台，幾乎落淚。
他是魏坤琳。作為北京大學心理學系副教授、博士生導師，憑藉陽光的外表和過硬的資歷，魏坤琳在校園中早已頗有名氣。如今，他以科學評審的身份加盟江蘇衛視《最強大腦》——國內少見的一檔專注於傳播腦科學知識和腦力競技的節目，更是令他成為國內電螢幕幕上少見的科學明星。
回想三年前，我為「未來光錐」做科學星探時和他第一次約見，他拖著箱子從芝加哥直接抵達北大。「我要把你包裝上舞台做演講，還要採訪你，讓你成為科學家明星。」我手舞足蹈的設想著，他則一邊不顧疲憊地演示實驗室的各種裝置，一面反覆叮囑我：「不要讓人家覺得我總在玩啊!」
科學家本來不好寫，慶幸的是，魏坤琳這三年，真的「玩」起來了。
用遊戲幫助病人康復
雖然我和魏坤琳認識已經三年，但當我想為他做一個全面的採訪和報導時，拿著他丟給我6個不同領域的論文，還是犯了愁：這些論文各自相對獨立，既有基礎研究，也有應用技術，怎麼把他們穿成一條線索，真是為難。還是讓我沿著記憶的線索，來簡略描述我所知道的他的研究吧。
魏坤琳2000年畢業於北京體育大學。在美國賓夕法尼亞州立大學獲得運動控制和電子工程的碩士學位和運動控制的博士學位後，在美國西北大學和芝加哥康復醫院進行博士後研究。2009年加入北大心理學系，現在是副教授和博士生導師。
2011年冬天，我追著他的腳步穿過北京大學第一醫院擁擠的樓道，直奔康復科。他健步如飛，風衣左右扑打。這個用體感遊戲幫助中風病人康復的項目那年沒有拿到經費。「人家說我已經有兩個項目基金了，不再給了。」這意味著，這事兒他原本可以不做。但他知道，這在國外已經是成熟的技術，只差些數據就能在中國應用了。於是他採取「自己動手，豐衣足食」的策略，自己聯繫醫院，說服醫生，招募病人，要給這項他從芝加哥康復醫院就開始的研究臨門一腳。
康復室是最能感受到生命力之頑強的地方，各個僵硬的身軀攀附在各式器械上，對抗著生活中難以遇到的阻力。我們來到最裡間，魏坤琳和兩個幾個月前中風過的病人打招呼，其中一個站在體感遊戲踏板上，笨拙地變換重心，試圖控制屏幕上的滑雪小人左右變線躲開障礙物。
魏坤琳對體感遊戲重新編程，通過外接的電腦，讓踏板對兩隻腳的敏感度不同。魏坤琳供圖。
中風病人的行動，我想可能像是身體和意識分家的感覺吧。中風讓身體局部喪失運動功能，顯得僵硬而笨拙。傳統的康複方式幾乎是脅迫式的，比如把對側的手臂綁起來，強迫病人鍛鍊中風的一側。這樣的方式確實行之有效，卻無法應用到下肢——如果把一條腿綁起來，可能病人還沒鍛鍊已經摔倒再進急救室了。
魏坤琳對體感遊戲重新編程，通過外接的電腦，讓踏板對兩隻腳的敏感度不同。例如病人左側中風，走路會下意識地把重心移向右腳，左側運動幅度降低，最後越來越弱。在干預過程中，就讓體感遊戲的左側踏板調得不那麼靈敏。病人得拼命控制左腿才能玩好這一款滑雪遊戲，想左轉時用力壓，要右轉時使勁抬。最後不僅鍛鍊了中風側肢體的控制，還鍛鍊了平衡能力。此外，以前的康復醫學不怎麼定量。病人只是在器械上逐一練習，運動能力恢復到什麼水平、進度是否合理，都無從考量。而遊戲的參數和得分恰好可以作為定量化的依據。如果大量病人利用同一套遊戲來康復，就可以為康復醫學提供更多數據。
康復室里，病人輪番上陣，玩得大汗淋漓。其中一個在遊戲的當間兒氣喘吁吁地轉過身來說：「要是康復都能玩遊戲多好啊!」健康人可能難以想像對身體失去控制的滋味，以及隨之而來的低落和沮喪，但魏坤琳一定是知道的。「我在芝加哥研究用體感遊戲幫助中風病人康復，但萬萬沒有想到，回國之後第一個實驗對象，竟然是我的父親。」他的父親一年前中風，當時剛剛回到國內的魏坤琳，利用自己的研究，給爸爸做上了體感遊戲康復訓練，還把這些訓練拍視頻，以便給後面的病人展示如何利用體感遊戲做康復。半年後，實驗從他父親推進到更大的規模，未來，也許更多像他父親一樣病人，能在康復中增添更多希望。
為糖尿病足定製鞋墊
認識魏老師第二年，他開始「狡兔三窟」，幾個小時不見就移動到幾公里開外的另一個實驗室里。步態實驗室是最先開拓的戰場，在這片戰場上，他有著格外龐大的期望：「美國某些鞋子品牌，給明星定製鞋;如果有一種更簡單的方式能測出人足底的狀況，判斷他的腳需要什麼樣的鞋底來支撐，再把這種設備放在賣鞋的門店，那麼普通人也能享受定製鞋的待遇。」
實驗中，長長的樓道里舖了特製的跑道。身材健美的長跑運動員赤足踏上測力板，花花綠綠的足底受力圖瞬間出現在屏幕上，魏老師指點著圖，告訴我哪只腳拇外翻或足外翻。「人的腳多少有些不周正，」說著，他翹起一條腿，掰過鞋底，「只要看看鞋底的磨損情況。兩隻腳都可能有明顯區別。天生足畸形、跑步姿勢不好，或者鞋不適合，都能從足底受力看出來。這些情況影響的不僅是腳，因為各個關節是聯動的，最常受牽連的是膝蓋十字韌帶和半月板，還可能導致足底筋膜炎、踝關節損傷、小腿肌肉牽扯，甚至腰疼。跑步時瞬間衝擊力可以達到體重的三倍，我們需要合適的鞋來提供支撐，如果穿著不合適的鞋『堅持』運動，就可能造成損傷。」
他在一堆不同品牌和型號的運動鞋裡翻找，讓運動員穿上他選定的鞋再跑一遍，看鞋對足底壓力的矯正情況。比如外翻的腳，足弓塌陷，缺乏穩定性，就不適合減震鞋，而應該選足弓加固的抗外翻鞋;內翻的腳足弓過高，緩衝不夠，所以減震鞋會有幫助。這兩種腳如果選擇了相反功能的鞋，那鍛鍊不僅沒好處，反而是危險的。
兩套測量結束，運動員們拿鞋子回去;一個星期內跑100公里(本來我爭當志願者，一看這要求就退縮了……)，再穿同一雙鞋回來測量，便能看出鞋的形變，判斷鞋是否提供了足夠持久的支撐。
測試結果當然對一些運動鞋提出了質疑，但魏坤琳的目的不止於此。他希望做出切實的改善，他絕不信奉「等待時機成熟」。在「人人穿上定製鞋」這個宏大夢想成真之前，魏老師決定先做力所能及的事。
「你知道在美國，截肢最主要的原因是什麼嗎?」魏老師一臉嚴肅，「是糖尿病。病人足部代謝有病變，感知差，不能準確判斷腳的受力，所以落地方式就不平緩，他們的腳底組織比正常人脆弱，長期在鞋裡硬摩擦，容易產生傷口，而癒合又差，惡性循環，就會潰爛。有些國家醫生把糖尿病人預防足底潰瘍的措施當標配，但中國往往只治糖尿病，腳就不管了。」他想證明給醫生和病人看，通過便宜和簡便的方式就可以改善病人的生活品質。
魏坤琳在北大的運動控制實驗室(Motor Control Lab)運用心理物理學、虛擬實境、生物力學和數學建模等多種手段研究感知運動控制的問題
魏坤琳和他的學生卷著測力板進入醫院病房走廊，先嘗試為糖尿病足高風險的病人定製調節足底壓力的鞋墊，把壓力合理分布開，看能否防止潰爛及其導致的截肢。糖尿病人在他的指導下，顫顫巍巍地反覆走過測力板。不少人難以控制自己的步態，走到跟前卻踏不准板子，要反覆走，直到儀器記錄下足底壓力分布，判斷出異常區。最後病人再到我面前舉起腳底接受拍攝。這是我頭一次如此近距離觀察別人的腳，有的人前腳掌和腳跟已經變了色;一位奶奶被兒子扶著，很不好意思地脫下鞋，她的腳天然拇外翻，已經皺縮變形，後跟開始潰爛;一個比我還小的男孩像是自言自語：「我將來是不是就是截肢的命。」我說：「魏老師就是來想辦法的啊!」
拿到數據，通過生物力學建模，計算機將給出鞋墊的形狀。一雙能給予合理支撐的鞋墊，果然能緩解糖尿病人足底潰瘍的發生。魏老師獲得了醫生的信任，現在，醫生會把有需要的病人轉到他的實驗室——至少在預防糖尿病足這一環節，中國病人享受到了世界級的待遇。
知道你怎麼想的假肢
去年，魏坤琳的領域又跨入了工學院。在他的工學院實驗室，好像進入機器人博覽會：爬坡的機器腿、可穿戴的機器外衣、能幫助小腿康復的機器鞋，琳琅滿目。
魏坤琳尤其津津樂道在自己在機器假肢上的進展。傳統假肢上樓需要拖著走，因為假肢本身沒有動力，下樓更費勁，只能靠甩。當人穿著傳統假肢坐下，由於關節角度不能自由變換，腳還會以直立的角度立在那裡，如果想做出「縮回腿」這樣一個簡單的動作，都只能用手來搬。這會讓很多義肢使用者非常尷尬。
魏坤琳最早做出的智能假肢，能通過記錄肢體的肌電信號，把運動意識「翻譯」出來，比如要上樓梯：大腿一抬，肌肉就會收縮，機器就能推斷人的動作指令，電機就會以合適的角度、合適的力度，進入上樓梯的控制模式。採用這樣的工作原理，坐下之後就能「自主」地把腳放平，還可以縮腳!2013年這個設計有了成品，殘疾人穿著竟然可以走路和騎車了。
魏坤琳接下來希望讓假肢朝兩個方向發展，一是讓假肢不再是「外設」，能和身體、外界產生交互，比如地上有個石頭，腳能感知到，讓身體改變姿勢，走得更平穩。他在假肢的鞋墊里裝上多個傳感器，這樣腳與地面的交互力就可以實時傳到處理器里，在殘疾人的腰上放一組振動片，腳下的受力就可以匯報到腰上。通過腰上學習替代感知，就可以知道腳下是什麼樣的地形。
魏坤琳發明的這個感應圈已經獲得了專利。這個裝置專門為肌肉嚴重萎縮的截肢病人利用「肌」電信號控制假肢而使用。魏坤琳供圖。
那長期截肢導致肌肉嚴重萎縮的人怎麼利用「肌」電信號控制假肢呢?這就是第二個方向：更為敏感的電容感應假肢。把一個類似於襪套一樣的設備套在斷肢上，襪套和腿相接觸的一圈置入感應電容，這樣，哪怕肌肉所剩無幾，只要腿發生微小的形變，都可以被電容測量出來，轉變成對機器假肢的運動指令。
魏老師拿著像腿箍一樣的感應圈給我看，說這項發明已經獲得了專利，我激動地想套上體驗，他說：「你有腿，沒法試……」
從生活中找靈感進行基礎科研
最近一次去北大，見面他先引發話題：「我剛在Current Biology(《生物學進展》)發了一篇文章!」我說你怎麼進軍生物領域了?「基礎研究是相通的嘛。我跑到工地找了好多民工，還去家政服務公司找沒用過電腦的阿姨，給他們錢，讓他們來實驗室練習打地鼠!」魏老師是講故事好手，這是第一次聽他提起基礎科研，也讓人極有興致。
用電腦、上網，這些行為毋庸置疑改變了人類的認知方式。有了搜尋引擎，我們的腦子不再儲存具體知識，而是記憶這些知識存儲的位置，甚至只記住「確實在哪裡見過」。有一次，魏老師看到他的父母用滑鼠，「手像雞爪子一樣緊張」，突然意識到，我們以為這麼自然的動作，實際上卻是個這麼不自然的東西!他想看看，一雙「自然手」變成「滑鼠手」，到底產生了什麼變化，人類通過這樣的訓練還獲得了什麼額外的本領。
據統計，用電腦的人，平均一個星期點7400下滑鼠(每周上班5天，上班時用電腦4小時，每分鐘點6下就達到滑鼠平均利用水平了，宅男宅女肯定遠遠超額……)，考慮到重複動作的次數，這可真是一項了不起的訓練。在這項訓練中，我們必須把水平的手的動作，映射到垂直的屏幕上，最關鍵的是，如果換一個屏幕大小不同、滑鼠移動程度不同的電腦，不需要重新訓練幾千次，只要再點幾下，手和腦就能立刻校準，適應新的映射。這種「觸類旁通」的能力，在認知科學領域叫「運動泛化」。人們日常完成的幾乎所有動作，都多虧了運動泛化能力：小孩學會走自家樓梯之後，很快就能邁上其他台階;騎車的時候可以立即適應撞歪的車把;咖啡喝了幾口，杯子質量變了，你也能順利把它放到桌上，而不會朝上扔出去……
魏老師找來用過滑鼠和沒用過滑鼠的民工，在手之上放置擋板，讓眼睛看不到手的運動。他們發現，用過滑鼠的民工，能更快地泛化手的動作，哪怕偏離很大的角度(滑鼠手朝前運動，屏幕的光標不像常規那樣朝上，而是朝下運動)也能很快學會;通過打地鼠訓練，魏老師成功地讓以前沒有用過滑鼠的民工，也都成了運動泛化的好手。
我問他：「基礎研究確實很好玩，但和你做的康復科學研究有什麼關係呢?」他說：「人的泛化能力實在太高超，但泛化也是可以學習並且需要學習的。之前的康復學往往忽視這一點，病人在康復科做很多訓練，花很大的氣力，但回家之後，仍然不能用手擰開門鎖，或者端起炒鍋。只有把對泛化的訓練考慮到康復的過程中，才能讓康復的成果更好地回歸到實際生活中。「
「總的來說，我這個學科，學習的是人腦如何學習。除了泛化，人腦還非常善於找最優解和次優解：比如扔鉛球，從來不需要先計算角度和初速度，幾下就能試出怎麼能把鉛球扔到最遠處，也就是找到了最優解，或者幾下試出如何用「錯誤動作」也把球扔得特別遠，就是找到了次優解……當然這時教練就得發揮作用，讓你從這個比較有效的次優解，跳到最優解——我也在研究這個內容。人腦的學習方式就是這麼高超和有效，這正是目前的機器望塵莫及的，所以，未來的人類，要充分開發人機互動界面(Brain-Machine Interface)，就必須更充分地研究我們的大腦!」
坐在我面前的魏坤琳神采飛揚、語速飛快、思維跳躍，而真實生活中的他，工作規律，並勤奮耕耘。說到最後，他突然一頓，搖搖頭微笑說：「唉!想法太多，顧不上做!」
「科學是我唯一的評判標準」
今年，我終於履行了三年前的諾言。江蘇衛視《最強大腦》節目組找到果殼，讓我們推薦一個「懂大腦」的科學家參與他們的節目，這是極大的挑戰：一方面，這位科學家需要懂得如何讓科學娛樂化;另一方面，要反低俗化。我講明前因後果，魏坤琳竟然真的從幾乎沒有空隙的工作中再抽出時間來，欣然接受邀約。
在節目中，他似乎是沒有人情味的科學家：一個為所有評委和觀眾帶來感動故事的小姑娘，卻惟獨被他打了最低分。他說「我知道我的打分，肯定會讓我成為『人民公敵』。」但同樣也是他，在拍攝團隊拖延時間的時候，為這個選手打抱不平，大聲叫「這會讓選手喪失空間記憶」。我從遠遠的大屏幕上看著他，從來沒有如此而驕傲，我敢說他一定是中國電視上出現過的最酷、最帥的科學家。「科學是我唯一的評判標準。」他堅定發話，臉上是篤定的自信與嚴謹——全場掌聲雷動。
被譽為「北大最帥教授」的魏坤琳是許多學生心目中的「科學男神」。
個人簡歷：
姓 名：魏坤琳
職 稱：副教授，博導
研究領域：運動控制，感知運動融合，計量神經科學，生物力學分析，運動能力康復
北大心理學系副教授,博導。於2000年在北京體育大學獲得生物力學的學士學位，2003年和2004在美國賓夕法尼亞州立大學獲得運動控制和電子工程的碩士學位，2007年在賓夕法尼亞州立大學獲運動控制的博士學位。2007年至2009年在美國西北大學和芝加哥康復醫院進行博士後研究。2009年加入北大心理學系。
主要的研究方向包括：運動控制，感知運動融合，多通道信息整合，人體運動的生物力學分析及建模，運動康復。主要的研究手段包括物理心理學實驗、虛擬實境技術、行為實驗、全身運動測量、肌電信號等。在 Journal of Neurophysiology等雜誌發表過高水平論文。
