实验室致力于前沿跨学科领域创新已超过20年，持续在计算光学、智能技术、光子计算和脑科学研究方面进行深入研究。为填补介观活体成像的空白，我们提出了一系列计算成像方法，并基于此开发了RUSH系列显微镜，实现了全球首次在体吉比特荧光成像。这项技术使观察清醒动物大脑皮层中的动态神经活动成为可能，推动了脑科学和医学的新发现，并为人工智能发展开辟了新道路。我们还提出了扫描光场成像的新原理，建立了数字自适应光学框架，并提出了时空自监督学习方法，解决了活体成像中的光毒性、散粒噪声限制和光学畸变等长期挑战。这些成就使我们能够首次在数小时内对哺乳动物器官层面的大规模细胞间相互作用进行高速3D观察，为活体生命科学研究提供了革命性工具。在数据分析方面，我们建立了多模态和多尺度图像分析的新框架，如复杂器官结构与疾病相关基因突变的耦合。为加速人工智能处理，我们提出了衍射神经网络的可重构架构，开发了全模拟光电计算芯片（ACCEL），并制造了大规模干涉衍射异质结构集成芯片（TAICHI）。