从加纳小镇到MIT：一位科学家的非凡旅程
Ernest Opoku的科研故事始于加纳的一个小镇Dadease。在那里，科学课程并非必修，但这并未阻止这位年轻的梦想家。当学校没有提供科学选修课时，Opoku自己创建了一个课程，说服校长安排一位老师为他和五位朋友授课。没有专门的科学教室或实验室，他们仅靠一块黑板和丰富的想象力，通过绘制公式和图表来学习化学相互作用。
"我在一个难以找到科学家的小镇长大，"Opoku回忆道。今天，他已经成为了自己曾经仰望的那种科学家，最近从奥本大学获得量子化学博士学位，并加入MIT作为科学学院院长博士后研究员项目的一员。
电子行为研究的突破性进展
在MIT化学系的Van Voorhis Group工作，Opoku的目标是推进计算方法来研究电子行为——这一基础研究支撑着从材料科学到药物发现的各种应用。
"作为一个从小就满足自己好奇心的小男孩，加上我父母接受的教育有限，"Opoku说，"我知道实现目标的唯一途径就是努力工作。"
创新的电子传播方法
Opoku在奥本大学期间，在导师J. V. Ortiz教授的指导下，为模拟电子结合或脱离分子的过程（称为电子传播）做出了贡献。他的新方法不依赖于任何可调参数或经验参数。与一些需要调整以匹配实验结果的前期计算方法不同，他的技术使用先进的数学公式来直接考虑电子相互作用的基本原理。
这种方法的优势在于：
- 更高的准确性——结果更接近实验室实验
- 更低的计算资源消耗——通过简化计算和消除猜测
- 更广泛的适用性——适用于各种分子，包括从未研究过的分子
量子计算与机器学习的融合
在MIT的博士后研究中，Opoku的目标是通过整合量子计算、机器学习和Bootstrap嵌入技术来推进电子传播方法，以解决更大、更复杂的分子和材料问题。Bootstrap嵌入是一种通过将大分子分成更小的重叠片段来简化量子化学计算的技术。
他与Troy Van Voorhis教授合作，后者是Haslam和Dewey化学教授，在这些领域的专业知识可以帮助使Opoku的高级模拟在计算上更高效和可扩展。
"他的方法与我们过去在小组中追求的任何方式都不同，"Van Voorhis评价道。
科学教育与社区回馈
Opoku感谢之前的导师们帮助他克服了"对领域做出贡献所需的智力门槛"，并相信Van Voorhis将提供同样的支持。
2021年，Opoku加入美国黑人化学家和化学工程师专业发展协会(NOBChE)，以获得指导、网络和职业发展机会。他后来担任奥本大学分会主席，协调K-12外展活动，以激励下一代科学家、工程师和创新者。
"Opoku的指导超越了他职业生涯阶段的典型做法，"Van Voorhis说，"原因之一是他能够向人们传达科学，不仅是科学概念，还有科学的过程。"
Nesvard研究所：培养非洲科学人才
回到家乡，Opoku创立了Nesvard分子科学研究所，支持非洲学生发展研究生学习和职业所需的技能，同时培养自信和文化认同感。通过这个非营利组织，他已经指导了29名学生，传递了跟随好奇心并帮助他人也这样做的机会。
"非洲人在许多科学和工程领域做出了重要贡献，但这些贡献往往没有被认可、庆祝或记录，"Opoku说。他补充道："我们有责任改变这一叙述。"
计算化学的未来方向
Opoku的研究代表了计算化学的一个重要转折点。传统的量子化学计算通常需要大量的计算资源和时间，限制了其在复杂系统中的应用。他的方法通过消除对经验参数的依赖，不仅提高了准确性，还显著降低了计算成本。
这一突破将加速多个领域的发展：
材料科学
更准确的电子行为模拟将使科学家能够设计和预测具有特定性质的新材料，从超导体到高效太阳能电池材料。这将大大缩短新材料从概念到应用的周期。
药物发现
在药物开发中，理解药物分子与靶点的相互作用至关重要。Opoku的方法可以更准确地模拟这些相互作用，加速药物筛选过程，并可能发现传统方法可能错过的候选药物。
可持续能源
通过改进催化剂设计和能源存储材料的模拟，这项研究可以为更清洁、更高效的能源解决方案铺平道路，有助于应对全球气候变化挑战。
科研道路上的挑战与启示
Opoku的旅程充满了挑战，但他将每个障碍都视为成长的机会。8岁时，他开始在学校自学英语，但由于父母无法用英语读写，他的母亲请了一位年长的学生辅导他。每天晚上6点，没有电灯的情况下，他们会在煤油灯下一起学习新词汇和发音。
进入初中后，Opoku对自然的迷恋日益增长。"我意识到化学是真正的中心科学，它提供了从最小层面理解创造所需的洞察力，"他说。尽管他考上了加纳顶尖的高中之一，但父母负担不起学费，因此他回到了家乡的Dadease农业高中。通过种植西红柿和玉米，他攒够了钱支持自己的教育。
2012年，他加纳科技大学(KNUST)——加纳和西非地区的一流大学。在那里，他接触到了计算化学。与其他许多科学分支不同，这个领域只需要一台笔记本电脑和互联网就可以研究化学反应。
"任何想到的东西，只要我能拿到电脑，我就会开始探索我的好奇心。我不必等到去实验室才能探究自然，"他说。
科学研究的本质：好奇心与坚持
Opoku的科研故事揭示了科学研究的本质——对未知的持久好奇心和面对挑战的坚韧不拔。在KNUST，他在导师已故量子化学家Richard Tia的指导下工作，从早到晚地研究，但这一切对他来说都不像工作。
"每一天都是有趣的一天，"他回忆道，"我被要求做我自己想知道的事情，满足自己的好奇心，而通过这样做，我就能获得学位。"
这种对知识的纯粹追求是Opoku科研成功的核心。无论是在资源有限的环境中自学，还是在顶尖研究机构进行前沿研究，他始终保持着对科学探索的热情。
全球科学合作的重要性
Opoku的经历也强调了全球科学合作的价值。从加纳到美国，再到MIT，他的研究轨迹跨越多个国家和文化背景。这种多元化的视角使他能够将不同的科学传统和方法结合起来，创造出创新的研究方法。
他的Nesvard研究所项目也体现了科学合作的全球性，旨在培养非洲的科学人才，并将他们纳入全球科学网络。这种合作不仅促进了科学知识的传播，还增强了全球科学社区的多样性和包容性。
量子计算与人工智能的交汇
Opoku在MIT的研究特别关注量子计算、机器学习和Bootstrap嵌入技术的整合。这一研究方向代表了量子化学的前沿领域，正在改变科学家进行计算模拟的方式。
量子计算有望解决经典计算机难以处理的复杂问题，而机器学习可以帮助识别数据中的模式和关系。Bootstrap嵌入技术则允许研究人员将复杂系统分解为更小的、可管理的部分，同时保持系统的整体特性。
这些技术的结合有可能彻底改变我们模拟和理解分子行为的方式，为材料科学、药物发现和可持续能源等领域带来突破性进展。
科研与社会责任的平衡
Opoku不仅是一位杰出的科学家，也是一位积极的社会贡献者。他的Nesvard研究所项目展示了科学家如何将专业知识与社会责任相结合，为社区发展做出贡献。
"我们有责任改变这一叙述，"Opoku关于非洲科学贡献的缺失说道。这种责任感驱使他不仅追求个人科研成就，还致力于培养下一代科学家，特别是来自资源有限背景的学生。
未来展望：量子模拟的广泛应用
Opoku的研究成果将在未来几年产生深远影响。随着量子计算技术的不断进步和机器学习算法的完善，他的电子传播方法有望应用于更复杂的系统和更大的分子。
在材料科学领域，这种方法可以帮助设计具有特定电子性质的新材料，用于从电子设备到能源存储的各种应用。在药物发现中，它可以加速药物设计过程，减少临床试验的时间和成本。在可持续能源领域，它可以改进催化剂设计，提高能源转换效率。
科学教育的创新模式
Opoku的Nesvard研究所代表了一种创新的教育模式，不仅关注学术技能的培养，还重视文化认同和自信心的建立。这种综合方法对于培养来自不同背景的下一代科学家至关重要。
通过提供指导、资源和社区支持，Opoku正在帮助打破科学领域的障碍，使更多来自资源有限背景的学生能够追求科学事业。这不仅有助于增加科学领域的多样性，还能带来新的视角和想法，推动科学创新。
结语：科学无国界
Ernest Opoku的故事提醒我们，科学无国界，好奇心和坚持是跨越文化和地理障碍的桥梁。从加纳小镇到MIT实验室，他的旅程展示了科学探索的普遍性和包容性。
他的研究不仅推进了量子化学的前沿，还为科学教育和社会参与树立了榜样。通过将前沿研究与社区回馈相结合，Opoku正在创造一个更加公平和多元的科学未来，在这个未来中，来自任何背景的人才都能为人类知识宝库做出贡献。
正如Opoku所说："我们有责任改变这一叙述。"通过他的研究、教学和社区工作，他正在这样做，为下一代科学家铺平道路，他们将继续探索未知的领域，解决人类面临的最紧迫挑战。
