在科学研究的殿堂中，有些研究看似基础，却可能改变整个应用领域的未来。MIT的Ernest Opoku博士正致力于一项这样的研究——开发先进的计算方法来研究电子行为，这一基础研究对从材料科学到药物发现的应用具有深远影响。
从加纳小镇到MIT前沿
Ernest Opoku的科学之路始于加纳Dadease的一个小镇。在那里，他的学校没有提供科学选修课，但年幼的Opoku决心成为一名科学家。他为自己创建了一个科学课程，说服校长安排一位老师教他和五个朋友，仅靠一块黑板和想象力，他们一起学习化学相互作用。
"我在一个很难找到科学家的城镇长大，"Opoku回忆道。
如今，Opoku已成为量子化学领域的专家，最近从奥本大学获得量子化学博士学位。今年，他作为MIT科学学院院长博士后研究员加入MIT，与化学系的Van Voorhis Group合作，致力于推进研究电子行为的计算方法。
"作为一个从小就满足自己好奇心的小男孩，而且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。"
奋斗求学的历程
Opoku的科学旅程充满了挑战与坚持。8岁时，他开始在学校自学英语，但父母无法帮助他完成作业，因为他们都不会读写英语。在母亲的安排下，他与一位年长的学生每天晚上6点在煤油灯下一起学习新词汇和发音。
进入初中后，Opoku对自然的兴趣日益浓厚。
"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的洞察，"他说。
他努力学习，成功加纳顶尖高中之一，但父母无力支付学费。于是，他在家乡的Dadease Agric Senior High School就读，通过种植西红柿和玉米攒够钱支持自己的教育。
2012年，他进入加纳科技大学(KNUST)，这是加纳和西非地区排名第一的大学。在那里，他接触到了计算化学。
"与其他科学分支不同，这个领域只需要一台笔记本电脑和互联网就能研究化学反应，"他说，"任何想法，我都可以随时拿起电脑开始探索我的好奇心，不必等到实验室才能探究自然。"
Opoku从早到晚地工作，但在他的导师、已故的量子化学家Richard Tia教授的指导下，这一切都不像工作。
"每一天都是有趣的一天，"他回忆道，"我被要求做的事情正是我自己想知道的，满足自己的好奇心，同时还能获得学位。"
创新的计算方法
2020年，Opoku的好奇心将他带到美国阿拉巴马州的奥本大学攻读博士学位。在他的导师J. V. Ortiz教授的指导下，Opoku为模拟电子与分子结合或分离的过程（称为电子传播）做出了贡献。
Opoku方法的创新之处在于它不依赖任何可调或经验参数。与一些需要调整以匹配实验结果的早期计算方法不同，他的技术使用先进的数学公式直接处理电子相互作用的第一原理。这种方法更准确——更接近实验室实验结果——同时使用的计算能力更少。
通过简化计算和消除猜测，Opoku的工作朝着更快、更可靠的量子模拟迈出了重要一步，适用于各种分子，包括那些从未研究过的分子——为材料科学和可持续能源等领域的突破奠定了基础。
MIT的博士后研究
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——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——推进电子传播子方法，以解决更大、更复杂的分子和材料问题。
他正在与化学系的Haslam和Dewey教授Troy Van Voorhis合作，Van Voorhis在这些领域的专业知识可以帮助使Opoku的高级模拟计算更高效、可扩展。
"他的方法与我们小组过去追求的任何方式都不同，"Van Voorhis说。
Opoku感谢之前的导师帮助他克服了"对该领域做出贡献所需的智力障碍"，并相信Van Voorhis将提供同样的支持。
培养下一代科学家
Opoku不仅专注于自己的研究，还致力于培养下一代科学家。2021年，他加入美国黑人化学家和化学工程师专业发展组织(NOBCChE)，后来担任奥本大学分会主席，帮助协调K-12外展活动，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阶段的典型水平，"Van Voorhis说，"部分原因是他能向人们传达科学的能力，不仅是科学概念，还有科学过程。"
在家乡，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。通过这个非营利组织，他已经指导了29名学生，传递给他们跟随好奇心并帮助他人这样做的机会。
"非洲人在科学和工程的许多领域做出了重大贡献，但这些贡献常常不被认可、庆祝或记录，"Opoku说。
他补充道："我们有责任改变这一叙事。"
量子计算的未来
Opoku的研究代表了量子计算领域的前沿进展。通过开发不依赖经验参数的计算方法，他正在为更准确、更高效的分子模拟铺平道路。这种方法不仅加速了科学发现，还降低了计算成本，使更多研究机构和实验室能够参与前沿研究。
随着量子计算技术的不断发展，Opoku的工作可能会在多个领域产生深远影响。在材料科学中，更准确的电子行为模拟可以加速新材料的开发，特别是在可持续能源领域。在药物发现中，对分子相互作用的精确理解可以帮助设计更有效的药物，减少临床试验的时间和成本。
科学无国界
Opoku的故事也突显了科学无国界的本质。从加纳的小镇到MIT的实验室，他的旅程展示了好奇心和毅力的力量。通过创立Nesvard分子科学研究所，他不仅致力于推动科学前沿，还致力于确保全球各地的科学家都有机会贡献他们的才能和见解。
"科学进步需要多元化的视角和方法，"Opoku强调，"通过支持来自不同背景的科学家，我们不仅促进了公平，还加速了创新。"
结语
Ernest Opoku的研究和奉献精神代表了许多科学家的追求——不仅探索未知的科学领域，还确保科学知识的机会平等。通过开发创新的计算方法来研究电子行为，他正在为材料科学、药物发现和可持续能源等领域的突破奠定基础。同时，通过培养下一代科学家，特别是来自非洲的学生，他正在确保科学进步的火炬传递下去，照亮更多人的生活。
展望未来
随着Opoku在MIT的研究继续推进，我们可以期待看到他的方法在更复杂的系统和更大的分子上的应用。通过整合量子计算、机器学习和bootstrap嵌入技术，他的工作可能会为量子化学模拟开辟新的可能性，加速从基础研究到实际应用的转化。
在可持续能源、材料科学和药物发现等领域，Opoku的研究可能会带来突破性进展，帮助我们应对一些当今世界最紧迫的挑战。同时，通过他的指导和Nesvard分子科学研究所的工作，他正在培养一支多元化的科学家队伍，他们将带来新的视角和创新解决方案，推动科学边界不断向前发展。
正如Opoku所展示的，科学不仅是一种职业，更是一种改变世界的力量，无论这种力量来自世界的哪个角落。
