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與許多傳統學科“尖深慢”不同，生物信息是“廣淺快”。
作為這個領域的華人開拓者，張奇偉在國內外享有盛名，早在2002年成為冷泉港實驗室首位取得正教授職位的華人學者。但國內很多人只熟悉“Michael Zhang”，并不熟悉中文名。
早期生物信息大牛Webb Miller曾跟他開玩笑，“Michael不要發那么多文章，讓我們大家都很難看”。同事們通常把張奇偉稱為“百科全書”，向他請教各種問題，甚至在張奇偉設計生物實驗時，連實驗學家都驚嘆他對生物了解之深，完全看不出他是理論出身。
華盛頓大學數學系組織的一次研討課上，邀請張奇偉的數學系主任Spencer T. Olin吃驚道，張奇偉與他們討論的是最前沿的純數學問題(如討論Kerov的書“無限維對稱群表示理論及其在數學分析中的應用”)。
但在四十多年前，擺在張奇偉面前的一道難題卻是失去讀書的機會。和那個年代的諸多知識青年一樣，留守農村，接受貧下中農再教育，將他們引向人生的轉折點。
少年期的他，因為父母工作原因，一人擔負起弟弟妹妹的生活起居，本當讀書的年紀也因為反復的停課復課頗有欠缺之處，要么課本已被砍到學不到什么東西，要么只得經常課外請教被打倒的老教師，或者干脆拎起書本自學。
正如清華李衍達院士近年來總結，“張奇偉的最大特點，是總能提前感知和引領生物信息發展的下一個高潮”，最善于把最復雜難懂的東西，用最通俗易懂的方式講解出來，深入淺出，功底深厚”。
在風起云涌的80年代，一個前所未有的機會落在了張奇偉身上。
時任全國青年聯合會主席的胡啟立，計劃在團中央籌辦一個大學部，以便與愈來愈多的國際間大學往來聯絡。團委書記遠澤清找到張奇偉，希望他放棄出國，調到團中央出任第一任大學部部長。在請教了三位中科大的副校長之后，他放棄了學而優則仕的坦途。
1981年，張奇偉踏上了飛往紐約的飛機。他及百名中國學子，即將在歷史上寫下重要一筆。
1977年，恢復高考。12月10日，570萬考生走進考場，成為書寫中國教育事業風云變遷的重要一批人。
與過去的招生慣例不同，這是我國教育史上唯一一次冬季高考，也是年齡懸殊最大的一屆考試。
從1966年至1977年，絕大多數城鎮戶口的初中或高中畢業生只能“上山下鄉”、“接受貧下中農再教育”，而農村戶口的則回鄉務農。當國家一決定恢復高考，成千上萬的人重新拿起書本，有資格報考的人蜂擁而至，甚至不少父子、母女、兄弟、姐妹、師生攜手參加考試。
三年前，這是被分配村里做知青的張奇偉做夢都在企盼的事情。
1974年，張奇偉高中畢業，被分配到京郊懷柔縣城關公社劉各長村做知青隊長，開始了三年艱苦的插隊生活。和當年廣大熱血青年一樣，他并不能理解為什么上大學的機會被剝奪。粉粹“四人幫”、鄧小平復出后，廣大年輕人盼望已久的高考恢復，插隊知青陸續招工回城。
時間有限，恢復高考的消息在1977年10月21日才登報，離開考期只有一個多月。從前途著想，張奇偉做的第一個選擇——留在村里，看場院，利用晚上時間緊張復習。
“身居鄉村小茅屋，心懷四化大目標”，成為張奇偉的真實寫照。
在這道跨越“穿草鞋”與“穿皮鞋”的分水嶺上，21歲的張奇偉高分考入中國科學技術大學近代力學系。
與應屆學生相比，張奇偉年齡稍大成熟，選擇什么學校、學什么專業都有了自己的打算。
他講到，“我的擇校標準只有一條，離開北京，不要在家門口上學，不再受父母管教。至于專業，那個年代錢學森是小學校友、大眾偶像，當時最大的心愿進入飛行器力學專業學習航天器設計，畢業后成為一名火箭科學家。”1978年開春，張奇偉作為高考恢復后的第一代大學生來到合肥。
1978年，中科大77-78屆校學生會干部留影，團委書記遠澤清（桌角），學生會主席張奇偉（站桌角）
作為中科院所建設的唯一一所大學，彼時的中科大的重要任務是為我國培養尖端科學研究技術干部。教育恢復后，該校匯集了各所著名研究員任教。
近代力學系機械更是由“中國航天事業奠基人”錢學森于1958年親自創建，并任首屆系主任。在錢學森的帶領下，同時代精銳全體出動。如吳文俊教“高等數學”、嚴濟慈、錢臨照教“普通物理”、沈志榮教“固體力學”、龔升教“數學力學”、吳杭生教“統計力學”、溫元凱教“化學”、方勵之副校長教“天體力學”。
錢學森對學生鼓舞道：“我把科學院的‘大炮’都給你們請來了！”
當時的中科大因為戰備疏散原因搬遷至合肥，盡管遠離中央，但一切工作都是“保住中國的科技苗子”。為了實現行政權力和學術權力的均衡，學校特意成立了一些委員會，比如學術委員會、學位委員會、專業技術職務評審委員會。此外，不僅老師要民主，學生也被鼓勵通過網絡、調研、座談等形式發表意見。
原中科大校黨委副書記、副校長李定帶頭定調，“官本位在中科大是沒有市場的，任何創新都源于思想自由。”
這也證明，盡管那時候中國剛剛步入改革開放元年，但中科大學生身上的批判和實踐思維卻讓人記憶猶新。
在張奇偉床頭，幾本康德或黑格爾的英文原著被翻得起皺。從寢室同學的視角看上去，張奇偉表面上平靜無波，并且一成不變，“靜靜閱讀，堅持筆記”。
但張奇偉顯然不是一個只顧埋頭看書的人，入學后他當選1977屆校學生會主席，很快便發起諸多英文學習和文體活動。成立“美國之音”英語900句學習小組、教唱“音樂之聲”電影中的英文插曲、邀請外教每天早晨廣播英語教程。
關于此，中科大77、78級同學的書信和報道中都有記載，飯后在‘四牌樓’外讀英文蔚然成風。”此外，張奇偉和文藝部同學組織全校大型交際舞會，邀請安徽醫學院、安徽大學、藝術學院女生來幫助活躍中科大學生們的業余生活。張奇偉的同班同學湯超、徐沖（班里文體委員），因為舞跳得棒，每次都是明星參加者。
1979年中科大775班留影：徐沖（文體委員），湯超（學習委員），張奇偉（學生會主席），張執戈（班長）
有意思的是， 作為校學生會主席，張奇偉也沒少因為維護學生利益和校領導談判。
印象最深的一次，方毅任中科大副總理兼科學院院長，并接任郭沫若擔任名義校長，在征求學生生活意見的座談會上，張奇偉作為學生代表大量申述學校在伙食、衛生、取暖、供水、買火車票難等方面的系列問題，直言學校領導不作為。沒等會議結束，陪同方毅前來的黨委書記楊海波臉色已經非常難看。
即便如此，問題該提還是提，學校對頂尖學生的培養絲毫不打折扣。甚至正是由于擔任學生會主席的原因，張奇偉和方勵之副校長多次接觸，反而被鼓勵學生干部應帶頭積極參與第一批CUSPEA（李政道先生組織的中美聯合培養物理類研究生計劃）項目。
張奇偉、湯超、李明，坐火車去北京參加CUSPEA面試時留影
張奇偉提到，那個年代物理科學對年輕人有極大的吸引力，當他準備復習CUSPEA考試后，干脆直接放棄學習本專業的課程，每天一門心思聽物理課。課后還和準備考試的小組成員們聚在一起辯論，并邀請方勵之校長參加討論。
在這個自發性的討論小組中，每次都有兩個人慷慨善辯，一個就是張奇偉的同班同學，2019年當選為中國科學院院士的湯超；另外一個，則是1981年以全國第一名成績通過CUSPEA，現任MIT物理系教授的文小剛。實際上，中學時湯超最喜歡物理，但高考那年中科大和北大的物理系在江西都不招生，只好選擇了中科大力學系。出于對物理的熱愛，大學時湯超自學了不少物理，還常去旁聽物理系的課，直到CUSPEA項目才圓了他的“物理夢”。而這，也讓湯超與張奇偉有了常年聯絡的可能。后來，湯超去往芝加哥大學攻讀統計物理學，師從統計物理大師Leo Kadanoff，張奇偉去往羅格斯大學，同樣攻讀統計物理，師從當時頗有聲望的Joel L. Lebowitz教授。那時，兩人一個23歲，一個25歲。
1981年，在李政道夫婦的不懈努力下，100多名首屆CUSPEA赴美留學生，成為最先走出國門的知識分子。張奇偉直奔美國東北部的羅格斯大學，是同批學生中離家極遠的一位。
到美國，姑媽建議張奇偉用英文名字Michael（Mike）便于當地人稱呼（因為美國人不會發Qi的音），還成為Joel L. Lebowitz教授的弟子。
就在張奇偉拜師的前一年，50歲的Lebowitz憑借在非平衡態統計力學領域的工作，當選為美國國家科學院院士。在美國學術界，這一榮譽僅次于諾獎。此后，Lebowitz包攬了諸多頂級物理學榮譽，包括玻爾茲曼獎章（1992年）、美國物理學會尼科爾森獎章（1994 年）、亨利龐加萊獎（2000 年）、沃爾泰拉獎（2001 年）和馬克斯普朗克獎（2007 年）。
不久前，92歲的Lebowitz還與另外兩位物理學家共同獲得“2022年狄拉克獎”，以表彰他們對經典和量子物理系統的統計力學理解所做的開創性、數學上嚴格的貢獻。
值得一提的是，Lebowitz在統計物理領域有如此大的成就，與他的博士后導師Lars Onsager密不可分。
Joel L. Lebowitz Lars Onsager
Lars Onsager是挪威裔的美國化學家，理論物理學家，甚至可視為“20世紀的傳奇人物”，1968年因為對不可逆過程熱力學理論的貢獻獲得了諾貝爾化學獎。
此外，Onsager對統計物理的一個突出貢獻，是他出人意料地求出了二維伊辛模型（-2D-Ising）的嚴格解（通俗可理解為液體氣體臨界狀態方程的解），為所有復雜系統相變、對稱破缺和重整化群理論奠定了基石。
這件事情讓當時的物理學家們頗為震撼。楊振寧當年曾經兩次努力試圖看懂Onsager的方法都未能成功，直至第三次才成功并繼續計算了二維伊辛模型的磁化率，并和李政道一起研究伊辛模型在復平面的解析性，暗示與黎曼猜想的聯系。
或許是研究使然，Onsager的諸多成果在當時很少有人能夠理解，他的工作常常被忽視，他所研究的問題和產生的想法往往得不到同事的響應。
曾有人在Onsager故去后唏噓，“Onsager是走在他那個時代20年后的人”。
此事讓張奇偉感觸頗多，他談到，“這并非發生在Onsager身上的孤例，另一位統計物理的大師玻爾茲曼又何嘗不是，甚至更悲慘，他選擇了自殺，希望以此結束自己在動理方程和H定理上所遭遇的激烈詰難。”
但正因如此，Onsager的很多經典研究被諸多學者接棒。
張奇偉談到，他在Lebowitz那里一待就是六年，期間，因為Lebowitz的辦公室在數學系，并擔任應用數學中心主任，經常有著名的數學物理學家到此做訪問學者，“而大家的共同志趣是將Onsager的相變理論，推廣到非平衡態系統（即有能量耗散且更復雜的系統）中去。”
對張奇偉而言，非平衡態統計物理學也是他博士期間的主要課題。
“我的主要工作是用大型超級計算機模擬非平衡態Ising模型，證明相變仍然存在，且臨界指數發生極化。”他進一步講到，“這一研究主要用于模擬等離子流體系統低溫下的相變圖（通俗來講，在電場作用下穩流也會發生平行的氣-液分離），可應用于廣泛的流體熱力學系統。然而迄今為止，非平衡態統計力學始終還沒有多少嚴格理論或解析解（嚴格解）。”
有關讀博的日子，張奇偉平靜而又松弛。實際上，這也是他日后教育育人的風格。
在學術上，他師出名門，很快便意識到對科學問題的選擇比解決科學問題本身更重要，且大數據模擬是做理論不可或缺的，并爭取獲得了由美國國家科學基金會所頒發的“普林斯頓超級計算機獎學金”（NSF-Princeton Super-computer Fellowship）。
在生活上，他的妻子攻讀Rutgers統計系碩士學位，婚后兩人住在學校分的一套兩居室的房子里，不久后有了第一個孩子。空閑時間，他還游歷美國，諸如芝加哥一號堆（世界第一反應堆）、西爾斯大廈（當時世界最高的建筑）、普林斯頓-羅格斯大學聯合舉辦的數學物理年度度假靜修會，等等。
1987年收獲季節：兒子剛滿一歲，張奇偉（博）與妻子（碩）、妹妹（碩）同時畢業
當身邊的一切事情向好時，抓住一切機會留在美國讀書的想法在張奇偉心里扎下根。
多年后，他曾在一篇回憶錄中寫道，“那時我的思想發生了巨大變化，我開始意識到：本科生的能力評估是知識的吸收程度，而研究生則要是知識的生產。”
此后，張奇偉給自己定的下一個指標：每年至少能發表一篇論文。
1987年，張奇偉被導師的好友，紐約大學Courant數學科學研究所（CMCL）的Jerry Percus（Percus–Yevick 理論的創立者）“點名”做自己的博士后，繼續統計力學研究。
1990年，張奇偉（右一）再次見到Lebowitz（中），Percus（右二）
紐約大學成立于1831年，是美國唯一一座坐落于紐約心臟地帶的名校。紐約大學的特殊之處，莫過于整所大學并沒有嚴格意義上的校園，教學樓與城市融為一體，隨處可見高高掛起的紫色火炬校標。
早在張奇偉來到紐約大學之前，他已經得知CMCL素有“數學神級殿堂”的美譽，而他選擇的應用數學方向，更是連續多年在U.S .News排名中位列全美第一。
讓張奇偉印象深刻的一次，是傳說中被譽為“時代的第二位歐拉”的匈牙利“流浪數學家”保羅·埃爾德什（Paul Erd?s），幾乎每年都在紐約大學克朗所一間毫不起眼的演講大廳里發表即興演講，“現場人潮擁擠，年輕的聽眾卻熱情洋溢，每次都有一些人聲稱解決某個‘埃爾德什問題’，因此可以獲得埃爾德什親自頒發的獎金。”
Paul Erd?s
事實上，埃爾德什是一個博學的人，對歷史了如指掌，但長大后只專注數學，對任何其他事情毫不關心。國際數學圈甚至將數學家劃分為：Erd?s#1（與Erd?s直接合作者，比如Lax），Erd?s#2（與Erd?s#1合作者，比如張奇偉作為Lax的合作者）。
張奇偉把主要精力投入數學和物理領域，在Jerry Percus教授的指導下，進行非均勻流體模型的密度或熵泛函的博士后研究。
他回憶道，“Percus和Lebowitz，Onsager一樣，著迷在嚴格可解的統計力學理論模型，致力于研究該領域最復雜、多年懸而未解的那一類。”
那種難度有多大？張奇偉形容，“直到我們師徒倆研究兩年后，才逐漸意識到，嚴格解和可積性在數學上有很深的聯系。”第三年，張奇偉找到CMCL前所長Peter Lax教授，希望能夠獲得這位偏微分方程領域權威的指導。
實際上，這樣的“毛遂自薦”張奇偉并不少做。早在他博士第二年的寒假（1983冬），就曾一人奔赴美國最負盛名的物理學研究中心--費米實驗室，敲開高能物理Thomas J. Devlin教授辦公室的門，要求在他所領導的國際對撞機高能實驗團隊從事寒假工作。
1983年寒假，芝加哥費米實驗室，和Prof. Thomas J. Devlin留影
時隔八年后，張奇偉仍然保持著“自己找出路”的派頭，也讓他的研究終于在博士后最后一年出現轉機。
1991年2月，由他獨立署名的論文發表在數學物理界的最高期刊《Communications in Mathematical Physics》。
能登上這一期刊的論文，大多是數學物理方向的奠基性研究成果，甚至被學界視為摘得菲爾茲獎（因諾貝爾獎未設置數學獎，故該獎被譽為“數學界的諾貝爾獎”）的“風向標”。
因此，如果在張奇偉沿著數學這條道路走下去，大概率是能夠做出領域更高水準的工作。但事實上，在1990年10月投稿不久，他便決定1991年伊始入職冷泉港實驗室，徹底從一位“數學物理學者”變成了“生物學者”。
這種橫跨多學科的變化在當時并不少見，可以說，自20世紀40年代以來，物理學家投入生物學研究就已蔚然成風，包括1962年因發現“DNA雙螺旋結構”而獲得諾貝爾獎的三位科學家——James Watson、Francis Crick和Maurice Wilkins。
此后，這場跨界之舉直接帶來了20世紀生物學研究的爆發式成長，并催生了“分子生物學”的誕生。然而，當所有人追根溯源尋找變革之初的那根“導火索”，發現是一本出自物理學家薛定諤（Erwin Schr?dinger），僅僅二百余頁的書刊--《生命是什么》。
但對張奇偉而言，如同對很多前輩（包括James Watson）一樣，這本書也打開了他走向生物學研究的大門。很快，越來越多關于未來人類基因組計劃的討論和報道，如潮水般向他襲來。
1944年出版的《生命是什么?》
薛定諤本人也是受Max Delbrück（物理出身、諾貝爾獎得主、分子生物學之父）工作的啟發
1988年，張奇偉在《美國科學家》上看到Charles DeLisi（時任美國能源部健康與環境研究項目主任）的兩篇文章，一篇是《人類基因組計劃》，另一篇是《Science》上的《分子生物學中的計算機：當前應用和新趨勢》。
其中一句話寫到，“作為生物學的第一個‘大科學’項目，繪制和破譯人類DNA的完整序列，將刺激從計算機技術到理論化學等領域的研究。”
張奇偉預感一場史無前例的生物醫學革命正在逼近。
1989年，冷泉港研究所（CSHL)的創始所長James Watson，兼任美國國立衛生研究院(NIH)人類基因組研究辦公室的第一任主任。
一年后（1990年），他將原任職于Los Alamos國家實驗室（全球Top10，最早建立Genbank的地方）的數據庫專家Tom Marr請到CSHL，組建起冷泉港第一個生物信息學中心和基因組數據庫。
此時正值美國，英國發起的人類基因組計劃開始階段，后來逐步涉及世界上幾乎所有國家，包括發達國家和發展中國家，聯合國的大多數機構。同時，這一項目也吸引了眾多領域科學家的參與，既有成熟的遺傳學家，物理學家、計算機科學家、也有年輕的實習生或學生。
毫無疑問，這是歷史上第一次當一個科學項目成為全球研究焦點的真實反應。
Tom Marr通過朋友各處招聘頂尖計算人才分析海量基因組數據。1991年，張奇偉、William Chang(伯克利計算機科學系Eugene Lawler的博士生，后來到百度做創始CTO)、Wentian Li（Columbia University物理系，現就職Feinstein Institutes for Medical Research）一起，作為助研加入冷泉港的生物信息學中心，與Rich Roberts、Adrian Krainer、David Beach、Dick McCombie等諸多分子生物學和基因組學科學家一起工作，開始了自己全新而漫長的生命科學研究的生涯。
“事實上，一個人永遠不知道畢業后外面的世界會發生什么，正如羅馬人說的：運氣是當準備遇到機會時發生的。”時隔多年，當張奇偉回首自己身上的變化，他覺得那是一種意料之外的必然。
如今來看，人類基因組計劃已成為生物科學和人類健康取得重大進展的基石。
但在上世紀八、九十年代，那些尚未被歷史具名的人們，很長時間都在和爭議懷疑、希望憧憬所抗爭。
被譽為“生物信息學之父”的Michael S. Waterman曾回憶那段草莽期，“晚飯后，Walter Gilbert（分子生物學的早期研究者之一，在Watson實驗室從物理轉到分子生物，因發明化學DNA測序方法拿到諾獎）回到工位，一邊喝著白蘭地，一邊琢磨著怎么才能有精力去做那些無聊而重復的測序工作。他不止一次提出強烈而離譜的建議：我們應該用犯人來做這項工作。
Walter Gilbert
對所有人來說，這一曠世項目都是一次精神和智識上的轉變。
那時張奇偉35歲，對嶄新的生命科學有無法抑制的激動，筆記的一頁中寫道，“還有什么比破解生命密碼和理解我們自己的DNA更有趣?”
但作為一名長期使用數學語言的學者，如何才能找到有價值的生物學問題，是張奇偉面臨的首道難題。
根據分子生物學“中心法則”，生物信息由基因到表型經過“DNA-RNA-蛋白質”不同的調控層次。
當時基因組DNA測序步驟，先將DNA隨機打斷，再把這些片段（~150kb）克隆到酵母載體中去，通過雙端測序得到“anchor”DNA序列，利用anchor序列聚類將隨機DNA片段連續排列得到“Physical Mapping”，最后對最短路徑中每一個DNA克隆片段打斷進行“shotgun sequencing”（霰彈槍測序）和序列組裝。
因此，如何快速定量估計Mapping和sequencing的覆蓋率，是每個基因組中心面臨的一件大事。
張奇偉花費大量時間，閱讀了經典的Lander-Waterman泊松模型（它可以應用于簡單的克隆片段單端測序“Fingerprinting”覆蓋率估計）后，他馬上意識到，雙端測序“anchoring”方法可以大大加快meeting速度和覆蓋率，而且正好可以用上跟導師Percus學到的“Hard-rod Fluid”方法，得到“anchoring mapping”的數學嚴格解。
果然，計算結果很快得到了證實，而且在簡化為單端“Fingerprinting”和連續性近似特出情況下，推出Lander-Waterman公式。
這一方法也在冷泉港基因組的“Physical Mapping”實驗中得到了證實，促使他順利將成果發布于世界四大頂級期刊之一的——PNAS。
張奇偉并不滿足只做理論計算。他意識到，要在新領域打天下，不能靠以前的導師和知識，必須深入了解生物實驗數據的產生過程，還要掌握新領域所用的名詞術語。
張奇偉憑借第一個重要工作——PNAS文章，拿到了NIH新成立的基因組所設立的5年“K01基金”，專門獎勵從非生物專業轉行從事基因組研究的年輕PI（學術帶頭人），使得張奇偉具有完全的經濟獨立性。
張奇偉稱，90年代初，他能參與德州貝勒醫學院基因組中心創始人Richard Gibbs舉辦的“高通量基因組測序與分析學習班”，CSHL舉辦的“分子遺傳學、細胞生物學和裂變酵母細胞周期課程”，都是得益于此。
通過親自動手做一個個經典實驗，張奇偉體會到一個跨學科研究者，尤其是面向生物學上的原始數據時，“首要任務不是深入分析，而是了解數據是如何產生的、誤差的主要來源、數據的質量和數量是否充足。”
1993年，張奇偉（左一）參加CSHL酵母分子遺傳實驗集訓課程
作為這些課程中唯一一個華人面孔，張奇偉的這份勤奮相繼獲得了同事的欣賞和信任。而這其中的一個重要人物，就是被稱為“斷裂基因與RNA剪切發現鼻祖”的英國人Rich Roberts。Roberts是最早提倡生物信息研究的人之一，由他主編的NAR雜志每年都有生物信息數據庫和算法的特刊，1993年，在他剛剛離開CSHL就拿到了“發現RNA剪接”的諾獎，還因此被英國女王親封為英國皇家爵士，入選英國皇家科學院院士。
Rich Roberts
說起與Rich Roberts的緣分，張奇偉稱，從自己一進CSHL，就經常跑到隔壁Rich Roberts辦公室請教各種問題。因此，一些經典研究常常在兩人一問一答間誕生：
當張奇偉問到，“拿到基因組序列最重要的問題是什么”，Rich答，“找基因最難點”，馬上Rich又補上一句，“正確識別外顯子-內含子（exon-intron）”。
就這樣，張奇偉走進了這一課題。1996年，這一研究成果投到PNAS個人署名的工作MZEF（Michael Zhang Exon Finder）。
后來大量應用證明，MZEF在分析難度大（低GC）的第21號染色體、特別是著名的老年癡呆相關的超長基因APP（~300kb, ~20exons）發揮了重大作用。此外，這種Exon-centric方法正好與全基因gene-centric方法，如在MZEF發布的三個月后，Samuel Karlin（國際頂尖應用概率學家）的學生Burge發表的著名的HMM方法Genscan，可以與之完美互補。
實際上，張奇偉并不是其中最具生物學背景的人，DNA的功能原件預測（即外顯子-內含子研究）也只是HGP計劃中的最早期工作，但他在數次合作中全身心投入，屢次顯示出自己的數學物理才能。到1996年，張奇偉憑借MEZF工作獲得了第一個R01獎，升任助理教授，成立獨立的計算生物學實驗室，此后便開始大量參與人類基因結構預測工作。
張奇偉重新梳理過去研究，首次將人類全部外顯子系統劃分為16類，意外發現新一類“dual splice-site”（雙重剪接位點）可以形成“零長度外顯子”，名聲漸大并迅速被諸多教授點名合作。
他與Adrian Krainer、Xiangdong Fu、Robert Darnell、Josh Huang等實驗室，在RNA剪接調控和RNA蛋白結合方面建立起密切而長期的合作關系，便從那時開始。
2001年，張奇偉和Aravinda Chakravarti（現任紐約大學人類遺傳學與基因組學中心主任，和張奇偉一起舉辦冷泉港第一屆計算生物學國際會議）；張奇偉和 B. Stillman（冷泉港研究所所長）
諸多合作者不吝贊賞，“張奇偉對神經細胞重要因子REST/NRSF 、Pumilio、Rbfox調控網絡的研究以堪稱經典。
他開發的ESEfinder、SpliceTrap、Olego、HITS-CLIP分析方法等RNA剪接計算分析工具，一直為全世界生信領域多數實驗室或生物制藥公司所廣泛應用。”
直到最近，張奇偉證明，單細胞RNA-seq可以通過精細計算分出不同poly-A尾巴（last-exon）的mRNA isoform，并以此劃分不同功能的神經元細胞。可以說，RNA分析是所有分子生物實驗室的“bread&butter”（謀生之道），跟隨不斷更新的實驗技術開發新的計算方法，也是張奇偉實驗室近30年沒有停止的工作。
進入新世紀以來，美國社會環境不斷變化，從2001年“9.11”恐怖襲擊到2008年金融海嘯，張奇偉也受到不少影響。
他稱，一邊是妻子早出晚歸在世貿中心工作，長輩在紐約老人院床位緊張，一邊是他自己，需要抽出越來越多的時間去申請不斷緊縮的政府基金(CSHL100%靠基金)。
2009年，正好有機會，德州政府要加大癌癥研究投資，同時德克薩斯大學達拉斯分校（UT Dallas）邀請張奇偉去做第一任系統生物學資深講席教授，并創建系統生物學中心。此事籌劃一年，等兩個孩子都上了大學，2010年張奇偉把全家遷到達拉斯，開啟了教書育人的新篇章。
雖然重建實驗室和教書對科研有所影響，但張奇偉跟老朋友任兵（時任UCSD表觀遺傳聯合研究中心主任）的合作從未停止。他們在國際上率先發表了染色體結構關鍵因子CTCF在人體細胞基因組上所有的結合位點、TFBS motif，等張奇偉搬到UTD后，兩人將Roadmap Epigenome Project（表觀基因組路線圖項目）的合作項目圓滿完成。
后來，任兵繼續參加美國的4D核糖體（4D Nucleome）計劃，而作為客座教授的張奇偉轉而指導清華基因組研究團隊，開發了一系列染色體3D結構實驗技術的算法，并和阮一駿（Jackson Lab，現在浙江大學）合力推動中國3D基因組研究和人才培養。
這些年來，在開展生物學研究方面，張奇偉的研究領域隨著HGP計劃深入和拓展而逐漸發展，包括從基因到啟動子到增強子等順式調控元件，從轉錄到RNA剪接等轉錄后調控，從表觀遺傳學到4D基因組，從單細胞組學到組織器官時空多組學。最近，為了能夠更好的實現從分子--細胞--組織--器官--個體系統生物學的跨越，張奇偉又開始了“早期胚胎發育中細胞-細胞相互作用網絡”的研究。
科學無止境，他那活到老學到老的精神給年輕一代樹立了典范。而對于張奇偉本人而言，他則認為，“生物學問題一環扣一環、缺一不可。在生物信息領域，新方法層出不窮，如同要瞄準不斷變化運動中的目標，難度要比解百年不變的數學難題大得多。”
也正因如此，使得他更加期盼 Walter Gilbert（哈佛大學教授，前面提到的）教授在1991年的預言早日到來：新的研究范式正在興起，當所有基因都被找到（被保存在數據庫中），理論研究將是生物學研究的起點。
2001年，第一張人類基因組草圖發表，預言成真。但如果站在科學的角度上審視，這一成功并非盡善盡美。哈佛大學John Quackenbush曾在2021年指出，“二十年前兩個人類基因組幾乎同時發表，這里面既有科學和技術的勝利，也有政治妥協的成分。‘草圖’的概念非常模糊，導致了很多怪事——2001年宣布草圖完成，2006年宣布最長的1號染色體測序完成，而其它染色體完成時間還要更晚，比如X染色體在2020年才宣布完成，Y染色體至今沒有消息。
2021年，一份完整的人類基因組才終于發表在bioRxiv上（文章于2022年發表于Science）。
目前關于基因組還有很多問題有待回答，比如人類基因的數量、基因的定義等等，我們目前得到的任何版本的基因組都仍然是不完美、不精確的。”
在基因組計劃后的二十余年里，大數據的產生和計算效率的提升，促使無數學者為完善人類基因組，解碼它的遺傳發育功能以及治病的機理而持續努力。
張奇偉講到， “因為無論如何，HGP已經引領了一條不歸路，在我們看到真正的光明之前，還有很長的路要走。”
張奇偉學術生涯的另一面，扎在了中國。
1999年，湯超受李政道委托，開始籌建北大定量生物學中心的前身——北大理論生物學中心。最初湯超每年寒暑假回來兩三個月，后來有了北大來魯華、佘振蘇、歐陽頎等教授的幫助，2001年中心正式成立，張奇偉便被邀請擔任學術委員會顧問。
2002年，李政道理論物理中心樓前：李振勤（中科大1981第一批CUSPEA第一名），來魯華、張奇偉、佘振蘇
那時張奇偉已經離故土二十年了，參與培育和扶持一批年輕的國內生物信息學研究人員，成為他的一大心愿。
他意識到，加大與中國學者交流，將是最好的“突破口”。
2000年，張奇偉應邀在南韓Pohang生物技術大會發言，結識了代表上海中國南方基因組中心發言的陳竺，并相約兩年后在上海見面。那一年，陳竺被任命為中科院副院長，從上海轉戰到北京，主管生物技術局和國際合作局。對于這次結識，陳竺高興，張奇偉欣喜，一個想推動中國生信與國際接軌，一個想為國家學科發展做些事情。
2002年4月，按約定張奇偉去上海參加由陳竺主持的“2002年全球人類基因組大會(HGM2002)”，會后陳竺還委派趙國屏（時任中科院上海生命科學研究院副院長）帶其參觀了南方基因組中心、蔣華良的藥物所、上海交大賀林遺傳病實驗室，以及李亦學組建的上海生物信息技術研究中心（下稱“中心”）。
值得一提的是，自2000年李亦學回國之后，一手創建了中科院上海生命科學研究院生物信息學中心。后來，他繼續整合上海生物信息學主要研究力量，有，中國科學院上海生命科學研究院、國家人類基因組南方研究中心、復旦大學、上海交通大學、上海醫藥工業研究院等11家科研單位，最終才在2002年組建為中心。
張奇偉心生敬佩，“短短幾年，中心已成為國家生物信息技術研究的支撐基地。”而這也再次印證2003年徐鷹教授回國創辦IBW（國際生物信息學研討會），首屆會議定在上海實屬良策。
實際上，那時陳竺心里還有一個大膽的想法，希望將德國馬普學會（Max-Planck-Gesellschaft，MPG）引入上海。
作為長期盤踞在世界科研機構前三甲的科研巨佬，馬普學會在體量和結構上可以對標中國的中科院。而陳竺的打算正是強強聯合，成立“中國科學院-馬普學會計算生物學伙伴研究所”(下稱“馬普所”)。
選第一屆馬普所所長時留影：Dr. Andreas Dress (前排右二)，陳竺（前排右四）
2004年，陳竺和裴鋼（時任上海生科院院長，后擔任同濟校長）試圖招募張奇偉擔任研究所主任之一，盡管盛情難卻，但張奇偉考慮到金力（Cavalli-Sforza博士后）已經是復旦生命科學學院院長，便將金力推向臺前。
這也讓金力后來總跟張奇偉開玩笑，“不應讓我頂替你的位置。”
但張奇偉和郝柏林一起欣然接受了科學顧問委員會成員，后來正是他大力舉薦韓敬東（博士后師從哈佛Dana Farber）擔任馬普所第二任輪值所長（現任北大教授）。
為何張奇偉沒有選擇留在上海？
陳潤生院士對《雷峰網》講到，“當時張奇偉想要回國做兼職教授，北大生命學院院長周曾銓已到冷泉港和他談好，而他家人的清華出身則希望他同校客座。”
后來的事情便是孫之榮、程京、饒子和得到了陳潤生的消息，三位教授迅速出面，說服張奇偉放棄北大。再后來，擔心張奇偉招生不夠，陳潤生還將他在華大基因培養的最好博士生送去冷泉港。
陳潤生、孫之榮、程京、饒子和
2008年5月，在張奇偉，張學工（清華自動化系教授），李衍達院士（清華自動化系前系主任）三位學者的籌措下，我國第一個生物信息學與系統生物學講席教授組發展開來。
在此期間，張奇偉過去廣濟人脈的長處派上用場，生物信息學的奠基人之一的Michael S. Waterman受聘為講席教授組首席科學家，姜濤、王永雄、劉軍、孫豐珠（博士師從Waterman）等多位海外杰出學者紛至沓來。
2010年，張奇偉入職美國南部的德克薩斯大學達拉斯分校。他說到，“正好有個契機，他們找到我頭上，到州立學校無需一天到晚寫基金申請標書，浪費時間，又能有機會為清華做些事情。”
回首看，21世紀以來我國的生物信息學研究快速發展、人才大量涌現，離不開老一輩學者堅守陣地，也離不開一批批留洋海外的年輕一輩反哺。對于張奇偉而言，他總是感慨選擇不易，堅定走出一條自己風格的道路更是難得。
實際上，在他通過CUSPEA考試準備出國留學前，還有一段小插曲。
1979年，張奇偉參加中華全國學聯第十八次代表大會，和北大學生會主席袁純清（一年后李克強接任）、清華學生會主席孫建京（一年后林炎志接任）、伍紹祖等人共同當選第十八屆全國學聯副主席，受到華國鋒、鄧小平等領導接見。江湖傳說，清北中科大這樣的學生會主席是正廳級待遇，因為次年總有機會出任副部級單位全國青聯、學聯的職務。
在風起云涌的1980年代，這批學子思想積極活躍，對中國的前途命運有更多憂慮，確實有很多人藉此通往政壇，走向仕途，諸如袁純清、林炎志、朱善璐、劉能元、陸昊、趙辰昕、陳光浩、周長奎等多位優秀才俊；或是商海浮沉，誕生了“明天系”資本帝國掌門人肖建華、北大光華董事長李明春和周燕軍等人物。
當時，一個前所未有的機會落在了張奇偉身上。
張奇偉稱，“在獲得CUSPEA錄取通知書不久，我準備去上海外語學院參加集訓英語，團委書記遠澤清找到我，帶來了一個重要消息：時任全國青年聯合會主席的胡啟立，計劃在團中央籌辦一個大學部，以便與愈來愈多的國際間大學往來聯絡，希望我能跟家人商量，放棄出國，調到團中央出任第一任大學部部長。”
這一機會難得，張奇偉除了與家人商量，還親自跑到三位中科大副校長家中請教。楊承宗（化學家，也是遠澤清的老丈人）、錢臨照、方勵之的一番鼓勵，最終促使張奇偉擯棄“學而優則仕”，抓住改革開放的良機，走出國門，堅定走科研之路。
多年后，李政道與CUSPEA學生的一次聚會，張奇偉（右一）
時光荏苒，往事已成故事。張奇偉談到，人的一生是有很多機遇和選擇的，能夠不受名利地位誘惑，如同“浮士德抵制魔鬼的誘惑”，卻是很不容易的。
1981年，在飛往紐約的飛機上，張奇偉及百名中國學子，即將在世界歷史上寫下重要一筆。
作者注：
1993年，中國參與人類基因組計劃，生物信息學科迎來大爆發。在近三十年的時間里，一大批生物、化學、物理、計算等專業的學者，前仆后繼加入到學科的產研建設，那是一個靈感迸發、情誼綿長的年代，也是一個走出質疑、迷茫的年代。
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