学科交叉

中国人民解放军总医院激光医学科主任医师顾瑛是位一号难求的临床大夫，却“意外”出现在了今年中科院院士大会信息技术学部的会场。　　“信息学部能选择激光医学，我感到交叉学科的春天来了。”顾瑛说。　　感受到春天的不止顾瑛一人。中科院院士制度改革后，特别设立了交叉学科推荐机制，多位交叉学科新院士通过该渠道当选。　　“现代科学技术的一个重要发展方向就是应用于医学，如果能用于诊治人类疾病，将是科技发展的更高境界。”顾瑛对《中国科学报》记者说。为此，她也抓住各种机会同其他院士交流，探讨如何借助其他学科的力量解决临床医学难题。　　数据显示，百年诺贝尔奖有41%的获奖者属于交叉学科，且比例日益升高。近日，多位中科院院士在接受《中国科学报》记者采访时表示：在新形势下，学科交叉步子应迈得更大。　　顾瑛：两条腿不等长就会摔倒　　作为信息技术学部的第一位临床医生院士，顾瑛认为，自己绝不会是最后一位，因为“信息学部包含的学科特别多，几乎没有一个学科是医学不需要的”。　　我国的医疗数据量巨大，需要信息手段分析与应用，各种诊治设备也都离不开信息技术。如刚刚兴起的数字医疗和便携式医疗设备，已经形成了颇为可观的市场。　　“我时刻能感受到患者对医学科技进步的迫切需求，然而面对众多医学难题，单靠临床医生是很难解决的。”顾瑛说，“人是最复杂的生命体，人类健康不仅仅是医生和生物学家的事，也是全体科学家的事。有了其他学科的支持，医学才能真正发展起来。”　　从事交叉科学30年，顾瑛最大的感受是，学科交叉融合之后，视野开阔了，技术手段丰富了，解决问题的能力明显提升，效果绝对是“一加一大于二”。　　但医学同其他学科融合也非易事。曾有科学家形容，刚开始时的感觉是“四处碰壁，困在‘小黑屋’里”。　　对于这一点，顾瑛感受深刻：“我们团队30年才做出一点成果，长期没有高影响因子的文章，我作为临床大夫还可以看病，但对专职科研人员来说就太艰难了，真需要有长期探索、甘于寂寞和另辟蹊径的勇气。”　　究其原因，顾瑛指出：“最大问题在于两条腿不等长，比如临床医学这条腿长，信息技术就是短腿，两者差距太大时，根本走不了，一动就摔倒。所以必须找到相匹配的长腿，还要解决知识融合、协调前进的问题，这就是交叉学科为什么更强调团队合作与强强联合。”　　此外，她认为，交叉学科面临的另一大困难是较为小众，评价体系不成熟，项目评审中很少有交叉学科的专家参加，还需要政策引导 第三大挑战在于突破旧思维、接受新概念。“不过有创造力的人往往乐意接受挑战。”顾瑛说。　　李衍达：不在乎成功只在乎兴趣　　清华大学教授、中科院院士李衍达就是一个不畏挑战的人。　　李衍达的大部分学术生涯都是在学科交叉中度过，60岁开始从事生物信息学研究，是当时的“少数派“之一。现如今，很多大学都设立了生物信息学专业。　　回忆起十几年前建立生物信息学研究组的初衷，李衍达说：“哪里有信息，哪里就需要我们。上世纪90年代人类基因组计划启动后，数据量大增，我发现DNA实际就是个编码系统，这个领域全世界还没有人完全搞清楚，大有可为。”　　从彼时火热的IT界转向较为冷门的生物信息学，很多人不理解他的选择，李衍达却不在乎：“我不怕别人笑话，只要感兴趣就研究。”　　采访中，李衍达用的最多的词是“兴趣”，他告诉《中国科学报》记者：“我转过几次行，每次对搞不搞得成功不是太在乎，关键是我有兴趣。所以必须让科学家自由探索，这是我的深刻体会。”　　在生物信息学之前，李衍达从事过石油勘探数据处理和IT。每次转行，碰上不懂的知识怎么办?　　“不怕，学嘛!”李衍达说：“谁不是活到老学到老?一个人在大学里真正学到的东西有限，大部分是工作后自学的。我们团队有共识，只要不断学习，短腿也可以长长。”　　如今，李衍达团队中一些自动化领域的科研人员甚至被误认为生物专业出身。除了具备基本知识，他还要求能够提出问题。“只分析别人提供的数据，是做不成大事的。要做到一流，必须自己提出问题。”　　他说：“很多学科都是相互交融的，切忌学了什么就受到局限。结合自己的知识，可能还能理解得更深刻。”　　如今，李衍达发现，分子生物学和信息学越走越近。“人体很复杂，比较难交叉，但这是未来发展趋势，做科研是问题出发，目的是解决客观问题，只要涉及到别的学科，就要学习。”　　杨芙清：鸡蛋只有打破才能融合　　“你看过电视剧《陆军一号》没有?”北京大学教授、中科院院士杨芙清兴致勃勃地问《中国科学报》记者。　　得到否定的答案后，她哈哈一笑：“你去看看嘛，我看了三遍!”　　杨芙清说这部电视剧中最吸引她的情节是，两军交战，失败的一方请教“成功秘笈”，获胜一方拿出3个鸡蛋代表其麾下的3个不同兵种，虽然放在一个碗里，但还是3个独立的鸡蛋，只有打破了才能融合起来统一指挥。　　“这和总书记提出的思路是一致的，科技创新要协同创新、融合创新。”杨芙清总结说，只有工业强、农业强、国防强，我国才能成为真正的强国，因此工程科技要和社会科学、人文科学、理科等其他学科交叉，重点培养能交叉融合、系统创新的人才。　　“总书记说创新驱动实质上是人才驱动。我国现在需要交叉融合型人才，没有深厚的知识体系难以应对科技的迅猛发展，这是现在形势发展的需求。”杨芙清强调，科技发展日新月异，人才培养必须具有前瞻性，根据国家和国际发展趋势来规划。　　今年3月，“十三五”规划提出今后5年的100个大项目，杨芙清所在的北大软件与微电子学院第一时间学习、梳理出其中对信息科技人才的需求，利用国家示范性软件学院的政策优势，重新调整了专业方向。　　然而，灵活调整学科设置却是一般高校的奢望。“探索人才培养的新机制是高教体制改革的重点，任务很重、责任很大。”杨芙清说。　　对于未来，顾瑛也寄希望于教育。她说：“从人才培养和学科体系建设开始着手，交叉学科的创新活力才能真正迸发。”

为进一步整合生态与环境学科力量，加强学科建设，培养相关领域的高水平人才，促进区域经济建设与环境协调发展，7月21日，中国科大生态与环境研究生交叉学科中心举行揭牌仪式。 　　中国科大副校长张淑林致辞，她充分肯定了生态与环境学科近年来取得的成绩，希望相关学科以生态与环境研究生交叉学科中心的成立为契机，以人才培养为目标，以科教结合、校企结合为抓手，加强院系、校企之间的联系，积极开展协同创新增强服务科研、教学和区域经济建设的能力，探索一条产学研联动的全新发展模式。 　　中科院生态环境研究中心副主任欧阳志云在致辞中介绍了生态环境研究中心的基本情况，表达与科大加强深层次合作的愿望，希望以交叉学科中心为平台，发挥各自优势，加强学术交流，共享科教资源，共同培养研究生，共同开展科研合作。 　　随后，张淑林和欧阳志云共同为中心揭牌。 　　揭牌仪式结束后，还召开了交叉学科中心发展研讨会。中国科大生命学院副院长周丛照、中科院生态环境中心城市与区域生态国家重点实验室副主任陈利顶分别汇报了交叉学科中心建设的进展情况，介绍了中心的发展规划。规划提出，按照中科院中国生态系统研究网络台站的标准，建设安徽沿江湖群生态站 以交叉学科中心为依托，联合培养研究生，共同申请国家级科研项目。会议还就大家共同关心的如何整合优势资源，促进学科交叉融合，培养高层次创新人才，参与区域环境建设等进行了深入讨论。 　　中国科大生态与环境研究生交叉学科中心由中国科大与中科院生态环境研究中心共建。交叉学科中心的建设目标是，通过科教结合、校企联合，培养生态与环境学科领域的高水平人才，开展一流的科学研究，参与并服务区域经济建设，创建国内一流的生态与环境学科人才培养基地和科研基地。

前不久，十余名院士专家共同见证了我国首个海洋领域国家基础科学中心——“海洋碳汇与生物地球化学过程基础科学中心”（以下简称“中心”）的成立。该中心以“应对气候变化、支撑碳中和需求”为宗旨，通过多学科交叉方式开启全链条海洋研究。中心的领衔科学家是厦门大学海洋与地球学院教授、中国科学院院士焦念志，他长期致力于海洋生态与环境领域的研究，提出的创新性理论对于实现海洋碳负排放具有重要价值。2020年，我国明确提出，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。如何才能实现这一目标？近日科技日报记者就此采访了焦念志院士。他将答案指向海洋，并强调了学科交叉对于实现“双碳”目标的重要意义。结合多年实践，焦念志表示：“学科交叉往往有利于综合性地解决人类面临的重大问题。我国正处于基础科学和技术快速发展的关键时期，更要大力提倡学科交叉，注重交叉科学的发展。”实现碳中和目标需要依靠科技创新记者：在助力实现碳中和目标方面，海洋有哪些潜力？焦念志：我国已在国际上宣布了“双碳”目标，而作为全球最大的发展中国家，发展仍是我们解决问题的主要手段，实现碳中和必须同时采取减排和增汇（增加碳汇）措施,多路径协同发展。如果说减排是我国在能源结构调整方面立下的“军令状”，那么增汇则是为国民经济发展开出的“保险单”。海洋占地球表面积的71%，其总储碳量是大气圈的近50倍、陆地碳库的近20倍，是地球表面最大的活跃碳库，助力碳负排放的潜力巨大，在缓冲气候变化中起到了不可忽视的作用。记者：基于您提出的海洋微型生物碳泵理论，您一直在积极推动海洋碳汇事业的发展，目前已经取得了哪些进展？焦念志：我在海洋科研一线已经工作了四十余年，一直在和海洋微型生物打交道。我们发现，海洋中有无数体积极小、但数量极大的微型生物，它们能够把活性有机碳转化为惰性有机碳，从而将碳长期地保存在海洋里。这一理论，为解开海洋碳库之谜提供了“钥匙”，成为国际海洋碳汇研究的新热点。目前，我们正在推进的海洋碳负排放国际大科学计划，以碳中和全球共识为牵引、以海洋碳负排放科学问题为抓手，已经汇聚了来自33个国家的78家科研院所的科学家。大家通过学科交叉，协同攻关海洋碳汇这一跨学科的国际性难题，目标是打造一个以我国为核心的海洋碳负排放科研示范基地，建立海洋碳负排放技术规范和国际标准，为全球海洋碳负排放提供智慧方案。记者：打造科研示范基地、建立国际标准，这些工作已不局限于理论研究，更多的是在推动研究成果落地。作为科研工作者，您做这些工作的初衷是什么？焦念志：科学发展促进社会进步，科学家不应该是待在实验室里“两耳不闻窗外事”的局外人。现实社会要求科学家在公共领域中，不仅要探寻科学真理，还要参与政府决策、传播科学知识，并通过一系列的行动让科学研究成果惠及社会。例如，全球各国争相提出的碳中和战略目标，就需要依靠科学技术创新才能够实现。要注重培养科研人才的跨学科思维记者：您主持的许多海洋科学研究都是以多学科交叉的方式开展的。在您看来，学科交叉是否是未来科研取得突破的关键？焦念志：自然界的各种现象之间是相互联系的，单一学科知识很难全面、完整地解决某一问题。海洋科学是一门涉及多领域的综合性学科，其分支学科众多，包括海洋生物学、化学海洋学、海洋物理学、海洋气象学、地质海洋学等二级学科及研究方向。以海洋碳汇这一宏大命题为例，已知的重要海洋碳汇机制包括微型生物碳泵、生物碳泵、溶解度泵、碳酸盐泵。这些储碳机制分别从生物、物理、化学方向解释了海洋中的储碳现象，它们并非彼此割裂，而是互相紧密联系。要解决如此宏大的科学问题，必须汇聚国内外智力，多学科交叉进行协同攻关。毋庸置疑，学科交叉是解决重大科学问题的重要条件之一。不仅是海洋碳汇研究，科学研究普遍需要考虑多学科方向交叉融合。我国正处于基础科学和技术快速发展的关键时期，更要大力提倡学科交叉，注重交叉科学的发展。记者：目前，我国高校在学科交叉融合发展方面的开展情况如何？您有哪些学科建设方面的建议？焦念志：近年来，在国家政策指导以及相关部委和省、市科技主管部门的推动下，学科交叉融合已成为高等教育发展的主流趋势，被各大高校所重视。一些高校和研究所更是走在了前头，作出了示范。我认为，在倡导跨学院、跨高校、跨国合作以开展学科交叉研究的同时，更应该从人才培养抓起，在培养科学研究未来人才的起步阶段，就注重对科研人员开展跨学科思维的训练。基础研究成果的取得不可能一蹴而就记者：今年，中心的成立为海洋领域基础科学研究打开了新局面。不过，我国基础研究水平与发达国家仍存在差距，而基础研究是科技创新的总开关，未来我们要如何做才能缩小与发达国家在这方面的差距？焦念志：我国基础研究水平与发达国家有一定差距，这个问题是体现在多方面的，比如对基础研究投入有待提升、全社会支持基础研究的环境需要进一步优化等。但是也要看到，目前我国已经非常重视基础研究，国务院印发的《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，就对全面加强基础研究作出了部署。基础研究是科技创新的基石，但基础研究成果的取得不可能一蹴而就，需要科学家的长期坚持和付出。这是一个漫长的过程，不能急功近利、急于求成。广大的科技工作者是推动基础研究实现重大突破的核心力量。做好基础研究工作，一方面要进一步优化科技工作者的考核评价体系，让他们能够在基础科学领域潜心研究；同时，也要加强对基础科研人才的补贴和投入，重视基础科研平台和实验室的搭建，为基础研究及其参与的科学家提供坚实的后盾和优越的实验平台。除此之外，传承是促进基础研究发展的重要影响因素。如前所述，要注重对基础研究领域人才的培养，培育更多具有科研精神、视野广阔的创新人才。