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我院教授馬永紅、博士研究生張曉會在《中國科學報》發表文章

【 發布日期:2024-12-02 】

近日,beat365英国官网网站(公共管理學院)馬永紅教授、博士研究生張曉會在《中國科學報》發表《成功的學科交叉“奇點”哪裡來》一文。該文章指出學科交叉成功的關鍵在于找到不同學科間的适配性“嫁接點”,形成新的創新源點。學科交叉強調學科間的交互和橫穿,而學科一旦進行交互,必然會産生重合點,該重合點正是各學科的交叉點,或稱作學科交叉的“奇點”,而成功的學科交叉“奇點”關鍵在于“問題”。

成功的學科交叉“奇點”哪裡來

馬永紅、張曉會

當下,高校的學科交叉發展和學科共融共生成為大勢所趨。但正如英國學者邁克爾·吉本斯提出的,學科交叉被廣泛認為是積極的,所有人都相信隻要努力追求,就可以實現學科交叉,但最終實現的隻是多學科的簡單疊加。吉本斯所言一語成谶,我國高校在學科交叉建設的過程中,學科假交叉、不願交叉和交叉同質化等問題逐漸顯露。

“假交叉”“表面交叉”

目前高校學科交叉效果之所以不理想,主要存在以下問題。一是同質化問題。當下高校對學科交叉的探索熱情日益高漲,但同質化問題也浮出水面,尤其在熱點領域,高校在學科交叉建設模式上過于同質化。學科交叉模式可分為向外輻射模式(新技術相關學科和基礎學科為其他學科提供技術或理論支撐)、彙聚模式(基于問題,以某學科為中心,彙聚不同學科進行交叉)和自由探索模式(類似學術沙龍,在不同學科“閑談”中迸發靈感,有利于重大創新突破)。高校可根據自身發展情況,選擇适合的發展模式,但考慮到原始創新,應鼓勵采取向外輻射模式和自由探索模式。同質化還表現為重複建設“熱點交叉學科”,即各高校重複或模仿建設有研究基礎、發展前景好的交叉學科,一些“稚嫩”且非熱點的交叉學科或項目受到冷落。二是“假交叉”“表面交叉”問題。某些高校為了迎合大趨勢和标新立異,出現了拍拍腦袋就進行學科交叉的情況,即為了交叉而交叉,或為了申請項目而交叉。比如,某高校雖設置了學科交叉中心相關平台網站,但網站運營的實際内容與學科交叉不符合。如今,學科交叉俨然成為課題申報的重要風向标,某些高校為了申請項目,有意制造學科交叉的假象,申請完項目,學科交叉便被抛棄。三是不願意交叉。在我國,高校辦學資源短缺是一個普遍現象。各學科面臨有限的資源,害怕自身資源被搶奪,為保住既有利益,即使科學發展已出現交叉的迹象,但仍然不願提交叉、促交叉。如今,高校各學院在績效導向下形成競争關系,導緻它們不願共享資源。即使已進行交叉,跨院系合作的成果最後歸屬問題、利益分配不均衡問題也是各學院不願意交叉的重要原因。即使已經加入交叉,很多教師仍會受傳統學科思維的影響,産生“單兵作戰”的現象。在筆者看來,之所以出現以上問題,根源在于兩個問題仍未明晰。其一,何謂學科交叉,與交叉學科有何不同?其二,學科交叉何為,如何進行學科交叉?在我國高校,由于學科交叉屬于新事物,高校對此缺乏經驗,不知怎樣進行學科交叉,主要表現為即使成立學科交叉中心後,仍找不到各學科合适的交叉點,故學科交叉沒有依托載體,無從下手。

學科交叉不等于交叉學科

學科交叉不等于交叉學科,學科交叉的結果和最終走向也不必然就是交叉學科。交叉學科是學科交叉催生的階段性成果,初期可能會因本身可持續發展能力不高而消失,但也可能不斷疊代和疊加,最終形成新學科。不過,學科交叉卻永不停止。比如,X學科和Y學科進行交叉,形成XY交叉學科,後續發展中,XY交叉學科很容易陷入傳統學科組織建制式發展。建立XY交叉學科不是最終目的,即便成為交叉學科後,仍要不斷進行交叉。因此,學科交叉遠比交叉學科更重要。而且,交叉學科最大的優勢在于“交叉”,其一旦建立,則說明内部已經形成了一套相對成熟的科研範式,這在目前來看确實是一件“好事”。但交叉學科不同于傳統學科,它是一門永遠在交叉的學科,隻有不斷與各種學科連續交叉,方能體現其活力和生命力。因此,我們更應提倡“交叉中的交叉學科”或“學科永遠在交叉”。以生物醫學工程為例。該學科在國内的發展起步于上世紀80年代,主要源于工科院校的信息技術類專業和力學專業。同時,一些醫學院校在生物學、醫學物理等相關學科基礎上,相繼開展生物醫學工程專業教育,并建立了碩士和博士學位點。至此,生物醫學工程成為一門具有明顯交叉特征的交叉學科。然而,這并不等于生物醫學工程的學科交叉已經結束。相反,在後續的發展過程中,生物醫學工程不僅與物理、材料學、信息工程等學科進一步交叉,更積極尋求與其他新學科的交叉,如人工智能(AI)+ 生物醫學工程,使得醫學手段得到質的提升。

學科交叉的“奇點”

學科交叉成功的關鍵在于找到不同學科間的适配性“嫁接點”,形成新的創新源點。學科交叉強調學科間的交互和橫穿,而學科一旦進行交互,必然會産生重合點。該重合點正是各學科的交叉點,或稱作學科交叉的“奇點”。

奇點原本是天體物理學術語,即一個既存在又不存在的點,也可以表示兩個事物融合的某個奇妙時刻。學科交叉的奇點則指不同學科間奇妙的交叉融合時刻,其奇妙在于學科交叉的結果既可預期,也可未知,且交叉形成的奇點具有強大能量,可解決某個社會實踐複雜問題或突破學科邊界,形成新學科。

不同學科模式的交叉會形成不同形态的奇點,可以是幾個學科交叉形成的平行節點,也可以是圍繞某個問題鍊接各學科,形成網狀拓撲結構。比如,X 學科基于已存在問題鍊接其他學科,形成平行節點,交叉後的結果預期可知,即解決某個具體問題。一旦出現新問題,X學科又會在原有學科交叉的基礎上鍊接新的學科交叉,如此往複,無限拉伸和鍊接。同時,奇點也可以是幾個學科交叉形成的突出節點,即各學科交叉後形成了新學科,或者幾個學科交叉後形成的凹陷節點,即學科交叉後的去向屬于未知狀态,需要人為進行填充。比如,X學科進行自由探索,并無預期目的和問題,但在自由探索過程中,X學科與其他學科可能的交叉點被發現,但這個交叉點處于凹陷狀态(空洞狀态),交叉後的結果未知,即不為某一問題去交叉,也不知未來發展如何。此時,就需要人為填充凹陷,即利用可能的交叉點,嘗試解決已知問題或未來可能會出現的問題,進行原始創新。

學科交叉的奇點在于“問題”。學科交叉成功的關鍵在于找到合适且可發展的交叉奇點。否則,學科交叉将難以進行。比如,某高校為促進交叉,聯合各學院成立學部,但因各學院并未找到合适的交叉點,隻是簡單地排列組合,未達到“1+1>2”的效果,反而因資源問題導緻合作變為惡意競争。從目前學科交叉的建設看,學科交叉被賦予“對社會需求和問題導向的敏感性和實用性”的重任。因此,成功的交叉奇點關鍵在于“問題”。

一是基于現實問題,将不同學科領域的知識彙聚、協同,解決複雜實踐問題并産生新知識或新學科。比如,美國斯坦福大學的Bio-X計劃使命就是以解決生命科學中的現實問題為主旨,通過跨越學科間的界限促進發現、解決問題,創造新知識。二是基于未來問題,運用學科交叉思維,利用知識資源共享優勢,給予各學科知識最大延伸張力和知識嵌入機會,積極引發各學科對未來問題的預測并提前布局,取得重大創新突破。如今,我們以AI為基礎,已經研發出以ChatGPT 為代表的大語言模型,但我們不能滿足于現狀,而應站在更寬的科學尺度和人類文明發展高度上構想AI 發展的下一步是什麼,引導各學科對未來科學可能發生的問題進行預測,并提前布局。

學科交叉的奇點要“大”,要從“小交叉”邁向“大交叉”,從“近緣交叉”(自然科學、社會科學等科學部類内部的交叉)邁向“遠緣交叉”(文理之間的大交叉)。當前,技術突破依賴于學科交叉,但大多是相近或相鄰學科間的交叉,如集成電路科學與工程依托的是電子科學與技術、物理學等科學部類内部的交叉。

毋庸置疑,近緣交叉确實破解了專業難題,在創新上也有一定突破。但一旦涉及原始創新或重大突破,近緣交叉是受限的。因此,我們要在更大、更寬的科學尺度上考慮大交叉。大交叉實現重大突破的現實也證明了這一觀點。比如,計算機、數學、腦科學等相關近緣學科的交叉,便形成了具有明顯交叉特征的AI 學科,AI 在應用的基礎上尋求文理之間的大跨界碰撞,實現了重大創新突破。如中央音樂學院開啟“AI+ 音樂”跨界融合、中央戲劇學院創新融合“AI+ 戲劇”,共同探索未來音樂和戲劇的無限可能。“AI+音樂”及“AI+ 戲劇”诠釋了科學和藝術的完美結合,未來極有可能突破學科邊界或出現新學科。

最後,我們應為“學科交叉奇點”營造和諧共生的良好學科生态。奇點成功的前提是要促進交叉、鼓勵交叉,要适當傾斜,并不斷優化資源配置,扭轉各學科間的對立态勢,從“對立競争”轉向“合作共享”。


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