科研五点零
一、21世纪科研创新特点
科学研究的定义是:为了增进知识,以及利用这些知识去发明新的技术而进行的系统的创造性工作。科研活动发展到当今的阶段,早已不是大众想象中的 “爱迪生试用了接近1600种灯丝材料最终成功发明了电灯泡”这样的模式了。“科研”成为了多个职业科研人员进行的高度分工又高度合作的一项工作。 具体到医学方向,我们可以看到以下几个方面的特点:
1)研究深度:由整体向细胞水平、分子水平,又向系统水平转变。一项好的研究,要有细胞水平的论证、分子水平的论证、模式动物水平的论证,以及指导临床标本水平和病人整体水平的论证。最重要的是,要将不同水平的结论整合和统一起来。
2)研究形式:由单学科向多学科整合转变。一项有影响力的研究,必须跨多学科,运用多学科技术手段,而不能只运用某一个技术学科的一种技术手段。通常要运用分子生物学手段、细胞生物学手段、医学遗传学手段、病理生理学及医学统计学手段,甚至还要用到生物物理学和医用材料学的手段。颠覆式的创新一定是在交叉学科等边缘学科中,或者是在热点研究视野的边缘地带产生。科研者要有能力将不同学科的不同手段有机整合起来,并共同指向同一个科学问题的解决,也要有能力将创新视线移到热点领域的边缘地带。
3)科研目的:由单纯科研向科研效益型转变。越来越多的科研项目,从纯理论研究转向应用型或应用基础型研究。这也是研究型医院中的以“转化医学”命名的实验室越来越多的原因。
4)研究规模:由单个实验室向多个实验室,甚至多中心转变。如分子生物学实验室、细胞生物学实验室、遗传学实验室的多实验室参与。大型科研项目,则往往需要疾病动物模型中心、医学工程材料研究中心、医学信息统计和处理中
心等多中心参与。
近年来在科研形态上的这种转变,是巨大的,是革命性的。当代的科研,完全不同于阿基米德时代,泡澡就可以发现科学;不同于牛顿时代,在苹果树下睡觉就可以发现科学;也不同于孟德尔达尔文时代,凭着富余生活的业余爱好,就可以发现科学。靠个人才能发现科学的时代好像逐渐离我们远去了。现代医学科研的进行,需要配备拥有各种精密仪器的生物技术实验室,需要大团队大合作,才能真正取得一些突破。例如,如果你想打造优秀的生命科学或医学科研团队,你要有分子生物学方面的专家,你要有细胞生物学方面的专家,你要有病理学、遗传学、信息学、统计学甚至材料学方面的专家。
有效的创新必须在人类需求的驱动下才能启动和达成。 真正的突破性创新,更往往是那些已满足基本需求的人脑中产生的灵感火花。这些人,即所谓的大科学家,往往心态富足,思想和行为独特而自由奔放。这就是人类的创造特性。然而, 在当代这种社会变革背景下,却出现了一个和人类创造特性相违背的趋势,就是科研越来越成为一种只能由职业选手、专业人员从事的工作。越来越多的科研工作者不是从兴趣爱好出发,而是不得不将科研工作视为赖以生存和养家糊口的职业。科研创新活动所指的问题越来越深入与复杂,又迫使职业科研团队合作的规模越来越大,构成越来越多样。
有效的人类创造需要参与创新的个体具有特立独行的思想和心灵。大规模的团队合作,又需要团队各成员有统一的目标和协调的行动。这样,悖论就产生了。
21世纪科技时代就是这样一个具有鲜明特点的新科技时代。新的时代一定会有一种新的科研模式,去解决个体与全局,创新与继承之间的悖论。
在2013年4月的汉诺威工业博览会上,德国政府提出了“工业4.0”战略,目的是为了提高德国工业的竞争力,在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同。在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。学术界和产业界的普遍观点认为,工业1.0实现了“大规模生
产”(蒸汽机的发明),工业2.0实现了“电气化生产”(电力的广泛应用),工业3.0实现了“自动化生产”(产品的标准化),而工业4.0将实现“定制化生产”,并且定制周期简短,生产方便快捷。“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,即革命性的生产方法。
科研的发展也如历次工业革命一样经历了一个发展演变的过程:从四大文明古国的科学曙光,到古希腊古罗马时代的科学启蒙;从中世纪科学与宗教的剧烈碰撞,到近代天文、物理、化学的萌芽;从哥白尼的日心说,到达尔文的进化论;从孟德尔的豌豆到摩尔根的果蝇;从青霉素的发现,到紫杉醇的提取;从沃森克里克的DNA双螺旋到人类基因组测序的完成。在科技创新的历史道路上,人类或苦心孤诣,或心灵碰击,或天马行空,或众志成城,各种方式和阶段交替上演,数千年步履蹒跚,不经意地就穿过了21世纪的门槛。科研团队中个体与全局,创新与继承之间的矛盾,使得革命性的新科研方法的诞生非常急迫。
二、科研模式的发展路径与特征
人类科学研究已不期然地经历了科研1.0、2.0、3.0、4.0时代,目前正迈入科研5.0时代。那么,什么是科研1.0,2.0,乃至5.0呢?
1)科研1.0:
是指那些由某个具有超常洞察力和想象力的人获得的零星的偶发的新知识和发明,如阿基米德总结杠杆原理和浮力原理等。
这一阶段重要成果有:关于自然界万物的本质问题解释——元素论;关于物质结构问题解释——原子论;关于天体系统的模型问题解释——宇宙论。古希腊人对自然哲学做出了巨大贡献,古罗马人则在实用技术上取得了重要成果。
这一阶段取得的成果是辉煌的,但是我们必须注意到,由于完全依赖科研主体(这一时代的“天才”)自身的智慧与想象力,缺乏规模化、持续化、系统化
的研究体系,这一时期的种种发现都带有相当大的偶然性成分,科研产出的效率非常低下,后续也难以进行持续性的探索和研究,往往只能停留于对种种表象的归纳总结。
2)科研2.0:
是指一些有一定知识的人利用系统的学术知识和工具进行研发。这些人往往是贵族出身,有钱有闲,或者获得贵族的支持,可以从自身的兴趣出发专职进行科学研究,如牛顿、达尔文、孟德尔等。
这一时期,自然科学的发展成就卓著,取得了一系列重要成果。开普勒发现了行星运动的椭圆定律、面积定律、周期定律;伽利略发现了自由落体定律;牛顿系统论述了惯性定律、作用力反作用力定律、加速度定律和万有引力定律。但这一时期的科学发展仍是落后于生产技术的。例如:战争中发射了无数的炮弹,人们却搞不清怎样才能通过改善弹道设计提高命中率。多数学科还很落后,主要仍是在收集材料,积累经验,进行分门别类的初步整理阶段。
这一阶段的科学研究带有浓厚的“贵族的玩意”色彩,几乎所有的科研活动都有贵族、大商人甚至国家出面资助。这一时期的科研群体规模仍然非常小。直到十九世纪以前,科学家多数都出身于贵族家庭、中产家庭,至少是受过高等教育的家庭。他们之所以成为科学家,除了浓厚的兴趣和自身的努力之外,更关键的是享受到了当时极度稀缺的系统化教育资源。这一阶段的科研,仍然是少数人的游戏。
3)科研3.0:
是指专业研究机构里,如高等学府、专业研究所的课题组研究模式。每个科研工作者都是职业的科研工作者,他们以一个科研小组的形式对一些科研问题进行攻关。
这一阶段从十九世纪末开始持续至今,取得了许多关键性科研成果,包括现代物理学的两大支柱——量子论和相对论,以及DNA结构的确认,计算机的发明
等。
这一模式发展到现在,仍是目前最为大众所熟知的“科研”模式:课题组负责人申请项目/课题,安排学生做实验,发文章,写专利。支持一个课题组的主要经费来源是各种横向/纵向的项目/课题,为了获得足够的经费,保证实验室的正常运行,课题组负责人往往不得不将大部分精力花费在课题申请环节,而从事科研的主体是他们的助手和学生。越来越多的科研人员从事科研不是从自己的兴趣爱好出发,而是不得不将科研工作视为赖以生存的职业。
这一模式发展到现在,形成了规模空前的专职科研队伍,取得了众多重要成果。同时,这一模式展现出的弊端也是非常明显的。在现阶段,从政府到学校和研究机构,对于科研水平的评价标准都是比较单一和落后的,“影响因子”指向性过强。同时,国家在科研经费的投入上重器材,轻人才。科研经费向资深专家倾斜严重,海外归来学者和本土学者的待遇和晋升通道差别较大,加之研究生和青年学者相对较低的收入水平,这一系列因素不可避免地造成了一部分本土高质量青年科研人员的流失。而部分科研人员选择科研的目的也不单纯,很大一部分研究生选择继续深造,是为了逃避社会,缓解就业压力或者为就业增加砝码。偏离了科研兴趣,面对着晋升或者毕业必需的文章压力,同时还要为生活中柴米油盐的琐事担心。如果使用这样的研究人员作为科研主体,科研产出的效率可想而知。
4)科研4.0:
是指政府或大公司通过影响力组织多个专业的科研团队进行合作科研。多见于各种国家级项目或国防军工项目,如曼哈顿工程、探月工程、人类基因组计划等。这种模式的优势非常明显,即在可调配范围内进行大规模的投入和大范围的资源整合,科研产出的效率明显高于之前的任何一种模式。
这类模式对于资源调配与投入要求都非常高。不过近年来随着经济环境的改善,越来越多的“重大专项”不断上马。这本是一件好事,但许多课题往往止于论文发表,也只满足于论文成果,对于解决实际科学问题意义不大。另外,由于