科研改革路上，聚焦跨學(xué)科交叉

記者 劉蔚如

1個(gè)月前，從計(jì)算機(jī)系畢業(yè)的清華大學(xué)地學(xué)系教師付昊桓，帶領(lǐng)地學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)科交叉的團(tuán)隊(duì)，摘取了今年國際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。

3個(gè)月前，智能無人系統(tǒng)研究中心、智能網(wǎng)聯(lián)汽車與交通研究中心、柔性電子技術(shù)研究中心三個(gè)跨學(xué)科交叉機(jī)構(gòu)正式揭牌成立。

1年多前，清華大學(xué)教師餐廳開始營業(yè)，為不同專業(yè)的教師提供了跨學(xué)科互動(dòng)交流的空間，促進(jìn)學(xué)科之間的交叉融合與學(xué)術(shù)碰撞。

2年前，清華大學(xué)成立了交叉學(xué)科學(xué)位工作委員會，推進(jìn)教師跨院系兼職和交叉學(xué)科學(xué)生培養(yǎng)，并在自主科研計(jì)劃中設(shè)立了交叉研究專項(xiàng)，支持開展跨院系或跨學(xué)科門類的研究。

有成果、有機(jī)構(gòu)、有環(huán)境改善、有制度保障，在清華大學(xué)里這樣一份關(guān)于跨學(xué)科交叉的清單，如果向以往追溯，可列舉的內(nèi)容不勝枚舉；而如果向未來展望，一定有濃墨重彩的一筆屬于12月15日成立的兩個(gè)交叉實(shí)驗(yàn)室——“清華大學(xué)腦與智能實(shí)驗(yàn)室”和“清華大學(xué)未來實(shí)驗(yàn)室”。

在黨的十九大報(bào)告中，習(xí)近平總書記指出，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破。清華大學(xué)校長邱勇表示，創(chuàng)新是21世紀(jì)最重要的特征，推動(dòng)學(xué)科交叉是獲得高水平創(chuàng)新成果、培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要途徑。清華未來的創(chuàng)新發(fā)展一定要高度重視學(xué)科交叉，清華大學(xué)科研體制機(jī)制改革首先要突破的就是學(xué)科交叉的難題。

實(shí)現(xiàn)“跨越式發(fā)展”的創(chuàng)新模式，更好地服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場的需求，引領(lǐng)科技發(fā)展，清華大學(xué)腦與智能實(shí)驗(yàn)室和未來實(shí)驗(yàn)室楊帆待航，劍指未來。

打造強(qiáng)大的跨學(xué)科交叉平臺

跨學(xué)科交叉研究有多重要呢？有一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在近100年的300多項(xiàng)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中，有近半內(nèi)容是跨學(xué)科交叉研究的成果。

“跨學(xué)科交叉研究是取得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)生引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破的重要方式，推動(dòng)跨學(xué)科交叉研究是提升創(chuàng)新能力的重要途徑，而發(fā)展交叉學(xué)科需要公共平臺來承載。”清華大學(xué)主管科研的副校長薛其坤說，“成立腦與智能實(shí)驗(yàn)室和未來實(shí)驗(yàn)室，是清華大學(xué)打破學(xué)科壁壘，開展前沿性、引領(lǐng)性、顛覆性研究的重要舉措。”

“腦科學(xué)是當(dāng)今科學(xué)領(lǐng)域重要的一個(gè)理工科和生命科學(xué)高度交叉的學(xué)科。腦與智能實(shí)驗(yàn)室將充分發(fā)揮清華大學(xué)在理工科和生命科學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢，把世界頂尖的腦科學(xué)家和人工智能科學(xué)家們匯聚在一起，探索腦科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜前沿問題，推動(dòng)人工智能的研究。”腦與智能實(shí)驗(yàn)室主任、清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系王小勤教授說。

據(jù)悉，腦與智能實(shí)驗(yàn)室將建設(shè)一系列核心實(shí)驗(yàn)平臺，在開發(fā)新型的腦活動(dòng)測量和調(diào)控技術(shù)，運(yùn)用工程技術(shù)手段探索腦科學(xué)中復(fù)雜的前沿科學(xué)問題和解決腦疾病與腦健康領(lǐng)域的核心技術(shù)問題，開發(fā)類腦技術(shù)、推動(dòng)通用人工智能系統(tǒng)研究等領(lǐng)域開展重點(diǎn)研究。“腦與智能實(shí)驗(yàn)室要在學(xué)校推動(dòng)學(xué)科交叉的大框架下做出典范。”王小勤說。

相比于有明確研究方向的腦與智能實(shí)驗(yàn)室，未來實(shí)驗(yàn)室則更像是一個(gè)孕育“黑科技”的“魔法工場”。“科學(xué)技術(shù)與人文藝術(shù)都是人類認(rèn)識自然界與構(gòu)建人類社會過程中的智慧結(jié)晶，其和諧統(tǒng)一是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性與前瞻性創(chuàng)新的動(dòng)力源泉。”未來實(shí)驗(yàn)室主任徐迎慶教授說，“未來實(shí)驗(yàn)室將依托清華大學(xué)綜合學(xué)科布局和人才培養(yǎng)的優(yōu)勢，開展科學(xué)、技術(shù)、人文、藝術(shù)的多層次、大跨度交叉，促進(jìn)人類認(rèn)知、交互、邏輯產(chǎn)生變革，努力探索人類的未來，不斷革新人類生活和工作方式，孵化創(chuàng)新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)，讓未來觸手可及。”

“學(xué)科交叉很重要的一點(diǎn)，就是這些人要每日每時(shí)都能在一起交流，不要低估把這些人放在一棟樓里的重要性。”王小勤說。與他有相同觀點(diǎn)的，還有圖靈獎(jiǎng)獲得者、清華大學(xué)交叉信息研究院院長姚期智院士，他說：“學(xué)科交叉要真正產(chǎn)生火花，必須要在共同的環(huán)境里，有很自然的聚集在一起的機(jī)會。”

硬件有了，軟件也要跟上。“當(dāng)我們做跟隨性的研究時(shí)，寬容失敗的意義并不凸顯；但當(dāng)我們開始做引領(lǐng)性和超越性的研究時(shí)，就必須有容忍失敗的體制機(jī)制。”清華大學(xué)科研院院長周羽表示，腦與智能實(shí)驗(yàn)室和未來實(shí)驗(yàn)室將在用人機(jī)制和考核機(jī)制上更加靈活和具有柔性，一方面聚集各學(xué)科的優(yōu)勢，在交叉的節(jié)點(diǎn)上做出單一學(xué)科難以達(dá)成的成果，另一方面也通過交叉研究，推動(dòng)和促進(jìn)傳統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展。

目前，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室都開始啟動(dòng)了人才延攬的工作，將以世界一流的標(biāo)準(zhǔn)，在全球范圍內(nèi)聘請研究人員，以期打造引進(jìn)國際智力人才的典范，培養(yǎng)深度交叉的隊(duì)伍，做出有世界影響力的成果，使其成為清華大學(xué)新百年的兩張“新名片”。

推動(dòng)學(xué)科交叉，一直在行動(dòng)

30年前，在清華大學(xué)第十二次科學(xué)討論會上，學(xué)校就明確提出要“加強(qiáng)學(xué)科交叉滲透和橫向聯(lián)系”。良好的學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)，為學(xué)科交叉提供了條件，而推動(dòng)跨學(xué)科交叉，清華大學(xué)一直在行動(dòng)，并且取得了一系列的成果。

2016年3月20日，由清華大學(xué)核研院主持設(shè)計(jì)的全球首座模塊式高溫氣冷堆示范工程首臺主設(shè)備壓力容器在山東榮成石島灣核電站順利吊裝就位，標(biāo)志著我國高溫氣冷堆技術(shù)從“863”時(shí)期的“跟跑”位置，到示范工程階段的“領(lǐng)跑”位置，正式跨入商用階段，建成后將成為國際首個(gè)商用高溫氣冷堆核電站。

吊裝現(xiàn)場。

“核研院可以說是清華大學(xué)從幾十年前就開始布局的學(xué)科交叉研究，要建設(shè)核電站，涉及從核物理到熱物理、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)、控制、材料等方方面面的學(xué)科，需要很多學(xué)科的專家們在一起工作。”高溫堆重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師、核研院院長張作義說，“就像《水滸傳》里的108將，每個(gè)人都身懷絕技，但是想要攻城拔寨，就必須要被組織起來，形成團(tuán)隊(duì)的力量。”如今，示范電站正在向著并網(wǎng)發(fā)電的目標(biāo)全力推進(jìn)。

今年6月，清華腦起搏器在巴基斯坦成功完成了首例國外植入，這也是該腦起搏器自2016年10月通過英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（BSI）的CE認(rèn)證后的又一標(biāo)志性事件。10多年前，清華大學(xué)航天航空學(xué)院的李路明教授帶領(lǐng)著由電子、軟件、材料、制造等領(lǐng)域人員組成的團(tuán)隊(duì)，利用在載人航天等領(lǐng)域的技術(shù)積累，完成了腦起搏器的研制和臨床試驗(yàn)，于2013年獲批上市，打破了國外公司的技術(shù)壟斷。

如今，李路明帶領(lǐng)的跨學(xué)科交叉科研團(tuán)隊(duì)不僅完成了多個(gè)載人航天型號項(xiàng)目，研制出的神經(jīng)肌肉刺激儀、生理信號測試盒等4個(gè)航天員醫(yī)監(jiān)醫(yī)保儀器，成功應(yīng)用于“天宮一號”“神九”和“神十”等載人航天任務(wù)。研制成功的腦起搏器技術(shù)，使我國成為世界上除美國外第二個(gè)擁有該技術(shù)的國家，目前腦起搏器也繼實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)后，又新增遠(yuǎn)程調(diào)控、手機(jī)APP管理兩項(xiàng)功能，開始在全球領(lǐng)跑。

在跨學(xué)科人才培養(yǎng)方面，清華大學(xué)也一直在推進(jìn)。2009年，清華大學(xué)啟動(dòng)了“信息藝術(shù)設(shè)計(jì)”交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)項(xiàng)目，由美術(shù)學(xué)院、計(jì)算機(jī)系、新聞與傳播學(xué)院共同建設(shè)，突破原有按學(xué)科招生模式，通過“多入口、一個(gè)平臺、多出口”的形式進(jìn)行教學(xué)管理，建立全新的課程體系。2016年，該項(xiàng)目獲得了中國學(xué)位與研究生教育學(xué)會研究生教育成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

2015年，第28屆國際用戶界面軟件與技術(shù)大會的學(xué)生創(chuàng)新競賽中，清華美院信息藝術(shù)設(shè)計(jì)交叉學(xué)科研究生團(tuán)隊(duì)Team ZOOO摘得了全場僅有的兩個(gè)大獎(jiǎng)之一“最佳硬件創(chuàng)新獎(jiǎng)”。圖為團(tuán)隊(duì)作品海報(bào)。

“這一項(xiàng)目最重要的不是教給學(xué)生多少知識，而是學(xué)生在學(xué)習(xí)了這么多知識之后，具有了在面對特定問題的時(shí)候，把知識相互遷移，找到自己獨(dú)特的解決問題的方法的能力。”清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院院長魯曉波說，“通過這樣的人才培養(yǎng)項(xiàng)目，有力促使美院與其他院系的深入合作，對設(shè)計(jì)學(xué)科本身的發(fā)展也有極大的推動(dòng)，比如我們不僅承擔(dān)多項(xiàng)國家社科基金項(xiàng)目，而且也承擔(dān)了國家973計(jì)劃項(xiàng)目、國家863計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等國家級科學(xué)項(xiàng)目。”

科研體制改革推動(dòng)學(xué)科交叉加速前進(jìn)

2016年4月7日，清華大學(xué)校長邱勇在學(xué)校第十七次科研工作討論會閉幕大會上宣布，學(xué)校科研體制機(jī)制改革正式啟動(dòng)。此次科研體制機(jī)制改革明確指出，要聚焦學(xué)科交叉、化4大關(guān)鍵事項(xiàng)，努力實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究從跟蹤到引領(lǐng)的跨越。一年多以來，推進(jìn)跨學(xué)科交叉的各項(xiàng)制度和舉措密集出臺，清華園里的學(xué)科交叉在深度和廣度上都開始加速。

面對支撐國家重大戰(zhàn)略需求、服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場和引領(lǐng)未來發(fā)展的新要求，原有的基于課題、項(xiàng)目開展廣泛的跨學(xué)科交叉研究的模式，已不能滿足需要。2017年8月，清華大學(xué)出臺了《關(guān)于促進(jìn)跨學(xué)科交叉研究的指導(dǎo)意見》及系列配套政策文件。為統(tǒng)籌組織和管理全校的跨學(xué)科交叉研究工作，學(xué)校專門成立了跨學(xué)科交叉研究工作領(lǐng)導(dǎo)小組和跨學(xué)科交叉科研機(jī)構(gòu)管理辦公室，11月，跨學(xué)科交叉研究工作領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議召開。這一系列舉措，為推進(jìn)跨學(xué)科交叉工作做好了頂層設(shè)計(jì)。

為了在校園內(nèi)營造濃厚的跨學(xué)科交叉氛圍，校內(nèi)各單位和組織開展了不同層次、規(guī)模和形式的交叉學(xué)術(shù)活動(dòng)，開放交流時(shí)間（Open Office Hour）、交叉專題論壇、長聘教授講壇、教授沙龍、微沙龍等，充分調(diào)動(dòng)全校師生支持、參與跨學(xué)科交叉的積極性。“這些措施都是為了建設(shè)一個(gè)促進(jìn)跨學(xué)科交叉的良好創(chuàng)新生態(tài)，保證來自不同院系的師生能深度融合地開展合作，取得具有國際影響力和行業(yè)引領(lǐng)性的重大成果。”周羽說。

2016年10月14日，清華大學(xué)科學(xué)史系吳國盛教授在“長聘教授講壇”開講“科學(xué)精神的起源”。

跨學(xué)科交叉研究的成果也在涌現(xiàn)。地學(xué)系和計(jì)算機(jī)系組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)連續(xù)兩年獲得“戈登·貝爾”獎(jiǎng)，今年該團(tuán)隊(duì)的研究更是占據(jù)了該獎(jiǎng)3項(xiàng)提名中的兩席。去年底，由李路明擔(dān)任主任的神經(jīng)調(diào)控與腦科學(xué)國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室通過立項(xiàng)建設(shè)論證，該實(shí)驗(yàn)室的國際團(tuán)隊(duì)成員來自麻省理工學(xué)院（MIT）、哈佛大學(xué)、牛津大學(xué)等多個(gè)國外高水平大學(xué)。

跨學(xué)科人才培養(yǎng)的步伐也在加速。從今年開始，清華大學(xué)實(shí)施大類招生培養(yǎng)，將所有納入本科招生的專業(yè)合并為16個(gè)大類，設(shè)立首席教授并成立了大類培養(yǎng)領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組。2016年8月，致力于面向全球性挑戰(zhàn)問題，培養(yǎng)具有技術(shù)、設(shè)計(jì)和經(jīng)營能力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才的全球創(chuàng)新學(xué)院（GIX）迎來了首屆學(xué)生。學(xué)校還設(shè)立了通識教育特區(qū)“新雅書院”，實(shí)行不同專業(yè)學(xué)生集中住宿，建設(shè)高水平通識課程，并開設(shè)了本科交叉專業(yè)；建立了跨院系的學(xué)生未來興趣團(tuán)隊(duì)，全球最大的學(xué)生創(chuàng)客空間iCenter和X-lab，形成了創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的完整體系。

2016年9月8日，全球創(chuàng)新學(xué)院在遠(yuǎn)程智能教室召開了2016級新生座談會，中美兩地師生共話創(chuàng)新發(fā)展。

“全球創(chuàng)新學(xué)院是一個(gè)國際化的跨專業(yè)教學(xué)平臺，我們招收的學(xué)生來自10多個(gè)不同的學(xué)科背景。”全球創(chuàng)新學(xué)院院長史元春說，“學(xué)院設(shè)置導(dǎo)師組，導(dǎo)師組對應(yīng)學(xué)生的項(xiàng)目組，而學(xué)生的項(xiàng)目組是動(dòng)態(tài)的，每個(gè)學(xué)生一年至少要參與三個(gè)團(tuán)隊(duì)，完成三個(gè)項(xiàng)目。”

而就在兩周前，新雅書院舉行了智能工程與創(chuàng)意設(shè)計(jì)交叉專業(yè)教改項(xiàng)目鑒定會。這一項(xiàng)目依托清華雄厚的師資力量和多學(xué)科融合的優(yōu)勢，突破了以往的專業(yè)限制，以多學(xué)科交叉融合的角度來設(shè)置課程。專家們一致認(rèn)為，該項(xiàng)目把打破學(xué)生專業(yè)邊界與打破教師資源邊界的模式融合起來，探索了“學(xué)科交叉的教學(xué)方法”，建立了“本科交叉學(xué)科”的教學(xué)模式和范疇，形成了一套行之有效的培養(yǎng)方案。

未來，清華大學(xué)還將進(jìn)一步完善跨學(xué)科交叉研究與人才培養(yǎng)的體制機(jī)制，加大科研交叉平臺的建設(shè)力度，繼續(xù)創(chuàng)造有利于學(xué)科交叉的環(huán)境。“希望兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過一定時(shí)間的努力，真正體現(xiàn)出科研體制機(jī)制創(chuàng)新的成果，體現(xiàn)出推進(jìn)學(xué)術(shù)創(chuàng)新的新氣象和新作為。相信若干年之后，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室一定能成為反映清華大學(xué)科學(xué)創(chuàng)新水平的兩張靚麗的名片。”邱勇說。

來源：清華大學(xué)微信公眾號 2017-12-16

（清華新聞網(wǎng)12月19日電）

題圖設(shè)計(jì)：思維 編輯：徐靜