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在清华大学里这样一份关于跨学科交叉的清单

日期:2020-02-08编辑作者:韦德国际bv1946教育

科研改革路上,聚焦跨学科交叉

记者 刘蔚如


1个月前,从计算机系毕业的清华大学地学系教师付昊桓,带领地学和计算机学科交叉的团队,摘取了今年国际高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔”奖。

3个月前,智能无人系统研究中心、智能网联汽车与交通研究中心、柔性电子技术研究中心三个跨学科交叉机构正式揭牌成立。

1年多前,清华大学教师餐厅开始营业,为不同专业的教师提供了跨学科互动交流的空间,促进学科之间的交叉融合与学术碰撞。

2年前,清华大学成立了交叉学科学位工作委员会,推进教师跨院系兼职和交叉学科学生培养,并在自主科研计划中设立了交叉研究专项,支持开展跨院系或跨学科门类的研究。

有成果、有机构、有环境改善、有制度保障,在清华大学里这样一份关于跨学科交叉的清单,如果向以往追溯,可列举的内容不胜枚举;而如果向未来展望,一定有浓墨重彩的一笔属于12月15日成立的两个交叉实验室——“清华大学脑与智能实验室”和“清华大学未来实验室”。

在十九大报告中,习近平总书记指出,加快建设创新型国家,要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。清华大学校长邱勇表示,创新是21世纪最重要的特征,推动学科交叉是获得高水平创新成果、培养拔尖创新人才的重要途径。清华未来的创新发展一定要高度重视学科交叉,清华大学科研体制机制改革首先要突破的就是学科交叉的难题。

实现“跨越式发展”的创新模式,更好地服务国家重大战略需求和国民经济建设主战场的需求,引领科技发展,清华大学脑与智能实验室和未来实验室杨帆待航,剑指未来。

打造强大的跨学科交叉平台

跨学科交叉研究有多重要呢?有一项统计数据表明,在近100年的300多项诺贝尔自然科学奖中,有近半内容是跨学科交叉研究的成果。

“跨学科交叉研究是取得重大科学发现和产生引领性原创成果重大突破的重要方式,推动跨学科交叉研究是提升创新能力的重要途径,而发展交叉学科需要公共平台来承载。”清华大学主管科研的副校长薛其坤说,“成立脑与智能实验室和未来实验室,是清华大学打破学科壁垒,开展前沿性、引领性、颠覆性研究的重要举措。”

“脑科学是当今科学领域重要的一个理工科和生命科学高度交叉的学科。脑与智能实验室将充分发挥清华大学在理工科和生命科学领域的优势,把世界顶尖的脑科学家和人工智能科学家们汇聚在一起,探索脑科学领域的复杂前沿问题,推动人工智能的研究。”脑与智能实验室主任、清华大学生物医学工程系王小勤教授说。

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据悉,脑与智能实验室将建设一系列核心实验平台,在开发新型的脑活动测量和调控技术,运用工程技术手段探索脑科学中复杂的前沿科学问题和解决脑疾病与脑健康领域的核心技术问题,开发类脑技术、推动通用人工智能系统研究等领域开展重点研究。“脑与智能实验室要在学校推动学科交叉的大框架下做出典范。”王小勤说。

相比于有明确研究方向的脑与智能实验室,未来实验室则更像是一个孕育“黑科技”的“魔法工场”。“科学技术与人文艺术都是人类认识自然界与构建人类社会过程中的智慧结晶,其和谐统一是战略性、基础性与前瞻性创新的动力源泉。”未来实验室主任徐迎庆教授说,“未来实验室将依托清华大学综合学科布局和人才培养的优势,开展科学、技术、人文、艺术的多层次、大跨度交叉,促进人类认知、交互、逻辑产生变革,努力探索人类的未来,不断革新人类生活和工作方式,孵化创新技术和新兴产业,让未来触手可及。”

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“学科交叉很重要的一点,就是这些人要每日每时都能在一起交流,不要低估把这些人放在一栋楼里的重要性。”王小勤说。与他有相同观点的,还有图灵奖获得者、清华大学交叉信息研究院院长姚期智院士,他说:“学科交叉要真正产生火花,必须要在共同的环境里,有很自然的聚集在一起的机会。”

硬件有了,软件也要跟上。“当我们做跟随性的研究时,宽容失败的意义并不凸显;但当我们开始做引领性和超越性的研究时,就必须有容忍失败的体制机制。”清华大学科研院院长周羽表示,脑与智能实验室和未来实验室将在用人机制和考核机制上更加灵活和具有柔性,一方面聚集各学科的优势,在交叉的节点上做出单一学科难以达成的成果,另一方面也通过交叉研究,推动和促进传统学科的发展。

目前,两个实验室都开始启动了人才延揽的工作,将以世界一流的标准,在全球范围内聘请研究人员,以期打造引进国际智力人才的典范,培养深度交叉的队伍,做出有世界影响力的成果,使其成为清华大学新百年的两张“新名片”。

推动学科交叉,一直在行动

30年前,在清华大学第十二次科学讨论会上,学校就明确提出要“加强学科交叉渗透和横向联系”。良好的学科发展基础,为学科交叉提供了条件,而推动跨学科交叉,清华大学一直在行动,并且取得了一系列的成果。

2016年3月20日,由清华大学核研院主持设计的全球首座模块式高温气冷堆示范工程首台主设备压力容器在山东荣成石岛湾核电站顺利吊装就位,标志着我国高温气冷堆技术从“863”时期的“跟跑”位置,到示范工程阶段的“领跑”位置,正式跨入商用阶段,建成后将成为国际首个商用高温气冷堆核电站。

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吊装现场。

“核研院可以说是清华大学从几十年前就开始布局的学科交叉研究,要建设核电站,涉及从核物理到热物理、机械工程、计算机、控制、材料等方方面面的学科,需要很多学科的专家们在一起工作。”高温堆重大专项总设计师、核研院院长张作义说,“就像《水浒传》里的108将,每个人都身怀绝技,但是想要攻城拔寨,就必须要被组织起来,形成团队的力量。”如今,示范电站正在向着并网发电的目标全力推进。

今年6月,清华脑起搏器在巴基斯坦成功完成了首例国外植入,这也是该脑起搏器自2016年10月通过英国标准协会的CE认证后的又一标志性事件。10多年前,清华大学航天航空学院的李路明教授带领着由电子、软件、材料、制造等领域人员组成的团队,利用在载人航天等领域的技术积累,完成了脑起搏器的研制和临床试验,于2013年获批上市,打破了国外公司的技术垄断。

如今,李路明带领的跨学科交叉科研团队不仅完成了多个载人航天型号项目,研制出的神经肌肉刺激仪、生理信号测试盒等4个航天员医监医保仪器,成功应用于“天宫一号”“神九”和“神十”等载人航天任务。研制成功的脑起搏器技术,使我国成为世界上除美国外第二个拥有该技术的国家,目前脑起搏器也继实现无线充电技术后,又新增远程调控、手机APP管理两项功能,开始在全球领跑。

在跨学科人才培养方面,清华大学也一直在推进。2009年,清华大学启动了“信息艺术设计”交叉学科研究生培养项目,由美术学院、计算机系、新闻与传播学院共同建设,突破原有按学科招生模式,通过“多入口、一个平台、多出口”的形式进行教学管理,建立全新的课程体系。2016年,该项目获得了中国学位与研究生教育学会研究生教育成果奖二等奖。

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2015年,第28届国际用户界面软件与技术大会的学生创新竞赛中,清华美院信息艺术设计交叉学科研究生团队Team ZOOO摘得了全场仅有的两个大奖之一“最佳硬件创新奖”。图为团队作品海报。

“这一项目最重要的不是教给学生多少知识,而是学生在学习了这么多知识之后,具有了在面对特定问题的时候,把知识相互迁移,找到自己独特的解决问题的方法的能力。”清华大学美术学院院长鲁晓波说,“通过这样的人才培养项目,有力促使美院与其他院系的深入合作,对设计学科本身的发展也有极大的推动,比如我们不仅承担多项国家社科基金项目,而且也承担了国家973计划项目、国家863计划项目、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目等国家级科学项目。”

科研体制改革推动学科交叉加速前进

2016年4月7日,清华大学校长邱勇在学校第十七次科研工作讨论会闭幕大会上宣布,学校科研体制机制改革正式启动。此次科研体制机制改革明确指出,要聚焦学科交叉、军民融合、前沿部署、科技成果转化4大关键事项,努力实现科学研究从跟踪到引领的跨越。一年多以来,推进跨学科交叉的各项制度和举措密集出台,清华园里的学科交叉在深度和广度上都开始加速。

面对支撑国家重大战略需求、服务国民经济建设主战场和引领未来发展的新要求,原有的基于课题、项目开展广泛的跨学科交叉研究的模式,已不能满足需要。2017年8月,清华大学出台了《关于促进跨学科交叉研究的指导意见》及系列配套政策文件。为统筹组织和管理全校的跨学科交叉研究工作,学校专门成立了跨学科交叉研究工作领导小组和跨学科交叉科研机构管理办公室,11月,跨学科交叉研究工作领导小组第一次会议召开。这一系列举措,为推进跨学科交叉工作做好了顶层设计。

为了在校园内营造浓厚的跨学科交叉氛围,校内各单位和组织开展了不同层次、规模和形式的交叉学术活动,开放交流时间、交叉专题论坛、长聘教授讲坛、教授沙龙、微沙龙等,充分调动全校师生支持、参与跨学科交叉的积极性。“这些措施都是为了建设一个促进跨学科交叉的良好创新生态,保证来自不同院系的师生能深度融合地开展合作,取得具有国际影响力和行业引领性的重大成果。”周羽说。

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2016年10月14日,清华大学科学史系吴国盛教授在“长聘教授讲坛”开讲“科学精神的起源”。

跨学科交叉研究的成果也在涌现。地学系和计算机系组成的跨学科团队连续两年获得“戈登·贝尔”奖,今年该团队的研究更是占据了该奖3项提名中的两席。去年底,由李路明担任主任的神经调控与脑科学国际联合实验室通过立项建设论证,该实验室的国际团队成员来自麻省理工学院、哈佛大学、牛津大学等多个国外高水平大学。

跨学科人才培养的步伐也在加速。从今年开始,清华大学实施大类招生培养,将所有纳入本科招生的专业合并为16个大类,设立首席教授并成立了大类培养领导小组和工作小组。2016年8月,致力于面向全球性挑战问题,培养具有技术、设计和经营能力的创新创业领军人才的全球创新学院迎来了首届学生。学校还设立了通识教育特区“新雅书院”,实行不同专业学生集中住宿,建设高水平通识课程,并开设了本科交叉专业;建立了跨院系的学生未来兴趣团队,全球最大的学生创客空间iCenter和X-lab,形成了创意创新创业教育的完整体系。

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2016年9月8日,全球创新学院在远程智能教室召开了2016级新生座谈会,中美两地师生共话创新发展。

“全球创新学院是一个国际化的跨专业教学平台,我们招收的学生来自10多个不同的学科背景。”全球创新学院院长史元春说,“学院设置导师组,导师组对应学生的项目组,而学生的项目组是动态的,每个学生一年至少要参与三个团队,完成三个项目。”

而就在两周前,新雅书院举行了智能工程与创意设计交叉专业教改项目鉴定会。这一项目依托清华雄厚的师资力量和多学科融合的优势,突破了以往的专业限制,以多学科交叉融合的角度来设置课程。专家们一致认为,该项目把打破学生专业边界与打破教师资源边界的模式融合起来,探索了“学科交叉的教学方法”,建立了“本科交叉学科”的教学模式和范畴,形成了一套行之有效的培养方案。

未来,清华大学还将进一步完善跨学科交叉研究与人才培养的体制机制,加大科研交叉平台的建设力度,继续创造有利于学科交叉的环境。“希望两个实验室经过一定时间的努力,真正体现出科研体制机制创新的成果,体现出推进学术创新的新气象和新作为。相信若干年之后,两个实验室一定能成为反映清华大学科学创新水平的两张靓丽的名片。”邱勇说。

来源:清华大学微信公众号 2017-12-16

题图设计:思维 编辑:徐静

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关键词: 刘蔚如 学科交叉

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