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成功的学科交叉“奇点”哪里来
发布时间:2024-12-03    文章录入:gaojiaosuo    点击:[]

来源:中国科学报   2024-11-26

当下,高校的学科交叉发展和学科共融共生成为大势所趋。但正如英国学者迈克尔·吉本斯提出的,学科交叉被广泛认为是积极的,所有人都相信只要努力追求,就可以实现学科交叉,但最终实现的只是多学科的简单叠加。

吉本斯所言一语成谶,我国高校在学科交叉建设的过程中,学科假交叉、不愿交叉和交叉同质化等问题逐渐显露。

“假交叉”“表面交叉”

目前高校学科交叉效果之所以不理想,主要存在以下问题。

一是同质化问题。当下高校对学科交叉的探索热情日益高涨,但同质化问题也浮出水面,尤其在热点领域,高校在学科交叉建设模式上过于同质化。学科交叉模式可分为向外辐射模式(新技术相关学科和基础学科为其他学科提供技术或理论支撑)、汇聚模式(基于问题,以某学科为中心,汇聚不同学科进行交叉)和自由探索模式(类似学术沙龙,在不同学科“闲谈”中迸发灵感,有利于重大创新突破)。高校可根据自身发展情况,选择适合的发展模式,但考虑到原始创新,应鼓励采取向外辐射模式和自由探索模式。

同质化还表现为重复建设“热点交叉学科”,即各高校重复或模仿建设有研究基础、发展前景好的交叉学科,一些“稚嫩”且非热点的交叉学科或项目受到冷落。

二是“假交叉”“表面交叉”问题。某些高校为了迎合大趋势和标新立异,出现了拍拍脑袋就进行学科交叉的情况,即为了交叉而交叉,或为了申请项目而交叉。比如,某高校虽设置了学科交叉中心相关平台网站,但网站运营的实际内容与学科交叉不符合。如今,学科交叉俨然成为课题申报的重要风向标,某些高校为了申请项目,有意制造学科交叉的假象,申请完项目,学科交叉便被抛弃。

三是不愿意交叉。在我国,高校办学资源短缺是一个普遍现象。各学科面临有限的资源,害怕自身资源被抢夺,为保住既有利益,即使科学发展已出现交叉的迹象,但仍然不愿提交叉、促交叉。

如今,高校各学院在绩效导向下形成竞争关系,导致它们不愿共享资源。即使已进行交叉,跨院系合作的成果最后归属问题、利益分配不均衡问题也是各学院不愿意交叉的重要原因。即使已经加入交叉,很多教师仍会受传统学科思维的影响,产生“单兵作战”的现象。

在笔者看来,之所以出现以上问题,根源在于两个问题仍未明晰。其一,何谓学科交叉,与交叉学科有何不同?其二,学科交叉何为,如何进行学科交叉?

在我国高校,由于学科交叉属于新事物,高校对此缺乏经验,不知怎样进行学科交叉,主要表现为即使成立学科交叉中心后,仍找不到各学科合适的交叉点,故学科交叉没有依托载体,无从下手。

学科交叉不等于交叉学科

学科交叉不等于交叉学科,学科交叉的结果和最终走向也不必然就是交叉学科。

交叉学科是学科交叉催生的阶段性成果,初期可能会因本身可持续发展能力不高而消失,但也可能不断迭代和叠加,最终形成新学科。不过,学科交叉却永不停止。比如,X学科和Y学科进行交叉,形成XY交叉学科,后续发展中,XY交叉学科很容易陷入传统学科组织建制式发展。建立XY交叉学科不是最终目的,即便成为交叉学科后,仍要不断进行交叉。因此,学科交叉远比交叉学科更重要。

而且,交叉学科最大的优势在于“交叉”,其一旦建立,则说明内部已经形成了一套相对成熟的科研范式,这在目前来看确实是一件“好事”。但交叉学科不同于传统学科,它是一门永远在交叉的学科,只有不断与各种学科连续交叉,方能体现其活力和生命力。因此,我们更应提倡“交叉中的交叉学科”或“学科永远在交叉”。

以生物医学工程为例。该学科在国内的发展起步于上世纪80年代,主要源于工科院校的信息技术类专业和力学专业。同时,一些医学院校在生物学、医学物理等相关学科基础上,相继开展生物医学工程专业教育,并建立了硕士和博士学位点。至此,生物医学工程成为一门具有明显交叉特征的交叉学科。

然而,这并不等于生物医学工程的学科交叉已经结束。相反,在后续的发展过程中,生物医学工程不仅与物理、材料学、信息工程等学科进一步交叉,更积极寻求与其他新学科的交叉,如人工智能(AI)+生物医学工程,使得医学手段得到质的提升。

学科交叉的“奇点”

学科交叉成功的关键在于找到不同学科间的适配性“嫁接点”,形成新的创新源点。学科交叉强调学科间的交互和横穿,而学科一旦进行交互,必然会产生重合点。该重合点正是各学科的交叉点,或称作学科交叉的“奇点”。

奇点原本是天体物理学术语,即一个既存在又不存在的点,也可以表示两个事物融合的某个奇妙时刻。学科交叉的奇点则指不同学科间奇妙的交叉融合时刻,其奇妙在于学科交叉的结果既可预期,也可未知,且交叉形成的奇点具有强大能量,可解决某个社会实践复杂问题或突破学科边界,形成新学科。

不同学科模式的交叉会形成不同形态的奇点,可以是几个学科交叉形成的平行节点,也可以是围绕某个问题链接各学科,形成网状拓扑结构。比如,X学科基于已存在问题链接其他学科,形成平行节点,交叉后的结果预期可知,即解决某个具体问题。一旦出现新问题, X学科又会在原有学科交叉的基础上链接新的学科交叉,如此往复,无限拉伸和链接。

同时,奇点也可以是几个学科交叉形成的突出节点,即各学科交叉后形成了新学科,或者几个学科交叉后形成的凹陷节点,即学科交叉后的去向属于未知状态,需要人为进行填充。比如,X学科进行自由探索,并无预期目的和问题,但在自由探索过程中,X学科与其他学科可能的交叉点被发现,但这个交叉点处于凹陷状态(空洞状态),交叉后的结果未知,即不为某一问题去交叉,也不知未来发展如何。此时,就需要人为填充凹陷,即利用可能的交叉点,尝试解决已知问题或未来可能会出现的问题,进行原始创新。

学科交叉的奇点在于“问题”。学科交叉成功的关键在于找到合适且可发展的交叉奇点。否则,学科交叉将难以进行。比如,某高校为促进交叉,联合各学院成立学部,但因各学院并未找到合适的交叉点,只是简单地排列组合,未达到“1+1>2”的效果,反而因资源问题导致合作变为恶意竞争。

从目前学科交叉的建设看,学科交叉被赋予“对社会需求和问题导向的敏感性和实用性”的重任。因此,成功的交叉奇点关键在于“问题”。

一是基于现实问题,将不同学科领域的知识汇聚、协同,解决复杂实践问题并产生新知识或新学科。比如,美国斯坦福大学的 Bio-X计划使命就是以解决生命科学中的现实问题为主旨,通过跨越学科间的界限促进发现、解决问题,创造新知识。

二是基于未来问题,运用学科交叉思维,利用知识资源共享优势,给予各学科知识最大延伸张力和知识嵌入机会,积极引发各学科对未来问题的预测并提前布局,取得重大创新突破。如今,我们以AI为基础,已经研发出以ChatGPT为代表的大语言模型,但我们不能满足于现状,而应站在更宽的科学尺度和人类文明发展高度上构想AI发展的下一步是什么,引导各学科对未来科学可能发生的问题进行预测,并提前布局。

学科交叉的奇点要“大”,要从“小交叉”迈向“大交叉”,从“近缘交叉”(自然科学、社会科学等科学部类内部的交叉)迈向“远缘交叉”(文理之间的大交叉)。当前,技术突破依赖于学科交叉,但大多是相近或相邻学科间的交叉,如集成电路科学与工程依托的是电子科学与技术、物理学等科学部类内部的交叉。

毋庸置疑,近缘交叉确实破解了专业难题,在创新上也有一定突破。但一旦涉及原始创新或重大突破,近缘交叉是受限的。因此,我们要在更大、更宽的科学尺度上考虑大交叉。

大交叉实现重大突破的现实也证明了这一观点。比如,计算机、数学、脑科学等相关近缘学科的交叉,便形成了具有明显交叉特征的AI学科,AI在应用的基础上寻求文理之间的大跨界碰撞,实现了重大创新突破。如中央音乐学院开启“AI+音乐”跨界融合、中央戏剧学院创新融合“AI+戏剧”,共同探索未来音乐和戏剧的无限可能。“AI+音乐”及“AI+戏剧”诠释了科学和艺术的完美结合,未来极有可能突破学科边界或出现新学科。

最后,我们应为“学科交叉奇点”营造和谐共生的良好学科生态。奇点成功的前提是要促进交叉、鼓励交叉,要适当倾斜,并不断优化资源配置,扭转各学科间的对立态势,从“对立竞争”转向“合作共享”。

(作者:马永红、张晓会,北京航空航天大学人文社会科学学院)