【聚焦双一流】李鹏飞:抓住历史机遇 瞄准世界科技前沿 引领新兴交叉学科研究

来源: 日期 2018-06-26 17:36 点击:

信息时代、智能时代、大科学时代的到来对基础科学研究起到巨大的推动作用,同时也将催生传统意义上学科的新变革。传统学科划分是为了研究的方便和深入,曾起到积极的作用,但在当前已经不能适应时代的步伐,因为许多重大科学问题如脑科学、人类起源、地球与环境等的解决迫切需要多学科交叉融合。

新中国成立以后,学习苏联模式,曾经按照学科和专业划分将一些综合大学拆解成众多专业院校,尽管在短时间内为工业和经济发展培养了大批专业人才,但是带来的教训也值得反思。一方面,除了几个国家组织的重大项目以外,大学学科的隔离使需要多学科协作的工作难以开展;另一方面,基础理论研究无人问津,拉大了与国际先进水平间的距离,导致现在核心科技匮乏,工业转型困难。

近二十年来,许多科技发达国家都在硬件和软件方面大力支持多学科交叉研究机构的建设和交叉研究项目的实施。许多国际著名大学都设立了学科交叉研究中心或实验室,并取得了令人瞩目的成果。顺应历史潮流,并根据西安交大原本“工强理弱”的学科分布特点,西安交通大学前沿科学技术研究院于2010年底挂牌成立,旨在集中打造一个基础科学研究为主的多学科交叉研究基地,面向国际前沿,产出一流研究成果,推动交大基础学科的快速发展。前沿院几年来的发展和成果已经得到国际国内大学、科研管理机构以及媒体的密切关注,充分说明了基础学科交叉这一战略是符合国际科学发展规律的,是符合中国高校科学研究特点的,是符合交大学科建设需要的。

中国西部科技创新港的建设是西安交大的“二次西迁”,是紧抓历史机遇,直面挑战,进行的一次创造性发展战略,必将在交大历史上留下浓墨重彩的一笔,也将为当代大学发展提供独特的思路借鉴。从交大学科发展来说,创新港为建设新时代国际一流学科提供了一流的大平台,特别是为学科交叉提供了独特的机会。前沿院在创新港的平台上,可以更好地扬长补短,继续立足于基础与应用基础学科的充分交叉,产生更大、更多的成果,在相关基础领域为交大继续承担引领者的作用,为交大吸引更多高水平的优秀人才,更重要的是作为国际学术探索者,催生未知的前沿研究方向和领域,将交大基础科研水平推向更高层次。

总体上,可以预见,未来三十年国际科学研究有学科融合、信息化、智能化的趋势。现尝试根据科学走向大势,结合交大和前沿院情况,谈谈未来前沿院学科发展规划。

多尺度材料领域

前沿院的材料科学研究主要偏重于具有独特物理性质或具有重要应用前景的新材料的制备、结构与应用基础研究,在传统材料、薄膜材料、纳米材料以及分子基材料方面已经具有深厚的科研基础,近年来产出了一系列国际引领性成果。目前已有重点研究方向包括多铁材料、磁性材料、光电材料等,未来将更加注重可以增强相关方向、填充间隙、促进合作与创新的人才的引进。在五年内形成宏微纳及分子尺度完整的材料研究人才队伍,建设国际一流材料研究平台,根据具有广泛意义的共性问题建设若干团队。材料的微观结构与性能之间的关系仍然是有待深入研究的共性关键课题,在未来三十年内,前沿院将集中打造以多尺度研究为特色的材料基础研究,力争为人类充分理解材料的构效关系做出贡献,为未来材料的合理设计奠定基础。

多尺度生命与健康领域

生命与健康领域是未来全世界大力开拓的领域之一,而事关人类自身的许多重大问题的认识与解决都需要生物、化学、物理以及信息学等学科的交叉合作才有可能完成。前沿院在生命、健康与其他领域的合作方面具有得天独厚的优势。前沿院现有神经与疾病、组织工程与再生医学、转化医学、线粒体生物学、骨关节与疾病五个研究中心,并且与有机化学、材料化学等中心通过科研合作已经形成了若干方向新颖的创新团队。这些科研方向包括动物水平的行为与表型研究、组织水平的结构与修复研究、细胞水平的机制与操控研究、分子水平的调节、药物设计与疾病靶向治疗研究等。近年来产出的若干高水平成果已经在国际上引起广泛关注,并与国际著名科研机构、著名科学家形成了长期合作创新团队。但是,生命与健康是一个涉及范围非常广阔的领域,为了适应科研深入发展、产生世界首创的需要,前沿院将在未来十年内大力引进结构生物学、病理与药理学、化学生物学等领域的优秀人才,瞄准尖端生命科学问题,有选择地建设一支队伍,利用多尺度、多学科的优势,开展重大疾病机制与治疗的研究。

系统化学与系统生物学领域

随着自然科学研究的发展,人们对复杂体系的认识能力逐步提高,原本关注较为简单的原子、分子、超分子层面的科学研究将延伸至系统化学。系统化学是研究相互作用的分子间的网络关系,并利用分子集群的出现性效应构建新功能实体的新兴科学。系统化学将帮助人类理解亚细胞、细胞以及生物组织的结构与功能,理解胶体、溶液、大气等的形成与性质,从而将人类对复杂系统的认识提高一个层次。当前在国际上对系统化学进行实践探索的科学家仍然非常少,在国内尚未有机构有能力开展,主要原因是它十分需要化学、生物、物理等多个基础学科尖端技术的密切结合,具有显著的挑战性。系统生物学是与系统化学密切相关的新兴学科,前沿院在这方面将具有明显的优势。在创新港平台上,在前沿院几个现有化学研究中心的基础上,通过引进相关方向优秀人才,大力建设面向未来的系统学科,有望形成引领国际前沿的方向,形成交大特色的研究领域。

智能科学领域

未来的科学与技术发展趋势之一必将更加关注具有对力、声、热、电、光、磁及化学环境等具有响应的智能物质。这一领域的发展,仍然离不开多个基础学科的交叉合作。前沿院将着力发展不同尺度的智能物质与材料的研究,如分子机器、智能聚合物、智能无机材料。人工智能与基础研究的紧密结合已经受到国际学术界的关注。前沿院借助多学科协作的优势,将发展人工智能在材料基因组、化学信息学、精准化学合成、神经科学、生物信息学等中的应用,产生明显的学科增长点,为交大在相关学科争创一流贡献力量。

基础研究与仪器设备

科学史上许多重大的进展都离不开先进仪器的发展和应用。但是,当前学科的划分将仪器的设计、开发与相关基础学科研究割裂开来。前沿院将利用自身具有扎实基础学科研究基础和先进多学科设备平台的优势,通过引进优秀人才、鼓励学科交叉等途径,为大型仪器设备的创制提供条件。同时,新仪器设备的应用与优化将在前沿院以及创新港大平台上得到充分支持。

上述对交叉学科发展的浅显判断是建立在对当前前沿院的科研基础与上升态势、交大近四年来强劲的发展势头分析之上。中国西部科技创新港的建设是对前沿院保持特色、继续发展的极大鼓舞。尽管科学发展的超前预测是非常具有挑战性的,特别是对多学科交叉的预测,但是,学科交叉的必要性和基本趋势已经明朗,一些新型学科的发展已初见端倪。相信在交大这片科研的沃土上,乘“创新驱动发展”、“一带一路”和“双一流”建设的春风,基础学科的交叉发展将开出美丽的学术之花!

作者简介:

李鹏飞,教授,前沿科学技术研究院科研副院长。

邮箱:lipengfei@mail.xjtu.edu.cn

学院简介:

前沿科学技术研究院(简称“前沿院”)是西安交通大学于2010年投资筹建的首个“学术特区”,共设11个研究中心,涵盖物理学、化学、化学工程与技术、材料科学与工程、生物医学工程、生物学等一级学科,实行国际通行的科研管理体制。前沿院的建院目标是通过鲜明的学科交叉特色,发展成为世界一流的大型基础科学研究院,同时作为改革的试点,为我国实现科研体制改革的国家战略提供经验。前沿院师资力量雄厚,具有国家级人才称号(千人、院士、青千、优青)的教师比例(46%)位居全国前列。科研平台完善,拥有价值一亿多元、校内规模最大的理科多学科交叉研究平台。综合行政平台与国际接轨,能为师生提供全面、高效的服务。

前沿院在短时间内建立了不可替代的学术地位,成为了西安交大发表高水平论文的主要基地之一,多篇论文发表在Nature、Science、Nature Reviews Neuroscience、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie-International Edition、Physical Review Letters等国际顶级学术期刊上,部分研究成果已经成为相关领域的国际研究热点。Nature旗下的Nature Index 2016 RISING STARS(自然指数2016新星榜)特别评价前沿院是“西安交大进步的突出代表之一”,强调前沿院多学科交叉产生的效果强力推动了交大理科的发展。前沿院科研基础坚实、实力发展迅速,获得了神经科学领域国际最高奖“Brain Prize”、 国家科学技术奖——国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学一等奖等国内外著名奖项,已获批科技部973首席、青年973、教育部创新团队发展计划、国家重点研发项目课题、国家自然科学基金重点和优青等多项大型科研项目,多位教师连年入选爱思唯尔“中国高被引学者榜单”和汤森路透“全球高被引科学家名单”。

前沿院以一流的师资和多学科交叉的研究平台指导学生产出的研究成果引领了国际范围的研究热潮,开辟了新的研究领域,国际化、精英化的模式培养学生具有高度的独立创新能力和出色的国际竞争力,为我国探索一流创新人才的培养机制提供了有益经验。前沿院被中央组织部等部门评为“全国专业技术人才先进集体”,并被《人民日报》《中国科学报》等各大媒体多次报道。其发展模式获得了国家部委的肯定,并对国内兄弟院校的人才引进和管理模式产生了积极影响。