交大要闻

【观点】关于“交叉创新”的几点想法

2020年是上海交通大学最早建设的学科交叉平台——Bio-X研究院(原上海交通大学Bio-X中心)成立二十周年,交叉学科、交叉创新屡屡成为新闻报道的焦点,如,“交叉学科将成我国第十四个学科门类”“国家自然科学基金委成立第九大学部:交叉学科”等。学科交叉历来都是科技创新的源泉——诺贝尔奖中数量众多的获奖者来自交叉学科这一事实就是最好的例证。但如何实现学科交叉的成功、交叉创新的落地,似乎又远远不似写“关键材料”时列举一批学科门类、规划几个发展特区、再成立几个“X”科学协会那么简单。

 交叉学科须有“交点”、有“初心”

 1998年,美国科学院院士James Spudich和诺贝尔奖获得者朱棣文共同发起美国斯坦福大学“Bio-X计划”。该计划以解决生命科学的问题为“初心”,基于斯坦福大学生物学与医学、工程学、计算机科学、物理学、化学等不同学科开展跨学科研究。它促进了生物学与各学科领域研究人员的沟通交流与合作,成功破译了人类遗传基因密码,在生物科学研究领域取得了突破性的成就,成为美国以大型跨学科研究计划为核心推动跨学科研究和协同创新的典范。

2000年,时任校长谢绳武发起成立上海交通大学“Bio-X中心”, 由诺贝尔奖获得者朱棣文担任名誉主任、时任校党委书记王宗光担任中心主任。尔后贺林(作者)作为继任者,以生命科学为“交点”、解码生命为“初心”,交叉融合校内外多学科资源,在“脑科学”“遗传与发育生物学”“生物信息学”“DNA纳米技术”“基因组解析与合成”等方向均取得了突破,如,彻底破解了“有记载的人类第一例孟德尔式遗传病”的致病基因和分子机制,坚持不懈地探索精神分裂症等脑疾病的致病原因,创新生物学大数据分析理论和方法,智造DNA纳米机器人,突破“卡脖子”瓶颈实现超高通量化学生物学基因合成等。

不忘“解码生命”的初心是用好“交叉学科”工具、取得“交叉创新”成果最重要的基础,没有以“大生物学”问题为导向的研究设置,抑或盲目的学科交叠,是很容易导致热闹的“联欢”和冷清的“散场”的。

 学科交叉呼唤有勇气打破常规的复合型人才

 开展跨学科研究,自然需要多学科人才的支撑。纵观Bio-X研究院的成长历程,Bio-X作为一个平台,吸引了来自多个单位、多个学科的兼职教授的青睐,他们自发地参与到“解码生命”的工作中来,(如在Bio-X交叉兼聘十余年的上海交通大学化学化工学院教授、中国科学院院士樊春海等),他们在交叉融合研究中发挥了重要的作用。

相较于来自外部的兼职教授的协助,我们更需要培养自己的人才,特别是打下过“数理化生医文”多样基础、具备扎实的多学科背景的学生。在这一方面,上海交通大学有着自己独特的优势:目前电子信息与电气工程学院跨学科学习本科联读班就给Bio-X提供了优质的人才后备。但客观地说,目前整体的教育体系相对于交叉学科研究的需求来说还远远不够,交叉学科研究还需要更多能把基础知识内化成独立的科学精神、思想和方法的学生。

跨单位同行的帮助、复合型人才的加盟,是落到交叉研究“交点”上的机缘。而对于交叉创新工作,更需要耐得住寂寞、坚持自己的研究“初心”,并且肯“活到老、学到老、干到老”的人。如两次获得诺贝尔奖的弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)先生,他一生埋首实验室,自掏腰包资助课题,最终发明了改变世界的蛋白质测序、核算测序的化学生物学方法。

此外,学科交叉工作也须有包容心且打破常规。一方面,“交叉创新”要容许失败、人才的成长也要允许犯错;另一方面,脑科学探索的历史也告诉我们,“创新型人才”的行为也往往不同凡响。如被誉为“科学狂人”“人类基因组计划之父”的克莱格·文特尔(Craig Venter)先生,可谓“天马行空”“离经叛道”,可他在人类基因组计划里几乎凭一己之力取代美国国立卫生研究院(NIH),尔后又奠基并引领长寿研究、合成基因组计划。这样的“特殊”人才/人物,是否有适合他/她(们)生存的土壤?

 交叉学科评价体系应唯创新而“立”

 科研工作的评价体系是人才培养、人才成长、机构生存、学科发展、科教兴国绕不开的话题。近年反复强调的“破除五唯”,意义深远。“五唯”破除了,那“立”什么呢?我认为,对于交叉学科研究而言,不论是“评”项目还是“评”人,应当“唯创新”而“立”,因为创新是学科交叉的唯一核心目的。

通常,不同学科的同行评议,似乎多少都会形成一定的“评价定式”,例如:高通量的遗传学研究或者大数据分析锁定了大量的风险基因,这原本是极具创新性的发现,却在同行评议里被冠以“没有功能研究、不系统、不深入”这样的评价,似乎只有加入了低通量的模式细胞、模式动物的套路分析才能体现生物学家的价值、才能符合分子生物“研究标准”。而这样的“标准”,恐怕会让交叉学科、原始创新工作水土不服。这就对同行评议提出了新要求——对创新性发现采用的评价方式很有“创新”的必要。

 成功的学科交叉需要让碱基配对的“共价键”

 以Bio-X开展交叉学科研究的经验为例,成功的交叉探索、生医配合、文理互通、校院际协作,往往都是“酶促”形成的“共价键”。取得突出成果的交叉合作、顶尖论文发表、专利成果申请……看似纯粹兴趣导向的“民间自发”,常常会产生最扎实牢固的融合和创新成果。这是因为,在某种程度上,交叉学科的研究尝试很多起始于突发的“灵感”。“灵感”来时,往往连最基本的验证都还没有做过,更不用说有什么研究基础了。很多时候,这种“灵感”要正式申请到专项经费支持会有较大的困难。因此,如何真正精准地支持有原始创新潜力的交叉研究项目,需要政策和程序上更多细节的考量。给予像Bio-X这样有资质、资历的交叉创新平台更多的资源和更大的自主权,也许应当成为未来科学研究战略方向之一。

交大人脚踏实地做事的品格,学校坚持不懈的医工交叉、文理交叉项目支持,本科跨专业双学士学位人才的培养等,都是学科交叉、交叉创新工作的优势所在。Bio-X作为交大交叉学科领域的优质基地,历经二十年发展,业已在多个交叉学科创新探索领域取得丰硕成果,如:心理精神疾病遗传学为代表的文理交叉、为扫除出生缺陷开展的医工交叉的“遗传咨询”、生物学大数据与信息科学的交叉、纳米科学与核酸分析的交叉、化学生物学交叉等,研究院不仅依托学科交叉成果在国际评估中做到了名列前茅,在教学工作中也在国内高校中创新开设了“行为遗传学”这样的文理交叉课程。一方面,我们持之以恒地秉承低姿态,独立自主地坚守“解码生命、交叉创新”的阵地;另一方面,我们相信,在上海交通大学“推进交叉创新战略”的布局里,Bio-Xer们可以承担起“突破常规、不拘一格”的创新型科、教、研使命。


上海交大Bio-X研究院院长、中国科学院院士 贺林
新闻中心、交大Bio-X研究院