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【学科前瞻三十年】张磊:定位学科交叉强基石 促创科学融合新纪元
来源:交大新闻网 日期 2018-11-08 08:36 点击:

自然的面纱在历史的长河中摇曳欲揭。不知多少万千年前,古人攀木而下、执掌火种,结绳记事、抽象数字,落笔生纹、聚造文字,记录因果、思辨逻辑,观星察时、窥看天文,逐河登山、步量地理,劈路入海、驾驭物理,治陶冶金、运用化学,植物畜牧、探索生命,将人类这一种群推送到了万物之巅。又到数百年前,学者先贤求定量、讲分析、重归纳、探原理,释蒸汽之力,携电磁之威,借量子相对之术,辟自然科学体系,保原始创新突破,促技术革命更迭,推产业升级换代,带来今日万花齐放、百科争鸣的欣欣向荣之势,由此我们的文明飞跃向前,滚滚不可遏制。

纵观当前全球科技发展态势,新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃孕育,涉及物质结构、宇宙演化、生命起源、意识本质等领域的基础科学研究正在酝酿突破,且信息、生物、新材料、新能源等前沿技术发生广泛渗透,从而导致基础研究前沿突破精彩纷呈,学科交叉特征愈发突出,知识创新、技术创新和产业创新进一步深度融合,新一代技术群和新产业增长点的未来前景触手可及。而由于基础科学研究在提升原始创新能力、培育高新技术发展、培养创新人才的战略源头地位和构建创新文化的重要基石作用,目前世界主要发达国家正在普遍强化基础研究战略部署,使得全球科技竞争不断向基础研究前移。

经过数十年的发展,随着我国综合国力和基础研究经费投入的快速增长,现代中国的基础科学、技术科学和应用科学都得到了系统的建设并在逐步追赶、并行甚至引领世界前沿的发展,尤其是在基础科学领域,其整体水平、综合实力和国际影响力都取得了举世瞩目的成就。在新领域探索和新原理发现方面,基础科学为技术科学、应用科学和社会生产提供了强大的理论指导和开拓引导,真正起到了思想发动机的作用。但与建设世界科技强国的要求相比,我国基础科学研究短板依然突出,在具有国际影响力的重大原创成果,促进经济社会发展、保障国家安全的作用,和创新文化氛围等方面需要进一步完善和优化。

在此背景下,基础研究如何持续葆有活力,进一步发挥好基础学科的战略引擎作用,补齐科教发展短板,孕育培养下一代创新人才,担当中华民族文明伟大复兴中建设创新型国家和世界科技强国的源头创新历史重任,更好地服务于国家重大需求、国民经济主战场和“一带一路”等倡议,就成为未来三十年发展的首要问题和任务。在此笔者拟从学科交叉融合这一科学发展的大趋势下基础学科的作用和建设为着眼点,展望未来发展的远景。

第一,广览当前科技成果,聚焦学科立体交叉。科技发展至今,原本日益深入、蓬勃向前的众多学科方向上,各种新现象层出不穷,各种新技术广泛渗透。尤其是在微观层面,世界科技发展到了对物质性质的了解从介观尺度向原子和分子尺度延伸的历史节点,无论能源、材料、机械、电气等诸多学科都在触及物质原子、分子层面的具有共性的基本科学问题,如新材料表界面微尺度行为机制,仿生能源分子设计、微纳加工制造、局域电磁场调控等,虽然是从各自学科的角度发现了海量的现象,并用看似独立的学科特有“语言”对这些现象进行了描述和整理,但我们应该清晰地看到,这些问题就实质而言是对物质运行的基本规律和原理的同为一体的探索揭示,这就为基础学科的发展提供了一个前所未有的历史发展机遇。我们的基础科研工作者在这种良好形势下应当主动积极融入到其他学科的发展中去,解放学科思维束缚,打破学科壁垒障碍,聚焦学科交叉,学习掌握不同学科的“语言”描述体系,分析诸多学科对物质世界的海量探测结果,从而对复杂物质世界进行更加全面的了解和认识,将基础学科建设成为诸多学科交叉发展的强健基石。

第二,提升源头创新能力,促进科学深度融合。在定位学科交叉强基石的基础上,在促进学科融合发展的目标下,基础学科应把提升原始创新能力摆在更加突出位置,要积极广纳一流人才,重视实验技术力量支撑,并培养造就具有国际水平的战略科技领军人才和创新团队;建设交叉研究高端平台,加强基础研究创新基地建设;整合国际科教资源,组织实施国际联合合作,打造“一带一路”国际创新团体;坚定创新自信,勇于挑战最前沿科学问题,敏于做出更多原创发现,敢于提出更多原创理论,善于探索应用转化途径。从而全方位、立体式地提升基础学科自主创新能力,多角度、多层次地促进基础、技术和应用科学的深度融合,催化式推进世界科技进步和产业发展,为当前科技进步保驾护航,为下一代革命和变革积蓄战略力量。

第三,面向社会实际需求,确保协同高效发展。在未来有限的发展时空内,基础学科当优先以促进取得重大突破性进展和服务创新驱动发展战略为出发点,面向科学技术发展和我国经济社会的迫切需求,凝练具有重大科学意义和战略带动作用的学科交叉问题,为国家制定重大项目和重大研究计划指南以及重点领域战略部署提供指导。以西安交大创新实际为例,在新能源、新材料、智能制造、航空航天、通信等学科方面拥有雄厚优势,但这些领域长久保持制高点的地位对具体方向的源头创新提出了更高要求。而学校理化学科已经在表界面原子分子工程、光场及其量子态调控、软物质动态结构功能与调控、分子与微尺度结构调控及其功能化等对应方面提前布局,并将继续深入建设,从而实现与相关学科的高效协同发展。

为满足未来学科发展的要求,做好创新开拓保障,我们应该在制度政策和精神文化两个方面做好准备。

制度政策保障方面,正如前文所述,未来基础学科和应用学科的提质发展离不开交叉协同,因此需要在本科生和研究生的多学科交叉贯通培养模式,跨学科科教人员流动与评聘考核,学科建设资源统筹,学科成果开放共享等方面切实进行制度创新和政策保障,加快推进适合于学科交叉融合的各类平台建设,努力做到学科“分类”但不“分割”,确保学科之间的连通性,充分提升基础学科在学科交叉融合中的发展基础。

精神文化建设方面,应秉持爱国爱校、严谨治学的优良传统,深化自力更生、艰苦奋斗的特色大学文化,继续弘扬“胸怀大局、无私奉献、弘扬传统、艰苦创业”的西迁精神,脚踏实地、埋头苦干、不畏艰难、开拓创新,着力构建多学科学术沟通与思想交流的优良环境,营造奋勇向上、开放共赢的学术氛围,使科教工作者在思想上积极成为学科交叉的思考者和科学融合的神经元。

在学科交叉融合、催化发展的新纪元节点上,学校的建设迎来了“二次西迁”的历史机遇,个人、学科、学校、地区、国家和世界的发展和责任,现代科学和高等教育的现实和未来,将在中国西部科技创新港交汇碰撞,展开一首澎湃的腾飞交响曲。对此,我们万分期待;为此,我们满怀动力。

作者简介:

张磊,理学院教授、博士生导师。西安交通大学青年拔尖人才计划(A类)、陕西省百人计划青年项目获得者。研究方向为水溶液中微观体系复杂凝聚合作现象与规律研究。目前担任中国生物物理学会冷冻电子显微学分会理事、中国细胞生物学学会细胞工程与转基因生物分会常务委员等。主持在研国家自然科学基金三项。在Nature Chemical Biology,Nature Communications等高水平学术期刊发表论文40余篇。

邮箱:zhangleio@xjtu.edu.cn

物质结构与功能调控研究所简介:

物质结构与功能调控研究所隶属于理化研究院,现有人员41人(其中教授22人),依托教育部物质非平衡合成与调控重点实验室,科技部新材料国际研发中心和陕西省先进功能材料及介观物理重点实验室,旨在以国家相关战略性、基础性、前瞻性重大科学问题为导向,以材料、能源、生物医学等领域国家重大需求为牵引,服务国家重大战略,力求充分发挥基础研究的战略支撑作用,从原子、分子、纳米等多个微观尺度研究物质不同层次结构、相互作用和性能操控,从而揭示新规律和新效应,为相关领域的技术变革与创新发展提供源头供给和战略驱动。

文字:理学院 张磊
编辑:星 火 程洪莉

 
 
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