学科交叉实践与思考,周 辉 北京大学科学研究部 2018.4.3 湘潭,一、部分国外进展,Stanford Bio-X,Stanford Bio-X,支持、组织、促进生物和医学的交叉学科研究 通过来自工程、计算机科学、物理、化学以及其他领域的创意和方法解决生命科学重大问题，同时也为这些领域提供发展机遇产生重大发现和创新,Stanford Bio-X,1998年James Spudich, Left, and Steven Chu 提出并证明建设BioX 1999年 James Clark--Stanford校友，前教授和硅谷企业家，捐赠9000万美元，另一匿名捐赠6000万美元 2003年10月24日投入使用，超过一半的实验室空间预留为share space 45 faculty 进驻Clark Center,Stanford Bio-X,斯坦福活体成像创新中心（The Stanford Center for Innovation in In-Vivo Imaging (SCI3) ，分子和细胞水平活体成像.SCI3 资源的主要节点在Clark Center. 每年超过100个实验室使用这一技术,Stanford Bio-X,Simbios, 斯坦福NIH生物医学计算中心, 获得2000万美元资助. 中心在安全环境中开发软件研究生物结构和功能. 10年来，Simbios仍很成功，并继续得到NIH资助。
NeuroVentures资助主要的种子基金项目以及合作仪器项目 胎儿非整倍性非侵害诊断技术（by shotgun sequencing DNA from maternal blood） Bio-X教授发现一种新方法测序DNA样品，Stephen Quake 教授和其团队发展了出生前诊断能力,Stanford Bio-X,Karl Deisseroth通过Bio-X平台发明的 Optogenetics (光遗传学)，2010年的 Golden Brain Award 奖，2010年的Nature methods 评选出Method of the Year 2010Bill Newsome领导加强神经科学合作的新计划. 该计划的第一件任务就是发展光遗传学实验室. 光遗传学（optogenetics）：结合遗传工程与光来操作个别神经细胞的活性，发现脑部如何产生γ波（gamma oscillations），并为它们在调控脑部功能中的角色提供新证据，这将有助于发展一系列脑相关失调的新疗法,Broad Institute,,合作机构地图（3英里范围之内）,Broad Institute,Eli Broad和Edythe Broad夫妇捐6亿美元 创立于2003年，2004年正式启动 总面积4.5万平方米 所有项目必须围绕研究所的科研目标进行，如果不符合研究所的宗旨，原则上不允许在研究所内开展,Broad Institute,,Broad Institute历年运行费（单位：百万美元）,Broad Institute,核心成员(core member) + 协作成员(associate member) 相同点：在各自原来的机构中仍然承担教学和管理职责 不同点：核心成员（共11位）在Broad Institute有自己的实验室以及团队，工作的核心和研究内容都以研究所的总体方向为基础,Broad的核心成员及CNS发表情况列表 *表示同时为项目组主任,Broad Institute三种组成方式之间的关系,,WPI 2007-,每个基地的规模大致为200 人， 其中首席研究 员， 即PI 为10~20 名，PI 中外国人应占到10%~ 20%，每一位PI 带领一个小组，每个小组既有独立的研究目标和课题，同时又有交叉和相互间的联系 （平均14 亿日元），并计划提供10~15 年 的稳定支持，促进其成长为世界一流的研究基地 在开展研究的最初2 年间， 为各首席研究员提供30 万~100 万美元的启动基金。
WPI,WPI,IIASA- International Institute of Applied System Analysis,主要从事于全球、区域性的生态、环境、人口等社会问题的研究，在复杂系统研究方面主要提出了一种适应性动力学网络（Adaptive Dynamics Network）的研究框架，其目标是开发和应用一种新的数学和概念上的技术来理解复杂适应系统的动力学行为和演化，关注有限增长的适应性过程的长期含义,小结,科学主流方向 一批科学前沿水平的科学家 极大的投入,二 国内文理交叉组织,从国内文理医交叉组织现状来看，对文理医交叉研究的组织开始从顺其自然发展到针对性地设立专项支持,21,1、973项目十一五期间全国获批的973项目667项，粗略统计与社会科学相关的研究项目28项如：金融风险控制中的定量分析与计算 物联网体系结构基础研究 干旱区绿洲化、荒漠化过程及其对人类活动、气候变化的响应与调控中国人口重大出生缺陷遗传和环境交互作用机理研究,22,涉及社会科学研究的973项目领域分布情况,23,24,2、2008-2011期间建立的与社会科学研究相关教育部重点实验室,教育部重点实验室未来布局：强调前沿领域，科技支撑教育，人文社科交叉主要方向包括：全球变化、新能源、节能减排、粮食与食品安全、人口与健康、城镇化建设、文化创意创新以及金融、财经和社会管理、现代化教育与教学方法、教育标准化与信息化、学习科学与创新思维培养、青少年认知与学习、青少年健康与干预、校园安全等,25,三 北京大学文理医交叉领域研究,1、面向国家需求，服务社会经济发展 计算所： “方正智思互联网舆情预警系统”，已成功应用于中宣部、国务院新闻办、国家教育部等。
方精云：从事陆地生态系统对全球气候变化的响应及其反馈作用的研究，在Nature/Science发表5篇论文，其研究成果成为国家在国际气候变化谈判中的科学依据,26,2、拓展研究领域 催化学科生长 脑科学研究:McGoven（麦戈文）脑科学研究所致力于神经科学研究，特别侧重于行为、遗传和认知神经科学方面的研究；心理系应用心理学统计科学发展：建立新体制机构——北京大学统计科学中心，依托数学学院、光华管理学院,27,3、培养兼备科学素养与人文情怀的优秀人才 北京大学软微学院数字艺术系培养既懂得艺术设计规律，又懂得计算机图形艺术设计和能开发出相应的操作软件、应用软件、后期制作软件的人才，为数字艺术设计产业解决迫在眉睫的问题,28,北京大学文理学科的交叉一直在进行，但不是有组织的行为，是根据学科发展、问题需求自行结合而实现的交叉,文理交叉，学科交叉是否需要组织？,组织能够为文理交叉提供氛围、提高交叉效率组织工作包括（1）为交叉的需求提供组织便利（2）发掘方向进行提前布局,29,希望学校在支持文理医交叉学科研究方面采取何种措施,30,四、学科交叉思考,前沿交叉(interdisplinary)—原始创新—一流人才聚集 学科交叉(multidisplinary)—集成创新—工程目标牵引学科交叉主要还是相近学科的交叉 远缘学科的交叉在现阶段还是有限,31,学科交叉interdisciplinary, multidisciplinary, trans-disciplinary对应于原始创新 集成创新 吸收消化再创新,学科交叉interdisciplinary 形成新的学科生长点—一批非常前沿的科学家的相互碰撞。
集成创新就是需求驱动下的多学科联合攻关multidisciplinary, trans-disciplinary；学科交叉较多是相近学科的交叉Interdisplinary,1 1 = 1 2 2 = 4 3 3 = 9,Multidisplinary,1+1 = 1 1+1+1 = 1,要发挥学科综合优势,一定要有高显示度的明确目标牵引一定要加强组织协调和顶层设计,35,学科交叉组织层次,校际 校内 学科层,,Multidisplinary--同济大学强势学科群,,,,Multidisplinary--同济大学强势学科群,,电子信息,,Transdisplinary-中南大学,,,,,,金属资源与材料强势学科群,经验教训,没有前景的不要投入没有找到帅才前，不要投入,。