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韩启德:学科交叉成功的几个要素|科学的担当

  专家对谈

  汤超:感谢韩老师为我们带来的精彩演讲,大家也踊跃提问,我选择几个请韩老师解答。第一个问题是,作为前沿交叉学科研究院的学生,通过学习发现,自己实际上只是对一个学科有深刻了解,对其他学科多半只是稍有耳闻。那么在研究过程中应该如何确定一个合适的学科交叉的课题?一个相关的问题是如何平衡学科交叉所需要的知识的广和深,会不会出现科科都精通,科科都不精的现象?

  韩启德:这个问题在我刚才讲的内容里也包含一些,其实学科交叉应该是自然发生的,也就是说你有高远的科研志向,希望做出原始创新,以解决问题为导向去做研究,很可能自然会用到跨学科的知识和方法。学科交叉是否成功还取决于几个方面:第一、你地基打的好不好?像我这样的地基,就很困难了。如果从事生物医学研究的你碰到微积分、碰到电子设备和电路设计、碰到软件编程都只得跳过去,乃至于遇到重组DNA、转基因也只能跳过去,对遗传学的基础知识也不甚了了,要想做出像样的跨学科研究就困难了。第二、在打好地基的条件下,要提出好的问题,提出好的问题是成功的一半。第三、必须扩大视野,要解决问题不能仅限于现有的技术和方法,要善于借助于其它学科的方法,甚至于自己建立新方法。但这件事情绝对不容易。首先你要找到合作的伙伴、学习的对象,然后将学习到的知识和方法应用到你自己的领域里解决问题。

  刚才还问到如何确定一个合适的学科交叉课题?会不会存在自己的学科不精通,交叉学科也失败了的情况?我认为做学科交叉研究还是有一定的风险的,但只要你提出的科学问题是好的,那你总能找到好的办法。另外做学科交叉还有一点,精通本领域的研究非常重要。参考遗传学发展的历史过程,几个重大的发现也都是学科交叉的成果,而进行学科交叉研究的科学家都是在各自的领域里做得最好的,比如弗兰克林特别擅长X衍射晶体实验,她能把DNA样本的晶体照片拍到极致,尽管她非常孤傲,同系的威尔金斯虽然与她不和,但还得与她合作,后来沃森和克里克也得与她合作,他们各自发挥所长,才最终破解了DNA双螺旋结构的奥秘。所以我认为搞好本专业和进行学科交叉是不矛盾的。

  汤超:这确实是一个非常交叉非常复杂的问题。正好这里有一个相关的问题,请问理工科与人文社会科学交叉的难点是什么?

  韩启德:刚才提到我2018年从领导岗位退下来以后,开始从事科学文化和科学史的研究,这是典型的理工科和文科交叉。自然科学背景的科学家书写的科学史,往往被称为“内史”比如说爱因斯坦如何发现相对论?遗传学如何发展到人类基因组计划?历史学家书写的科学史是往往被称为“外史”,比如科学家做出科学成果的时候受到什么样的背景推动?做出的科学成果对社会有何影响?他们重视史料,也往往擅长写故事,但往往对科学理解不够深。我刚刚推荐大家读的《基因传》,之所以好,是因为做到了“内史”和“外史”的结合。我很佩服这位作者,他是印度裔的美国肿瘤专家,能将从摩尔根、孟德尔开始的近两个世纪遗传学发展的每一个环节,其生物学的原理说得清晰明了,又能与生动的人物故事以及社会背景巧妙地融合在一起。我认为没有同时具备文科和理科交叉的学术背景是完成不了这样的著作的。所以学科交叉不仅仅是理工科间的交叉,文科也不能缺席。科学史研究迫切需要自然科学、社会科学与人文领域的专家联合在一起来推动。现在存在的问题是,有自然科学背景的人去做科学史,缺乏史学的功底;而学历史出身的人来研究,有不少科学方面的知识他也不容易补课。我们现在从高中开始就分文科、理科了,到大学专业分科更细,使得优秀科技史研究者很难产生。所以我认为教育一定要改革,这也是推动学科交叉的一个非常重要的基础性工作。

  汤超:好,没有看过刚才韩老师推荐的《基因传》的同学,建议去阅读下这本书。下面一个问题跟刚才的问题其实有点关系。您在讲座中有不少科学史内容,也谈到了科学文化,您觉得科学史的教育是否应该更早开始?怎么样推广科学文化?怎么样让学生更早的了解和学习科学精神?

  韩启德:我关于这方面的体会很多,牵涉到方方面面。我着重讲自己最深的体会。大学生、研究生如何学习科学?现在老师在课堂上基本上都只是传授知识,我认为这样教出来的学生并不一定对教授的知识有深刻的理解,更不容易掌握学科的基本思想与方法。反过来,我在设想教学如果从科学史讲起。比如现在医学生学习糖尿病,都是从解剖学、组织学、生理学、药理学、内科学分门别类地学习相应知识,前后经过3-5年时间,最后可能只记得临床上用得着的一些知识点。而如果我们沿着胰腺、胰岛、胰岛素、糖尿病、糖尿病治疗、糖尿病分子遗传机制发现的科学史脉络来学习,不仅能提高学习兴趣和效率,增强知识系统性,更重要的是能使学生在这样的学习中更好理解科学精神、科学思想和科学方法,提高科学思维的能力。所以我认为我们一方面要普及科学通史教学,另一方面一定要在各门学科的教学中贯穿科学史教育,把科学史融入课程。我还认为不仅理工科和医科的学生要学习科学史,文科学生也必须学习科学史。现代化是由科学技术来推动的,我们说人文是科学技术发展的方向盘和刹车,但如果刹车和方向盘不在车上,怎么起作用呢?所以我主张把科学史列为高校本科生的必修课,这也是北京大学科学技术与医学史系努力的一个方向,希望越来越多的同道能接受这样的观念。

  汤超:好,下面这个问题和机器人有关,您如何看待现在医疗机器人的水平?比如说现在达芬奇机器人,他们的发展趋势如何?能否完全实现远程手术及手术室中具体操作全由机器进行?

  韩启德:我想把这个复杂问题简单化,机器人在医学上应用越来越广,这是大势所趋。比如说达芬奇机器人完全可以操作得比人更精细,甚至可以完成外科医生难以操作的一些手术,但是机器人永远代替不了人。为什么?因为机器人的程序是人为设定的,即使可以进行自我学习也还是不能脱离人的掌控。我举个最简单的例子——读片(CT、磁共振等成像的片子)诊断,机器人通过程序设定,再加上海量数据的训练和自我学习,读片诊断的准确率可以做到高于临床医生的平均水平。但是机器人的诊断标准是人规定的,而人凭什么设定标准呢?凭概率。每个人都不一样,生的病也不完全一样。外科大家吴阶平院士说,他做了一辈子外科大夫,就算是阑尾炎那么简单的疾病,每个病人也都不完全一样,共性与特殊性并存,标准只能按照最大概率来确定,但不一定符合所有病人。还拿读片来说,一张疑难胸片拿给钟南山院士诊断,也许他会说,感觉好像有点问题。这种“感觉”到底是什么?人的意识、感觉、情感是人类和机器根本性的区别。万物遵守一般的规律,但经常有一些超乎规律以外的东西,要凭人类的经验和感觉来判断,我相信机器人无法解决。

  汤超:最后一个问题,您提到18世纪英国科学家发现柳树皮能退烧。是一段非常有趣的故事,您自己也做过中医,那么您觉得是否可以用学科交叉的方法来研究中药?

  韩启德:这个问题提得好。爱德华·斯通发现柳树皮能退烧很可能运气的成分比较大。但是以前科学不发达的时候,很多重要的成果可不就是这样发现的吗?中医里类似的事情比较多,比如打嗝(呃逆)怎么治?不是气往上冲吗?那就用重的东西来压一压,什么东西?用赭石,有时还真管用。又比如咳嗽,痰咳出不来,怎么治?不是因为细小气管不通畅吗?用橘络,它很像肺部的气管树分布呀,有时也还真有点效果。但究竟有没有效果?有多大效果?什么情况下有效,什么样情况下无效?要回答这些问题就必须采用现代临床流行病学方法来设计随机、双盲、多中心的临床试验,获得确切的循证依据。如果有效,还需要进一步研究产生疗效的机制,以及究竟是什么成分发挥的作用。中药多数是植物药或动物药,化学组成非常复杂,更不要说中医常常要用复方才有效果,要从中鉴别出有效成分乃至化合物是一件十分困难的事情,需要化学家甚至物理学家和计算机专家的共同努力。中医药是个伟大的宝库,但要从中真正挖出珍宝,需要现代科学多学科的交叉研究,可以说这也能成为促进学科交叉研究的重要途径。

  汤超:好,谢谢韩老师。我们今天讲座就到这里,敬请大家继续关注我们系列的讲座,来领略学科交叉的魅力。

来源:北京大学科学技术与医学史系 北大科技医史系
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