学科交叉研究中的障碍和存在的问题

作者：李恩中 曹河听 龙勉 冯雪莲 单位：国家自然科学基金委员会医学科学部 中国科学院力学研究所 国家自然科学基金委员会生命科学部

基础研究是国家科技发展的原动力，学科的交融与渗透已经成为当今科学发展的重要趋势，促进交叉学科的健康成长是目前科学界普遍关心的问题之一。分析近百年来获得诺贝尔自然科学奖的300多项成果中，近一半的项目是多学科合作的研究成果，对170多位生理学或医学诺贝尔奖获得者及他们的原创性成果的统计研究发现，具有跨学科知识背景的科学家有76人，占总数的44.2%，有48项原创性成果涉及其他学科体系，占总获奖次数的53%。最典型的事例是DNA分子双螺旋结构的发现，涉及到4位作者，其中2位是物理学家，l位是化学家，1位是生物学家，充分体现了物理学、化学、生物学交叉融合的成果。美国加州大学钱永健(RogerY.Tsien)教授，具有化学、物理学、生理学以及生物化学的学术背景，他在绿色荧光蛋白以及多色荧光蛋白方面的出色工作使得他获得了2008年度诺贝尔化学奖，这方面工作若没有多学科交叉的背景是很难完成的。由于不同的学科领域有着不同的研究手段、研究方法和理论观念，通过学科交叉和渗透，采用多学科的研究工具、方法和推理模式进行研究，常常能够实现全新的发展，这在科学史上是屡见不鲜的，在生命与医学科学领域亦是如此。

做好学科交叉，首先必须要认识学科交叉研究的特点。所谓交叉研究是指以研究团队为基础开展的科研活动，它要求团队成员有各自不同的知识背景，掌握不同的研究方法，并且以团队为整体对复杂的科学问题发起挑战。团队成员通过彼此交流，拓展原有的知识结构，加深对问题的理解。在研究中每个人都要负责涉及自己学科领域的问题，每个人对最终的研究成果都负有责任。实际上，交叉学科是一个动态的概念，很多现在的学科也是由过去的交叉学科发展而来的，如生命科学与材料科学的交叉，产生了生物材料学;生命、医学科学与信息科学交叉，产生了生物医学电子学以及生物医学信息学等。交叉学科的形成首先是来源于对一些复杂的科学问题进行系统、深人研究的需求。如生命与医学科学相关的交叉学科，其发展的原动力主要来自于两个方面:第一是生命与医学科学本身的需要，如生命体海量数据的产生迫切需要定量化分析方法、手段;第二是基础和应用科学的拓展，对生命现象和生物学过程新的认识以及对人类健康的追求等等。本文力图通过分析生命与医学科学领域交叉学科研究发展现状和开展交叉研究存在的困难和障碍，探讨促进交叉研究的方法和途径，希望对进一步推动生命与医学科学研究的发展方面有促进作用。

1生命与医学科学领域的交叉研究发展现状

其他学科与生命、医学科学的交叉，为相关的基础和应用领域的发展提供了契机。其中，基础科学与生命科学的交叉目前正在经历从Bi。一X到X一Bi。的转变。前者(如生物物理学、生物力学、生物数学、生物信息学等)注重将不同层次的生物学对象作为一种特殊介质，研究其物理学、力学、数学和信息学规律(其重心是X)。后者(如物理生物学、力学生物学、数学生物学、信息生物学等)则强调将物理学、力学、数学和信息学作为一种研究方法，认识特定生命现象和生物学过程的定量规律(其重心是Bio)。应用科学与生命及医学科学的交叉集中反映在生物医学工程(BiomediealEngineering，BME)这一交叉学科。其中基于电子电气工程的(EE一Based)BME涉及生物医学电子学、生物医学图像、生物医学光子学、医学影像学以及放射医学等;基于化学工程的(ChE一Based)BME涉及生物材料与组织工程学以及纳米生物学与纳米医学;基于机械工程的(ME-Based)BME涉及生物力学与生物流变学，人工器官以及仿生学等等。

当前生命及医学科学领域相关的交叉学科的发展正在呈现以下新的特点:(l)来自于基础和应用科学领域的交叉学科研究者在所感兴趣的特定生物学问题上的知识积累逐步深人，与生命与医学科学家之间的学术语言障碍正在逐步缩小。(2)一批受过良好交叉科学训练的独立研究者和青年人才正在健康成长，能逐步从不同于生命或医学科学家的视角提出重要的科学问题，并具有在本领域重要刊物和生命与医学科学主流刊物上连续发表论文的能力。(3)回答和解决科学问题的方式丰富多彩，从理论模型、数值计算到实验验证，从个体、系统、组织到细胞、分子、基因，从定性到半定量和定量，从基础理论、技术平台到大型装备，极大地丰富了生命与医学科学的研究手段和方法并孕育着新的突破。但是，目前开展交叉学科的研究仍然面临着许多障碍和需要解决的问题。

2学科交叉研究中的障碍和存在的问题

2.1学术语言的差异使得不同领域的专家存在交流和沟通上的障碍不同领域科学术语的差异是交叉学科研究的障碍之一。科学家经过训练会在同行间形成自己的学术语言，这种语言简化了与同行的交流，但同时又阻碍了学科间的交叉。首先，一个领域的专家可能不理解另一领域的专业术语;其次，同一术语在不同学科中的涵义会完全不同。而在目前传统单一学科模式的培养下，知识面宽而又懂得其他学科“专业语言”的科学家不多，这种科学家本身的素质缺陷也导致不同学科之间的沟通存在困难;因此，交叉学科的研究者首先必须为理解不同学科间的学术语言而付出时间和努力。也只有克服了这种交流上的障碍才能保证交叉学科合作的顺利和成功。

2.2合作态度上的障碍20世纪80年代Siglna兀科学研究学会曾进行过一项调查，在被问及是否应该增加对交叉学科研究的资助时，几乎有3/4的学者回答是同意或强烈同意，表明大多数科学家都能认识到交叉学科研究的重要性，但被问到在进行交叉学科的研究中，是否愿意放弃自己原来的研究方向时，则极少有人表示愿意放弃。由于交叉学科研究讲究团队合作，从事交叉学科研究的科学家可能会因此失去在原来学科中的学术地位。在发表论文时，第一作者和责任作者的数量毕竟是有限的，而交叉学科的研究工作需要多个人共同完成，两者间的矛盾在一定程度上也使得科学家对开展合作研究的积极性受到限制，合作难度增大。另外，学科歧视也是合作的障碍之一，如认为自己的学科比别的学科重要也会妨碍正常的交流与沟通。

2.3具有交叉训练和良好积累的人才不足现代科学的发展使得成为某一方面的专家所必须掌握的知识和技能越来越多，相应的培训周期也越来越长，更不用说要了解和掌握多个领域知识的专家，而交叉学科对研究者知识积累和科学训练的要求，往往需要经历5一10年甚至更长时间的培养才能成为合格的独立研究者;也因此，与生命或医学科学领域同龄人相比，交叉学科的人才往往显得积累不够，优秀的杰出青年人才更是难以脱颖而出。