学科交叉实践与思考-北京大学科学研究部-周辉

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StanfordBio-XStanfordBio-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StanfordBio-X•1998年JamesSpudich,Left,andStevenChu提出并证明建设BioX•1999年JamesClark--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sharespace•45faculty进驻ClarkCenterStanfordBio-X•斯坦福活体成像创新中心（TheStanfordCenterforInnovationinIn-VivoImaging(SCI3)，分子和细胞水平活体成像.•SCI3资源的主要节点在ClarkCenter.每年超过100个实验室使用这一技术StanfordBio-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（byshotgunsequencingDNAfrommaternalblood）•Bio-X教授发现一种新方法测序DNA样品，StephenQuake教授和其团队发展了出生前诊断能力StanfordBio-X•KarlDeisseroth通过Bio-X平台发明的Optogenetics(光遗传学)，2010年的GoldenBrainAward奖，2010年的Naturemethods评选出MethodoftheYear2010。BillNewsome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（gammaoscillations），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BroadInstitute合作机构地图（3英里范围之内）BroadInstitute•EliBroad和EdytheBroad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BroadInstituteBroadInstitute历年运行费（单位：百万美元）BroadInstitute•核心成员(coremember)+协作成员(associatemember)•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BroadInstitute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核心成员现任职及加入Broad时间总数(C/N/S)加入之后（不含加入年）总数(C/N/S)DavidAltshuler,M.D.,Ph.D.*Harvard医学院及MIT生物教授，2003年加入，创始人之一22(1/14/8)20(1/11/8)PaulBlainey,Ph.D.MIT生物工程系助理教授，2012年加入1(0/0/1)0(0/0/0）ToddGolub,M.D.*Harvard医学院教授，2003年加入，创始人之一28(6/18/4)21(2/16/3)MyriamHeiman,Ph.D.MIT脑认知科学系助理教授，2011年加入2(2/0/0)0(0/0/0)DeborahHung,M.D.,Ph.D.*Harvard医学院微生物和分子基因学系助理教授，2006年加入5(1/1/3)1(0/0/1)StevenHyman,M.D.*Harvard心理、脑和行为交叉计划主任，2003年加入，创始人之一12(2/5/5)7(2/4/1)EricLander,Ph.D.MIT生物学及Harvard医学院系统生物学教授，2003年组建Broad123(24/64/35)77(17/44/16)AvivRegev,Ph.D.MIT生物系副教授，2006年加入24(8/12/4)23(8/11/4)StuartSchreiber,Ph.D.*Harvard化学生物学教授，2003年加入49(13/13/23)6(4/2/0)EdwardScolnick,M.D.MIT生物系教授（1882-2003任职于Merck，曾任Merck研究所主席），2004年加入35(5/19/11)1(0/0/1)FengZhang,Ph.D.MITMcGovern研究所助理教授，2011年加入12(3/7/2)3(1/1/1)BroadInstitute三种组成方式之间的关系WPI2007-•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。WPIWPIIIASA-InternationalInstituteofAppliedSystemAnalysis•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（AdaptiveDynamicsNetwork）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211、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项目领域分布情况发育与生殖,2农业,1前沿科学,3人口健康,4信息,7中医理论专项,1资源环境,6综合交叉,4973项目所属领域发育与生殖农业前沿科学人口健康信息中医理论专项资源环境综合交叉23编号实验室依托单位年度1数量经济学北京大学20112现代教学技术陕西师范大学20113中医养生学北京中医药大学20104青少年健康评价与运动干预华东师范大学20105青少年网络心理与行为华中师范大学20106区域能源系统优化华北电力大学20107环境与儿童健康上海交通大学20108媒介视音频中国传媒大学20099现代服装设计与技术东华大学200910计量经济学厦门大学200911妇儿疾病与出生缺陷四川大学200912运动与体质健康北京体育大学200913计算语言学北京大学200814城市交通复杂系统理论与技术北京交通大学200815言语听觉科学华东师范大学200816城市与建筑遗传保护东南大学2008242、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262、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273、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01020304050607080设立文理医交叉学科研究项目基金设立文理医交叉学科研究基地平台召开建立文理医交叉学科专题沙龙设立专门管理人员负责活动组织建立文理医交叉研究评价机制设立校级文理医交叉学科专家委员会其他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。Interdisplinary11=122=433=9Multidisplinary1+1=11+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结构建筑城规岩土环境道路能源测绘桥梁汽车轨道交通电子信息机械材料软件管理交通工程城市建设与防灾城市建设与防灾城市建设与防灾现代装备制造业Multidisplinary--同济大学强势学科群自动化口腔医学材料机械环化物理光电工业设计城市建设与防灾增材制造&机器人电子信息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