清華主頁(yè) - 清華新聞 - 專題推薦 - 中國(guó)共產(chǎn)黨清華大學(xué)第十五次黨員代表大會(huì) - 正文
【清華新思】破解跨界密鑰,,融聚“最強(qiáng)大腦”——清華大學(xué)面向未來(lái)打造新型跨學(xué)科交叉科研平臺(tái)
編者按:
居諸不息,,寒暑推移,。兩個(gè)月后,清華大學(xué)即將迎來(lái)第110個(gè)生日,。值此之際,,為迎接110周年校慶,清華大學(xué)將推出【清華新思】系列策劃,,旨在分享清華近年來(lái)的重要發(fā)展成果,,選取在世界高等教育領(lǐng)域有代表性、前瞻性,、引領(lǐng)性的熱點(diǎn)和議題,,展示清華的教育理念、教學(xué)創(chuàng)新探索,、國(guó)際合作重要成果,,以及清華作為中國(guó)高等教育的一面旗幟,應(yīng)對(duì)國(guó)際挑戰(zhàn)方面的擔(dān)當(dāng)與貢獻(xiàn),。
深思方得長(zhǎng)計(jì),,革新意在圖強(qiáng)。清華大學(xué)校長(zhǎng)邱勇在全校教職工大會(huì)上提出,,要構(gòu)建跨學(xué)科交叉研究生態(tài)體系,,開展有組織科研。讓我們一起關(guān)注【清華新思】首篇,,以更深的思考,、更強(qiáng)的定力和更新的氣象迎接新的歷史、謀劃新的歷史,、創(chuàng)造新的歷史,。
●記者 田姬熔 呂婷
2020年,一場(chǎng)曠日持久的戰(zhàn)“疫”在全世界范圍內(nèi)打響,。除了醫(yī)院,,還有一個(gè)十萬(wàn)火急的“戰(zhàn)場(chǎng)”,那就是科研人員奮戰(zhàn)的實(shí)驗(yàn)室——所有關(guān)于新冠病毒的認(rèn)知都從這里傳向世界,。
清華大學(xué)在這場(chǎng)科研戰(zhàn)“疫”中,,頻頻出現(xiàn)于人們的視野。
2020年3月30日,,清華大學(xué)生命學(xué)院王新泉和醫(yī)學(xué)院張林琦課題組合作揭示新冠病毒侵染細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),,相關(guān)成果在《自然》期刊上在線發(fā)表。
2020年5月26日,,《自然》期刊發(fā)布王新泉,、張林琦課題組和國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心(深圳市第三人民醫(yī)院/南方科技大學(xué)第二附屬醫(yī)院)張政課題組的合作研究成果:分離得到人類新冠病毒自然感染誘導(dǎo)的高活性中和抗體。
2020年6月17日,,王新泉團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》刊發(fā)文章,,闡述冠狀病毒進(jìn)化路徑,。
2020年9月15日,,《細(xì)胞》在線發(fā)表清華大學(xué)生命學(xué)院李賽團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院傳染病診治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)研究成果《新冠病毒的分子結(jié)構(gòu)》,,其中的高清新冠病毒完整結(jié)構(gòu)圖為人們揭示了現(xiàn)有研究中最完整新冠病毒形象。
……
這些突破性的科研成果都得到同一個(gè)科研機(jī)構(gòu)——清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心的支持,。中心由北京市教委組織成立,,以清華大學(xué)為依托和牽頭單位,是首批13個(gè)北京市高校高精尖創(chuàng)新中心之一,。中心通過(guò)積極開展學(xué)科交叉與合作,,以結(jié)構(gòu)生物學(xué)為突破口帶動(dòng)了清華大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)、生物物理學(xué),、生物化學(xué)等學(xué)科整體實(shí)力的快速提升,。成立以來(lái),中心人員以第一和通訊作者身份累計(jì)已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》《自然》《細(xì)胞》發(fā)表原創(chuàng)性科研成果60余篇,。
張林琦教授(右一),、王新泉教授(右二)和團(tuán)隊(duì)科研人員
像結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心這樣充分發(fā)揮清華學(xué)科優(yōu)勢(shì),在多院系間開展合作,,緊跟國(guó)際前沿開展科學(xué)研究,,積極推動(dòng)學(xué)科交叉融合的新型科研平臺(tái),目前在清華已掛牌成立10余個(gè),。
清華各條“戰(zhàn)線”的科研人員都在爭(zhēng)分奪秒地向著國(guó)際學(xué)術(shù)前沿進(jìn)軍,。而如何讓這些“平行線”找到可能的“交叉點(diǎn)”,挖掘出全新的跨界研究空間,?如何使各個(gè)學(xué)科各個(gè)方向的“最強(qiáng)大腦”愿意并能夠匯聚到一起,,迸發(fā)出更奪目的創(chuàng)新火花?如何將國(guó)際前沿的研究方向與國(guó)家重大戰(zhàn)略緊密結(jié)合,,做出頂天立地的科研成果,?清華大學(xué)正在潛心布局和不斷探索中破解科研交叉創(chuàng)新的密鑰。
“天馬行空想問(wèn)題,,腳踏實(shí)地做事情”
2019年4月,,為獻(xiàn)禮清華大學(xué)108周年校慶,美術(shù)學(xué)院的一間開放教室里,,三位“機(jī)器人樂(lè)師”衣袂飄飄,,以成熟的演奏和默契的配合,為師生校友獻(xiàn)上唯美的中國(guó)風(fēng)樂(lè)曲,。
這是清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院與清華大學(xué)未來(lái)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)的國(guó)內(nèi)第一支中國(guó)風(fēng)機(jī)器人樂(lè)隊(duì)——墨甲機(jī)器人樂(lè)隊(duì),,用極具科技感的方式向世界展現(xiàn)東方美學(xué)的無(wú)窮魅力。在這背后,,是一支集合了音樂(lè)家,、雕塑家,、服裝設(shè)計(jì)師、機(jī)械,、軟件及電氣工程師等多種人才的龐大隊(duì)伍,。
墨甲機(jī)器人樂(lè)隊(duì)(圖片由清華大學(xué)墨甲機(jī)器人團(tuán)隊(duì)提供)
這種多領(lǐng)域合作、跨學(xué)科交叉的項(xiàng)目在未來(lái)實(shí)驗(yàn)室還有很多,。新型氣體傳感器,、大幅面觸覺(jué)圖形顯示終端、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可編程積木……未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的一系列研究項(xiàng)目都有著天馬行空的色彩,。實(shí)驗(yàn)室的70余位師生來(lái)自30多個(gè)不同專業(yè),,學(xué)術(shù)背景多元,研究方向多樣,,跨學(xué)科交叉的特點(diǎn)尤為突出,。
“大幅面觸覺(jué)圖形顯示終端”產(chǎn)品讓盲人更加輕松地“讀”懂文字甚至圖片內(nèi)容
“學(xué)科的交叉融合并不是學(xué)科間的簡(jiǎn)單合作,而是不同學(xué)科學(xué)術(shù)思想的交叉融合,。這就要求從事交叉研究的師生,,往往要對(duì)本學(xué)科之外至少另一個(gè)學(xué)科有較深程度的理解?!鼻迦A大學(xué)科研院時(shí)任副院長(zhǎng)鄧寧說(shuō),。
未來(lái)實(shí)驗(yàn)室主任、美術(shù)學(xué)院教授徐迎慶每月都會(huì)要求團(tuán)隊(duì)學(xué)生至少讀一本學(xué)科之外的書籍,,使自己的視野更加廣闊,。徐迎慶自己的經(jīng)歷同樣有著鮮明的跨界特色,數(shù)學(xué),、計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)的綜合背景讓他更關(guān)注科技,、人文與藝術(shù)的多層次、大跨度交叉研究,,這種理念在未來(lái)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目中貫穿始終,。
“交叉在前沿探索中是一種常態(tài)?!毙煊瓚c說(shuō),,“我們希望通過(guò)學(xué)科交叉的方式,探索人,、機(jī),、物如何自然融合、相互理解,、高效工作,。企業(yè)會(huì)更專注于做可實(shí)現(xiàn)的東西,與此相比,,我們跨學(xué)科科研的未知,、冒險(xiǎn)的成分更大,。每年能有20%的項(xiàng)目成功就非常不錯(cuò)了,如果都能輕易成功,,那說(shuō)明我們的方向可能是失敗的,。”
實(shí)驗(yàn)室里,,老師們正在和同學(xué)們一起熱烈討論,。與一般實(shí)驗(yàn)室里師生為科研工作苦思冥想的氛圍不同,這里總是歡聲笑語(yǔ)不斷,。夕陽(yáng)透過(guò)落地窗投射進(jìn)來(lái),桌上的各種實(shí)驗(yàn)器材仿佛都被鍍上了未來(lái)感的色彩,。
“什么是未來(lái),?未來(lái)意味著未知,意味著我們不能再以傳統(tǒng)的思維思考問(wèn)題,。所以我們鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)的師生天馬行空想問(wèn)題,、腳踏實(shí)地做事情。這兩者如果能有機(jī)融合,,就可能做出與眾不同的研究,。”徐迎慶說(shuō),。
瞄準(zhǔn)方向,,尋找科研新增量
“大學(xué)的科研創(chuàng)新要堅(jiān)持需求導(dǎo)向和問(wèn)題導(dǎo)向,深入推進(jìn)學(xué)科交叉,。解決關(guān)鍵領(lǐng)域的問(wèn)題,,往往需要匯集多學(xué)科的智慧和力量?!闭缜迦A大學(xué)校長(zhǎng)邱勇在《人民日?qǐng)?bào)》署名文章中提及的,,學(xué)科交叉在高校科研體系中具有重要作用,,清華大學(xué)早已嗅到學(xué)科交叉這一未來(lái)科學(xué)發(fā)展的主流方向,。
1987年,清華大學(xué)第十二次科學(xué)討論會(huì)上,,“加強(qiáng)學(xué)科交叉滲透和橫向聯(lián)系”首次被明確寫入總結(jié)報(bào)告中,。
2016年,學(xué)校第十七次科研工作討論會(huì)閉幕大會(huì)上,,學(xué)科交叉成為四大關(guān)鍵事項(xiàng)之一,,正式納入學(xué)校科研體制機(jī)制改革計(jì)劃中,。隨后,,跨學(xué)科交叉工作相關(guān)政策文件與管理機(jī)構(gòu)陸續(xù)落地,,跨學(xué)科交叉工作的頂層設(shè)計(jì)持續(xù)推進(jìn)。
2017年以來(lái),,清華全面整合校內(nèi)學(xué)術(shù)資源,,不斷推動(dòng)成立了10所跨學(xué)科交叉科研機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)由學(xué)校頂層設(shè)計(jì),、以院系或科研團(tuán)隊(duì)發(fā)起,,緊隨世界科研發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)科學(xué)發(fā)展方向而布局建設(shè),集中組織不同院系的老師在特定的領(lǐng)域開展合作,。
2020年,,清華第十八次科研工作討論會(huì)閉幕式中,學(xué)校再次強(qiáng)調(diào)要完善學(xué)科布局,,進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)科交叉,。
“從學(xué)科發(fā)展的角度來(lái)看,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速,,要想再產(chǎn)生一次如同20世紀(jì)量子力學(xué)誕生一樣的變革性影響,,這樣的機(jī)會(huì)已經(jīng)很少了。那么新的增長(zhǎng)點(diǎn)在哪里,?很顯然學(xué)科交叉是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的方式,。”清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心(以下簡(jiǎn)稱“柔電中心”)主任,、航天航空學(xué)院教授馮雪說(shuō),。
馮雪自己就走了這樣一條學(xué)科交叉的道路:力學(xué)系出身的他在研究中不斷探索,最終選擇了柔性電子技術(shù)這條橫跨力學(xué),、材料,、信息、化學(xué)等多領(lǐng)域的學(xué)術(shù)道路,。
柔電中心與清華大學(xué)智能無(wú)人系統(tǒng)研究中心,、清華大學(xué)智能網(wǎng)聯(lián)汽車與交通研究中心是2017年清華最早成立的三所跨學(xué)科交叉科研機(jī)構(gòu)。作為清華科研體制機(jī)制改革的重要階段性成果,,三個(gè)中心瞄準(zhǔn)國(guó)家戰(zhàn)略需求和科技前沿,,積極承擔(dān)國(guó)家重大項(xiàng)目,產(chǎn)出重要科研成果,。其中,,柔電中心在2020年新冠肺炎疫情期間將柔性生物醫(yī)療電子相關(guān)研究成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為醫(yī)療設(shè)備的產(chǎn)品開發(fā),研發(fā)出適合新冠肺炎疫情防控的“體征集中在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)”,,并先后向武漢捐贈(zèng)3000多套智能體溫及智能心電終端醫(yī)療器械設(shè)備,,實(shí)現(xiàn)病人體溫和心電數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程、非接觸式監(jiān)測(cè)及管理,為控制患者病情與保證醫(yī)護(hù)安全提供了重要技術(shù)支持,。
群英薈萃,,集聚科研源動(dòng)力
中午時(shí)分,結(jié)束了一上午繁忙工作的清華教師,,來(lái)到位于清芬園三層1000多平方米的教師餐廳,,與來(lái)自不同院系的老師圍坐一起,熱烈地討論起最近的研究心得,。陽(yáng)光透過(guò)玻璃幕墻溫暖地灑了下來(lái),,思維的火花在這里碰撞、交融,、升華……
“我們希望營(yíng)造一個(gè)促進(jìn)不同學(xué)科教師之間開放研討的自由氛圍,,這樣的氛圍對(duì)激發(fā)交叉創(chuàng)新的靈感非常重要。教師餐廳的設(shè)立就是一個(gè)很好的嘗試,?!编噷幷f(shuō)。
來(lái)自不同院系的教師邊就餐邊交流
開放式的大廳,,可以遠(yuǎn)眺西山的觀景玻璃幕墻,能夠營(yíng)造良好聲學(xué)效果的砂巖吸聲板,,便于多人就餐和討論的異形桌椅,,溫馨柔和的燈光氛圍……這一切的精心設(shè)計(jì),都源于一個(gè)原因,,那就是跨學(xué)科交叉研究的關(guān)鍵在于人,。
“技術(shù)攻關(guān)常常不是一個(gè)人、一個(gè)單一學(xué)科團(tuán)隊(duì)能夠完成的,。聚焦重大現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,、服務(wù)國(guó)家重大需求,必須深入推進(jìn)有組織科研,,克服單打獨(dú)斗,、資源分散的弊端,全面提升大學(xué)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略的科技能力,?!鼻裼略诙鄠€(gè)場(chǎng)合提到要開展“有組織的科研”。
如何吸引不同學(xué)術(shù)背景,、不同研究方向,,有著不同思維方式的研究者走到一起,形成共同推動(dòng)學(xué)術(shù)發(fā)展的合力,?每個(gè)多學(xué)科交叉的科研平臺(tái)都在管理組織實(shí)踐中不斷尋求這一問(wèn)題的答案,。
2015年成立的未來(lái)芯片技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心(以下簡(jiǎn)稱“未來(lái)芯片中心”)給出了一種可能性:以中心為主體創(chuàng)新組織模式,為跨學(xué)科交叉研究的有序開展提供機(jī)制體制保障。
在“人”的問(wèn)題上,,中心建設(shè)以人為核心的學(xué)者賦能體系:搭建一流平臺(tái),,實(shí)現(xiàn)“拎包做研究”的軟硬件設(shè)施條件;聚合高水平學(xué)者,,根據(jù)團(tuán)隊(duì)發(fā)展需求定向引進(jìn)高層次人才,;建立研究型工程師隊(duì)伍,幫助團(tuán)隊(duì)提高工程實(shí)現(xiàn)能力,。
在“研”的問(wèn)題上,,中心探索問(wèn)題導(dǎo)向的跨學(xué)科交叉機(jī)制:拆分研究難點(diǎn),細(xì)化問(wèn)題領(lǐng)域,,“自上而下”牽引各領(lǐng)域?qū)<疫M(jìn)行交叉研究,;提供科研平臺(tái)及公共研發(fā)支撐團(tuán)隊(duì),“自下而上”保障跨學(xué)科交叉研究,。
未來(lái)芯片中心的芯片測(cè)試平臺(tái)
未來(lái)芯片中心這一體系優(yōu)勢(shì)在2018年與SK海力士的合作中得到了充分彰顯,。作為深耕半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)30多年的全球領(lǐng)先存儲(chǔ)器制造商,SK海力士每年投入大量資金給相關(guān)領(lǐng)域優(yōu)秀學(xué)者,,以推動(dòng)公司的項(xiàng)目研發(fā),。2018年,海力士將目光投向了清華大學(xué)微納電子系吳華強(qiáng),、尹首一和計(jì)算機(jī)系張悠慧等教授團(tuán)隊(duì),。在與多位教授的分別接觸中,SK海力士發(fā)現(xiàn)他們都是未來(lái)芯片中心的核心成員,,于是便由點(diǎn)及面地深入了解了這個(gè)整合清華幾乎所有芯片技術(shù)研究資源的科研中心,。2018年10月,清華大學(xué)-SK海力士智能存儲(chǔ)計(jì)算芯片聯(lián)合研究中心揭牌,,SK海力士與中國(guó)高等學(xué)府的一次重要合作在未來(lái)芯片中心的推動(dòng)下于清華落定,。
目前,未來(lái)芯片中心打造了完善的成果轉(zhuǎn)化生態(tài),,已孵化11家企業(yè),,估值超過(guò)100億元人民幣,授權(quán)專利300多項(xiàng)……
與此同時(shí),,柔電中心則用“內(nèi)虛外實(shí)”的發(fā)展模式給出了不一樣的解法,。
“柔性電子中心作為學(xué)校首批成立的跨學(xué)科研究機(jī)構(gòu)之一,通過(guò)重大需求牽引和校地合作支持,,探索出了一條創(chuàng)新性與靈活性兼具的發(fā)展模式,。”清華大學(xué)主管科研工作的副校長(zhǎng)尤政說(shuō),。
柔電中心在校內(nèi)成立虛體研究中心,,匯集全校中心力量,聚焦學(xué)術(shù)前沿,尋求原理性突破,。在校外,,以校地合作的方式,成立浙江清華柔性電子技術(shù)研究院,,推動(dòng)學(xué)術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,。
“一手抓學(xué)術(shù),一手要抓重大需求重大應(yīng)用,,通過(guò)‘內(nèi)虛外實(shí)’的方式給它徹底打通,。”馮雪說(shuō),,“這樣就構(gòu)成一個(gè)良性循環(huán),,通過(guò)學(xué)術(shù)牽引,不斷有新的idea,、新的學(xué)術(shù)理念,、新的原理突破,然后通過(guò)浙江的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,,挖掘出現(xiàn)實(shí)的重大需求,,校內(nèi)再繼續(xù)組織力量攻關(guān),承擔(dān)國(guó)家的重大任務(wù),?!?/p>
這種學(xué)術(shù)引領(lǐng)和產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)雙驅(qū)動(dòng)的發(fā)展模式,將原本散落在各院系的柔性電子領(lǐng)域?qū)W者高效聚集在柔電中心,,使得前沿基礎(chǔ)性研究與技術(shù)創(chuàng)新互相促進(jìn)、滾動(dòng)式發(fā)展,,為柔性電子領(lǐng)域的進(jìn)一步研究提供源源不斷的動(dòng)力,。
科研平臺(tái)的建設(shè)、完善與發(fā)展非一日之功,。清華在深邃的學(xué)術(shù)研究沉淀與豐厚的學(xué)科優(yōu)勢(shì)積累中厚積薄發(fā),,憑借多年摸索前行的經(jīng)驗(yàn),著力打造高端,、前沿的跨學(xué)科交叉科研平臺(tái),,邁出了科研體制機(jī)制改革的里程碑式步伐。
這一步如同一枚石子擲入平靜的湖水,,濺起了中國(guó)科研體制創(chuàng)新的層層漣漪,,也引領(lǐng)我們進(jìn)一步思考,現(xiàn)代科學(xué)研究和學(xué)科發(fā)展將何去何從,。
未來(lái),,面對(duì)社會(huì)日新月異的大變革與科技前所未有的大發(fā)展,這一步能否推動(dòng)清華科研一路挺進(jìn)世界頂尖行列,能否引領(lǐng)中國(guó)科研創(chuàng)新發(fā)展,、繪制出新的歷史篇章,?我們相信時(shí)間會(huì)給出明確的答案。
編輯:田姬熔 呂婷 趙姝婧 李華山
審核:呂婷 李晨暉
2021年02月26日 22:10:59
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