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                周國民:“融合科學”國內●外實踐及對農業科技發展的啟示

                【字體:

                  “融合科學”是一種數據驅動的科學研究新範式,旨在通過多學科交叉融合手段來研究生命、信息、能源、環境等領域的重大科學問向前一步題,解決人類可持續發展腦袋也有點轉不過彎來所面臨的重大經濟社會問題。當前,全球新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發,信息技術、生物技術、新材料技術等廣泛滲透到農〓業的各個領域,正引領農業技術變革升級、發展方式加快轉型和產業格局深度調整,學科融合發展成了然點頭為緊迫的需求,迫切需地表形成了一股就像是bōlàng一般要跟蹤國內外“融合科學”的發展動態,促進“融合科學”範式在農業科學研究中的應用。

                  一、“融合科學”的緣起ξ 和特征

                  上世紀40年代興起的各類學科交叉研究和使命導向研究,在21 世紀初期逐漸演變成一種基於多學科融吸了口氣合來解決重大問題的科研新範式——“融合科學”(Convergence Science,又譯為“會聚科學”),它是學科交叉研究的延續,是以一種更深入、更主動的方式將多個學科的知識和技術整合到一起,以解決最緊迫的科學和社會挑戰。

                  與現有的科學研究範式相比,作為一種新◇的科研範式的“融合科學”有如下一些特征。

                  特征一:問題導向。“融合科學”是以解決重大問題為導向和最終目標的一種科研新範 不可能式,通常用於解決一個特定挑戰或機遇的需要,或迫切的社會需求,或深層次的科學問題,或︽緊迫的工程研究問題。例如,隨著大數據時代的到來,現有存貯技術和計算技術都遇到挑戰,即內存 正好墻的馮·諾伊曼瓶頸和摩爾定律的工程瓶頸,科技界就將目光投向了信息技術和生物技術的融合研究,探索用DNA來存儲信息,發展生物啟發計算技術。2013年美國半導體研究聯盟啟動了“半※導體合成生物技術”融合研究項目,2018年更是首次發布了“半導體合成生物學 頓時大驚路線圖”。上個世紀以來一必須得跳入血海直作為獨立學科發展的生物技術和信息技術出現了深度融合發展。

                  特征二:鏈式融合。與傳統科研範式重在知▅識發現或技術發明相比,“融合科學”在重大經濟社會問題導向下,通過整合多個學科領域的知識、技 color: #6420E能和工具,形成一個全面、綜合的問題解決框架,構建一個多方權益主體共同參與的、覆蓋從知識發現到知識應用的完整創新鏈條,發現新知識,研發新技①術,創制新產品,實現科學研究從問題中來、到問題中天衡和天玉也都緊緊地盯著去的閉環過程。

                  特征三:語言融通。促進其他異能者也都發現了交叉融合研究項目需要打破學科的語言壁壘、增強彼此了解和聯結後才能形成。與現有的多學科研究、跨學→科研究、交叉學科研究範式相比,“融合科學”不再是僅僅考慮不同學科的知識、技 color: #6420E能和工具相 頓時大驚互影響、相互作用,或者簡單地把不同學科的研究人員他們現在要做聚集在一起,從不同側面來研究同一個問題。例如,在交叉學科研究範式中,農業信息技術就是把信息技術的知識、技 color: #6420E能和工具用在農業的研究中。“融合科學”更強調※圍繞重大問題,不同學科的研究人員共同設定研究目標、設計研究實驗、分析實驗數據,在整個研究過你才金中期艾就能夠破裂虛空程中,不同的知識、理論、方法、數據頻繁地相互交織和影響,形成不同學科人員之間能共同︾理解的研究框架、共有的科學語言、共用的科學數據、共識的要說唐韋極力向前分析方法。

                  特征四:數據驅動。“融合科學”項目需要在一個共同的科學數據平臺上開展,不同學科可以在一個共同的數據池中開展挖掘分析研究,科學數據成為不同學科融合聯結的節點,同時匯聚的科學數據大量應用也促進各學科向數據密集¤型研究範式轉變。上世紀80年代,歐美等發達國家建立的NCBI數據庫、EBI數據庫和DDBJ數據庫,不但推動了基因科學數據的開放共享,更是促進了信息科學和生命科學的融合研究。數據在生物眼神凌厲科學研究中廣泛應用,使得生命科學從“實驗驅動”向“數據驅動”轉型發展,促進生物技術往信息化、工程化、系統化方◤向發展,並朝著可定量、可計算、可調控和可預測的方向躍升。

                  二、“融合科學”的國推薦位置不理想內外實踐

                  歐美發達國家十分重視融合研一條長達天際究。2010年,麻省理工學院專門成立了以“融合科學”新範式為主導的科赫研究所,旨在通↓過科研組織和管理方面的新機制與“融合科學”新範式相配合,尤其是“融合科學”所要求的數據開放和共享,針對癌癥相關的重大問題開展多學科融ω合攻關,已成為美國乃至全球實踐“融合科學”新範式的高地。2011年,美國麻省理工學哪有你這樣看人院發布“融合科學”白皮書,首次提出生命科學、物理學和工程學的“融合”代表著生命科學研究第三次重大變革。2016年,美國國№家科學基金會提出的未來十大項目計劃中,發展融合研究是其中計劃之一,作為機制和支撐繼續碼字創新類計劃,其主要目標是在現有的學科交叉領域,提出解決緊迫的科學和工程學研究問題的融合方法。歐盟的“地平線2020”計劃中也專門設有支持融合【研究的項目。

                  我國對學科交叉融合研究非常關註。2006年實施的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》強調促進學科交叉→發展,其後設仙器立的蛋白質研究、量子調控研究、納米研究、發育與生殖達到真仙研究等4個重大研眼睛瞪得大大究計劃都在不同程度涉及學科交叉融合研究。國家自然科學基金委員會自成立伊始,就設立了重大項↑目來支持學科交叉研究,2001年開始實施的重大研究計劃,更是將支持學科交叉融合發展作為目標之一。

                  中國科領域學院在實施沒有出現想象中知識創新工程過程中,就圍是遮頭蓋臉繞生命科學、腦智科學、信息科學、物質科學等進行多學科交叉,並創立一些新的交叉學科研究中心,從科〖學觀念、戰略思想、體制和機制、組織管理、學科結構等多個方面來全面適應“融合科學”的發展趨勢。

                  2017年成立的中國科『學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所就積極開展“融合科學”實踐,在學科融合發展方面取得了重要進展。研究所通過打造開放交叉合作或是化為粉碎平臺,匯聚國內外合成生物學領域青年骨幹及海內外領軍科學家,打造了一支年輕有活力、多學∑ 科融合的前沿創新團隊,建成了全自動化實驗室、雲端 神念一動實驗室等理念前瞻的科研基礎設施,采用合成生物學的那度九次雷劫恐怕是十拿九穩了工程化設計理念,開展人造生命元件、基因線路、生物器件、多細胞體系等合成再造研究,實現了生物技術、信息技術、工程技術的融合⊙創新。

                  浙江大學2018年啟動實施創新2030計劃項目,集中優勢學科力量,在□腦科學與人工智能、量子計算與感知、生態文明與環境科技創新、農業設計育種等領域進行了布局,實施智慧雯星大吃一驚海洋計劃、精準醫學計劃、超重力計劃、天工計劃等科學ㄨ計劃,積極探索學科交叉融合新模式。目前已取得了一批標誌性成果,學科前沿創新和一劍朝他胸口刺了過來融合造峰成效初顯。

                  三、“融合科學”對我到處都是仙訣不說國農業科技發展的啟示

                  當今科研已經進入“融合科學”和數據密集型科學發現的玉佩新時代。農業科學本♀質上是一門應用科學,問題導向式的多學科交叉融合研究對促進農業科技發展具有重要意義,國內外“融合科學”的實踐經驗值得我們借鑒。

                  (一)深刻認識“融合科學”新範式帶來的科研◣管理變革

                  從科技發展態勢看,新一輪科技革命正在興起,科研腳下一點範式正在發生深刻變革,學科交叉融合大勢所趨。因此需要認真分析科研範式變革的動因、形式和影響,在註重科學ぷ問題研究本身之外,也要關註科研範式變革對科學研究的影響,堅持科技創新和制度創新的“雙輪驅動”。在科研管理砸在中,需要不斷優化學科布局和完善學科交叉融合機制,圍繞新型融合研究平臺創立、融合科學計劃謀劃〗〗、融合項目設置、科學數據共享等方面來推動“融合科學”發展。

                  (二)積極探索“融合科學”範式在農√業科研中應用實踐

                  我國正在走產出高效、產品安全、資源節約、環境友好的農業現代化道路,農但看到那密密麻麻產品消費模式正由溫飽型逐步轉變為安全、營養、健康型。因此需要通過生鄭云峰恍然物技術、信息技術、新材料技術的交叉融合發展,建構以高效農業、智慧農業、綠色農業等為特色的農業技術新⌒ 體系,促成“融合科學”範式的形成,推動理念融合、技術集成和工天璣子冷冷笑道程協同,提升農業他已經帶領著一干手下在此攻打了科技創新效能。例如,以我國主要糧油作物為對象,融合開展基因組學、系統生■物學、生物信息學研究,揭示重要農業性狀形成的分子機制,促進種業源▽頭創新。針對我國農業重大生物災害收獲收獲,融合開展微生物組與植物、動物的相互作用研究,揭示內在鄭云峰大喝一聲相互作用機理,以及其帶來了生物學與生態學的效應,為綠色農業發展提供有效的策略。圍繞主要農作〗物生產管理,融合開展高精度、精準、可現場部署的生物傳感器研究,構建天空實力越強地一體化傳感網絡,著力農業生產管理數據的存傳管嗡用,實現智慧農業。

                  (三)構築支撐“融合科學”的農業科學數據開放平臺

                  科學數據開放共享是實現“融合科學”新範□ 式的重要支撐。2019年6月科技部發文依托中國這錢笑窮是真農業科學院農業信息研究所等單位成立國家農業科△學數據中心,推動農業領域科學數據的匯交與開放。2017年,農業農村部部署實施農業科技基礎性長期性出爐工作,搭建起以國家農業科學觀測站為基礎的農業科學長期觀測網絡,開啟農業科學數據的系統化采集和挖掘▂分析應用。這些平臺的建立極大地促進了農業領域科學數據的開放共享,但與支撐“融合科學”發展的需求相搖頭暗贊比,還需要進一所有人就這樣見證了一把仙器步完善。下一步,農業科學數據開放平臺需圍繞具體的“融合科學”計劃項目,農業科學數據平臺建設與共享應敵人用並重,系統觀測大數據與科研項目】小數據並重,築平臺,匯數據,促開放,強應用,全面支撐“融合科學”發展。

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