学科会聚引领世界一流大学建设的路径探讨
摘要
知识大融通和会聚技术的发展，使学科的交叉、融合进而产生会聚型学科的趋势日渐明朗。学科会聚是会聚型学科发展的初期形式，它超越了传统的交叉学科、跨学科和学科群概念，更加强调革新性、集成性和全程性。四所世界一流大学实行新技术推动型、任务拉动型、共同愿景驱动型、科技平台吸引型等各具特色的学科会聚模式，浙江大学正在探索顶层战略设计驱动、新型研发机构迭代、研究范式变革推动、多学科协同培养等学科会聚路径。学科会聚引领我国世界一流大学建设的关键是突破传统的院系-学科框架，以服务重大战略需求和解决重大挑战问题为牵引，实现大跨度的协同创新。
当今世界正面临百年未有之大变局，科学技术的发展日新月异，创新范式的迭代呈现加速之势，大学也不得不做出相应改变。正如有人指出的，21世纪科技发展呈现大融合、大交叉、大汇聚的趋势，学科板块之间通过理论移植、知识互鉴、对象转移等强化交叉会聚，进一步打破领域之分、学科之界和专业之别，为知识融合、重组、分化提供方法论，新学科、新专业、新方向、新理论、新思想、新知识不断涌现。特别是众多具有内在融通特征的混合领域不断兴起，使得大学传统的学术组织体系面临巨大挑战，学科间界限逐渐消失，成为大学发展的长期趋势。源于学科前沿和学科群交叉融合的原创性成果的大量涌现，佐证了会聚技术的崛起与众多非传统知识生产模式的发展，以及学科会聚将成为知识生产的新趋势的预判。三部委联合印发的《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》（教研〔2018〕5 号）明确指出要“创新学科组织模式，以服务需求为目标，打破传统学科之间的壁垒，加强学科协同交叉融合，构建协同共生的学科体系”。也就是说，“双一流”建设强调以新的理念和范式，加快学科交叉融合，打造应对重大需求的学科生态系统，这为新时代顶尖学科和顶尖大学建设指明了方向。本文尝试提出学科会聚的基本内涵，聚焦四所世界一流大学的行动案例和浙江大学的探索性举措，对学科会聚引领一流大学建设的路径进行初步探讨。
一、
学科会聚的内涵解读
学科会聚是进入21世纪前后才出现的概念，与学科群、跨学科、交叉学科等传统概念相比，更加强调应对社会重大需求情境下学科间的有机协同和高效集成。会聚型学科是学科会聚发展的更高阶段，代表着新兴前沿领域的知识生产模式和知识生产组织的成型，典型如合成生物学。
01
从学科群到学科会聚
通过整合多学科领域的专业知识，形成一个全面、综合的框架，以应对特定挑战，体现了对于研究过程模式和研究策略的新思维方式。超越单一学科的学科体系化发展，通常在原有的专门学科之间相互渗透与融合，并发生非线性相互作用，体现了科学整体系统演化的结果。而这种学科系统的演化，最终呈现出学科群、学科交叉、学科会聚等不同状态。
学科群是学科融合的初级阶段，即由若干个同类学科或跨门类学科集合而成的学科群体，通过学科之间的依赖、促进、移植等互动行为产生。学科群既是知识生产内在规律决定的，即自然层面的学科分化与综合，也受社会需求变化的影响，即学科体系之外的拉动作用。学科群通常表现为相近属性学科板块内部形成的簇群，其内部各学科间的联系和协同相对于内外学科间的关系而言更加紧密，但簇群的规模、结构并非一成不变。学科群的出现为大学解决复杂现实问题提供了物质基础，有助于实现学科交叉融合，尤其是多学科方法的相互作用和渗透推动了纳米材料、能源化学、认知神经科学等交叉前沿领域的产生。
20世纪后期以来，科学正从高度分化转向高度综合，学科体系变化的加速度提升。尤其会聚技术的崛起打破了传统的单学科知识生产方式，学科会聚成为科学技术发展的重要特征和新趋势。2001年12月，在美国华盛顿举行的一次各界顶级人物参加的圆桌会议率先提出“NBIC会聚技术”，这是学科会聚理念产生的源头。“NBIC”是纳米技术（Nanotechnology）、生物（Biotechnology）、信息（Information Technology）、认知（Cognitive Technology）四大前沿科技的英文缩写。在此背景下，人们逐渐认识到，用学科这个轮廓线来刻画知识世界是不够的，而应该推动不同学科的知识会聚交流，从而“把这一种轮廓线慢慢淡化掉，把知识从一张线画变成一幅油画，用丰富的色彩来填满知识的空间”。
继之，许多国家开始高度关注这四大前沿领域之间的融合、会聚和集成，以及会聚技术的进展和未来前景，创造了新的科技发展方法论并拓展了新的经济发展模式。2003年，美国国家科学基金会（NSF）组织编撰的《提升人类能力的会聚技术》（Converging Technologies for Improving Human Performance）报告和2004年欧盟专家《会聚技术——塑造欧洲的未来》（Converging Technologies: Shaping The Future of European Societies）研究报告中详细剖析了会聚技术，以及美国和欧洲把会聚技术作为优先研究主题和战略部署的情况。2005年，浙江大学联合香港科技大学举办“学科会聚与科研平台高新技术高峰论坛”，深入探讨了学科会聚的趋势与未来。
由此，在会聚技术基础上萌生的学科会聚，逐渐成为学科发展的新理念新范式。如今越来越多的研究者关注学科会聚的进展，越来越多的大学探索学科会聚的实践，特别是生命科学、信息科学、物质科学的会聚研究不断涌现激动人心的创新成果，大尺度的学科会聚正在绘制出更加丰富多彩的知识图景。
02
从学科会聚到会聚型学科
当今世界的科技发展正处在一个转变的关键时刻：从解决原来的高度细化和特定的问题转变为通过整合和协作方法解决复杂的挑战。传统上以知识分类为基础、以学科架构为表征的智力组织模式，已经不能适应综合性、交叉性问题的解决，也不能真正反映自然现象的全部内在联系，这极大地推动了学科会聚的发展。会聚型学科是以人类社会面临的共同的生产、生活重大挑战（grand challenge）问题为导向，在学科内外力量的协同作用下，形成的大跨度、宽领域、网络化并有机融合的学科集成系统。
会聚型学科是学科会聚的重要结果，通常会造就新的学科高峰。不同于基于学科逻辑的一般学科群概念，会聚型学科具有学科会聚的两个内涵特征：一是解决一系列研究问题所必须的专业知识的会聚，二是在支持科学研究及促成相应科学进展向新形式创新和新产品转化过程中涉及的合作网络的形成。也就是说，通过理论与方法的转移综合，会聚型学科使传统研究对象超出原先的领域和范畴，成为多门学科协同作战的新对象。而且，会聚型学科不仅促进知识会聚和使组织边界的柔化或组织间的合并与联盟，更重要的是促进思维模式交叉和价值观会聚，进而影响科学活动主体的行为，实现学科的完全会聚。
综上，学科会聚更加强调革新性、集成性和全程性，超越了传统的交叉学科、跨学科和学科群概念。它不单是创新活动本身，而且是一种重大挑战领域运动，旨在推动核心领域的技术、产业、社会的连锁性变革；不单是单个学科的“独唱”，而是充分集聚多个院系/学科/机构的多方面创新资源，以及研究范式的取长补短；不唯一聚焦于创新链条的某个环节，而是从贯通基础研究到应用研究再到产品开发甚至市场推广的全过程。与学科群、学科交叉等相比，会聚型学科需要打破传统学科组织壁垒和运行上的思维惯性，在研究领域、研究范式、资源整合、人员协同上做出实质性转变，形成新结构、新模式，并凸显其变革性成效。
二、
四所世界一流大学学科会聚案例
为了更深入了解各种学科会聚实践活动，本文以四所世界一流大学为例：一是新兴综合型技术发展推动不同学科会聚的“新型技术推动型”；二是围绕国家重大任务或社会重大需求而协同攻关基础上实现学科会聚的“计划任务拉动型”；三是不同学科研究者为了共同学术目标主动聚集在一起从事科学探究的“共同愿景驱动型”；四是多个学科研究者长期依托大型科学设施而产生学科会聚的“学科专业集成型”。
01
新型技术推动型：
麻省理工学院智能探索计划
MIT是全球工程、自然科学的顶尖机构，近年来在物质科学、信息技术、生命健康等前沿研究领域走在前列，尤其人工智能领域。2018年MIT宣布发起智能探索（Intelligence Quest，IQ）计划，融合学科会聚中的生物技术、信息技术和认知科学，开展人类智能的基础研究，开发造福于社会的技术工具，实现人工智能的颠覆性突破。IQ计划试图回答未来科技变革中的重要问题，比如，在工程学角度上，人类智能如何运作；如何利用深层次的人类智能研发出更智能、更实用的机器，从而造福于社会。MIT希望创建一个创新共同体，将神经系统科学、认知科学、计算机科学等关键领域结合在一起，借助能引发重大突破的基础研究，加深对智能的理解。除发展和推进智能技术外，IQ计划还关注人工智能的伦理和社会问题。多学科会聚在该计划中得到充分体现，除了知识协同，更体现在解决重大问题时理论与方法的协同。该计划依托两大支柱实体项目，一是核心项目（Core）重点探索人类与仿生人工智能的学习理论。该项目在探究人类大脑工作原理基础上为类人脑提供应用人工智能的学习算法；二是深度链接项目（Bridge），它将MIT在人类智能和仿生人工智能上的研究发现应用于多种领域，并集聚全世界最先进的工业和研究型实验室研发平台，为MIT人工智能研究社群提供各种创新资源。
同时，IQ计划形成致力于处理全球性重大问题的产教联盟，积极推进与全球有识之士合作，注重校内外多主体的协同创新，通过动员全校力量共同参与，充分汇聚校内研究力量，还与企业建立合作关系，获得了企业赞助和慈善捐赠资金，提升IQ计划的全球影响力等。
02
计划任务拉动型：
洛杉矶加州大学重大挑战计划
洛杉矶加州大学（UCLA）于2013年发布的“重大挑战计划”（Grand Challenge Project）是应对能源、水资源、可持续发展和气候变化等领域重大问题而实施的教育、研究、社会服务的集成性活动。该计划旨在通过整合全校资源共同解决人类社会和当地经济发展面临的重大挑战，并争取发展资源、扩大影响力、布局未来创新领域。UCLA遵循其提出的“大目标，大影响”，已推出可持续洛杉矶项目和抑郁症重大挑战项目。前者目标是2050年前让洛杉矶成为完全使用可再生能源并且实现供水自足的城市，后者目标是2050年前达成抑郁症患者减半并在世纪末攻克抑郁症的目标。
这两个重大项目旨在将学科会聚中的生物技术、认知科学领域与更多相关学科融合。在项目委员会机制的协调推进下开展，分别形成“150+40+1”架构和“100+25+1”架构，体现了学科组织交叉的大跨度特征。其中，“150+40+1”架构是指：即在1个目标指引下，整合建筑与城市设计、土木与环境工程、环境健康科学和公共政策等40个相关学科的150位各自领域专家。而“100+25+1”架构是指：即在1个项目中，整合生命科学、医学、计算机科学和心理学大类25个相关学科、100位各自领域专家。重大挑战计划集成了研究开发、人才培养和公众参与等功能，极大地拓展了学术活动的空间和链条，对于提升人才培养质量、改善社会服务水平都有积极意义。特别值得一提的是，UCLA重大挑战计划展现了学科会聚背景下研究合作的新范式：通过设定宏大目标，组建强大的团队来寻求解决之道，其中包括：建立强大的专家团队提供战略咨询、跨学科的研究委员会负责组织实施、项目设立、日常管理、团队运行以及学生培养等。重大挑战计划还运用多种方法来确定新项目研究方向和资源分配的重点领域，包括：设立专项基金资助系列项目；举办各类会议论坛；宣传重点项目等。
03
共同愿景驱动型：
东京大学未来社会行动计划
日本认为人类社会发展将进入第五阶段，即未来社会5.0（Society 5.0）。这是一个知识密集型社会，由人工智能和大数据与信息和通信技术的结合提供动力。东京大学在2017年7月推出了“未来社会行动”（UTokyo Future Society Initiative，FSI）。该计划是根据东京大学宪章中服务全球的使命，定位为强化有效合作、服务全球社会、贡献人类未来的重大战略行动，旨在促进科学、技术和创新发展以实现可持续发展目标。FSI计划通过“可持续发展目标”这一共同愿景融合影响未来全球和公共生活紧密相关的生物技术、认知科学与信息技术，集聚科学、工程、人文和社会科学领域的学术资源，吸引各个重大学科领域的学者一起进行研究，增强大学与产业界间的协作。因此，该计划的提出被视为东京大学转变研究和教育环境的契机，也是链接社会各界和国际伙伴以汇聚多元力量解决重大社会问题的重大机遇。
FSI计划的可持续发展目标与联合国提出的2030年之前需要实现的可持续发展目标（Sustainable Development Goals，SDGs）相一致，包括消除贫困、消除饥饿、良好健康与福祉、优质教育、实现和平与正义等17个目标。SDGs为促进跨学科的联系与协作提供完整框架，FSI计划在17个目标之下分别开展了多个研究项目，其中大部分项目涉及多可持续发展目标，各个目标又通过这些项目联系起来。因此，FSI计划尤为鼓励具有自然协同效应的项目开展合作。SDGs不仅能推动不同学科领域的合作和交流，还能推动产学研不同主体间的协作，东京大学在与工业部门合作时将SDGs作为新业务增长点。此外，东京大学通过创设专门的基金，开展论坛、讲习班和讲座等方式支持FSI计划和扩大国际影响力。
04
学科专业集成型：
新加坡科技设计大学组织新架构
新加坡科技设计大学（SUTD）始建于2009年，为新加坡第四所公立研究型大学，其以突破性创新为特征的学科设置、跨学科研究合作、综合集成型课程而享有卓越声誉。面对未来工程与信息挑战的复杂性和多面性，SUTD将学科专业结构进行前置性调整，打破学科/院系间相互割裂的布局，超越传统学科框架，围绕信息技术集成目标和工程前沿方向设置了建筑与可持续设计、设计与人工智能、工程产品开发、工程系统与设计、信息系统技术与设计等五大跨学科专业。
SUTD的学科会聚更具有全面性，将学科会聚落实到课程设计、教学方式和培养模式之中。SUTD在注重教授学生工程基础、专业技术、人文艺术、社会科学等多学科理论知识，帮助学生构建完整的设计理论知识体系的同时，更强调以复杂问题为导向，以设计项目为载体，采用小班化教学组织形式，为学生提供嵌入单门课程的1D设计体验、跨越多门课程的2D设计体验、跨越时间的3D设计体验、由学生主导的4D设计体验，以及系统综合的顶峰设计体验，形成高度整合的课程体系，在全方位设计体验中循序渐进地加深学生对工程设计的理解以及培养学生多角度看待现实世界的工程问题并学会运用多学科知识去解决问题。
这四所世界一流大学立足于全球或区域重大需求，结合自身定位以及学科优势，通过侧重点不同的项目计划或框架体系设计来促进学科会聚。如果说MIT的智能探索计划偏重技术层面的话，洛杉矶加州大学的重大挑战计划和东京大学的未来社会行动项目则更具有“社会运动”的属性，旨在强调从技术到场景应用的全链条发展，而新加坡科技设计大学的学科专业集成模式超越传统大学组织框架，有机融入研究、教育和创新活动中。
三、
浙江大学学科会聚路径的初探
浙江大学将成为世界一流综合型、研究型、创新型大学设为总体战略定位的重要维度，也是国内最早探索学科会聚的高校之一。其“综合型”是实现学科会聚的前提条件，即学科齐全且综合实力超群，尤其是重大学科板块的全覆盖，否则综合交叉就是无源之水；“研究型”是表征学科会聚的研究属性，也是队伍属性和活动层次的保证，主要依托高水平科学研究和高质量研究生教育来实现；“创新型”是学科会聚的内在驱动和体制机制保证，主要指向对重大战略需求的敏感性，以及治理体系和治理能力的提升，旨在强调一流大学的创新使命及学校运行上的活力和创造性。本文将浙江大学学科会聚引领世界一流大学建设的路径概括为以下四个方面。
01
顶层战略设计驱动重大学科板块交叉
囿于传统的学科、院系架构，我国高校跨学科、交叉学科以至学科会聚发展相对滞后，在自上而下的资源配置制度占主导下，顶层设计及与之相配套的巨大资源诱导就尤为重要。浙江大学2018年启动实施“面向2030的学科会聚研究计划”，紧密围绕国家战略需求和世界科学前沿，充分发挥多学科综合优势，前瞻布局和重点发展若干学科会聚领域。围绕长远战略目标，该计划尝试构建开放式创新网络体系，打造多学科参与的学术共同体，以及科学、技术和产业的创新联合体。其中，体系化、有组织的规划实施，有助于学校统筹计划任务与“双一流”建设，把政策倡议和顺应学术发展规律充分结合。
目前，会聚研究计划是浙江大学推动学科会聚、打造会聚型学科的核心载体，是对传统学科组织体系应对重大创新需求乏力的功能补充。分两批先后启动脑科学与人工智能、量子计算与感知、生态文明与环境科技创新、农业设计育种、智慧海洋、精准医学、超重力场、新物质创制等八个会聚研究计划。如“量子计算与感知”聚焦量子计算机研发的重大战略目标，依托物理、光电、信电、材料、计算机等多学科力量实施。该计划在短短的两年内初步显现学科会聚效应，已成功研发出具有20个超导量子比特的量子芯片，刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界记录，助力中国学者跻身世界量子计算第一梯队。
02
新型研发机构迭代传统科研模式
长久以来，学科性、小规模、校园内的科研平台往往会落入传统单一学科运行的窠臼，不能实现大跨度学科交叉融合以应对重大创新需求。所以，以新的知识生产逻辑和组织体系建构的新型研发机构，有利于摆脱物理空间隔阂、传统学科制度和发展范式的路径依赖，往往成为实现学科会聚的尖刀奇兵。新型研发机构的体制机制创新，有助于营造新的多学科会聚制度环境、接轨世界一流科研模式，进而牵引原有学科体系跨越式发展。这也是不少高校与地方政府合作建设或争取国家布局地方研究院、科研基础设施、新体制科研机构的重要动机。
浙江大学正在以两个高能级科技创新机构为载体：一是作为“一体两核”体制下的双核之一参与建设之江实验室，二是与浙江省、杭州市、萧山区合作打造的“浙江大学杭州国际科创中心”（以下简称“科创中心”）。之江实验室聚焦网络信息战略领域，谋划布局超级感知、脑机融合、新型芯片、先进人工智能等重大研究平台和重大基础设施，在浙江省政策扶持下新型政产学研合作模式的最新探索。同时，该实验室正在协同引进高端人才、联合培养研究生、合作实施重大项目，努力实现创新合作的叠加效应、放大效应，以带动计算机、控制、光电、信息与电子、医学等学科协同发展。科创中心聚焦物质科学、信息科学、生命科学的交叉会聚和跨界融合，构建面向国家区域重大战略和国际科技前沿的创新生态圈，打造全球化开放合作的创新生态区和改革试验田。在制度层面，科创中心探索政府、大学、市场多方参与的新体制新机制，利用浙江大学的创新网络资源，充分调动市场主体作用，以创新需求倒逼学科范式、研究范式的重塑。
03
研究范式变革推动学科范式转型
科学革命的实质就是研究范式变革，人类科学史上先后诞生了实验范式、理论范式、仿真模拟范式三大研究范式。随着21世纪信息科学的蓬勃发展，爆炸性增长的数据正成为科学研究的核心资源，基于大数据、人工智能的数据密集型科学发现正成为新一代科学共同体的“第四研究范式”。
近年来，浙江大学推动数据密集型科学研究范式对传统学科进行改造，尤其是通过文理交叉会聚的方式打造新文科，塑造“人文社科+互联网+大数据+人工智能+计算”的会聚研究范式。2017年，浙江大学启动“大数据+人文社科”交叉创新项目支持互联网金融、互联网法律、智慧政府治理、智慧医疗等新兴领域交叉研究。浙江大学研究基础平台在人文社会科学研究范式和研究方法转变中的作用愈加明显，以统计数据分析、民意调查、政策模拟、行为实验、脑科学实验等条件支撑，强化定量分析和实验技术手段。立足重大创新需求和科技前沿领域打造会聚型科研团队，对消除学科隔离、强化板块链接具有实质性牵引作用。“十三五”期间，浙江大学面向国家科技创新重大需求组建了“16+X”科研联盟，实施了机器人及智能装备、新发突发重大感染性疾病预防与诊治、航空发动机高温合金材料、煤炭清洁发电与资源利用技术等团队预研项目。2019年启动“双脑+人文社科”交叉创新项目，作为“脑科学与人工智能会聚研究计划”的建设内容之一，围绕脑与决策、脑与认知、人工智能与应用、意识与伦理四大方向支持15个交叉团队建设，进一步扩大了团队协作范围。
04
学科交叉培养拔尖复合创新人才
科技革命、产业革命、教育革命的相互交织甚至一体化发展已成常态，如新冠肺炎疫情就凸显出我国在公共卫生领域人才培养、科学研究、创新转化等诸多方面的短板。依托多学科优势交叉培养能够培养应对重大需求的拔尖复合型人才，也为学科会聚可持续发展提供后备人才，有利于在人才培养层面推进学科实质性交叉，因而成为学科会聚融合的重要凭借。
浙江大学以跨学科科研活动为抓手，着力构建多学科集成与交叉的培养环境与培养机制，近年来实施的“多学科交叉人才培养卓越中心”项目最为典型。项目在医学、工程、农科、人文等重大学科板块之间组织交叉培养平台，配以专项博士生名额，组建跨学科大类的博士生导师团队。从更宽视野来看，浙江大学在专业设置、教材编制、师生合作等方面进行了长期探索，而交叉培养的深度合作进一步推动了跨学科的深度融合，催生了新的会聚型学科方向。以人工智能专业为例，本科专业依托图灵班，人工智能工程博士专业依托教育部人工智能协同创新中心进行培养。特别是浙江大学2019年获批率先设立人工智能交叉学科，招收工程专业学位博士，研究方向包括“人工智能+控制”、“人工智能+创新技术”、“人工智能+认知心理学/逻辑认知/伦理/法学/药学/教育学/金融学”等，采用学科交叉、组建交叉学科导师组等方式对研究生进行培养。同时，浙江大学积极参与“新一代人工智能系列教材”建设，组织相关学科院士、专家和教授，三年内陆续出版20本高水平的人工智能类专业教材，引领国内人工智能人才培养。
四、
总结与展望
大科学时代的知识大融通必然带来变革世界的会聚技术，而社会重大需求的拉动将加速多学科聚合的进程。近年来，以脑科学、人工智能、合成生物学、精准医学、智慧农业、BIIT（即生物技术与信息技术）融合等为代表的学科会聚趋势愈发明显，正在带动科学技术实现突破，如20世纪曾经发生过的几次重大科技革命一样的新的复兴。本文对学科会聚的基本概念和演变过程进行了阐释，呈现了四所世界一流大学各具特色的学科会聚模式，对浙江大学近年来的学科会聚行动进行了系统梳理。学科会聚体现了从泾渭分明的学科专业化分工走向多学科整合以及迈向科学统一与技术会聚的基本趋势。
整体来看，这些计划都是从国家战略发展和社会需求出发，强有力地会聚利用跨界资源，并将学科会聚从科研成果牵引到到社会变革的链条上。学科会聚体现着创新链条的全程性和学科系统的集成性，是学科建设理论的重大创新。众所周知，我国大学中学科隔离造成跨学科研究困难的问题长期存在，更具完整性和开放性的学科会聚更遑论实现，而这正是高校打造学科增长极和创新生长点的潜在机会。当然，在全球科技版图与创新形态不断重构背景下，学科会聚的内涵结构、发展动力、组织体系、运行机制等问题仍然有待厘清。面向外部重大战略需求和重大挑战问题，并视之为超脱大学内部原有组织框架、制度规范的合法性制约的逻辑起点或战略契机，应该成为世界一流大学建设的重要选择。
来源：《清华大学教育研究》第41卷第5期 2020年10月 第80-86页作者：吴伟 （浙江大学中国科教战略研究院） 徐贤春（浙江大学发展规划处） 樊晓杰（复旦大学高等教育研究所）陈艾华（浙江理工大学法政学院）