探索 知识体系的逻辑与架构
在2016年5月30日举行的科技三会上，习近平总书记向科技界发出了“为建设世界科技强国而奋斗”的号召，被科技界视作又一个“科学的春天”的开篇。
对于如何建设世界科技强国，中国科协副主席、中国科学院副院长李静海院士，在第二届科协发展理论研讨会提出了他的思考——“探索知识体系的逻辑与架构”。
李静海院士主要从事颗粒流体两相系统量化设计和放大研究，是国家自然科学基金委介尺度科学重大研究计划首席科学家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，瑞士工程院、英国皇家工程院和澳大利亚工程院外籍院士。现担任中国科协副主席、国际科学理事会(ICSU) 主管科学计划与评估的副主席，国际期刊 Particuology 主编和多个期刊的编委或国际顾问。
李静海院士认为，探索知识体系的逻辑与架构，是科技界在向科技强国行进路上迫切需要厘清的脉络，同时也是一个国家成为科技强国最应修炼的基本功。
中国科协副主席、中国科学院副院长、中国科学院院士李静海在第二届科协发展理论研讨会上作主题报告世界科技强国目标对科技工作者提出什么要求？
李静海：以前我们说要建设“创新型国家”，2016年习近平总书记在科技三会上第一次提出要建设“世界科技强国”。“创新型国家”和“世界科技强国”这两个概念是不一样的，这是提出了新的目标，要求更高。
当前全球科学技术发展态势在发生一些变化，每个国家都在说重构国家创新体系，改变竞争格局，应对全球挑战。大家都在讨论新的科技革命、新的科研范式，比如说大数据、虚拟现实等等。在这样一个关键时刻，在这样的形势下，我们绝不能拉大差距，更要跨越式发展，科技界任重道远。
科技界如何为此做出贡献需要我们认真思考。我认为，只有对知识体系的逻辑和架构能够认识得比较清楚，才能做好科研布局，才能有效地促进学科的交叉，也才能提升科研的效率，才能提高创新能力。
探索知识体系的逻辑与架构应从哪些方面着手？
李静海：之前科技界往往讨论更多的是希望政府多投入，政府则希望投入了以后能解决问题，而且要尽快解决问题——投入和回馈当然非常重要，这是一个永恒的讨论主题。任何一个科技强国，它的科技投入占比都是很高的。但是，我要谈的一个观点，就是在投入和回馈以外，还有什么是更为重要的？
我认为有两个事情。第一就是科学技术的合理的布局；第二是科研模式的深刻变革。在这样一个关键的时刻，这两件事情对科技界来说更为重要。
在这样的大背景下，世界一些主要国家比如美国、德国、日本、英国、法国等国家，都在重点突破，构建体系，追求效益。我们国家科技界应该充分认识这一重大的变化趋势，突破惯性思维模式，学科交叉融合、重构创新体系，这是从国家层面需要做到的。这是我想强调的。
科学和技术要有机统一，所以科学布局应当遵守原则，符合发展趋势，科学的逻辑是来自于研究对象的关系，一致的结构，应该有个完整的系统考虑。应该符合发展趋势，所以现在大家提到无非是三个方面，一个是新的科学技术的革命，一个是重大的挑战问题，还有一个是科研模式的重大变革，现在正处在这三个发展趋势交汇的历史时期，所以在这方面做一些变革是非常必要的，只有这样我们才能抓住机遇，快速发展。
而从企业层面看，一些世界500强企业也在调整研发布局，增强核心竞争力。我自己亲身接触了这样两个企业，一个是法国的道达尔公司（全球四大石油化工企业之一），它认为原来的研发模式已经不能适应企业未来发展，于是把它整合成八个框架。巴斯夫（德国的化工企业，也是世界最大的化工厂之一）跟我们交流更多，它是做与化工相关的布局，认为只有这样布局，它的研发才能满足企业发展的需要。企业都这样来布局，我们科技界更应该进行深入思考。
第二届科协发展理论研讨会现场科研布局要理顺哪些关系，明确什么逻辑，掌握何种规律？
李静海：关于这一问题我有这样一些思考和建议。第一，要理清知识体系的结构和逻辑。科学技术的布局不能就事论事，把一些科研机构堆积起来是不行的。一定要根据知识体系的结构和逻辑给科技布局提供一个科学的基础。有了好的布局，才能促进学科交叉。在这样一个科学技术日新月异发展的年代，没有充分的学科交叉已经很难取得突破。
科学技术体系的自然演化是一个逐步深化的过程。认识是有历史的局限性的，对同一事物，一百年前的认识和现在可能完全不同，但是这个发展是非常缓慢的。我们现在要做理性的变革，就需要与时俱进，科学理性地理清关系，发现规律，防止重复，这样才能有一个好的布局。
国家自然科学基金委学科目录，仅2015年一级学科、二级学科、三级学科就有600多个。教育部学科目录包括一级、二级、三级，也有500多个。国家自然科学基金委还有学科分类代码，这些都在一定的历史阶段发挥了非常重要的作用。在这样的背景下，我们形成了各个大学的学院、系，形成了各种各样的非法人中心和各种各样的学科。这个现状的问题是什么？自然无序。自然无序的简单排列缺少逻辑，会造成割裂。如果不与时俱进，做一些变革的话，副作用就会越来越大。
联合国教科文组织的一个报告说，现在有定义的学科领域就有8530个，在这样多的分支学科中，如果用数学排列组合，将会有多少种组合方式？如此众多的学科和交叉学科，资助体系如何才能满足需要？如何选择重点？
我是搞化学工程科学的，本来化学和化工做的是同一件事情，只不过是有所分工的上下游。但实际上，国内外化学化工交流起来非常困难，对同样一个问题，甚至连语言和术语用得都不同，所以难以交叉，发生了碎片化，这自然就影响到大的化学科学的发展。
鉴于此，我们提出这样一些问题：学科之间（指基础学科）、学科和领域（指技术领域）之间的关系是什么？能不能根据这些关系和其中的逻辑，布局我们的科研和教育体系？尽管之前我们有很多有重复的地方，但是有没有我们没有重视的环节？这些环节是不是与一些挑战性的问题紧密相关？
我希望理清知识体系的逻辑关系，而研究对象之间的关系就体现了知识的逻辑关系。弄清这些关系才能归纳共性，减少重复，促进交叉。
第二，考虑知识体系的多层次、多尺度和介尺度复杂性。对同样的问题，信息来源相同，但是大家做判断的时候却形成不同的观点，这个区别来自于哪个方面呢？我认为就是因为介尺度上的复杂性。每一个层次上的复杂性介于单位和系统之间，这是最简单的大致对知识体系特征的一些描述。对自然界而言，从基本物质一直到宇宙都是分为不同层次的。根据认识的逐步深入，每一个层次建立起一个学科。以化学物质加工科学为例，我们分为三个层次：化学、化工和环境；生命科学也是如此，比如说脑皮层到神经体系结构也是多层次的。不认识这种多层次的特征，不认识每个层次介尺度上的复杂性，如何能在神经科学上取得突破？如何能把人们的认知的规律揭示得非常清楚？
第三，理清基础研究各个学科和技术体系及能源和材料相互之间的关系。
我认为技术体系和知识体系是可以融合到同一系统里面的。所有的技术领域都涉及不同层次的知识。如果我们再考虑能源、材料和信息这样几个社会经济要素的话，就可以把这些领域和知识体系加以融合。
我觉得知识大致可以归纳到不同层次，中心是一些基础的、共性的知识，比如力学、数学等等，越往外尺度越大。从中心向外放射状的线就代表每个技术，对技术和科学知识共同的挑战性问题就是在介尺度。比如，对化学工程来讲，我们有三个介尺度，三个介尺度和它们之间的关联是化学科学切实的困境。只有把这三个介尺度问题解决了，把这两个缺口联系起来，才能实现突破，这也是所有本领域科学家的一个梦想。
第四，是若干重大介尺度问题。介尺度问题有一些共性规律，如能源、制造、信息网络、生命科学，举例来说，要把细胞演化过程认识得一清二楚，单靠生物学家是不行的，必须要多学科参与。因为其中既有生物过程，又有化工过程，还有一些物理过程；而神经系统和智能科学，就是把人的认知应用到计算机领域。因此，必须认识它的结构特征，解决它的关键科学问题，才能够加以应用。
第五，就是各个领域鉴于介尺度科学概念的学科交叉。
不同层次都有介尺度问题，我们按共同规律才能建立起新的科研模式，取得重大的突破。
第六，一个领域的布局和规划，应该重点考虑知识结构的系统性和内在逻辑。这样才能促进交叉，减少重复；其次，应注重重大共性科学技术问题的提炼。我们不能只聚焦一些具体问题，没人管共性问题，而应该注意到哪些问题是最为关键的。共性问题如果得到解决，将是更高层次的科学进展，这才是战略科技能力；再次，要注意科学技术与经济社会的结合度。要解决实际问题，就要把社会、经济、科学、技术形成一个完整的体系来分析，这才是领域布局的思考。
以能源为例，国家必须考虑能源领域的布局，首先要有专业的团队，针对不同种类、特别的、战略性能源进行研究，然后将其划分为不同层次。每个层次有多学科交叉的研究单元，这些单元要研究每个层次上的共同规律，每个层次上不同能源种类的共同规律，然后还要跨学科的研究团队和平台，只有这样才能形成一个有实力的能源领域的布局。
第七就是形成新的科研模式。知识结构和逻辑的演化，使理论方法、工具和思维都会出现一些新的变化。传统的理论和方法固然重要，但是更要知道未来发展所需要的一些新的理论、新的方法。信息经济引发的变革，举一个简单的例子，如开放获取。我30年前做博士生的时候，要飞到北京来，匆匆忙忙跑到北京图书馆，早上领一些文献复印好，然后匆匆忙忙又回去。现在这个事情2分钟之内就可以完成。类似的变化必须引起我们的关注，研发模式的变革、学科和技术的演化一定要充分考虑。
现在的知识是碎片化的，因而跨学科的交叉非常重要。这种学科碎片化的知识，如果能整合成完整的知识体系的话，科学技术会发生根本性的变化，我们国家如果能考虑这样布局科学研究的话，我们所说的创新能力的提升将是空前的。
科技信息技术发展到今天，存在的知识几乎都是全球共享的，如果我们有一些科学组织来提升创新能力的话，那将真正实现科学技术的跨越式发展，科技强国进程就可以快速地推动。
最后，我总结这样几句话：科技格局和科研模式正在发生根本性的变化，认识知识体系的结构和逻辑是至关重要的，这比讨论和回馈更为重要，需要社会各界共同努力。学术界要有开放心态，中国科协可以发挥很大的作用。