于文強

科學研究就是不斷的嘗試和冒險，而且成功率極低，所以創(chuàng)新性的科學研究是一段艱苦且終點未卜的旅途

原創(chuàng)與顛覆性創(chuàng)新

剛剛過去的2016年，大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的浪潮席卷全國，“創(chuàng)新”一詞喧騰眾口，許多熱血青年奔赴創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的主戰(zhàn)場，盼望著能夠淘到人生的第一桶金。真實的情況是怎樣？又有多少個顛覆性創(chuàng)新（Disruptive Innovation）出現(xiàn)，并改變我們的生活？

很多人期待顛覆性創(chuàng)新，但是對創(chuàng)新的內(nèi)涵不甚了解。所謂創(chuàng)新，簡單地說就是利用現(xiàn)有條件創(chuàng)造出新的東西。而新的東西既看過程，也關注結果，還包括新想法、新方案以及新設備。創(chuàng)新既可以體現(xiàn)在社會經(jīng)濟治理層面，如“新常態(tài)”概念的提出，也包含科學技術的創(chuàng)新，如原創(chuàng)性科學研究和技術的革新。原創(chuàng)性科學研究要提出新理論、新方法、新假說并加以驗證，還要開辟新的研究領域。所謂顛覆性創(chuàng)新，其實一開始并不是指科學上的創(chuàng)新，而是指商業(yè)上設計出顛覆性產(chǎn)品，能夠改變已有市場模式，能夠開辟一片新的市場。

人人都渴求顛覆性創(chuàng)新，但它并不常出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，也會經(jīng)常遭受常人不予理解的冷漠。這就要求我們不僅要對科學充滿熱情，還要有屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)的勇氣。因為科學研究就是不斷的嘗試和冒險，而且成功率極低，所以創(chuàng)新性的科學研究是一段艱苦且終點未卜的旅途。

科學創(chuàng)新的三大層次

事實上，科學上的創(chuàng)新涉及面很廣，主要可分為三大類，或三種境界。

1. 前無古人，后有來者。這是一種從無到有的創(chuàng)新，是一種“開路式”（Open The Door）的研究，不僅為我們打開新的科學之門，也開創(chuàng)了一個全新的研究領域，正所謂“這世上本沒有路，走的人多了，也便成了路”。

比如，2016年諾貝爾生理或醫(yī)學獎授予了日本科學家大隅良典（Yoshinori Ohsumi），他在20世紀90年代以酵母為模型，開創(chuàng)性地通過遺傳篩選找到了與自噬相關的基因，促進了人們對自噬分子機制的了解，極大地推動了自噬異常與疾病發(fā)生的關系研究。大隅良典無疑開創(chuàng)了一個新的研究領域。

再比如，2015年諾貝爾生理或醫(yī)學獎授予發(fā)現(xiàn)“腦內(nèi)GPS”的英國科學家約翰·奧基夫（John O'Keefe）和挪威科學家愛德華·莫澤（Edvard I. Moser）、梅-布萊特·莫澤（May-Britt Moser）夫婦。人類及哺乳動物對位置的感知以及方向的判斷是一種本能，而腦內(nèi)負責定位系統(tǒng)的細胞讓我們能夠在空間中感知位置并實現(xiàn)定位。毋庸諱言，大腦中內(nèi)置的“GPS”細胞研究掀開了人類探索大腦奧秘的新篇章，推進了國際腦研究計劃的實施和發(fā)展。

2. 前有古人，后無來者。這是一種從有到無的創(chuàng)新，這種創(chuàng)新一次性徹底解決了人類歷史上重大的科學問題，是一種“終結式”（Close The Door）的研究，并在此樹立一個“到此為止”（Stop Here）的牌子。這種創(chuàng)新的結果就是一次性解決問題，別人不需要在此問題上再耽誤工夫，數(shù)學類的科學研究在這方面表現(xiàn)得尤為突出。

如果自然科學的皇后是數(shù)學，數(shù)學的皇冠是數(shù)論，那么“哥德巴赫猜想”就是皇冠上的明珠。大約在200多年前，一位名叫哥德巴赫的德國數(shù)學家提出了“任何一個大于2的偶數(shù)均可表示為兩個素數(shù)之和”。他一生也沒證明出來，后來寫信請教俄國圣彼得堡的數(shù)學家歐拉。歐拉費盡了腦筋，卻也帶著一生的遺憾離開了人世，留下了這道數(shù)學難題。眾所周知，這道猜想后來被中國著名數(shù)學家陳景潤加以部分證明。

在生物醫(yī)學方面，比如烈性傳染病天花病毒的疫苗研究，當一個病毒的疫苗被成功研制后，絕對是開創(chuàng)性的工作，后續(xù)的相關研究就會逐漸減少。結構生物學也有類似的情況，當一個蛋白的結構被解析后，其他人就很少再去解析該蛋白結構。這類創(chuàng)新就是徹底解決了以前懸而未決的問題，以后別人只能繞道而行。

3. 前有古人，后有來者。這是一種從有到有的創(chuàng)新，會改寫歷史，只不過古人可能是錯的或理論體系需要重塑?？茖W研究從來都是站在巨人的肩膀上，許多研究就是在前人的基礎上做出的，糾正前人的錯誤或重塑前人的理論是這類研究創(chuàng)新的主要特征。

日本京都大學教授山中伸彌（Shinya Yamanaka）在2006年發(fā)現(xiàn)，僅僅通過導入4個關鍵基因，就可將成熟細胞重新編程為多能干細胞，這種誘導多能干細胞被簡稱為iPS細胞，后來又證明這種細胞可以發(fā)育成為身體的各種組織細胞。然而此前人們普遍認為，動物細胞的發(fā)育過程是一個不可逆的過程。20個世紀50年代，胚胎發(fā)育生物學家康拉德·哈爾·沃丁頓（Conrad Hal Waddington）提出的細胞分化假說形象地描述了細胞自發(fā)的多重分化過程。多能干細胞分化就象一個從山頂滾下的小球，它可以走向任何一個山谷，分化為某種特定的細胞，但分化成熟的細胞變回多能干細胞就是一個不可能發(fā)生的事件。這種假說隨后被iPS細胞徹底逆轉(zhuǎn)，iPS細胞的發(fā)現(xiàn)成就了目前轟轟烈烈的干細胞研究領域。為此，2012年諾貝爾生理或醫(yī)學獎被授予了山中伸彌。

另一個典型的例子是2006年諾貝爾生理或醫(yī)學獎被授予發(fā)現(xiàn)核糖核酸干擾（RNAi）現(xiàn)象的安德魯·法爾（Andrew Fire）和克瑞格·梅羅（Craig Mello）。核糖核酸（RNA）是存在于生物細胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳信息載體。1998年，安德魯·法爾和克瑞格·梅羅發(fā)現(xiàn)雙鏈RNA對基因的抑制作用，而之前人們一直用單鏈的反義核酸進行研究。雙鏈RNA的沉默基因無疑讓這個領域的科學家無法理解，當然最后證明RNAi現(xiàn)象是基于完全不同的分子機制，RNAi現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開啟了基因治療領域的新篇章。他們的工作不但具有重要的理論意義，而且使我們看到治愈癌癥、愛滋病、遺傳病的希望。

最近，鬧得沸沸揚揚的基因魔剪CRISPR/Cas9技術，也是在鋅酯酶技術、基因敲除技術后出現(xiàn)的又一基因編輯領域的重要技術。與其他技術相比，雖然CRISPR/Cas9技術要做的事大同小異，但效率和切割準確性大大提高，也使基因編輯技術從高大上變成人人可為的技術，用“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”形容基因編輯技術的發(fā)展歷程再恰當不過。

科學上的顛覆性創(chuàng)新極為罕見

改寫科學史的工作自然是完全的科學創(chuàng)新，不過目前大家喜歡的叫法是顛覆性創(chuàng)新。在科學領域開展顛覆性創(chuàng)新，不僅要有非凡的勇氣，也需要良好的機遇。

前一段時間，生命科學頂級雜志eLIFE刊發(fā)5篇文章驗證許多頂尖刊物發(fā)表的重大研究成果，結果僅有一篇文章的結果勉強過關，令生物領域的科學家相當尷尬。驗證別人的重要工作本來是學術研究中的關鍵，也是科學家的份內(nèi)事，但沒有多少人愿意干這件事。原因很簡單，如果得到相同結果，能發(fā)表嗎？答案是否定的，沒有雜志會接收這樣的文章；如果結果與原作者不符，能發(fā)表嗎？答案也是否定的，也沒有多少雜志愿意發(fā)表這樣的文章。

有學者說，推翻一個已發(fā)表的論文觀點，需要10倍于該論文的努力，何況顛覆性創(chuàng)新！因為你的研究最初很難得到別人的認可。如果一項研究改變的不僅僅是一項假說，而是目前已經(jīng)公認的研究結論，那就難上加難了。

然而，顛覆性創(chuàng)新從來都是科學發(fā)展的里程碑，不僅開拓人類認知的前沿，也往往極大地豐富和改善人們的生產(chǎn)和生活。它是國家和社會發(fā)展的需要，也是科學研究者夢寐以求的機遇。但對科研工作者個人來說，開展顛覆性創(chuàng)新研究需要超凡的勇氣，因為顛覆性創(chuàng)新會讓你坐冷板凳。雖然經(jīng)歷過各種失敗后會讓你意志堅定，增常人所不具備之才能，但這種苦行僧式的生活有多少人能熬得?。克哉f顛覆性創(chuàng)新就是一個坑，相信隨著中國對科技創(chuàng)新的投入力度越來越大以及科技創(chuàng)新理念的深入人心，越來越多的科技工作者必定會勇于跳坑，并最終樂于跳坑！