阿儒涵，張秀峰，李銘祿

（1.中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院；2.中國科學院大學公共政策與管理學院3.河南師范大學商學院；4.國家自然科學基金委政策局）

融合研究（Convergence Research）是近年來新興的一種研究范式，已經(jīng)顯示出巨大的創(chuàng)新潛力，被認為是未來培育科技創(chuàng)新、解決社會經(jīng)濟發(fā)展重大科學問題的重要途徑，目前已經(jīng)引起了美國、歐盟、日本、韓國等國政府及各類資助機構的廣泛關注。融合研究的核心理念在于以現(xiàn)實問題為導向，融合多學科、多領域以及位于創(chuàng)新價值鏈不同位置的研發(fā)及資助主體，實現(xiàn)突破性創(chuàng)新從而達到創(chuàng)新驅動發(fā)展、服務社會的目標?，F(xiàn)階段，我國正處于科技體制改革、創(chuàng)新發(fā)展模式調整的重要階段，創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的基本要求之一是“要堅持以問題為導向，充分發(fā)揮機構、人才、裝置、資金、項目的活力，形成科技創(chuàng)新發(fā)展的強大合力”。融合研究的理念代表了科研組織模式的一種新思路和新途徑，與我國對科技發(fā)展的需求不謀而合，對我國實現(xiàn)創(chuàng)新驅動發(fā)展具有重要的借鑒意義。

基于此，本文首先梳理提出融合研究的概念；其次，從學科發(fā)展路徑和社會需求兩個方面分析融合研究產(chǎn)生的過程；再次，從單一學科間關系及科研組織模式兩個方面，以比較分析的方法，分析說明融合研究的新趨勢及特點；最后，基于對融合研究概念、趨勢、特點等分析，提出對我國政府科研資助的政策建議。

一、融合研究的概念與發(fā)展現(xiàn)狀

2011年麻省理工學院教授、諾貝爾生理學與醫(yī)學獎得主Phillip Sharp教授首次明確提出了融合研究（Convergence Research）的概念。融合研究是指以解決重大科學問題、引發(fā)科技創(chuàng)新為導向，在學科層面，融合多學科的知識、工具、思考方法形成一種產(chǎn)生新思想、新發(fā)現(xiàn)、新方法、新概念的全新的研究范式。在參與主體層面，不僅限于研究者的融合，更體現(xiàn)在研究者、資助方、用戶等多主體的融合。Phillip教授指出，“融合研究是對所有科學研究模式的一種反思。”融合研究是對現(xiàn)有多學科（multidiscipline）、交叉學科（inter discipline）在研究對象、融合程度、利益相關方等多個維度上的拓展，為當今社會經(jīng)濟發(fā)展所面臨的能源危機、食品安全等重大問題提供了打破學科界限的解決途徑。融合研究代表科學在文化、理念上由傳統(tǒng)的基于學科的組織方式向交叉融合方向的發(fā)展與轉變，是對傳統(tǒng)基于學科建立的研究機構的挑戰(zhàn)，也是對科學研究組織方式的一種廣泛的反思（broad rethinking）。

目前，融合研究雖然尚未形成成熟的體系、未能建立完善的資助機制，但是這種新興科研組織、資助模式的優(yōu)點已經(jīng)在解決部分人類社會問題中得到體現(xiàn)。例如，在人類健康方面，通過融合生命科學、材料科學、電子與機械工程科學開發(fā)活體3D打印技術，為患者提供小到牙齒，大到心臟、肝臟等高精度的器官供體的設想。雖然打印活體心臟、肝臟等目標尚未實現(xiàn)，但目前的技術已經(jīng)能夠提供部分心臟組織及皮膚細胞的活體打印產(chǎn)品。在新能源開發(fā)方面，通過融合合成生物學、微生物學以及化學研發(fā)形成了新的電燃料（electrofuels），在當前能源危機的背景之下，實現(xiàn)了對新型、高效、可再生新能源的有效探索。

二、融合研究的產(chǎn)生

融合研究作為一種新的科研組織模式，其產(chǎn)生一方面順應了學科發(fā)展的路徑，另一方面，更多地受到社會經(jīng)濟需求外力的推動。因此，本文從學科發(fā)展路徑和社會需求外力兩方面分析融合研究的產(chǎn)生過程。

（一）從學科發(fā)展路徑角度分析

從學科發(fā)展的路徑角度分析，早期的科學主要起源于巫師、僧侶或者哲學家的有條理的思辨以及工匠的實際操作和傳統(tǒng)知識。從16世紀到18世紀，科學開始逐漸向建制化方向發(fā)展，各種科學研究機構開始逐步成立，科學也逐漸向專業(yè)化方向發(fā)展。1820年，化學首先從自然哲學中分離出來而取得了學科的地位，不久之后，地質學（1840）、天文學、物理學、生物學（1860）也相繼出現(xiàn)。19世紀中后期，學科分化的步伐加快。1926年，美國心理學家R.S.Woodworth首創(chuàng)提出了跨學科的概念，1937年，“跨學科”一詞進入《新韋氏大辭典》《牛津英語詞典》。此后，跨學科、交叉學科的概念逐漸繁榮起來，學科的發(fā)展由單純的分化進入相互交叉的時代。進入21世紀，融合研究概念的提出在廣度、深度上對交叉學科、跨學科等的概念進行了拓展。融合的對象不僅停留在科學及科學研究的層面，而是將與科學研究相關的資源、組織等納入融合的對象之中。（圖1）

以生命科學的發(fā)展為例。20世紀40年代，奧地利物理學家薛定諤出版了《生命是什么》一書，認為生命物質的運動必然服從于已知的物理學定律，激發(fā)了許多物理學家開始關注生命科學，并逐漸開始涉足生命科學領域的相關研究。這些物理學家在對生命科學進行研究的過程中使用了相對成熟的物理學、化學和數(shù)學的研究工具和方法，在很大程度上加快了生命科學研究的進程。例如，DNA雙螺旋結構的提出過程則受到了物理學X-射線衍射方法、化學同位素測定等方法的啟發(fā)。20世紀90年代，以基因組學、生物信息學為代表的交叉學科的產(chǎn)生，標志著學科發(fā)展進入了新的階段。生物信息學通過采用數(shù)學、物理和信息科學的觀點、理論和方法分析和研究生命現(xiàn)象，同時生物信息學的發(fā)展又為數(shù)學、計算機、軟件技術和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展創(chuàng)造了新的結合點和突破口。進入21世紀，隨著生物學技術在分子、細胞水平的快速深入發(fā)展，科學家在進一步應用物理學、計算科學、信息科學等領域的知識解密生命科學的奧秘的基礎上，逐漸萌發(fā)了融合研究的理念。生命科學在與物理學、化學、計算機科學、納米科學、工程學和數(shù)學的融合過程中，通過在知識上相互“授粉”的方式形成了綜合性的分析方法，加深了科學家對生命科學的理解和研究。融合研究被認為是繼分子生物學、基因組學之后生命科學領域的第三次革命。

圖1 從學科發(fā)展路徑角度分析融合研究的產(chǎn)生

（二）從社會需求外力角度分析

從社會經(jīng)濟發(fā)展對科學需求層次的角度分析，早期，科研活動主要是由個人的興趣愛好所驅動，開展科學研究的目的主要是滿足個人好奇心、探索自然奧秘，社會經(jīng)濟發(fā)展并未對科學提出明確需求。進入17世紀，社會經(jīng)濟發(fā)展的需求開始影響自然科學的發(fā)展。例如，為了確定季節(jié)，農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)生了對天文學的需求。灌溉、航海等的需求促進了力學的發(fā)展等。社會經(jīng)濟發(fā)展與科學技術進步之間產(chǎn)生了互動關系。然而這一時期，社會經(jīng)濟發(fā)展對科學的需求是簡單的、區(qū)域性的，重點促進特定領域的自然科學從原有神學、哲學體系中分化。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國合成氨技術的發(fā)展和快速產(chǎn)業(yè)化，使各個國家開始認識到科學技術的巨大作用，戰(zhàn)后英、法等國開始逐步建立科技管理機構，科學界也開始思考科學對社會產(chǎn)生的巨大影響。社會經(jīng)濟發(fā)展需求與科技進步之間的互動關系逐漸加強。20世紀末期隨著學術界與產(chǎn)業(yè)界之間的關系日益密切，科研機構和大學逐漸進入經(jīng)濟和社會領域，科學研究中的社會需求成分進一步增加，Gibbons認為科學研究已經(jīng)從研究的問題由學術共同體控制的模式1逐漸向研究的問題由實際應用和社會需求決定的模式2轉變。21世紀以來，人類所面臨的健康、能源、環(huán)境等問題日益復雜和嚴峻，然而原有以學科細分為基礎的科研組織模式難以有效解決現(xiàn)實問題。強烈的社會需求催生了突破學科界限、以問題為導向開展科學研究的新的融合研究模式。（圖2）

圖2 從社會需求角度分析融合研究的產(chǎn)生

三、融合研究的特點分析

融合研究作為一種新的研究范式，在帶動學科路徑變革的同時也催生了新的科研組織模式。相應地，融合研究的特點一方面體現(xiàn)在學科發(fā)展路徑層面上的跨越式發(fā)展；另一方面也體現(xiàn)在融合研究顛覆了傳統(tǒng)科研組織模式，形成了全新的問題提出、科研組織、結果應用與影響機制。

融合研究的提出，使學科單元之間的關系從線性關系跨越式地發(fā)展到網(wǎng)絡關系。在學科分化階段，學科間是單向輔助的關系。例如，化學、物理學向生命科學輸出方法與工具，加速生命科學領域內部的細分，從而促進生命科學學科的發(fā)展，學科單元之間的關系以單項輸送、促進學科細分為主。進入學科交叉階段，學科單元間的交互關系由單向輸送發(fā)展為雙向互動，交互的層級也由單純的方法、工具層面拓展到理論層面的交互。例如，數(shù)學、信息科學、軟件技術為生命科學提供了有效的技術手段，生命科學也為上述多學科的發(fā)展提供了新的突破口，并在交互過程中產(chǎn)生了新的學科。進入融合研究的階段，學科單元之間的關系突破了線性關系進入到網(wǎng)絡式的階段，為了解決社會經(jīng)濟發(fā)展中面臨的重大問題，不同學科圍繞同一個問題展開從思想、方法、工具，甚至是學科語言與知識的交互融合。學科單元之間以問題為導向的橫向交互催生了新的學科方向、研究領域，同時也促進了學科單元在某個問題點上縱深方向的發(fā)展，從而實現(xiàn)了學科發(fā)展路徑的跨越式發(fā)展。（圖3）

學科單元之間關系的跨越式發(fā)展也引發(fā)了科研組織模式的變革。在學科分化階段，科研組織模式是分散型的、自發(fā)的，以小型實驗室和科學家“單干”為主，不同學科的專家沒有形成緊密的合作團體并致力于解決復雜的學科問題。進入學科交叉階段，政府委托、外力牽引、科學共同體內部執(zhí)行是科研組織模式的主要特征。第二次世界大戰(zhàn)之后，隨著國家實驗室的建立以及政府主導的自上而下的科研組織模式的興起，外部牽引的力量促進了學科的交叉與發(fā)展。政府根據(jù)自身需求有組織地開展科研活動，逐漸成為各國普遍采用的科研組織模式。這一時期政府主導的科研組織模式，以國家實驗室為例，大都依托特定領域而建設，其作用在于提升國家核心競爭力，體現(xiàn)了國家目標與科學發(fā)展前沿的結合。然而，政府及各資助方的參與度大都局限于提出問題階段，分析問題及解決問題的環(huán)節(jié)仍然在科學共同體內部完成，政府與科學共同體形成了委托代理的關系。融合研究產(chǎn)生后，社會經(jīng)濟發(fā)展問題與科研活動的深度融合貫穿整個科研組織模式的各個環(huán)節(jié)：從問題的提出、解決方案的設計直至研究的組織實施都是多學科研究者、資助方、用戶甚至是社會公眾共同參與、緊密協(xié)作的結果。在這一時期，問題導向、外部牽引的動力更強，融合多主體、多領域研究者的直接目標就是解決實際問題，并間接地催生新的學科、培養(yǎng)復合型人才。雖然在學科發(fā)展的不同階段產(chǎn)生了新的科研組織模式，但新模式與舊模式之間并非替代關系，而是互為補充的關系，共同促進科技的進步與社會的發(fā)展。（表1）

四、對我國的啟示

通過對融合研究的概念、產(chǎn)生及特點的分析，可以發(fā)現(xiàn)，融合研究是科學自身發(fā)展與社會經(jīng)濟發(fā)展需求共同作用的結果。融合研究與學科分化、學科交叉階段最顯著的差異體現(xiàn)在融合研究問題的提出不是來自科學共同體內部，而是來自社會經(jīng)濟發(fā)展中面臨的重大問題。在科研組織方式上，不同于目前廣泛采用的政府與科學共同體之間的委托代理模式，而是研究的資助主體、執(zhí)行主體及其所形成的網(wǎng)絡作為一個整體，共同開展研究。融合研究的直接結果是重大問題得到解決，在此之外通過融合研究的組織模式產(chǎn)生全新的學科領域、方向，培養(yǎng)具有復合能力的高水平人才?；谌诤涎芯康奶攸c及各國在促進融合研究發(fā)展的實踐，從理念吸收、創(chuàng)新資助模式、具體資助機制三個層面提出以下啟示。

圖3 融合研究在學科發(fā)展層面的變化趨勢

表1 學科分化、學科交叉、融合研究的比較分析

第一，關注融合研究發(fā)展趨勢，吸納融合研究資助的理念。融合研究作為新興的資助模式已得到科技發(fā)展大國、強國的廣泛關注，并在解決社會經(jīng)濟發(fā)展重大問題中顯示出優(yōu)勢。例如，美國自然科學基金會、雷蒙德與貝弗利賽克勒基金會（RBSF）等已資助了多個融合研究項目。日本京都大學、東北大學、早稻田大學等都建立了融合研究中心或融合研究部以促進融合研究的發(fā)展。因此，建議我國資助機構密切關注融合研究的發(fā)展態(tài)勢、資助實踐及成效，吸納融合研究的資助理念。

第二，構建基于融合研究理念的創(chuàng)新資助模式。將融合研究理念納入政府科研資助框架內，探索在“五類計劃”推進實施過程中吸納融合研究思想的可行性及實施方案。例如在國家重點研發(fā)計劃的資助中，吸收融合研究的資助模式，改進問題提出、研究資助與科研組織等多環(huán)節(jié)，通過改革資助模式，解決科技計劃資助中“科技與經(jīng)濟兩張皮”的問題。

第三，建立融合研究中心資助試點。借鑒美、日等國經(jīng)驗，在科技計劃資助及大學基礎研究資助中探索建立融合研究中心。一方面，在科技計劃實施中設立融合研究資助試點，有助于探索符合我國國情的融合研究資助模式，進而通過創(chuàng)新資助模式提升政府資助效率；另一方面，在大學建立融合研究資助試點，有利于從源頭推進面向問題導向的基礎研究工作，加強復合型人才的培養(yǎng)，為社會經(jīng)濟發(fā)展輸送真正可用之才。