科技創(chuàng)新的三種境界

于文強(qiáng)

科學(xué)研究就是不斷的嘗試和冒險(xiǎn)，而且成功率極低，所以創(chuàng)新性的科學(xué)研究是一段艱苦且終點(diǎn)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(guó)，“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(chǎng)，盼望著能夠淘到人生的第一桶金。真實(shí)的情況是怎樣？又有多少個(gè)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(duì)創(chuàng)新的內(nèi)涵不甚了解。所謂創(chuàng)新，簡(jiǎn)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(guān)注結(jié)果，還包括新想法、新方案以及新設(shè)備。創(chuàng)新既可以體現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)治理層面，如“新常態(tài)”概念的提出，也包含科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，如原創(chuàng)性科學(xué)研究和技術(shù)的革新。原創(chuàng)性科學(xué)研究要提出新理論、新方法、新假說并加以驗(yàn)證，還要開辟新的研究領(lǐng)域。所謂顛覆性創(chuàng)新，其實(shí)一開始并不是指科學(xué)上的創(chuàng)新，而是指商業(yè)上設(shè)計(jì)出顛覆性產(chǎn)品，能夠改變已有市場(chǎng)模式，能夠開辟一片新的市場(chǎng)。

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(huì)經(jīng)常遭受常人不予理解的冷漠。這就要求我們不僅要對(duì)科學(xué)充滿熱情，還要有屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)的勇氣。因?yàn)榭茖W(xué)研究就是不斷的嘗試和冒險(xiǎn)，而且成功率極低，所以創(chuàng)新性的科學(xué)研究是一段艱苦且終點(diǎn)未卜的旅途。

科學(xué)創(chuàng)新的三大層次

事實(shí)上，科學(xué)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(xué)之門，也開創(chuàng)了一個(gè)全新的研究領(lǐng)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(xué)獎(jiǎng)授予了日本科學(xué)家大隅良典（Yoshinori Ohsumi），他在20世紀(jì)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(guān)的基因，促進(jìn)了人們對(duì)自噬分子機(jī)制的了解，極大地推動(dòng)了自噬異常與疾病發(fā)生的關(guān)系研究。大隅良典無疑開創(chuàng)了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。

再比如，2015年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予發(fā)現(xiàn)“腦內(nèi)GPS”的英國(guó)科學(xué)家約翰·奧基夫（John O'Keefe）和挪威科學(xué)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(dòng)物對(duì)位置的感知以及方向的判斷是一種本能，而腦內(nèi)負(fù)責(zé)定位系統(tǒng)的細(xì)胞讓我們能夠在空間中感知位置并實(shí)現(xiàn)定位。毋庸諱言，大腦中內(nèi)置的“GPS”細(xì)胞研究掀開了人類探索大腦奧秘的新篇章，推進(jìn)了國(guó)際腦研究計(jì)劃的實(shí)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(xué)問題，是一種“終結(jié)式”（Close The Door）的研究，并在此樹立一個(gè)“到此為止”（Stop Here）的牌子。這種創(chuàng)新的結(jié)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(xué)類的科學(xué)研究在這方面表現(xiàn)得尤為突出。

如果自然科學(xué)的皇后是數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)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(guó)數(shù)學(xué)家提出了“任何一個(gè)大于2的偶數(shù)均可表示為兩個(gè)素?cái)?shù)之和”。他一生也沒證明出來，后來寫信請(qǐng)教俄國(guó)圣彼得堡的數(shù)學(xué)家歐拉。歐拉費(fèi)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(xué)難題。眾所周知，這道猜想后來被中國(guó)著名數(shù)學(xué)家陳景潤(rùn)加以部分證明。

在生物醫(yī)學(xué)方面，比如烈性傳染病天花病毒的疫苗研究，當(dāng)一個(gè)病毒的疫苗被成功研制后，絕對(duì)是開創(chuàng)性的工作，后續(xù)的相關(guān)研究就會(huì)逐漸減少。結(jié)構(gòu)生物學(xué)也有類似的情況，當(dāng)一個(gè)蛋白的結(jié)構(gòu)被解析后，其他人就很少再去解析該蛋白結(jié)構(gòu)。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(huì)改寫歷史，只不過古人可能是錯(cuò)的或理論體系需要重塑。科學(xué)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(chǔ)上做出的，糾正前人的錯(cuò)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(xué)教授山中伸彌（Shinya Yamanaka）在2006年發(fā)現(xiàn)，僅僅通過導(dǎo)入4個(gè)關(guān)鍵基因，就可將成熟細(xì)胞重新編程為多能干細(xì)胞，這種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞被簡(jiǎn)稱為iPS細(xì)胞，后來又證明這種細(xì)胞可以發(fā)育成為身體的各種組織細(xì)胞。然而此前人們普遍認(rèn)為，動(dòng)物細(xì)胞的發(fā)育過程是一個(gè)不可逆的過程。20個(gè)世紀(jì)50年代，胚胎發(fā)育生物學(xué)家康拉德·哈爾·沃丁頓（Conrad Hal Waddington）提出的細(xì)胞分化假說形象地描述了細(xì)胞自發(fā)的多重分化過程。多能干細(xì)胞分化就象一個(gè)從山頂滾下的小球，它可以走向任何一個(gè)山谷，分化為某種特定的細(xì)胞，但分化成熟的細(xì)胞變回多能干細(xì)胞就是一個(gè)不可能發(fā)生的事件。這種假說隨后被iPS細(xì)胞徹底逆轉(zhuǎn)，iPS細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)成就了目前轟轟烈烈的干細(xì)胞研究領(lǐng)域。為此，2012年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)被授予了山中伸彌。

另一個(gè)典型的例子是2006年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)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(xì)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(duì)基因的抑制作用，而之前人們一直用單鏈的反義核酸進(jìn)行研究。雙鏈RNA的沉默基因無疑讓這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家無法理解，當(dāng)然最后證明RNAi現(xiàn)象是基于完全不同的分子機(jī)制，RNAi現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開啟了基因治療領(lǐng)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(yáng)揚(yáng)的基因魔剪CRISPR/Cas9技術(shù)，也是在鋅酯酶技術(shù)、基因敲除技術(shù)后出現(xiàn)的又一基因編輯領(lǐng)域的重要技術(shù)。與其他技術(shù)相比，雖然CRISPR/Cas9技術(shù)要做的事大同小異，但效率和切割準(zhǔn)確性大大提高，也使基因編輯技術(shù)從高大上變成人人可為的技術(shù)，用“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”形容基因編輯技術(shù)的發(fā)展歷程再恰當(dāng)不過。

科學(xué)上的顛覆性創(chuàng)新極為罕見

改寫科學(xué)史的工作自然是完全的科學(xué)創(chuàng)新，不過目前大家喜歡的叫法是顛覆性創(chuàng)新。在科學(xué)領(lǐng)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(jī)遇。

前一段時(shí)間，生命科學(xué)頂級(jí)雜志eLIFE刊發(fā)5篇文章驗(yàn)證許多頂尖刊物發(fā)表的重大研究成果，結(jié)果僅有一篇文章的結(jié)果勉強(qiáng)過關(guān)，令生物領(lǐng)域的科學(xué)家相當(dāng)尷尬。驗(yàn)證別人的重要工作本來是學(xué)術(shù)研究中的關(guān)鍵，也是科學(xué)家的份內(nèi)事，但沒有多少人愿意干這件事。原因很簡(jiǎn)單，如果得到相同結(jié)果，能發(fā)表嗎？答案是否定的，沒有雜志會(huì)接收這樣的文章；如果結(jié)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(xué)者說，推翻一個(gè)已發(fā)表的論文觀點(diǎn)，需要10倍于該論文的努力，何況顛覆性創(chuàng)新！因?yàn)槟愕难芯孔畛鹾茈y得到別人的認(rèn)可。如果一項(xiàng)研究改變的不僅僅是一項(xiàng)假說，而是目前已經(jīng)公認(rèn)的研究結(jié)論，那就難上加難了。

然而，顛覆性創(chuàng)新從來都是科學(xué)發(fā)展的里程碑，不僅開拓人類認(rèn)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(guó)家和社會(huì)發(fā)展的需要，也是科學(xué)研究者夢(mèng)寐以求的機(jī)遇。但對(duì)科研工作者個(gè)人來說，開展顛覆性創(chuàng)新研究需要超凡的勇氣，因?yàn)轭嵏残詣?chuàng)新會(huì)讓你坐冷板凳。雖然經(jīng)歷過各種失敗后會(huì)讓你意志堅(jiān)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??？所以說顛覆性創(chuàng)新就是一個(gè)坑，相信隨著中國(guó)對(duì)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(huì)勇于跳坑，并最終樂于跳坑！