大科學(xué)時(shí)代：科學(xué)范式正在被重塑

華化大基因（簡(jiǎn)稱華大），是一個(gè)由眾多年輕十人組成的團(tuán)隊(duì)，平均年齡剛過30歲，許多科研一線的年輕人只有20多歲，剛剛走出校門。但是，華大的科研成果無論是質(zhì)量還是數(shù)量，可以說在國(guó)內(nèi)都是名列前茅，超過了不少學(xué)術(shù)大咖云集、資金投入巨大的科研機(jī)構(gòu)。

截至目前，華大在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》三大期刊上發(fā)表文章達(dá)730余篇，其中主刊達(dá)181篇，這在全國(guó)極為罕見。一個(gè)并不以發(fā)表文章為主要目標(biāo)的民營(yíng)企業(yè)，為何能有這樣出色的科研成績(jī)？

我認(rèn)為主要是科研范式的改變。目前大部分科研機(jī)構(gòu)仍然是PI（PrincipleInvestigator）制：首先做出學(xué)術(shù)假設(shè)，再設(shè)計(jì)研究方法和路徑求證。這種范式曾經(jīng)主導(dǎo)了學(xué)術(shù)研究數(shù)百年，以好奇心驅(qū)動(dòng)，通過研究基本單元解釋整個(gè)系統(tǒng)（還原論），牛頓、愛因斯坦等天才科學(xué)家都是這一范式的典型代表人物。

但是，華大從30年前參與國(guó)際人類基因組計(jì)劃開始，就走了一條區(qū)別于還原論的新路：大目標(biāo)、大工具、大數(shù)據(jù)、大平臺(tái)、大合作。也可以理解為一條工程生物學(xué)的路子，所有項(xiàng)目不是依托于某個(gè)學(xué)術(shù)大咖，而是以解決問題為目標(biāo)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將科學(xué)研究過程全部流程化、工程化，學(xué)科間交叉融合，科學(xué)、技術(shù)和工程一體化?？梢钥隙?，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，華大的這種大科學(xué)研究范式更具有優(yōu)勢(shì)。

其實(shí)這不是偶然，而是規(guī)律和趨勢(shì)。早在第二次世界大戰(zhàn)之前，美國(guó)的大科學(xué)范式就已成型，只是當(dāng)時(shí)更多地服務(wù)于軍事和政治需要，如曼哈頓計(jì)劃、阿波羅計(jì)劃等。100年來，這種新的范式打破了學(xué)科界限，有效促進(jìn)了學(xué)科間交叉融合，特別是使學(xué)術(shù)走出傳統(tǒng)經(jīng)院，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求充分結(jié)合在一起。信息技術(shù)（IT）、生物技術(shù)（BT）、人工智能（AI）、空間、能源等當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，很大程度上得益于這一新的科學(xué)研究組織形態(tài)。

以芯片為例?，F(xiàn)在中國(guó)在芯片上被“卡脖子”，是因?yàn)槲覀儾欢酒韱?？我相信，但凡學(xué)過芯片基礎(chǔ)理論的人都懂。是因?yàn)槿比瞬?、缺資金、缺市場(chǎng)需求、缺政策支持嗎？顯然也不是。那么我們究竟缺的是什么？我認(rèn)為缺的主要是工程化迭代，以及由此積累起來的緘默知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。經(jīng)院式的分科之學(xué)解決不了這些問題。

光刻機(jī)也是如此，這是中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵的“卡口”。一臺(tái)光刻機(jī)有10萬個(gè)零部件，供應(yīng)商有5000家之多，而且遍及全球，需要幾十個(gè)國(guó)家協(xié)作。所以有人認(rèn)為，僅憑一國(guó)之力制造光刻機(jī)似乎遙不可及。但是，看看大名鼎鼎的阿斯麥公司（ASML）的發(fā)展歷程，似乎又能找到一些不一樣的規(guī)律?；谹SML光刻機(jī)技術(shù)的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn)，他們起步于1984年，至今已經(jīng)超過40年，而且還是承接了飛利浦公司之前20年的研究基礎(chǔ)，可以說經(jīng)過了長(zhǎng)達(dá)60年的積累。這是一個(gè)超級(jí)工程，保證全球工廠每秒以比頭發(fā)絲千分之一還細(xì)的精度準(zhǔn)確刻出上千億個(gè)晶體管，涉及的指標(biāo)包括時(shí)間、精度、速度、成本、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、成品率等。整個(gè)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)也是多學(xué)科的交叉融合，涉及數(shù)學(xué)、材料、光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等。這不是學(xué)術(shù)問題，而是全球化供應(yīng)鏈的構(gòu)建，是商業(yè)模式的創(chuàng)新，是市場(chǎng)問題導(dǎo)向的結(jié)果。

因此，我理解當(dāng)下的大科學(xué)范式，已經(jīng)不能局限于過去常講的“從0到1”，更是擴(kuò)展到了“從1到 100^′′ ?！皬?到100”同樣是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和知識(shí)積累的過程。人類掌握的知識(shí)可以分為顯性知識(shí)和緘默知識(shí)，顯性知識(shí)是格式化的，可以傳播的；緘默知識(shí)則是隱性的，非格式化的。以一座冰山為例，顯性知識(shí)是露出海平面的冰山一角，而緘默知識(shí)則是隱藏在海平面以下的未知部分（大小、形狀都不為人所知），具有典型的非公共性。解決了“0到1”并不意味著能解決“1到100”，它是學(xué)科交叉融合的過程，并通過這一過程實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的重新定義。從這個(gè)意義上看，“1到100”同樣是科學(xué)，其難度和復(fù)雜性遠(yuǎn)超“0到1”。

我再談?wù)勁c此相關(guān)的幾個(gè)問題。

一是關(guān)于“科學(xué)正在被重塑”。17世紀(jì)之前，科學(xué)是以個(gè)人或者學(xué)派自由研究為主；18世紀(jì)是松散的學(xué)會(huì)形式；19世紀(jì)是集體模式；20世紀(jì)上升到國(guó)家甚至國(guó)際規(guī)模，科學(xué)的整體化、技術(shù)化趨勢(shì)逐漸成了主流。

我國(guó)科技系統(tǒng)老領(lǐng)導(dǎo)、戰(zhàn)略科學(xué)家宋健在談到系統(tǒng)論和還原論時(shí)提出，還原論存在理論局限性，忽視了信息，而信息恰恰是與物質(zhì)、能源并列的宇宙

“三基元”。還原論描述的自然過程都是可逆的，但是生物進(jìn)化不可逆，時(shí)光不會(huì)倒流。

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者李政道先生對(duì)此也有過相似描述：“以為知道了基本粒子就知道了真空，這種觀念是不對(duì)的。從簡(jiǎn)單化的觀點(diǎn)出發(fā)不會(huì)有暗物質(zhì)，也不會(huì)有類星體之類的東西。基因組織也是這樣，一個(gè)個(gè)地認(rèn)識(shí)基因，并不意味著解開了生命之謎，生命是宏觀的?！?/p>

華大30年來的研究，一直是按照整體論、系統(tǒng)論的路子走過來的，與主流基因研究方向相悖。比如，20年前當(dāng)華大決心做人類基因組計(jì)劃的時(shí)候，主流學(xué)界是不認(rèn)可的。他們不認(rèn)為那些枯燥的數(shù)字是有用的，更愿意把主要精力、資源投入到功能基因組研究中，試圖解析并利用某個(gè)功能基因。問題是生命現(xiàn)象是復(fù)雜的，單一的基因拼接不出完整的生命體。結(jié)構(gòu)決定功能，如果結(jié)構(gòu)都不清楚，又怎么能掌握和調(diào)控功能基因？因此，在投入巨資進(jìn)行多年的所謂功能基因組研究后，這個(gè)研究方向已經(jīng)基本歸零。

二是關(guān)于“科學(xué)共同體的作用”。華大沒有學(xué)術(shù)大咖，但是大家組合起來，便形成了最強(qiáng)大的

“集體智慧體”。在大科學(xué)時(shí)代，科學(xué)共同體合作產(chǎn)生的價(jià)值遠(yuǎn)超個(gè)人貢獻(xiàn)，科學(xué)英雄時(shí)代正在悄悄地讓位于分工協(xié)作，開放合作優(yōu)先于特立獨(dú)行。AI和大模型的橫空出世，更是顛覆了傳統(tǒng)的科學(xué)研究范式，讓生命科學(xué)領(lǐng)域的許多研究方向變得毫無意義。這種范式可以歸納為大目標(biāo)、大平臺(tái)、大合作，不但要求科學(xué)家走出傳統(tǒng)經(jīng)院，尊重但不拘泥于學(xué)術(shù)，而且需要產(chǎn)業(yè)界的廣泛參與。同時(shí)，大科學(xué)時(shí)代的科學(xué)研究將不再是陽春白雪，而是大系統(tǒng)、大融合，AI時(shí)代的到來讓每個(gè)人都可以成為科學(xué)人。未來將會(huì)有越來越多的“藍(lán)領(lǐng)”科學(xué)家，他們很可能是發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的主力軍。

三是關(guān)于“我國(guó)的路徑選擇”。我提出以下六個(gè)方面的個(gè)人思考。

關(guān)于新型舉國(guó)體制的“頂層設(shè)計(jì)”。美國(guó)有許多極具影響力的大學(xué)，常年在全球大學(xué)排名前10名中占據(jù)半壁以上，但美國(guó)還是通過國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家研發(fā)機(jī)構(gòu)來支撐國(guó)家目標(biāo)導(dǎo)向的研究。這類研究基本上是大目標(biāo)導(dǎo)向，有效支撐起國(guó)家層面的戰(zhàn)略需求。這就是美國(guó)式的舉國(guó)體制，有清晰的頂層設(shè)計(jì)，有全國(guó)力量的協(xié)同，有軍民融合和產(chǎn)學(xué)研一體化的實(shí)踐。我國(guó)擁有更多的制度優(yōu)勢(shì)，更需要通過頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌解決科技領(lǐng)域戰(zhàn)略性、方向性、全局性的重大問題，同時(shí)著力破解部門之間、地方之間、軍民之間以及產(chǎn)學(xué)研用之間存在的分割問題，從而確保在重大方向把握、重大項(xiàng)目推進(jìn)、重大政策制定、重大改革實(shí)施等方面形成“一盤棋”格局。

關(guān)于以市場(chǎng)為導(dǎo)向的“價(jià)值閉環(huán)”。我們從來不應(yīng)排斥好奇心驅(qū)動(dòng)的研究，尤其在純科學(xué)問題上，好奇心有不可替代的獨(dú)特價(jià)值。但是，我們也不能以好奇心驅(qū)動(dòng)排斥另外一種驅(qū)動(dòng)力市場(chǎng)導(dǎo)向。恩格斯在100年前說過：“社會(huì)一旦有了技術(shù)需求，比十所大學(xué)更能推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。”創(chuàng)新資源配置效率不高，是當(dāng)前面臨的突出問題。據(jù)分析，我國(guó)政府科技投入已達(dá)上萬億元，增長(zhǎng)很快，但全要素生產(chǎn)率只相當(dāng)于美日等國(guó)家的 40% 左右。大量的科技要素以及研發(fā)活動(dòng)游離于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之外，形成了學(xué)術(shù)界內(nèi)部從立項(xiàng)到結(jié)題的封閉式小循環(huán)。根本出路在哪里？只有充分依靠市場(chǎng)機(jī)制，才能打破各類小循環(huán)，提高資源配置效率；只有充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的作用，才能為創(chuàng)新活動(dòng)提供源源不斷的內(nèi)在動(dòng)力。

關(guān)于以企業(yè)為主體的“一視同仁”?，F(xiàn)在有一個(gè)特別的現(xiàn)象：某些政府部門和官員似乎特別偏好會(huì)花錢的機(jī)構(gòu)，反而對(duì)掙錢的不感興趣，甚至盡可能疏遠(yuǎn)?？萍冀缱钊菀子杏绊懙囊餐菚?huì)要錢、會(huì)花錢的人，而不是靠自己掙錢并且切實(shí)解決問題的企業(yè)?，F(xiàn)在是需要改變的時(shí)候了，企業(yè)不再是研發(fā)的補(bǔ)充力量，而是越來越成為生力軍，乃至主導(dǎo)性力量。要大力度引導(dǎo)促進(jìn)各類創(chuàng)新要素向企業(yè)聚集，特別是優(yōu)秀人才向企業(yè)流動(dòng)。美國(guó) 80% 的博士去了企業(yè)，而中國(guó) 80% 的博士去了大學(xué)和科研院所，這是人才資源配置的倒錯(cuò)。自前我國(guó)企業(yè)研發(fā)投入已占到全社會(huì)的 70% ，為何不能與尖端人才形成更優(yōu)的配置呢？

我認(rèn)為，首先要由企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同。企業(yè)最靠近市場(chǎng)，企業(yè)家最懂得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，由企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同才能完成創(chuàng)新要素的全鏈條配置，才能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的價(jià)值。其次，要強(qiáng)力保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。專利權(quán)是私權(quán)，專利保護(hù)是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的基本要求，必須從法律層面上全面強(qiáng)化和落實(shí)。最后，要對(duì)各類企業(yè)一視同仁，特別是給民營(yíng)企業(yè)提供穩(wěn)定的制度保障。沒有企業(yè)主體，創(chuàng)新就無從談起。

關(guān)于國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“國(guó)家目標(biāo)導(dǎo)向”。近年來，我國(guó)投入重資一通常都是幾十億甚至百億級(jí)一一建成國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。這種量級(jí)的投入在過去是很難想象的，在全球范圍內(nèi)也不多見。到底如何體現(xiàn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室區(qū)別于大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的不同定位呢？我認(rèn)為，國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)公共平臺(tái)的屬性，為全社會(huì)提供公共產(chǎn)品和服務(wù)；其次要有明確的國(guó)家自標(biāo)，立足于解決關(guān)鍵問題；再次是要打破學(xué)科界限，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉，探索科學(xué)、技術(shù)和工程的系統(tǒng)組合；最后是要充分開放，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，讓企業(yè)和各種社會(huì)力量充分參與進(jìn)來。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的體制創(chuàng)新至關(guān)重要，一定要竭力避免“舊瓶裝新酒”，達(dá)不到目標(biāo)就要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，科研活動(dòng)不存在“永遠(yuǎn)的飯票”。

關(guān)于科學(xué)精神的“敢為人先”。多年來，我們一直存在路徑依賴的問題：歐美部分國(guó)家在一些領(lǐng)域比我們先進(jìn)和發(fā)達(dá)，所以我們需要跟蹤。有差距，向先進(jìn)學(xué)習(xí)無可厚非，但學(xué)習(xí)先進(jìn)絕不意味著亦步亦趨，不敢越雷池半步。更何況我們?cè)诤芏囝I(lǐng)域已經(jīng)走到了世界前列，原來的路徑還能不能走，還能走多遠(yuǎn)，就成了重大命題。當(dāng)年的“錢學(xué)森之問”，不但問中國(guó)為什么出不了一流人才，更問“我們?yōu)槭裁床桓易龅谝弧?/p>

比如人工智能領(lǐng)域。DeepSeek問世之后，有人稱之為“國(guó)運(yùn)級(jí)突破”。被美國(guó)卡了GPU，算力問題突破不了，似乎落后就成了理所當(dāng)然。DeepSeek的成功告訴我們，條條道路通羅馬，實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)的道路不止一條。只要結(jié)合自身的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、需求走對(duì)了路，就有可能更好更快地到達(dá)頂峰，也能夠更好地滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求。

再比如醫(yī)藥健康領(lǐng)域。美國(guó)人口3.4億，聯(lián)邦政府在醫(yī)療領(lǐng)域年投入達(dá)4.6萬億美元，相當(dāng)于GDP的 17% 。我國(guó)14億人口，如果按照美國(guó)的人均投入水平，即使把全部GDP都投進(jìn)去，也達(dá)不到美國(guó)今天的水平。這條路走得通嗎？當(dāng)我們把越來越多的資源投入末端治療時(shí)，是否思考過這條路適不適合中國(guó)？所以，我們提出了“防大于治”，人從受精卵到生命終點(diǎn)，全生命周期長(zhǎng)達(dá)100年，為什么不能把投入更小的“預(yù)防”放在最重要的位置呢？

華大在河北做了一個(gè)民生工程一新生兒遺傳性疾病篩查，效果很好。最近國(guó)家衛(wèi)健委組織專家對(duì)此做了評(píng)估，最后得出結(jié)論是費(fèi)效比1：17，也就是投入1元獲得17元的回報(bào)（節(jié)省17元的公共支出）。我們今天的公共投入，哪一個(gè)能有比1：17更高的回報(bào)？既然有如此高的回報(bào)，那就更應(yīng)該思考：中國(guó)醫(yī)療健康領(lǐng)域是不是可以走防大于治的道路？

再舉一個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的例子。我們現(xiàn)在把很多資源都集中投入到育種上，全世界這個(gè)方向做育種的人最多，政府投入也是世界之最。但農(nóng)作物與人一樣，全生命周期涵蓋了從種子到收獲的全過程，水、肥、空氣、土壤、植物保護(hù)等都對(duì)作物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。育種固然重要，但絕對(duì)不是唯一的，甚至在許多地方已經(jīng)不是最主要的問題。把過多的資源集中在育種上，歸根結(jié)底還是迎合學(xué)術(shù)偏好。這種資源配置邏輯是否正確值得商榷。

關(guān)于生物經(jīng)濟(jì)的“關(guān)乎國(guó)運(yùn)”。過去30多年，生命科技突飛猛進(jìn)，器官移植、克隆羊、轉(zhuǎn)基因作物、細(xì)胞治療、基因藥物、蛋白質(zhì)重組、基因編輯、合成生物、生物制造、人造肉、腦機(jī)連接等新技術(shù)層出不窮。未來還可能涌現(xiàn)更多逆天的生物黑科技，如生物基材料可不可能替代現(xiàn)在的大部分化工材料？DNA存儲(chǔ)可不可行？能否直接從空氣中提取二氧化碳等合成碳水化合物？人造子宮能不能成為人類輔助生殖的工具？實(shí)際上，這一切都是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)。一場(chǎng)新的科技革命正在孕育，比現(xiàn)在所有的科技領(lǐng)域更具有顛覆性，對(duì)人類自身的影響前所未有。這是國(guó)運(yùn)級(jí)歷史機(jī)遇，我國(guó)有足夠的人才、大數(shù)據(jù)和應(yīng)用場(chǎng)景的優(yōu)勢(shì)，也走到了與發(fā)達(dá)國(guó)家相近的起跑線上，完全有可能成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的著力點(diǎn)。

本文作者梅永紅是中國(guó)政策科學(xué)研究會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，深圳華谷生物經(jīng)濟(jì)研究院理事長(zhǎng)