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山中伸弥的二元科研模式
杨中楷 字数:
《 学习时报 》( 2016年04月28日 第 A7 版 )
山中伸弥是日本著名的医学家,京都大学IPS细胞研究所所长,2012年他与戈登爵士一起获得了当年的诺贝尔医学或生理学奖。山中伸弥的主要成果是诱导性多功能干细胞(简称iPS)。2006年,山中伸弥研究团队通过对小鼠的实验,发现诱导人体表皮细胞使之具有胚胎干细胞活动特征的方法。2007年他和其学生在人的细胞中同样实现了上述过程,这开创了人类历史的新纪元。
山中伸弥是iPS研究的主要论文作者,累计发表iPS相关论文几百篇,其中最重要的论文有两篇。一篇是2006年发表于CELL杂志的利用小鼠进行的iPS研究的学术论文,该论文提供的利用载体递送外源基因诱导iPS细胞的思路,成为当前获取iPS细胞的主要方法。该文累计被引次数达到9000次以上,是iPS研究的开山之作。在完成小鼠实验之后,山中伸弥马上将研究转移到了人类细胞。2007年,他在人的细胞中同样实现了细胞命运的逆转,同年论文也迅速发表于CELL杂志,该篇论文累计被引次数达到7000次,也是iPS研究的奠基之作。山中伸弥同时是一位高产的专利发明人,其参与发明的专利共有20多件。山中伸弥的技术开发工作可分为三个阶段:在第一个阶段中,山中伸弥开发了进行iPS研究的基本技术手段,用于筛选体细胞核重编程的物质;在第二个阶段中,山中伸弥提供了核重编程因子的制备方法,以及通过引入Oct3/4、Klf4、c-Myc和Sox2四种因子获得iPS的方法;在第三个阶段中,山中伸弥着重开始解决iPS细胞生产的效率和安全问题,从专利数量分布来看,这方面问题正在成为研究热点。从山中伸弥的论文和专利数据来看,他既是一个居于细胞研究领域前沿的科学家,同时也是一个积极进行技术开发的工程师。尤其值得注意的是,山中伸弥的论文发表和专利申请行为有着逻辑上和行动上较强的一致性,这代表着一类新型的科研模式,值得总结和探索。
山中伸弥所从事的研究,可以定位于基础研究范畴,即通过实验发现利用四种因子可以实现核重编程获得iPS细胞。但实验又提供了一种方法,即利用四种因子进行核重编程就能够获得iPS细胞,可以定位于应用研究领域。对于此类情况,著名技术哲学家陈昌曙先生早就指出:科学实验的目的是为了有所发现,但实验总是要“做”的,人们在实验中可能会“制作出”某种前所未有的事物,这种实验已经不单纯是“发现性”实验,而可以称之为“发现发明性”实验。后者在本质上已经是技术发明的雏形,稍加改造就可以更具实用性,成为纯粹的技术发明。从这个角度来看,山中伸弥所从事的研究本身就具备科学—技术二元属性,因此同时产出论文和专利在逻辑上就存在着内在的合理性。
许多历史上重大的技术发明都来自于揭示科学发现的基础实验。法拉第1831年宣布他发现电磁感应现象时演示的实验,实际上已经是发电机的雏形。化学中这样的案例就更多了,化学实验中的烧杯等可以看做是化工试验中反应罐的雏形。班廷发现了胰岛素对降低血糖有明显作用,于是分离提纯了胰岛素,挽救了无数人的生命。从目前科学发展的总体情况来看,除了少数纯理论研究之外,多数研究都兼具基础研究和应用研究两种属性,可以论文和专利两种形式发表成果。在这种情境下,科学家可面向未来的应用前景开展基础研究,在基础研究中产生新的科学发现并转化为新的技术原理,结合生产实践的要求设计出可实现的技术方案,形成新的科研模式。此类科学研究由于其强大的原创性,对产业创新具有更加直接和有力的推动作用,能够推动从基础研究到产业创新完整链条的有效运行。
要实现从基础研究到产业技术全链创新,不但要遵循科技创新的历史规律,还要依靠科学家们的科研工作。习近平同志指出:只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,不能总是指望依赖他人的科技成果来提高自己的科技水平,永远跟在别人的后面亦步亦趋。在这一点上,广大科研工作者责无旁贷。从历史经验来看,要把核心技术掌握在自己的手中,至少有两条途径可以选择。其一,在已有的科学发现和科学理论的基础上进行技术研发工作;其二,依靠自身力量完成从科学发现到技术发明乃至产品和工艺创新的整个过程。从当前的情况来看,除了少量的纯基础研究具备公益性质,多数科学研究成果都已经成为企业和国家掌控技术和产业源头的重要力量源泉,属于稀缺资源和竞争性资源。且下手越早,越能占据创新链的源头地位,有利于在国际技术竞争中处于优势地位。可以说,第二条路径正在成为考验世界各国整体科技水平的重要标志之一。
在第二条路径上,我们有不少经验教训。历史上我国科学家曾经较早地做出了蜂窝通信、叶轮机械三元流动理论、青蒿素等重大科学成果,但是因为各种原因,没能在本土范围内实现基于这些重大科学发现和理论的原始创新,令人扼腕。而要推动原始创新的本土化实现,除了科技政策和管理机制的创新之外,科学家的科研模式也需要随之改变。要改变原有的科学家与工程师泾渭分明的科研模式,推动科学家—工程师的融合和协同,不但要产出高水平的科学研究论文,也要努力地探索新技术原理,加速重大基础性、原创新技术的产出,形成自主知识产权,推动原始创新的实现。在这方面,潘建伟团队已经初见成效,该团队针对量子力学基础问题开展研究,在广域量子通信和光学量子信息处理等领域取得了一系列具有重要国际影响的创新成果,也已经申请了一系列相关专利,为我国在新兴的量子信息产业抢占先机奠定了坚实的科学基础。当前,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,发达国家正在推进高起点“再工业化”,这与我国确立创新驱动发展战略形成历史性叠加交汇,为我们实施创新驱动发展战略提供了难得的重大机遇。我国的广大科研工作者要扎根基础研究,面向应用研究,打通中间环节,加速基础研究和应用研究的衔接融合,形成全链条、一体化的创新布局;要树立强烈的责任感和使命感,抓住和用好宝贵的战略机遇期,为我国在激烈国际竞争中赢得战略主动做出积极贡献。
