诺贝尔物理学奖竟然颁给了计算机科学家，近日，诺贝尔奖跨学科颁奖成为热点。如今，单一学科的“一亩三分地”已经不能成为重大科研创新和拔尖人才培养的的肥沃土壤，越来越多的原创性、引领性成果产生于学科交叉、技术集成。用好学科交叉“催化剂”，更多创新成果“呼之欲出”。推动学科交叉融合，南京高校做了大量有益探索，在科研创新方面，不同学科背景的科研人员对综合性复杂问题协同攻关，在培养拔尖人才方面，他们打破传统的学科专业壁垒，促进各学科间不断融合，取长补短。
提炼各学科精华，专业知识入脑入心
耗时四个周，东南大学2023级未来机器人专业学生王童曦交出了本学期的第一个实验项目。虽然大一也学习了《电子电路》，但刚一开学就要求学生独立完成一个项目，王童曦觉得挑战性不小。
王童曦所在的未来机器人专业是教育部交叉工程专业类下的首个专业，由东南大学2023年在全国首开。机器人的本体结构、构造材料、精准控制、感知交互、智能决策等涉及不同的学科。
“这个项目分成3部分：电动小车循迹状态与电机控制、车速显示电路设计、串行通信接口电路，需要用到电路基础、模拟电子电路、数字逻辑电路、嵌入式系统、综合电子系统设计等专业知识。”以车速显示设计为例，王童曦介绍，项目主要考查学生如何利用外接硬件让实验结果可视化，“电机转动可以输出脉冲波信号，通过采集给定周期内信号上升沿的个数，可以判断电机的转速，最终实现可视化的效果。”
构建这样一门多学科交叉的专业不能简单把原有专业的相关课程拼拼凑凑。“交叉学科如果不做减法，只做加法，那面对大量课程，学生肯定学不过来，也学不成体系。必须要将各学科整合优化，取长补短。”东南大学未来技术学院副院长张亚教授介绍，未来机器人专业的主干课程《统一机器人学》《电子电路》《机器人创新实践》等，知识点均取自相关学科的“精华”，贯穿于理论课程和实验项目中。
以《统一机器人学Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ》为例，该课程跨越三个学期，40%的课时是实验部分。“实验环节要求学生学会搭建机器人的框架，驱动控制机器人，同时为了让它更‘聪明’学会自主决策，他们还要给机器人上装上‘大脑’，在项目过程中掌握不同学科知识点，提高创新能力。”张亚表示，未来机器人专业课程大多以项目为驱动，将学习、实践、竞赛、研究等环节融为一体，培养学生自主学习、工程实践、设计研究、总结汇报等方面的能力，成长为拔尖创新人才。
一系列实验设计让王童曦掌握了基本的数字电路故障检查和排除方法，熟悉了嵌入式结构和外接硬件的交互功能，也学会了根据项目需求去查询、获取技术方法并实现功能，解决工程实际应用问题，专业知识入脑入心。“在实验过程中，我们要考虑到时序逻辑的设计，运用到计算机组成原理等不同学科知识，这些知识点在《电子电路》课程中都有介绍。”王童曦表示，在以工程项目导向的学习中，不同学科的知识不再是独立的，而是串联起来的整体，更易于他们接收，去攻破项目中的难点。
多学科通力合作，科研成果接二连三
将囊泡“伪装”起来，激活免疫细胞。近日，南京邮电大学汪联辉教授、丁显光教授团队在自体肿瘤疫苗领域取得新进展，相关成果发表于国际期刊《自然·纳米技术》。半年来，该科研团队好消息不断，今年3月，他们开发出智能DNA纳米机器，实现安全精准溶血栓。科研成果“接二连三”有何秘诀？在汪联辉看来，这和团队成员丰富的学科交叉背景密切相关。“我们围绕光电信息科学与生命健康交叉领域开展研究，在团队里，有和我一样研究材料的，还有许多教授和博士有着材料、生物、医学的跨学科背景。”汪联辉表示，一直以来，团队对于招收的研究生要求多学科基础，那指导老师也要有多学科的理念、知识和方法。
团队成员丁显光教授拥有生物医药和化学的专业背景，经常需要与临床医生讨论科研课题。丁显光告诉记者，不同学科的相互合作让他们少走了不少弯路，“新药的研发来自临床和患者的需求，医生的反馈相当重要。在一次实验过程中，我们没有考虑到要根据患者的个体因素来考虑药品剂量的优化设计问题，正是因为临床医生的建议，我们才及时止损，调整思路。”
越来越多的科学技术的突破需要多学科通力合作、并肩作战。今年，南京大学联合江苏省人民医院、南京航空航天大学的研究团队研发出一种具有眼动追踪功能的隐形眼镜，内部隐藏的射频芯片可以实现高精度追踪眼球运动轨迹并识别眼动命令。南京大学2020级博士生朱衡天表示，研发过程困难重重，他们刚解决了芯片的材质问题，又在如何将芯片集成在隐形眼镜上碰壁，“水凝胶是隐形眼镜的常用材料，具有较好的透氧性和水合性，但它也具有溶胀性，遇水胀大变形，隐形眼镜形状随之改变，这种特性给芯片集成增加了难度。”
课题组成员大多是光电研究背景，而水溶胶的溶胀行为更偏向于高分子领域的研究。为了解决水凝胶溶胀问题，朱衡天积极请教高分子学科的专家，与课题组成员在两方面集中发力，一方面研发低溶胀率的水凝胶，一方面研究共形叠层组装工艺。大家齐头并进，最终完美解决了水凝胶材料溶胀特性引发的变形问题。
学科交叉任重道远，需从师资课程体制方面入手
进行学科交叉性布局，成立南京大学脑科学研究院、化学和生物医药创新研究院；融合物理、计算机、工程、控制、植物学等多个学科的交叉发展，南京农业大学成立国内高校首个作物表型组学交叉研究中心；大力发展交叉学科，探索跨学科人才培养……在学科交叉融合方面，南京高校做了大量有益探索。
在国际上，南京信息工程大学未来技术学院院长罗京佳教授是较早开展人工智能方法在大气海洋科学学科应用研究的气候领域专家。他们的研究成果不仅可以提升我国的气候预测能力，还可以与地球大数据相结合，加深对地球系统中复杂气候变化的理解。
为什么大力推动学科交叉融合？罗京佳表示，学科交叉融合有利于创新成果的产生，以人工智能和大气海洋科学为例，人工智能方法在现象识别、短临预报、气候预测等方面都产生了较大的推动作用，“比如在短临预报领域，因为它时效性要求高，传统的动力模式效果不好，利用人工智能模型可以很快准确预报接下来几个小时内的强降水、对流天气等。”
学科交叉融合也更有利于创新人才的培养，罗京佳表示，加速科技创新少不了创新人才的支撑，新鲜血液的加入，青年学生思维活跃，兴趣广泛，更易于接收知识，从本科阶段进行学科交叉培养，更能提高他们面对综合性复杂问题的协同攻关能力。
一部分学校在推动学科交叉融合方面迈上新台阶，但也有部分学校依然受限于传统的条条框框，处于比较保守的状态。“一方面是师资问题，一些老师不愿走出舒适区，局限于单一学科的‘一亩三分地’，用传统思维去看科学问题，培养学生，年轻老师应该积极开拓研究方向，充实跨学科师资队伍。一方面是学习压力问题，交叉学科并不是简单拼凑，课程体系都要重新设计，如果让学生一味做加法，很难坚持学下去。”罗京佳表示。
罗京佳也提到，体制机制问题也是高校推动学科交叉融合的“拦路虎”，“很多学校按照学科条块化管理，交叉学科背景的老师和学生受限于科研经费、平台资源、评价体系等，很难产出质量高、影响大的成果，学校应该打破学科间、院系间的壁垒，大力营造更加开放、共享的科研氛围。”
http://m.zjsnews.cn/news/7175067533164795029
http://njrb.njdaily.cn/njrb/h5/html5/2024-10/17/content_57_176519.htm