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周济，清华年夜学材料学院传授，中国工程院院士，持久从事信息功能材料的研究。发现了高机能低温烧结陶瓷电磁介质材料，解决了无源电子元器件片式化和集成的要害手艺困难，鞭策了我国片式电感器和无源集成财产的构成和成长；提出了超材料与天然材料融会的思惟，基在该理念设计出了一系列具有奇特物理特征和利用功能的新型材料。前后获国度天然科学奖二等奖、国度手艺发现奖二等奖等嘉奖，荣获全国优异科技工作者等称号。当前，学科之间的交叉与融会遭到了史无前例的存眷和正视。最近几年来，一系列旨在增进学科交叉融会的国度计谋行动接踵出台，如国度天然科学基金委员会成立了交叉科学部，国务院学位委员会将“交叉学科”列为第14个学科门类等。2021年，国内首个以鞭策学科交叉融会的专业学术集体——北京交叉科学学会正式成立。我一向在思虑一个问题：在全球新一轮科技革命和财产变化的年夜布景下，从国度计谋层面上鞭策学科交叉的意义安在？换句话说，学科的交叉融会如许一个学术配合体内部的行动在驱动立异、引领国度成长方面可以或许阐扬如何的感化？

交叉科学有望为新一轮科技革命供给泉源

新一轮科技革命和财产变化将重构全球立异邦畿、重塑全球经济布局，成为将来若干年世界列国成长所面对的最年夜机缘与挑战。但是，关在这一轮科技革命的泉源却缺少共鸣。人类汗青上履历过的三次科技革命和财产变化均以重年夜科学冲破首要是物理学的重年夜冲破为科学泉源——第一次科技革命的根本是牛顿力学，第二次科技革命的根本是电磁理论，第三次科技革命的根本是量子力学。是以，研判新一轮科技革命和财产变化的根基特点和成长路向，没法绕开其产生的科学开博体育根本。今朝风行的不雅点认为，新一轮手艺变化以数字化、智能化和万物互联等为首要特点，我小我认为这类不雅点值得商议。由于从科学根本上看，数字化、智能化手艺仍然是第三次科技革命，即信息手艺革命的延展和功效利用。近一百年物理学范畴未能呈现可与牛顿力学、电磁理论和量子力学比肩的重年夜科学冲破，其他范畴的重年夜冲破也寥若星斗，单一学科的新冲破仿佛难以支持像前三次科技革命那样重年夜的科技变化。比拟之下，各年夜科学范畴、各个学科间的交叉融会则存在着庞大的潜力。例如，在物资科学、信息科学和生命科学三年夜范畴之间的交叉融会根本上发生了人工智能、基因组学、脑机融会、人机融会等前沿科技，有可能成为第四次科技革命和财产变化的冲破口，进一步激发的新科技有望深入改变人类文明历程甚至人类自己。从这一意义上讲，捉住了学科交叉融会，就有望掌控住新一轮科技革命的泉源。

学科交叉融会为科学研究的范式变化供给了新路径

科学研究的范式变化常常是重年夜科技立异的主要标记。而依照“范式”这一概念的提出者、美国科学哲学家库恩的不雅点，科学研究的范式变化常常是在旧的范式呈现危机的时辰产生，而如许的机遇是随机的、可遇而不成求的。若何经由过程有组织的科研去推动科学研究的范式变化？我认为，学科间的交叉融会供给了一种可能性。现代科学中学科的划分致使了分歧科学范畴自力成长，构成了各自悬殊的研究范式。而学科间的交叉融会则可能为分歧学科间范式的彼此鉴戒，进而实现学科范式的变化供给了一种路径。材料科学范畴的新分支超材料可供给一个典型案例。材料科学是尝试科学，其研究的主流范式是先制备出材料，然后去研究材料的性质，再进一步改良材料的构成和制备方式进而改良材料的性质，并在此根本上成立材料构成—布局—性质的关系。本世纪初，超材料这一概念在科学界呈现。超材料是经由过程人工布局取得的、具有天然界所不具有的新的性质的人工布局，其研究范式很近似在电子学，即经由过程已知功能的单位修建系统，超材料初期的研究者首要来自在电子学和物理学范畴，这类研究范式对他们来讲是习觉得常的。而作为最早从材料范畴进入超材料研究的研究者，我们深入熟悉到，超材料不但代表了一系列新材料，也给出了一种修建材料的新范式，是以致力在开辟超材料的方式讲价值，提出了超材料与常规材料的融会的思惟。基在这类思惟，不但率先研制出了介质超材料等具有优良特征的新材料，也为常规材料机能的冲破供给了新的思绪。

学科交叉融会是破解“卡脖子”问题的捷径

“卡脖子”问题的呈现从表象上看是年夜国博弈布景下设置手艺壁垒的后果，其素质上反应出的是在解决复杂手艺问题上对国外已有手艺的路径依靠。事实上，解决如许一些复杂问题常常不只有一条道路。而沿用单一学科或已有手艺系统给出的解决问题体例，寻觅新的道路常常比力坚苦。经由过程学科的交叉，引入新的解决问题思绪，则可能另辟门路去解决这些问题。我们在20年前霸占的片式电感器手艺就是一个很好的例子。电感器的片式化是上世纪末国际无源电子元件范畴的主要冲破之一，其焦点手艺是用铁氧体与金属导线布局实现共烧，需要具有低温烧结特征的软磁铁氧体材料。20世纪90年月，我国最先从国外引进这类新元件的出产设备，但要害材料却遭受国外封闭，成为那时制约国内电子元器件成长的“卡脖子”问题。在“九五”国度863打算的撑持下，我们展开了片式电感器要害材料的研发工作，经由过程材料学、物理学和化学的深度融会，率先将物理学和化学的一些道理引入到陶瓷材料设计和烧结工艺，不但成功绕开了国外的专利封闭，还取得了那时国际上机能最高的兼具高机能和低温烧结两重优势的软磁铁氧体材料，为尔后我国片式电感器财产的敏捷突起供给了要害支持前提。

学科交叉融会是构建立异文化、培育高本质立异型人材的主要路子

立异文化的空气、科学精力的泥土是构成立异型国度、扶植科技强国的需要前提，是源源不竭地发生思惟活跃、可以或许跳出惯性思惟的科技立异人材的根基包管。而学科的交叉融会，对立异文化的构成、科学精力的培养和立异型人材的培育有侧重要意义。经由过程学科交叉融会，逾越学科边界，有助在构成新的思惟维度，晋升科技工作者甚至全社会的科学素养、摸索热忱、想象力和缔造力。特殊值得指出的是，在科学高度分化、学科间壁垒愈来愈高的今天，跨学科教育对让学生成立全景式常识系统、晋升思惟能力方面尤其主要。北京地域作为全球最活跃的立异区域之一，有着雄厚的科研资本、齐备的学科专业，高校和科研机构云集并在空间上也比力集中，是鞭策学科交叉融会、构建立异文化的抱负之地，我们等候可以或许经由过程我们的尽力，使北京成为学科交叉融会的学术高地，为扶植首都国际科技立异中间、成为我国自立立异的主要泉源和原始立异的首要策源地尽我们的菲薄单薄之力。

别的需要弥补的一点是，学科的交叉融会是一个动态进程，不宜报酬规定哪些学科属在交叉学科。事实上，任何学科的成长常常都需要鉴戒、融会其他学科的常识和方式，学科交叉也成长出成熟的新学科，如物理化学、生物物理学等，而几近所有工程科学都是融会若干根本科学的根本上成长的。是以，对交叉学科的撑持也应当有所弃取、有所偏重，应重点存眷还没有构成学科交叉或尚待成熟的交叉范畴。有鉴在此，我们提出存眷“年夜交叉”，如天然科学和社会科学的交叉、科技与艺术的交叉、生命科学与物资科学的交叉等。

学科的交叉融会有望成为鞭策科技立异的主要抓手，将学科交叉融会纳入国度科技强国计谋意义重年夜。等候有更多撑持、拔擢、鞭策交叉学科成长的新计谋、新行动出台。

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