变革性研究ABC

 周 健

  中国《国家自然科学基金2022年度绩效评价综合报告》显示，2022年自然科学基金财政预算330.10亿元，比上年增加21.02亿元，增幅6.8%。本年度共接收来自全国2409家依托单位的项目申请30.76 万项，批准资助各类项目5.19万项（资助率为16.87%），资助经费328.23 亿元。本年度，自然科学基金委对面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、创新研究群体项目、联合基金项目等六类项目，批准资助直接费用为 235.82亿元，占自然科学基金当年资助项目总直接费用的72.12%。美国的《国家科学基金会（NSF）财经报告2023》指出，美国联邦政府2023年度为NSF拨款99亿美元，资助了大学、学院和其它研究机构2000家，当年收到研究提案18万个，其中的11000个提案获得了资助（资助率为6.11%）。美国国家科学委员会在2007年的一份报告中提出了“变革性研究”（Transformative research），并要求NSF在其资助项目中新增一个分类对这方面的研究进行资助，于是就有了NSF的“对探索性研究的早期概念资助（Early-concept Grants for Exploratory Research，EAGER）”这一分类。同时，NSF还采取了对符合EAGER标准的提案给予优先资助的策略。由此可见，美国科技政策对变革性研究的高度重视。那么，何谓变革性研究？变革性研究可以识别和预测吗？变革性研究有哪些特征？变革性研究的价值何在？如何推进变革性研究？对于这些问题的了解，也许对于中国科学研究的未来发展应该是有所裨益的。

1.变革性研究的界定

   一般说来，对于科学研究的分类，依据不同的分类标准有着不尽相同的分类描述。其中一种是根据科学研究成果对人类社会知识体系结构的重构强度来分类，由此产生了“渐进性研究”和“变革性研究”。美国国家科学委员会在2007年的报告中提及，科学研究以两种基本的，并且同样有价值的方式在不断发展。大多数的科学研究是建立在先前研究结果、测试或长期假设或理论基础之上的，且这些新的研究是逐步与以往的研究联系起来的，随着时间的推移而不断进化，得出结果扩展或改变了普遍的范式。这一类就是渐进性研究。还有少数的科学研究通过应用根本不同的方法或解释，科学的理解取得了显著的进步，从而产生新的范式或新的科学解释。它的进步是革命性的，因为它通过推翻根深蒂固的旧范式和产生新的范式来改变科学。这一类就是变革性研究。因此，他们给出了变革性研究的定义：“变革性研究被视为由思想驱动的研究，这些想法有可能从根本上改变我们对现有重要的科学或工程概念的理解，或导致科学或工程的新范式或领域的创新。这类研究的特点还在于其对当前的理解或其进入新领域的途径的挑战。”然后，我们再看看NSF是如何定义EAGER的。NSF认为：“EAGER是一种用于支持在其早期阶段、尚未经测，但可能具有变革性的研究想法（或方法）的探索性研究的提案。这项研究可能被认为具有特别的‘高风险-高回报’特征。例如，它涉及到完全不同的方法，应用新的专业知识，或采用新的学科或跨学科的观点。”

2.变革性研究可以识别和预测吗？

   对于变革性研究是否能够被识别和预测，科学界有着不同的看法。有研究人员认为变革性研究是无法识别和预测的。格蕾姆（Sarah A. Gravem，2017）等人认为，研究人员不能预测变革性研究，在提案阶段预测或判断变革性研究是无效的。也有一些研究机构和研究人员认为变革性研究是可以识别和预测的，只是这种识别和预测的难度系数较高。正如NSF指出的那样，“识别潜在的变革性研究是一个困难的挑战，不同类型的研究方案可能会产生变革性的结果”。特雷弗斯(J.T.Trevors，2012)等人认为，变革性研究可以通过其定义来判断。黄怡芬（Y.F.Huang，2013）等人还指出，变革性研究是指改变或破坏既定的科学范式的研究，并提出了识别潜在的变革性研究的新观点：“变革性研究在‘信息级联’的结构中造成了可观察到的破坏，这些参考文献链可以追溯到建立一些科学范式的论文。”他们还提出了变革性研究的一种识别方法。

3.对研究成果的分析可以提示变革性研究的特征吗？

  尽管在提案阶段对变革性研究的特征的识别是一个严峻的挑战，然而对研究成果（包括前期的阶段性成果）的分析却能够提示出变革性研究的某些特征（这里的前提是该成果确实属于变革性研究成果）。对于这一观点，科学界已经有着相当的共识。格蕾姆也说，变革性研究“通常在科学过程的后期才会被识别出来。”NSF也指出，“不同类型的研究方案可能会产生变革性的结果”。有研究人员列举出行星椭圆轨道、广义和狭义相对论、膨胀的宇宙、宇宙背景辐射、进化论、基因组测序、DNA操作、原子裂变和聚变、大陆漂移和板块构造、干细胞研究、人类逆转录病毒等42项过去的变革性发现（和发明）的例子。研究人员通过对这些例子相关的科学研究过程的分析，归纳和总结，就能够找到变革性研究的一些特征。

4.变革性研究具有哪些特征？

  一些科学研究机构和研究人员分别对变革性研究的特征进行了研究，提出了一些特征说明，归纳起来大致包括下面一些内容。（1）来自于自然的、有趣的自由思考。（2）显示出独立思考和科学决策的印迹。（3）具有令人惊叹的想象力。（4）选择了令人匪夷所思的、甚至是与现有理论相左或相悖的视角或出发点。（5）可能引发科学界的争议。（6）有批判性思维和严格质疑的烙印。（7）具有跨学科交叉融合的特性。（8）使用了全新的研究方法、技术或工具。（9）对现有理论或技术的颠覆性重构或创新（范式变革或创新）。（10）触及一个全新的研究方向或领域。（11）有清晰的深刻发现，并且具有新颖性和创造性。（12）重大理论突破、全新理论体系的构建或重大的社会、经济价值。这里列出的特征，其中一些可能与“渐进性研究”的特征是重叠的，一些是“变革性研究”所独有的。如果要用一句话描述“变革性研究”特征的话，那么特雷弗斯所言极是：“变革性研究是诺贝尔奖的主要主题，这个奖项旨在表彰经常带来范式转变和知识级联的深刻发现”。与此同时，还需要注意的是，“变革性研究”还涉及一些无形的东西，如人类的直觉、好奇心、意外发现、不可预测的事件和良好的人际学术交流等因素。

5.变革性研究的价值何在？

  变革性研究成果的价值至少包括下面几点：（1）某种科学理论的颠覆性重构。（2）某种全新的科学理论体系的创立。（3）某种新学科领域的开创。（4）某种技术的颠覆性重构，及其所带来的经济价值。（5）某种全新技术体系的创建，及其带来的经济价值。（6）前述的种种理论或技术的重构或创新，给人类生活所带来的福祉。（7）变革性研究成果的增多，必将导致摘取诺贝尔奖桂冠几率的大幅增加。

6.如何推进变革性研究？

  2024年6月25日，我国的“嫦娥六号”探测器已经在全世界首次完成月球背面采样返回的科学任务，这必将大力推进月球的地质构造和演化历史等方面的研究。放眼未来，一旦中国的月球科研基地建成，那么这将是人类真正离开地球、开启外星生活的伟大壮举。当下，我们所处的时代是一个科学技术高速发展新纪元的开始。因此，无论是政府，还是大学或各种研究机构，都应该将科学技术发展视为最为核心的任务。针对我国目前的科学研究发展状况，大力推进变革性科学研究是大有益处的。（1）政府和相关机构提高对变革性研究的重视程度。（2）科学研究资助机构从广度和强度方面加大对变革性研究项目的资助。（3）全社会倡导保护孩子的好奇心。（4）在义务教育阶段，认真强化儿童的心理健康教育，力争大多数儿童的心理能够得到健康的发展。（5）在初高中教育阶段，适当的增加科学教育内容。例如形式逻辑基础、科学思维和科学决策的方法等。（6）在硕士、博士选拔过程中，应该将心理健康状况、职业兴趣偏好、科学素养水平等纳入评测范围，并占据评测总分的适当比重。（7）在有科学研究人员工作的机构（包括专业研究机构、大学、学院、医院及其它机构），从决策层开始就应该积极倡导和践行“以人为本”的管理理念。充分尊重研究人员的人格和学术自由，减少不适当的规则制度的约束，从而激发研究人员的科学研究热情。（8）科学研究机构要用可行的政策和实际的行动来支持研究人员的冒险精神、探索欲望、批判精神和理性质疑，鼓励研究人员“打破旧世界，创建新世界”。同时，无论是科学研究机构还是科学研究人员，都需要耐得住寂寞、坚守初心、百折不饶、持之以恒，方有可能在万般曲折之后，获得价值斐然的“变革性研究”成果，甚至摘得诺贝尔奖桂冠。

                                   二0二四年七月三日

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