我國學(xué)科建設(shè)整體水平大幅提升
隨著《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》的實施，我國科學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)投入不斷增加，發(fā)展步伐明顯加快，創(chuàng)新能力逐步提高，國際影響力日益擴大。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會發(fā)布的《學(xué)科發(fā)展研究系列報告(2014—2015)》顯示：近年來，我國學(xué)科建設(shè)取得了一批重要成果，整體水平得到大幅度提升，許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)指標進入世界前列，我們正在改變世界研發(fā)格局。
進入二十一世紀，新科技革命的迅猛發(fā)展，推動了學(xué)科的交叉、融合、滲透、分化和發(fā)展，并孕育著新的重大突破。
近年來，我國學(xué)科建設(shè)投入不斷增長，學(xué)科發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化，學(xué)科隊伍不斷壯大，學(xué)科平臺建設(shè)更加完善，國際合作和交流增強，有力地推動了學(xué)科建設(shè)和科學(xué)研究的發(fā)展，基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科也不斷完善發(fā)展，學(xué)科間交叉融合孕育的創(chuàng)新，正在逐步改變學(xué)科結(jié)構(gòu)。
1、學(xué)科研究成果顯著
自進入21世紀以來，中國科學(xué)家發(fā)表的國際科學(xué)論文數(shù)量呈現(xiàn)出驚人的增長速度，引起國際科技界的廣泛關(guān)注，這也反映了我國各個學(xué)科水平的發(fā)展趨勢。
美國湯姆森科技集團的 Web of Science科學(xué)索引擴展版——ESI數(shù)據(jù)庫，將所有自然科學(xué)領(lǐng)域分為22個：臨床醫(yī)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、生物及生物化學(xué)、分子生物與遺傳學(xué)、神經(jīng)科學(xué)及行為學(xué)、材料科學(xué)、工程科學(xué)、植物學(xué)與動物學(xué)、環(huán)境生態(tài)科學(xué)、免疫學(xué)、藥理學(xué)與毒理學(xué)、地球科學(xué)、神經(jīng)病學(xué)與心理學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、微生物學(xué)、空間科學(xué)、計算機科學(xué)等。
從2005年—2015年的數(shù)據(jù)情況來看，我國一些學(xué)科已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，在國際上具備較強的影響力。我國22個學(xué)科領(lǐng)域高質(zhì)量的研究成果顯著增長，其中在化學(xué)、物理學(xué)、工程科學(xué)、材料科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)表的國際科技論文數(shù)量均超過了10萬篇，其中化學(xué)領(lǐng)域成果尤為突出，達到了30多萬篇；此外，在生物及生物化學(xué)領(lǐng)域、地球科學(xué)和計算機科學(xué)等領(lǐng)域的成果也非常可觀。在22個學(xué)科領(lǐng)域中，我國在多學(xué)科的“篇均被引用次數(shù)”最高，為18.63；其次為分子生物與遺傳學(xué)領(lǐng)域，為11.55。
截至2015年，從發(fā)表論文數(shù)量排名來看，22個學(xué)科領(lǐng)域中，我國有17個領(lǐng)域位于世界前五名，其中，我國化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域位于世界第一。
此外，我國系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程領(lǐng)域期刊論文的發(fā)文量占世界發(fā)文量的比例從2010年的23.5%增長到2015年的32.1%，成為全球該領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量領(lǐng)先的國家。
與此同時，我國前沿學(xué)科論文取得重大成績。2015年10月，中國科學(xué)院文獻情報中心聯(lián)合國際專業(yè)信息服務(wù)提供商湯森路透發(fā)布《2015研究前沿》報告顯示，中國在82個前沿學(xué)科有核心論文入選，在16個前沿學(xué)科的核心論文數(shù)為第一名。這顯示中國具有較強的前沿貢獻度，在某些重要前沿學(xué)科躋身世界先進行列。
另外，報告還顯示，中國有 38個前沿學(xué)科進入核心論文數(shù)前三名，美國、英國、德國和日本分別有 133個、68個、55個和29個。中國在核心論文數(shù)排名第一的16個前沿學(xué)科分別來自化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，物理領(lǐng)域，數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和工程領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)領(lǐng)域，生物科學(xué)領(lǐng)域和地球科學(xué)領(lǐng)域這6個領(lǐng)域。
其中，在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，中國在前沿學(xué)科的貢獻度超過美國。在該領(lǐng)域19個前沿學(xué)科中，中國在9個前沿學(xué)科中核心論文數(shù)排名第一，美國有7個。
2、基礎(chǔ)研究應(yīng)用化趨勢明顯
近年來，我國一些基礎(chǔ)研究應(yīng)用化趨勢明顯?；A(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化周期縮短，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的界限日益模糊。
比如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，發(fā)展型偏微分方程數(shù)值解法已成為應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域迅速發(fā)展的一門學(xué)科，在航空航天、電磁學(xué)、石油勘探、半導(dǎo)裝置模擬、水污染處理、海洋和氣象學(xué)等方面都有重要的應(yīng)用。這些數(shù)學(xué)物理方程的數(shù)值模擬方法研究屬于當今科學(xué)與工程計算前沿研究領(lǐng)域，其中對于這些問題的高階精度數(shù)值算法的設(shè)計、分析與應(yīng)用一直是具有挑戰(zhàn)性的課題。
從具體學(xué)科看，生物學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，在基礎(chǔ)研究的應(yīng)用方面取得了顯著進步。
以中國科學(xué)院上海生命科學(xué)院趙國屏為首席專家的“973”項目為例，該項目圍繞新功能人造生物器件的設(shè)計原理、合成組裝、模塊構(gòu)建、標準化建庫以及在底盤細胞中集成與適配機制等關(guān)鍵科學(xué)問題和相關(guān)技術(shù)難點，以萜類化合物的人工異源合成為主要研究對象，取得了一些重要進展，尤其是在稀有人參皂苷CK、甜菊糖苷和丹參酮前體鐵銹醇等重要藥用食用萜類化合物的器件挖掘、集成及異源合成方面取得重要突破。此外，在元件模塊的挖掘與合成技術(shù)創(chuàng)新等方面，亦取得顯著進展。
合成生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于腫瘤研究在國內(nèi)外都是剛起步的探索性工作，以深圳大學(xué)蔡志明教授為首席的“973”項目“合成生物器件干預(yù)膀胱癌的基礎(chǔ)研究”在系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ)上，將合成生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于腫瘤治療研究。項目發(fā)現(xiàn)了部分膀胱癌關(guān)鍵基因及通路，并在分析相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)上，利用定量可控工程體系，表征膀胱癌發(fā)生發(fā)展過程中復(fù)雜事件的共性，挖掘出許多具有潛在利用價值的膀胱癌識別和治療的復(fù)合靶標。
物理學(xué)方面，近場光鑷是基于近場光學(xué)理論建立起來的可以對微粒實現(xiàn)穩(wěn)定捕獲和操作的新技術(shù)，相較基于單光束梯度力的傳統(tǒng)遠場光鑷，近場光鑷克服了光學(xué)分辨率衍射極限和熱效應(yīng)等眾多因素的限制，可以實現(xiàn)對納米量級微小粒子的捕獲和操控。光鑷因其獨特的非接觸、無損傷的特性被廣泛應(yīng)用于生物、物理和化學(xué)領(lǐng)域，特別是在生物領(lǐng)域，已經(jīng)用于對細胞、病毒、細菌和DNA分子的研究。
在化學(xué)方面，隨著我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新材料成為近幾年來比較熱門的研究方向，通過對不同種類材料性質(zhì)的探索，解決生產(chǎn)生活中遇到的現(xiàn)實難題。超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器與化學(xué)電源之間的一種新型儲能元件，它具有充電時間短、循環(huán)壽命長、功率特性好、溫度范圍寬和經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢，目前在很多領(lǐng)域都受到廣泛關(guān)注。電極材料的發(fā)展趨勢主要有兩個方向：材料的復(fù)合化，利用不同材料間的協(xié)同作用，通過不同材料間的復(fù)合、摻雜等方式，以期得到性能優(yōu)異的電極材料；材料的納米化，納米級材料不僅具有較高的比表面積，而且可以改善電子、離子傳輸擴散路徑，從而提高電極性能。
此外，我國在基礎(chǔ)研究的若干重要前沿領(lǐng)域，已具有深厚的積累，在應(yīng)用方面也孕育著新的突破，如暗物質(zhì)、新粒子發(fā)現(xiàn)、河內(nèi)巡天，有望深化人類對宇宙的認知，進而在人類太空探索方面會起到重要作用；在高溫超導(dǎo)與拓撲絕緣體、量子存儲器、量子調(diào)控、介尺度科學(xué)等領(lǐng)域，有望探索發(fā)現(xiàn)新的物理和化學(xué)原理并產(chǎn)生應(yīng)用價值；在合成生物學(xué)、腦科學(xué)等研究領(lǐng)域，探索生命的起源和創(chuàng)新科學(xué)思維方法成為可能。
3、與民生相關(guān)的學(xué)科發(fā)展增速
信息科學(xué)與技術(shù)發(fā)展方興未艾，是經(jīng)濟持續(xù)增長的主導(dǎo)力量；生命科學(xué)與生物技術(shù)迅猛發(fā)展，為改善和提高人類生活質(zhì)量發(fā)揮關(guān)鍵作用；能源科學(xué)與技術(shù)持續(xù)升溫，為解決能源問題開辟新的途徑；環(huán)保領(lǐng)域新成果迅速增長，為應(yīng)對環(huán)境問題提供新的方案。民生相關(guān)的科學(xué)技術(shù)得到大力發(fā)展，科學(xué)技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的速度不斷加快。
以中醫(yī)藥為例，中醫(yī)藥是我國獨特的衛(wèi)生資源，也是重要的民族產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟社會發(fā)展全局中具有重要意義。歷史原因和中藥本身的復(fù)雜性制約著中藥品種做大做強。中藥二次開發(fā)引領(lǐng)了中藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向，推動了中藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級換代，對保障我國醫(yī)改成功，促進生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，起到重大推動作用，產(chǎn)生了重大經(jīng)濟效益和社會效益。
比如，圍繞做大做強中成藥品種的重大需求，促進中藥產(chǎn)業(yè)向科技型、高效型和節(jié)約型轉(zhuǎn)變，天津中醫(yī)藥大學(xué)張伯禮院士課題組率先提出了中成藥二次開發(fā)研究策略，經(jīng)歷理論創(chuàng)新、技術(shù)突破及推廣應(yīng)用，構(gòu)建了中成藥臨床準確定位、藥效物質(zhì)整體系統(tǒng)辨析、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、工藝品質(zhì)調(diào)優(yōu)和數(shù)字化全程質(zhì)控等5大核心技術(shù)體系，形成了中成藥二次開發(fā)模式，有力推動了中藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級換代，使中藥大品種不斷涌現(xiàn)。該項目完成的32個中成藥品種二次開發(fā)，銷售額過億元品種由3個增到12個，項目技術(shù)已在全國多地推廣，應(yīng)用于近百家中藥企業(yè)。
4、學(xué)科交叉融合孕育創(chuàng)新
多學(xué)科交叉融合是創(chuàng)新的源泉。學(xué)科的交叉與融合往往是創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域，導(dǎo)致科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和新興學(xué)科的產(chǎn)生。當前，很多學(xué)科致力于培育多學(xué)科交叉融合的意識，探索多學(xué)科交叉融合的有效途徑，激發(fā)創(chuàng)新活力，提高創(chuàng)新質(zhì)量，全面提升創(chuàng)新能力。
生物醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科在前沿領(lǐng)域不斷探索，不斷深化。比如北京大學(xué)第一醫(yī)院影像科王霄英教授、北京大學(xué)人民醫(yī)院骨科周殿閣研究團隊以及北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科研究中心張玨研究小組密切合作，創(chuàng)新性地研發(fā)出一種新型柔性線圈，為磁共振射頻線圈設(shè)計成像以及下肢無創(chuàng)灌注功能成像提供了一個嶄新的思路。
近年來，我國前沿交叉學(xué)科通過探索科研與管理機制創(chuàng)新、推動基礎(chǔ)條件建設(shè)、招聘和引進優(yōu)秀科研人才、組織學(xué)術(shù)交流與研究項目申請等工作，有力地促進了我國學(xué)科的體制建設(shè)、學(xué)科建設(shè)和隊伍建設(shè)。
在前沿交叉學(xué)科研究院的框架下，各研究單位以各自已有的條件為基礎(chǔ)，面向科學(xué)技術(shù)發(fā)展和國家社會需求，組織多學(xué)科的研究力量開展前沿性問題的研究和科學(xué)技術(shù)攻關(guān)，獲得了各類跨學(xué)科研究項目的支持，取得了若干重要的研究成果。(本報記者 詹媛)