科學範式是否真的到了變革前夕或仍在混亂之中

今年是托馬斯·庫恩《科學革命的結構》出版60周年,也是他誕辰100周年。托馬斯·庫恩是科學史家🔳🔭、科學哲學家👇,其著作《科學革命的結構》影響很大*️⃣,創造了很多耳熟能詳的術語🚴🏽‍♂️,如科學革命🙂‍↕️😵、結構、常規科學、範式、範式轉換、反常,等等🤵🏼‍♀️。其中,範式和範式轉換在科學界引起了很多沿用。

今天,這變成一個問題🦹。很多人認為,我們又處在一次科學革命之中,新技術、新理論噴湧而出🤵🏿‍♀️。我們能不能用庫恩的理論來描述這場科學革命?如果可以的話,我們應該怎麽使用範式這個概念來理解💆🤽🏿‍♂️、刻畫這些革命🕓?圍繞這些問題🧎‍♂️,《知識分子·科學四十人》系列座談第四期邀請到意昂3体育官网前沿交叉學科研究院院長🚚、中國科學院院士湯超、中國科學院自動化研究所復雜系統管理與控製國家重點實驗室主任王飛躍、中國科學院大學杭州高等研究院生命與健康科學學院執行院長、中科院系統生物學重點實驗室主任吳家睿🚵、北京通用人工智能研究院院長🤦🏿、清華大學基礎科學講席教授朱松純👩🏿‍✈️,做了深入交流💝🧕🏼。座談由清華大學科學史系主任吳國盛主持,以下為文字實錄。

範式是什麽?

吳國盛:我們先請各位老師談一談自己理解的範式。這裏要澄清,我們今天不是討論庫恩,只是借著這個術語來探討當代轟轟烈烈的火熱變革。即使我們所使用的範式和庫恩講的不一樣也不要緊🧑‍🔬👨🏽‍🦲,人類很多思想進步都不是忠實地繼承某些既有的術語而造就的,它往往是在創造性地誤用之後。或者說👩🏿‍🔧,創造性的誤用往往是進步的一個重要機製和動力🕊👨🏼‍⚖️。

吳家睿:範式很有意思😫,一方面🙏🏼,沒有給它確切的定義🤽🏼,另外一方面🔝🪺,又要拿來討論。其實,庫恩自己也搞不清楚🤦🏼‍♀️,據說有人在他的書裏分析出了21種範式👮‍♀️。我就講講我心目中的範式和生命科學領域的範式。

我一直理解範式應該是一個框架🪈,這個框架給我們的思維🎿、概念、科學研究指明方向、限定視野。它的好處是給我們點了方向🥶,壞處是把我們限在一個框子裏。

前段時間是孟德爾200周年誕辰(孟德爾誕辰200周年:今天我們為何紀念這位科學巨人🤽🏻‍♀️?),現在有一個說法是孟德爾被當時的科學界忽視掉了,人們沒有看到他的貢獻。我通過各種文獻調研發現,孟德爾是被有意識地打壓的。當時的範式是泛生論,包括達爾文和其他遺傳學教授都相信泛生論🎣。泛生論認為,身體的所有性狀,膚色👨🏿‍🦲🥼、高度等等🌙,都可以有信息傳遞到下一代,身體的每一個部分都參與到遺傳過程🚳。

前不久🍼💇🏿‍♀️,饒毅和吳仲義討論這個問題⏺,饒毅說達爾文沒有孟德爾聰明,其實不是這個問題🧔‍♂️🕊。達爾文的框子是泛生論範式,這限製了他對遺傳的思考。而孟德爾呢,他沒有這個框子,我們可以說他是破壞了框子以後的思考,他就認為每一個單個的性狀都可以遺傳。

再加上後面又有一個新的範式,就是魏斯曼的種質連續學說,魏斯曼認為性狀是不能遺傳的🥱,遺傳的是一些特定的遺傳因子✌🏻,比如👫🏻,豌豆的顏色涉及一個遺傳因子🧑🏻‍🏫,豌豆的飽滿程度又涉及另一個遺傳因子,這些因子才能進行遺傳,而孟德爾的理論正好跟魏斯曼的種質連續理論非常吻合。魏斯曼建立了一個新的範式🌭,使得孟德爾的理論重新進入到人們的框架,而且得到了承認,這就是時隔三十年人們重新發現孟德爾理論的一個最根本的原因,就是範式。

孟德爾就是 “範式造英雄”,就像我們喜歡說的 “時勢造英雄”🦶🏿。起初,科學界不承認孟德爾的理論👌🏼,但是過了一段時間,一個新範式來了,大家一看⏲👩🏼‍🦰,孟德爾理論可以適配這個新的範式,一下子受到了大家的歡迎。

我認為範式不僅是一個框架,而且在生命科學的發展中發揮著非常重要的作用。

王飛躍🎇:我接著家睿的這個講法,首先家睿說達爾文錯了、孟德爾對了,我覺得如果你認可範式的概念,就不存在誰對、誰錯。我理解範式就是今年的fashion(時尚)👨🏼‍🍼,網紅是誰🚣🏼,流量最大的是誰。剛剛去世的英女王說過一句話我覺得特別有道理🫃,Let us not take ourselves too seriously. None of us has a monopoly on wisdom. (大家別太把自己太當回事🦵🏼,沒有人能壟斷智慧)。達爾文有達爾文對的地方👏🏿,孟德爾有孟德爾對的地方🧑🏻‍🌾,但是如果說我們這代人就把後代的才智都壟斷了的話,就太不像話了🙇。

吳家睿:飛躍老師,我要打斷你🙋🏼‍♂️。第一,我沒有說誰對誰錯🎇,第二,我沒有說範式是絕對的,你不要曲解我的意思。

王飛躍🧑‍🦼:我印象非常深刻的是1984年,當時我在浙大力學系,和物理系同一棟樓🥛,系主任辦講座,我就稀裏糊塗去了,當時就講庫恩的《科學革命的結構》以及範式轉移這些🌸。在此之前,科學對我來說是極其神聖的💅🏽😵‍💫,帶著光環🐸。聽完這場範式轉移的講座,這個光環頓然消失了、沒了😳。我覺得做純理論和做工程沒有任何區別,大家都是一種職業而已👨🏿‍🎓。

今年達爾文的範式來了🐕,後年孟德爾的範式來了,像我們人工智能領域,最初是邏輯派,後來神經元網絡🙎🏿‍♀️、認知科學曇花一現,迅速給壓下去了👩🏼‍🦲。現在又是神經元網絡的時代,但可別忘了,其實上個世紀五六十年代它們風行一時。後來又是專家系統,前幾年是深度學習,現在又出了Transformer,都將風行一陣子。對我來說🙅,它就是個範式❄️👮‍♀️,你們說是科學範式也行、技術範式也行,就是說一個時代會有一個時代做事的方式。

範式就是fashion,就是到了這個時候了🏌🏻‍♀️。正確的fashion、有意義的fashion是湧現出來的,不是製造出來的。不像蘇聯李森科🙇,那就是製造出來的🏃‍♂️,抱歉,那是假fashion。我認為真正的fashion是湧現出來的🌠,在整個圈子裏面經過滾來滾去,穩定下來的,就是這個時代🚈、這批人的智力水平和社會需求🟢,就穩定在這種方式上。而且它不停地要變📴,就跟時裝不停地要變一樣。

湯超:那不停地變是向自然越來越接近,還是圍著自然繞圈呢👨🏻‍🦽‍➡️?

王飛躍:總體或長期而言是越來越近👨🏻‍🦱,但就像凱恩斯說的🏊🏼‍♂️,In the long run we are all dead.(長期而言,大家都死了),考慮太寬太久就是終極的哲學問題了#️⃣。它有時候是向好的接近,有時候轉一個圈,有時候就是倒退。

你想,我們神經元網絡弄了這麽多年🚴🏽‍♂️,1900年代孕育,1940年代出生,到了1960年代🖖🏼,perceptron(感知機)就想獨霸天下,結果連創始人都因巨大的挫折而莫名其妙的英年早逝🧝🏼‍♂️。後來1986年,辛頓提出多層神經元網絡😵‍💫,又回來了☘️,到了1990年代末⛈,也被打了個半死,他自己工作都找不著。

湯超:但有點不一樣,那個是人工智能,我是說如果大自然有規律🤸‍♂️,它是怎樣的,比如剛才說的達爾文、孟德爾,都是研究自然規律。

王飛躍:這就看你的時空尺度在哪裏,咱們只看一個領域🍱,只看100年🗣,你覺得是進步,抱歉,1000年是不是進步?我沒那個認識👩🏻‍🔬。1萬年是不是進步🧑🏻‍🎄?我也沒這個認識🔨🩳。

朱松純👧🏿:我想庫恩在當時研究科學範式的時候,他研究的科學對象還比較純粹👐,宇宙學、物理學、化學到生物學💎,研究的群體就那麽大,問題就那麽多,節奏也不快。就相當於我們60年代、70年代,全國只有幾部電影放映🧑🏼‍🏭,好像哪兒放了一部不同風格的電影,整個範式就改變了。

但從我們研究人工智能的角度來講,節奏很快,這麽多分支🧑🏿‍🏫,每一個分支可能都在發生範式轉換,不存在全球只有一個統一的範式🏌🏻‍♀️,範式就是一種研究的模式,然後有一批堅定的跟隨者。

我認為範式不是絕對的,而且各個領域都不一樣、都在發生🚶‍♀️‍➡️,各個分支發展到不同的階段,要解決不同的問題😾,範式就轉化了。美國DARPA(美國國防高級研究計劃局)在申請項目的時候就明確要求你提出的方法是disruptive(破壞性創新,顛覆式創新),你要不顛覆☢️,是incremental(漸進式的),就不資助,所以你必須不斷地想提出這種範式的轉換。這是我的第一個看法😮。

第二,我認為每個新手剛進入一個研究領域的時候,視野不夠寬廣,肯定是跟隨某個固定的範式,以為這個世界的研究就是那麽回事💂🏼‍♂️⛺️,很多人可能一輩子就在這個範式裏沒出來。我記得很清楚🤬,到波士頓讀博士的時候🥶,研究前沿問題的人都有自己的學派或者學術圈子,相當於各種有自己的教堂(church),大家各有一套 “儀式” 來解決問題,有一套理論和世界觀,有自己的 “上帝”🏊🏻‍♂️。

隨著這個領域變得重要和熱門起來,各個學派就開始碰上了😂。原來每個學派各占一塊兒地,相安無事👀,你有飯吃,他也有飯吃,碰上了之後🧑🏿‍🎓,就可能會產生這種一些爭吵。比如剛才王飛躍老師提到的神經元網絡👈🏻,大的學派被打下去變成一個小學派了🧝🏿‍♂️,那有可能之後還會翻過來了,是這麽一個過程。相比來說,現在互聯網信息發展太快了,去中心化💆🏿、民主化了🌆,不存在有那麽幾個大學派來控製科學世界。

湯超:我覺得範式可能不太好定義,但作為一個理論框架🎐、一種思維方式、一套做科學的標準,還是存在的。比如以前亞裏士多德講究思辨Ⓜ️,到了後來,特別是伽利略開始特別講究實驗🌉,實際上就是範式的變化。後來相對論,又推翻了牛頓的絕對時空觀念,應該說也是範式變化,但是,我倒不覺得相對論以及後來的量子力學跟原來的牛頓力學不相容。

庫恩講一定要有危機🗂,在其他學科不一定成立🧘🏻‍♀️,但在物理學的確如此👍🏿。比如量子力學為什麽產生?因為比如黑體輻射🦹🏻‍♀️、光電效應等等這些離散的東西🧚🏿‍♀️,經典物理解釋不了,可以看作是物理學的一個危機。量子力學可以說是範式轉變,但也不是說把原來完全拋棄。在這個意義上🪮,確實是有科學革命,至少在物理學,科學革命也確實是跟大自然的規律越來越近似。範式轉換、科學革命是一個進步的現象。

但是,其他學科🫄🏿,比如生命科學的進步好像不是通過範式轉化🤸🏿‍♂️,也許孟德爾和達爾文有從泛生論到基因論的範式轉化,但是後來分子生物學革命🚵🏿、基因組、各種組學,都是因為技術的進步🏘。比如現在,大家可以用X射線來研究蛋白質結構🥻、DNA結構🌅,看到了物質的分子基礎、基因的分子基礎,所以帶來革命,是新技術把大家又往前推了一下🌡,基因組學也沒有拋棄傳統的分子生物學。這不是範式轉化🍈,你可以說產生一個新的範式🌕📣,跟原來的範式相比有互補或是平行🐷🧛🏿。

在生命科學領域,庫恩科學革命的理論,至少那一套結構不是很對得上✯,不是一些謎解不動了,有反例、有危機等導致革命。各種進步更多是各個學科的交叉帶來的,以前特別是物理學🛂、化學⏪,現在是計算機科學、數學、工程技術越來越多地用在生命科學領域,推動了各種各樣的進步🆒,讓我們看到了很多以前看不到的東西👨🏻‍🦯‍➡️,產生不斷地進步。

範式是否正在邁向變革🙎🏽?

吳國盛🤦‍♀️:各位老師對範式的理解還是有很大的不同🫠🪩,我也聽出一個共同點,範式是一個多元、相對,很容易被打破🖖🏼、而且也應該被打破的東西。這個當然不是庫恩的初衷🎉🌃,庫恩的意思是範式和革命對應——有範式就沒革命,有革命就多元範式、相互競爭,也就是沒有範式,稱為失範。當我們講範式,想的是範式變革。諸位根據自己學科的情況🏂🏻,感覺今天我們還真是處在一個熱火朝天的失範或者準失範,呼喚多元範式的背景。

先問湯超老師,物理學科在今天是不是正在經歷範式轉換🚴🏼,或者叫革命🚵🏽‍♀️?革命在學術上表示創新,革命性的變化🕺🏽、革命性的變革、革命性的轟動…… 但目前物理學似乎比較沉得住氣,很少發生革命🛌🏿,庫恩也是拿物理學作為研究背景,他提出多數時候的科學就是常規科學,範式內的科學🚴🏽‍♀️,守範科學。

湯超🏂🏼:物理學肯定有很多還不清楚的東西👩🏻,比如暗物質、暗能量,很多謎題解不開🧓🏼,大家也在做各種各樣不停的嘗試,包括現在超玄理論又有更新,說我們整個宇宙的物質世界🚵🏼‍♀️、能量世界實際上是量子糾纏,從更基本的層次來思考。物理學的這種嘗試,如果確實有突破🙋🏻‍♂️,那至少會給理論帶來很大的修正🥋🛞、拓展🏊‍♂️,或者是一個新範式🥻。

還有一點,至少在粒子物理最高潮的時候基本上是還原論,到後來凝聚態物理就有emergence(湧現)、衍生論,後來的超導、半導體很多湧現現象🚘。物理領域對這個理解還是很不夠,以後如果有可能再有一些比較大的突破🧑🏻‍🦼‍➡️,就應該在復雜系統‼️、衍生論方面🤹‍♀️⬛️。現在這方面基本上沒有範式,屬於前範式階段。有一些特定領域,比如非平衡系統,一定是需要一個新的範式才能有更深刻的理解🚣。

朱松純:我們談範式大概有幾個層次🐡,大的層面就是所謂科學範式,就是能帶來世界觀的改變✍🏼;下面一個層次是科研範式⏭👨🏻‍⚕️,就是一種方法論、組織模式;最小的是技術範式,就是技術手段、工具,以前大家用錘子,後來大家用扳手了,那只是技術範式改變了。

我們之所以今天來談科研範式,是因為我國到了要鼓勵原創科技的階段👨🏽‍🚀。以前🚃,都是跟著別人的學派走,每個學生、科研人員都是在別人的範式之下做科研,漸進🙋🏽‍♂️✋🏻,1到3🪙,3到n♻。我們現在希望做0到1,自己開出一個範式,才能變成世界的科學中心🧑🏽‍🚒,這就要提出自己的綱領,獨樹一幟。

但是🏋🏽‍♂️,當我們談到最大層面的範式來看🏃‍♀️‍➡️,我們意識到一個很值得關註的問題。從1900年到1960年代👱🏼‍♀️,這前60年,出現了量子力學🆑、相對論⏺、計算機、通信理論🦑、信息論,甚至DNA雙螺旋結構,這些大的、改變世界觀的發現和發明都是那個時候發生的。但是從1960年代到2020年代,最近這60年🦸🏿,大家數來數去,好像沒有什麽太大的、顛覆式的框架變化了🚣🏿‍♂️。

其實在美國,前段時間也是討論這個問題,為什麽出現這麽一個情況?我們現在的科研經費估計比60年前多了上百倍🚴🏽‍♀️,科研人員也是量級上的增長👩🏼‍🦲,反而沒有一個大家都覺得特別大的、顛覆式變化,反而是漸進式的,都是在常規科學。

所以🏌🏿‍♂️🦆,大家就反思我們這個科學共同體到底出了什麽問題🦃,我大概總結四個原因🎼。

第一個原因❕,是我們現在沒有大的戰爭🙆‍♂️。因為60多年前那個時候🤸‍♂️,有一戰🏮、二戰、韓戰🧑🏿‍🏫、越戰、冷戰的軍備競賽,大家必須要去以性命相搏,要找最根本的東西,否則國家就完了,所以大家都投入其中。我們現在研究人工智能的🧔🏿,去搞什麽美顏、去噪、算法精準推薦等💁🏿‍♀️👨🏽‍💻,沒有想國防這些大的問題🧜🏻‍♂️。當然🚴🏿‍♂️,現在因為中美科技競爭,我們開始往大的方向去想,我覺得這是一個很大的動力。

第二個原因,是科學共同體的生態現象。有人觀察一群魚或者一群鳥,當群體比較小、比較自由🙍,能夠散得比較開♛,出現新的東西;而當這個群體太大,就滾成一團了,造成內卷, 很難有領頭的個體能離群行動。我們現在的一大現象就是,科研人員太多了➔,什麽問題都一大群人,人一多就內卷。庫恩當時就說,科學家的巨大聲譽不是因為他們產生了巨大的變革🧑🏽‍🎨,而是在常規科學裏證實了大家公認的問題、猜想,解決了大家都知道的謎題,帶來轟動和名聲。具體來說,做熱點問題💿,更容易發論文,得到同行的認同🐏。

第三個問題,科學共同體的文化發生了巨大的改變🧝🏼👨🏼‍🏫,特別是自從2005年H-index誕生以來。《美國國家科學院院刊》上一篇文章說我們是一個科學家玩自拍的年代,每個科學家就自拍,每天有個主意趕緊發表😵‍💫,現在甚至有些有名的人就連文章都懶得發表了👨🏻,他自己在推特上直接發布言論🈷️,說這個不行、那個錯誤,發表幾句話,就被幾十萬粉絲閱讀轉載!

以前是發布雜誌論文🥍,後來到了會議論文🥇,到現在會議也不要了,直接上推特☝🏽。大家的方法沒有什麽區別,很少有人能夠獨具匠心,能夠說出跟別人不一樣的思路。你發個論文🤦🏼‍♂️💓,幾天以後☑️,人家發了另外一個論文掛到網上去,也不需要審稿👷,說performance(績效)又提高了,這是第三點。

他們為什麽要這樣做🎤?他說,你看這人剛發了論文,一下引用了幾百上千次,那些去搞冷門的👨🏻‍✈️,半天沒人引用🔝,仿佛科學工作的重要性就在於引用多少。那什麽論文引用多🔻?肯定大家紮堆的時候引用多。

第四個我認為是根本的原因😧,就是現在面臨的是復雜系統。牛頓研究萬有引力的時候, 整個太陽系用100個變量就可以說得很清楚了,但我們人腦是萬億級的神經元🦊,復雜系統用還原論的辦法能夠起到作用🦹🏿‍♀️,但是解決不了問題🏧。所以我覺得我們要等待一場巨大的革命🧗🏿,即是否能夠解決復雜系統的問題🤳。而且我比較樂觀🤾🏻‍♀️,也許中國人能行,因為中國講究綜合,系統論、整體論🍓🧀,講究大一統𓀛◼️,我們的文化鼓勵團隊作戰、有組織科研、集中力量辦大事,說不定這是我們的機會🧎‍♂️‍➡️。

湯超:你說的這四點後面三點我都有同感,第一點我不太同意,很多科學的大進步並不是戰爭逼出來的👤,有些科學的應用是戰爭逼出來的🏊🏽‍♂️。牛頓、愛因斯坦🛕、量子力學🧑‍🔬🚣🏿,這些都不是戰爭逼出來的。

另外,最後說的那句話,如果要做復雜系統一定要團隊作戰,這個我也不太同意🎍。就像你說的,一個鳥群大了的話🕵🏽‍♀️,就很難有創造性,還是要自由飛翔比較好🧟。

問題驅動轉向數據驅動

吳家睿:我覺得我們討論範式要分層。首先⚫️,範式是怎麽來的♖🤺;第二,範式提供的綜合意義和功能🧑‍🦯‍➡️,比方說常規科學解謎;第三,範式有沒有可能轉化。這些可能都要分開討論💪,攪在一塊就容易令人困惑。

湯超老師剛剛說🧽,今天生命科學的進步就是由各種技術推動,看不出革命性或者說框架性的變化🤼,這裏我有一點不同意見🚵。從上個世紀50年代,生命科學主要以還原論為主的分子生物學,囿於技術以及研究的水準和方式,只能是碎片化的🍨。到20世紀末21世紀初,人類基因組計劃之後,就提出了整體性研究🍘。人類基因組計劃可以理解為是一種積極的科學研究項目,也可以理解為正在建構一種新的範式🍗。這就回到了一開始的問題,範式怎麽來的?

基金委過於註重傳統的研究範式,就是hypothesis-driven(科學問題驅動)的研究🧲。這裏的範式超越某一個具體學科,指的是整個科學觀🙇🏽、世界觀的範式👴🏼。申請科學基金👨🏼‍🦰👴🏻、研究生做論文💂🏿‍♂️,都是要提出一個科學問題🚅,並圍繞這個科學問題展開。

但是🖕🏿🕦,人類基因組計劃實際上是數據驅動👰🏼‍♂️,並沒有一個清晰的科學問題💂🏼‍♂️,就是要把30億個堿基全部搞清楚,這是一個discovery(發現)而不是一個hypothesis(假設)🥁。在這個意義上來說,它就形成了一種新的研究範式🌌,我們今天也叫數據密集型研究範式🧜🏽‍♂️。

範式分成不同的層次👨🏻‍🍳,有科學觀的層次,那是超越每一個單一學科的,比方是數據驅動還是假設驅動🦸🏻‍♂️,這是兩個不同的範式🍦。到了我們生命科學,人類基因組計劃數據驅動和過去碎片化的研究範式不一樣。過去,我們就盯著零件,拆開看如何結構、什麽功能🤛🏼,現在是從整體的系統的角度,完整地理解問題🫂。

我們需要把 “範式怎麽來的” 和 “範式是什麽、做什麽” 區分開來,這裏再強調一點🧏🏻,就是其實我們普通人很難去創造範式♿,但是,我們希望在一個範式指導下工作🔌,所以,做框架的人很少💤,那都是天才,但天才一旦做了一個框架,大量科學家就是常規地解謎🕵🏽‍♂️、解題💺👳🏿‍♀️,做這樣的工作👩‍🦯。

湯超:我澄清一下😧💪🏽,我覺得我們剛才主要是講科學範式,而科研範式變化還是挺大的。在生命科學🧔🏽‍♂️,分子生物學、還原論是一種科研範式,基因組學、整體論也是一種。我剛才想說,生命科學的進步跟庫恩說的《科學革命的結構》不太一樣,並不是說把以前的推翻了🏅,基因組學革命沒有把分子生物學推翻,而是互補。

我非常贊同現在提到的數據驅動科研範式,這是一個很大的轉變,特別是現在數據越來越多。

王飛躍:問題驅動和數據驅動的問題,我個人認為不單是方法論也是世界觀。

看看人類的發展史📦,以前要神來定🧏🏻,什麽都歸到神的領域,只要神認定,大家都認了🆑。後來🤽🏿‍♂️,就變成了理性認定🚲,牛頓👍、愛因斯坦來了🙋🏽‍♂️,要科學定理🟫、科學認定。走到現在,就是數據認定了。這是一個具體化的世界觀的轉變,是哲學上新的思維方式🙆。

其實庫恩本人也意識到這些問題,最初的提法是範式之內不革命、常規,範式的轉移🗞,引起各種沖突才是disruptive(顛覆性的)革命。我個人是反對革命這個詞的🧕🏿,我不希望革命,我就想演化,演化多好👳🏽‍♀️,都是向真理逼近🙍‍♀️,別動刀動槍🦹‍♀️,為了我們自己的生活安逸🗑,我肯定反對革命👨🏻‍🔬,這是人性。30年後🆔,庫恩寫的《結構之後的路》👩🏿‍🎤,他堅持不可通約性,不可比較,甚至交流都不可以了。也可以說⛏,他把這一段時間大家的說法都網羅進來了🐻,更顯示多樣性的內在與必然,更哲學,更不革命了。

湯超:特別是在生命科學,以前特別重視假說🧖🏼,首先有一個假說,然後我來證明這個假說成立還是不成立。推廣到科學基金,首先有個科學問題🕤。

當我們已經有一個科學範式或者說思維方式💂🏼,特別是要根據某些框架來做事,這個模式還比較有效果。但是現在數據越來越多🫐😏,而且我們相信自己沒有那麽聰明,我們並不能把所有的科學問題事先想好,那可能數據驅動是一個很大的發現突破口🔔。就我先把數據拿來分析🌔👩🏼‍🚒,搞不好可以提示我們,裏面有什麽科學問題可以研究⛹🏿🧑‍💻。

朱松純:在美國,我參加過NIH(美國國立衛生研究院)的申請,當時覺得很奇怪👳🏿‍♀️🤲,NIH的項目報告要求你寫的時候必須拿出一個假設出來🧔,我說我沒有假設就是一個模型或算法🧛‍♀️,但NIH有它固定的思維套路🔦。

到寫DARPA(美國國防高級研究計劃局)申請的時候🪂🌬,它就明確說了,不接受 evolutionary technology(演變性技術),就不要把申請送過來了,他們只接受 disruptive technology(顛覆性技術)的申請👩🏻‍🏫。所以這就是非常有意思的科研文化差異。

我認為過去這幾十年最大的突破還是 sensor technology(傳感器技術)🦵,各種測量的、檢測的傳感器🤏🏿、成像設備,看到細胞裏面🛖🏌🏽‍♂️、觀察腦袋裏面的神經活動。工具越多👨‍🔧,數據越多,這就產生了大數據💚,數據爆發是這個時代最顯性的特征🙅🏼‍♀️。

記得是2000年左右,剛剛千禧年互聯網來了之後🧑🏽‍🎄,我們當時寫項目申請的時候🛜,就強調數據的 “海嘯” 要來了🐛,然而事實確確實實是海嘯🏊🏼👃🏼,而且這個海嘯非常的大🌞,把地上的結構、建築(學科體系🧑🏿‍🍼、學術範式)全部沖毀了👩🏻。我們中國有個成語叫做 “山崩海嘯”,海嘯來了👩🏽‍🦲,把山都沖垮了!

我們當時一開始是歡迎水來,趕緊去沖浪啊,結果沖了一段時間回來一看,破壞性地把房屋、結構沖沒了📑。以前👩🏼‍💼,我們搞各種模型,結果發現在巨量的數據面前完全說不上話。所有的人拿數據說話,拿數據性能說話。“江山代有才人出🧑‍🦯‍➡️,各領風騷數百年。” 以前的科學範式比如牛頓、愛因斯坦、達爾文這些人是可以領百年風騷的,後來就是幾十年,幾年,現在變成了幾個月、幾天。

王飛躍⬛️:現在研究就是打榜👨🏿‍⚕️,用開源打榜,至於開源的東西是不是有問題☝️,不太理🏄🏼‍♀️,甚至已無能力理🔈。

朱松純:這個其實我認為是科學的倒退🫲🏽,它的正面作用就是大量數據來了以後,生物可以來研究越來越大的整體、復雜系統✶,研究以前研究不了的問題♈️🪜。壞處是🏃‍♀️‍➡️,把原來的範式結構沖掉了,學術權威也被幹掉了。以前一個名牌大學教授是有權威性的🤦🏼🛑,現在可能幹不過一個大學生🚶。大學生搗鼓一個什麽東西出來,數據一跑🕳,結果還挺好🧘‍♀️🤵🏻,雖然解釋不了👩🏼‍🔬,但他結果就是好,你們還得認。

以前我們認為科學是一個解釋得非常透明🚘👨🏽‍🦰、很清楚的東西,公式寫得很漂亮🤚🏼、很簡單💆🏿‍♂️🧙🏿‍♂️,三五個變量,愛因斯坦也好、牛頓也好,定義裏面不超過三個變量🧛,基本上很簡單一個方程,很美🟪,但我們現在就開始接受解釋不清楚的東西,只要它局部work(有用)🔜,慢慢也被人接受了。

王飛躍🤷🏿🤑:這是個思維方式的變化。

湯超:但你覺得這是永久的嗎🚵🏽‍♂️?以後我們都不搞清楚,只要數據來做一些預測就行了。

朱松純👴🏼:我覺得這是一個倒退🦪。

王飛躍:可以說是倒退🧑‍🧒‍🧒🚣🏿,也可以說我們現在都是 “九斤老太”✩。

我個人認為🧏🏽‍♀️,現在確實就是在一個革命的關頭🧑🏼‍🚀,盡管我不想用這個詞👨‍🦰。這個革命關頭就跟120年前量子力學、相對論出來時是一樣的🧝🏼‍♀️。那時候為什麽會革命?因為大家處理的東西不一樣🫅🏽。尺度上,研究粒子👮🏿‍♂️、原子,越來越小了,或是整個宇宙,越來越大;速度上,以前是牛馬的速度🥃,現在要研究到光速。尺度和速度的變化🎭,逼出了量子力學👇🏽、相對論。以前平行線從不相交,但那是在絕對空間👊🏿👨‍👩‍👦‍👦,現在到了非歐空間⛈,平行線相交了,進入一個新的空間🧎🏻。

湯超:但它不是解釋不清楚就算了,這個還是解釋得更清楚了。

王飛躍:對,那是by-product(副產品)🕢🍅,不是主流。革命性的地方是世界觀變了,空間的概念變了,從歐式空間到了非歐空間,永不相交的東西相交了,正交、無限個點交,我認為這是它革命的地方。虛的東西開始實了,實的東西開始虛了,我們工程系統社會化了,社會系統工程化了,結果就是連原本簡單的系統也復雜性化了,所以智能熱了☝🏼👳。

範式變革的契機

吳國盛:今天我們處在一種緊張的舊範式失範,並呼喚新範式的境況,或多或少地呈現出範式轉移方向的兩大趨勢:一是研究層面上,從問題和假設驅動到數據驅動的科研範式轉變👨‍👨‍👦;二是簡單系統到復雜系統,或者說從物理還原論到復雜系統浮現論。我希望大家再進一步精確定位一下,今天我們究竟是革命在望還是在混亂之中?

王飛躍:我覺得還是在混亂之中🛹,還沒到那個時候。

以前👨‍👨‍👧‍👦,牛頓範式是大定律小數據📿,三大定律放諸四海而皆準,幾十個參數就敲定整個自然界。現在🤚🏿👩🏽‍🚒,社會學家默頓提出來大數據小定律,海量的數據👩🏿,弄一個大模型幾百億個參數,只在這個村、這個店有用,過了這個村、這個店,就沒用了🔄。這變成了一個新的範式🏖,大家都來做。問題是數據驅動要跟科學🤾🏽、規則、邏輯驅動並行起來,才讓人覺得舒服🎹。人的心理上一定要是大定律小數據🤴🏻,這個世界才讓他覺得舒服。

吳家睿🥃:我覺得數據驅動更多是一種研究的方法或者策略🫲🏻,它本身不是自然界的定律,數據驅動是幫助我們找到更多的定律👨‍🦯。

王飛躍:以前研究物理的自然現象🧼,框架要靠摸索🚗🤔、探索,但是現在像我們人工智能👨🏻‍🦼‍➡️,框架是要靠建設的📪,所以叫自我實現,叫默頓定理🫠。

朱松純:說到了核心的一個問題💦,就是我們承認和接受未來社會就是大數據或者說是說不清楚的,而且這個模型就非得這個村🧘🏿‍♀️,那個模型非得那個店👑,沒有一個統一的說法👨🏿‍💼,這是目前比較流行的說法。但我個人認為🧝🏽👧🏿,這是一個很大的誤區,科學的發展就是尋求最簡化的解釋,之所以變成現在這個局面,根本上是研究方法出現了問題。

什麽意思呢🤙🏼?就是智能如果作為一個客觀現象來擬合🌔,那它的模型確實非常復雜🧘‍♀️👨🏿‍🚀。我們原來做了一個簡單的判斷物理與智能邊界的實驗(生命度),比如說一個房間裏面兩個物體碰撞🧑🏻‍🦽,那是很簡單的🤌🏽,幾輪參數就可以擬合;但如果是兩個人,一個人跑出去另外一個在追逐🦝,有各種各樣的社會關系⏸,那物理模型(能量函數🏇🏼👩🏿‍🔬、大數據模型)是解決不了的,每一段的智能體運動都要用一個不同的模型來擬合,還是說不清楚🙍‍♂️。

但是🌩,假設用一個唯心的價值函數,不再是能量函數來描述的時候🥧,非常簡單就把它描述清楚了。所以為什麽我後來討論 “理學” 和 “心學”?心學裏面講👷🏼‍♀️,“心即是理🧖‍♂️,心外無物”,它認為世界上那麽復雜的智能現象都是由簡單的價值觀驅動,找到你的價值觀⚆,你所有的行為就不復雜。如果我專門去復製你的行為🔝,那就是邯鄲學步🚯🥯,擬合是擬合不完的👨‍🦯‍➡️。我一旦搞清楚你的價值取向🤵🏼、你的定位與格局,那你的一切行為都可以被很簡單的動機所解釋了。

所以我認為🙍🏿,現在整個人工智能🎪,大家還是用原來的一個擬合方式,用大數據的辦法想去解釋人的所有的主觀行為🎸,這是走不通的。

王飛躍:我贊同🥷🏿🧑🏽‍🦳,所以我覺得光憑技術不夠,還要從哲學思維上突破,being(存在)、becoming(變化)之外,還要加一個believing(信念)。

我認可三個世界🧑🏻‍✈️👯‍♂️,物理世界描述知識,心理世界預測知識🉑,現在加上人工世界,叫prescriptive(引導性)知識🕺🏻,就是像醫生開處方一樣🧑🏽‍🔬📃,給你引導,需要這種智能。當然🅰️,這只是一種探索而已。原來是講結果,現在要講emergence(湧現),要把整個過程加進去,將來要把價值💪🏽、目標也變成我們研究構造的一個過程。

朱松純:人在進化過程中,空間是不斷跳躍的👷🏼‍♀️,產生新的空間、新的變量、新的思維。我們的價值觀定義在多大的空間上,就反映出多大的格局🗣,也產生了復雜的現象。但是,價值本身非常簡單,搞清楚之後,就不需要擬合行為。我認為🧛🏻‍♀️,從人工智能的角度講,我們處在一個突變的年代。我們要接受主觀唯心模式和客觀唯物模式的結合🫴🏿。

吳家睿🐱:我覺得可能要限定一個領域🕳,我只能從生命科學角度來說是處在一個新的革命時代🍭,而裏程碑就是人類基因組計劃🙌🏿🦹🏻‍♀️,將來的生命科學整個的圖像和指導它的理論,都會超越過去傳統的分子細胞生物學。我自己就處在這個範式轉變的中間🙎🏼‍♀️,從傳統的分子生物學出來,現在研究系統生物學👰‍♂️、復雜系統、湧現、大數據👨🏻‍⚕️,這些都是革命的象征吧,比上世紀50年代有巨大的變化。

如果科學不能帶我們走向迷途,那它還有什麽價值呢?

吳國盛:我們剛才談到兩個層面上的範式轉換,一是世界觀意義上,簡單性、復雜性,死性、活性,物性、生命性。二是評價體系、激勵機製上的。現在我們談談第二方面,為什麽現在大家都以影響因子來揚名立萬?

朱松純:我們評獎💟、評帽子,好多東西都拿數字說話——發表了多少篇頂刊文章👬🏼,H-index是多少👱🏼‍♂️💢,這就是硬的客觀指標,其它被認為是主觀的指標。以前科研範式下有科研權威🚃,我們去找名校裏的權威,一個電話打過去或者寫一段話👨🏽‍🦲,很短的推薦信就管用👨‍👨‍👧。現在革命到來,權威被打翻了👩‍🦯‍➡️。

王飛躍:我們這個領域現在叫什麽HIT。一是H-index,二是Individual highest citation(本人引用量最大的文章),三是Total citation(本人引用量總數),這就是你學術影響力的 “炸彈”🧑‍✈️,拿這個形成權威🤞。現在我們這個領域最大的問題是什麽呢?就是已經超出我們自己的掌握範圍😯,有全讓算法控製了的趨勢👎🏼🤦🏿‍♂️。我寫什麽文章🤜🏻,算法就根據HIT,就給我推來這一批文章,由此自動生成初稿。你想要你自己的這個文章也高引,就得老老實實看這些文章引這些文章𓀎。因為數據證明👳🏼,引用這些文章💭,別人才看你的文章,你怎麽辦呢🚭?對於科研,這是很可怕的事情。

吳國盛:這些就是會影響我們整個國家的科技評估方式。

王飛躍🤸🏿‍♀️:我最反對這些,但是我現在有跟學生說,那你也得看看這個🖱,先把這個做好再去說別的。你這個都做不好🤦🏽‍♂️,什麽都沒有📤,你說你權威誰信?你做好了,都不一定是個好科學家;但你都做不好,怎麽說自己是科學家呢?

吳國盛:這個問題很大。要改變科學沒有突破的局面🤷🏽,這種評估方式得打破。

王飛躍:這就跟我們高考一樣。說打破它容易🧖🏼‍♀️,問題是現在這種情況🧧,打破了這一個🔶,來了個更壞的🤷🏽‍♂️,怎麽辦呢?

吳家睿:關於評價系統,我認為美國在布什報告提出以後👩🏽‍🍳👨🏼‍🦳,引發了科學的世俗化和功利化,好處是用科學來推動整個社會的進步🧙🏻‍♀️,壞處是把科學緊密地捆綁在一個功利的戰車上。

H-index,SCI影響因子其實本質上都是一樣的,就是為科學家的名聲服務的。為什麽要出名呢?因為出了名,可以評職稱、拿獎、有高工資🚲,那實際上這種理想和目的都是有某種功利性的因素👋🏽。由於布什報告,科學變成了國家的建製化體系,國家操心怎麽樣來支持科學,潛在涵義是科學怎麽為社會👨🏽‍💼、為國家服務。

我們整個社會嚴重功利化,不管是教書還是搞哲學🏇🏼🧑🏻‍🔧,其實都逃不了功利兩個字👩‍👦,所以我們現在所有的評估系統🧟‍♀️,其實就兩個字,功利☝🏿。如果你不超越這個👯,就很難去做別的事,無非把H-index變成SCI變成Q因子,其實換湯不換藥。

包括 “四唯” 的問題也是一樣,現在經常很多老師就在問,不 “四唯”,拿什麽來進行評估🚇?聽上去很有道理的🧑🏻‍🎤,但是實際上骨子裏面,現在對於所有人的評價,就看有用沒用。說到底,還是一個功利化的問題👨🏻‍⚕️。

朱松純🏃✭:回到我一開始談的問題,為什麽科學在上個世紀60年代以後沒有大的革命性發現?幾年前有一個歐洲同事回答我:因為這60多年是美國人在領導,包括所有的評價體系🤙🏿,都被美國人搞亂了(笑)。

吳國盛:我們能不能展望一下,未來有沒有一種兼顧國家指導和科學共同體的追求🛷,有沒有這種製度下並存的關系,以免重蹈美國式科學的覆轍🪠?

朱松純♟:我聽到的最大的抱怨是關於 “帽子” 的評審。國家越去搞這些東西,影響越壞,大家就沖這個目標去了。

王飛躍:有些十分傑出的年輕人至少半年時間在跑這個,現在成了一個工程,人盯人,弄到專家名單,都派人去盯著,簡直是已經荒唐到無語的程度了♻,以前是一個人跑,現在一個團隊跑🔙。

湯超:可能短期內是比較難解決😸🧑🏼‍🎤,對此的一個解釋是,我們國家的這一套體系都比較同質化,沒有多元性🔘。假如有些民間的資助🤤,不在乎這些👶🏻,專門資助一些不一樣的想法。

王飛躍☣️:我自己做的研究是去中心化,或者說全中心化,讓大家都成中心,還有DeSci,去SCI,且有明確的系統,利用區塊鏈智能上DAO,誰貢獻誰受益🫳🏽,我覺得這預示著真正的自然科學和社會科學變革的時候來了😍。

吳家睿:對於青年科學家💫,我覺得破局涉及到三個方面。第一是涉及到理論的,大部分生命科學家都是在還原論的指導下開展工作,我們現在需要從系統論的角度來做,不然就會研究得越來越細👩‍👦,對一些很細節的事情過分得關註👨‍🦱。從研究理論和思維方式來說,光看細節是不夠的🌈,要有系統的觀點。

第二,研究方法,生命科學現在某種意義上是技術驅動,也有一個趨勢就是研究內容追求流量⚁🤹🏼‍♀️、追求技術🤽🏻‍♀️,我建議更多提倡思考、提倡理論。

第三👮🏼‍♂️👷🏽‍♀️,現在功利現象特別嚴重,要弘揚科學精神,比如日本花樣滑冰運動員羽生結弦堅持跳4A,他不追求金牌,而是追求超越人類極限。我們科學家不要去追求金牌、銀牌、銅牌,而是要去跑得更高、更快、更遠,奧運會精神應該發揚到科學研究上。福柯在他的自傳裏說了一段,如果科學不能帶我們這些有知識的人走向迷途,那科學還有什麽價值呢?

吳國盛:海德格爾有另外一句話,他說🍀,“行偉大之道路,犯偉大之錯誤”。不犯錯誤沒法偉大,要追求一些卓遠的東西,不要盯著眼前的功利。

關於科學四十人:在創辦《知識分子》和《賽先生》等知名科學文化平臺的基礎上,智識學研社發起成立了民間科學交流平臺 “科學四十人”。“科學四十人” 的成員包括數學、物理🙍🏼、化學🧏🏼、生物💆🏼‍♂️、醫學等九個領域的領軍科學家。“科學四十人” 致力成為先進的科學交流平臺🧏,積極推進國際科學交流和全球科技治理議題,匯聚各個領域的科學力量和專業知識、意見和影響力🆎,推動人類可持續發展。“科學四十人” 得到了科匯致遠公益基金會的大力支持。

原文鏈接:科學範式是否真的到了變革前夕或仍在混亂之中|科學四十人閉門耕

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