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科學范式是否真的到了變革的前夕，還是仍在混亂之中？| 科學四十人閉門耕

2022/10/31
導(dǎo)讀


  導(dǎo)  讀  


《科學四十人》系列座談第四期


今年是托馬斯·庫恩《科學革命的結(jié)構(gòu)》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(jié)構(gòu)》影響很大，創(chuàng)造了很多耳熟能詳?shù)男g(shù)語，如科學革命、結(jié)構(gòu)、常規(guī)科學、范式、范式轉(zhuǎn)換、反常，等等。其中，范式和范式轉(zhuǎn)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(shù)、新理論噴涌而出。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(yīng)該怎么使用范式這個概念來理解、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北京大學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(fù)雜系統(tǒng)管理與控制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(zhí)行院長、中科院系統(tǒng)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(chǔ)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。

范式是什么？


吳國盛：我們先請各位老師談一談自己理解的范式。這里要澄清，我們今天不是討論庫恩，只是借著這個術(shù)語來探討當代轟轟烈烈的火熱變革。即使我們所使用的范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(shù)語而造就的，它往往是在創(chuàng)造性地誤用之后?；蛘哒f，創(chuàng)造性的誤用往往是進步的一個重要機制和動力。


吳國盛


吳家睿：范式很有意思，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(jù)說有人在他的書里分析出了21種范式。我就講講我心目中的范式和生命科學領(lǐng)域的范式。


我一直理解范式應(yīng)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里。


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?yōu)楹渭o念這位科學巨人？），現(xiàn)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(diào)研發(fā)現(xiàn)，孟德爾是被有意識地打壓的。當時的范式是泛生論，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范式，這限制了他對遺傳的思考。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后的思考，他就認為每一個單個的性狀都可以遺傳。


再加上后面又有一個新的范式，就是魏斯曼的種質(zhì)連續(xù)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(zhì)連續(xù)理論非常吻合。魏斯曼建立了一個新的范式，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(fā)現(xiàn)孟德爾理論的一個最根本的原因，就是范式。


孟德爾就是 “范式造英雄”，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，一個新范式來了，大家一看，孟德爾理論可以適配這個新的范式，一下子受到了大家的歡迎。


我認為范式不僅是一個框架，而且在生命科學的發(fā)展中發(fā)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，我覺得如果你認可范式的概念，就不存在誰對、誰錯。我理解范式就是今年的fashion（時尚），網(wǎng)紅是誰，流量最大的是誰。剛剛?cè)ナ赖挠⑴跽f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后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，我沒有說范式是絕對的，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，我就稀里糊涂去了，當時就講庫恩的《科學革命的結(jié)構(gòu)》以及范式轉(zhuǎn)移這些。在此之前，科學對我來說是極其神圣的，帶著光環(huán)。聽完這場范式轉(zhuǎn)移的講座，這個光環(huán)頓然消失了、沒了。我覺得做純理論和做工程沒有任何區(qū)別，大家都是一種職業(yè)而已。


今年達爾文的范式來了，后年孟德爾的范式來了，像我們?nèi)斯ぶ悄茴I(lǐng)域，最初是邏輯派，后來神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、認知科學曇花一現(xiàn)，迅速給壓下去了?，F(xiàn)在又是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)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。后來又是專家系統(tǒng)，前幾年是深度學習，現(xiàn)在又出了Transformer，都將風行一陣子。對我來說，它就是個范式，你們說是科學范式也行、技術(shù)范式也行，就是說一個時代會有一個時代做事的方式。


范式就是fashion，就是到了這個時候了。正確的fashion、有意義的fashion是涌現(xiàn)出來的，不是制造出來的。不像蘇聯(lián)李森科，那就是制造出來的，抱歉，那是假fashion。我認為真正的fashion是涌現(xiàn)出來的，在整個圈子里面經(jīng)過滾來滾去，穩(wěn)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(wěn)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(zhuǎn)一個圈，有時候就是倒退。


你想，我們神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)弄了這么多年，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(jié)果連創(chuàng)始人都因巨大的挫折而莫名其妙的英年早逝。后來1986年，辛頓提出多層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，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(guī)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(guī)律。


王飛躍：這就看你的時空尺度在哪里，咱們只看一個領(lǐng)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范式的時候，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，研究的群體就那么大，問題就那么多，節(jié)奏也不快。就相當于我們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，整個范式就改變了。


但從我們研究人工智能的角度來講，節(jié)奏很快，這么多分支，每一個分支可能都在發(fā)生范式轉(zhuǎn)換，不存在全球只有一個統(tǒng)一的范式，范式就是一種研究的模式，然后有一批堅定的跟隨者。


我認為范式不是絕對的，而且各個領(lǐng)域都不一樣、都在發(fā)生，各個分支發(fā)展到不同的階段，要解決不同的問題，范式就轉(zhuǎn)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(chuàng)新，顛覆式創(chuàng)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范式的轉(zhuǎn)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(lǐng)域的時候，視野不夠?qū)拸V，肯定是跟隨某個固定的范式，以為這個世界的研究就是那么回事，很多人可能一輩子就在這個范式里沒出來。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(shù)圈子，相當于各種有自己的教堂（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(lǐng)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，碰上了之后，就可能會產(chǎn)生這種一些爭吵。比如剛才王飛躍老師提到的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，大的學派被打下去變成一個小學派了，那有可能之后還會翻過來了，是這么一個過程。相比來說，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)展太快了，去中心化、民主化了，不存在有那么幾個大學派來控制科學世界。


湯超：我覺得范式可能不太好定義，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。比如以前亞里士多德講究思辨，到了后來，特別是伽利略開始特別講究實驗，實際上就是范式的變化。后來相對論，又推翻了牛頓的絕對時空觀念，應(yīng)該說也是范式變化，但是，我倒不覺得相對論以及后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。比如量子力學為什么產(chǎn)生？因為比如黑體輻射、光電效應(yīng)等等這些離散的東西，經(jīng)典物理解釋不了，可以看作是物理學的一個危機。量子力學可以說是范式轉(zhuǎn)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(guī)律越來越近似。范式轉(zhuǎn)換、科學革命是一個進步的現(xiàn)象。


但是，其他學科，比如生命科學的進步好像不是通過范式轉(zhuǎn)化，也許孟德爾和達爾文有從泛生論到基因論的范式轉(zhuǎn)化，但是后來分子生物學革命、基因組、各種組學，都是因為技術(shù)的進步。比如現(xiàn)在，大家可以用X射線來研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA結(jié)構(gòu)，看到了物質(zhì)的分子基礎(chǔ)、基因的分子基礎(chǔ)，所以帶來革命，是新技術(shù)把大家又往前推了一下，基因組學也沒有拋棄傳統(tǒng)的分子生物學。這不是范式轉(zhuǎn)化，你可以說產(chǎn)生一個新的范式，跟原來的范式相比有互補或是平行。


在生命科學領(lǐng)域，庫恩科學革命的理論，至少那一套結(jié)構(gòu)不是很對得上，不是一些謎解不動了，有反例、有危機等導(dǎo)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(xiàn)在是計算機科學、數(shù)學、工程技術(shù)越來越多地用在生命科學領(lǐng)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(chǎn)生不斷地進步。


范式是否正在邁向變革？


吳國盛：各位老師對范式的理解還是有很大的不同，我也聽出一個共同點，范式是一個多元、相對，很容易被打破、而且也應(yīng)該被打破的東西。這個當然不是庫恩的初衷，庫恩的意思是范式和革命對應(yīng)——有范式就沒革命，有革命就多元范式、相互競爭，也就是沒有范式，稱為失范。當我們講范式，想的是范式變革。諸位根據(jù)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范或者準失范，呼喚多元范式的背景。


先問湯超老師，物理學科在今天是不是正在經(jīng)歷范式轉(zhuǎn)換，或者叫革命？革命在學術(shù)上表示創(chuàng)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(fā)生革命，庫恩也是拿物理學作為研究背景，他提出多數(shù)時候的科學就是常規(guī)科學，范式內(nèi)的科學，守范科學。


湯超：物理學肯定有很多還不清楚的東西，比如暗物質(zhì)、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(xiàn)在超玄理論又有更新，說我們整個宇宙的物質(zhì)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，或者是一個新范式。


還有一點，至少在粒子物理最高潮的時候基本上是還原論，到后來凝聚態(tài)物理就有emergence（涌現(xiàn)）、衍生論，后來的超導(dǎo)、半導(dǎo)體很多涌現(xiàn)現(xiàn)象。物理領(lǐng)域?qū)@個理解還是很不夠，以后如果有可能再有一些比較大的突破，就應(yīng)該在復(fù)雜系統(tǒng)、衍生論方面。現(xiàn)在這方面基本上沒有范式，屬于前范式階段。有一些特定領(lǐng)域，比如非平衡系統(tǒng)，一定是需要一個新的范式才能有更深刻的理解。


湯超


朱松純：我們談范式大概有幾個層次，大的層面就是所謂科學范式，就是能帶來世界觀的改變；下面一個層次是科研范式，就是一種方法論、組織模式；最小的是技術(shù)范式，就是技術(shù)手段、工具，以前大家用錘子，后來大家用扳手了，那只是技術(shù)范式改變了。


我們之所以今天來談科研范式，是因為我國到了要鼓勵原創(chuàng)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范式之下做科研，漸進，1到3，3到n。我們現(xiàn)在希望做0到1，自己開出一個范式，才能變成世界的科學中心，這就要提出自己的綱領(lǐng)，獨樹一幟。


但是，當我們談到最大層面的范式來看，我們意識到一個很值得關(guān)注的問題。從1900年到1960年代，這前60年，出現(xiàn)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(jié)構(gòu)，這些大的、改變世界觀的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明都是那個時候發(fā)生的。但是從1960年代到2020年代，最近這60年，大家數(shù)來數(shù)去，好像沒有什么太大的、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，為什么出現(xiàn)這么一個情況？我們現(xiàn)在的科研經(jīng)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(guī)科學。


所以，大家就反思我們這個科學共同體到底出了什么問題，我大概總結(jié)四個原因。


第一個原因，是我們現(xiàn)在沒有大的戰(zhàn)爭。因為60多年前那個時候，有一戰(zhàn)、二戰(zhàn)、韓戰(zhàn)、越戰(zhàn)、冷戰(zhàn)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(xiàn)在研究人工智能的，去搞什么美顏、去噪、算法精準推薦等，沒有想國防這些大的問題。當然，現(xiàn)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(tài)現(xiàn)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(xiàn)新的東西；而當這個群體太大，就滾成一團了，造成內(nèi)卷， 很難有領(lǐng)頭的個體能離群行動。我們現(xiàn)在的一大現(xiàn)象就是，科研人員太多了，什么問題都一大群人，人一多就內(nèi)卷。庫恩當時就說，科學家的巨大聲譽不是因為他們產(chǎn)生了巨大的變革，而是在常規(guī)科學里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(fā)論文，得到同行的認同。


第三個問題，科學共同體的文化發(fā)生了巨大的改變，特別是自從2005年H-index誕生以來?！睹绹鴩铱茖W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(fā)表，現(xiàn)在甚至有些有名的人就連文章都懶得發(fā)表了，他自己在推特上直接發(fā)布言論，說這個不行、那個錯誤，發(fā)表幾句話，就被幾十萬粉絲閱讀轉(zhuǎn)載！


以前是發(fā)布雜志論文，后來到了會議論文，到現(xiàn)在會議也不要了，直接上推特。大家的方法沒有什么區(qū)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(fā)個論文，幾天以后，人家發(fā)了另外一個論文掛到網(wǎng)上去，也不需要審稿，說performance（績效）又提高了，這是第三點。


他們?yōu)槭裁匆@樣做？他說，你看這人剛發(fā)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于引用多少。那什么論文引用多？肯定大家扎堆的時候引用多。


第四個我認為是根本的原因，就是現(xiàn)在面臨的是復(fù)雜系統(tǒng)。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?nèi)四X是萬億級的神經(jīng)元，復(fù)雜系統(tǒng)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(fù)雜系統(tǒng)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(tǒng)論、整體論，講究大一統(tǒng)，我們的文化鼓勵團隊作戰(zhàn)、有組織科研、集中力量辦大事，說不定這是我們的機會。


湯超：你說的這四點后面三點我都有同感，第一點我不太同意，很多科學的大進步并不是戰(zhàn)爭逼出來的，有些科學的應(yīng)用是戰(zhàn)爭逼出來的。牛頓、愛因斯坦、量子力學，這些都不是戰(zhàn)爭逼出來的。


另外，最后說的那句話，如果要做復(fù)雜系統(tǒng)一定要團隊作戰(zhàn)，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(chuàng)造性，還是要自由飛翔比較好。

問題驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動


吳家睿：我覺得我們討論范式要分層。首先，范式是怎么來的；第二，范式提供的綜合意義和功能，比方說常規(guī)科學解謎；第三，范式有沒有可能轉(zhuǎn)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(shù)推動，看不出革命性或者說框架性的變化，這里我有一點不同意見。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，囿于技術(shù)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，人類基因組計劃之后，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(gòu)一種新的范式。這就回到了一開始的問題，范式怎么來的？


基金委過于注重傳統(tǒng)的研究范式，就是hypothesis-driven（科學問題驅(qū)動）的研究。這里的范式超越某一個具體學科，指的是整個科學觀、世界觀的范式。申請科學基金、研究生做論文，都是要提出一個科學問題，并圍繞這個科學問題展開。


但是，人類基因組計劃實際上是數(shù)據(jù)驅(qū)動，并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(fā)現(xiàn)）而不是一個hypothesis（假設(shè)）。在這個意義上來說，它就形成了一種新的研究范式，我們今天也叫數(shù)據(jù)密集型研究范式。


范式分成不同的層次，有科學觀的層次，那是超越每一個單一學科的，比方是數(shù)據(jù)驅(qū)動還是假設(shè)驅(qū)動，這是兩個不同的范式。到了我們生命科學，人類基因組計劃數(shù)據(jù)驅(qū)動和過去碎片化的研究范式不一樣。過去，我們就盯著零件，拆開看如何結(jié)構(gòu)、什么功能，現(xiàn)在是從整體的系統(tǒng)的角度，完整地理解問題。


我們需要把 “范式怎么來的” 和 “范式是什么、做什么” 區(qū)分開來，這里再強調(diào)一點，就是其實我們普通人很難去創(chuàng)造范式，但是，我們希望在一個范式指導(dǎo)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(guī)地解謎、解題，做這樣的工作。


吳家睿


湯超：我澄清一下，我覺得我們剛才主要是講科學范式，而科研范式變化還是挺大的。在生命科學，分子生物學、還原論是一種科研范式，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(jié)構(gòu)》不太一樣，并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(xiàn)在提到的數(shù)據(jù)驅(qū)動科研范式，這是一個很大的轉(zhuǎn)變，特別是現(xiàn)在數(shù)據(jù)越來越多。


王飛躍：問題驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)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(fā)展史，以前要神來定，什么都歸到神的領(lǐng)域，只要神認定，大家都認了。后來，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(xiàn)在，就是數(shù)據(jù)認定了。這是一個具體化的世界觀的轉(zhuǎn)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，最初的提法是范式之內(nèi)不革命、常規(guī)，范式的轉(zhuǎn)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年后，庫恩寫的《結(jié)構(gòu)之后的路》，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(wǎng)羅進來了，更顯示多樣性的內(nèi)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，然后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(jīng)有一個科學范式或者說思維方式，特別是要根據(jù)某些框架來做事，這個模式還比較有效果。但是現(xiàn)在數(shù)據(jù)越來越多，而且我們相信自己沒有那么聰明，我們并不能把所有的科學問題事先想好，那可能數(shù)據(jù)驅(qū)動是一個很大的發(fā)現(xiàn)突破口。就我先把數(shù)據(jù)拿來分析，搞不好可以提示我們，里面有什么科學問題可以研究。


朱松純：在美國，我參加過NIH（美國國立衛(wèi)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(shè)出來，我說我沒有假設(shè)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(shù)），就不要把申請送過來了，他們只接受 disruptive technology（顛覆性技術(shù)）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(shù)），各種測量的、檢測的傳感器、成像設(shè)備，看到細胞里面、觀察腦袋里面的神經(jīng)活動。工具越多，數(shù)據(jù)越多，這就產(chǎn)生了大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)爆發(fā)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(lián)網(wǎng)來了之后，我們當時寫項目申請的時候，就強調(diào)數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)、建筑（學科體系、學術(shù)范式）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(jié)果沖了一段時間回來一看，破壞性地把房屋、結(jié)構(gòu)沖沒了。以前，我們搞各種模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在巨量的數(shù)據(jù)面前完全說不上話。所有的人拿數(shù)據(jù)說話，拿數(shù)據(jù)性能說話?！敖酱胁湃顺?，各領(lǐng)風騷數(shù)百年?！?以前的科學范式比如牛頓、愛因斯坦、達爾文這些人是可以領(lǐng)百年風騷的，后來就是幾十年，幾年，現(xiàn)在變成了幾個月、幾天。


王飛躍：現(xiàn)在研究就是打榜，用開源打榜，至于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(shù)據(jù)來了以后，生物可以來研究越來越大的整體、復(fù)雜系統(tǒng)，研究以前研究不了的問題。壞處是，把原來的范式結(jié)構(gòu)沖掉了，學術(shù)權(quán)威也被干掉了。以前一個名牌大學教授是有權(quán)威性的，現(xiàn)在可能干不過一個大學生。大學生搗鼓一個什么東西出來，數(shù)據(jù)一跑，結(jié)果還挺好，雖然解釋不了，但他結(jié)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，定義里面不超過三個變量，基本上很簡單一個方程，很美，但我們現(xiàn)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？以后我們都不搞清楚，只要數(shù)據(jù)來做一些預(yù)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(xiàn)在都是 “九斤老太”。


我個人認為，現(xiàn)在確實就是在一個革命的關(guān)頭，盡管我不想用這個詞。這個革命關(guān)頭就跟120年前量子力學、相對論出來時是一樣的。那時候為什么會革命？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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(tǒng)社會化了，社會系統(tǒng)工程化了，結(jié)果就是連原本簡單的系統(tǒng)也復(fù)雜性化了，所以智能熱了。


范式變革的契機


吳國盛：今天我們處在一種緊張的舊范式失范，并呼喚新范式的境況，或多或少地呈現(xiàn)出范式轉(zhuǎn)移方向的兩大趨勢：一是研究層面上，從問題和假設(shè)驅(qū)動到數(shù)據(jù)驅(qū)動的科研范式轉(zhuǎn)變；二是簡單系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)，或者說從物理還原論到復(fù)雜系統(tǒng)浮現(xiàn)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，牛頓范式是大定律小數(shù)據(jù)，三大定律放諸四海而皆準，幾十個參數(shù)就敲定整個自然界。現(xiàn)在，社會學家默頓提出來大數(shù)據(jù)小定律，海量的數(shù)據(jù)，弄一個大模型幾百億個參數(shù)，只在這個村、這個店有用，過了這個村、這個店，就沒用了。這變成了一個新的范式，大家都來做。問題是數(shù)據(jù)驅(qū)動要跟科學、規(guī)則、邏輯驅(qū)動并行起來，才讓人覺得舒服。人的心理上一定要是大定律小數(shù)據(jù)，這個世界才讓他覺得舒服。


王飛躍


吳家睿：我覺得數(shù)據(jù)驅(qū)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(shù)據(jù)驅(qū)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(xiàn)象，框架要靠摸索、探索，但是現(xiàn)在像我們?nèi)斯ぶ悄?，框架是要靠建設(shè)的，所以叫自我實現(xiàn)，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(shù)據(jù)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(tǒng)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(qū)，科學的發(fā)展就是尋求最簡化的解釋，之所以變成現(xiàn)在這個局面，根本上是研究方法出現(xiàn)了問題。


什么意思呢？就是智能如果作為一個客觀現(xiàn)象來擬合，那它的模型確實非常復(fù)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），比如說一個房間里面兩個物體碰撞，那是很簡單的，幾輪參數(shù)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(guān)系，那物理模型（能量函數(shù)、大數(shù)據(jù)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(shè)用一個唯心的價值函數(shù)，不再是能量函數(shù)來描述的時候，非常簡單就把它描述清楚了。所以為什么我后來討論 “理學” 和 “心學”？心學里面講，“心即是理，心外無物”，它認為世界上那么復(fù)雜的智能現(xiàn)象都是由簡單的價值觀驅(qū)動，找到你的價值觀，你所有的行為就不復(fù)雜。如果我專門去復(fù)制你的行為，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(xiàn)在整個人工智能，大家還是用原來的一個擬合方式，用大數(shù)據(jù)的辦法想去解釋人的所有的主觀行為，這是走不通的。

朱松純


王飛躍：我贊同，所以我覺得光憑技術(shù)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(yù)測知識，現(xiàn)在加上人工世界，叫prescriptive（引導(dǎo)性）知識，就是像醫(yī)生開處方一樣，給你引導(dǎo)，需要這種智能。當然，這只是一種探索而已。原來是講結(jié)果，現(xiàn)在要講emergence（涌現(xiàn)），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(gòu)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(chǎn)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(chǎn)生了復(fù)雜的現(xiàn)象。但是，價值本身非常簡單，搞清楚之后，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(jié)合。


吳家睿：我覺得可能要限定一個領(lǐng)域，我只能從生命科學角度來說是處在一個新的革命時代，而里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(dǎo)它的理論，都會超越過去傳統(tǒng)的分子細胞生物學。我自己就處在這個范式轉(zhuǎn)變的中間，從傳統(tǒng)的分子生物學出來，現(xiàn)在研究系統(tǒng)生物學、復(fù)雜系統(tǒng)、涌現(xiàn)、大數(shù)據(jù)，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，那它還有什么價值呢？


吳國盛：我們剛才談到兩個層面上的范式轉(zhuǎn)換，一是世界觀意義上，簡單性、復(fù)雜性，死性、活性，物性、生命性。二是評價體系、激勵機制上的?，F(xiàn)在我們談?wù)劦诙矫?，為什么現(xiàn)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(shù)字說話——發(fā)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。以前科研范式下有科研權(quán)威，我們?nèi)フ颐＠锏臋?quán)威，一個電話打過去或者寫一段話，很短的推薦信就管用。現(xiàn)在革命到來，權(quán)威被打翻了。

王飛躍：我們這個領(lǐng)域現(xiàn)在叫什么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(shù)），這就是你學術(shù)影響力的 “炸彈”，拿這個形成權(quán)威?，F(xiàn)在我們這個領(lǐng)域最大的問題是什么呢？就是已經(jīng)超出我們自己的掌握范圍，有全讓算法控制了的趨勢。我寫什么文章，算法就根據(jù)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。因為數(shù)據(jù)證明，引用這些文章，別人才看你的文章，你怎么辦呢？對于科研，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(xiàn)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，什么都沒有，你說你權(quán)威誰信？你做好了，都不一定是個好科學家；但你都做不好，怎么說自己是科學家呢？


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(xiàn)在這種情況，打破了這一個，來了個更壞的，怎么辦呢？


吳家睿：關(guān)于評價系統(tǒng)，我認為美國在布什報告提出以后，引發(fā)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(zhàn)車上。


H-index，SCI影響因子其實本質(zhì)上都是一樣的，就是為科學家的名聲服務(wù)的。為什么要出名呢？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。由于布什報告，科學變成了國家的建制化體系，國家操心怎么樣來支持科學，潛在涵義是科學怎么為社會、為國家服務(wù)。


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(xiàn)在所有的評估系統(tǒng)，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(xiàn)在經(jīng)常很多老師就在問，不 “四唯”，拿什么來進行評估？聽上去很有道理的，但是實際上骨子里面，現(xiàn)在對于所有人的評價，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，為什么科學在上個世紀60年代以后沒有大的革命性發(fā)現(xiàn)？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(lǐng)導(dǎo)，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(dǎo)和科學共同體的追求，有沒有這種制度下并存的關(guān)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(guān)于 “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：有些十分杰出的年輕人至少半年時間在跑這個，現(xiàn)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(jīng)荒唐到無語的程度了，以前是一個人跑，現(xiàn)在一個團隊跑。


湯超：可能短期內(nèi)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(zhì)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(tǒng)，利用區(qū)塊鏈智能上DAO，誰貢獻誰受益，我覺得這預(yù)示著真正的自然科學和社會科學變革的時候來了。


吳家睿：對于青年科學家，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(dǎo)下開展工作，我們現(xiàn)在需要從系統(tǒng)論的角度來做，不然就會研究得越來越細，對一些很細節(jié)的事情過分得關(guān)注。從研究理論和思維方式來說，光看細節(jié)是不夠的，要有系統(tǒng)的觀點。


第二，研究方法，生命科學現(xiàn)在某種意義上是技術(shù)驅(qū)動，也有一個趨勢就是研究內(nèi)容追求流量、追求技術(shù)，我建議更多提倡思考、提倡理論。


第三，現(xiàn)在功利現(xiàn)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(jié)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(yīng)該發(fā)揚到科學研究上。福柯在他的自傳里說了一段，如果科學不能帶我們這些有知識的人走向迷途，那科學還有什么價值呢？


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。


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制版編輯 | 姜絲鴨



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