科研設計5.0版本
一、21世紀科研創新特點
科學研究的定義是：為了增進知識，以及利用這些知識去發明新的技術而進行的系統的創造性工作。科研活動發展到當今的階段，早已不是大眾想像中的 “愛迪生試用了接近1600種燈絲材料最終成功發明了電燈泡”這樣的模式了。“科研”成為了多個職業科研人員進行的高度分工又高度合作的一項工作。 具體到醫學方向，我們可以看到以下幾個方面的特點：
1）研究深度：由整體向細胞水準、分子水準，又向系統水準轉變。一項好的研究，要有細胞水準的論證、分子水準的論證、模式動物水準的論證，以及指導臨床標本水準和病人整體水準的論證。最重要的是，要將不同水準的結論整合和統一起來。
2）研究形式：由單學科向多學科整合轉變。一項有影響力的研究，必須跨多學科，運用多學科技術手段，而不能只運用某一個技術學科的一種技術手段。通常要運用分子生物學手段、細胞生物學手段、醫學遺傳學手段、病理生理學及醫學統計學手段，甚至還要用到生物物理學和醫用材料學的手段。顛覆式的創新一定是在交叉學科等邊緣學科中，或者是在熱點研究視野的邊緣地帶產生。科研者要有能力將不同學科的不同手段有機整合起來，並共同指向同一個科學問題的解決，也要有能力將創新視線移到熱點領域的邊緣地帶。
3）科研目的：由單純科研向科研效益型轉變。越來越多的科研項目，從純理論研究轉向應用型或應用基礎型研究。這也是研究型醫院中的以“轉化醫學”命名的實驗室越來越多的原因。　　 
4）研究規模：由單個實驗室向多個實驗室，甚至多中心轉變。如分子生物學實驗室、細胞生物學實驗室、遺傳學實驗室的多實驗室參與。大型科研專案，則往往需要疾病動物模型中心、醫學工程材料研究中心、醫學資訊統計和處理中心等多中心參與。
近年來在科研形態上的這種轉變，是巨大的，是革命性的。當代的科研，完全不同於阿基米德時代，泡澡就可以發現科學；不同於牛頓時代，在蘋果樹下睡覺就可以發現科學；也不同于孟德爾達爾文時代，憑著富餘生活的業餘愛好，就可以發現科學。靠個人才能發現科學的時代好像逐漸離我們遠去了。現代醫學科研的進行，需要配備擁有各種精密儀器的生物技術實驗室，需要大團隊大合作，才能真正取得一些突破。例如，如果你想打造優秀的生命科學或醫學科研團隊，你要有分子生物學方面的專家，你要有細胞生物學方面的專家，你要有病理學、遺傳學、資訊學、統計學甚至材料學方面的專家。
有效的創新必須在人類需求的驅動下才能啟動和達成。 真正的突破性創新，更往往是那些已滿足基本需求的人腦中產生的靈感火花。這些人，即所謂的大科學家，往往心態富足，思想和行為獨特而自由奔放。這就是人類的創造特性。然而， 在當代這種社會變革背景下，卻出現了一個和人類創造特性相違背的趨勢，就是科研越來越成為一種只能由職業選手、專業人員從事的工作。越來越多的科研工作者不是從興趣愛好出發，而是不得不將科研工作視為賴以生存和養家糊口的職業。科研創新活動所指的問題越來越深入與複雜，又迫使職業科研團隊合作的規模越來越大，構成越來越多樣。
有效的人類創造需要參與創新的個體具有特立獨行的思想和心靈。大規模的團隊合作，又需要團隊各成員有統一的目標和協調的行動。這樣，悖論就產生了。
21世紀科技時代就是這樣一個具有鮮明特點的新科技時代。新的時代一定會有一種新的科研模式，去解決個體與全局，創新與繼承之間的悖論。
在2013年4月的漢諾威工業博覽會上，德國政府提出了“工業4.0”戰略，目的是為了提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中佔領先機。該戰略已經得到德國科研機構和產業界的廣泛認同。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，並會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。學術界和產業界的普遍觀點認為，工業1.0實現了“大規模生產”(蒸汽機的發明)，工業2.0實現了“電氣化生產”(電力的廣泛應用)，工業3.0實現了“自動化生產”(產品的標準化)，而工業4.0將實現“定制化生產”，並且定制週期簡短，生產方便快捷。“工業4.0”概念即是以智慧製造為主導的第四次工業革命，即革命性的生產方法。
科研的發展也如歷次工業革命一樣經歷了一個發展演變的過程：從四大文明古國的科學曙光，到古希臘古羅馬時代的科學啟蒙；從中世紀科學與宗教的劇烈碰撞，到近代天文、物理、化學的萌芽；從哥白尼的日心說，到達爾文的進化論；從孟德爾的豌豆到摩爾根的果蠅；從青黴素的發現，到紫杉醇的提取；從沃森克裏克的DNA雙螺旋到人類基因組測序的完成。在科技創新的歷史道路上，人類或苦心孤詣，或心靈碰擊，或天馬行空，或眾志成城，各種方式和階段交替上演，數千年步履蹣跚，不經意地就穿過了21世紀的門檻。科研團隊中個體與全局，創新與繼承之間的矛盾，使得革命性的新科研方法的誕生非常急迫。
二、科研模式的發展路徑與特徵
人類科學研究已不期然地經歷了科研1.0、2.0、3.0、4.0時代，目前正邁入科研5.0時代。那麼，什麼是科研1.0，2.0， 乃至5.0呢？
1）科研1.0：
是指那些由某個具有超常洞察力和想像力的人獲得的零星的偶發的新知識和發明，如阿基米德總結杠杆原理和浮力原理等。
這一階段重要成果有：關於自然界萬物的本質問題解釋——元素論；關於物質結構問題解釋——原子論；關於天體系統的模型問題解釋——宇宙論。古希臘人對自然哲學做出了巨大貢獻，古羅馬人則在實用技術上取得了重要成果。
這一階段取得的成果是輝煌的，但是我們必須注意到，由於完全依賴科研主體（這一時代的“天才”）自身的智慧與想像力，缺乏規模化、持續化、系統化的研究體系，這一時期的種種發現都帶有相當大的偶然性成分，科研產出的效率非常低下，後續也難以進行持續性的探索和研究，往往只能停留於對種種表像的歸納總結。
2）科研2.0：
是指一些有一定知識的人利用系統的學術知識和工具進行研發。這些人往往是貴族出身，有錢有閑，或者獲得貴族的支持，可以從自身的興趣出發專職進行科學研究，如牛頓、達爾文、孟德爾等。
這一時期，自然科學的發展成就卓著，取得了一系列重要成果。開普勒發現了行星運動的橢圓定律、面積定律、週期定律；伽利略發現了自由落體定律；牛頓系統論述了慣性定律、作用力反作用力定律、加速度定律和萬有引力定律。但這一時期的科學發展仍是落後於生產技術的。例如：戰爭中發射了無數的炮彈，人們卻搞不清怎樣才能通過改善彈道設計提高命中率。多數學科還很落後，主要仍是在收集材料，積累經驗，進行分門別類的初步整理階段。
這一階段的科學研究帶有濃厚的“貴族的玩意”色彩，幾乎所有的科研活動都有貴族、大商人甚至國家出面資助。這一時期的科研群體規模仍然非常小。直到十九世紀以前，科學家多數都出身于貴族家庭、中產家庭，至少是受過高等教育的家庭。他們之所以成為科學家，除了濃厚的興趣和自身的努力之外，更關鍵的是享受到了當時極度稀缺的系統化教育資源。這一階段的科研，仍然是少數人的遊戲。
3）科研3.0：
是指專業研究機構裏，如高等學府、專業研究所的課題組研究模式。每個科研工作者都是職業的科研工作者，他們以一個科研小組的形式對一些科研問題進行攻關。
這一階段從十九世紀末開始持續至今，取得了許多關鍵性科研成果，包括現代物理學的兩大支柱——量子論和相對論，以及DNA結構的確認，電腦的發明等。
這一模式發展到現在，仍是目前最為大眾所熟知的“科研”模式：課題組負責人申請專案/課題，安排學生做實驗，發文章，寫專利。支持一個課題組的主要經費來源是各種橫向/縱向的項目/課題，為了獲得足夠的經費，保證實驗室的正常運行，課題組負責人往往不得不將大部分精力花費在課題申請環節，而從事科研的主體是他們的助手和學生。越來越多的科研人員從事科研不是從自己的興趣愛好出發，而是不得不將科研工作視為賴以生存的職業。
這一模式發展到現在，形成了規模空前的專職科研隊伍，取得了眾多重要成果。同時，這一模式展現出的弊端也是非常明顯的。在現階段，從政府到學校和研究機構，對於科研水準的評價標準都是比較單一和落後的，“影響因數”指向性過強。同時，國家在科研經費的投入上重器材，輕人才。科研經費向資深專家傾斜嚴重，海外歸來學者和本土學者的待遇和晉升通道差別較大，加之研究生和青年學者相對較低的收入水準，這一系列因素不可避免地造成了一部分本土高品質青年科研人員的流失。而部分科研人員選擇科研的目的也不單純，很大一部分研究生選擇繼續深造，是為了逃避社會，緩解就業壓力或者為就業增加砝碼。偏離了科研興趣，面對著晉升或者畢業必需的文章壓力，同時還要為生活中柴米油鹽的瑣事擔心。如果使用這樣的研究人員作為科研主體，科研產出的效率可想而知。
4）科研4.0：
是指政府或大公司通過影響力組織多個專業的科研團隊進行合作科研。多見於各種國家級專案或國防軍工專案，如曼哈頓工程、探月工程、人類基因組計畫等。這種模式的優勢非常明顯，即在可調配範圍內進行大規模的投入和大範圍的資源整合，科研產出的效率明顯高於之前的任何一種模式。
這類模式對於資源調配與投入要求都非常高。不過近年來隨著經濟環境的改善，越來越多的“重大專項”不斷上馬。這本是一件好事，但許多課題往往止於論文發表，也只滿足于論文成果，對於解決實際科學問題意義不大。另外，由於目前的立項評審制度問題，立項方向上也難以避免出現或大或小的偏差。
北大饒毅先生曾撰文指出：“科學經費大專案，不一定是大科學，國內較多的科學大專案，如幾個部委主持的大專案，以常規小科學為主，並非大科學。大項目中，絕大多數自然科學的項目，並無絕對明顯的國家需要。”他同時談到自己作為立項評審專家組成員的親身經歷：“專家組組長通過秘書發給專家組成員們電子郵件，附上一個單子，上面有幾十個項目，請成員們打分排名。50多個項目如果排名在前10左右，有可能就獲得立項。每個專案有兩段介紹，‘國家戰略需求分析及需要解決的關鍵問題’ 和‘主要研究內容和研究目標’。每段大約250字，共500字，有時還有另外一些文字介紹，不過內容也有限。依賴如此少的資訊，除了對少數一兩個有點感覺，對絕大多數項目，無法知道哪個項目優於哪個項目。因此，很有深度的項目可能體現不出來。而很一般的項目，如果會寫短小精悍的標語口號，也能很動聽。而實施的可能性，多半也無法比較。”在這樣的情況下，難以避免地出現團隊和局部的需求大於國家需求，這種情況下的大投入，最終變成了大浪費。
以上四種模式都是為大眾和科研群體所熟知的傳統科研模式。人類社會發展到今天，正處於一個由工業化社會、資訊化社會邁入大資料社會的關鍵性歷史時期。在這樣的背景下，現代科學技術也在從大科學技術時代向超科學技術時代轉變。 這個時代的科研模式，既有別於個人主導下的小科技時代（科研1.0、2.0），也有別於政府研究機構或跨國公司主導下的大科技時代（科研3.0、4.0），而是一個以用戶直接參與，以商業化組織為主體的科技創新時代。非主流超常規科學技術的發展一定會逐步取代常規科學技術成為未來科學技術發展的主流。 科研創新也從重點關注人類基本生理與安全需求，轉向更加關注人類審美和情感的需求。 在這樣的時代背景下，新的科研模式——科研5.0模式應運而生是必然的。
5）科研 5.0：
是指社會上各種掌握科學知識和技術能力或資源的個人或組織，通過連接與整合，在用戶直接參與，自願多贏的原則上進行的科研活動。
 
科研5.0模式的特點之一就是科研成果的用戶直接參與科研本身，科研主體本身即是科研成果所服務的群體。正如YouTube、Facebook、維琪百科常常被認為是第二代網路的典範一樣，用戶直接參與到產品構建中來，內容有玩有製作和分享。“你並不清楚我想要的，只有我自己才清楚我想要的”，這種“誰用誰決定”的方式大大減少了科研目標的方向性錯誤和偏差。這種注重“參與感”的理念在製造系統中已經開始得到體現：物聯網通過虛擬網路—實體物理系統，包括智慧型機器、存儲系統和生產設施，能夠相互獨立地自動交換資訊、觸發動作和控制。客戶形成的且要求的端到端工程貫穿整個價值鏈。發展勢頭迅猛的小米一開始就讓用戶參與到產品研發過程中來，包括市場運營。他們把自己的迅速崛起歸功於這樣的理念：第一是參與感；第二是參與感；第三是參與感。正是這種科技成果使用者的直接參與特性，決定了這種科研創新模式的高度人性化。也就是說，在科研5.0模式創造的產品和服務產品，將不以功能和技術特性為本，而是以人類的審美和情感為本。在新的時代，科研又將個體化，人性化。可以預見，新模式下的科學研究，將一改過去冷冰冰的貴婦人形象，既有小家碧玉的溫柔潤滑，又兼備知性美女的聰慧通達。
科研5.0模式的第二個重要特點是網路與連接思維的運用。連接比擁有更重要，為什麼？地球上人和人之間的間隔不超過6個。這就是網路和連接的力量。舉一個最簡單的例子：你的研究中有一部分實驗樣品需要拍攝TEM照片，這需要包括一台常規配置的JEM-2100型透射電鏡+一位經驗豐富的專職維護與操作人員+一間常年恒溫恒濕無塵的實驗室+維護設備正常運載最低限度的液氮消耗。大家可以算一下這些加起來需要的時間成本和經濟成本。是不是只要我的項目要用，我就要在專案申請裏寫我要買設備找房子培養工作人員，需要2000萬？不是的，現在我只要知道如何能找到已經擁有這套測試設備的實驗室，並和他們聯繫確認相應的樣品測試需求和收費標準，這套系統就可以為我所用，我不需要自己蓋一個實驗室出來，而對方也提高了設備使用率，避免了這類大型儀器和操作人員“無所事事”帶來的浪費。這是科研連接思維的一個最小也最簡單的例子。類似地，細胞培養也是一樣，動物模型建立也是一樣。從整個科研專案層面來看，在連接思維的指導下，我甚至不需要有自己的實驗室，不需要花費時間和金錢投入到管理為我工作的科研人員；只要我能提供自己感興趣，想取得突破的方向，就會有科研顧問與我討論制定足夠新穎並且可行的實驗方案，甚至可以從我不熟悉的方向出發為我提供建議。同時，還有技術專家把整個專案細分到在該方向技術水準突出的實驗室進行實施，有資料處理團隊根據我的需求為我提供個性化的實驗報告。我需要做的，就是提出關鍵的科學問題，之後找到有能力統籌調配這類資源的機構--如百替生物--進行合作。
大家可以看到，這個特點決定了新模式有望能突破學術版圖的限制，極大地激發社會創造性個體的創新激情。 新的模式，也將為年輕有活力但資源少的年青科學家們，很好地解決他們科學領域中令人深惡痛絕的白髮學霸問題，從而極大地激發社會創造力。
科研5.0的第三個特點，就是這一模式特別適用于在傳統主流學科的邊緣地帶或交叉領域進行顛覆式創新。以醫學科研為例，現階段想在醫學科研領域取得突破，僅靠在單一領域進行持續性技術的改良是遠遠不夠的，大多要依賴跨專業（臨床醫學與分子生物學）、跨學科（醫學與材料學）甚至跨領域（醫學與社會科學）的綜合技術創新。另一方面，傳統主流學科中，許多通行多年，得到普遍認同甚至形成該學科內常識的理論概念，其適用範圍往往也有限制，在學科邊緣地帶往往蘊含著更多的創新生長點。在這傳統主流學科的邊緣地帶或交叉領域取得的小創新，對於傳統而言往往是顛覆式的。在科研3.0、4.0等傳統模式的科研活動中，各學科之間壁壘重重，“各自為戰”的現象明顯。即使研究人員有在學科邊緣和交叉地帶進行學科創新的需求，也往往苦於對另一學科不瞭解，沒有合適的平臺進行合作。科研的5.0模式通過網路和連接思維的運用，在資源整合和合理利用上有傳統科研模式無法比擬的長處，因此採用科研5.0模式在學科交叉和邊緣領域進行創新有天然的優勢。
科研5.0的第四個特點是遵從提出問題比解決問題重要的理念和原則。 五點零科研者認為：解決問題僅是一個數學上、邏輯上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，卻需要創造性的想像力，標誌著科學的真正進步。科研過程中最寶貴的是富有創造性、科學性、可行性及實用性的ideas。我們希望我們的科學家能夠把他們寶貴的時間和精力都投入到提出有價值的科學問題上，而不是日復一日，年復一年地在實驗室盯著學生進行機械重複操作。這種模式就是科研的5.0模式，就是科研問題由直接使用者（如臨床醫生）提出，問題的解決通過用戶及各種技術人力資源的連接整合完成。