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“如何提出好的科学问题”：研究生的读后感: liuli66 2020-9-8 11:21; How To Choose a Good Scientific Problem 研究生的读后感作者：2010 年《自然辩证法概论》课程 XYZ 研究生 Uri Alon 教授的这篇《 How To Choose a Good Scientific Problem 》（如何选择好的科研题目 LIULI 案 20200908 ：网上可便捷下载该文）的确给了我不小的启发。初读这篇文章时是在《自然辩证法》的网络课堂上，当时对于文章的内容并没有太深刻的体会，所以对于作者论述的精彩和独到之处也没有能够深入的品味。直到开始在实验室中担任一些科研任务，才猛然发现这篇文章中句句是经典，字字是精要。在经历了一段科研选题方面的小波折后，重新拿起这篇文章，发现它的奥妙就在于它是作者所有经验和教训的结晶，其在科研工作中的指导意义是十分巨大的。如果一个初涉科研领域的学生能够对文中的论述有所体会，那么这将对他的科研生涯起到十分积极地作用。以下是我认为文中最出彩的几句话，结合我自己的经历谈谈感受： “ It is important to remember that problems that are easy on paper are often hard in reality,and that problems that are hard on paper are nearly impossible in reality.” 要始终牢记纸面上看似容易的题目其实并不那么好做，纸面上看似复杂的题目那么就干脆没有可行性。我认为这句话的经典之处在于其大胆和果断的判定。很多时候初学者由于没有实践经验，在第一次选题的时候很容易贪大求全，以为看起来越复杂的问题就越有科研价值，往往造成无法收场的局面。其实论文中涉及的内容大多数只是相关研究的冰山一角，纸面上的文字不能以最客观的方式反映课题的难度，很多技术细节在最终的出版物上都会被省略，越复杂的课题省略的部分就越多，最终造成更本无法通过文献再现实验。所以，如果一篇文献资料中涉及的内容过于复杂，那么最好不要将它作为科研指导性的资料，读一读扩展一下视野即可。 “ A beginning graduate student needs a problem that is easy; positive feedback can thus be rapidly provided, bolstering confidence.” 对于初学者来说简单的起步问题能够更快地帮助他建立科研信心。作者不愧为是经验丰富的科研人员兼导师，他知道对于一个初学者来说，信心比科研成果本身更为重要，如果起步的科研问题能够有积极的反馈，那么学生的科研兴趣就很容易得到激发。目前在很多教研室内，科研是以项目为导向的，每一个学生接触到的科研课题大不相同，很多人根本没有在开题之前对课题有充分的了解，更不用说对课题本身产生兴趣了。在科研工作中，比对成果的渴望更大的动力就是科研兴趣，建立强烈的求知欲是科研过程起步阶段的核心工作，所以一个简单的课题最适合用于激发学生的科研热情。 “ It takes time to find a good problem, and every week spent in choosing one can save months or years later on.” 在选题时多花时间往往能够为科研过程本身节约更多的时间。磨刀不误砍柴工。在选择科研题目的时候，初学者最容易犯的错误就是急功近利，没有足够的耐心细化选题中遇到的问题，这很容易导致科研工作的虎头蛇尾。好的科研题目绝对不是拍脑袋想出来的，而是经过大量的文献阅读和资料研究积累出来的，一般这个时间最短也需要两到三个月。只有在充分了解本领域的发展方向和发展现状后，选择一个合适的课题才成为可能。通过长期的积累还可以了解课题中其他科研人员曾经遇到过的问题，对比自己的科研条件进行判断，看这些问题自己是否有可能遇到或者遇到了又是否有可能通过已有的硬件的软件条件得到解决。在明确了每一步的可行性之后，一个科学问题才是真正务实的。 “ In the midst of confusion, one senses a new problem in the materials at hand. Let’s call his new problem C. If C is more interesting and feasible than B, one can choose to go oward it.” 在科研过程中如果发现自己陷入了疑惑，那么不妨看看从现有的结果中是否可以提炼出一个新的科学问题，也许这个新的问题更有趣或更可行。图中显示的是两种截然不同的科研发展道路，第一种我把它叫做僵硬型，即从开始到结束都始终只盯着一个狭窄的科研方向，不管发生什么变化都不改变最初的科研目标；第二种我把它叫做灵活型，即随着科研过程的进行，在原有题目的基础上提炼新的题目，不断更正和完善自己的科研目标。在开题的时候，很多学生都会怀有雄心壮志要达到预期的目标，但是随着实验或理论分析的进行，一些原来没有预料到的问题纷纷出现，早曾科研进度缓慢。这时候学生的心理会有很大的起伏，如果仍然只盯着原来的题目不放不灵活改变，那么科研难度会进一步加大。此时不妨按照文中所推荐的方法，衍生一个新的题目，顺着科研的进度改变原有的目标，这样科研工总才会更加灵活。（最后，非常感谢刘立老师推荐这篇优秀的文章）; 个人分类: 教与学|404 次阅读|2 个评论

[转载]2020年度中医药重大科学问题及工程技术难题: fqng1008 2020-7-23 16:12; 背景按照《中国科协办公厅关于征集 2020重大科学问题和工程技术难题的通知》（科协办函学字〔2020〕18号）的要求，中华中医药学会组织开展了2020年度中医药重大科学问题及工程技术难题遴选工作。3月24日发出《关于征集2020中医药重大科学问题及工程技术难题的通知》，并组建专家推荐委员会，由张伯礼院士担任主任委员。该工作得到相关专家的大力支持，共征集建议18项，其中前沿科学问题10项，工程技术难题8项。经专家推荐委员会主任委员审定，最终遴选前沿科学问题及工程技术难题各3项并报送科协。一、中医药调节人体免疫功能机制是什么？（前沿科学问题） 1. 问题描述传统医学通过 “扶正”和 “祛邪”，从整体上调节机体的免疫功能。目前，关于中医药调节机体免疫功能的作用机制研究有了一些进展，但仍有问题亟待解决，如何通过对微观的分子机制的研究，阐释中医药在整体上调节人体免疫功能的作用，是中医药免疫学必须回答的首要问题。 2. 问题背景免疫是指机体免疫系统识别自身与异己物质，并通过免疫应答排除抗原性异物，以维持机体生理平衡的功能。免疫系统的功能主要表现为三方面，即防御功能、稳定功能及免疫监视作用。免疫监视作用不够或免疫过度激活，都会导致疾病。现代医学在临床治疗时常采用免疫促进剂或免疫抑制剂，从一个侧面来纠正免疫反应的过度与不足，这种单方面拮抗性治疗的观念缺乏整体性，具有一定的局限性。中医学很早就认识到了人体具有对抗疾病的自然免疫力，如《素问 ·刺法论篇》提出 “正气存内，邪不可干”。中医学将人体的机能活动及其防御和清除各种有害因素的作用归为正气，相当于人体的免疫力；将破坏人体内部和人体与环境间相对平衡的各种有害因素归为邪气。中医从整体观念出发，通过扶正祛邪，调节机体阴阳平衡，增强机体免疫能力。中医学强调整体观，但对机体微观局部的结构和功能缺乏深刻了解，很难在整体上对组成整体的各局部间的关系进行深入研究。而免疫学不仅注重整体（如免疫调节网络、神经内分泌免疫调节网络等），更注重微观（如细胞受体、免疫分子、基因表达及信号传导等）。在新近爆发的新型冠状病毒肺炎（简称 “新冠肺炎”）疫情中，国家卫生健康委员会发布的消息肯定了中医药在新冠肺炎治疗中发挥的作用，明确指出中药在改善血氧饱和度、抑制炎症风暴等方面具有积极的作用。随着免疫学的快速发展，有必要把中医药学和免疫学结合起来，将中医宏观整体观念与现代医学的微观分析方法相结合进行研究，有助于阐释中医药调节机体免疫的科学内涵，为中医药临床有效性提供基础研究证据。 3. 最新进展中药免疫学研究发现，中药既可以增强机体细胞免疫及体液免疫功能，促进淋巴细胞、单核巨噬细胞以及造血干细胞的生理功能；还具有免疫抑制功能，能减少炎性因子的释放，抑制或消除抗体的产生，抑制Ｔ细胞的增殖等。且大多数中药具有免疫双向调节功能，体现了中医学 “整体观”与“阴阳平衡”理论。对于中医基础理论与免疫相关性的研究多从中医证候展开，如有研究发现，中医学“肾生髓”理论与现代免疫学的中枢免疫器官骨髓的相关机制具有密切的相关性。近年来免疫学研究取得了重大进展，特别是在固有免疫的识别与应答机制、新型免疫细胞亚群的功能及免疫调控机制、 microRNA与免疫应答调控等领域取得了许多突破性成就。这些都极大地促进了免疫学乃至生命科学的发展，驱动了对肿瘤、自身免疫病、慢性感染等重大疾病的发病机制的阐释及防治方法的革新。因此，建议将中医药与现代免疫学研究进展紧密结合，深入揭示中医药调节整体免疫的分子机制。需要攻克的科学难题包括但不限于：１）中医藏象学说与免疫调节的相关性；２）中医治则治法对机体免疫功能的调节作用及其机制；３）针灸调节免疫功能的原理；４）中药双向调节免疫功能的机制。 4. 重要意义目前，人类衰老性疾病、肿瘤、病毒感染性疾病等已成为现代医学研究的焦点和难点， “未病先防”将成为医学发展的大方向，而中医药能够多层次、多靶点、多途径作用于机体，调节机体免疫功能，在养生保健、疾病预防和治疗中有重要的应用价值。虽然免疫学的基础研究取得了令人瞩目的成就，但在许多疑难重症的防治方面仍显得不足。如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、脓毒血症、弥漫性血管内凝血等自身免疫性疾病仍然困扰着患者。这些重大、疑难疾病的发生、发展和转归均与免疫密切相关。面对诸多疑难重症，中医药通过整体观念指导下的辨证论治往往会收到较好的治疗效果。因此，通过中医药对机体免疫功能调节作用的研究，不仅可以加强对于中医药免疫作用的认识，使中医药在重大免疫性疾病防治上发挥作用，还可以推动创新性中药新药的发现和研制，也让海内外更加了解中医药，进一步增强国人的文化自信。二、如何阐明中药经典名方的科学内涵？（前沿科学问题） 1. 问题背景中医药学是我国独有的原创领域，是中华民族长期与疾病斗争的经验与智慧的结晶。中医学在防治各种疾病的实践中积累了丰富的经验并为战胜疾病发挥了至关重要的作用，也为后人沉积了临床疗效确切的经典名方，沿用至今仍具有明显的特色与优势。经典名方具有用药精当、组方严谨、配伍巧妙以及功效卓著等特点。国家鼓励经典名方研究，支持经典名方开发，并出台系列政策支持其传承、创新和发展。然而一直以来经典名方处于非主流用药的被动局面，主要是药效物质难以阐明、作用机制缺乏现代科学证据。如何阐明经典名方的科学内涵是当前亟需解决的重大科学问题。经典名方科学内涵研究尚处于前范式探索研究阶段，尚无统一共识。简单套用现代医学、生命科学等还原论研究手段易以偏概全，严重限制并影响了方法学体系正确的研究方向。中药及中药复方现代化研究的三十年历程表明，最常用的系统分离与活性追踪的方法亦与中医药的整体观相悖。建立导向明确、路线清晰、方案合理的研究框架体系，通过系统、全面、深入的研究，发现与挖掘药效物质基础，阐明与解读作用机理，继而明晰组方的合理性、用药的科学性，防病、治病的科学内涵，从而在此基础上开发出现代药物是急需探索的重要内容。 2. 经典名方研究最新进展中药药效物质研究领域有理论创新，试图突破中药药效物质研究的技术困局，为阐明方剂功效物质、药性药味及方剂配伍理论发展开拓关键路径；有技术创新，包括质谱成像、分子影像以及高通量无标记的微流控芯片、表面增强拉曼光谱等中药化学组成分析工具。作用机理研究中，基于网络药理学、网络医学、代谢组学、蛋白质组学以及基因组学等系统生物学技术建立生物分子网络模型、建立组分靶点疾病的相关性分析是研究的主流；基于中医药理论，进行中药复方整合调节作用的研究也是主要最新进展，从生命系统的能量信息循环与秩序平衡变化的角度理解中药整合调节作用；并提出在微观、介观、宏观等多个尺度辨析中药化学组成与生物效应间的相关性。近年来，基于深度学习的人工智能方法在中药复方研究中也有应用，运用模式识别、机器学习等智能计算方式，鉴定和预测其活性成分及作用靶点以及相关疾病通路，对于其内涵诠释起到至关重要的作用。以组方理论为驱动，以有效性为前提，将中医药基础理论与现代多学科先进的科学技术相融合，运用包括植物化学、分析化学、分子影像学、系统生物学、化学生物学、信息科学及计算科学等多学科的技术、方法及手段，为阐释经典名方的科学内涵提供了技术支撑以及框架指导。 3. 经典名方面临的关键难点与挑战第一，阐明中药经典名方的药效物质是关键难点。已有研究结果主要集中在酚酸、黄酮、皂苷等小分子，中药中所含的大量多糖、多肽等大分子尚处于 “暗物质”阶段，是药效物质基础研究的瓶颈与挑战。第二，经典名方与机体两个复杂体系的交互作用、多个组方药味如何配合以及如何实现对机体失衡状态的承制调平，缺乏系统地生物学分析和作用规律的科学阐释，是另一个亟待突破的关键难点。第三，如何运用人工智能技术实现中药药效物质及作用机理的智能解析亦是阐释科学内涵的关键挑战。通过计算机辅助分析与计算解析相结合，网络药理学与组学技术相结合，虚拟筛选与实验验证相结合，从而将智能计算与经典名方内涵解读相结合，高效完成对经典名方药效物质基础及作用机理解析是研究的关键。综上，经典名方科学内涵解读应注重三方面突破，一是立足于中医药理论与自身特点，尊重传统用药经验与规律；二是基于系统性与整体观，充分考虑中药复杂物质体系与机体各脏腑体系的关联；三是重视智能计算助力中药药效物质与作用机理解析。 4. 重要意义通过对经典名方内涵的深入研究与解读，阐明中药复杂体系的药效物质基础，并明确对复杂机体的作用机理，揭示中药复方防病、治病的科学内涵。本问题的突破，可彰显中医药价值，使中医药成为世界健康方案的重要组成部分，为人类健康提供中国方案，对共同战胜人类尚未攻克的重大疾病具有里程碑意义。三、如何评价中药在防治重大慢病中的药物经济学优势？（前沿科学问题）中医药以其独特的疗效和安全性一直受到重视，尤其是其 “简、便、廉、验”的特色得到一致认可。然而在我国医疗卫生制度改革全面展开、国家支持中医药发展各项政策出台的今天，中医事业、中药产业的发展依然面临诸多挑战。如何在构建我国医疗卫生保障体系中发挥中医药的特色，使有限的医疗保障惠及更广泛的人群，是我们必须要回答的问题。 1. 问题背景药物经济学的核心是应用经济学的研究手段，从整个人群来考虑如何合理地分配和使用有限的卫生资源和医药经费，努力使医疗达到安全、高效、经济，优化医药资源的配置和利用效率，以有限的药物资源实现健康状况的最大改善。随着人类社会对卫生保健的需求日益增加，药物治疗费用的迅速增长已经成为妨碍我国医疗事业发展的沉重负担。因此，引入药物经济学的方法评价中药临床治疗用药，尤其是重大慢性疾病的长期用药，具有强烈的时代感。药物经济学是应用现代经济学的手段，结合流行病学、决策学、生物统计学等学科研究成果，全方位地分析药物治疗备选方案的成本、效益、效果或效用，评价其经济学价值差别的一门学科。中成药因其多成分的复杂体系，体现出整体、多系统、多靶点的疗效特点，在众多疾病特别是重大慢病和疑难病症治疗中发挥特有的作用。然而，我们今天常说的中医药 “简、便、廉、验”中的“廉”和“验”多以经验和推论为基础，缺乏现代医学临床常用的评价手段和方法的运用；2019年7月发布的《国务院关于实施健康中国行动的意见》指出，心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病、糖尿病等慢性病导致的疾病负担占总疾病负担的70％以上，严重危害人民健康，中国将针对上述四类重大慢病开展防治行动。中医药在此四类重大慢病的防治方面具有独特优势，经过多年的临床实践已培育出一批确有疗效、安全性好、质量可控的中药，如何让已形成临床优势中药能够更广泛地服务临床，除安全、疗效和质量之外，中成药的经济性也引起广泛关注。 2. 最新进展及关键难点药物经济学评价指南在部分发达国家起步较早，其应用和发展相对成熟，甚则在新药研发的临床阶段已开展药物经济学研究。而我国的药物经济学研究从 1993年才开始。与其他国家在 20世纪90年代就已经颁布正式的药物经济学评价指南相比，我国直到2011年才正式发布了第一版《中国药物经济学评价指南》，表明药物经济学评价及其证据在医药卫生决策方面将发挥越来越重要的作用，如医保目录遴选、基药目录管理和药品集中采购等。近年来，中药药物经济学的研究工作已取得了很大进展，有关中药安全性和有效性的数据也越来越多，但与国外相比，中药药物经济学研究基础薄弱，文献研究报道也寥寥无几。广州中一药业有限公司与北京大学刘国恩教授团队于2012年启动国内第一个中成药药物经济学研究——“中国糖尿病口服药物消渴丸药经济学研究”，结果表明，与对照组相比，消渴丸安全性和有效性方面的指标无显著差异，但经济性更优，使用消渴丸能够降低患者的总医疗花费。该项研究为消渴丸的临床使用提供了经济学支持。在评价的总体模式下，我们还将开展科学规范的 “经典名优中成药防治重大慢病的药物经济学系列评价”——华佗再造丸在中风后遗症恢复治疗中的药物经济学研究、昆仙胶囊治疗中重度类风湿性关节炎的药物经济学研究等工作。通过系列研究可为已有明确疗效、安全性好的经典名优中成药经济学评价提供示范，继而让更多 “简、便、廉、验”的中成药进入国家基本药物目录、医保目录和重大慢病防控用药。药物经济学最为一种评价手段必将得到逐步开展并运用到中药临床研究中，然而其评价过程仍将面临巨大困境和挑战：１） “价值医学”的理念在国人中尚未普及，存在着“便宜即经济”和 “越贵越好”的陈旧思想。２）药物经济学的高等教育未得到重视致使研究人才和力量薄弱。３）研究偏性带来的可信度缺乏。中药药物经济学评价是应多角度的研究，但在评价方案设计及研究过程中往往因医院和药企的需要进行取舍。政府部门应加强和推动从全社会角度进行的药物经济学研究，并通过有效的政策措施落实推广，促进有效合理利用药品资源。４）评价差异性带来的评价结果差异。如同一研究方案在不同地域执行过程中的多种因素影响等。需要通过大样本量的中药临床评价和高质量的中药系统评价报告提供科学的临床研究数据，使更多的中药疗效和特点得到科学证据的支持。 3. 重要意义以药物经济学作为中药临床研究的现代化评价手段可以更好地体现中药的价值和优势，有助于在疾病治疗过程中选择最佳治疗方案，促进合理用药，以最小的成本获得最优的疗效，推进中药的现代化发展。药物经济学评价在医药政策制定、药物资源优化配置、预防与诊治方案选择、药品报销目录确定以及药品报销管理、新药研发、药品价格制定、抑制药品费用过快增长等诸多方面都具有重要的参考和指导作用。开展中药药物经济学研究证明中药治疗或中西药结合治疗较西药治疗具有更好的性价比，不仅会使其在中药产品定价和医疗保险政策中发挥重要的借鉴作用，还将大力推动中药产业的良性、可持续发展。四、如何加强中药制造高质量发展的中药制药工程技术装备创新关键工程技术？（工程技术难题） 1. 问题背景中药现代化的核心是疗效和质量标准现代化，而中药制药工艺又是影响中药质量最为关键的因素之一，要保证制药工艺合理规范，最重要的因素是制药装备。中药提取、分离、浓缩、干燥、灭菌等制剂技术及装备水平是衡量中药制造业现代化程度的标杆。目前，中药制药过程中普遍存在能耗高、效率低、成分损失多、活性成分转移率低、所得中间体性状不佳等一系列问题。开展中药高效节能降耗关键技术及装备研究不仅具有 “资源节约、环境友好”特色，而且也关系到中药产业的健康发展，是国务院《中医药创新发展规划纲要》中明确的优先突破方向。 2. 最新进展近 20年来，我国的中药制药工业通过借鉴吸收与自行研发新技术新装备，促进了传统中药生产工艺与设备的升级换代，有力地支撑了中药现代化的发展。但中药制药装备工业发展仍然落后于中药现代化的发展需求，还存在着能耗高、污染高、成本高、工艺与装备不适宜中药生产等问题。很多中药企业还处在由 “机械化和半机械化”向 “管道化、自动化和半自动化”发展的进程当中，亟需在绿色制造和智能制造等领域大力发展高效、节能、环保的先进中药制药装备，为中药产业提质增效及技术升级持续提供动能。目前，以浙江大学、江西中医药大学、北京中医药大学、天津中医药大学为代表的相关团队在中药制药工程技术、过程控制分析技术、制药装备、药物信息学等领域取得了一定研究进展，并在以正大青春宝药业有限公司、江中药业股份有限公司、北京同仁堂制药有限公司、江苏康缘药业股份有限公司为代表的大型制药公司进行了示范性应用，取得了较好的经济社会效益。 3. 面临的关键难点与挑战 1）中药制造缺乏制药过程工程原理研究中药制剂工艺过程包括提取、分离、纯化、浓缩、干燥、灭菌和成型等方面，各工艺过程中影响因素众多、参数复杂、工艺重现性差，易造成中药制剂质量不稳定。目前，中药制药企业生产工艺仍沿用一些传统技术，工艺粗放、效率低、能耗高，一些工艺方法对中药活性成分的适宜性差；生产过程中对工艺参数的优化主要根据经验进行调整，缺乏理论指导。目前对工艺过程的研究多重于参数优化，而对工艺过程原理、过程控制和规范化以及对工艺与产品的适宜性研究相对较少，无法解决制约产业发展的共性问题。 2）符合中药特点的高效节能制药装备研发亟待加强目前我国制药装备行业虽然取得了很大的成绩，但制药装备产品创新能力不强，行业整体生产工艺水平不高，高技术含量的产品不多，尤其是中药制造过程中的关键环节 ———提取、分离、浓缩、干燥过程技术的装备严重滞后，不仅工艺粗放、能耗高效率低、装备水平和自动化程度落后，缺乏有效的质控手段。大部分工厂生产的制药机械是相互模仿的低水平重复产品，而且制造过程以落后的单元操作为主，远未实现整个制造技术装备的集成与优化，先进的技术与装备尚未形成主导。以上现状已严重制约了中药产业的发展及国际化进程。 3）中药制造过程的虚拟仿真与信息化技术严重滞后中药制造过程的装备自动化、信息化、智能化程度仍然较低，在制药技术与装备的研究过程，急需加强以虚拟仿真、传感器为代表的技术研发。当前，随着人工智能与大数据时代的到来，工业物联网、区块链技术等当代前沿技术将在医药产业的未来发展中发挥至关重要的作用。从资源依赖型转向创新驱动型征程中，我国中药制药工业必须加强现代信息技术的融合应用。 4. 重要意义通过解决中药创新升级的 “瓶颈”技术和关键装备问题，实现关键技术的自主创新和核心装备的国产化，在面对突发公共卫生事情背景下，能保障我国中药制造业安全，实现产业链、技术链、装备链自主可控。打造“中国制药”品牌，形成 “关键技术核心装备智慧制药”的技术创新和集成体系，取得一批牵动性、集成性、标志性的中医药关键技术装备成果，助推技术、工艺、装备和产品的持续更新迭代、转型升级和提质增效，实现我国中药制药行业高质量跨越式发展，助推我国从“制药大国”迈向“制药强国”。传承创新发展中医药是新时代中国特色社会主义事业的重要内容，是中华民族伟大复兴的大事，对于推动我国生命科学实现创新突破，弘扬中华优秀传统文化、增强民族自信和文化自信，促进文明互鉴和民心相通、推动构建人类命运共同体具有重要意义。中成药是我国具有自主知识产权的原创资源，中药制药的高质量发展对于实现 “健康中国2030”，实现人民对美好生活的向往具有重要贡献。因此，把中药制药的关键技术与装备及其标准的制定权掌握在自己手里，对于保障国家安全具有重要意义。五、中药基原物种鉴定过程能自动化地完成吗？（工程技术难题） 1. 问题背景 1）理论背景 DNA条形码概念自2003年由加拿大分类学家Paul Hebert首次提出后受到了各国分类学家的广泛关注。DNA条形码鉴定技术具有以下优势：通用性，只需选用一个或少数几个基因片段即可对绝大部分物种进行准确鉴定；鉴定过程更加快速，可以在短时间内鉴定大量样本；重复性和稳定性高；实验过程标准、操作简单，更易实现物种鉴定自动化；可通过互联网和信息平台对现有物种序列信息进行集中统一管理，并可实现共享；可有效缓解分类鉴定人才缺乏的现状。近年来，DNA条形码技术在中药基原植物及药材鉴定等方面均取得了突出成绩，通过建立鉴定数据库，容易数字化，易于推广，加快了中药鉴定标准化的进程，成为传统医药走向国际化的巨大推动力。 2）技术背景为解决中药行业重大科技问题，保证中药临床应用安全、准确、有效，创新中药鉴定的技术方法，标准的 DNA序列被提出用于中药基原物种鉴定研究。中国学者比较了 7个候选DNA条形码（psbA-trnH、matK、rbcL、rpoC1、ycf5、rbcL、ITS2、ITS），筛选标准包括PCR扩增效率、种内／种间遗传变异及条形码间隙。通过对 7个门 753个属 4800个物种6600多个样品的ITS2序列鉴定能力进行分析，显示 ITS2在物种水平的鉴定效率高达92.7％。因此，建议将ITS2 作为药用植物标准 DNA条形码，同时建议ITS2可作为新的通用条形码用于鉴定更广泛的植物类群。另有学者进一步研究表明 ITS2在大于5万份植物样本和大于1万份动物样本中具有较强的鉴定能力。2011年，中国DNA条形码植物工作组对来自75科141属 1757物种6286样本的 matK、rbcL、ITS和 psbA-trnH进行研究，建议 ITS/ITS2应成为种子植物的核心条形码。中国学者在大样本量中药材研究基础上，出版了《中国药典中药材 DNA条形码标准序列》和《中药DNA条形码分子鉴定》，建立了中药材DNA条形码分子鉴定体系。该体系包括以ITS2＋psbA-trnH为主体的植物类药材DNA条形码鉴定体系和 COI＋ITS2的动物类药材DNA条形码鉴定体系，同时建立了中药材DNA条形码分子鉴定网络查询系统和中药材DNA条形码分子鉴定标准操作流程。中药材DNA条形码鉴定系统核心数据库涵盖了《中华人民共和国药典》（2010年版、2015年版）收录的几乎所有动植物药材及常见混伪品，并包含了《韩国药典》《日本药局方》《印度药典》《欧洲药典》和《美国药典》所记录的几乎所有的草药药材，扩展数据库中涵盖的物种达数十万种，序列上百万条。该体系已被纳入2010年版和2015年版《中华人民共和国药典》，为中药材建立了 “基因身份证”，推动中药材鉴定迈入了规模化、标准化基因鉴定时代。此外在测序技术层面，华大基因公司开发了可投入产业化应用的一系列临床测序平台（ BGISEQ/MGISEQ系列），无论在测序速度、深度，还是在数据质量、错误率和数据产出量等技术指标上，均达到了与Illunima测序平台相媲美的程度。这标示着我国拥有自主产权的第二代测序技术，无需受制于欧美国家。 2. 最新进展 1) 已开展的研究内容针对物种鉴定数据库准确可靠、 DNA序列测定准确可重复、鉴定系统智能准确这三个核心科学问题，课题组相继开展以下研究工作：中药鉴定系统采用 DNA条形码数据库，辅助NCBI数据库，完成对真伪中药样品全覆盖。序列测定采用边合成边测序技术，在覆盖度上建立抽样统计模型判断阈值，对生成序列采用最大一致性原则，最终序列再经过随机抽样检验，保证比对前序列正确性。序列鉴定拟采用拼接鉴定和比对鉴定并行，对一致性结果进行输出，不一致性结果进行覆盖度检验及序列频次检验，综合检验结果输出比对信息。整体鉴定系统拟采用 LAMP平台，充分发挥Linux系统的稳定性和PHP前端的可视化。同时，该平台软件均为开源系统，不存在知识产权问题。预期实现的自动化鉴定主要技术指标包括：物种比对参数依照 BLAST要求至少覆盖度达到95％以上，比对率到达97％以上，进入判断程序。判断程序需就是否在核心数据集给出肯定结论，并就可能性进行报告。 DNA序列测定倍数需经过统计学确定，漏检概率小于0.01％。单碱基准确率需高于Q30标准。输出报告需包含拼接序列，序列比对物种结果及比对信息。 2)技术就绪度对 DNA条形码技术和DNA测序技术均有多年研究，已经开发DNA条形码数据库，为鉴定提供数据支持。在国内外与多家实验室及测序技术企业保持长期沟通，可充分协调国内外优势资源，保证硬件供应充分，确保在项目结束时技术就绪度到达用户验证认可到推广应用阶段（8～9级）。同时在团队人才队伍建设过程中，通过同国内各顶级专业机构进行合作，统筹各方工作，充分拉动多学科人才共同合作。现已整合出集传统物种鉴定专家组、中药材分子鉴定工作组、网络信息系统研发工作组、仪器硬件研发组等专业人才队伍，为实现可靠的桌面式中药基原物种鉴定自动化智能设备开发打下坚实的基础。 3. 重要意义 DNA鉴定已经纳入《中华人民共和国药典》（2015年版），是现行中药质量体系的关键环节。如仪器具备市场化能力，将辐射国内300家以上药检部门，3000家以上临床部门，10000家以上中药销售单位，综合市场价值超过100亿元人民币。六、如何优化中药智能制造生产全流程信息链？（工程技术难题） 1. 问题背景中药制造业如今面临着大好的发展前景，国家发布《中医药发展战略规划纲要（ 2016－2030年）》和中医药发展“十三五”规划等，促进了中药产业转型升级，加快了中药企业发展中药智能制造的步伐。中药智能制造体系通过装备、控制系统、管理软件的互联互通，打造中药流程制造智能工厂，其中主要包括工厂总体设计、智能物流与仓储、智能传感、生产执行系统（MES）与企业资源管理系统（ERP）系统集成等，从而实现生产制造的自动化、智能化，将传统离线取样人工检测方式转变为在线实时监测，实现关键工艺参数的在线测量与控制，提高产品质量批间稳定性，最终实现智能化管理下的生产自动化。 2. 最新进展中药智能制造已经应用于国内部分中药生产企业，基本解决了中药制药过程中提取率低、除杂效率差、设备的工程化和适应性程度低等技术问题，通过先进智能装备及自动化控制技术和信息化管理技术的应用，提升了生产技术水平，降低了生产成本，实现了产品质量和产能的大幅提高，提高了产品的市场竞争力。如扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司，将计算机信息与中药制造系统科学技术应用于工厂总体设计、智能物流与仓储、智能传感、 MES与ERP系统集成等，中药生产基本实现了自动化、连续化、智能化，大幅度提高产品批间质量稳定性，降低了生产成本，取得了显著的经济效益与社会效益。但在实施智能化生产过程中，仍然有许多工艺难点未能实现完全自动化、智能化，需要人为干预，满足不了中药产业现代化发展的实际需求，如部分生产环节中人工经验转化为智能识别还存在困难；多功能提取罐的自动投料系统中部分轻质物料，如全草类药材、花类药材等，仍不能实现自动投料，无法通过智能识别完全达到人工投料水平；不同工序仍然无法实现无缝对接连续化生产，需要开发各工序之间的智能化无缝对接程序等。如何建立符合中药智能制造业全流程需求的信息融合技术体系已成为亟需解决的关键工程技术难题。 3. 重要意义本问题取得突破后，可实现复杂工业过程运行中动态的智能决策，减少人为干预，实现人为经验与工艺、工业装备的紧密融合与协同，提高中药制造业的产品质量控制水平，实现产品全流程覆盖、可追溯，提升我国整体中药制造业的生产智能化制造水平，在促进中药产业技术转型升级和推进中药现代化进程等方面具有重大科学意义和显著的应用价值。同时对智能制造转型升级带来进一步的革命，建立生产工艺智能优化和生产全流程整体智能优化为特征的创新制造模式，实现智能制造向智能优化制造的转变，真正实现信息化与工业化的两化融合。; 个人分类: 思考中医|3167 次阅读|0 个评论

清华大学雨课堂主讲嘉宾邹晓辉开讲跨学科思维训练语数英公益课第九课与当今一流大师论道：哲学与科学的区别和联: geneculture 2020-6-26 13:13; 一旦我们能够修正并形式化一个哲学问题，从而使我们能够找到一个系统的方法来回答它，那么它就不再是一个哲学问题，而成为了科学问题。; 个人分类: 高教管：特色与质量|1263 次阅读|2 个评论

“SCI至上”对博士培养的影响: 热度 1 dancingion 2020-3-9 07:43; 我国科研体系评价喜欢用 SCI 论文数量和 IF 高低来衡量，非常简单直接的数学计算。以此标准来看，我国很多高校以及科研单位都已超过很多世界一流的大学和单位。作为科研论文主要生力军的博士研究生们，对此贡献了不少力量。但却有一个悖论：各大高校科研单位靠自己的博士生们产出如此多的高水平 SCI ，为什么在招聘PI的时候却对国内培养的博士们各种挑剔，而非要有至少三年海外经历的、甚至海外博士还能更受优待？这是个很有趣的现象。我一直在思考是为什么。一方面，这其实反映出国内各单位机构自己虽然表面大力宣传自己论文数量质量如何之高，学术能力如何之强，但实质对这种“以 SCI 为中心”的博士生培养机制的深度怀疑和不自信。另一方面，也体现出国内各高校单位对国外科研体制、博士生培养能力的崇拜。那么，“以 SCI 为中心”的博士培养机制问题症结在哪儿？国外培养机制又有哪些值得借鉴的地方？打个比方来说明下科研本身与论文的关系：基于科学问题的科研就好比种果树：为了研究果树的生长机理，所以种下一棵果树，耐心浇水施肥，观察研究着各种条件对它的影响，多年之后结出的“果子”（论文），就是这整个研究过程自然而然的产物。同时整个研究也是基础扎实功底深厚。基于 SCI 的科研，就变成了一切以快速获得“果子”为目的。于是很多人就变成了“侦查员”，寻找着最近世界上哪棵大树（领域方向）上好出“果子”，于是跟风做点工作就可以直接摘“果子”；如果这阵风过了大树枯竭了，那么再找另一棵大树，同样去收割“果子”。这样下来，虽然“果子”收获了一箩筐，并且有些“果子”确实看上去光鲜亮丽，但“摘果子”的人仍然不会自己种果树，研究终不能“成荫”。在这种风气下培养出来的博士，也十有八九是只会“摘果子”而不会“种果树”的了。国外博士培养、博后培养（我主要指美国，因为我对其他国家不甚了解），相对而言，更加偏重“种果树”能力的塑造。从入学 2 年级之后的博士候选人考核（不同学校有不同叫法，有的叫 Proposal, 有的叫 Oral Presentation ，相当于国内的转博考核），到后面预答辩和答辩过程，都更加看重对学生 Critical Thinking （思辨能力） * 的考核，即考核学生科学问题的提出、解决方案的设计、中途可能出现的问题的思考和应对方案的采用等一系列实实在在的 “ 种果树 ” 技能。而不是光看文章数量和 IF 。当然，国外也有滥竽充数的 PI 和学生，国内也有很好的专注“种果树”的课题组。只是说整体氛围上，注重“种果树”能力培养体制比只关注“果子”数量体制下培养出的能成“大树”的人才的比例要高些。毕竟，科研实力、科学实力的真正提升必定是以有多少本土种植的大树为坚实基础，而不是单纯数“摘果子”的数量。以科学问题本身为目的的科研才能真正推动科学进步。依靠国外替我们培养人才终究不是长久之计。或许在讨论纠正“ SCI 至上”的科研风气的同时，也该是时候考虑下博士生培养机制改革了，从而从人才和机制两方面形成构建科研事业的良性发展。以上为个人一些不成熟的观点，抛砖引玉，供大家一同探讨。 *Critical Thinking 能力不太好用语言来解释。类似于逻辑推理能力，加上整体构建和战略层面思考（ Strategic Thinking ）能力。（题外话：前段时间听一个哈佛医学院的朋友讲，他们实验室一个发了两篇 Nature 正刊的博后申请 NSF 的 K99 基金落选。 K99 相当于国内的“青千”，是主要资助优秀青年科学家建立实验室的。一人发过两篇 Nature 正刊，这在美国也是很罕见的了。但居然连美国的“青千”都拿不到。说明他们评选“青千”的专家组没有只看文章数量和 IF ，而有其它更多实质能力的考察，比如“种树”能力。）; 292 次阅读|1 个评论

从安全原理层面浅谈武汉肺炎控制的8条途径及相关问题: 热度 1 After50 2020-1-25 13:43; 从安全原理层面浅谈武汉肺炎控制的 8 条途径及相关问题近期发生的传染性肺炎之所以对全国产生巨大的影响甚至使很多人恐慌，在世界范围也引发很大的关注，其原因是这类流行传染病存在大面积人群传染甚至死亡的难以预测的巨大动态风险，而且这类风险可以直接导致整个社会经济活动停止和产生巨大经济损失并恶性循环。从安全原理控制危险源的逻辑途径分析，有效的途径有：消灭病毒，弱化病毒，抵抗病毒，个体隔离，区域隔离，远离病毒，警示教育，综合措施八条途径。下面分别简述如下：第一条途径，消灭病毒。这一条主要是生命科学和医学领域的研究范畴和任务。对于刚新生成的恶性流行传染性病毒，当人们一下子还找不到有效的消灭这类病毒的药物和治疗方法时，采用类比思路借鉴过去相关的经验和方法也是比较有针对性的途径。第二条途径，弱化病毒。从一般规律判断，少量病毒总比大量病毒的活力和威力要小。因此，加强通风、搞好清洁卫生、增大人与人的距离、扩大人所在空间单位人员的空间体积等，在某种程度也相当于弱化病毒的攻击能力和寄存场所等。第三条途径，抵抗病毒。每个人自身都有一定的抵抗病毒的免疫能力。我强敌就弱，我弱敌就强。如果自身的健康状态和抵抗力增强了，被病毒攻击得病的概率就小很多。因此，在流行病期间，保持自身的健康至关重要。第四条途径，个体隔离病毒。这是比较有效的途径，比如佩戴有用有效的口罩，未被感染的人可以防止病毒侵入，被感染的人可以防止病毒传播。但口罩的隔离作用是非常有限的，不可能完全隔离病毒，更不能消灭病毒；还有就是必须有有用的口罩和正确的佩戴，有些人不习惯佩戴口罩，或是佩戴质量很差的口罩，或是不正确佩戴口罩，都会影响隔离效果；而且使用过的口罩也会成为污染的危险源，用后需要做正确的处理，如开水杀菌或烧毁等。第五条途径，区域隔离病毒。如一个家庭、一个社区或一个城市的隔离，当有较多人被病毒感染，为了防止更大范围的扩散传染，实行区域隔离是非常必要的措施。但由于现代社会人们生活衣食住行、生产经济活动的相互依赖、各种生命线工程、互联网、物联网、海陆空多种交通并存等，甚至可以说整个地球已经是 “ 地球村 ” 了，这给区域隔离带来了巨大的难度，也会对整个地区的经济乃至更大范围的全社会经济带来巨大的打击。因此，做出这类隔离的决策是非常艰难和之分重要的，需要强有力的行政行为和大量的储备物质支撑，也需要有很多配套措施，比如隔离城市的生活供给平衡、内部医疗等问题，还有更多具体措施和法律法规、人权伦理等方面的问题。第六条途径，远离病毒。逃离细菌感染区这绝不是可取的方法，也不是这一条要说的。这里所说的远离病毒是指那些没有疫情和病毒感染的地区的人，再不要到处乱跑、胡乱发声添乱甚至成为新的病毒感染源，如果这样那是更不应该的。第七条途径，全民科普和警示教育。在病毒感染区和非感染区的所有人，加强卫生知识宣传教育，不论是个人卫生、预防性消毒（用品、环境、排泄物等的消毒）等方面的知识，每个人都要学习和践行。第八条途径：系统综合措施，这也是非常重要的。这里就不重复多叙述了。在上述多条途径中，在不能消灭病毒的阶段，隔离危险源（不管是隔离病毒、隔离感染个人、隔离感染少数人群、还是地区区域性的隔离等）、切断病毒传染途径、降低人群易感性（包括健康身体和抑制恐慌心理等）最为重要。安全是一个系统工程，安全是每一个人的事；传染病防控也是一个系统工程，也是每一个人的事，最需要从我做起。做好恶性传染病防控，以下六条至关需要： 1 ）我决不要有作死伤害自己和间接伤害别人的行为（比如残害和乱吃野生动物等）； 2 ）我要健康，我的健康不仅是自己的需要，平时就要有这种观念； 3 ）我追求健康安全，我要拥有预防传染病的健康安全知识； 4 ）如果已经是受感染者更不要做出有感染伤害别人的行为，要有牺牲自己和公益之心； 5 ）我有防范传染的知识和措施，我不要被别人和污染环境感染伤害； 6 ）我能尽自己能力宣传教育周围人减少感染。顺便谈几点新型恶性传染性病毒风险评估的问题。这类问题由于病毒本身不清楚、感染人致病机理不清楚、增长速率不清楚等；传播感染的载体为可以流动和人们共同需要的空气，而且是人类肉眼看不见摸不着的；其结果能够导致短时间人类死亡，并且会导致社会经济活动巨大损失的。因此，造成风险评估非常困难，风险评估及其风险评估本身的风险巨大。由上得出从风险视角以下三层问题是值得开展研究的：第一层次问题：致命性呼吸性人传人流行病动态风险评估方法及其特殊性研究；传染病重大风险评估之风险的研究，即对风险识别、评估结论的准确性所隐含的风险的评估，过大、过小都会造成具大的损失；动态连续风险评估方法的研究，即需要知道风险的变化梯度、随时间的变化率的大小等；重大风险存在周期的评估研究，即风险存在时间的长短问题。第二层次问题：传染病重大风险的组成和计算新方式；发生的概率（瞬间发生的概率）的计算方法；严重度的计算问题（直接损失，间接巨大损失等）；暴露时间和暴露度等问题的研究。第三层次问题：传染病重特大风险的化解、转移、分散等方法和预案及对策研究等。由于时间匆忙来不及仔细思考内容和推敲文字，上述内容有不妥之处请见谅。（吴超写于 2020 年元月 25 日春节初一）; 个人分类: 安全科学理论|7875 次阅读|1 个评论

我们不知道的125个科学问题（15）记忆的存储与提取: 热度 1 Zhanglincn 2019-8-16 20:56; 上接第14个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1114668.html 15. How Are Memories Stored and Retrieved? 记忆如何存储和恢复？人脑是任何个体拥有其独特世界的全部基础，这个横跨在两耳之间重达 1.4 公斤（ 3 pounds 指脑组织）的物质（如果包括承载脑组织的头骨、牙齿和面部肌肉等外围组织后大脑重量在 10 到11 ponds 左右，即 4.5-5 公斤）包含了一个人所知道的任何事物：关于这个世界有用没用的一切知识的概况，个人的生活经历和人生历史，个体所掌握的从骑自行车到劝说爱人去外面倒垃圾的所有技能，等等。总之，存储在大脑里的所有记忆构成了一个人的全部世界。所以，让我们每一个人独一无二的东西就是记忆，不同的记忆刻画了不同的个体，并保持了独特个体的连续性。尽管个体之间肉体上的差别很小，而且不同时期人的肉体也在不停地改变（一直在不断地更新代换），但这个独特的人却一直存在，其根本的原因就是大脑中独一无二的记忆。所以理解记忆在大脑中如何存储对于认识自己、改变人生都是一个至关重要的问题。神经科学家们在识别大脑的关键区域和不同功能分子的潜在机制方面已经取得了巨大的进步。然而，还有许多重要的问题目前仍无法解答。并且，在整个大脑和分子机制的研究之间还存在着一条明显的鸿沟，因为从分子机制层面到大脑宏观记忆之间不存在必然的逻辑关系，也就是说研究清楚了每一个神经元分子的内在机制后并不能必然清楚地解析出整个大脑的记忆功能。现代记忆的研究工作被认为起始于 1957 年的发表的一篇论文，该工作的核心是持续研究了一个叫 Henry Gustav Molaison （ H.M. ）的神经病人（该患者是二十世纪大脑神经学的著名案例，被称为 H.M. Case ）。大约 7 岁的时候， H.M. 在一次意外中脑部受伤，然后他开始出现轻微的癫痫症状，并随着年龄的增长其癫痫不断加剧，他 16 岁的时候癫痫变得非常严重， 27 岁的时候他彻底丧失了工作能力。正是这个时候，一个神经科学的研究团队开始了对其长达 50 多年的治疗研究（从 27 岁到 82 岁），该项著名的研究工作对揭示大脑的记忆机制起到了重要的推动作用。 1953 年， 27 岁的 H.M. 饱受大脑癫痫的折磨，他被带到了哈佛医学院的神经外科医生 Scoville 博士的面前，为了减轻他的癫痫症状，医生决定将其大脑两边的内侧颞叶（ MTL ）做整块的切除（图一）。手术很成功，他的癫痫不再发作，但却使 H.M. 失去了记忆能力（健忘症），也就是手术后的 H.M. 不能记住所有新发生的事情，以及任何他见过的人。这个案例表明包括海马体在内的内颞叶（ MTL ），对于形成新的记忆至关重要。对 H.M. 的深入研究还揭示出记忆并不是单一的。对 H.M. 的另一项研究是让他做一个镜像绘画的练习，虽然 H.M. 并不能记住他曾经做了什么练习，但他的镜像绘画能力在 3 天之后稳步提升。这个实验发现对大脑来说，记住如何做与记住什么事情并不相同，也就是运动的记忆和知识信息的记忆是不同的记忆，它们分属于大脑的不同区域。图一大脑区域图和内侧内侧颞叶（ MTL ）借助动物实验以及人脑影像学的发展，科学家们现在对于各种不同种类的记忆以及每种记忆与大脑的哪一部分相关有了深入的理解和认识。但从区域到整体的知识缺口依然存在。虽然 H.M. 的案例确实证明内侧颞叶（ MTL ）对于陈述性记忆（即对事实与事件的记忆）非常重要，然而人们对该区域依然一无所知，在记忆的编码与提取过程中该区域的各个不同组分之间是如何相互作用完成记忆存储和提取的问题仍未被解决。而且，内侧颞叶（ MTL ）也不是陈述性记忆最终的存储室，这类记忆很明显被存储于大脑皮层中，而且能够长期保持，但这到底是如何发生的以及记忆在大脑皮层中是如何表现的，至今仍不清楚。在一个多世纪以前，伟大的西班牙神经解剖学家 S. R. Cajal （拉蒙 . 卡扎尔）就提出，记忆的形成和神经元之间相互联系的加强有关。那个时代人们普遍认为成人的大脑不会再产生新的神经元，所以拉蒙 . 卡扎尔对记忆做这样的合理假设：记忆一定是改变了已经存在的神经元之间的某种联系。但直到现在，科学家们关于这个方面的证据依然很少。从二十世纪七十年代起，基于分子生物学的神经系统研究已经鉴定出与记忆形成有关的许多分子。它们当中有很多分子的功能相当复杂，它们同时与陈述性和非陈述性记忆都有关，并且这种分子在很多物种，如海蛞蝓、果蝇以及啮齿动物中都存在，所以记忆的分子机制目前看来依然是没有被开发的不毛之地。但这些工作的主要贡献在于阐明了短期记忆（持续数分钟）是对神经元之间已存在的突触进行了化学修饰，从而强化了神经元之间的联系；而长期记忆（持续数天或数周）则涉及到蛋白质的合成，并且很可能形成了新的突触。然而尝试把这些分子机制与全脑功能联系起来仍是一项重要的挑战。连接二者之间的一个潜在桥梁是一类被称为长时增强效应（ LTP ）的过程，这是一种已在啮齿动物的海马体切片中经过详细验证的效应：神经元突触刺激持久性增强作用（用高频脉冲刺激化学突触前端，与突出链接的后端细胞如果对刺激有响应，即发生了 LTP 诱导，那么停一段较长的时间后，继续进行高频脉冲刺激，会发现突触后端细胞群的响应增强，表现在细胞的兴奋性突触后电位获得增强和延长，这表明了突触刺激通道的记忆作用）。 LTP 被广泛认为可能是一种记忆的生理基础，如果有决定性证据表明 LTP 确实是活体大脑记忆形成的基础，那么这项工作将会是一个重大的突破。与此同时，更多的问题还在不断地涌现。最近的研究发现当动物在学习一项新的任务时，视觉的神经活动模式会在其睡眠期间被重演。这种行为是否起到了记忆固化的作用？另外的一些研究工作表明我们的记忆其实并不像我们通常所认为的那样可靠，为什么记忆是如此的不稳定呢？一条线索可能来自于最近的研究，该工作获得一个颇有争议的观点：记忆在每一次被唤醒时都会被改变。最后， 1990 年的一项研究工作彻底推翻了神经元不能再生的教条，实验表明：海马体的所有部位实质上都是孕育神经元的温床，它终生都在不断产生新的神经细胞。至于这些新生的细胞在多大程度上支撑着大脑的学习和记忆，现在我们依然需要拭目以待。（GREG MILLER）参考文献： Scoville and Milner. Loss of Recent Memory After Bilateral Hippocampal Lesions. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry (1957) vol. 20 (11) pp. 11-21.; 个人分类: 科学教育|5665 次阅读|1 个评论

关于基金申请书中“科学问题”的思考: 热度 2 wfangimm 2019-5-24 21:34; 由于国家自然基金评审指南中对科学问题的强调，以及今年化学部增加了科学问题属性的分类评审，让我又重新开始审视“科学问题”这个我在数年前的博文中曾提及、但在申请书中较少见到令人满意的描述的所谓“科学问题”。比较常见的现象是把科学问题与技术问题混同。药学研究课题中最常见的就是药物研发，而且不问理由只求效果好坏的某种分子或产品的研发项目，鲜能提出科学问题（如果能提出恰当的科学问题倒会让我意外）。可是自然基金不同于某些实用性极强的项目所追求的目标。那种项目只要做出活性好/毒性低的分子就行，而自然基金所注重的基础研究项目最好要说出个道理，让自己的项目成果不仅仅为自己的项目服务，而能推动一类分子、一类靶点乃至某一学科的发展。这个要求不过分吧？我觉得如果过去大家水准还达不到或者认识不足，现在应该开始培养这个意识，向这个方向努力了吧？针对药物研究而言，科学问题从大到小或者从上到下可以分为这样几个层次： 1. 药物科学或者某个学科（如药化、药理）的一般规律，或者某个重大疾病的治疗方式，可以作为科学问题提出。不过这种层次的问题，需要重大/重点项目乃至多个项目的积累才能回答（可能也只是一部分）。我的疑问是：如果把这种大的科学问题提出来，但在一个较小的项目（如面上项目）中只尝试回答其中很小一部分是否可以呢？ 2. 某个靶点或某种比较小的单基因或少基因疾病（之所以把重大复杂疾病放在上一层次，是因为规模大和时间长的原因），这类科学问题适宜用类似美国NIH的R01项目进行研究。其中的科学问题主要是：这个靶点或者这种疾病有什么未解决的难题？对于新靶点和新发现的疾病，可以说问题到处都是，一抓一把；对于“老”靶点和“老”疾病，在充分认识已有什么结果，并在项目中提出自己的独特见解，应当成为科学问题的重要来源。顺带说一句，本人认为这种稳定支持某一长期方向性研究的基金类型，是美国生物医学及相关领域鼓励很多科研“个体户”不断在各自领域深入探索，从而保持原创成果不断的重要方式之一。中国的国自然面上项目无论支持力度（特别是连续性方面）都不能与之相提并论。尽管本人尽一切机会鼓吹支持连续性研究，但人微言轻不知能有多大用处。希望学界同仁特别是大佬们能认同并推动这个趋势的发展。 3. 申请书比较常见的科学问题，例如某类分子的结构变化究竟倒是什么活性变化/对某靶点的作用变化或者说构效关系等等，是否算真正的科学问题？这一点让我很疑惑。不可否认，回答这类问题对于作用于某个具体靶点或者具有某种活性的一类分子的研究（通常就是一个面上项目的选题）肯定是有意义的，但这算是科学问题，抑或仅仅满足于某个项目研究的技术性问题？虽然我在评审中有时会与申请人探讨或者是质疑这些是否为科学问题（我并不认为评审人一定比申请人高明，大家一起探讨应当有利于科研的发展），但其实我自己也不是很有把握，在这个问题上究竟怎么界定“科学问题”。还有一个让我困惑的地方就是，如果构效关系研究都算作科学问题，那么所有的药研项目岂不是都有类似的科学问题，只需要把限定词改头换面一番，称为xxx的构效关系研究，这样提出科学问题不是有点奇怪吗？最后，如前所述，也就是那种不问理由只求效果好坏的某种分子或产品的研发，离提出科学问题就更远了，那类项目不宜申请国自然，还是去申请其他强调应用的渠道的资助，或者寻求企业合作开发，不知各位学界同仁以为如何？当然，各个学科的科学问题也许有各自学科的特点，那么这就要科学网上不同领域的“科学家伙”们七嘴八舌一番了。欢迎批评指正，百家争鸣。; 个人分类: 教学科研|31553 次阅读|2 个评论

“都发文章了还不算做科研？”: 热度 31 wangdh 2019-4-7 11:13; “都发文章了还不算做科研？” 王德华有次与学生聊天，学生汇报了一个实验的结果，然后说现在数据够了，可以发一篇文章了，后边就要换另一个课题了。理由是现在的实验结果不理想，不想在这个题目上花费很多时间了。学生惜时如金，当值得赞许。毕竟三年的博士学习时间，要想做点好一点的工作是有些紧张的。我顺口说，可以写文章了，但你那不是在做科研。学生楞了一下，满脸的疑惑。我解释道：有些人发表了不少论文，你仔细看就会发现，东一榔头，西一榔头，没有自己的学术领域，没有专注的科学问题，严格说这不是在做科研，这就是在造论文，这些论文意义不大，对学术界的发展也没有多大贡献（对于当今的科研绩效是有用的！）。正规的科研不是这样的。这种思想不对，意识不对。什么是科研？科学研究是针对科学问题的，是要解决问题的，是要回答科学问题的。所以首先要了解这个课题的意义，学术界的发展，未来可能的应用，潜在的价值等。对科学问题的认识越深入，越全面，目标就越明确。论文不是科研的唯一。科学问题的意义和价值才是最重要的。科研是需要发表论文的，但发表了论文不一定就是在做科研。做科研的目的不是发表论文，发表论文是一种交流方式，是向学界宣布对所解决问题的一种回答。这个答案还需要同行的关注、验证和评论等过程，也许被后来证明是有缺陷，甚至是错的，也许会被提供进一步的证据，进一步提升和发展。初学者进入一个新的领域需要花费很大的精力去了解这个领域的发展，相关的理论和学说，相关的重要发现，相关的促进和引领领域发展的学者和实验室。一旦选定了一个领域（课题），有可能是自己未来的学术领域，所以不要轻易放弃。; 个人分类: 研究生教育|16454 次阅读|67 个评论

青年和面上基金申请项目应聚焦于“小而精”的科学问题: 热度 9 qsqhopeiggcas 2019-2-28 09:25; 近几天，貌似基金申请者进入了最后的“冲刺”阶段，我几乎每天都会收到“青椒”发来的一两个青年或面上基金本子，让我把把关，提提意见。作为一位“老江湖”，如能帮助 TA 们提高本子写作质量，助其“中标”，自然是乐意学“雷锋”滴。看完这些基金本子，有一个共同的感受，那就是拟申请项目研究的问题太多、太泛、太大，想以“大而全”取胜，这既是申请者难以完成的任务，又是基金申请的大忌。即使基金重点项目，也提倡面向“小而精”的科学问题，至于青年和面上基金项目申请，更应如此。例如，某拟申请的面上基金项目，研究软岩隧道底鼓机理，研究的时段从设计、施工到运营期间，内容包括软岩特性、地下水、荷载、支护时机和方式对底鼓机理的影响，想把所有问题一网打尽。我毫不客气地指出“该申请涉及的时间跨度（从设计、施工到运营）太长，研究的问题太多、太泛，但看不出杀手锏在哪里。此外，未从众多影响底鼓的因素中提炼出一两个关键因素，觉得像大杂烩。这对面上申请项目是不合适的，贪大求全是基金申请的大忌。建议理顺下思路，找出个可行的、小的、且是瓶颈的科学问题开展研究，方能说服评审专家。” 基金申请项目未中标的的一个重要原因是不少申请者没有提出明确的科学问题，或者凝练出的科学问题“欠火候”。那么，关键科学问题的内涵是什么呢？在我看来，得满足：（ 1 ）若向前推进一步或解决之，有重要意义；（ 2 ）属于制约某具体学科领域科学发展的“瓶颈”问题，一旦找到正确的“突破口”或开启“那把锁”的“钥匙”，则势若破竹，能深入揭示隐藏在“黑暗”中的自然现象演化奥秘。虽然自然现象的演化受多种因素影响，但往往“万变不离其宗”，找到了这个“宗”，就等于找到了“突破口”或“钥匙”。多数情况下，申请者提出的科学问题虽有重要意义，但太泛不具体，看不出“突破口”在哪儿，说明对关键科学问题的凝练不到位，容易被评审专家“灭掉”。所谓抓住了关键科学问题，往往是找到了那个“宗”，“宗”往往是“小而精”的问题。所以说，要想基金申请项目中标，在凝练关键科学问题方面要多下功夫。凝练的科学问题够“火候”，往往出乎预料之外又在情理之中，给人眼前一亮的感觉。这样的申请项目如果具有可行性和申请者有一定的科研基础，还愁不中标吗？相关：如何凝练具体的关键科学问题？ http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1131989.html 面上基金申请：切忌贪大求全 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1101899.html; 个人分类: 基金杂谈|29926 次阅读|15 个评论

中医药重大科学问题和工程技术难题值得关注: fqng1008 2019-1-30 10:42; 中华中医药学会标准化办公室主任助理、中华中医药学会青年委员会秘书长张霄潇博士就“中医药重大科学问题和工程技术难题”进行了预分析。这次征求意见，既说明中国科协在科学研究中将发挥顶层设计的积极作用，也展现了中华中医药学会各专委会的理论概括水平的差异。其中，在37项候选问题中，脾胃病专委会和青年工作委员会各提出9项，接近一半。其他专委会可能有点措手不及，或者思考不够，至少一半以上没有提交。另外，最应该发表意见的基础理论专委会竟然1项未提，实在是有些遗憾。因为从总体上看，对于中医药重大科学问题最有发言权的应该是该专委会，但竟然沉默不语，意味着什么？附张霄潇：中医药重大科学问题和工程技术难题预分析（征求意见稿）按照《中国科协办公厅关于征集2019重大科学问题和工程技术难题的通知》（下称《通知》）的要求，2019年1月4日至18日，中华中医药学会学术部组织向各专科分会征集了中医药重大科学问题和工程技术难题，中华中医药学会青年委员会也征集了各委员意见并于1月13日专门组织了一次研讨会。中华中医药学会是中医药领域成立最早、权威性最高的学术组织，各专科分会也基本涵盖了该领域最知名的专家，青委会基本代表了最具发展潜力的青年专家，通过该形式征集的中医药重大科学问题和工程技术难题一定程度上能反应中医药领域学者共同关注的焦点学术话题。根据《通知》要求，中华中医药学会拟在2月中下旬组织专家论证会，将从各分支机构征集的候选问题中遴选3-5项中医药重大科学问题和工程技术难题提交中国科协。为了做好下一阶段的专家论证工作，本着“工作即学习”的原则，笔者仔细学习了各机构提交的37项候选问题，通过梳理归纳，主要涉及中医药原创理论科学内涵、中医药临床价值、中医药作用机制特点、中医药标准化、中药现代制药技术、中药资源关键技术、符合中医药特点的管理体系建设等七方面。一、如何阐释中医药原创理论的现代科学内涵？由于中医药原创理论科学内涵阐释不够，导致中医药重大科技成果标志性、引领性不足，相关技术的延展性不强，与现代科学技术的兼容性不高，这一定程度制约了中医药的发展。例如：青委会提出的“脏腑、药性等中医药原创理论的现代科学内涵阐释”、炮制分会提出的“中药炮制’制药论’的科学内涵”。这类问题属于重大科学问题。二、如何明确中医药的临床价值并进行科学评价？中医药的临床价值是中医药继承和发展的生命线，科学回答中医药的临床价值是亟待解决的技术难题。仔细研究各单位提交的意见，中医药的临床价值又可以细分为三类，一是满足临床重大需求，解决临床关键问题，例如：血液病分会提出的“中医药综合防治难治性急性白血病”；二是体现中医药的比较优势，属特色治疗领域，例如：脾胃病分会提出的“癌前病变的中医药治疗”；三是联合、替代或补充治疗体现中医药价值，例如：儿科分会提交的“中医药干预减少儿童细菌感染抗生素应用”。此外，建立科学的评估方法测量中医药的临床价值，回答有没有临床价值？有多大临床价值？也是学者关注的热点，例如：青委会提出的“基于叙事医学的中医药疗效评价方法”、妇科分会提出的“异常子宫出血中医药治疗方案优化及临床评价方法”。三、如何阐明中医药的生物学作用机制及其特点？明确临床价值是结果，结合中医药的作用特点，建立能阐明名中医药的生物学作用机制及其特点的方法是关键科学问题。根据各单位提交的建议，该类问题又可以细分为两类，一类是完全基于现代科学体系，结合中医药疗效特点的评价方法，例如：青委会提出的“基于中药疗效特点的精准药效评价模型构建”、“中药复杂药代动力学解析方法”；另一类是体现中医药理论（如：治则）特点的生物学表征方法及机制，例如：耳鼻喉分会提出的“培土生金法对肺脾气虚型变态反应性疾病作用机理”、脾胃病分会提出的“基于中医‘三因制宜’理论探讨功能性消化不良发病机制”。四、如何解决中医药客观化、标准化的问题？客观化、标准化是工业文明的发展的基石，也是社会大规模协作、批量工业生产的基础。中医药的诞生发展于农耕文明，有其历史属性和特色，但为了顺应现代社会发展的需求，诊疗客观化、产品标准化是必由之路。各单位提出的意见也体现了多领域学者对该方面的重视，例如：脾胃病分会提出的“建立统一的胃食管反流病中医诊断、分型及辨治体系”，药理学分会提出的“中药药理研究规范化”，青委会提出的“基于人工智能和大数据的名老中医学术传承”。实践证明以化学为基础的化学药质量标准构建思路，以及以生物效价为基础生物药质量标准构建思路与中药质量控制均不能完全相适应，如何充分利用新技术（如：传感器、大数据）建立中药的质量标准体系是普遍关心的话题。例如：青委会提出的“中药关键质量属性辨识”，毒理分会提出的“中药饮片标准化体系”。五、如何将现代制造技术合理应用于中药制药领域？制造业水平是一个国家科研能力和综合实力的重要体现；中药产业是中药事业发展的重要经济支撑；中药制药既体现制造业水平也支撑产业体系，是衡量中医药行业发展重要指标之一。例如：青委会提出的“中药智能制造关键技术体系”、制剂分会提出的“中药制剂制备中的超分子化学机制”。这个领域是典型的工程技术难题。六、如何合理应用现代技术保障优质的中药资源？中医药应用的终点是临床但起点是资源，优质的中药资源是良好的临床疗效的基本保障。随着生命科学、农学等领域科技的进步，可以应用于中药资源领域的现代技术越来越多，如何合理应用现代技术保障优质的中药资源是行业热点话题。例如：青委会提出的“基于合成生物学的中药资源开发新技术”、“中药材种子种苗繁育等关键技术体系”。七、如何建立符合中医药特点的管理机制？管理思路科学合理中医药事业的发展将事半功倍，反之……随着国家医改不断深化，相关政策逐步出台，中医药面临的问题也逐步显现，例如：中医药服务的合理定价机制、医保报销中如何合理评价中药是否超适应症，中药的治疗价值与辅助价值如何评估，按病种付费机制建立与中医临床路径的关系等。如何建立符合中医药特点的管理体系，这类管理领域的工程问题也逐步受到关注，例如：某分会提出的“基于路径数据整合的中医医疗服务定价决策机制”。附件：征集问题汇总表序号推荐单位中文题目 1 中药制剂分会中药制剂制备的超分子化学机制 2 基于路径数据整合的中医医疗服务定价决策机制 3 妇科分会异常子宫出血中医药治疗方案优化及临床评价方法 4 肝胆分会补肾祛邪法治疗慢性 HBV 携带者 5 耳鼻喉分会培土生金法对肺脾气虚型变态反应性疾病的作用机理 6 脾胃病分会胃癌前病变的中医药治疗机制 7 脾胃病分会基于 ELL2 调控慢性萎缩性胃炎癌变机制及脾胃培源方干预效应 8 脾胃病分会胃癌前病变精准诊断与分阶段辨治的中西医协作方案 9 脾胃病分会中药替代抗生素治疗幽门螺杆菌的临床方案 10 脾胃病分会胃溃疡抗复发的中药治疗 11 脾胃病分会建立统一的胃食管反流病中医诊断、分型及辨治体系 12 脾胃病分会基于中医“三因制宜”理论探讨功能性消化不良发病机制 13 脾胃病分会 ”肝主疏泄”理论与脾胃病的关系 14 推拿分会传统非药物干预与神经功能损伤康复 15 推拿分会手法干预骨关节炎的客观物质基础 16 整脊分会腰椎过伸牵引下胸颈椎前后纵韧带与椎间盘生物力学的实验研究 17 耳鼻喉分会变应性鼻炎病证结合诊疗体系的构建与临床应用 18 儿科中医药疗法减少儿童细菌感染性疾病抗生素应用 19 中药炮制分会中药炮制“制药论”的科学内涵 20 脾胃病分会中药新药防治溃疡性结肠炎的疗效机制及其现代化创制 21 中药实验药理学分会中药药理规范研究 22 中药毒理与安全性研究分会中药饮片的标准化 23 中医药信息学分会脊柱退行性病变针灸疗效机制的客观评价 24 风湿病分会类风湿关节炎中医药治疗方案优化及循证评价 25 外治分会足踝疾病的临床与基础研究 26 中药化学分会中药小分子化合物库的建设 27 血液病分会中医药综合一体化防治难治性急性白血病 28 免疫学分会中药防治类风湿关节炎的临床研究 29 青委会脏腑、药性等中医理论的现代科学内涵 30 青委会基于中药疗效特点的精准药效评价模型构建 31 青委会基于叙事医学中医药疗效评价方法 32 青委会基于人工智能和大数据的名老中医学术传承 33 青委会中药关键质量属性辨识 34 青委会中药复杂药代动力学解析 35 青委会基于合成生物学的中药资源开发技术 36 青委会中药智能制造关键技术 37 青委会中药材种子种苗繁育等关键技术体系因才疏学浅，能力有限，整理内容可能多有不足，为了做好下一阶段专家论证遴选工作，还请各分会专家指正完善，联系人：张霄潇，电话：18610011828，多谢支持！; 个人分类: 思考中医|6008 次阅读|0 个评论

买车和发文章: 热度 21 weijia2009 2018-10-11 12:18; 买车和发文章贾伟前两年跟朋友聊天时听到一个很有意思的比喻：发论文和买车相似，贬值很快，一个漂亮的工作，发表三五年后便少有人问津了；而搞出一项有价值的专利技术就不同了，就像买房，往后会不断增值。我觉得这话颇有道理。当然赞扬这句话是有风险的，因为这是在推崇应用研究而轻视基础研究。这些年来很多忧国忧民的海归大牛们一直高屋建瓴地呼吁要重视基础研究，国家要加大投资力度。而我们现在的问题好像不是不重视基础研究，而是千军万马都涌向做基础研究发大文章这根独木桥，你想要走个岔道，做点实用技术发个低点的文章都不行，你立即会被鄙视。更要命的是，年度考评的时候你还得为那些拿了“高影响因子奖金”的同事使劲儿鼓掌并上前握手祝贺。下一年度，你连新学生都招不到了。高点数文章的研究水平未必都高！这个我就不需要多加证明了。其实，不论基础研究还是应用研究，都是做研究，而做研究必须是眼睛盯着问题（而不是盯着论文的影响因子和后面的奖金和头衔）。一个医学研究问题的提出需要来自于临床，研究者要有能力将这种临床问题上升到一个理论层面加以研究，在机制上说清楚之后，再要回到实践中去设法解决它。前者是基础研究，后者便是转化性或应用性研究。在研究工作中能够做如此的循环，才是一个务实的研究型学者。新的疾病诊断技术和治疗方法都是在高度聚焦于医学问题的基础加转化研究中诞生的。前段时间在网上看到一个关于美国人买车的调查新闻，有点意思。华尔街日报 (The Wall Street Journal)曾对2,000多名受访者进行了一项调查，其中 35% 的人认为，富人只有开价格高于$75,000的车才能体现自己的身份。实际上，富人中90%的人开的车达不到这个标准。调查显示，美国百万富翁们最新购入的座驾价格中位数为31,367美元；千万富翁为41,997美元。调查人员对三个收入人群的购车喜好进行了调查和测算：年收入250,000美元以上； 100,000至249,000美元；以及100,000美元以下。年收入达到或高于250,000美元的人中有39%（约九十多万户）购买豪车; 而美国约有3,000万家庭的年收入在5万到 10万美元之间，他们中有约8% （约240万个家庭）购买了豪车，这个比例无疑是最低的，但由于基数高，这部分家庭总数是高收入豪车买家人数的2.5倍。也就是说马路上开高端车的人中多数不是富人。问题来了，为什么很多收入并不高的人却热衷于购买豪车呢？原因很简单，因为他们希望自己看上去跟富人一样。这跟我们科研人员都想发好文章的道理似乎是一样的，都想被看着高大上，至于科学问题的好坏以及科研本身水平的高低，那是次要的。; 24077 次阅读|37 个评论

解答关于“地震预测”的某些科学问题: 热度 2 qsqhopeiggcas 2018-8-5 09:55; 2018 年 7 月 28 日，那是炎热的一天，我收到了四川地震局某员工的来信，讨论有关“地震预测”问题，我们已做了回复（见下面）。鉴于 TA 提出的问题具有一定的共性，可能引起圈内人士的兴趣，为加深对“地震预测”问题的理解、提高公众对地震问题的认知，我把来信（见附录）以及问答分享下，期望略有裨益，也希望能引起深入热烈的讨论。 XXX （考虑到隐私问题，故隐藏了真实姓名），您好：很高兴收到您的来信进行学术交流。面对地震预测这一世界性科学难题，学术层面理应“纳百家之言，谋解决之道”。古人早已有云：“三人行，必有我师焉；择其善者而从之，其不善者而改之。” 针对来信中的观点或疑问，我们的回复如下。来信内容（ 1 ）：“ 如果我没猜错，当你把岩石力学试验的理论成果应用到地震预报，在你的内心中存在这样的逻辑链：岩石力学试验岩样破裂———滑坡面锁固段岩体失稳———滑坡面多锁固段失稳———滑坡体失稳———断层多锁固段失稳———孕震区发震模式。从实验室内进行的岩石力学试验，得到的岩样破裂模式和破裂过程是可信的。根据理论推导的峰值强度点和体积膨胀点的应变比值近于常数1.48，也是非常正确的，而且是一个堪称经典的发现。从这些坚实的理论和试验成果，推广到滑坡面上的锁固段破裂，在到多个锁固段破裂导致滑坡体失稳，这些应该都是没什么大问题的。因为滑坡体所处的力学条件与实验室的条件没有太大的偏差。但是，当把岩石力学试验成果推广到断层的多锁固段破裂失稳时，边界约束条件发生了重大的改变。虽然，我也承认滑坡体失稳和地震断层失稳本质上没什么区别，但我强调二者的边界约束条件截然不同，上述逻辑链的后两环有问题。 ” 回复： 1.48 是在考虑断层中锁固段特征和加载环境基础上，根据严格的理论推导获得的，多数情况下并不适用于室内岩石力学试验。下面介绍一下我们开展地震预测研究的逻辑链。无论锁固型岩质滑坡还是天然大地震，本质上都是锁固段（岩石）宏观破裂所致。因此，只有从锁固段（岩石）破裂行为入手，才可能彻底揭示两者灾变过程。在锁固段变形破坏过程中，峰值强度点作为非稳定破裂阶段与峰后阶段的分界点，其物理意义明确，即当外部荷载加载至该特征点时，锁固段将发生宏观破裂，产生具有显著地表破裂带的大地震。若能在峰值强度点之前找到一个普适存在的特征点作为前兆点，并建立两者之间定量关系，则可实现基于前兆点破裂行为对峰值强度点破裂行为的前瞻性物理预测。体积膨胀点作为锁固段稳定破裂阶段与非稳定破裂阶段的分界点，具有如下明显特征，即当外部荷载加载至该特征点时，即使荷载维持恒定不再继续增大，其内部裂纹也会自发扩展演化直至宏观破裂发生。换言之，锁固段若发生宏观破裂，其损伤演化过程必经过体积膨胀点，且在体积膨胀点会发生一个显著地震。综上可知，体积膨胀点可视为锁固段宏观破裂前可识别的普适性前兆点。因此，构建锁固段体积膨胀点与峰值强度点之间的量化力学联系，就成为对锁固段发生宏观破裂进行前瞻性物理预测的关键。为此，借助重整化群理论和损伤理论，我们最终建立了孕震断层中锁固段体积膨胀点与峰值强度点的力学联系。以单锁固段为例，其峰值强度点和体积膨胀点之间应变比值的理论解为上述理论公式仅与 Weibull 分布形状参数 m 值有关，而 m 值与岩石非均匀性及其加载条件（如应力水平、温度、加载速率等）有关。进一步研究表明，天然锁固段具有大尺度、扁平状的几何特征且承受极其缓慢的剪切应力（应变）加载或应力腐蚀作用，其 m 值处于低值，此时应变比近似为常数 1.48 ，正是该常数的存在，避免了准确测定深部岩石物理力学参数的困难，使得对地质灾害尤其是大地震的预测成为可能。然而，需指出的是，在室内常规岩石力学实验中，由于岩样几何形状、尺度等和实验条件与天然锁固段不同，其 m 值普遍较高，多数情况下应变比并非常数 1.48 。以上即为我们开展地震预测研究的逻辑链，即：概化出地震预测这一科学问题的本质（锁固段破裂）——找出解决问题的突破点（普适前兆点）——构建理论模型（理论解）——确定理论模型适用性（ 1.48 适用于描述地震，而不适用于室内岩样灾变过程）——回溯性检验与前瞻性预测——总结与完善。注意，以区域性大断裂围限而成的地震区表征的是一个活动块体（图1），其界定了地震区的地质边界，在同一块体内的断裂和地震是有直接力学联系的，地震区中的锁固段是地震区中积累高能量的构造部位，只能在地震区中以某种方式分布。图1 地震区与锁固段示意图 ( 地震区的边界为区域性大断裂) (1) 岩桥 (2) 断层中未破裂区段 (3) 凹凸体 (4) 次级断层所围限的块体来信内容（ 2 ）：“ 首先，岩土工程开展岩石力学试验的目的主要是测试各种岩石力学参数，不是用来观测岩体破裂失稳过程的。因此，当岩样发生破裂之后，一般就停止试验了。从试验中可以观察到岩石从无荷载到铸件加载到峰值强度点直至发生破裂的过程中，岩样的应力-应变之间的关联。对于我们所关心的破裂失稳现象，最特征的过程就是体积膨胀点到峰值强度点之间的非线性变化。但是，地壳岩石，尤其是震源体深部的岩石，不可能在观察到从空载荷逐渐加载到峰值强度点的过程。因为这个过程在漫长的地质历史时期早已完成，现在的地壳岩体应该处于都是处于体积膨胀点之后的阶段。岩爆现象可以作为地壳岩石的应力状态位于体积膨胀点之后的证据。岩爆发生足以说明浅表岩体尚处于峰值强度点附近，更何况深部岩体？所以，我认为，观察断裂失稳的岩石力学试验重点在于岩石体积膨胀点之后的行为，而且要在岩样破裂失稳后继续加载以观察后续多个周期性失稳的特点。 ” 回复：（Ⅰ） “ 岩土工程开展岩石力学试验的目的主要是测试各种岩石力学参数，不是用来观测岩体破裂失稳过程的。因此，当岩样发生破裂之后，一般就停止试验了。 ”—— 我们并不完全认同您的这一说法。事实上，测试岩石力学参数，仅仅只是岩石力学试验目的之一，研究岩石破裂过程、进而揭示地震机理也是岩石力学试验的重要目的。此外，岩样在峰值强度点发生宏观破裂后，灾变即发生。因此，峰后是否继续开展试验并不影响对灾变点的预测，因为前兆信息在峰前阶段。（ Ⅱ ） “ 地壳岩石，尤其是震源体深部的岩石，不可能在观察到从空载荷逐渐加载到峰值强度点的过程。因为这个过程在漫长的地质历史时期早已完成，现在的地壳岩体应该处于都是处于体积膨胀点之后的阶段。 ” —— 我们并不完全认同您的这一说法。以唐山地震区为例，该区有近 3600 年的地震记载，为洞察该区的地震活动性特征与加载模式提供了一个很好的实例，从图 2 可看出，在经历了长期的演化后，才发生了第一锁固段体积膨胀点标志性事件 —— 1597 年 10 月 6 日渤海 M S 7.5 地震，这说明在此之前唐山地震区构造加载应力，未达到体积膨胀点。我们推测，某个地震区从某一地震周期开始后，应经历这样一种类似的模式，这是因为上一轮地震周期需经历主震和余震阶段（图 3 ），对地震区施加的构造应力须卸载。图 2 唐山地震区公元前 1767-2015.11.21 之间 CBS 值与时间（ t ）关系（数据分析时选取 M S ≥5.0 （ M v = M S 5.0 ）地震；误差修正已被考虑）（箭头所指为标志性地震）图 3 地震区地震周期旋回我们的研究表明，全球 62 个地震区当前状态确实均处于某个锁固段体积膨胀点和峰值强度点之间的演化阶段。（ Ⅲ ） “ 我认为，观察断裂失稳的岩石力学试验重点在于岩石体积膨胀点之后的行为，而且要在岩样破裂失稳后继续加载以观察后续多个周期性失稳的特点。 ”—— 我们并不完全认同您的这一说法。如前所述，在峰值强度点发生宏观破裂后，是否继续开展试验并不影响对灾变点的预测，因为前兆信息在峰前阶段。对于单锁固段（单震源体）体系而言，当锁固段在峰值强度点发生宏观破裂后，灾变即发生，此时继续开展峰后阶段实验的意义不大，因为在同一地震周期，峰值强度点处标志性地震不可能是同一锁固段的重复宏观破裂，实际大地震的分布支持我们的认识（按照承载力由低到高的次序，每个锁固段累进性破裂发生地震）。对于多锁固段体系（多震源体）而言，一个锁固段在峰值强度点发生宏观破裂后，应力几乎全部转移到下一个锁固段，使其达到体积膨胀点发生标志性地震，以此类推。当最后一个锁固段发生宏观破裂时，主震发生！我们对全球 62 个地震区的分析表明，这种理解正确，而过去的“粘滑模型”则不能解释地震的实际表现，应是对地震演化行为的错误概化模型。过去的室内试验多为单震源体模型，难以模拟地震区多锁固段的真实累进破裂过程，这是以后试验应特别注意的地方。来信内容（ 3 ）：“ 其次，观察断裂失稳的岩石力学试验还要采用“等效材料”。普通岩石在地壳构造环境中，受到的加载是及其缓慢且有一定温度压力流体统计的，因此，其力学行为与“岩样”的力学行为是有差异的，表现出一定的塑性特征，应该是弹塑性体。由于实验室内无法模拟自然环境下构造加载，太缓慢了，所以，需要转换为在实验室加载统计下的“等效材料”来试验。如果可以找到这种等效材料，那么试验结果将更有指导意义。 ” 回复：我们知道，地震锁固段具有大尺度、扁平状的几何特征且承受极其缓慢的剪切应力（应变）加载或应力腐蚀作用，该过程是室内岩石力学实验难以模拟的。因此，要将室内试验结果完全推广应用到地震预测并不可行。换句话说，室内试验只能为探索地震前兆和规律提供线索，但很难用于“实战”。即使存在所谓的“等效材料”可以综合考虑加载环境等，但如何制作这种材料并界定其等效性同样是一个大难题。来信内容（ 4 ）：“ 第三，关于能量守恒原理的应用，我认为有欠妥的地方。从试验的应力-应变曲线得到峰值强度点后破裂释放的应变能与之前积累的应变能相等，所以，用Benioff应变表征断层位移。但是，实际的孕震体中的断裂破裂过程的能量守恒，应该不是这种模式，应该是：孕震体的总应变能=地震释放的应变能+孕震体内未释放的应变能。这种能量守恒模式很像是水库蓄水的形式，总库容=可用库容+死水库容。孕震体可用一次性释放的最大应变能对应于可发生的最大地震，仅占孕震体总应变能的很少的一部分。孕震体中全部可释放的应变能对应地震，可以称为是孕震体的震级上限。可发生的最大地震的震级与孕震体的震级上限是有差距的。 ” 回复：某个锁固段局部（微元）破裂发生地震时，该微元储存的弹性应变能，以地震波辐射能、断裂能、摩擦热能等形式释放。考虑到某微元完全破裂后，可认为其留存的应变能近似为零。这样，容易理解能量守恒原则的适用性及适用对象问题。由于可假定某一地震区的地震效率 h 为常量（有文献支撑—— Beeler NM. Stress drop with constant, scale independent seismic efficiency and overshoot. Geophysical Research Letters. 2011, 28 (17): 3353-3356 ），我们理论中的能量守恒原则，指的是地震区弹性应变能积累与释放守恒（主震前为积累，主震与余震为释放；微元弹性应变能 ≈ 地震释放总能 = 地震波辐射能 / h ），可以地震波辐射能为参量表述，即： E T = E M + E A 式中， E T 为主震前该地震区积累的弹性应变能， E M 为主震本身释放的弹性应变， E A 为余震释放的弹性应变能。能量守恒原则可帮助我们判断标志性地震是否为主震。特定地震区当前地震周期某次标志性地震发生后，令 E B 表示其发生前该区积累的弹性应变能， E C 表示其本身释放的弹性应变能，如果下述关系被满足，即 E B E C ，我们能够判断其不是主震。震例分析表明，上述守恒原则可靠。来信内容（ 5 ）：“ 第四，关于孕震区，也就是你的地震区的划分问题。你在最近的3.6版中强调了以深大断裂为边界，这一点也是我在划分地震预报区时遇到的困惑。由于大地震都是沿着块体边界分布的，若以深大断裂（往往都是发震断裂）为界划分孕震区，那么深大断裂上发生的地震究竟属于哪个孕震区呢？我的做法是以块体边界两侧一定范围为一类孕震区，另一类是除边界孕震区之外的区域。 ” 回复：我们对地震区（图 1 ）内涵的理解为：由区域性大断裂围限形成的断陷或隆升块体，块体内部断裂（地震）活动密切相关，相邻块体（相邻地震区）以剪切或挤压方式影响其加载方式或速率，但不改变各自大地震演化规律。由断裂线（断裂与地面的交线）界定的块体地表区域为地震区，可很好地表征该块体的地震活动性演化规律。地震区的分界断裂一般不会发生较大事件（这与过去活动块体边界带的概念不同），我们尚未发现正好发生在分界断裂上的地震，这是因为断裂有一定的倾角，发震有一定的深度。对位于地震区分界断裂附近的地震，其震中位于那个区就归属那个区。此外，地震区划分的对不对必须通过定量检验，即对初划地震区的标志性地震孕育过程进行分析，只有当该地震区标志性地震孕育过程、震级与能量关系均符合我们提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论时，才可认为其相应的地震区划分方案是合理的。如有疑问之处，欢迎继续交流。祝工作顺利秦四清中国科学院地质与地球物理研究所 2018.08.04 相关文献： . 秦四清 , 徐锡伟 , 胡平 , 等 . 2010. 孕震断层的多锁固段脆性破裂机制与地震预测新方法的探索 . 地球物理学报 , 53 (4): 1001-1014. . 秦四清 , 李培 , 薛雷，等 . 2014. 中国西南地区某些地震区强震孕育周期界定 . 地球物理学进展 , 29 (4): 1526-1540. . 秦四清 , 李培 , 杨百存 , 等 . 2016. 环太平洋、大洋海岭与大陆裂谷地震带主要地震区主震事件判识 . 地球物理学进展 , 31 (2): 574-588. . 秦四清 , 杨百存 , 吴晓娲 , 等 . 2016. 中国大陆某些地震区主震事件判识 ( Ⅱ ). 地球物理学进展 , 31 (1): 115-142. . 秦四清 , 杨百存 , 薛雷 , 等 . 2016. 欧亚地震带主要地震区主震事件判识 . 地球物理学进展 , 31 (2): 559-573. . 吴晓娲 , 秦四清 , 薛雷，等 . 2016. 基于震例探讨大地震的物理机制 . 地球物理学报 , 59 (10): 3696-3710. . 杨百存 , 秦四清 , 薛雷 , 等 . 2017. 岩石加速破裂行为的物理自相似律 . 地球物理学报 , 60 (5): 1746-1760. . 杨百存 , 秦四清 , 薛雷 , 等 . 2017. 什么类型的地震能被预测？地球物理学进展 , 32 (5): 1953-1960. . 陈竑然 , 秦四清 , 薛雷 , 等 . 2017. 岩石脆性破坏表征与 Weibull 分布适用范围 . 地球物理学进展 , 32(5): 2200-2206. . 薛雷 , 秦四清 , 泮晓华 , 等 . 2018 ．锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型．工程地质学报 , 26 (1) : 179-192 ． . 薛雷 , 秦四清 , 杨百存 , 等 . 2018 ．探讨与汶川地震有关的焦点科学问题．科学技术与工程 , 18 (11) : 1-15 ． . Chen H, Qin S, Xue L, et al. 2018. A physical model predicting instability of rock slopes with locked segments along a potential slip surface. Engineering Geology, 242: 34-43. . 陈竑然 . 2018. 锁固段脆性破坏特征研究 . 北京：中国科学院地质与地球物理研究所 . . 科学探索之旅：寻找大地震前兆的艰辛历程 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1122732.html . 浅源、中源与深源地震机理是一样的吗？ http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=575926do=blogid=1127201 附录：来信全文秦老师：您好！我是四川省地震局的员工XXX，现从事地震预报方面的研究。最近，我在考虑采用地震预报区的方案进行地震活动性研究，建立地震事件的震级-时间联合概率模型，对地震事件提出概率预报。在如何确定预报区的时候，需要用到孕震区的概念。百度一下“孕震区”，找到你的博客，得知你在2011年开始已经按照孕震区的概念提出《中国及其周边地震区划分图》，到2016年已更新至3.6版。同时，我也注意到了你提出的【孕震断层多锁固段脆性破裂理论】。对于这个理论我非常感兴趣，于是我不仅浏览了你的博文（很精彩，有真性情），还查阅了你有关地震预测的文章。冒昧写信给你，一来是表达钦佩之意，二来是想交个朋友，可以聊聊地震预报的问题。一个地震系统以外的学者，在自己的岩石力学领域取得傲人的成就，本可以功成名就，不必要涉足地震预报。大家都知道这是一潭深水，但你还是跳进来了。你把自己在岩石力学领域的成果应用到地震孕震机理，提出多锁固段地震预报方法。这是一个科学研究兴趣，但遭到了各种无端的攻击,但你依然没有放弃，还在不断完善自己的理论。看到你最近有篇博文“为何历经多年的试验研究，仍未找到岩体失稳的普适前兆呢？”，你的这段话“”如果：试样尺度大，且含有微裂隙（符合实际）；试样做成扁平状；加载速率极慢，时间持续两年；温度、压力与研究对象的环境条件匹配，估计大地震前兆能找得到，斜坡失稳前兆也能现身，且结果稳定能够重复。嗯，想明白后，撸起袖子加油干吧。”从这句话，我深感你是一位真性情的科学人，我虽然算不上是科学人，但作为地震系统一名从事地震预报研究的 “圈内人”，虽是无名小卒，却仍不住要对你点个赞。还要感谢你，你的工作对我有很大的启发和帮助。看了你的多锁固段孕震理论，想谈谈我的感想。如果我没猜错，当你把岩石力学试验的理论成果应用到地震预报，在你的内心中存在这样的逻辑链：岩石力学试验岩样破裂 ———滑坡面锁固段岩体失稳———滑坡面多锁固段失稳———滑坡体失稳 ——— 断层多锁固段失稳 ———孕震区发震模式。从实验室内进行的岩石力学试验，得到的岩样破裂模式和破裂过程是可信的。根据理论推导的峰值强度点和体积膨胀点的应变比值近于常数 1.48 ，也是非常正确的，而且是一个堪称经典的发现。从这些坚实的理论和试验成果，推广到滑坡面上的锁固段破裂，在到多个锁固段破裂导致滑坡体失稳，这些应该都是没什么大问题的。因为滑坡体所处的力学条件与实验室的条件没有太大的偏差。但是，当把岩石力学试验成果推广到断层的多锁固段破裂失稳时，边界约束条件发生了重大的改变。虽然，我也承认滑坡体失稳和地震断层失稳本质上没什么区别，但我强调二者的边界约束条件截然不同，上述逻辑链的后两环有问题。首先，岩土工程开展岩石力学试验的目的主要是测试各种岩石力学参数，不是未来观测岩体破裂失稳过程的。因此，当岩样发生破裂之后，一般就停止试验了。从试验中可以观察到岩石从无荷载到铸件加载到峰值强度点直至发生破裂的过程中，岩样的应力 - 应变之间的关联。对于我们所关心的破裂失稳现象，最特征的过程就是体积膨胀点到峰值强度点之间的非线性变化。但是，地壳岩石，尤其是震源体深部的岩石，不可能在观察到从空载荷逐渐加载到峰值强度点的过程。因为这个过程在漫长的地质历史时期早已完成，现在的地壳岩体应该处于都是处于体积膨胀点之后的阶段。岩爆现象可以作为地壳岩石的应力状态位于体积膨胀点之后的证据。岩爆发生足以说明浅表岩体尚处于峰值强度点附近，更何况深部岩体？所以，我认为，观察断裂失稳的岩石力学试验重点在于岩石体积膨胀点之后的行为，而且要在岩样破裂失稳后继续加载以观察后续多个周期性失稳的特点。其次，观察断裂失稳的岩石力学试验还要采用 “等效材料”。普通岩石在地壳构造环境中，受到的加载是及其缓慢且有一定温度压力流体统计的，因此，其力学行为与“岩样”的力学行为是有差异的，表现出一定的塑性特征，应该是弹塑性体。由于实验室内无法模拟自然环境下构造加载，太缓慢了，所以，需要转换为在实验室加载统计下的“等效材料”来试验。如果可以找到这种等效材料，那么试验结果将更有指导意义。第三，关于能量守恒原理的应用，我认为有欠妥的地方。从试验的应力 - 应变曲线得到峰值强度点后破裂释放的应变能与之前积累的应变能相等，所以，用 Benioff 应变表征断层位移。但是，实际的孕震体中的断裂破裂过程的能量守恒，应该不是这种模式，应该是：孕震体的总应变能 = 地震释放的应变能 + 孕震体内未释放的应变能。这种能量守恒模式很像是水库蓄水的形式，总库容 = 可用库容 + 死水库容。孕震体可用一次性释放的最大应变能对应于可发生的最大地震，仅占孕震体总应变能的很少的一部分。孕震体中全部可释放的应变能对应地震，可以称为是孕震体的震级上限。可发生的最大地震的震级与孕震体的震级上限是有差距的。第四，关于孕震区，也就是你的地震区的划分问题。你在最近的 3.6 版中强调了以深大断裂为边界，这一点也是我在划分地震预报区时遇到的困惑。由于大地震都是沿着块体边界分布的，若以深大断裂（往往都是发震断裂）为界划分孕震区，那么深大断裂上发生的地震究竟属于哪个孕震区呢？我的做法是以块体边界两侧一定范围为一类孕震区，另一类是除边界孕震区之外的区域。以上是我个人依据长期从事地震安全性评价和地震地质方面的工作的经验，对地震预报问题的一点不成说的思考，希望能和你交流，搞出一个可行地震预报方法。我和你的大方向相同，都是属于 “以震报震”，我觉得这个应该是可行的，其他前兆手段没有理论基础。祝身体健康 XXX 2018.07.28; 个人分类: 科普|5275 次阅读|8 个评论

读博记语（366)- 科学问题分类: zjzhaokeqin 2018-7-25 21:43; 读博记语（ 366)- 问题分类赵克勤读科学网张其锦博文《科学问题》，（链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2404-1125829.html ）记语如下： “找到一个好的问题比解决问题更重要。这是基础研究领域的一句名言。然而，对于什么是科学问题，科学问题又有什么样的类别，则不受重视。科学问题分为基础科学问题，基本科学问题和根本科学问题。 ... 评 :问题的分类是一个问题。问题是创新之母; 个人分类: 读博记语|796 次阅读|0 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（14）人类的出现: 热度 1 Zhanglincn 2018-5-18 20:41; 本系列不仅仅是Science杂志问题的个人翻译，而是试图给出一个答案的可能线索...... 上接第13个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1089804.html 题记：又一个生物领域人类自己的问题。人类面对自己，一个最为自然的问题就是人类如何产生？就如同一个刚刚学会说话的孩子，某一天站在镜子前就迫不及待地问父母，这家伙从哪里来的？而对地球上的生物来说，比人类还要久远的生物有很多种，但为什么只有人类这种物种最后进化成了人类，那么今天还有没有哪种物种会或正在进化成人类这种智慧生命？下面这个问题就是在做这样的探索： 14. 是什么基因的改变造就了独特的人类？ What Genetic Changes Made Us Uniquely Human？每一代有思想的人类学家都希望致力于探索是什么东西让我们成为了人类。其中一个著名的古人类学家Louis Leakey（路易斯·利基）认为不是我们的肉体，而是我们使用的工具造就了人(马克思也这么认为：劳动创造了人类)。所以上世纪60年代，当他在坦桑尼亚的石头工具旁边发现了早期原始人科动物的骨头时，就毫不犹豫地将假定的那些工具制造者的物种标记为能人，也就是人类属种里最早期的成员。然而随后灵长类动物学家Jane Goodall（珍妮·古道尔）却发现非洲的黑猩猩们早就熟练地在使用这种类型的工具了，所以直至今天，研究人员还在争吵那种能使用简单工具的能人是否真的应该属于人类。而那些不喜欢“工具”的研究者则将注意力放在了人类之所以成为人类的自身物理特性上，例如双足行走（当然不包括鸡和鸭）、文化、语言、甚至幽默，当然还有我们生下来就显得特别大的脑袋。然而，不幸的是至少在某种程度上，这些特征在很多其他生物身上都可以被发现，比如黑猩猩也具有不成熟的原始文化，鹦鹉也可以说人话，一些老鼠在相互打闹中也能咯咯发笑，要说脑袋，人类的那个也不是生物中最大的。图1 人类表征的进化那到底什么是没有任何争议的人类最独特的特征？毫无疑问，和每一个其他物种一样，人类所拥有的在漫长进化史上所形成的基因应该是独特的。所以现在看来，科学家们可以在一个更深的层次上来回答人类学的这个根本问题了，那就是：是什么基因的改变或拥有造就了独特的人类？随着人类基因组数据和灵长类动物基因组数据的不断积累，我们已经开始进入一个用基因将我们与其他近亲动物区分开来的时代。黑猩猩基因序列的草图已经发布，一个更细致的版本也有望在不久之后出现。猕猴的基因组计划也已基本完成，其他猩猩们的基因测序也正在进行之中，狨猴的基因组计划也在最近获得批准。所有的这些都努力都将有助于揭示人类祖先的基因型在灵长类物种中的关键位置。尽管大量的统计数据表明我们与黑猩猩的基因仅有1.2%的不同，但人类和黑猩猩的这个遗传差异却可能是影响非常深远的。每一百个碱基对里改变其中一个就可能会影响到成千上万个基因序列，如果再算上基因的插入和缺失，这个百分之几的差异就会变得非常巨大。如果我们记录人类和黑猩猩之间4000万个序列可能存在的全部差异，那它又能意味着什么呢？它们中的许多差异可能只是600万年遗传转移（genetic drift）的结果，其对体征或行为的影响小之又小。而其他一些小的改变，或许只是一些可控的未编码序列的调整，却可能会造成极其显著的后果。或许这些差异中的一半决定了黑猩猩和人的差异，那我们怎样将它们全部区别开来呢？图2 类人生物的脸谱和脑容量比较图一种方法是集中于那些在遗传中通过自然选择被人类的偏好所保留下来的基因。寻找人类和其他灵长类动物DNA中基因选择差异的研究工作已经发现了几十种不同的基因，尤其是那些涉及到宿主-病原体相互作用、生殖以及嗅觉和味觉等感官系统方面的基因差异。然而并非所有这些基因的差异都有助于我们从本质上区分人类和猿类兄弟姐妹的差别。人类的基因组显示，我们曾经进化出对疟疾的独特反应，但对疟疾的独特防御能力却并不能作为我们成为人类的标志。所以一些研究人员采用临床诱导基因突变的方法，去损害人类的某种关键特性，然后追踪突变基因的遗传进化，从而辨认出了一些诱人的基因。例如， MCPH1和ASPM基因发生突变时会导致头小畸形，而FOXP2突变则会引发言语缺陷。这三种突变都能显示出人类遗传进化中的选择迹象，但是黑猩猩却没有这种遗传选择。因此，它们可能在人类较大的脑袋和较强的语言进化过程中扮演着重要角色。但是，即便是有这样的基因辨识，我们也很难完全确定它们是如何起作用的。基因敲除实验，虽然是一种揭示基因功能的经典方法，但由于明显伦理的原因，在人和猿类中不能随便使用。所以许多要求对人类和猿的基因组进行大量比较分析的研究工作必须要经过漫长的数据等待和积累。当然另一些研究人员也正在推动一个所谓的“大类人基因表型匹配项目”计划，目的是从不断积累涌入的基因组的大数据中，匹配基因组数据与类人猿表现信息的对应，从而设法找到更多与类人物种表观特性信息对应的基因。而其他研究者则认为，通过挖掘人类的自然变异，将活着的人的基因突变与生物学和行为上的细微差别联系起来，能更好地找到何种基因在起作用的真正线索。而这两种战略都将面临复杂的逻辑和伦理的问题，但似乎都有望取得一定的进展。图3 现代人类社会的原始部落遗迹然而，对人类所独有的特性的全面理解无疑不能仅仅通过DNA来完成。科学家可能还要最终会回到那些长期争论的人类的特性上面，如人类拥有复杂的语言、文化和掌握着复杂的技术，在这些因素上，后天的培养和先天的东西都对人类进化起着重要的主导作用。我们现在虽然处于可以利用基因组对生物特征进行深层次分析的时代，但我们依旧要明白，造就人类这种独特物种所需要的东西可能不仅仅决定于基因本身，还必须结合基因之外的其他东西，比如除了我们人类所拥有的语言能力、文化特征和使用的技术工具，还必须考虑人类进化为智人过程中独特的地球环境和生存条件所造就的让人类拥有产生强大神经细胞的基因，它的存在使人类才形成了其他物种所无法比拟的记忆能力。所以只有综合各方面的因素找到这些人类独特性所对应的基因，我们才可能回答人之所以成为人的真正原因。 ELIZABETH CULOTTA（张林编译）下一个问题将揭开人脑记忆的谜团，敬请期待..........; 个人分类: 学术园地|6340 次阅读|1 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（13）物种的多样性: Zhanglincn 2018-5-18 20:31; 本系列不仅仅是Science杂志问题的个人翻译，而是试图给出一个答案的可能线索...... 上接第12个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1098397.html 题记：这还是生物学领域的一个问题。面对生命现象人类的迷惑很多，生物学领域的问题也非常明显，生物体本身就是一种奇特的物质形态，而且其还能展现出差异非常大的不同形态，而这种形态的形成由什么决定，例如动物或人之所以长成固定而又不同的形状，到底决定于什么，能否通过改变控制和创造新的物种，甚至对人类而言可否不通过外科手术让人的肤色、面部结构更加完美？(基因功能，基因美容） 13. 什么决定了物种的多样性？ What Determines Species Diversity ? 地球上存在着无数的各种各样的植物、动物和微生物，它们充斥着地球上每一块陆地的每个角落和每一片海洋的每一条缝隙。它们的存在和活动使得世界得以运转，首先它们能将阳光转化成其他生命能够加以利用的能源，使碳和氮在无机物和有机物的形式间循环转化，其次它们的存在和活动在不断美化和修饰着地球的表面。图 1 生物的多样性另一方面我们会发现在地球的一些地方和群落中，存在着数以百计的物种，而在另一些地方和群落里，只有很少种类的物种得以进化和发展。例如，相对于高纬度地区的热带雨林就是一个存在复杂物种的天堂。生物学家们正在努力寻找其中的缘由。环境和生命机体之间以及生物体之间的相互作用都在促进或者抑制物种多样性上扮演着重要角色，此外人类的干扰，捕食者与被捕食者的关系以及物种间食物网间的联系同样对生物的多样性起着重要作用。但是上述因素和其他力量之间究竟是如何通过协同作用来塑造生物的多样性，目前仍是个谜团。然而揭开生物多样性问题的挑战实在是令人望而生畏。首先生物多样性的基线数据目前都还十分匮乏，例如地球上到底存在有多少种植物和动物目前研究人员都还不清楚，更别说要去预测构成复杂微生物世界有机体的数目和种类了。研究者们探索生物多样性的进化过程以及多样性的限制同样也缺少一个标准的时间尺度，因为多样性的发生所经历的时间从数天到数百万年不等。另外，同一个物种间的变异可以与两个密切相关的不同物种间的变异一样多。遗传变异能否产生一个新的物种，或者基因变异对物种能否形成真实的影响，目前都还不清楚。理解形成物种多样性的原因需要做大量的跨学科的努力，包括古生物学的诠释、野外实地调察、实验室试验、基因组比较以及卓有成效的大数据统计分析。现有的为数不多的详尽的物种记录，比如联合国千禧年计划和对环球海洋微生物的基因评估，应该会提高基线数据，但它们仅能触及到问题的表面。一个能够预测出一个物种何时分化为两个物种的模型将会对解决问题有所帮助。还有一个新兴的学科，称为发育进化学，也在致力于研究基因是怎样参与到有助于物种进化和发育的过程中。这些努力加在一起，将对生命体演化历史的阐明大有帮助。古生物学家们在追踪过去千年间不同有机体分布范围的扩张与收缩方面也已经取得进展。他们发现，地理分布在物种形成中也扮演重要的角色。未来的研究将继续揭示物种的大规模分布模式的变化，并且可能会在大量物种消亡的起源以及这些大灾难对于新物种进化的影响方面带来更多的曙光。从植物和动物的野外调查中，研究者们还发现栖息地可以影响物种的形态和行为—尤其是对生物的性选择的影响—从而加快或者减慢了物种的形成。另外进化生物学家们也已经发现使物种形成产生停滞的原因，例如，已经分离的种群重新获得联系，将会使本来会发生分歧的基因组均质化。分子力，比如产生低变异率或进行减数分裂的分子力，可以使得某种特定的等位基因具有更高的可能性从上一代传递到下一代，从而大大影响了新物种形成的速度。而且在某些情况下，即使在一个生态系统中，其多样性的分布也有差异。比如某一生态系统的边缘（顶层或底层）所能支持的物种个数有时要比其内部所拥有的物种要少。所以进化生物学家才刚刚开始寻找在不同生物群体中这些因素是如何以不同方式交织在一起并相互作用和相互影响的。目前这个任务已经变得非常紧迫：找出塑造生物多样性的推手对于理解当今世界正在经历的物种灭绝浪潮的性质并制定出相应对策去减缓它是非常重要的。 Elizabeth Pennisi(张林编译); 个人分类: 科学教育|5782 次阅读|0 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（11）人类和外星人: 热度 3 Zhanglincn 2017-12-15 11:37; 本系列不仅仅是Science杂志问题的个人翻译，而是试图给出一个答案的可能线索...... 上接第（10）个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1089204.html 题记： 2017 年 12 月 14 日美国 NASA 联合 Google 发布了开普勒天文望远镜在开普勒星系里新发现了两颗行星，这两个行星的发现揭示了第一个与我们太阳系行星数一样的星系。此次发现是 AI 技术用于天文海量数据分析的一个成果，它可以为人类在浩瀚宇宙中寻找同伴提供一个更加有力的工具。人类一直在寻找自己的同伴，然而直到今天依然一无所获。这就涉及到下面的问题： 11. 人类在宇宙中是否独一无二的 ? Are We Alone in the Universe? 我们在整个宇宙之中真的是独一无二的吗？这似乎不太可能。先让我们做个简单的计算：在我们的银河系里有几千亿颗恒星，在我们所能观察的宇宙范围内又发现有几千亿个星系，而仅仅在离太阳附近的区域我们就能找到150颗行星。所以从统计的角度上来说，这种状况应该可以形成足够多个像地球环境那样“温暖的复盖着营养浮渣的小池塘”，生命应该可以在那里聚合并开始它们数十亿年的进化历程，就像我们今天地球环境中的人类一样，通过漫长进化，最终成为有能力使用科学工具的智慧生物。难道不是这样吗？所以，无论如何，现在看来一个实际的问题其实不是有没有外星智慧生命的问题，而是我们究竟会在什么时候能用必要的技术手段实现与这些智能生物接触和联系的问题。我想，如果幸运的话，在未来的25年这个目标就有可能实现。图1 宇宙中的星系、恒星和行星示意图在寻找地外文明最初的 45 年里，那些在浩瀚的宇宙中寻找外星智能生命( SETI ）的科学家们也许更多需要的是运气。但 1960 年射电天文学家弗兰克·德雷克 (Frank Drake) 推出了一项划时代的奥兹玛计划（ Project Ozma ），毫无疑问这个计划的开展给这项搜索外星智能生命的渺茫工作带来了一丝成功的希望。从1960年开始，康奈尔大学的天文学家德雷克在西弗吉尼亚州的格林班克将一台26米口径的射电望远镜对准了两颗和太阳系极其相似的星座： Tau Ceti （鲸鱼座T星）和 Epsilon Eridani （波江座E星），他分别对这两颗恒星系花费了数天的时间进行了跟踪。鉴于当时的真空电子管技术，他在中心频率为 1.42GHz 的微波频道上只对 0.4MHz 的范围进行了 150 多个小时的断断续续的信号扫描。此工作在排除了一次侦测到高空飞行器信号的兴奋事件后宣告失败。图2 弗兰克·德雷克(Frank Drake) 和奥兹玛计划大概在奥兹玛计划45年以后，位于美国加利福尼亚州芒廷维尤（Mountain View）的塞提研究所（SETI Institute）也结束了一项长达10年的计划：即著名的搜索外星人的凤凰计划。从事该计划的研究人员利用位于波多黎哥阿雷西博（Arecibo） 350米口径的射电望远镜，在 2800 万个频道上同时对710个恒星系进行了搜寻，搜寻范围达 1800 MHz ，SETI研究所凤凰计划的效率比奥兹玛计划要高100万亿倍。除了搜寻能力极大地提高以外，这45年的外星智能搜索计划在搜寻策略上也发生了许多变化。在这项搜寻来自邻近外星文明的地外电波幅射计划 (SERENDIP) 中，观测天文学家们使用了包括阿雷西博（Arecibo）在内的背负式天线接收器，对银河系中数十亿个射电源进行了扫描。而其他的一些组也用适当规模的光学望远镜对来自外星球纳秒频率量级的闪光信号进行了搜寻。图3 SETI 研究所然而搜寻工作依然一无所获。不过，SETI研究所的凤凰计划当时搜寻的目标是每一亿颗恒星中与地球邻近的那一、二颗类太阳系的恒星，仅仅依靠对这样少而又少的对象开展搜寻工作，无疑像是大海捞针。除非有足够多的能发出地外文明电波信号的信号源，搜寻者们面对这样一个浩瀚的宇宙去搜寻地外文明，真的是需要非常非常好的运气才能获得成功。为了从银河系那样庞大的“干草堆里找到这根针”，从事SETI计划的工作人员期盼着计算机的运算能力能成几何级数地提高，以便在以后的数十年内继续开展搜寻工作。在美国北加利福尼亚州，SETI研究所已经开始着手建造一个由多个独立的6米射电望远镜天线组成的阵列，可以同时将350台射电望远镜连接在一个功能强大的电脑终端上，最终形成一个功能强大的“虚拟望远镜阵列”（如图4所示），可以让科学家们能够同时搜寻更多目标。图4 SETI研究所的“虚拟望远镜阵列” 如果计算机领域的摩尔定律在今后15年时间内还依然管用的话（ Moore Law ：每18个月计算机的计算能力提高一倍）， SETI 计划的搜寻者们就可以用这种天线阵列同时搜寻数百万个，甚至是数千万个恒星，而不仅仅是过去的数千个。假如银河系中有一万个地外文明存在的话，那么他们就有可能很快从中发现有价值的线索而获得成功，从而改变人类150年科学发展的现状。在以后的数十年间，可供地外文明探索的技术手段将会更多（例如AI技术），但对于SETI研究所而言，在这样一个容易让人产生嘲讽冲动的领域从事研究活动却是一件非常不容易的事情。搜寻外星人仅仅是一个纯科学的发现和探索，并不会带来直接的经济利润，所以对SETI来说他们更需要资金的支持。1993年美国国会预算会上就因一些议员对该研究的嘲讽而迫使美国航空航天局 (NASA) 放弃了SETI计划，正如他们中的一位说的那样，SETI计划就是在花费大量联邦政府的钱去寻找一些“长着畸形脑袋的绿色小人儿”（ Ridiculous！即使发现了很远也很危险）。所以直到现在，搜寻生命进化树上的另外一根旁枝的研究依然不在NASA的计划之中，十多年来，资助SETI计划的费用大都是来自私人捐款。但 SETI 研究所依然雄心勃勃地提出了一个价值3500万美元的天线阵列计划SKA（一项搜寻外星文明的国际合作计划，SKA希望在澳大利亚、新西兰和非洲建造一个由众多射电望远镜组成的阵列，如果能建造起来这样的阵列，其接收数据的天线面积可望可达到1平方公里 One square kilometre ，如图 5 所示），在这个计划的框架下，SEIT的观测人员就可以将数千万颗恒星纳入到SEIT的跟踪范围，而那些主流的射电天文学家也就不得不跟随这一计划而随车前行。如果没有这样的雄心壮志和信念，我们人类搜寻同伴的愿望就会更加渺茫，在这个无边无际的宇宙中，我们人类真的就是一个永远品尝着心灵孤寂的物种吗？图5 SKA计划的天线阵列的想象示意图 –RICHARD A. KERR; 个人分类: 科学教育|13287 次阅读|11 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（10）地球的内部运动: 热度 3 Zhanglincn 2017-12-11 21:58; 本系列不仅仅是Science杂志问题的个人翻译，而是试图给出一个答案的可能线索...... 上接第 9 个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1081870.html 题记：我们人类虽然长期生活在地球表面，但对地球表面形貌的理解依然有限。虽然我们很早就认识了地球的大小、形状以及陆地和海洋的形态分布，但我们其实并不知道地球表面的这些地质构造是如何形成和发展的。下面一个问题就来揭示这个问题所蕴含的科学知识。 10. 地球的内部如何运动? How Does Earth's Interior Work ？地球表面被陆地、海洋，河流山川、植被等所覆盖，我们人类就在这样的自然环境和背景中生存和发展。一直以来人类对其活动的陆地的分布和形状总感到好奇，例如为什么亚洲是这个样子、非洲是那个形状，而澳洲又是这样远离其他大陆，这些陆地的形状和分布到底是怎么形成的？1620年英国有一个聪明的脑袋正看着世界地图发呆，忽然他发现非洲板块缺口的那个地方刚好可以被美洲填上（图1左图），于是他兴奋地猜想地球的大陆原来可能是连在一起的整块，随着岁月这些板块运动分散成现在的样子，而这个人就是英国著名哲学家培根。于是人们对地球陆地板块的拼图游戏产生了浓厚的兴趣，1912年阿尔弗雷德·魏格纳正式提出了大陆板块漂移学说，并在1915年发表了他的《海陆的起源》一书，书中对陆地板块漂移作了进一步科学的论证，而这就形成今天所谓的板块构造学说的基础。图1 地球的板块拼图如今伴随着板块构造学说被越来越多的证据所支持，板块构造学说也越来越向纵深发展。现在的板块构造学说已经能够让人们理解地球上大部分地质结构的形成和发展，但对它的认识就如同我们认识伦敦英国议会大厦钟楼上的大本钟一样，我们只是看到了钟面指针的运动，而钟面下面驱动指针运动的基本驱动系统我们依然知之甚少。对地球表面的板块而言，它下面还存在着另外6300多公里厚的岩层、岩浆和铁镍的核心，这些深层的结构共同组成了驱动那些板块不断运动和漂移的动力，地球内部的岩浆层和外层的岩层圈就像不停上下搅动的热机，它让不同的大陆板块在地表彼此移动和冲撞，这就像种表表盘上的指针一样。但是地球表面的板块到底是怎样被内部构造驱动的？图2 地球的内部结构谈到地球内部的运作方式必然涉及到地球的内部结构。现今的地球物理学家有一个从以前地球板块理论学家那里继承下来的最简单的图像：地球的结构就像一个洋葱（如图2）。对地球分层结构的认识其实来源于一种非常简单的观测：地震波在地球内的传播。地震波就像给地球做的超声CT一样，地震波在壳层中的反射、透射会带来地球内部结构的信息。地震波向地球深处的传播过程所反馈的信息表明在地表的板块下面存在着一个2800公里厚的固态岩石地幔层，其下面则是3740公里熔融的外地核层和固态的铁芯内核层。而地幔层在670公里处又分为上下两层（上地幔层和下地幔层），地震波信号可以明显显示地幔的上下层之间还存在一个二百多公里厚度的过度层。在后板块理论时代，地球的洋葱结构模型继续被发扬光大。而基于此结构的地球内部运作机制的主要图像是：地表下的670公里处作为一个分界，是地球岩层圈的三层运行机制的核心。在670公里分界面以上，地幔就像浅水壶里的开水一样慢慢地上下搅动，这种搅动把热量和岩石通过大洋中脊（大洋中脊是形成于水下链接在一起的山脉系，图3上图是一段大洋山脊的示意图）不断传送到上部形成新的岩石层，从而使得内层的温度降低，而上部的冷却板块则下沉进入深海沟。这样从670公里的地幔层上部会有一股股热的熔岩柱冲出地表形成像夏威夷火山一样的火山热点（图3下）。但是还没有迹象表明热的岩柱能直接穿过670公里处的屏障或者冷的岩石会从上部下降穿过670处分界到下层地幔层。但另一方面也有人认为地幔层的上下搅动更像一个深水壶中的开水一样，进行的是深度的对流搅动，熔岩是从内层地幔的下层自下而上形成岩层的大对流而并非仅在上层地幔中浅表层进行对流。当然简单地讲地球整体就像一个逐渐冷却的铁球，表面的壳逐渐冷却紧缩裂成板块，内部的高温液态部分和表面会形成对流环，而内部引力和高温所形成的高压让球内的液态部分通过对流环裂面冲出球面，而更深的内核则在更高的压力下成为不能流动的固态芯。球在逐渐冷却的过程中不同物质成分会随温度和压力梯度逐渐分层，形成地球的分层结构。图3 大洋中脊片段（上）图3 海洋中脊岩层的运动（下）人们利用更为先进的地震成像技术，经过40多年对地球内部的不断探测，越来越认识到地球板块引擎运行的复杂性，但丝毫也没有平息人们在这个问题上的激烈争论。现在的地震成像分析已经表明地下670公里处的分界可能并不是一个不可逾越的屏障，虽然非常困难，但地质板块确实可以穿过670公里处的边界进行流动。现在分层理论的拥护者已经适时地放弃了他们在1000公里及其以下分层边界不可穿越的理论。或者他们已经觉得在地球内部的分层中应该存在一种更加具有弹性的半渗透的边界，其只会限制那些最坚固的岩块或热柱的运动。如今，地震成像研究已经发现在非洲和太平洋底存在两个由地幔岩石组成的对流团，这两团上升的岩柱就像两个活塞。研究人员还无法确定它们是否比地幔平均的岩层热，由于自身的密度小而向上运动，还是密度更大而不断下沉，或者仅仅是被动地被周围的热流带动向上运动。薄透镜形状的部分融化的岩石团散布在地幔的底部，很像地幔层上升岩柱的底部，当然也可能根本不是。地球化学家研究了来自地幔岩石的元素和同位素，结果显示地幔中可能存在5个存在了数十亿年类似“热库”的岩流团（对流团），它们在地幔中不断融合搅动。但是他们并不知道这些深埋在地幔中的“热库”到底隐藏在哪里。那么我们将如何拆解这越来越显得复杂的行星热机并弄清楚它是如何驱动板块发生移动的？伴随着诸多的问题和更大的耐心，地球板块构造理论的形成已经经过了半个多世纪，对于板块构造的革新者来说必须更加深入地了解海床以下所发生的事情。随着更好的地震监测仪在整个地球各个位点的分布，地震波成像技术将会继续获得发展。现在的地震数据已经能够区分成温度和组成所带来的不同信息，通过这些数据科学家们已经能够给出一个更加丰富的地幔结构图像。在实验室里进行实验的矿物物理学家也已经能够找到岩石在深层地幔环境中更多的性质，从而可以用来进一步解读地震波数据中由于缺乏地幔细致结构而不能解读的数据。再加上地球内部运行模型的计算者结合地震学、矿物物理学和地球物理学方面的观测数据（比如地球重力的变化数据）可以给出更加可靠的数值模拟结果。我想40年后一个比较真实的地球内部运动的机制将会呈现在我们面前。 –RICHARDA.KERR; 个人分类: 科学教育|9233 次阅读|5 个评论

研究生的课题从哪里来？: 热度 9 wangdh 2017-11-4 08:38; 研究生的课题从哪里来？王德华经常听到研究生们议论选题和开题等问题，这也是研究生接触科研后首先遇到的一个很重要很棘手的问题，值得重视。在 2017 年 9 月“第七届全国动物生理生态学学术会议”和 2017 年 10 月“第十三届全国野生动物生态学和资源管理暨中国西部动物学学术会议”两次会议上，我有机会在进行会议总结的时候，都有意提到了研究生们的课题选题，给他们出了几个思考题：关于科学问题的提出，研究生们需要思考的问题： 1 、你的课题，哪些是自己独立提出来的，哪些是由导师指定的？ 2 、你的课题，哪些是仪器设备驱动的，哪些是动物模型驱动的？ 3 、你的课题，哪些是科学问题驱动的？哪些是个人兴趣驱动的？研究课题的确定，或者科学问题的提出，是研究生科研训练和科研活动中很关键的一个环节。课题的重要性，科学问题的深浅，直接关系到研究的水平和成果的质量，也关系到研究生将来的成长。发现问题，提出问题，是一种能力。善于观察，善于思考，善于提炼和升华，是科研的好素质。有能力发现重要的问题，提出重要的问题，有能力够辨别科学问题的重要性，更是一种可贵的科学素养。科学需要品味，科学需要眼光，科学需要气魄和胆识。不少研究生的课题是由导师指定的。在涉足科学研究的初期，有导师指导，跟随导师确定科研方向，是需要的。但随着自己知识面的扩展、专业知识的深入和思维能力的提高，研究生需要有独立提出问题的勇气和能力。独立性，是研究生培养的一个重要目标。有些研究生的课题是由仪器设备而确定的。因为所在单位或实验室里有昂贵的仪器设备这个得天独厚的条件，所以就根据仪器的功能而确定了研究的内容。有昂贵的仪器设备是一个优势，但科研不能完全依赖仪器设备。很简单的道理，仪器设备是为解决科学问题服务的。没有好的科学问题，没有新的创意，再昂贵的仪器设备也难以做出高质量的成果。还有很重要的一个方面，仪器在正确使用的同时，更需要进一步的开发，这样才能做出更好的成果。否则，仪器依赖的研究，就只能跟在人家的后面跑，所开展的工作也很可能是低层次的重复性研究。有些研究生的课题是由动物模型确定的。由于自己所在的团队已经有了固定的动物模型，或者有了一个不错的实验系统，所以就根据动物模型确定了相关的研究内容。这个方面比较复杂，有些实验室已经有很好的学术积累，有很好的科学问题，需要的是研究生提出解决问题的新的方法和新的途径。有的实验室虽然有实验动物模型或所研究的动物类群，但没有明确的科学问题，或者没有一个系统的科学问题，研究生们会有些迷茫。生物学界有一个 August 原则，就是说任何一个生物学问题，都有一种最合适的动物（模型）来作为研究对象。科学研究的一般程序是，首先发现科学问题（根据观察的自然界现象进行提炼），然后提出科学假设，进行相关预测，然后设计实验，收集数据，验证科学假设和预测，进一步完善科学假设。所以，科学研究应该是问题驱动的，也应该是个人兴趣驱动的。自己喜欢的，就会主动去付出，不喜欢的，心理上就会有抵触，勉为其难自然是做不好的。这是我个人的一点点思考，与同学们共享和讨论。希望听到大家的意见。; 个人分类: 研究生教育|17090 次阅读|17 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（9）植物的体细胞繁殖: Zhanglincn 2017-10-21 18:22; 本系列不仅仅是Science杂志问题的个人翻译，而是试图给出一个答案的可能线索...... 上接第8个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1038896.html 题记：生物学领域的问题，对于植物来说一个体细胞就可以最后发育为整株的植物，这到底是怎么发生的？有许多人因此提出了所谓的全息生物学的概念，然而这仅仅是给了一个概念，而并没有说明为什么。下面来看这个问题: 9. 单个体细胞怎样成为整株物? How Does a Single Somatic Cell Become A Whole Plant? 植物的生存和繁殖在枝体上存在很大的灵活性。植物的根可以向水源不断生长，其叶子也可以面向阳光不断伸展，但是整体上植物是不能移动的（这是植物区别于动物的特征），所以植物无法自由逃避掠食者对其枝体的伤害以及自由地寻找自己的同伴。正因为如此，作为一种补偿，许多植物都进化出强大的自我修复功能和自我繁殖策略。植物可以不用接触同伴而发展出各种各样的繁殖方式来进行生存繁衍。比如植物可通过它的一部分，例如根、茎、枝叶或瓣的自然向外生长来产生新的植株。而更为激进的植物竟然可以通过单个体细胞来产生新的个体。例如，大多数柑橘类植物可以通过未受精的配子周围的组织细胞产生新的个体，这是任何动物都没有的技能（如图1所示）。图1：橙子树可以通过其单个体细胞产生新的植株个体。再比如我们经常看到的一类叫落地生根的家养植物，它可以通过叶子边缘的体细胞逐渐发育为一个新的植株（如图2所示），这就像希腊智慧女神雅典娜从宙斯的头部生长出来一样。图2：一类落地生根类植物通过叶子边缘的体细胞生长出植株。在大约50年以前，科学家开始发现在实验室里可以通过诱导胡萝卜的体细胞就让其产生新的个体。随后，人们就开始利用这种被称为体细胞胚胎繁殖术成功繁殖出几十种种类的植物，包括咖啡、木兰、芒果以及玫瑰等。一个加拿大的公司甚至通过这种组织培养的方法种植出整个冷杉树的森林。但是像研究人员克隆动物一样，植物学家也对如何实际控制植物分化的过程知之甚少。对这些问题答案的寻找可能进一步阐明细胞在分化中如何固化自己的功能或为什么植物要设法保持细胞这种分化能力的灵活性。其实科学家们并不知道植物的哪些细胞具有成为植物的胚胎细胞的能力。尽管早期的研究工作都假定植物的所有细胞都有成为胚胎细胞的灵活性，但近期的证据表明只有部分种类的细胞才可以分化为植物体的胚胎细胞。但是这些细胞分化前的组织结构和面貌依然是一个迷。科学家们利用植物胚胎培养的影像资料并没有发现明显可以标识出哪些细胞可以成长为胚胎的变化图案，而对特定基因表达进行图案染色的做法也不能给出确切的结果。但研究人员已经发现有些分子参与到体细胞分化为胚胎细胞的一些线索。在实验室里，研究人员发现一种除草剂，2-4二氯苯氧基乙酸（是一种叫2-4D的除草剂），它可以促进细胞的伸长，让细胞形成新的细胞壁，并让其向植物胚胎细胞的方向分化。这种除草剂其实是一种人工合成的植物激素叫生长素，这种植物生长素可以用来控制植物对光、重力的生长反应以及植物果实的成熟过程。所以植物生长素可能对于植物自然的体细胞分化为胚胎细胞的过程起重要作用，比如对于那些通过叶子边缘顶端的细胞分化为整体植株的植物来说，这些地方往往有更高浓度的生长素存在。最近的研究工作还表明对拟南芥类植物某种基因的过度或欠表达也可以促进一些普通的叶细胞分化为植物的胚胎细胞。对植物无性生殖的梳理有利于科学家们进一步理解植物为了保持生存的灵活性而保持了细胞的哪些分化能力，而这种细胞的分化能力又如何能被植物有效地加以控制（避免过度繁殖比如植物很少出现动物的癌症现象）。发育生物学家们则热衷于这种细胞分化在植物和动物之间的比较研究，的确植物控制自己体细胞进行生殖的过程类似于动物细胞的克隆和动物肢体的再生过程。当然在实际的层面上，科学家更喜欢将实验室发展的技术更多应用到需要通过授粉才能繁殖的农作物上，比如玉米。细胞分化胚胎的技术将更有利于加速新农作物的培育过程和新品种的杂交育种周期，而这才是农民和消费者都会感到高兴的事情。 –-GRETCHEN VOGEL; 个人分类: 学术园地|7023 次阅读|0 个评论

科学问题与科学假设: 热度 2 csiro 2017-10-14 11:07; 上午听了两位的报告试讲，都很用心， PPT 做得不错。工作量也不小。主要的问题，可能学生都存在，就是对自己的创新点在哪里，说得不是很清楚。考虑 1 ）前人有哪些进展？ 2 ） Knowledge gap 在哪里？ 3 ）通过本人的研究，我在哪些方面有些推进？有的比较强调模型的方法；有的要注意前后要衔接，前面说的降雨特征的变化对生态系统的影响，后面要落实的这个问题上来。我刚到地理所的时候，是路甬祥院长提出知识创新工程的阶段，要求大家凝练科学问题。当时不是太重视，实际上，我们都是回避不了的。; 个人分类: 创新篇|7495 次阅读|3 个评论

[转载]Science发布：全世界最前沿的125个科学问题: 热度 1 rbwxy197301 2017-6-25 15:07; Science发布：全世界最前沿的125个科学问题！（每一个都动人心魄） 2017-06-02 06:24 文字来源：《Science》，摘自同济大学学报(自然科学版) 2016年，Science公布了125个最具挑战性的科学问题，在今后1／4个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下（前25个被认为是最重要的问题）： 125个最具挑战性的科学问题 1.宇宙由什么构成? 2.意识的生物学基础是什么? 3.为什么人类基因会如此之少? 4.遗传变异与人类健康的相关程度如何? 5.物理定律能否统一? 6.人类寿命到底可以延长多久? 7.是什么控制着器官再生? 8.皮肤细胞如何成为神经细胞? 9.单个体细胞怎样成为整株植物? 10.地球内部如何运行? 11.地球人类在宇宙中是否独一无二? 12.地球生命在何处产生、如何产生? 13.什么决定了物种的多样性? 14.什么基因的改变造就了独特的人类? 15.记忆如何存储和恢复? 16.人类合作行为如何发展? 17.怎样从海量生物数据中产生大的可视图片? 18.化学自组织的发展程度如何? 19.什么是传统计算的极限? 20.我们能否有选择地切断某些免疫反应? 21.量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理? 22.能否研制出有效的HIV疫苗? 23.温室效应会使地球温度达到多高? 24.什么时间用什么能源可以替代石油? 25.地球到底能负担多少人口? 26.宇宙是否唯一? 27.是什么驱动宇宙膨胀? 28.第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生? 29.超高能宇宙射线来自何处? 30.是什么给类星体提供动力? 31.黑洞的本质是什么? 32.正物质为何多于反物质? 33.质子会衰减吗? 34.重力的本质是什么? 35.时间为何不同于其他维度? 36.是否存在比夸克更小的基本粒子? 37.中微子是其自己的反粒子吗? 38.是否有解释所有相关电子系统的统一理论? 39.人类能够制造最强的激光吗? 40.能否制造完美的光学透镜? 41.是否可能制造出室温下的磁性半导体? 42.什么是高温超导性之后的成对机制? 43.能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论? 44.是否存在稳定的高原子量元素? 45.固体中是否有超流动性?如果有，如何解释? 46.水的结构如何? 47.玻璃态物质的本质是什么? 48.是否存在合理化学合成的极限? 49.光电电池的最终效率如何? 50.核聚变将最终成为未来的能源吗? 51.驱动太阳磁周期的原因是什么? 52.行星怎样形成? 53.是什么引发了冰期? 54.使地球磁场逆转的原因是什么? 55.是否存在有助于预报的地震先兆? 56.太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命? 57.自然界中手性原则的起源是什么? 58.能否预测蛋白质折叠? 59.人体中的蛋白质有多少存在方式? 60.蛋白质如何发现其作用对象? 61.细胞死亡有多少种形式? 62.是什么保持了细胞内的通行顺畅? 63.为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制? 64.基因组中功能不同于RNA的角色是什么? 65.基因组中端粒和丝粒的作用是什么? 66.为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑? 67.基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用? 68.新技术能使DNA测序的成本降低多少? 69.器官和整个有机体如何了解停止生长的时间? 70.除了继承突变，基因组如何改变? 71.在胚胎期，不对称现象是如何确定的? 72.翼、鳍和面孔如何发育进化? 73.是什么引发了青春期? 74.干细胞是否位于所有肿瘤的中心? 75.肿瘤更容易通过免疫进行控制吗? 76.肿瘤的控制比治愈是否更容易? 77.炎症是所有慢性疾病的主要原因吗? 78.疯牛病会怎样发展? 79.脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80.对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗? 81.为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿? 82.什么与有机体的生物钟同步? 83.迁徙生物怎样发现其迁移路线? 84.为什么要睡眠? 85.人类为什么会做梦? 86.语言学习为什么存在临界期? 87.信息素影响人类行为吗? 88.一般麻醉剂如何发挥作用? 89.导致精神分裂症的原因是什么? 90.引发孤独症的原因是什么? 91.阿兹海默症患者的生命能够延续多久? 92.致瘾的生物学基础是什么? 93.大脑如何建立道德观念? 94.通过计算机进行学习的极限是什么? 95.有多少个性源于遗传? 96.性别倾向的生物学根源是什么? 97.生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗? 98.地球上有多少物种? 99什么是物种? 100.横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生? 101.谁是世界的共同祖先? 102.植物的花朵如何进化? 103.植物怎样制造细胞壁? 104.如何控制植物生长? 105.为什么所有的植物不能免疫一切疾病? 106.外界压力环境下，植物的变异基础是什么? 107.是什么引起物质消失? 108.能否避免物种消亡? 109.一些恐龙为什么如此庞大? 110.生态系统对全球变暖的反应如何? 111.至今共有多少人种，他们之间有何关联? 112.是什么提升了现代人类的行为? 113.什么是人类文化的根源? 114.语言和音乐演化的根源是什么? 115.什么是人种，人种如何进化? 116.为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞? 117.政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 118.政治与经济自由密切相关吗? 119.为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败? 120.有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解? 121.霍奇闭链是代数闭链的和吗? 122.数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗? 123.庞加莱实验能否确定4维空间的球? 124.黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗? 125.对粒子物理标准模型研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上? (注：最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题) 简单归纳统计这125个问题，其中涉及生命科学的问题占46%，关系宇宙和地球的问题占16%，与物质科学相关的问题占14%以上，认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。转自：http://www.sohu.com/a/145369847_727765; 个人分类: 文章转载|4937 次阅读|2 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（8）细胞的分化: 热度 4 Zhanglincn 2017-3-11 19:04; 上接第 7 个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1034401.html 题记：又一个生物学领域的重要问题，如何唤醒细胞重新分化的能力，从而让成熟的细胞重新复活，具有成长为整个个体的能力，是生物界让人着迷的问题。表皮细胞最富有活力，怎样能把表皮细胞激活重新分化变为神经细胞去替换人体缺失的神经细胞呢，这可不可能，下面来看这个问题？ 8. 表皮细胞能变成神经细胞吗？ How Can a Skin Cell Become a Nerve Cell？如同中世纪的炼金术士努力寻求一种将一般金属变为闪闪发光的金子一样，现代的生物学家就像炼金术士一样利用卵母细胞把普通表皮细胞培养成有价值的干细胞，甚至培育出整个动物体。科学家们通过训练现在已经能够非常精准地进行细胞核的常规移植，通过这种细胞核的移植手段，科学家已经从正常细胞克隆出了牛、猫、老鼠、绵羊、山羊、猪甚至人类的胚胎干细胞（EC可以成长为人体）。研究人员还想进一步将这些克隆的干细胞用于治疗过去无法治愈的疾病。然而和中世纪那些炼金术士一样，如今那些从事克隆和干细胞的生物学家虽然能够成功克隆出不同生物体或培育出人体干细胞，但他们其实并不知道这些过程究竟是怎样发生的。卵母细胞体对移植过来的成熟细胞核到底产生了怎样的作用使得克隆过程能够发生到现在还是一个谜。要像人体的受精卵那样自然而平稳地进行细胞分裂然后分化形成一个活体婴儿那样去进行人工控制分化培养，要想掌握这个过程，科学家们依然还面临很多需要学习的东西。科学家们对卵母细胞恢复细胞核重新分化能力的研究已经持续了近半个世纪之久。1957年，发育生物学家发现当他们把青蛙成熟细胞的细胞核（高度分化的非生殖细胞）移入蛙卵细胞（去掉细胞核的生殖细胞），他们就可以培育出几十个遗传性状完全相同的蝌蚪个体。但是50年过去了，虽然现在我们已经克隆出了各种动物体，可这个过程到底是怎么发生的到现在依然还是一个谜。谜底一直被隐藏在细胞生物学的深处。在某种程度上，科学家知道作为控制机体发育的基因在成熟的细胞内是被关闭的，但是为什么成熟的细胞核又在卵母细胞内被重新激活，使得移植的细胞核又具有了和正常受精卵细胞一样的分裂活力，并开始不断进行细胞的分裂分化直到最后成长为一个新的个体。对于正常的人体细胞，科学家们对它们分裂能力是怎样被打开或关闭的都是知之甚少，更何况在细胞核移植过程中出现的这种不正常的成熟细胞核分裂能力逆转的现象。在细胞分化增殖的过程中，细胞核内脱氧核糖核酸（DNA）的排列会变得更加致密，这就使得很多基因在细胞的生命活动中不再被需要，或者某些基因的表达过程被阻塞。DNA被一种称为组织蛋白的蛋白质紧紧包裹，而相应的基因则被甲基（一个碳原子和三个氢原子）原子团所标记（人体细胞在分化过程中，细胞核内的DNA会发生甲基化，也就是一些甲基团结合在DNA上），这些被甲基原子团标记的基因会阻止制造蛋白质的分子官能团去接近他们而被进一步表达。多项研究已经表明那些能够去除甲基原子团的酶（大多数是蛋白质）在细胞核移植过程中发挥了关键性的作用。但这还远远不是揭开细胞核移植这个谜团的唯一原因。如果科学家能够揭开卵母细胞这个谜团，那么科学家就可以避开利用卵母细胞这个不仅难以大量获得且备受伦理争议的细胞来进行人体或人体器官的克隆。如果科学家能够利用大量可以自由获取的“母细胞”（含有去甲基酶）去激发完全成熟细胞的分裂生殖能力，那么这个可能性所带来的结果将是非常巨大的。到那时实验室就可以通过这个定制的母细胞去重新激活不再分裂的器官细胞成为一个具有不断分化能力的干细胞，使得人体由于衰老或疾病导致的受损的内脏器官可以得到完美地修复。然而这仅仅是一个梦想，科学家们还远远不能肯定制造具有这样能力的“点金细胞”是否可能。卵细胞的特殊结构以及其在细胞分裂中引导染色体的蛋白质构架可能在基因激活过程也发挥了关键作用。如果真是这样，仅仅制造“点石成金”的酶蛋白质细胞去激活成熟细胞让其重获新生的梦想看起来更加地渺茫。要想真正利用卵母细胞的神奇力量，科学家还需要学会如何去驾驭激活干细胞的分化过程从而导引干细胞去形成特定的组织。干细胞，特别是从胚胎中获得的干细胞，会自发地分化成几十种不同类型的细胞，但人为地去控制干细胞的分化过程让它形成某一种类型的细胞却是非常困难的事情。尽管一些研究小组已成功地从胚胎干细胞培育出某一类神经细胞的纯的菌落，但是没人敢宣称他们现在可以控制干细胞让它分化成某一种类型的神经细胞，如变成纯的可以产生多巴胺的神经元细胞，而该类神经元细胞可以用来有效弥补帕金森氏症患者大脑内缺失的神经细胞从而彻底治愈帕金森症。科学家们才刚刚开始去理解是什么在诱发干细胞向不同方向的分化。发育生物学家数十年的研究积累仅仅提供了一个开始：生物学家已经开始利用基因突变的青蛙、果蝇、老鼠、小鸡和鱼类去标定控制干细胞成长为骨细胞或肌肉细胞的主要基因。但是去观测一段基因缺失后所产生的变化远远比在培养皿中学着如何去控制细胞的分化过程要容易地多。某种器官组织细胞的分化过程大概是靠25,000个基因联合在一起工作最后才形成的，依靠科学家们一个个地改变某个基因去找到控制细胞分化方向的基因，这毫无疑问将耗费他们几十年的时间（甚至更长）。尽管这个过程代价庞大，但如果他们成功了，他们的研究结果的价值将远远超过炼金术的价值。 –GRETCHEN VOGEL; 个人分类: 科学教育|5125 次阅读|4 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（7）器官的再生: 热度 5 Zhanglincn 2017-2-18 12:20; 上接第 6 个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1031430.html 题记：前面已经说过，生物学领域的问题是最为现成但却对人类影响最大的问题。器官的再生预示着人类机体“零件”的自我修复而不是简单移植，如果能解决这个问题，器官移植所带来的限制（器官来源和排斥反应）将不复存在，这无疑会是人类科学一个重大的进步。 7. 什么控制着器官的再生？ What Controls Organ Regeneration? 和经常更换零件的汽车不同，大多数人一生都不会去更换自己的器官也可以健康地生活很久，除非是自己的器官出现了重大的损伤，才迫不得已需要进行器官移植。当然人类不更换器官不是说人体器官能总和“原装”的一样不会出现功能衰竭的现象，但即便出现器官衰竭，人们也不可能像更换引擎或水泵一样那么容易地去更换自己的器官。在过去的几个世纪以来，人类医学不断发展，战胜了许多导致人类大面积死亡的可怕疾病，例如鼠疫等传染病，但如今在许多发达国家中，越来越多的慢性疾病和器官衰竭等疾病已经严重威胁到了人们的健康，而且这些疾病的发病率伴随着年龄的增长越来越变得不可忽视。而解决这些疾病的一个重要的方法就是器官再生医学。可以预见在21世纪的医学领域，用来对付这类疾病的再生医学技术（器官和组织的再造）的地位可能会相当于抗生素在20世纪医学领域中的地位。所以，在再生医学时代来临之前，研究人员们必须首先弄清楚：是什么生物信号在控制着机体器官的再生功能。几个世纪以来，研究人员对生物体损伤后的再生现象一直迷惑不解。例如，十八世纪中叶，瑞士博物学家 Abraham Trembley （特朗布雷）就曾经记述：当我把水螅的身体切成数段，它依然能够重新生长成完整健康的个体。在那个时代，其他的科学家还注意到了某些蜥蜴的尾巴断掉后可以再生的现象。这以后大约一个世纪， Thomas Hunt Morgan （摩根）发现涡虫和扁形虫即使被切成279段依然可以获得再生。后来摩根断定“再生”可能是一个很难解决的问题，所以他放弃了涡虫转向了对果蝇的研究（托马斯·亨特·摩根，1866年9月25日－1945年12月4日，美国遗传学家、现代遗传学之父，约翰霍普金斯大学博士。他在对果蝇遗传突变的研究中，首次确认了染色体是基因的载体，还找出了多个突变基因在染色体上的分布位置，因此获1933年诺贝尔生理医学奖）。这之后，主流的生物学家们都追随着摩根的脚步，把自己的研究对象都集中到适合研究遗传和胚胎发育的生物体上。但是有些研究人员则决心继续研究这些能够器官再生的物种，他们因此设计出了开创性的策略来研究这些有机体的再生问题。这方面的努力和对新再生物种模型（如斑马鱼和特殊鼠类系）的研究工作慢慢开始揭示出是什么力量促使器官的再生或是什么力量阻止了生物器官的再生过程。研究发现，动物机体主要采用三种策略来进行器官的再生过程。第一种是：通常不发生分裂的器官的细胞在器官组织损伤后重新开始分裂和增殖用以修复缺失的器官，比如火蜥蜴的心脏损伤后心肌细胞的再次分裂过程。第二种是：生物体内的某类特殊的细胞，在特定的条件下会停止原来的正常分化过程而进入一种更加灵活的可以进行复制的细胞状态，然后再经过重新分化，变成损伤组织的细胞来修复损伤的器官。火蜥蜴和蝾螈就可以通过这种方式来修复它们被砍掉的肢体，斑马鱼也可以通过这种方式重新长出被剪掉的鱼鳍。第三种就是：大量的干细胞会涌入参与到修复损伤器官和组织的活动中。例如被切成数段的涡虫就是利用这种方式来进行自我完整修复的。人类在某种程度上也具有以上三种基本的修复能力。例如人体的肝脏被切去一部分后，修复信号就激发休眠的肝脏细胞重新进行分裂生长，从而使肝脏恢复到原来的大小。研究人员发现，如果采用适当的刺激或诱导信号，人体的一些特殊的细胞会恢复到一个更为原始的活跃状态。另外人体的干细胞也在不断帮助人体补充新鲜的血液、表皮和骨骼。可是，反过来，为什么我们的心脏却布满疤痕（死去的心肌细胞纤维化形成的），我们的晶状体会变得浑浊，以及我们的脑细胞会不断死亡而不会再生？蝾螈和涡虫这类动物可以通过重新激发类似胚胎发育期一样的再生机制去修复它们损伤的组织，而我们人类在成年后却失去了这种能力。在人类的胚胎时期，人体的所有器官可以被不断分化生长出来。后来经过不断地进化，人类成年时期器官再生的能力逐渐丧失或被抑制，这可能是因为再生所需要的活跃细胞的分裂能力会大大提高人类患癌症的风险（癌细胞会出现不正常的分裂能力）。或许我们应该进化出具有快速愈合伤口以降低感染的能力，尽管加速伤口愈合会给我们带来更多的伤疤。但像蝾螈这类擅长器官再生的“专家”却可以系统地进行伤口的愈合并能生长出原始的器官组织。目前的研究表明，避免组织纤维化可能意味着器官的再生和不再生之间的某种差异，例如实验上阻止老鼠伤口疤痕的形成会导致老鼠的神经系统一直保持活跃，但是当疤痕形成后，神经系统的活跃度会马上减弱。伤口的愈合对人体而言是一个非常奇妙的过程，其中最重要的是什么激发了表皮细胞的再生，伤口愈合又是什么阻止这个过程？要解开器官再生的奥秘，可能决定于我们是否可以弄清楚人体的伤口愈合过程和具有再生能力的动物的伤口愈合过程之间到底存在什么本质的差别。这种差别可能是非常微妙的：例如研究人员已经确认某些品种的老鼠可以在数周内愈合耳朵上的伤洞，而另外一些品种的老鼠却从来都办不到。进一步的研究发现：一些相对来说为数不多的基因上的差异似乎是造成老鼠伤口愈合能力差异的原因。也许将来利用基因编辑技术只需要改变区区几个基因就可以把我们人类变成具有超级伤口愈合能力的生物。由此可以预见器官的再生（器官细胞的分裂）一定受细胞基因的控制，例如癌细胞反常分裂能力的出现就来源于细胞的基因突变，但器官损伤后基因如何来启动和关闭这个过程是这个问题的本质所在？我们人类的基因编辑技术如何精准地去改变心脏细胞基因的哪个位点（或不去改变基因序列，而用带有特殊基的功能蛋白去结合关闭哪个基因位点），就可以激发心肌细胞的分裂，而我们又能通过怎样的手段来关闭这个分裂过程？所以一旦科学家们真的可以开启人类细胞的再生过程，新的问题又会出现：我们用什么方法去保证这些具有再生能力的细胞不会变得疯狂（如癌细胞）？我们该如何去保证器官的再生部分能保持其正常的尺寸，且具有正确的形状并保持其正确的位置和方向？如果研究人员能够完全解决以上这些问题，那么人们才会真正愿意为他们身体订购“再生部件”，而不仅仅只为他们那1967年的野马汽车去订购零件了。 R. JOHNDAVENPORT; 个人分类: 科学教育|9368 次阅读|5 个评论

我们不知道答案的125个科学问题(6)人类寿命的极限: 热度 1 Zhanglincn 2017-2-4 12:02; 上接第 5 个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1029211.html 题记：这又是一个生物学领域的问题，到目前为止 6 个问题里这已是第 4 个与生命相关的问题了。人的寿命到底可以延长到多少岁，一直是人类一个非常重要的科学问题，寿命的长度对人的心理、家庭和社会都会产生重大的影响，人到底能活多久，人能否像吃了“唐僧肉”一样可以长生不老呢？ 6. 人的生命到底能延续多久？ How Much Can Human Life Span be Extended? 1997年人类有史以来有确切记录的寿命最长的人 Jeanne Calment (21 February 1875-4 August 1997) 在法国南部去世，享年 122 岁 ( 备注 : 其实 122 岁并非是有史以来人类记载的最长寿命，中国就曾经有 147 岁和 156 岁的记载，但这些人都没有被完全确认和核实 ) 。然而随着现今社会科技和医疗等技术的发展，许多生物学家或人类学家所预言的技术如果可以实现的话，那么在未来的数十年内， 122 岁的长寿记录将不再是什么高不可攀或引入注目的事情。很多科学家都相信这个世纪的年轻一代很快将会迎来人类生命跨越百岁的时代。根据科学家们在酵母菌、线虫、老鼠等不同物种上寿命延长的实验结果来看，许多科学家相信人类生命的延续工作完全可以让人的平均寿命延长到 100 到 110 岁之间。而今天现实世界的统计结果是：发达国家百岁老人的比例是每 10,000 人当中才有 1 个。因此很多科学家在人类寿命延长的问题上并不乐观，他们认为人类抗衰老的研究工作远远比其他物种要复杂，而且还有更多的额外限制。在其他物种上行之有效的寿命延长策略在人的身上可能实际上是行不通的，而且对人而言生命延长的结果还伴随有其他伦理道德等一系列的社会问题。在大约二三十年以前，关于人类延缓衰老的研究还是一潭死水，因为人们普遍认为人类寿命的长短基本上是一个无法被改变的事实（各种动物都有一个相当恒定的平均寿命和最高寿命）。但是当许多分子生物学家开始从分子水平上去寻找抗衰老的有效方法并取得进展的时候，人们才开始相信生命的长短确实可以通过科学的手段进行干预和获得改善。科学家们通过实验发现，适当地降低类胰岛素受体（与高热量代谢活动有关）的水平能够把线虫的寿命延长到令人惊讶的 6 个星期，这已经是正常线虫寿命的 2 倍。同样对某些鼠类如果降低其高热量的饮食摄入（让其保持饥饿状态但维持其正常的营养需求）其寿命会比正常的老鼠要延长 50% 。尽管如此，在有些物种上的抗衰老努力却一直没有获得成功。例如，对于线虫来说，减少其高热量食物的摄入，会促使它进入和冬眠一样的所谓“耐受”状态，造成其新陈代谢变慢，这一点可能对线虫生命的延缓起到关键的作用，但对其他大型的物种却很难造成这样的结果。另外，对于寿命短暂的物种而言，如线虫和果蝇，它们的衰老过程在实验中都能被明显地延缓，这可能来源于此类生物对寿命延缓的干预更为敏感，而这个特点对其他大型物种，特别对于人类来说也根本不适用，其在人身上的效果也根本无法获得确认。总体而言，那些成功延缓某些物种衰老的策略最后都集中在以下的三个方面：（ 1 ）热量限制（ calorie restriction ：一种降低高热量食物摄入的饮食策略）；（ 2 ）降低类胰岛素增长因子 1 （ IGF-1：一种蛋白质）的水平；（ 3 ）阻止机体组织的氧化性损伤。当然以上三种延长寿命的策略并非相互独立，它们之间可能存在某种关联（例如高热量食物摄入限制的动物它们的 IGF-1 水平普遍较低），但是到目前为止这种相关性还没有最终获得证实。无论以上所谈到的对某些物种有效的抗衰老策略之间是否有本质的联系，这些策略能不能直接应用到人的身上来延续人的寿命呢？而这些方式如果真有效，那其有效性我们该如何去确认呢？延缓衰老的药物不像治疗癌症或心脏疾病的药物，其延缓衰老的治疗效果到底如何是非常模糊和难以被确认的，这就造成了延缓衰老的研究结果经常很难被确立或解释。而且，延缓衰老治疗的安全性也没有保障；对于物种而言，限制高热食物摄入的方法虽然延长了个体寿命但显然降低了物种的繁殖力，例如这种方法会造成实验室内长寿的果蝇种族根本无法与野外的物种进行群体竞争而最终消亡。另一方面对人而言，仅仅实验结果的搜集工作就存在很大困难，搜集人类寿命实验结果的周期会非常的长，特别是从那些真正衰老缓慢的志愿者身上获得数据，会花费更长的时间，以至于实验数据到来的时候那些进行实验的工作人员都已经死去了（会导致数据无法获得科学地确认）。尽管延缓衰老的实验非常耗费时间和精力，但这依然没有阻止科学家们探索的脚步，有些研究人员已经成立了公司并致力于寻找延缓衰老的药物和方法。在这些尝试中，一个显然非常有趣的问题就是热量限制摄入的方法是否也对人体有效？这方面的实验已经在灵长目动物身上进行了测试，而且位于马里兰州贝塞斯达（美国马里兰州中部城市）的美国国家抗衰老研究所（ NIA ）已经开始了短期的人体测试项目。参与测试的志愿者被要求执行 1 年期的非常严格的饮食计划，研究人员将不间断地测试志愿者的新陈代谢和其他身体指标，用来监控饮食限制对衰老过程的影响。人类抗衰老研究的另一个重要方面当然来自于对具有遗传特征的长寿者基因的比较研究。尽管许多科学家并不同意人类的平均寿命极限是 85 岁、 100 岁或 150 岁，但他们大多数都相信人类的平均寿命一定存在一个固有的和遗传基因有关的上界。所以从基因的角度去研究细胞的衰老，以及细胞如何衰老和失去繁殖活力，是人类抗衰老研究的重要方面。细胞的生死更替和保持活力与生命整体的寿命长短紧密相连，所以首先必须研究清楚细胞的衰老过程，以及细胞衰老过程中基因的作用、变化和细胞内其他细胞器或物质的改变，这对于研究人体衰老过程至关重要。原则上，人体的所有细胞都应该可以不断分裂去产生新的细胞，而经过不断分裂的老细胞最后为什么会失去分裂能力而最终死亡（细胞无论体外或体内培养，其分裂总有一个极限次数）？在这个过程中基因（秩序）、能量（活力）、热量（无序）到底起到了什么样的作用？而实际上根据目前人类医学的观察，人体细胞由于功能分化，有些组织的细胞一生都不会分裂而只是死亡和消耗（如神经细胞、骨骼细胞、心肌细胞和卵巢实质细胞），有些则进行有条件地分裂（损伤后被动进行如肝细胞、肾细胞），有些则一直在分裂和增殖（因为人体不断消耗而需要补充，如上皮细胞、血细胞）。而这些分化以后的细胞有一个共同的来源就是所谓的干细胞，或者更早的是卵细胞，这个细胞为什么就有这么大的生命力，这个初始化的细胞内到底存在怎样的物质让细胞充满活力而不断分裂分化，而这个物质难道仅仅是存在于细胞核内的 DNA 的序列代码吗？当然不是，从细胞的分裂分化和死亡过程来看，人体整体环境的不可逆变化是造成最终个体死亡的关键因素，而细胞内固化在 DNA 之中的信息的转录能力（包括表达的水平、效率和准确度）是驱动一切分裂分化的根源。但为什么人体会有寿命的限制，难道真的是 DNA 中固化的东西？或者仅仅是因为消耗不分裂细胞如神经细胞而产生了衰老和死亡？那为什么神经细胞不会分裂而获得增殖？到底是什么物质启动或关闭了细胞的分裂活力（而这种活力完全可以得以恢复，如癌细胞获得的超常分裂能力）？反过来说如果所有的细胞如果都能全新地复制出如婴儿时期一样新鲜的组织细胞，那人的寿命怎么会受到限制？所以人体的衰老存在着两个方面的原因：（ 1 ）设置在 DNA 中的固定程序（这是生命体 DNA 序列中本身设定的，就如同人在不同时期的特征，如幼儿期的换牙、青春期的发生、更年期的出现以致到最后的死亡，都是生命 DNA 的预先设定）。（ 2 ）人体环境不可逆的退化过程（这是任何一个开放系统不断无序化的必然规律，即熵增，这将导致人体环境中基因转录、蛋白质合成等等过程所进行的环境变得混乱，包括 DNA 外围蛋白等成分的变化，造成转录错误率增加、合成不纯或活力不够的蛋白质、细胞内生命活动产生的自由基和垃圾积累甚至有害物质的堆积等等，结果是：无法产生和幼儿一样功能的新细胞，而这些细胞再分裂产生的新细胞的功能又进一步缓慢损伤，以至于最后所有的细胞都死亡）。关于以上两个方面的抗衰老已经产生大量的研究结果，第一个方面主要集中在 DNA 的基础上，形成所谓的遗传学派，比如科学家们对长寿基因的研究或对早衰病人基因的研究工作；而另一方面则从分子水平去研究细胞衰退中的各种物质、结构和成分的变化，形成所谓的退化学派（或差错学派），比如自由基的积累、代谢废物的堆积、大分子交联、细胞线粒体退变和基因损伤（伴随telomere 端粒体的损失）等学说。无论如何从科学的角度去研究人体衰老必将是本世纪最为火热的研究课题。反过来从社会学的角度来看，人类抗衰老研究一直面临一个无法回避的问题：我们人类抗衰老研究的目的到底是什么？对待这个问题，绝大多数科学家认为，人类抗衰老的目的不是为了延长一个垂暮之年老人的生命（如用机器和药物仅仅去保持其生命的体征），而应该是延缓整个人体的衰老过程（或许应该从出生就开始）或者避免染上和人体衰老过程有关的疾病。尽管如此延缓衰老的研究工作依然会对社会秩序产生重大而深远的影响，比如寿命的延长首先会改变社会的保险行业和社会的退休制度。而接下来的一个重要影响是会给社会带来新的公平性问题：如果抗衰老的治疗方案如果真的出现，那么谁将有权获得延长生命的治疗？是不是有钱或有地位就行，那这种治疗又应该定怎样的价格才算合理？这种昂贵的抗衰老方案必定只能个别人受益而无助于整个社会人口寿命的增长。尽管人类的平均寿命在不断增长，但这些增长主要来自于对心脑血管、癌症等疾病治疗水平的提高（医疗水平降低了婴儿死亡率和加大了人类自然死亡的比例，导致人平均寿命的增长），而不是真正来自于对健康个体昂贵的抗衰老治疗。延长生命的药物和方案的研究工作虽然是一个看起来非常酷的东西，但其产生后要么是抗衰老作用有限，要么是虽然效果显著但价格昂贵，所以消除和治疗人衰老过程中的各种疾病（如心脏病、癌症、精神疾病等）从而解除病人的痛苦，提高老人的生活质量应该比单纯延长人生存的时间更有意义，或者更应该是首先需要解决的问题。总之，人类的寿命到底能够被延长多久依然决定于科学的发展，虽然人类科学的发展总有一天会让人类超越生死而不朽(immortality)，但这中间必然会经历一个对社会秩序和伦理造成强烈冲击的阶段。 JENNIFER COUZIN; 个人分类: 科学教育|6807 次阅读|1 个评论

我们不知道答案的125个科学问题 (5) 物理定律的统一: 热度 15 Zhanglincn 2017-1-22 11:42; 上接第4个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-1026770.html 题记：这是第一个纯粹的理论物理问题，下面我们来看这个问题： 5. 物理定律能否最终统一？ Can the Laws of Physics Be Unified ？ 1955 年 4 月 18 日深夜 1 点 15 分左右，美国普林斯顿大学医学院内，举世瞩目的德国物理学家，《相对论》的创始人阿尔伯特 · 爱因斯坦离开人世，享年 76 岁。这位在物理学界曾引起思想革命的伟大物理学家，在临终的时候用德语对着只懂英语的助理护士说了最后一句话，而这句话因为无人听懂而转瞬即逝，成为他留给这个世界的最后一个迷？对于这句话的猜测曾经有很多版本，而根据爱因斯坦最后一直致力于统一场论的研究和最后将自己的最新研究成果付之一炬的事实，一个关于统一场论版本的最后遗言是这样的：哦，上帝，大概是我错了，物理定律本质上其实是无法被统一的。以上的故事的最后一句当然是杜撰，关于物理定律的统一性其实就是一个梦想，一个被很多科学家当作必然追求并延续至今的梦想，因为这代表着人类对这个客观世界所有的规律的一个思想归宿：统一一定存在，而我们只需要找到它。这就是我们今天要谈论的问题：物理定律能否被最终统一？人类周围的客观世界，充满了各种纷繁复杂的物质和现象，然而人类总可以在这些复杂事物的背后发现某种普适的东西，这就是物理规律。在客观世界中不断被发现的一个个简单的物理规律对我们人类来讲，其实就是最大限度地消除了这个世界的表观复杂性。比如面对地球上经常出现的闪电、摩擦丝绸的放电，在地壳中找到的磁石、抬头看见的极光、发生在自然界的各种光学现象，光线在水中的折射和在镜面上的反射等等现象，面对这些复杂的现象人类最后总结出四个简单的方程，我们现在称之为麦克斯韦方程。人们惊奇地发现所有这些经典的电现象和磁现象竟然都遵从这四个方程所给出的规律（电磁的统一）。麦克斯韦方程从形式上来看，本身就展现着美，因为方程中蕴藏着令人惊异的对称性，无论从数学符号和彼此关系的对应上，还是在某种变换下保持的不变性上，麦克斯韦方程都显得非常完美，而这种美就如同莎士比亚的十四行诗对诗人一样，总让人充满赞叹。面对这个世界大大小小各种形态的物质的时候，其实人类很早就想知道这些物质到底由什么构成。首先人们发现，自己吃的是大米，但为什么长出了头发和指甲，对这类现象的思考，古希腊人就提出用原子的概念去解释这些现象。后来人类不断用“撞击粉碎物质”的方法发现了组成物质的非常多的粒子，研究这些不同种类粒子的产生和转变便构成了粒子物理学，直到今天，粒子物理学形成了一个称之谓标准模型的理论框架。这个理论框架从表面看起来已经相当完美，但它依然是一首没有最后完成的“诗词”。尽管标准模型有些地方依然支离破碎，有些地方仍然没有最后完成，但它无疑是物理学领域内杰出的作品，因为它在很高的精度上可以用来描述所有构成物质的粒子和这些粒子之间所存在的基本力。这些基本的模块包括：强相互作用力，用来解释夸克如何粘在一起形成质子和其他的复合粒子（描写强相互作用的理论被称为量子色动力学 QCD ）；弱相互作用力，用以解释带电的基本粒子如何改变它们的味道（味的身份种类，描写弱相互作用的理论被称为量子味动力学 QFD ）；电磁力，用来描述所有带电物体之间的相互作用（描写电磁相互作用的理论被称为量子电动力学 QED ）。尽管标准模能全面地描述所有微观基本粒子和它们之间的作用力，但它依然还是一件缺少某些基本碎片的绝美瓷器，在这些缺失的陶瓷碎片里有一些就应该是用来描写万有引力的。标准模型的这些模块和碎片预示着一个更为伟大的理论，这就好比是人们发现了远古时期残缺不全的莎草纸上莎孚（古希腊的女诗人）写下的几行诗句，背后暗示的是一件更加宏大的作品。标准模型的美来自其简洁的对称性。用数学家的语言来说，标准模型的不同模块展现了 SU(3) × SU(2) × U(1) 的李代数结构（对称群）。虽然标准模型的每一个模块都能表现出某种对称性，但整体的对称性却必须是破缺的。标准模型内不同力性质上的微弱差别（百分之几的差别）其实就对应于它们具有稍微不同的对称性。然而这些力性质的不同可能只是一种表象。例如电磁力和弱相互作用力表面看来截然不同，但上个世纪六十年代（ 1960s ）物理学家发现在高温（高能）的条件下这两种力其实是一致的。电磁力和弱力的这种统一性就如同冰和水一样，我们都知道冰在高温的时候其实就是水。电弱力之间的这种联系让物理学家想到是不是强相互作用也能够在某种条件下和另外两种力统一起来，这就产生了一种建立在单一对称群上的大统一理论（ GUT ），例如建立在 SU （ 5 ）对称群上的大统一理论（ 1974 年 Georgi–Glashow model ）。然而无论何种统一场理论都必须有与之对应的可观测的实验结果。例如，强相互作用力如果真的和电弱力相统一，那么质子就一定是不稳定的，也就是经过一个很长是时间，质子应该自发地发生衰变。但是经过很多观测和寻找，目前还没有任何一个人看到过质子的衰变过程（实验给出的质子寿命的下限是 10 35 年）。而且也没有人观测到对称性修正加强后的标准模型（为了弥补标准模型的缺陷扩展了其对称性，例如参数分层问题，规范耦合常数统一性问题和暗物质问题等）所预言的任何粒子，比如超对称理论所预言的那些宇宙中还未被发现的超对称伴粒子（超对称理论预言宇宙中的每一种已知粒子都存在一个未被发现的超对称伴粒子）。更为严重的是，就是这样的统一场论其实还是不完备的，因为它依然没有包含万有引力。万有引力是一个非常难以统一的力。描写宏观万有引力的理论，如广义相对论，是建立在时空连续和平滑的基础上的，而描写微观原子或亚原子的理论却本质上是不连续和量子化的（用各种量子数描述）。万有引力和量子理论的这种严重的冲突使得至今没有人可以用一个令所有人信服的理论将强力、弱力、电磁力和引力统一在一个框架下。但是尽管如此，许多物理学家还是做了进一步的尝试，而其中一个最有希望的理论就是超弦理论。超弦理论有非常多的追随者，因为这个理论可以用一个单一的对称群（例如超弦理论的一个分支采用 SO(32) 对称群）把所有的力都统一在一个框架下。但是这个理论却要求我们生活的宇宙是 10 维或 11 维的，还需要引入很多未被发现的粒子以及预言了一些看起来从来都不可能被验证的理论结果。所以我们现在面临的情况是我们有几十种大统一的理论，而如果其中有一个理论可能是正确的话，科学家也没有任何办法去确定是哪一个。或者反过来说，科学家努力追求的统一场论会不会就是一个傻子的美好愿望。无论如何，物理学家依然在不断寻找质子衰变的证据，以及他们在地下的深洞内和在瑞士日内瓦欧洲核子中心（ CERN ）的大型强子对撞机（ LHC ）上继续寻找超对称粒子的踪迹。科学家们相信在 LHC 上一定能发现 Higgs 玻色子的存在（注释：目前 Higgs 粒子已经确认被发现。 Higgs 粒子是粒子物理中与标准模型基本对称性有紧密联系的粒子，也是基本粒子的标准模型拼图中最后一块碎片，可以说是粒子物理学中的核心粒子，曾经有上帝粒子之称。 Higgs 玻色子的引入来源于弱电统一场中传递弱力的中间玻色子质量问题，根据规范场理论这 3 类中间玻色子应该和光子类似是没有质量的粒子，但是实验观测却是有质量的，所以质量从哪里来的问题催生了规范对称性的自发破缺理论，即 Higgs 机制，说是质量来源于与 Higgs 场的相互作用，而这个场所对应的粒子就是 Higgs 玻色子。 2012 年 7 月 4 日欧洲核子中心 CREN 宣布他们在 LHC 上发现了质量在 125 到 127 Gev/c 2 的新粒子，之后不同小组对实验数据的分析和其他小组的其他证据都确认在这个质量窗口的新粒子的发现，根据对这个新粒子参数的确认发现该粒子和标准模型所预言的 Higgs 粒子的参数一致，所以被认为是发现了 Higgs 粒子）。不管怎样，科学家们一直坚信总有一天他们能够完成标准模型这首伟大的史诗并构建出这个模型背后那个让人敬畏的更大的对称性去统一这个世界所有的物理规律。但这个大统一的梦想是否是真实的，我们目前依然是不得而知。 — CHARLES SEIFE（美国著名科学新闻撰稿人，纽约大学新闻系教授，普林斯顿大学数学专业学士，耶鲁大学数学和哥伦比亚大学新闻学硕士）; 个人分类: 科学教育|7714 次阅读|28 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（4）基因和疾病的关系: 热度 9 Zhanglincn 2017-1-10 22:37; 上接第三个问题： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=318012do=blogid=887073 这又是一个生物学的问题，对于我这个搞物理的人来说依然是外行，所以只能是逐字逐句地翻译了： 4. 遗传变异与人类健康的相关程度如何？ To What Extent Are Genetic Variation and Personal Health Linked ？四十多年以前，医生们发现了一个非常奇怪的现象，就是有些病人在接受了伴有琥珀酰胆碱（是一种肌肉松弛剂，使肌肉松弛下来便于手术操作）作为辅助麻醉剂的麻醉手术后，表现出不同于一般病人的特点。他们被麻醉后虽然能够像正常人一样醒来，但却伴随有暂时的肢体麻痹和呼吸困难。进一步的观察发现他们都存在一种与遗传有关的症状：药物代谢缓慢。随后，科学家们对这种药物代谢缓慢的情况进行了追踪研究，发现这种症状来源于一种基因的变异。研究发现大约每 3500 人中就有一个人携带这种有害的基因变异，携带这种基因变异的人在接受琥珀酰胆碱麻醉剂的时候都会不同程度出现肢体麻痹和呼吸困难的症状。对琥珀酰胆碱麻醉剂副作用的研究第一次将基因变异和人对药物的反应联系在一起。随后，越来越多的药物代谢差异和基因的差异联系在一起，这些联系让科学家们可以用来解释为什么有些药物对有些病人疗效显著，而对其他一些病人却没有效果，甚至对有些病人会产生非常大的副作用甚至产生过敏反应。现在的医学已经非常清楚，某一类的基因变异的确和某一类疾病之间存在非常大的关联。例如，现在已经确定容易患阿尔茨海默病（一种脑功能退化的疾病，临床上以记忆力明显减退，智能下降为标志）和乳腺癌的人身上携带有某种基因变异，也就是携带这种变异基因的人患这两类病的风险大大高于正常人。疾病和基因变异的联系还可以用来解释为什么有些吸烟的病人患上肺癌的概率很高而有些吸烟的人却根本不会因此患上肺癌。对越来越多的疾病的这种认识似乎要把人类的医学带入一个个性化医疗的时代。也就是在维护人类健康或治疗疾病的时候，我们似乎首先要去医院做一个个体基因方面的测试，测试的结果可以用来预言我们到底容易患上什么疾病，从而制定针对个人的防范措施，或决定采用什么样的治疗方案才会对病人更为有效，哪些药物会更适合哪些个体，哪些病人会对什么药物产生过敏或有毒副作用等等。这一切基于基因的医疗个体方案似乎显得非常完美，但是我们的问题是到底有多少种疾病在多大程度上产生于基因缺陷，这些疾病和基因的哪些变异之间存在着关联，我们将如何去准确测定这种联系以及如何采用基因编辑技术去治疗疾病都是医学领域存在巨大挑战的问题。另一方面，基因与疾病之间实际上存在着非常复杂的关联。对于由单一遗传基因引起的疾病如血友病和囊胞性纤维症，这种关联就非常的简单。但对某些疾病而言，通过基因起作用而致病的条件会非常复杂，比如各种癌症，心脏病，红斑狼疮以及抑郁症等虽然这些病和基因有关系，但引起这些疾病的外界刺激和诱因到底在哪种程度上是因为哪些基因的问题导致的，其实是无法说清楚的。比如不同的人对致癌物尼古丁和高脂肪的饮食的反应会不同，有些人更易受这些环境诱导的影响而患上疾病，而有些则对这些物质有很强的抵抗力而避免了癌症或心脏病的发病，这些现象到底是基因里的哪个部分或哪些基因的不同导致了不同人对环境诱因的不同反应结果，这往往比由单个基因导致的一些疾病要复杂得多。对于这类疾病，要准确定位致病基因必须需要做大量的严格重复的实验从统计的角度找到真正起作用的基因，从而避免无效的临床基因测定。而且即便能够准确定位基因关联，接下来的治疗策略也同样非常复杂。例如 2004 年的一个研究团队的科学家在四类治疗白血病的药物上就发现了有 124 种基因都对药物产生抵抗作用。这就好比产生了一个基因反应的网络，从而使得治疗的方案最终变得复杂。然而对这类基因反应网络存在的测定工作才只是刚刚开始。而且其中最为艰难的工作是能够重复出这些研究结果，而重复出可靠的结果是疾病研究中最为困难的议题：对于有些没有明显遗传性的疾病，如哮喘，或那些只感染小部分人群的疾病，如某些儿童期的癌症患者，对这类基因与疾病关联的重复工作就变得非常困难。许多临床诊断测试工作并不能经常性地从志愿者那里获得需要的基因，这就使得科学家把特定的疾病或药物反应同某个基因关联起来的研究工作变得非常困难。虽然基因芯片技术可以非常快速地同时测量几十种基因的表达结果，但这一技术目前还极不稳定，经常会出现不一致的结果。另一方面昂贵的基因诊断其实是一种非常烧钱的研究工作，这也从另一个方面阻碍了这一工作的研究进展。尽管如此，对于某些疾病的基因解析工作依然在飞速向前发展，例如对癌症、哮喘和心脏疾病的基因诊断方面就发展很快，但是对另一些疾病，如精神疾病，基因解剖工作就进展得非常缓慢。虽然严重的抑郁症和精神分裂症患者能从基因测试结果中获得非常好的治疗效果，但其原因仅仅来源于这类病人可以快速地反馈出基因诊断方案的治疗效果。总而言之，综合化个性医疗时代能不能很快到来还是决定于医药公司他们是否真的希望这个时代的到来，如果他们愿意，基因诊断医疗方面会获得极大的投资和发展。但是从目前的情况来看，很多制药公司担心对不同个体基因的不同诊断结果会压缩他们的市场从而损害他们的公司利润，因为有些患相同疾病的病人因为其基因的特殊原因，他们可能放弃购买原来被认为有效的药物。无论如何，研究人员依然能够在其研究工作中持续不断地发现新的机遇。 2005 年 5 月，一家冰岛的基因解码公司的研究结果发现一种被制药巨头拜耳公司（德国著名医药生产企业，最为著名的药物产品有阿司匹林和海洛因）停产的治疗哮喘的药物被证实大大降低了至少 170 名携带一种变异基因的患者患上心脏病的风险。这种药物的作用目标其实就是针对由这种基因所产生的蛋白质，由于这个特殊基因的发现使得这种被抛弃的药物获得了新的治疗效果而重获新生，这一发现预示着可能还存在着很多其他正在药店销售的药物也会有某种让人惊喜的针对某种基因的新疗效，这就如同我们慢慢解开纠缠在基因、疾病和药物之间的复杂关系后就一定会发现更多的让人意想不到的新的关联。（JENNIFER COUZIN）; 个人分类: 科学教育|7833 次阅读|10 个评论

生物系统学的大问题（Big Questions in Systematic Biology）: 热度 2 zhuchaodong 2016-12-22 16:13; Cracraft（2002）提出了生物系统学面临的7个大的科学问题。他围绕物种概念（演化单元）、性状（演化信息）、系统发育历史（演化过程）和物种多样性与分布格局（演化结果），阐述了下列问题。 1. What is a species? 2. How many species are there? 3. What is the tree of life? 4. What has been the history of character transformation? 5. Where are earth's species distributed? 6. How have species distributions changed over time? 7. How is phylogenetic history predictive? 在大数据的时代，新技术不断涌现，生物系统学和其它快速发展的学科交叉势在必行。现在生物系统学面临什么样的挑战？生物系统学在未来的5-20年内将往何处发展？我们可以采取什么样的策略超前规划和响应？我们迫切需要思考这个领域新产生的大科学问题。 Cracraft, J., 2002. The seven great questions of systematic biology: anessential foundation for conservation and the sustainable use ofbiodiversity. Ann. Missouri Bot. Garden, 89, 303–304.; 4188 次阅读|4 个评论

关键科学问题的提炼: Enago 2015-8-27 20:03; 写项目申请的时候，个人认为最难回答的问题是：拟解决的关键科学问题。不知道其他科研人员在回答这个问题时，是不是有一种便秘的感觉，很想写下去，却又写不下去。写了又删，删了接着写。最后憋出一肚子火，拍桌子走人，还是没写完。但是说实话，这又是一个好问题，要是在申请经费的时候，连自己要解决什么样的科学问题都说不清楚的话，那又怎么能让评委觉得你是想认真做研究呢？ --- 阅读原文请点击链接造访【英论阁学术院】关键科学问题的提炼 --- 这个问题很简短，但是除了那个“的”没有啥用外，其他9个字都意味深长。“拟解决” 的意思是说这个问题其实已经很明确了，接下来的工作就是要解决这个问题。所以就不要写那些在研究过程中，有可能会冒出来的问题。“关键”就是说很重要的问题，这也很难把握尺度。大家都知道的“关键”问题，肯定很难解决。凭什么就相信自己可以解决得了呢？如果是自己很确定能解决的问题，那又怎么能证明关键呢？但是总体上来说，所谓“关键”，就是在某个学科重要的，必须要解决问题。最后，还要是“科学”问题，那怎么才算是科学问题呢？有别于技术问题，科学问题指的是对实践问题的更深层次的总结，能够对客观事物有着普遍的指导意义。所以攻克一个具体实验问题就不好放上去了。在提炼科学问题的过程中，实际上也是逼着自己从更底层的角度去思考问题。比如有了一组不同温度下某种晶体颗粒大小的数据，发表出来了，其他人可以跟着照做，但是这个只能算是技术问题，境界低了一些。但是如果可以从机理上说清楚温度是如何控制晶体的大小，那么就算是科学问题了。能够用定性的方式解释清楚，那算是小牛了。要是能提炼出一个普适的公式适用于不同晶体类型，那就是大师了。当然，科学问题是处处存在的，仅仅提炼出问题对申请经费还不够，因为最后得想出个解决的方案。在提炼问题的时候，也要从客观实际出发，比如要符合自己的兴趣，提出一个自己无法解决的问题，对申请经费没有太大价值。同时也要避开跟其他实力强的组直接产生竞争，有意义而又很容易解决的问题是大家都在想的，都在抢的。在说服评委同意资助项目时，可以从下面几个方面来阐述为什么自己是解决该科学问题的合适人选：你提出的解决方案是可行的；自己的过往研究是适合这个项目；自己已经对问题有了深入了解，知道潜在的障碍和挑战；自己的知识结构和技能足以处理潜在的问题。 § 博客内容皆由英论阁资深学术专家团队撰写提供 § ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 您可能感兴趣的博文： 1. 学术期刊应该向非营利模式转变 2. 文章摘要的写作 3. 提高英文写作的几个技巧 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------; 24688 次阅读|0 个评论

做好的科研，不可以教条: 热度 10 wangdh 2015-3-14 11:35; 做好的科学研究，不可以教条（王德华）去年（ 2014 年 2 月）有段时间，我突发奇想，想每天让大家提提神，花几分钟时间进行点思考，让研究生生活、研究组生活增加点佐料。连续几天，每天安排学生们翻译一句话。只要是安排任务，学生们还是很配合的。但要养成一种习惯，不是很容易。虽说万事开头难，但很多事情都不能坚持下来，很多想法也就成了泡影。很可怕的是，失败多了，挫折多了，夭折多了，对一个人的心理打击是叠加作用，对于信心和热情是毁灭性的。这里与大家分享 3 句话。中文是我们学生们的翻译，也请大家给以指教，该如何翻译才确切、简练？ Having a lot of questions and being able to ask goodquestions is a key to do good research. 1. 能发现问题并能提出好的科学问题是做好研究的关键。 2. 做好研究的前提是，积极的思考问题并且勇于提出新的问题。 3. 学问思辨与质疑辨惑是做好科研的关键。 4. 做好科研的关键是能想到很多问题并能提出好的问题。 5. 能提出问题并且是好问题是做好科研的关键。 6. 问题有很多，但漂亮的研究源于精准的问题。 7. 一项优秀的研究工作的关键在于多问问题和问好问题。 8. 善于提出问题，提出好问题，是做好科研的关键。 9. 做好的科研的关键之一是善于发现问题，并有能力提出好问题。 If you can'tsolve a problem, it's because you're playing by the rules. 1. 打破常规，或许问题会迎刃而解。 2. 循规蹈矩就很难解决问题。（理解：这提示我们做科研的时候要勇于创新，不能人云亦云。） 3. 遵守游戏规则往往不利于解决问题。 4. 按规矩做不能解决问题。 5. 陈旧的条条框框会限制你解决问题的能力。 6. 教条化的思维束缚你解决问题的能力。 7. 如果你无法解决一个问题，那归因于你太循常习故。或：过于循规蹈矩（循常习故），遇到难题将无计可施。 8. 有些事情，按照规矩来做，并不能解决问题。 9. 墨守成规，阻碍科学发展。 High creativity isresponding to situations without critical thought. 1. 如实反映事物即创新。 2. 高创造力会屈从于缺乏批判思维的困境或：如果不具批判思维，高创造力将难以为继 3. 创新不会来源于一味地批判性思考 4. 总带有批判性思维不会产生高创新。或：无需重要思考也会产生较高的创新。 5. 高度的创造力往往是由于批判性思维的缺失导致的。 6. 批判性思维的存在对创造力有所抑制。或：在没有批判性思维存在的条件下，创造力才会发挥到最高水平。 7 、在放松的条件下，方可产生高创造力。很喜欢这三句话。仔细揣摩，应该是有点收获的。做好的科学研究，需要开放的头脑，机敏的思维。总是思考问题，喜欢思考问题，有能力提出重要的科学问题，不墨守成规，敢于突破，喜欢突发奇想，有热情，有激情，有童心，这些都是做好科学的潜质。偶然发现了当时给研究组写的几句话： “一句话，会引起思考。一句话，会改变自己固有的习惯和思维。一句话，会有启发，有感悟。多思考，勤思考，喜欢思考，才能享受到科学的乐趣，知识的乐趣，生活的乐趣。思考，交流，感悟，很重要。有时候需要独处，有时候需要交流。做个有心人，你会过得快乐和充实。智慧，思想，需要与他人分享，才有意义。我们需要这样的氛围，需要这样的热情。研究组有同学发起了每周的 Q A （问与答）。我感觉非常好，极其赞成和支持。希望大家给以支持。试想，每周每个人都提不出一个科学问题来吗？对科学问题没有点思考吗？这是不可能的！所以，随时记录自己的火花，乐于分享自己的火花。日积月累，看看是否有效果？会有哪些效果？”; 个人分类: 研究生教育|7467 次阅读|16 个评论

心中常想科学问题: 热度 2 gaojianguo 2015-1-14 10:32; 前段时间，波多黎各大学的邹晓明教授前来访学交流，我们课题组与之进行了某些有趣的交流。刚开始，大家有点拘谨，邹老师突然发话：在座的，能不能列举三个植物生理学最重要的科学问题？大家面面相觑，竟一时语塞。邹老师虽然不是从事植物生理生态学方面研究的，但他对植物生理感兴趣，与我们分享了他的一些想法，开阔了我的视野。回来之后，我一直在想，什么是植物生理学界感兴趣的问题呢？这点貌似很重要。正如爱因斯坦曾经说过，发现问题比解决问题更重要。如果你根本找不到重要的科学问题，更遑论做出重要的科学研究了。我感兴趣的科学问题不一定就是很重要的，但如果这方面的问题想都不来想的话，我觉得是一个科技工作者的悲哀。通过这几天的反思，我觉得重要的科学问题不就是我一直关注的那几个嘛，写出来分享给大家，预测将来不是我，或许是ABC定能在这方面有突破。一是，植物非叶光合器官对环境因子的响应以及在水分和碳通量循环起到什么样的作用？大家都在关注叶片生理的响应，这点没错，毕竟叶片是与环境耦合最紧的器官了，也因此对非叶光合器官的作用知之甚少。可以探究一下个体的生理学机制，也可以量化林分甚至生态系统尺度的贡献。二是，年龄对植物生理性状，包括功能性状、水分生理的影响机理是什么？现在人们对年龄或个体发育进程的影响也知之甚少。可以以某些重要的优势种为例探究对某些环境因子的响应，估计会有重要发现。三是，如何确定植物对极端气候变化因子响应的临界点？以及，植物个体和林分尺度对环境变量的响应是否一定存在某个临界点？物种对未来气候变化的响应是趋同的还是发散的？碳和水的因素哪个影响更大？以上这些问题很重要，但如果要开展相关研究还需要再细化，还需要进行大量的文献调研。如果现在不是让你写出3个植物生理学的问题，而是10个，你又会写出哪些呢？; 个人分类: 生活点滴2|4154 次阅读|5 个评论

[转载]中国科学报：如何提出科学问题: 热度 2 蒋高明 2015-1-13 19:22; 如何提出科学问题 2015-01-05 10:13 　来源：中国科学报　我有话说 http://tech.gmw.cn/2015-01/05/content_14396672.htm 　　 ■蒋高明　　因工作关系，我经常审理来自国内外的论文稿件和基金项目，也经常面临着这样的问题，该文章有发表的价值吗？该项目值得资助吗？而要回答这样的问题，就要看论文作者或者基金申请者到底想干什么，他们是否提出了值得发表或者值得资助的科学问题。　　科学问题，顾名思义就是在人类掌握或了解自然规律过程中遇到的问题。有问就要答，问题产生了，自然就要找到答案。当前的学科越来越细致，对科学的认知也越来越系统、越来越仔细了。有些问题得到了很好的解决，有些则依然没有解决好。只要有人类存在，有科学家群体的存在，科学问题是永远解决不完的。　　提出问题就解决了问题的一半。因此，科学问题是非常关键的，很多论文值得发表或者很多项目值得资助，都是他们提出了很好的科学问题，并有了探索科学问题的途径（技术路线），或有较好的实验结果，或有了解决这些问题的思路。如果按照这样严格的标准来判断，我们正在进行的研究、已经完成的论文，或者正在审理中的项目，很多还是没有抓到科学问题的实质。　　中国在国内外发表的论文数以百万计，动用的研究经费也达万亿元。理论上，人类能够想到的科学问题，中国人都想到了，能够解决的也都解决了。但事实并非如此，发表大量论文和申请大量资助苍白无力的结果是，科学家拟解决的问题依然存在，或者问题解决得越来越多了。　　为什么会出现这样的怪现象呢？这是因为当前的许多文章发表或者基金都是功利的，前者是文章写好了，要找一个科学问题去发表；而后者是为了得到科研基金，临时找了个科学问题当幌子。前者目的是要发表，后者则是要钱。这样功利思想驱动下的科学研究，恐怕难以发现并提出科学问题，也难以解决科学问题。　　那么，如何提出科学问题呢？据笔者粗浅的理解，不外乎以下几种途径—— 　　第一，科学问题来自人类的好奇心。人类区别于其他动物不同的地方就是好问一个为什么。重力的发现、元素的发现、蒸汽理论的发现、细胞的发现及进化论的发现等，都是人类好奇的结果。如果没有了这颗好奇心，可能就难以提出问题，很多都是习以为常，那么结果就是庸俗的人碌碌无为一辈子，也不会产生真正的科学家。因此，对于以科学为职业的研究人员来说，总是保留一份好奇心是非常必要的。人类往往在孩提时代最好奇，也总有稀奇古怪的想法，而提出的问题也难以回答。像当年两小儿辩日，就难倒很有学问的孔子，今天解释起来还需要很多物理与光学知识。如果有孩子问我鼻孔眼儿为什么朝下而不冲天长，这样的问题也很难一两句话说明白。好多孩子问他们是从哪里来的？如果要准确回答，恐怕很多年轻的爸爸妈妈难以说清楚，只能找个借口混蒙过去。　　第二，科学问题来自实践，来自生活。实际上，人类是在不断地与自然打交道才积累了越来越多的科学知识的。瓦特发现蒸汽原理，就是受到开水壶冒蒸汽的启发。实践中不断提出一些问题，也不断解决一些问题。人类衣食住行的进步都是在生产实践中实现的。过去日行千里是不可思议的，今天日行万里也能够实现。类似的问题依然会有很多很多。电话、电视、无线电、电报、手机通讯、微博、电子邮件及微信等技术的不断更新，都是人类在攻克了一个又一个数学、材料、物理、光学、计算机等领域的科学问题后才得以实现的。今后科学的进步依然会有来自实践需求的动力，而这种动力与资本市场相结合将来得更快。处于不同领域的科技工作者还应从实际生活中找灵感，这就要求我们的研究人员不能总停留在实验室内，要走到工厂农村或大自然第一线去发现问题并解决问题。以笔者熟悉的生态学为例，资源枯竭、环境污染、食品安全、物种消失、水与能源危机、气候变暖、臭氧层消失、雾霾、基因污染，无一不与人类的生产活动有关，解决这些问题也对生态学工作者提出了大量现实的问题。如果生态学不顾眼前的现实问题，依然停留在纸上谈科学问题，做重复实验，只能让人笑话。　　第三，科学问题来自怀疑精神。人类掌握的知识不断被同行或者后来人写进教科书，在某一特定时段，直到后来人指出其问题，那些知识都是作为科学真理而存在的。然而，科学真理也是相对的，经过不断努力，人类总能发现前人科学认知上的不足或者错误，科学就是在不断纠错中成长壮大的。被写进教科书的知识也是可以质疑的，当然这需要足够的勇气，需要足够的功夫，不仅仅是不人云亦云而已。反之，如果不认真学基本知识，轻易对自己的研究标榜为填补国内或国际空白，都是某种无知的表现。更有很多研究，本来结论都写进教科书里去了，他们没有认真研究书本上的知识，没有进行认真的分析，实际上连重复研究都算不上。科学是要经得起质疑的，那些容不得别人质疑的科学不是真的科学，是假科学。只有具有怀疑精神，才能够提出科学问题。这样的问题往往很简单：他们说得对吗？　　第四，科学问题来自知识积累。当前科学技术进步日新月异，许多科学假说、定理、原理层出不穷，有些经得起科学检验，有些则是昙花一现。这样的科学故事非常多，它们在哪里呢？除了上面提到的教科书比较定论之外，就在各种学术刊物上。学术刊物就是承担着负责记载并传播科研人员科学发现的，真的、好的科学发现总是有科学故事的，科学问题是引发科学家发表的动力，科学数据是其证据，科学推理则是给同行描述其科学发现是不是探讨到了问题的实质。因此，如果你要提出科学问题，就要到茫茫的文献大海里去泡，多阅读文献，多看别人怎么做，才能启发自己。现在的年轻人不愿意读文献了，往往从网上找一些二手文献，尽管毕业论文上赫然列出了一两百篇文献，但有些也只有看看题目而已，并没有认真研究。这些都不是做科学研究的态度，也不会提出好的科学问题。只有自己真的入迷了，对大量文献了如指掌了，所设计出来的实验才有发表的价值，申请基金也才有中的可能性。　　第五，科学问题来自知识交流。火花依靠碰撞而产生，如两块石头碰撞就是硬碰硬，这样的火花如何产生呢？显然是在人的交流中产生。文献是死的，人是活的。多与人打交道，就会不断受到启发，提出自己独到的见解。不仅仅是同行，可能外行提出的问题更值得注意。因此，要想提出好的科学问题，就要多参加学术活动，多听多问。当问题多到成为一团乱麻的时候，再听一些高人点拨一下，就会有豁然开朗的感觉。科学研究是大脑劳动的过程，只有掌握了扎实的科学理论，阅读了大量文献，并注重实际，经常参加学术交流活动的人，才不会轻易放过一个科学问题，在交流中碰撞出思想的火花来。　　总之，科学问题不是为问题而提出的，它不是功利的产物，而是严肃且辛苦的科学劳动的产物。作科学研究，往往提出科学问题最难。我们在研究中究竟要解决什么问题？我们的科学问题是什么？建议新入道的同行尤其年轻的研究生们多多想想这个问题。　　（作者系中国科学院植物研究所研究员）; 个人分类: 科学人生|2954 次阅读|2 个评论

[转载]谈谈论文写作与基金评审中的科学问题: jojozhangju 2015-1-2 04:34; 谈谈论文写作与基金评审中的科学问题蒋高明因工作关系，经常审理来自国内外的论文稿件和基金项目审理，经常面临着这样的问题，该文章有发表的价值吗？该基金值得资助吗？而要回到这样的问题，就要看论文作者或者基金申请者到底想干什么？他们是否提出了值得发表或者值得资助的科学问题。科学问题，顾名思义就是在人类掌握或了解自然规律过程中遇到的问题。有问就要答，问题产生了，自然就要找到答案。当前的学科越来越细致，对科学的认知也越来越系统越来越仔细了。有些问题得到了很好的解决，有些则依然没有解决好。只要有人类存在，有科学家群体的存在，科学问题是永远解决不完的。提出问题就解决了问题的一半。因此，科学问题是非常关键的，很多论文值得发表或者很多资金值得资助，都是他们提出了很好的科学问题，并有了探索科学问题的途径（技术路线），或有了较好的实验结果，或有了解决这些问题的思路。如果按照这样严格的标准来判断，我们正在进行的研究，已经完成的论文，或者正在审理中的项目，很多还是没有抓到科学问题实质的。中国在国内外发表的论文数百万计，动用的研究经费也达万亿计。理论上，人类能够想到的科学问题，中国人都想到了，能够解决的也都解决了。但事实并非如此，与发表大量论文和申请大量资助苍白无力的结果是，科学家拟解决的问题依然存在，或者问题解决得越来越多了。为什么会出现这样的怪现象呢？这些因为当前的许多发表或者基金都是功利的，前者是文章写好了，要找一个科学问题去发表；而后者是为了得到科研基金，临时找了个科学问题当幌子。前者目的是要发表，后者则是要钱。这样功利思想驱动下的科学研究，恐怕难以发现并提出科学问题，也难以解决科学问题。那么，如何提出科学问题呢？据笔者粗浅的理解，不外乎以下几种途径：第一，科学问题来自人类的好奇心。人类区别与其他动物不同的地方就是好问一个问什么？重力的发现，元素的发现，蒸汽理论的发现，细胞的发现，进化论的发现，都是人类好奇的结果。如果没有了这颗好奇心，可能就难以提出问题，很多都是习以为常，那么结果就是庸俗的人碌碌无为一辈子，也不会产生真正的科学家。因此，对于以科学为职业的研究人员来说，总是保留一份好奇心是非常必要的。人类往往孩提时代最好奇，也总有稀奇古怪的想法，而提出的问题也难以回答。像当年两小儿辩日，就难倒很有学问的孔子，今天解释起来还需要很多物理与光学知识。如果有孩子问我鼻孔眼儿为什么朝下而不冲天长，这样的问题也很难一两句话说明白。好的孩子问他们是从哪里来的？如果要准确回答，恐怕很多年轻的爸爸妈妈难以说清楚，可能找个借口混蒙过去。第二，科学问题来自实践，来自生活。实际上，人类是在不断地与自然打交道才积累了越来越多的科学知识的。瓦特发现蒸汽原理，就是受到开水壶冒蒸汽的启发。实践中不断提出一些问题，也不断解决一些问题。人类的衣食住行的进步都是在生产实践中实现的。过去日行千里是不可思议的，今天日行万里也能够实现了。类似的问题依然会有很多很多。电话、电视、无线电、电报、手机通讯、微博、电子邮件、微信等技术的不断更新，都是人类在攻克了一个又一个数学、材料、物理、光学、计算机等领域的科学问题才得以实现的。今后科学的进步依然会有来自实践需求的动力，而这种动力与资本市场相结合将来得更快。处于不同领域的科技工作者还应从实际生活中找灵感，这就要求我们的研究人员不能总停留在实验室内，要走到工厂农村或大自然第一线去发现问题并解决问题。以笔者熟悉的生态学为例，资源枯竭、环境污染、食品安全、物种消失、水与能源危机、气候变暖、臭氧层消失、雾霾、基因污染，无一不与人类的生产活动有关，解决这些问题也对生态学工作者提出了大量现实的问题。如果生态学不顾眼前的现实问题，依然停留在纸上谈科学问题，做重复实验，只能让人笑话。第三，科学问题来自怀疑精神。人类掌握的知识不断被同行或者后来人写进教科书，在某一特定时段，直到后来人指出其问题，那些知识都是作为科学真理而存在的。然而，科学真理也是相对的，经过不断努力，人类总能发现前人科学认知上不足或者错误，科学就是不断纠错中成长壮大的。被写进教科书的知识也可以质疑的，当然这需要足够的勇气，需要足够的功夫，不仅仅是不人云亦云而已。反之，如果不认真学基本知识，轻易对自己的研究标榜为填报国内或国际空白，都是某种无知的表现。更有很多研究，本来结论都写进教科书里去了，他们没有认真研究书本上的知识，没有进行认真的分析，实际上连重复研究都算不上。科学是要经得起质疑的，那些不容别人质疑的科学不是真的科学，是假科学。只有具有怀疑精神，才能够提出科学问题。这样的问题往往很简单：他们说的对吗？第四，科学问题来自知识积累。当前科学技术进步日新月异，许多科学假说、定理、原理层出不穷，有些经得起科学检验，有些则是昙花一现。这样的科学故事非常多，它们在哪里呢？除了上面提到的教科书比较定论之外，就在各种学术刊物上。学术刊物就是承担着负责记载并传播科研人员科学发现的，真的好的科学发现总是有科学故事的，科学问题是引发科学家发表的动力，科学数据是其证据，科学推理（学术论文中的讨论部分）是给同行描述其科学发现是不是探讨到了问题的实质。因此，如果你要提出科学问题，就要到茫茫的文献大海里去泡，多阅读文献，多看别人怎么做，才能启发自己。现在的年轻人不愿意读文献了，往往从网上找一些二手文献，尽管毕业论文上赫然列出了一两百篇文献，但有些也只有看看题目而已，并没有认真研究。这些都不是做科学研究的态度，也不会提出好的科学问题。只有自己真的入迷了，对大量文献掌握了如指掌了，所设计出来的实验才有发表的价值，申请基金也才有中的可能性。第五，科学问题来自知识交流。火花依靠的是碰撞而产生，如两块石头碰撞就是硬碰硬，这样的火花如何产生呢？显然是在于人的交流中产生。文献是死的，人是活的。多与人打交道，就会不断受到启发，提出自己独到的见解。不仅仅是同行，可能外行提出的问题更值得注意。因此，要想提出好的科学问题，就要多参加学术活动，多听多问。当问题多的成为一团乱麻的时候，再听一些高人点拨一下，就会有豁然开朗的感觉。科学研究是大脑劳动的过程，只有掌握了扎实的科学理论，阅读了大量文献，并注重实际，经常参加学术交流活动的人，才不会轻易放过一个科学问题，在交流中碰撞出思想的火花来。总之，科学问题不是为问题而问题的，它不是功利的产物，而是严肃的而辛苦的科学劳动的产物。做科学研究，往往提出科学问题最难。我们在研究中究竟要解决什么问题？我们的科学问题是什么？建议新入道的同行尤其年轻的研究生们多多想想这个问题。; 个人分类: 基金相关|1250 次阅读|0 个评论

谈谈论文写作与基金评审中的科学问题: 热度 3 蒋高明 2014-12-18 17:31; 谈谈论文写作与基金评审中的科学问题蒋高明因工作关系，经常审理来自国内外的论文稿件和基金项目审理，经常面临着这样的问题，该文章有发表的价值吗？该基金值得资助吗？而要回到这样的问题，就要看论文作者或者基金申请者到底想干什么？他们是否提出了值得发表或者值得资助的科学问题。科学问题，顾名思义就是在人类掌握或了解自然规律过程中遇到的问题。有问就要答，问题产生了，自然就要找到答案。当前的学科越来越细致，对科学的认知也越来越系统越来越仔细了。有些问题得到了很好的解决，有些则依然没有解决好。只要有人类存在，有科学家群体的存在，科学问题是永远解决不完的。提出问题就解决了问题的一半。因此，科学问题是非常关键的，很多论文值得发表或者很多资金值得资助，都是他们提出了很好的科学问题，并有了探索科学问题的途径（技术路线），或有了较好的实验结果，或有了解决这些问题的思路。如果按照这样严格的标准来判断，我们正在进行的研究，已经完成的论文，或者正在审理中的项目，很多还是没有抓到科学问题实质的。中国在国内外发表的论文数百万计，动用的研究经费也达万亿计。理论上，人类能够想到的科学问题，中国人都想到了，能够解决的也都解决了。但事实并非如此，与发表大量论文和申请大量资助苍白无力的结果是，科学家拟解决的问题依然存在，或者问题解决得越来越多了。为什么会出现这样的怪现象呢？这些因为当前的许多发表或者基金都是功利的，前者是文章写好了，要找一个科学问题去发表；而后者是为了得到科研基金，临时找了个科学问题当幌子。前者目的是要发表，后者则是要钱。这样功利思想驱动下的科学研究，恐怕难以发现并提出科学问题，也难以解决科学问题。那么，如何提出科学问题呢？据笔者粗浅的理解，不外乎以下几种途径：第一，科学问题来自人类的好奇心。人类区别与其他动物不同的地方就是好问一个问什么？重力的发现，元素的发现，蒸汽理论的发现，细胞的发现，进化论的发现，都是人类好奇的结果。如果没有了这颗好奇心，可能就难以提出问题，很多都是习以为常，那么结果就是庸俗的人碌碌无为一辈子，也不会产生真正的科学家。因此，对于以科学为职业的研究人员来说，总是保留一份好奇心是非常必要的。人类往往孩提时代最好奇，也总有稀奇古怪的想法，而提出的问题也难以回答。像当年两小儿辩日，就难倒很有学问的孔子，今天解释起来还需要很多物理与光学知识。如果有孩子问我鼻孔眼儿为什么朝下而不冲天长，这样的问题也很难一两句话说明白。好的孩子问他们是从哪里来的？如果要准确回答，恐怕很多年轻的爸爸妈妈难以说清楚，可能找个借口混蒙过去。第二，科学问题来自实践，来自生活。实际上，人类是在不断地与自然打交道才积累了越来越多的科学知识的。瓦特发现蒸汽原理，就是受到开水壶冒蒸汽的启发。实践中不断提出一些问题，也不断解决一些问题。人类的衣食住行的进步都是在生产实践中实现的。过去日行千里是不可思议的，今天日行万里也能够实现了。类似的问题依然会有很多很多。电话、电视、无线电、电报、手机通讯、微博、电子邮件、微信等技术的不断更新，都是人类在攻克了一个又一个数学、材料、物理、光学、计算机等领域的科学问题才得以实现的。今后科学的进步依然会有来自实践需求的动力，而这种动力与资本市场相结合将来得更快。处于不同领域的科技工作者还应从实际生活中找灵感，这就要求我们的研究人员不能总停留在实验室内，要走到工厂农村或大自然第一线去发现问题并解决问题。以笔者熟悉的生态学为例，资源枯竭、环境污染、食品安全、物种消失、水与能源危机、气候变暖、臭氧层消失、雾霾、基因污染，无一不与人类的生产活动有关，解决这些问题也对生态学工作者提出了大量现实的问题。如果生态学不顾眼前的现实问题，依然停留在纸上谈科学问题，做重复实验，只能让人笑话。第三，科学问题来自怀疑精神。人类掌握的知识不断被同行或者后来人写进教科书，在某一特定时段，直到后来人指出其问题，那些知识都是作为科学真理而存在的。然而，科学真理也是相对的，经过不断努力，人类总能发现前人科学认知上不足或者错误，科学就是不断纠错中成长壮大的。被写进教科书的知识也可以质疑的，当然这需要足够的勇气，需要足够的功夫，不仅仅是不人云亦云而已。反之，如果不认真学基本知识，轻易对自己的研究标榜为填报国内或国际空白，都是某种无知的表现。更有很多研究，本来结论都写进教科书里去了，他们没有认真研究书本上的知识，没有进行认真的分析，实际上连重复研究都算不上。科学是要经得起质疑的，那些不容别人质疑的科学不是真的科学，是假科学。只有具有怀疑精神，才能够提出科学问题。这样的问题往往很简单：他们说的对吗？第四，科学问题来自知识积累。当前科学技术进步日新月异，许多科学假说、定理、原理层出不穷，有些经得起科学检验，有些则是昙花一现。这样的科学故事非常多，它们在哪里呢？除了上面提到的教科书比较定论之外，就在各种学术刊物上。学术刊物就是承担着负责记载并传播科研人员科学发现的，真的好的科学发现总是有科学故事的，科学问题是引发科学家发表的动力，科学数据是其证据，科学推理（学术论文中的讨论部分）是给同行描述其科学发现是不是探讨到了问题的实质。因此，如果你要提出科学问题，就要到茫茫的文献大海里去泡，多阅读文献，多看别人怎么做，才能启发自己。现在的年轻人不愿意读文献了，往往从网上找一些二手文献，尽管毕业论文上赫然列出了一两百篇文献，但有些也只有看看题目而已，并没有认真研究。这些都不是做科学研究的态度，也不会提出好的科学问题。只有自己真的入迷了，对大量文献掌握了如指掌了，所设计出来的实验才有发表的价值，申请基金也才有中的可能性。第五，科学问题来自知识交流。火花依靠的是碰撞而产生，如两块石头碰撞就是硬碰硬，这样的火花如何产生呢？显然是在于人的交流中产生。文献是死的，人是活的。多与人打交道，就会不断受到启发，提出自己独到的见解。不仅仅是同行，可能外行提出的问题更值得注意。因此，要想提出好的科学问题，就要多参加学术活动，多听多问。当问题多的成为一团乱麻的时候，再听一些高人点拨一下，就会有豁然开朗的感觉。科学研究是大脑劳动的过程，只有掌握了扎实的科学理论，阅读了大量文献，并注重实际，经常参加学术交流活动的人，才不会轻易放过一个科学问题，在交流中碰撞出思想的火花来。总之，科学问题不是为问题而问题的，它不是功利的产物，而是严肃的而辛苦的科学劳动的产物。做科学研究，往往提出科学问题最难。我们在研究中究竟要解决什么问题？我们的科学问题是什么？建议新入道的同行尤其年轻的研究生们多多想想这个问题。; 个人分类: 科学人生|13662 次阅读|3 个评论

我们不知道答案的125个科学问题（2）意识的基础: 热度 1 Zhanglincn 2014-11-28 11:18; 上接第 1 个问题： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-846428.html 题记：这是生物学领域的第一个问题，也一定不是唯一的问题，你可以看看科学界高端大气上档次的杂志《科学》《自然》上最多的文章也都涉及这类生物学的问题，而在这我们要扒的 125 个问题中，生物学要占 46% 。其实关于生物和人类自己的问题最多，也最现成（ Open Questions ），研究结果当然最能对人类产生重大影响（比如后面细胞寿命、器官再生移植等等问题），所以咱们现在开始扒这么个有意思的生命问题。 2. 意识的生物学基础是什么？ What Is the Biological Basis of Consciousness ? 问完宇宙，自然另一个重大的哲学问题就是要问人类自己。问自己不能问我们从哪里来啊？那是小儿科的水平，要从科学的角度问那就是意识问题。当然以前的意识就是一个形而上的哲学问题，最多就是个心理学问题，不同观点争论一下、开开玩笑、讲个段子都可以，但现在严肃的科学家们也搅和进来了，那这就得专业一点儿，必须能玩玩数学模型，搞搞科学实验什么的，正经的科学数据你的有没有？啥，没有，站一边看着去。意识的体验其实每一个人都有，所以大家谁都能上台面说上这么两句，当然你说，首先得有自我意识，即要能区分我和外界的不同的自我意识是先决条件，我说， Stop ，咱们先离开哲学母亲的怀抱好不好。科学的问题是：意识是什么，怎么产生的。婴儿有没有意识，疯子有没有？狗有没有意识，那一棵树一个石头呢？也就是说：意识需要什么样的生物学基础才能产生？如果还没说明白意义，那么咱换个角度扒一点儿历史，看看大牛们都怎么说，听听就能看出这个问题的端倪和品质。首先出场的当然是笛卡尔同志，这位老兄很牛逼（啥，没听说过，赶紧闪开，你读四书五经长大的吧），因为有个坐标系贴的就是这哥们的标签。据说这哥们喜欢睡懒觉，睡懒觉也能成为天才？能，但不要高兴得太早，睡觉那是有讲究的，勤奋是脑子的勤奋，不是指你肉体几点起床，听说笛卡尔坐标就是这哥们睡懒觉的时候看见天花板上的方格子里一只苍蝇飞来飞去搞出来的，咋样，你的小伙伴该跪了吧？不管你觉得如何，反正解析几何的时代就此开始了！那个啥，扯远了，咱看这哥们对意识咋说，他说：肉体和意识一定是两类截然不同的东西，因为肉体是有空间和时间的东西，而意识只有时间而没有空间属性。瞧瞧人家说的，太添乱了！还好，后来的科学家们否定了肉体和意识是截然不同的两类物质的说法，现在大家一致认为肉体和意识是一个事物的两个方面，就像硬币的两个面，共同组成生命这个物质实体。意识当然是大脑对客观世界的反映，它的基础必然是记忆，所以记忆是一切意识和思维产生的基础，所以小孩刚出生应该不会有意识。为啥用应该，就是本人也不确定，因为有很多“大神”说了：人有前世的记忆，不在脑子里，在人体细胞的 DNA 中！科学家不是大神，说话是讲证据的，他们说：意识是大脑神经细胞或神经元自组织行为的一种涌现行为（ emergence ）。这里这个涌现是集体动力学的词语，涌现就是大量单元之间相互作用产生的一种集体相变形为（比如同步现象），超过临界值忽然就出现了某种特性（注意这种特性不是单个独立单元具有的）。但这并不是答案，那意识是怎么涌现的呢？回答不上来就说明还没彻底搞清楚，一般人当然可以自己体会，那是不是说一个小孩生下来忽然有一天就能分辨自己了就是一个意识上的相变点呢，也就是自我意识的产生是个重要的涌现现象？事情远比这要复杂，你非要追着问我，我只能说：我不知道，爱咋咋。那好，看实验证据最靠谱。刚才讲了肉体（生理载体最主要是大脑）和意识是人的两个方面，所以这两个因素之间存在怎样的关系很重要。首先肉体可以影响或改变意识，也就是说意识不是独立于肉体之上的东西，这不是废话。对神经受损病人的观测发现，大脑脑干深层次的某些区域（首先不是全部区域，其次是指那些在进化意义上较早就存在于人脑的部分）的损伤会让人丧失意识，要么彻底昏迷要么成为植物人！该事实表明这些区域是人脑意识的主控开关，就像电源，打开，才能加载不同软件，才有其他区域的意识活动，比如视觉区域，听觉区域，语言区域，空间结构区域等等产生了不同的意识，这些意识里哪些是纯粹的意识，哪些是潜意识的（指更依赖于生理的部分）存在很模糊的界限。比如人们经常所说的和肉体有关的记忆，如骑车，游泳等，这种活动好像不是大脑皮层的某个区域的意识，人们可能对该能力没有任何意识，但却可以做到。例如著名的一个实验（ D.F.有人翻译为广泛学习患者，本人不了解）是病人意识上是无法分辨方位的，比如一个槽口( slot )的取向无法分辨（说不出来），但却可以准确完成把一个卡片塞入槽口的动作，也就是说他对自己怎么做的并没有意识。这就让意识和意识的生理学物质基础之间的关系变得不像我们表面上看上去那么简单。虽然意识现在公认是由一系列神经元间的放电电信号构成，但这些电信号中哪些产生了清醒的意识，哪些只是普通的生理反应而无意识活动的体现，这可能本身就无法区分。从这点来看似乎心理学上佛洛伊德从本我研究人行为动机的潜意识学说是很有道理的，这些电信号是交织在一起的，潜意识的生理信号和思维活动的信号彼此互相影响而不可分割，一会儿潜意识信号耦合到意识信号里对心理产生影响，一会儿意识信号耦合到潜意识信号里对生理产生影响。其实说的好听不是关键，关键是搞研究需要做大量的可控实验结果作为支撑才行。咱不能光听哲学家说大事儿，也不能全由数学模型扯机制，当然也不能靠等待出现脑部损伤的个别案例来前进。那如何能做靠谱的实验呢？当然不能随便就拉个人去把脑干给切一块下来然后看他意识怎么改变，也不能把猴子总不当人随便地抓住就把大脑某个区域插满电极吧（人家好歹也是有意识的生物啊，不然动物保护协会的又要上门闹事了），于是大家需要引入一个更为方便的“非破坏的测量”手段，其中之一就是脑部的核磁共振谱或核磁共振图像。脑部的核磁共振图像如今已经是各大医院医疗诊断的一个常规项目，现在的核磁图像可以非常清楚地显示意识的活动过程。举个例子，科学家可以随时给猴子戴上一个插满电极的舒服的头盔，然后实时地给猴子看一张图片（比如玫瑰），猴子也乐意配合，然后另一边接上电脑，分析这个图像在猴子的哪个大脑区域产生了怎样的变化。现在关于这方面类似的人体实验已经到了达到可以用来解析不同单词的程度（ Sorry ，该论文没找到，但看到过，所以无法在此引用，实在不行问问度娘或谷哥）。无论如何，对意识的认识必须涉及到产生意识的生物学物质基础以及对意识的概念界定，但简单来说总有一个朴素的意识尺度就是意识活动的一个关键节点：自我意识。此时咱们又似乎回到哲学母亲那里。自我意识之所以重要是因为：我们人类到底能不能亲手制造一个智能化的机器，让它也具有自我意识，这当然是个令人兴奋的事情。当然有些人脱口说这不可能，因为他们认为机器不可能产生情感（意识的高级表现之一），用更为科学一点的表述，就是他们认为结构（即物质基础）无法唯一决定某种功能（意识）。这就如同你把一个品牌的自行车上所有组件都一模一样地制造出来，然后再一个一个组装成整体后发现它并不能达到和品牌车一模一样的品质或功能（装得不合适？哥们，这是个比喻，但你懂我的意思），也就是说物质基础本身不是决定功能的唯一因素，在物质结构之上还有其他因素存在，但这个因素是神马，似乎也不玄妙，据我所知就是对历史的记忆（或者就是初值和演化过程的信息），而我则倾向另外一群彻底唯物论的人，认为：物质结构决定一切，也就是说功能的不同一定会归结到结构的不同，而那个所谓的历史记忆无论多玄乎一定有其物质的载体最终表现在结构上，所以意识就是大脑这个物质体（注意并不是一成不变的）功能的反映。功能怎么反映就如同你的电脑，打开电源，即给予能量，然后按照命令（外部和内部的响应）工作。所以意识就是人脑物质结构在自我能量驱动下不断演化到某个阶段的集体涌现反映。而这个所谓的解释却并不是这个问题的答案，因为它还是哲学层面的论述不是什么科学结论，但至少也是唯物的，否定了许多听起来神叨叨的理论。但粗燥的讲这也提供了一种让机器产生意识的方法，就是让它能够不断学习，然后总在某个时候达到一个临界点，它便涌现出了意识。最后让我们来看一看和人工智能有关的一个问题，那就是为什么现在的电脑再发达也不会产生自我意识。首先的一个原因是：电脑没有自我进化的功能，也就是它还不能自己修改自己的程序，即不是一个自持闭合的独立系统。 Hold on ，现在的人工智能，不就是程序和机器可以自己优化吗（比如遗传算法啥的），这就是机器学习的思想萌芽。我听说过一个挂在网上的程序，其基本功能就可以自己根据自己的执行结果修改自己的程序以完成自己的目标，而这个程序在网上挂得越久，就会越进步(好学生啊)！其实病毒程序就是一个，智能下棋的程序是另一个。病毒程序可以不断修改自己代码而进步（指在躲避杀毒软件代码扫描上的被动进步），而智能下棋程序则可以不断下棋提升自己的下棋水平，比如围棋从初段上升到九段，当然这种程序进化最多依赖于对棋谱的记忆和整理。虽然它们都在一定程度上具备了前面所说的具有不断自我演化的能力，但很明显离达到自我意识还很远，起码它们都还没有充分的独立性，比如没有自我保持能量的能力（停电了都就死悄悄了），当然这也不是必须的。所以如果我们能回答这个问题，就预示着我们具有了制造具有意识物质的基础，这当然不是用生物上传统的克隆方式，而是在实验室里用人类自己发明的工具去制造另一类有意识的物质，无疑这个目标现在离我们还是非常遥远。（GREG MILLER）下接第3个问题; 个人分类: 学术园地|4689 次阅读|2 个评论

我们不知道答案的125个科学问题 (1) 宇宙的构成: 热度 4 Zhanglincn 2014-11-26 11:55; 说明：本系列不仅仅是Science杂志提出的问题的个人翻译，而是想试图给出一个答案的可能线索，所以翻译的内容和原文并非完全一致。 Science 2005 questions： http://science.sciencemag.org/content/309/5731 125个问题中文网站之一： http://www.douban.com/group/topic/13626489/ 我们人类生存的自然界充满了让我们无法理解的许多现象， 2005 年科学杂志为了纪念自己创刊 125 年列举了 125 个科学问题，其中 25 个为 “ big questions ”而另外 100 个为相对较小的问题。这些我们不知道答案的问题为我们展示了人类认知进程中一个未知世界的暂态图像，当然它并非代表全部场景。下面我们就以 Science 为蓝本，来一个一个扒一扒这些问题。当然扒完这些所有的问题需要时间和精力，而且很多问题都超出本人的专业领域，所以本人不可能一口气写完，只能通过挤牙膏的方式进行。鉴于本人知识限制以及还有日常的教学科研工作，能不能坚持到把这 125 个问题扒完，那得看自己的造化了，当然还决定于大家的兴趣，无论如何为了画出这样一张科学的地图，也为自己的工作做个参考，本人只能硬着头皮走一步看一步了。当然了科学网博客里已经有类似的缩水帖子，一下子就能看完这 125 个问题（没有详情），大家随便搜搜就可以找到，在此就不一一引用了，望见谅。当然问题的翻译和解说根本不代表权威，只是那么戏说一下，没有太过的逻辑设计，认识所限，对错都有可能，只是个科普层次（不涉及数学公式），当然欢迎大家补充，更欢迎批评指正。如果看完后一定要喷，那就不要客气，本人脸皮厚，不会因为你说得不好听就有心理障碍裹足不前。闲话少说，咱先来扒第 1 个问题： 1. 宇宙由什么构成？ What Is the Universe Made Of ? 宇宙就是我们所生存的客观世界的总称，总称当然涵盖了所有的物质和信息。对宇宙这种存在的好奇首先催生了人类的哲学，哲学可是科学的母亲，因为它所关心的问题后来都发展成了一门门学科。其中对宇宙最大的问题当然是：宇宙的结构问题。宇宙有多大（有限和无限问题，而且人类永远只能站在宇宙内部问宇宙多大有没有意义？），宇宙的边界是什么样子的（扁的圆的还是内和外联通的拓扑结构），宇宙之中物质的总量和分布是怎样的，构成宇宙的物质有什么样的构成和层次？然后其次的问题就是：宇宙的演化问题。宇宙如何产生（如果认为任何事物都是有寿命的话），如何发展演化以及归宿（归宿牵扯到无限自由度不可逆系统有没有最后的状态）？无疑这些都是这个最大的问题的内涵，回答它将决定于人能看多远（观测实验）和能想多远（数理逻辑）。关于宇宙的认知当然本质上来源于观测，对观测的解释则构成理论，比如对地球现象和太阳系行星的观测让牛顿发现了万有引力，而这个宇宙中普遍存在的长程相互作用却到现在看来依然扑朔迷离（比如万有引力总是负的即引力，很奇怪，无法解释宇宙膨胀），而这也构成了后面关于万有引力的另一些问题，这咱以后再仔细扒。回到这里，在万有引力的框架下，人类首先大体理解了宇宙的一小部分太阳系的结构。但以往的观测早就发现太阳系仅仅是更大银河系中一个小小的星系（哥白尼、开普勒和牛顿的工作颠覆了中世纪封闭的小宇宙观念），更多的关于宇宙结构的观测发现了更多更加不可思议的现象。第一个就是光谱红移，这点总结成了所谓哈勃定律，催生了宇宙膨胀的解释，不仅颠覆了爱因斯坦宇宙方程的静态解观念，产生了所谓宇宙大爆炸的理论，而且90年代末超新星的观测结果发现这个膨胀还在加速进行。但无论如何，大爆炸理论勉强算是给宇宙的产生给了个不靠谱的解释。以此理论为基础人们就可以计算宇宙的寿命（ 138 亿年）和推测宇宙可观测的尺度（ 930 亿光年不含其他因素）。1960年前后天文学家发现有些星系超常的旋转运动，根据观测的质量来分析，这个超快的旋转产生的离心力远远超过万有引力的大小；不仅如此天文学家还用X射线望远镜发现了幽灵般的星云，而且发现本来被遮挡的恒星竟然可以绕过遮挡物被测到，似乎是一些神秘的物体让光线发生了弯曲（引力透镜），为了数理逻辑上的自洽，对这些观测结果的思考又产生了暗物质，而对宇宙加速膨胀的思考又产生了暗能量的概念，目前理论公认的物质组成为： 4.9% 的普通物质， 26.8% 的暗物质和 68.3% 的暗能量，好像目前看起来很完美！但就这个总体上看起来不怎么靠谱的宇宙大爆炸起源解释，又找到了另一靠谱的证据，这第二个就是宇宙的背景辐射。现在宇宙的背景辐射已经可以绘制出一份关于宇宙物质结构分布的间接图像，而这个图像一经产生，又让人类产生了新的迷惑，原来宇宙中物质的分布并不是均匀的（群聚分布），也就是并非各向同性和均匀的。这下麻烦大了，为什么？不对称本身就成了一个问题！难道那些暗的地方充满了所谓的暗物质，所以宇宙整体应该是均匀对称的！但什么是暗物质，什么又是暗能量？当然这里面就不再扒多维度宇宙（那个理论很玄，就叫弦论）和多重宇宙的七七八八了，这些东西搅和在一起很乱，当然也很高大上（数学物理），当然也会有专门的问题在这 125 个之中出现（比如高能射线的来源），本人功力不够在此就不继续趟这滩浑水了。只要你还有个眼睛能看，有个脑袋在想，这个问题就永远都是个谜，因为你总可以说我们现在关于这个问题的答案都只能是宇宙的一个片段，而我们存在的那个整体的宇宙到底是什么形象，我们有推测的权利，但我们没有宣判的资格。所以宇宙的构成，其实是一个无法一时半会儿能够给出满意答案的问题，因为随着认知的扩展，旧的问题在不断产生着新的问题（比如暗能量在哪里，它到底是什么？），新的问题又不断刷新着对旧问题的认识，宇宙这个首要的问题其实牵扯到了人类对最基本概念：空间、时间、物质和能量的认知，这真不是个能够给出几个答案就能结题的问题！（CHARLES SEIFE）第2个问题见： http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-846924.html; 个人分类: 学术园地|5327 次阅读|9 个评论

什么是“研究目标”？——给国家自然科学基金委员会提个建议: 热度 25 qyu111 2014-3-10 13:08; 这两天估计大家都在苦思冥想、绞尽脑汁撰写每年一度的国家自然科学基金委员会（基金委）的研究基金申请书。基金委每年的基金申请书有个撰写提纲，提纲里第二条最重要，但也最容易让人混淆和犯错误：（2）项目的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键科学问题。多数人对于提纲（2 ）里的标点符号不注意，也不理解，错以为“研究内容”、“研究目标”、“科学问题”是三个平行的题目，因此把它们分别列成小标题分开写。细心的人就会注意到“研究内容”和“研究目标”中间是个顿号，后面是用逗号分开，实际的意思是“研究内容和目标”。目标是针对每一项具体的研究内容而言，研究内容和目标应该放在一起写：每一个研究内容要有一个明确和具体的研究目标。如果把“研究目标”理解为整个课题的研究目标来单独写，那就要问：整个课题的研究目标是什么？整个课题的目标只有一个，那就是提纲后面的一句话：解决本课题“拟解决的关键科学问题”。这样“研究目标”就和后面的“拟解决的关键科学问题”重复了，就没有意义。这也是让人写完了“研究目标”后，往往不知道“关键科学问题”还要再写什么，从而把“关键科学问题”写成了研究中要遇到的“关键技术问题”，结果给评委的印象是搞不清课题的“关键科学问题”是什么。因此，这里的研究目标不是指整个课题的研究目标，而是指每一个研究内容的具体目标。为了避免概念混淆，建议基金委把提纲（2 ）改一改，把“项目的研究内容、研究目标, 以及拟解决的关键科学问题”改成 “项目拟解决的关键科学问题，具体研究内容和目标 ”。“具体研究内容和目标”对应于美国研究基金申请书中的“Specific Aims ”。从研究思维和逻辑上讲，也应该是问题在前，研究在后。科学问题清楚了、明确了，研究内容和目标就清楚了。这样也避免了很多人把“关键科学问题”当作了“关键技术问题”来讨论，而忘了申请书的核心和关键：科学问题是什么？; 个人分类: 科学|49334 次阅读|31 个评论

科研中的科学问题与学术疑问: 热度 9 lijianguo531 2013-9-28 11:42; 最近组里面正在讨论论文写作以及野外采样方案的问题。当然组会讨论中免不了喻海良博主所提到的争论（争论不是让你出丑，而是让你少走弯路）。而争论的主要焦点在于科研中的科学问题是否成立？解决问题的方法（样点布置）是否合理？首先谈谈科研中的科学问题。科学问题首先应具有学术性（科学性）、前瞻性和时代性，抛开科学问题的学术性、前瞻性和时代性，我认为这是空想（当然，数学问题中众多的猜想我们另当别论，在我看来数学猜想的解决主要集中于思维层面，对于客观条件的要求不是很多）。就比如希格斯在上个世纪提出的玻色子在当时看来是没有条件去证实，多认为是一种臆想和假设，这也在一定程度上影响了他的学术成就。今天欧洲核子研究组织借助于高能强子对撞机才发现理论中存在的玻色子。而学术疑问我定义为基于不同研究主体（科研人员）对于某一科学问题的提出与解决过程出现的疑问，多产生于不同的知识结构和专业背景，不具备科学问题三个典型的特点，当然某些学术疑问在一定程度上可以上升为科学问题。好多人都会把这两个东西混淆，这会增加你走弯路的风险。科学问题的解决主要呈现于学术期刊。而撰写者和审稿人最为关注的也是论文的Objectives。有的期刊中在Introduction部分，撰写人会给出众多的 objectives，四个甚至五个我也见过。在我看来这是有点掩耳盗铃的味道。如果一篇论文真能解决如此多的科学问题，那应该发表于CNS上去，而不是纠结于三区、四区的杂志。我认为一篇Paper设置1-2个科学问题即可，这1-2个科学问题是你这篇Paper的价值所在，不必纠结于论文的字数（可能大家称写论文为码字，都会有这方面的考量）。我注意到有的Paper中的 Objectives只能算是学术疑问。因为有的问题在很早以前已经得到解决，或者已经有一致性结论和认识，文中所谓的 Objectives只是别人爬了个树，撰写人换个树又爬了一遍。当然地学中的区域特点以及尺度效应还是要给予必要的关注。在此我举一个我们会上的论文的例子：我们想研究围垦对于滨海土壤盐分的影响。通过选择不同围垦年限下的围垦区建立围垦的时间序列，进而可以获取随着围垦时间的变化土壤盐分的变化过程。在文中必然要涉及到土壤盐分的Spatial-temporal特点，有人就对于插值的方法提出疑问。最后大家都在集中讨论插值方法上的问题。我个人认为这是严重的跑偏，空间插值方法不是这篇论文的科学问题，只需在文中交代清楚空间插值的方法和参数即可，而空间插值方法是另外一个科学问题，在这篇论文里只能算是一个学术疑问。可以通过阅读大量相关文献后再进行深入讨论。这直接影响我们后面的采样问题，基于篇幅和时间限制在此不再赘述。有的人为什么会花大量的时间去做一个东西，比如实验、采样和观测，最后却不能发表突出的成果。这主要是将科学问题和学术疑问混淆了，他所谓的科学问题，其实在审稿人看来确是一个早已解决的问题，只能算是个人的学术疑问。最好的办法还是踏踏实实看文献，了解更多的学术信息和动态，这是避免我们走弯路的最笨的方法，也是最靠谱的方法。撰写此文，愿与大家共勉！; 个人分类: 学术视野|9492 次阅读|11 个评论

让人敬畏的科学问题: 热度 6 Zhanglincn 2013-4-4 17:51; 从太空俯视地球的时候可以感觉人类的渺小，而对于一个在宇宙背景中如沙粒一样的人类来说，却要用渺小的头颅去思考整个的不知道有多大的宇宙，而思考者自己也是这个宇宙未知世界中的一部分。为什么这个世界对于我们人类来讲是有规律的？爱因斯坦感到诧异！是不是上帝真的存在？耶稣说是的！面对浩瀚的宇宙，人类知道的无论是宏观的还是微观的，都只是那其中微小如沙粒一样的一部分。微观对于我们是未知的，宏观对于我们是陌生的，这个宇宙在我们面前让人无比敬畏，这宇宙万物背后的规律让人无比敬畏！先说第一个令人奇怪的问题：为什么光速 c 就是 299,792,458 米 / 秒，重要的不是这个数到第是多少，奇怪的是为什么就有这个常数存在，物质的运动速度为什么非得有这么个数来限制。为什么万有引力 G 就是那个数，为什么普朗克常数 h 真的存在，而且永远不变？为什么波尔兹曼常数 K 就是那个值，而电子带的电荷 e 就是那么多，质量就那么大，每摩尔物质里面就有阿伏伽德罗这样的常数等等等等。面对这些常数你是不是觉得这个世界的上帝一定是个数学家，而这些常数就那么准确不变，尽管整个宇宙在不断膨胀也不会发生变化。你一定很惊奇制定这些常数的上帝是那么牛叉，真的他不会一不小心弄错了小数点后的几位？所以面对科学神奇的第一个问题诞生了：宇宙中究竟存在多少个物理常数，这些常数之间有没有一定的关系（或者宇宙中独立的常数有多少个？又是个常数？）。当然了那些无量纲的常数比如圆周率 π ，自然对数 e 以及精细结构常数 α 等之间的关系同样扑朔迷离。第二个令人奇怪的问题是：宇宙现在被称为是爆炸的产物，也就是说宇宙有开始点，那这个起点是灰常奇怪的，围绕这个奇点可以问无数奇怪的问题。但重要的是这个点的存在是个推测的结果，也就是对哈勃望远镜发现星体在互相远离的一个反演推测。这个反演推测有一个事先想当然的假定，就是宇宙它是有界的实体。其实宇宙到底有没有起点并不重要，重要的是宇宙有没有寿命的终点非常重要，无论宇宙最后是寂灭还是混沌，这个终点到底存不存在？或者该不该问这样的问题。因为物质本来就是那样一直稳定地存在的，所以宇宙一直存在，宇宙宏观上只不过是不断膨胀（包括加速膨胀然后缓慢膨胀）到收缩然后再度膨胀（呵呵，宇宙在呼吸） …… 然而问题是物质真的是能那样稳定地存在的话，宇宙最后就是一片死寂。比如我们现在知道原子核中的质子是稳定存在的，所以我们看到的热闹场面只是在质子之外的世界里发生的事情，那样的话宇宙当然会永远存在下去，因为有质子这样稳定的粒子存在。但问题是从开始大爆炸的时候起质子还是不存在的，说明质子也是在宇宙一定阶段才能稳定存在的粒子。那么一推广就能说明宇宙还是有寿命的，因为组成宇宙的粒子最后都会稳定存在，宇宙最后是死寂的。即便不是这样，现在人们都在问为什么宇宙会加速膨胀，有人回答因为有暗物质，那宇宙膨胀的结果难道不会把质子“撕裂”？呵呵，在这个问题上总是纠缠不清的，所以第二个问题就来了：宇宙到底有没有寿命（目前推测还有 240 亿年），质子的寿命和宇宙的寿命之间存不存在必然的联系！第三个问题就是：从目前来看不同层次的客观世界有不同的规律，似乎规律必须在一定的范围内成立，然而为什么这个宇宙没有一个最终的统一理论？因为客观世界其实并没有所谓清晰的层次界限，世界应该只有一个上帝，不存在多个上帝。这就产生了第三个问题：大统一的理论到底存不存在？宏观的广义相对论和微观的量子力学目前看似乎可以统一在一起，但现在的情况其实是嫁接在一起或拼凑在一起，因为宏观的万有引力是个非常独特的场，为了统一万有引力场必须引入引力波，或者发现所谓的产生引力场的粒子（是不是 Higgs boson 呢？呵呵）。或者换个角度讲那些所谓的超弦理论是不是真的可以统一整个规律而且是正确的？不指望给个答案但想想也是很有意思的，因为上帝是搞数学的，数学有时让人吃惊的完美让人无法不认为这就是现实，到底是不是现实？因为现在对宇宙和出现在宇宙中奇怪物质的解读越来越玄了，你有没有感觉发生于黑洞之上的研究很美很抽象！第四个问题就是关于电子的。除了单个电子本身就很奇怪（电子就是个几何点，是没有结构的基本粒子）外，电子在组成物质过程中扮演着非常重要的角色，物质的性质可以说就是由电子结构决定的。现在的问题是电子这个似乎没有结构的小东西有一个可观的自旋，即它有磁矩！这个磁矩是怎么形成的？和自旋有关的电子结构方面引来了电子特殊的集体行为，比如费米排斥不能有两个电子处于相同的状态，只能是一个态排布两个自旋相反的两个电子，这个“紧密”的排布决定了元素的化学性质。这个自旋让人费解，但它很强烈地存在，因为系统要降低能量必须对电子配对形成准玻色子才能降低系统总能量。这个自旋对几乎没有结构的电子很诡异，也就是说自旋来自什么，是磁单极子吗？当然考虑这些吃饱了撑的形而上的问题似乎显得很民科，对自己的一个小小的研究领域似乎没有任何帮助，我们只是在自己的某个小领域内进行具体的计算的蚂蚁，即便每天的进展似乎也毫无新鲜可言，比起这些问题给人的冲击显得微不足道，即便小领域内的发现和创新都是很难的。但物理需要娱乐的精神，有时聊侃一些大的问题，会对小的问题给一个背景，那就是任何小的进展都不是什么了不起的事情，任何研究都是没有终结的，因为即便这些人类的大问题有了答案也都只不过是宇宙世界规律里的沧海一粟而已。敬畏这个世界，敬畏这个世界背后的上帝之手：数学规律。; 个人分类: 科学教育|5093 次阅读|6 个评论

中医药治疗病毒性肝炎的科学问题提炼与论证（一）: fqng1008 2013-3-13 17:06; 科学问题是指一定时代的科学家在特定的知识背景下提出的关于科学知识和科学实践中需要解决而尚未解决的问题。科学问题一般包括包含两大要素：问题的指向和求解的应答域。问题指向是现实中的 “迫切问题”、研究中的 “ 空白问题” 和决定本学科发展的“ 关键问题 ”，而且是针对性强的具体问题；求解的应答域指已有扎实的研究基础，制定切实可行的研究方案。本文结合 “ 艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治 ” 国家 “ 十二五” 科技重大专项有关病毒性肝炎各分支课题探讨如下，以期抛砖引玉。 1 慢性HBV携带：打破耐受还是促进清除？ 1.1 诊疗对象的异质性 “十二五”项目 “慢性乙型肝炎病毒携带者中医药治疗方案的优化研究 ”由十一五项目 “ 慢性乙型肝炎病毒携带者的证候规律及中医药治疗方案的研究” 滚动而来，其问题指向非常明确，可以说既是临床治疗的 “空白问题 ” （西医只是定期检查），又是临床现实的 “迫切问题 ” （大量患者面临婚姻、就业等困惑），还是本学科发展的“ 关键问题 ”（如果能够有所突破的话）。但从临床来看，所谓病毒携带者分为两类情况，一类是 G1、S1的免疫耐受者，另一类是 G1、S1 的慢性肝炎甚至是肝硬化的患者。显然，我们的纳入对象应该是前一类情况，应该排除后一种情况中 G2 、S2 的患者，因为后者应该首先考虑抗病毒治疗，否则有悖医学伦理学原则，而且治疗原则也不相同。 1.2 体质和证候学调查的相关性从“十一五”国家重大专项 “病毒性肝炎 ”的所有分支课题可以看出，都以 “分型辨证”的证候学调查为理论起点，然后设计相关治疗方案，统计分析治疗效果。但是，这种千篇一律的做法是否就突出了中医特色，并能够提高临床疗效？或者说我们要解决的临床问题与分型论治的相关性究竟如何？无论是体质调查还是“分型辨证”的证候学调查，结果似乎都指向“肾虚”。然而值得进一步推敲的是： ① 调查本身缺乏正常组（非慢性HBV携带的正常人群）对照，或许所谓对照组也有如此的肾虚表现；②是否通过“补肾”就可以打破耐受，激活HBV的免疫清除过程？个人认为，该问题指向是慢性HBV感染的免疫耐受，与病毒学和免疫学密切相关，而与患者的体质以及证候学调查关联性不强。况且，我们并不能肯定患者体质或证候学表现就是因为慢性HBV携带而导致的，即使是因为病毒及其免疫异常导致体质和证候学变化，我们的“补肾”治疗能否产生肯定的效果，仍然缺乏临床前实验研究的基础。在大规模临床试验之前是否已经拿到有效解决这一问题的小样本数据，或有确切疗效的动物实验结果。 1.3 疗效考核的模糊性如果我们把观察对象限定于免疫耐受者，那么要解决的关键问题就是打破耐受。如果要观察中医药在打破耐受方面的疗效，主要的考核指标就是 ALT ，病理学改变也很重要，但可能与一般情况不同，不是恢复肝功能，也不是恢复肝脏病理而恰恰是相反。在这方面，说实在话还缺乏前期工作，贸然开始大规模临床试验风险较大。从 HBV 感染的自然史看，该课题目前的观察指标包括 HBV DNA、乙肝六项及一些免疫学指标，有些可能意义不很大，例如 HBV DNA 载量以及HBsAg、HBeAg 含量的有限下降，尤其是包含慢性肝炎、肝硬化的所谓“携带者 ”，自身的清除反应随时可以发生。 2 慢性乙型肝炎：免疫调节还是降低耐药？ 2.1 治疗现状与问题指向 “十二五”项目 “ HBeAg阳性慢性乙型肝炎中西医结合治疗方案优化研究”、“ HBeAg阴性慢性乙型肝炎中西医结合治疗方案优化研究” 来自十一五项目 “ 慢性乙型肝炎证候规律及中西医结合治疗方案研究 ” ，二者的区别在于有无 HBV “ C区或前C 区变异”。自从HBV抗病毒药物先后问世，中医药在慢性乙型肝炎的治疗地位大幅度下降，几乎到了唯 “ 抗病毒药物”马首是瞻的地步。但是，中医药要进步，也只能在铺天盖地的抗病毒治疗策略的夹缝中寻找生机，一味强调“ 传统特色”，则可能演变成“屠龙之术 ”。当前慢性乙型肝炎的西医治疗现状是“ 抗病毒是硬腿，免疫调节是软腿 ”，或者说策略是“ 长期治疗”，软肋是产生“ 耐药”。那么，中医药治疗能够最大发挥作用的三个空隙是： ① 寻找一定效应的免疫调节剂以促进病毒清除； ② 寻找一定效应的抗病毒促进剂，以减少耐药的产生； ③ 抗肝纤维化药物。对于后者我们将另行讨论，而前两者目前还缺乏颇具苗头的值得进一步开发的方药。 2.2 分型论治与诊疗局限目前的中医辨证论治特色已经演变为“ 分型辨证”的一统天下，无论内外妇儿均如法炮制，似乎已经成为包开百锁的“ 万能钥匙”。但是，将中医药对疗效的不懈追求、丰富多彩的临床思路固化为一种“刻舟求剑 ”的研究套路，本身就违反了临床医疗和科学探索的基本原则。事实上，并非分型准确就能“ 药到病除”。之所以出现目前的状况，是因为“ 技术标准化”浪潮席卷而下，它既是“ 中医辨证与西医辨病相结合”的最初产物，也是标准化过程中的仓促选择。随着近半个世纪的临床实践，当我们深入分析与评价“ 分型辨证”在传染病辨证体系应用过程中的功过得失的时候，就会发现它自身存在的一些深层问题： ① 违背古代 “ 外感宗六经（辨证，含卫气营血、三焦辨证等），杂病宗脏腑（辨证）” 的训示，会 “削足适履 ” 而丢掉外感病一些自身的特色； ② 虽然操作简单，易于举一反三，但抛弃病程研究而明显违背了外感病的临床特色，即不仅要关注发病类型、病情轻重，还要更关注它的发生发展过程，以便针对不同阶段采用相应的措施； ③ 忽视病机分析，例如慢性肝炎，从肝郁脾虚演变为肝胆湿热，又进展为肝肾阴虚，或瘀血阻络，毫无规律性可言，似乎是一些跳来跳去的疾病表象的排列组合，辨证论治是实际上的对症处理； ④ 淡化理论思维，显示出明显的 “去理论化”的实用主义倾向，可以说基本上抽空了辨证论治的中医理论思维内核。 3 慢性丙型肝炎：改善症状还是提高阴转？; 个人分类: 肝病手记|2874 次阅读|0 个评论

中国高校“人网”及其科学问题: 热度 4 After50 2013-1-27 21:23; 中国高校“人网”及其科学问题这几天在思考自己专业的安全社会结构问题，突然联想起自己浸泡在其中多年的中国高校“人网”，真是不想不知道，一想吓一跳，中国高校“人网”好像比社会其它什么网都复杂！不信你看看。除了众所周知的党、政、工、团、后勤、医疗、服务等社会均有的“人网”，各层次人才培养教育、实践训练、创新创业、心理健康咨询、就业指导等的“人网”，职称评定、业务考核、科学研究、技术开发、成果孵化等管理的“人网”，各层次、各年级学生社团组织的“人网”，以及校友“人网”等等之外，还有很多平时无形和无处不在的“人网”：师生网：高校人才香火延续最主要和最方便的途径就是毕业留校，因此，师生同窝、同系、同校就比比皆是，特别是近二十年领导多肩挑、牛人不退休、鼓励学科交叉、一导多专、兼职教授、等等措施实施，加之许多聪明人和“高生”攀高枝慕名而来，师生三代、四代、五代同堂治校、同堂共事比比皆是。科研团队网：高校的大团队之风比企业并购更早盛行，拿大项目、出大成果、构大平台等等“大事”，都要有大团队，为了大可以组合各机构、各专业各种人才。有能力组建大团队者自然是那些有“长者”或是有“编号”的人才，最容易实现最大的团队自然也是最高长官。这样一来也就有了高校特有的科研团队“人网”。教学团队网：本来一门课程的主讲不需要什么团队，但为了与科研团队相称，这些年教学管理部门也搞起团队来，一门课小了，就搞一组专业课；一组专业课还小了，就搞一类专业课；反正中国特色是比大。这样一来也有了高校特有的教学团队“人网”。学科团队网：在申报各层次重点学科和开展专业建设时，也兴人多力量大。用人均不符合中国国情，试想什么数用 13 多亿一除，就会变得小的可怜。因此，中国不兴人均计算方法，而更加愿意算西格玛。因此，学科团队网也形成了一个高校特有的“人网”。细想一下，还可发现更多的潜在“人网”，如“上下级嫡系网”，从上到下各线条形成的网；“亲戚网”，兄弟姊妹、父子、父女、母子、母女、岳婿、亲戚的亲戚、等等，同在一校之中工作常有之；“工科类人网”、“文科类人网”、“学术交流网”、“小团体网”、“同流合污网”、等等等。近几十年来，此类网络迅猛发展，如春藤蔓延，纵横交错，指数增长，有不可阻挡之势。上述网络维数高、非线性、无形无影，用一般的图论已经很难表达这一复杂的体系，其复杂程度是时间、规模、潜规则等的多元函数，形成了一道新的社会科学与自然科学交叉的难题。网络越复杂，节点和边就越多。有些人在如此复杂的网络中如鱼得水，尽情遨游；有些人在如此复杂网络中迷失了方向，走不出迷宫；有些人在如此复杂网络中设卡，造成交通严重堵车；如此等等。不熟悉此网络的人，如果没有“导航”，请千万不要随便闯入！; 个人分类: 科研杂文|3600 次阅读|4 个评论

重大无辜杀伤案件背后的两个科学问题: 热度 14 cgh 2012-12-18 13:43; 重大无辜杀伤案件背后的两个科学问题 2012 年 12 月 14 日，也就是离传说中的世界末日只有一周时间的那个周五，美国发生了死 28 人的枪击案，死亡的是无辜的小学生和老师；河南光山发生了砍伤 23 人的案件，受害主体也是无辜的学生。科学网博主也倾注了不少关心和讨论，主要集中在社会问题。随着案件后面的调查逐步开展，很多问题还是与科学相关的，似乎更值得科学网博主讨论。今天早上同事问我有没有进一步关注美国枪击案。因为我认为后面无非是作案动机调查，而最初的媒体报道都基本锁定两个案件的作案人都是有精神问题，甚至媒体开始讨论精神疾病。同事于是给我讲了美国案犯的问题，案犯有自闭症。我开始还以为，自闭症也是一种精神疾病，是后天培养造成的性格问题。后来才知道，自闭症居然主要是先天的，甚至和基因有关，甚至现在还没有根治疗法。如果仅仅是因为案犯自闭症去枪杀无辜，所有控枪、自由民主、教育等等讨论都成了伪命题。也即是说，自闭症不仅仅是社会问题，还是科学问题。于是网上 wiki 了一下。自闭症（ Autism ），又称孤独症，被归类为一种由于神经系统失调导致的发育障碍，其病征包括不正常的社交能力、沟通能力、兴趣和行为模式。自闭症的病因仍然未知，很多研究人员怀疑自闭症是由基因控制，再由环境因素触发。虽然环境因素所扮演的角色仍未有定论，研究人员发现七个经常出现在自闭症病人的基因组。联合国发布的数据表明，自闭症的发病率为 1/150 。科学网上的您知道这些吗？在科学网上只关注过陈小润博主的幼儿教育，其中有很多问题小孩，原来都以为是家长教育导致的问题。现在看来，如果是自闭症，可能就不是家长的教育问题导致的，而接下来是家长、老师、社会如何去改善孩子症状的问题。而对于具有精神疾病的案犯，现在似乎处理得有点荒唐，精神疾病鉴定成了脱罪的手段。按法律来讲，即使有精神疾病，那这个人就属于限制行文能力（与担责相对应），那么就有人充当其监护人来相应担责的。目前这种由受害者担责的现象，实在有点难以理喻。而河南的案例，案犯居然最后把作案起因归咎于世界末日，虽然他的认识过程是一个社会问题，但是根源却是“ 2012 年是不是世界末日？”这样一个科学问题。科学网网友有多少人能从科学上解释或者获得答案呢？最近关于世界末日的博文其实也不少，看过之后有多少对回答这个问题能起到帮助呢？恐怕调侃的成分占到相当大比例。另外，科学网为什么没有组织相关的网上访谈？是这个问题不是重要社会相关问题？还是说这个问题不是科学问题？还是说科学网组织讨论没有意义？从最近的社会新闻看，什么全神邪教等等都和这个世界末日传说有关，甚至世界上 20 ％的人相信世界末日。至少说明社会上还是有很多人不知道到底怎么回事！有没有科学答案？或者是我们的科学普及做得不够？或者是我们的科学宣传还不如邪教来得可信？科学家就真的只能看热闹？世界末日的起源基本都锁定是玛雅日历，煽风点火的是电影《 2012 》。然后混杂着行星碰撞说、地球爆炸说、地震说、中微子说、战争毁灭说、……、邪教说…… 相关阅读：枪击案伤害无辜成美国社会公害 , 奥巴马频繁发布下半旗致哀令《天平天问》：为什么？美国一小学发生枪击案 28 人遇难美国枪击案报道中的安全教育和应急处理借鉴意义美国小学枪击死 27 人：宁可降国旗也不禁枪你们是我的英雄 “ 美国，现在是时候了 ” 要自由还是要生命由美国多起校园凶手与药家鑫的共同点反思中国教育 …… http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E9%96%89%E7%97%87 …… 听专家讲玛雅文明和 “ 世界末日 ” 2012 年 12 月 21 日：不是世界末日而是新纪元的开端末日要拍摄的十样东西玛雅文明和 “ 世界末日 ” 2012 是末日么——终于搞个半解从地球科学看 “2012 世界末日 ” 科学家 “ 会诊 ” 世界末日 2012 ，中微子毁灭世界 ? “ 末日 ” 绝景 —— 雾凇 — 红石 — 蓝天世界末日日本将发生超级大地震 ……; 个人分类: 杂谈|5734 次阅读|37 个评论

天津蓟县莱德商厦火灾原因中的科学问题及其解决方法: 热度 1 Greg66 2012-7-10 09:20; 关于天津蓟县莱德商厦的火灾起因，有这样的报道， “ 一楼一个空调室外机的电线起火 ”引起的，也有报道说是“ 商厦一层东南角中转库房内空调电源线发生短路，引燃周围可燃物所致 ”。无论如何，是由于空调这个电气设备引起的，所以其中的科学问题既解决方法是：研究空调设备问题引起了多少次火灾，伤亡多少人次；研究火花到底是怎么产生的(要具体的人的不安全动作、物的不安全状态)；研究抑制空调火花的技术措施；提出具体的空调使用建议。这就是一篇很好的学位论文，这就是事故预防的思路（安全科学方法），先统计、再分析、再解决。事故的其他原因，其他事故的原因的解决也类似。所以事故统计是无限重要的，没有准确的统计，无法搞好事故预防。; 5048 次阅读|1 个评论

如何发现科学问题？吃茶去！: 热度 15 wangdh 2012-7-4 12:47; 如何发现科学问题？吃茶去！（王德华）今年北京的 6 月总体说过得很舒服，温度温和，月底气温却高了起来。 6 月的天气多阴沉，好不容易有个清朗日，上个周末答应陪来北京出差的朋友去看看颐和园。不想到了园里，看到人山人海的阵势，兴奋心情顿失，烦躁心情骤现，糟糕的是刚走了一段路，开始感觉不舒服，头大胸闷，感觉有点中暑了，强忍着不舒服眯眼看颐和园的夏日光景，发现眼前已经没有了好景。原来看景是需要心情的。景由心生。心情舒畅，自然周边都是美丽。心情低沉，眼前灰蒙一片。刚进 7 月，这几天的温度猛升到 35 度以上，毕竟是夏天了。春天的时候，万物复苏，人开始烦躁。夏天，人也还是难以平静下来，依然烦躁。当今的局势，当今的氛围，当今的国情，当今的状态，不看不想，安然度日，还能过得去。一旦睁开眼，少许思考，不可能不烦。烦，就易躁。躁，更添烦。都说平常心好，对身体好，对社会好，对单位好。但都知道身在尘世，持平常心难。人无欲，无求，心则静，谁能做到？暂时做到，谁能持久？罢了，吃茶去。嗡嗡的风扇声中，屋子游荡着闷热的空气。半裸躺在沙发上，闭眼养神，却听到了电视上讲茶。听到了赵朴初先生的《吃茶诗》，知道了唐代茶仙卢仝的《七碗茶》，也知道了源于唐代高僧赵州禅师的“吃茶去”，精神头就来了。《吃茶诗》赵朴初七碗受至味，一壶得真趣。空持百千偈，不如吃茶去。《七碗茶歌》（唐）卢仝一碗喉吻润，二碗破孤闷。三碗搜枯肠，惟有文字五千卷。四碗发轻汗，平生不平事，尽向毛孔散。五碗肌骨清，六碗通仙灵。七碗吃不得也，唯觉两腋习习清风生。对人世万物，如果你已经知道了，“吃茶去”。如果不知道，也要“吃茶去”。如果你要问，为什么知道了和不知道都要“吃茶去”？禅师会轻轻呼唤你的名字，你应着，他然后说“吃茶去”。网上有说，“ 一个‘吃’字，道尽了千般禅机，唯平常心是道，俗到极致乃为大雅。在禅师的眼里，在质朴和厚道中包含了太多返朴归真和禅意，隐蔽中体现了‘和、静、怡、真’的茶道精神。” 泡上一杯茶，尝试体验半碗茶和一碗茶的境界。吃茶，除了解渴的功能外，再就是脑神经中的一种记忆和需求而已，可以说是瘾，也可以说是舒服和快感。生物学上的秘密一旦揭开，枯燥的语言，完全没有了美感。说科学是美丽的，也是一种境界。科学的发现，有时候很残酷，有时候很丑陋。说女性的柔美、男性的威武，本质上是为了性和后代繁衍，说人类再美丽的躯体与苍蝇的遗传信息 90% 以上都是相同的 …. …. ，谁还说科学是美丽的？我们的生活不需要科学吗？需要，很需要，也已经离不开科学了。科学，作为一种生活态度，生活理念，是应该提倡和鼓励的。科学生活，应该作为一种时尚，尤其在健康、环境和食品危机的今日中国，更需要科学的理念。吃茶，看来茶与饭是平等的。茶饭不思，也就可以理解是一种什么心情了。填饱肚子，是每天再平常不过的事情了。在平常事中，才能悟出人生的大道理。平常事不平常，看心境和悟性。所以，“知识青年到农村去”的号召不是没有道理，近期共产党倡导的“走基层”，不也是有这个内涵吗。只是，谁去“走基层”，“走基层”后感悟了什么？升华了什么？发现了什么？解决了什么？回到科研。科学研究可以追热门、赶时髦吗？科学研究可以闭门造车吗？科学研究可以放弃经典和传统吗？什么样的问题是科学的重大问题？什么样的问题是科学的重要问题？重大的科学问题在哪里？在哪里可以发现重要的科学问题？这样的天问问不完。我突然觉得，重大的科学问题应该就在我们身边，在我们平常的生活中，在我们的衣食住行中，在我们喜怒哀乐中，在我们的酸甜苦辣中，在我们的七情六欲中，在我们生老病死中，在我们的油盐酱醋茶的品味中... ...。那么，怎么去发现那些科学问题呢？吃茶去！（图片来自网络，致谢）; 个人分类: 个人随感|8352 次阅读|33 个评论

微博：怎样写本子？！: 热度 1 xcfcn 2012-6-3 21:25; 科学网有几个人晒本子了！要么是publication list不错，要么是应用做得不错！结果就是不中！不中有各种理由，比如人脉、研究基础，这些在你写基金的时候你已经无法改变了！你唯一可以把握的就是写好本子！对于如何写好本子的武林秘诀网络上遍地都是！总结起来无非如下几条： 1、idea(具体清晰的一个点)新颖，而且是基础研究！总之，要有科学问题！ 2、然后围绕idea，把它说圆乎！这个时候一定要逻辑清晰层层推进，不能有任何的发散思维以及重大缺陷/把柄。 3、措辞自信但谦卑。让外行看明白，让内行挑不出毛病。我知道很多人工作做得很好！但就是不会写本子！本子洋洋洒洒让人找不到北！写论文和写本子基本上是两回事啊！写本子是忽悠别人，让人相信你的工作很有价值，而且具有可操作性和可行性！总之，研究内容和目标要凝炼凝练再凝炼！而写论文是解释已经得到的结果，证据不要自相矛盾就好了！ PS:我也是虾米，算是胡说八道，大家姑妄听之！; 个人分类: 杂论|67 次阅读|1 个评论

科学的最高境界不是把简单的问题搞复杂: 热度 4 jiangming800403 2012-5-29 10:24; 科学的最高境界是深入浅出，而不是把简单的问题搞复杂，现在所谓的科研就是把明白人说糊涂。农学科技是面向农村、面向农民的。如果写出来的文章有大学文化的人都看糊涂了，那些没什么文化的大叔大伯婶子们怎么明白。呜呼唉哉，一而叹息，再而悲兮。; 个人分类: 科研八卦|3054 次阅读|6 个评论

僧多粥少: 热度 2 jiangming800403 2012-5-18 18:39; 近日“华南虎”事件在科学网上沸沸扬扬，当然老虎是保护动物，芳踪难觅，“只在此山中，云深不知处”。但是，导师也不容易，现在研究生培养是“僧多粥少”、“狼多肉少”。恩格斯说过社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进，科学问题只能来源于社会实践而不是科学家头脑中的中的想象。现在不是科技革命的时代，导师也不是神人，他头脑里不可能有十几个、几十个原创性且深思熟虑的题目给学生做，所以，放羊式、自助式的研究生管理就在所难免了，当然这一切都比瞎指挥好。水土保持科学已死，做方案才是正经事。正因为狼多肉少，大家或者努力把自己变成虎，实在不行，狐假虎威也行，要不就消停消停，回家洗洗睡吧。O(∩_∩)O哈哈~; 个人分类: 科研八卦|2826 次阅读|2 个评论

一个学生要不断问自己三个问题: 热度 3 qyu111 2012-5-13 10:29; 一个学生要不断问自己三个问题： What ？ Why ？ How ？我在做什么？我为什么要做这个？我应该怎么去做？选专业的时候需要问：我对这个专业了解吗？我为什么要选这个专业？我怎样才能进入这个专业领域？考研究生的时候需要问：我是读博士还是读硕士？是哪个领域？我为什么要读研究生？我要做哪些努力能达到目标？选导师需要问：我对这个导师了解吗？他 / 她的学问、研究的课题、发表的文章、做人的哲学？我为什么要选他 / 她？我怎么做才能进入他 / 她的课题组？开一个课题需要问：我想要解决的问题是什么？我为什么要解决这个问题？我应该怎么去解决这个问题？写一个基金申请需要问：要解决的科学问题是什么？解决这个问题的意义在哪里？解决这个问题的技术路线是什么？做一个试验需要问：我设计这个试验是要解决什么问题？解决了这个问题能告诉我什么？我应该怎么设计这个试验才能回答这个问题？写一篇文章需要问：我想要告诉读者什么？我写的东西解决了研究领域的什么理论问题？有哪些应用价值？我怎么组织数据和资料能把问题讲清楚？做每一件事，每时每刻，都要不断的问自己这三个问题。把三个问题都想清楚了，答案明确了，事情做起来就容易了。; 4225 次阅读|3 个评论

科学问题只能来源于实践: 热度 1 jiangming800403 2012-5-3 16:33; 科学问题只能来源于实践，而不可能是科学家头脑中的产物，所以现在科学天空中没有璀璨群星。; 个人分类: 科研八卦|3357 次阅读|1 个评论

《Science》125周年公布125个最具挑战性的科学问题: 热度 5 chyhzh 2012-4-25 09:40; 庆祝 SCIENCE 创刊 125 周年之际，该刊杂志社公布了 125 个最具挑战性的科学问题，发表在 7 月 1 日出版的专辑上。在今后 1 ／ 4 个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这 125 个问题如下 ( 前 25 个被认为是最重要的问题 ) ： 1 宇宙由什么构成 ? 2 意识的生物学基础是什么 ? 3 为什么人类基因会如此之少 ? 4 遗传变异与人类健康的相关程度如何 ? 5 物理定律能否统一 ? 6 人类寿命到底可以延长多久 ? 7 是什么控制着器官再生 ? 8 皮肤细胞如何成为神经细胞 ? 9 单个体细胞怎样成为整株植物 ? 10 地球内部如何运行 ? 11 地球人类在宇宙中是否独一无二 ? 12 地球生命在何处产生、如何产生 ? 13 什么决定了物种的多样性 ? 14 什么基因的改变造就了独特的人类 ? 15 记忆如何存储和恢复 ? 16 人类合作行为如何发展 ? 17 怎样从海量生物数据中产生大的可视图片 ? 18 化学自组织的发展程度如何 ? 19 什么是传统计算的极限 ? 20 我们能否有选择地切断某些免疫反应 ? 21 量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理 ? 22 能否研制出有效的 HIV 疫苗 ? 23 温室效应会使地球温度达到多高 ? 24 什么时间用什么能源可以替代石油 ? 25 地球到底能负担多少人口 ? 26 宇宙是否唯一 ? 27 是什么驱动宇宙膨胀 ? 28 第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生 ? 29 超高能宇宙射线来自何处 ? 30 是什么给类星体提供动力 ? 31 黑洞的本质是什么 ? 32 正物质为何多于反物质 ? 33 质子会衰减吗 ? 34 重力的本质是什么 ? 35 时间为何不同于其他维度 ? 36 是否存在比夸克更小的基本粒子 ? 37 中微子是其自己的反粒子吗 ? 38 是否有解释所有相关电子系统的统一理论 ? 39 人类能够制造最强的激光吗 ? 40 能否制造完美的光学透镜 ? 41 是否可能制造出室温下的磁性半导体 ? 42 什么是高温超导性之后的成对机制 ? 43 能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论 ? 44 是否存在稳定的高原子量元素 ? 45 固体中是否有超流动性 ? 如果有，如何解释 ? 46 水的结构如何 ? 47 玻璃态物质的本质是什么 ? 48 是否存在合理化学合成的极限 ? 49 光电电池的最终效率如何 ? 50 核聚变将最终成为未来的能源吗 ? 51 驱动太阳磁周期的原因是什么 ? 52 行星怎样形成 ? 53 是什么引发了冰期 ? 54 使地球磁场逆转的原因是什么 ? 55 是否存在有助于预报的地震先兆 ? 56 太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命 ? 57 自然界中手性原则的起源是什么 ? 58 能否预测蛋白质折叠 ? 59 人体中的蛋白质有多少存在方式 ? 60 蛋白质如何发现其作用对象 ? 61 细胞死亡有多少种形式 ? 62 是什么保持了细胞内的通行顺畅 ? 63 为什么细胞的成分可以独立于 DNA 而自行复制 ? 64 基因组中功能不同于 RNA 的角色是什么 ? 65 基因组中端粒和丝粒的作用是什么 ? 66 为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑 ? 67 基因组中的“垃圾” ( “ junk ” ) 有何作用 ? 68 新技术能使 DNA 测序的成本降低多少 ? 69 器官和整个有机体如何了解停止生长的时间 ? 70 除了继承突变，基因组如何改变 ? 71 在胚胎期，不对称现象是如何确定的 ? 72 翼、鳍和面孔如何发育进化 ? 73 是什么引发了青春期 ? 74 干细胞是否位于所有肿瘤的中心 ? 75 肿瘤更容易通过免疫进行控制吗 ? 76 肿瘤的控制比治愈是否更容易 ? 77 炎症是所有慢性疾病的主要原因吗 ? 78 疯牛病会怎样发展 ? 79 脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病 ? 80 对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗 ? 81 为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿 ? 82 什么与有机体的生物钟同步 ? 83 迁徙生物怎样发现其迁移路线 ? 84 为什么要睡眠 ? 85 人类为什么会做梦 ? 86 语言学习为什么存在临界期 ? 87 信息素影响人类行为吗 ? 88 一般麻醉剂如何发挥作用 ? 89 导致精神分裂症的原因是什么 ? 90 引发孤独症的原因是什么 ? 91 阿兹海默症患者的生命能够延续多久 ? 92 致瘾的生物学基础是什么 ? 93 大脑如何建立道德观念 ? 94 通过计算机进行学习的极限是什么 ? 95 有多少个性源于遗传 ? 96 性别倾向的生物学根源是什么 ? 97 生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗 ? 98 地球上有多少物种 ? 99 什么是物种 ? 100 横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生 ? 101 谁是世界的共同祖先 ? 102 植物的花朵如何进化 ? 103 植物怎样制造细胞壁 ? 104 如何控制植物生长 ? 105 为什么所有的植物不能免疫一切疾病 ? 106 外界压力环境下，植物的变异基础是什么 ? 107 是什么引起物质消失 ? 108 能否避免物种消亡 ? 109 一些恐龙为什么如此庞大 ? 110 生态系统对全球变暖的反应如何 ? 111 至今共有多少人种，他们之间有何关联 ? 112 是什么提升了现代人类的行为 ? 113 什么是人类文化的根源 ? 114 语言和音乐演化的根源是什么 ? 115 什么是人种，人种如何进化 ? 116 为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞 ? 117 政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响 ? 118 政治与经济自由密切相关吗 ? 119 为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败 ? 120 有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解 ? 121 霍奇闭链是代数闭链的和吗 ? 122 数学家将会最终给出 Navier-Stokes 方程的解吗 ? 123 庞加莱实验能否确定 4 维空间的球 ? 124 黎曼 zeta 函数的零解都有 a+bi 形式吗 ? 125 对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子 Yahg-Mills 理论上 ? ( 注：最后 6 个数学问题选自 Clay 数学研究所提出的新千年问题 ) 简单归纳统计这 125 个问题，其中涉及生命科学的问题占 46% ，关系宇宙和地球的问题占 16% ，与物质科学相关的问题占 14% 以上，认知科学问题占 9% 。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。; 6342 次阅读|10 个评论

如何表达一个科学问题？: 热度 2 vcitym 2012-3-13 21:58; 基金申报已经接近尾声，但大家仍然在抬头写基金，低头写基金。其中关于科学问题的表述也确实难住了不是豪杰。这里简单啰嗦几句，但愿能点石成金。呵呵！什么是问题？一般来讲，问题可以是部分人知道，部分人不知道的知识。如果小孩看是问题，大人看不是问题；病人看是问题，医生看不是问题。如果大家都不知道，那么这个也是一个问题。如果以人类科学知识的总和，或者以科学家共同体为参照标准来判断，这是一个问题，那么这个问题可能就是一个科学问题。科研工作者的基本任务就是应用自己已知的科学知识去寻找、提出和解决科学问题。具体来讲，一个科学问题的提出需要满足下列条件： ① 问题能够纳入某个知识体系中加以研究和处理； ② 问题应当是一个具体的、有明确限定的，而不是笼统的问题； ③ 问题的前提必须真实、正确，尚未解决，而不是虚假或扭曲了的； ④ 问题在应答域所作的求解内应当存在。如果判断提出的是一个科学问题，那么如何不用文字表达呢？几个原则：（1）简洁；（2）容易理解；（3）准确；（4）专业领域可感知；（5）结果有图景。参考： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/3/261102-2.shtm ，这里有40个问题的表述，可以参考。; 个人分类: 技术相关|7083 次阅读|2 个评论

对没看懂的问题不要乱弹琴: qsqhopeiggcas 2012-2-25 04:48; 个人分类: 热点关注|335 次阅读|0 个评论

学校选址，一个典型的科学及科学界问题: 热度 16 王铮 2012-1-6 11:00; 不知道此文会不会像设施区位的文章一样…… 唐常杰老师的《农村中学并迁选址、 K- 平均聚类及蛋鸡悖论》，提出了农村中学并校选址的问题，我留了个评论，这是典型的设施区位问题，是 p- 重心问题，知识中国人不熟悉。设施区位问题有两大类，一类是自由选址问题，一种是布局问题，布局问题要求在给定的点集合选址，自由选址没有这个约束。布局问题包括 p- 重心、 p- 中心及亚类覆盖问题。农村中小学选址，一般来说是布局问题，因为你一定要选定在给定的村落。但是 p- 重心问题，是 NP 完全问题，计算困难。唐先生把用 K 评价法计算，把它成立为自由选址问题，这个做法在城市可以，因为城市几乎处处有道路，有居民点。农村情况就没有那么多道路和居民点了，所以问题至少是个网络上的 p- 重心问题。人们有时候为了简便，称 p- 重心问题为“菜场问题”， p- 中心问题为“急救站问题”。从这两个名词你可以看出，菜场问题，就是所有需求点到服务点距离和最小，急救站问题是所有需求点的每一个到服务点的最远的可达距离控制在给定的范围内。如果你在农村呆过，你会发现农村中小学选址实际上是一个 p- 重心问题为（菜场问题）和 p- 中心问题（急救站问题）的混合问题。我从 2000 年起就带着学生做设施区位研究，武汉大学也有人做。这是典型的计算地理学问题和计算管理学问题，可惜申请课题，发表文章累累碰壁。靠我的名气，我写的文章发表过，可是我学生周嵬、蔡砥写的文章一直被拒。最近我关于混合问题的文章，经过多年折腾，《中国管理科学》终于要发表了。蔡砥，专门研究农村学校选址，就是结合广东省并校做的，却找不到课题，报国无门，文章也被拒绝。为什么？审稿人看不懂。看不懂，又不承认自己不行，不然他们拿不到课题，用四川话说：他哥儿就打横炮了。在中国，这种水平高的被水平低的卡着，先进的被落后的卡着，太多了。可见，编辑部的一些编委，往往请一些没有判断能力的官员当，误国呀。官本位误国！科学界问题：科学编辑自己要提高判断力。可能有人不服气，认为你王铮不行才有这种情况。我说个院士吧，一个院士，他的学生研究“菜场问题”，被《南方*末》记者曝光，认为院士水平低，博士论文水平低，菜场问题还需要研究？还值得做博士论文？后来一些事，包括海外的，说中国院士水平低就举这个例子。实际上他们完全是不懂装懂。菜场问题，也可以冠为“导弹基地问题”。假设美国要在日本设立若干导弹基地打中国和俄罗斯，他们要选择 p 个基地，这些基地要能进攻他们关心的所有点，设计各基地控制距离总和最小，就是一个菜场问题，如果考虑要保障达到彼得堡，就是一个“急救站问题”了，如果设计不能打着核电站，那就是一个邻避型菜场问题。。这是一个比喻，没有冷战。所以新闻界不要不懂装懂。你不理解的是，当年工人师傅问陈景润，你怎么研究“ 1+1 ”呀，陈景润给他们说，这是个比喻，工人师傅就懂了。可是现在有些知识分子问，你怎么研究“菜场问题”呀，你给他们说，这是个比喻，这些知识分子，就是“听不懂”，其实不是听不懂而是因为他们发现自己落后了，又要占着位置，所以硬是听不懂，然后打你打哥儿的横炮。科学界问题：权威不要虚荣与谋私利结合；新闻界在科学问题上，不要不懂装懂。为什么今早要写这博文，直接的原因是昨天收到自然科学基金申报的关键词目录，关于设施区位、关于计算地理学，未见收录。这些词，我反映过多次，未见收录，可见保守势力在中国的强大。当中小学学生上学出问题时，我们的基金会，你们可能考虑到自己被保守派包围的危险结果吗？科学界问题：科学官员要反官本位。关于设施区位，我最近出了一本书，《计算地理学》，王铮，吴静著，科学出版社。回头说说我的学生，研究设施区位的，做得最好的可能是陈建国，可惜他最后只能当中学老师。差一些的，有三个被我国公司雇佣了，现在两个是外国籍。我常想，《神雕侠侣》里黄药师想：“我的四大弟子，如果任何一个我不打伤他，现在李莫愁也不是他们的对手。”黄药师晚年的悲哀是后继无人。其实悲哀的应该是国家，后继有人，也许大宋国灭不了。现在还有一个学生做设施区位，师兄找到了国外企业就业。王铮课题组开发的设施区位决策支持系统; 个人分类: 为科学而科学|8465 次阅读|20 个评论

什么是科学问题？: 热度 13 germ2000 2012-1-3 02:32; 发现问题比解决问题更重要，因为解决问题也许只需要数学上或实验上的技能。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要极富创造性的想象力。 ——爱因斯坦 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 什么是科学问题？ ——反思在国家自然科学基金申请之前国家自然科学基金应该围绕“科学问题”展开。那么，什么是科学问题？对我来说，但凡能够有一丝的进步，无不是因为建立了表象与基本概念（范畴）的有效关联。而所谓的基本范畴，就是科学问题。关联的建立过程，就是提炼科学问题的过程。这就是我的理解。我之前在接受环氧沥青制备这个项目的时候，根本不知道何谓“环氧”何谓“沥青”。我是郑州大学化工学院化学工程与工艺专业毕业，跌跌撞撞考进东南大学的。当时既对科研不感兴趣，又从来没有学习过高分子相关的课程。当我导师把题目给我之后，正做这个项目而且即将硕士毕业的师兄劝我换个题目，说这个事很难，之前南京大学有个院士领衔的课题组曾做过，他又做了三年，现状还是合作公司投资数百万人民币建的生产线处于停工状态。我父亲经常告诉我，科学是由公理、假设和范畴构成的一个解释世界的逻辑体系；尽管我的父亲不过是一个农民，但他的科学和哲学素养，的确值得尊敬。也多亏我不知道什么叫“环氧”什么叫“沥青”，我才想起这句话。然后，我就开始从这两个名词开始，紧抓范畴（概念），从大百科全书翻起，逐渐深入到专著，期刊和各国的专利。幸运的是，问题很快就解决了。但如果完全归结为幸运，也不太合理。因为我努力坚持“结构决定性能”这个基本哲学观念，还算是有点儿方向感的。其实当时我对“结构决定性能”根本没有认识，所以我才要“坚持”这个观念。我不喜欢依赖别人，同时鉴于对自己无知的本能的掩饰，也不愿意去跟导师交流。所以，我只能在逼迫自己看书、看文献的时候，从“结构—性能”的角度去思考、总结。那时候，知识储备有限，也谈不上批判性的思考，只是努力跟上文献的思路罢了。然后，逐渐认识到环氧沥青属于一种高分子材料。或许现在看来，这个理解简直是太肤浅了，但这个肤浅的理解把我带到了“共混”和“交联”这两个基本概念面前，我不得不自学了《高分子物理》和《高分子化学》，进一步开始考虑控制“交联”。这不是什么新鲜的概念，也没有什么创新，这是 Flory 和 Stockmayer 他们在五六十年前都已经玩过的。我也不求新，能用就拿来，于是就那样了。可能很多事情都是这样：一张纸而已，捅破了就很简单。这个事情，让我了解了“概念”的威力！现在想来，这正像“高分子”概念确立之后，高分子科学的迅猛发展一样。只不过，我的层次很低，只是应用了基本概念而已。之后，我就更加有意识的去把所得、所见、所闻往我知道的基本概念上“套”。所以，我很欣赏那些搞理论研究的。我觉得他们是真正的牛人！但是，大学学了 50-60 门课，研究生又看了更多的教材和无数的文献，里面充斥着或新或旧的大量名词，甚至像“纳米”，“基因”都早已走出校园，走向社会了。那么，这么多的概念，跟谁建立关联，如何建立关联呢？我觉得，面对一个事物或现象，建立其和基本概念或范畴的关联可以下面几个方面去入手考虑：第一，“这个是什么”，直指事物的本质。比如，光是什么？光是波动还是粒子？是粒子，那么经典力学的知识就可以用了；是波动，也有经典的波动理论可以用来解释。这一个基本问题或者叫概念的争论直接导致了物理学的革命。而我之前的研究，也是先把环氧沥青归类到高分子材料的，也就是说环氧沥青其实不是沥青，而是环氧！而环氧问题，从制备的角度来看，就是控制“交联”的问题。这有现成的理论和实验方法可以应用。如果把它归到了沥青这一类里面，就惨了，看的文献估计大都是关于沥青的了，想的问题也都是从沥青出发了，那就离本质越来越远了。为什么呢？因为沥青不是高分子，没有聚合（度）。沥青是一种具有粘弹性的有“溶胶 - 凝胶”互变潜力的胶体分散系。当然，你要是这样归类了沥青，你可以做出很多的工作，但不是环氧沥青的工作。可见，归类的目的是将现象和相关的知识体系建立联系，为解决问题提供理论基础或方法借鉴。第二，“为什么是这样”，涉及到性质、功能等表象的数学、物理或化学本质。比如，“山气日夕佳，飞鸟相与还”。夕阳斜照，漫天烟霞中，鸟儿结伴回巢。这种美好意境依赖于特定的气象，而这种气象是如何产生的呢？如果能归结为气溶胶的丁达尔现象。那么，我们就可以从这里出发，人工制造这种气象了。我之前的研究，环氧沥青具有与橡胶可比的高弹性，超过橡胶的高强度，是不是也可以归类为橡胶材料呢？我们做了尝试，确实有相同之处，当然也有不同。而这种相同与不同，就是我们可控制备材料的控制因素。类比，也是一种发现问题的方法吧，也是一个归类的过程。突然想起四个字：融、会、贯、通。汉字真的是简洁优美啊！扯远了。第三，“怎样做到的”，涉及到功能、性质等表象的过程机理或本质问题。我之前的研究，环氧沥青具有高弹高强的力学性能，那么它是怎样做到的呢？我们已经知道了制备过程的控制因素，但依靠这些因素，怎么就产生了这样的性能呢？其过程是怎么回事呢？这从结构的演化过程可以看出，它属于一个反应诱导相分离过程的动力学机制问题，也就是高分子溶液相分离的动力学理论上了。注意，“高分子溶液”这个概念，听起来很轻松吧，内涵太丰富了。这个可能有点儿太专业了，我们再考虑一个司空见惯（好像叔本华说过，人们不应去探究难以发现的问题，而应专注于解释这些司空见惯的现象）的问题：“秋风扫落叶”是怎么回事，“春风吹又生”又是怎么回事？或者说“树木是如何感知秋天到了的”，它又是如何知道“春天来了”呢？当然这个问题，有不同的解释。有的说，植物通过感知光照时间的变化，来做出相应的响应。另外， 2009 年一篇 Cell 的文章认为，植物细胞染色体中的一个变异组蛋白 H2A.Z 对某个基因的限制表达是植物对周围温度响应的关键。假定 Cell 是对的， Cell 很牛，我服，那么我有一堆的问题： 1. 遍布植物体内的细胞都会几乎同时产生变异组蛋白 H2A.Z 吗？显然阳光不是“普照”的啊，其中有没有一个信号的传递过程吗？ 2. 如果有，这个传递过程的机理是什么？按我的理解，能这么快传递的，肯定是如电磁场等物理场。我不了解，这是我想象的。如果是电场，那电场是如何产生的呢？ 3. 植物的细胞和空气或土壤之间显然存在着一个没有生命的表皮界面，这个表皮是热量必须穿透的屏障。这个传热过程，应该比较简单（当然传热引起表皮结构的变化也未可知啊）。穿过去之后，是温度引起了基因的表达抑制还是温度先引起了电场的变化然后才引起了基因表达抑制呢？ 4. ……我的问题太多了。忘了自己在干什么了。呵呵，言归正传。我必须声明，我不懂生物学，如果我错了，请不吝赐教，我会认真改正，顺便增长知识，何乐而不为呢？呵呵，另外，我还要声明，我没有提及概念突破这样高度的科学问题，这是囿于我的水平而不是说突破传统或者说经典概念不是科学问题。相反，这样的问题才更有冲击力，而且可以肯定的说，一个传统概念的突破或重构，必将促进人类大踏步的进步。司空见惯的问题，经过不同的表述，就变成了科学问题。这也是我想说的，表述方式的转变，其实已经暗示了认识水平的提升。换一种方式表达，其实是在转化表达方式背后的知识体系，而该知识体系就对解决这个问题具有框架性的指导作用。这在国家基金委的文件中，叫“提炼科学问题”。我从未申请过国家自然科学基金和青年基金，这只是我自己在准备申请青年基金过程中的一点儿反思。肯定有很多不对的地方，有很多考虑很不完善的地方，恳请各位方家批评指正，小青椒就在此顺便谢过了！希望自己能够写完一个基金，写好一个基金，不辜负家人和师长的期望。如果能中，谁不想中呢，再做好一个基金，也绝不能辜负评审专家的信任。顺祝各位写基金的都中！ 2012 ，幸福安康！ 2012-1-3 凌晨; 31225 次阅读|28 个评论

感觉一个可以解决的问题: Chuanlin 2011-10-11 11:22; 问题背景描述：某某地方要进行人大代表的选举，就是要从一定的选民中推举几名人大代表。科学问题描述：在第一轮推荐的过程中，假设我所在的组共有25名选民，每个人最多推荐两位。得票高于10票的作为代表候选人。问该组最终最多可以有几位候选人。; 2505 次阅读|0 个评论

关于如何提炼科学问题: 热度 2 huxiaoxuan 2011-9-14 21:47; 好久没有更新博客了，今天翻看以前的工作日记，发现了一段曾经写下的关于提炼科学问题的感想，发出来请大家指正：在撰写自然科学申请书或类似的课题申报书的时候，要特别注意明确研究对象，以及针对这个研究对象有哪些科学问题要研究。这里一定要体现出管理学科的特点，那就是通过对现实生活的观察，总结出重大的现实问题，并从中提炼出待解决的关键科学问题，通过对这些关键科学问题的研究又能够回过头指导实践。这才符合国家自然科学基金管理学部所提倡的做“顶天立地”的科研的指导精神。在提炼科学问题的时候，一定要符合几个特征：（ a ）问题具有一定的普遍性；（ b ）问题是新的，或是老问题在新形势下产生了新的变化；（ c ）已有的技术方法均不能解决，要研究新的方法。如果不符合（ a ），那这个问题没有研究的意义，因为不具备指导性；如果不符合（ b ），说明此问题都被研究过了，更没有研究的意义；如果不符合（ c ），那即便这个问题是新的，但是用已有的方法就可以解决了，也用花大力气去研究了。所以说，以上几个特征缺一不可。在符合这几个特征的基础上，还要特别注意：（ 1 ）体现创新思想！要让评委有耳目一新，精神为之一振的感觉;（ 2 ）最好能结合中国经济社会发展的需求，与中国的国情紧密结合（如果是很基础性的研究则不需要）。以上就是曾经写下的感想。当时是匆匆写就，不够系统也不够完整。如今人也懒了，发博文竟只能吃这些老本了。; 个人分类: 科研感悟|16324 次阅读|2 个评论

我在科学网上发布的第一篇博文: mfj007 2011-2-18 23:06; 今天终于坐下来想在科学网上发表博文了，其实帐号申请有些日子了，只是不知从何写起。现在输入自己的不安和想法，也是斗胆而为之。说起不安，到不是以前没有写过博客，曾经写过一些自己的工作或者技术经历（不敢称之为经验），也有过一些读者，而今天在这里感到不安的原因是很多的：（1）科学网从其名字上大家都能看得出来，这里是探讨科学的地方，不管从哪些学科哪些领域谈起，都应该是科学的范围，而本人至今对什么是科学问题还是懵懵懂懂，或者说根本没沾边科学，因此，也在某某基金申请或者项目申请上屡屡失败，原因就是提炼不出科学问题来，本质是不懂科学。（2）本人来这里是向各位大师们学习的，需要学习的东西很多，如果套用金庸先生在射雕三部曲里的人物，那就是东、西、南、北、中，各路高手都有，各个门派俱在（读者不要见怪，本人没有拉帮结派之意），因此学习起来非常吃力，面面俱到不太可能，适合自己的还得慢慢斟酌，如果承蒙哪位给予指导或者点拨，不胜感激。…… 最后还想说的是，信息科学方面大家的发言较少，经验谈的也较少，其实博客是用技术实现的，为什么做技术或者研究的不多写些心得、体会及高见让同行、博友们分享呢，期待大家的博文，也晒一晒你们对国内外计算机学习的经验或者经历，也晒晒大家应该怎么做才会成为搞科研的，研究的才是科学问题。; 个人分类: 随想|2381 次阅读|0 个评论

科研入门：清楚科学问题对于科学研究是很关键的: 热度 13 wangdh 2011-1-24 00:50; 清楚科学问题对于科学研究是很关键的（王德华）这个帖子主要针对高中生、大学生和硕士生初期的科研。现在许多高中生参与了科研活动，大学生也在积极实践科研活动，硕士研究生结束基础课后面临着一项重要的科研活动就是选题。所谓选题，就是选择科学问题，选择自己感兴趣的问题，选择可行性高的问题，选择创新性强的问题，选择有意义的问题。什么是科学问题？什么是有意义的科学问题，什么是创新性的科学问题，等等，这个问题就大了，但却是每个从事科研活动的人必须清楚和明白的一个问题。我们经常读到早先的学术论文，尤其是在信息闭塞时代的中文期刊，文章的前言写的往往很简单，一般很多论文是在介绍了国内外的相关进展后，然后说关于某个方面的研究在国内还没有研究、或者国内某种生物上还没有见到相关研究，某个参数指标还没有在自己要研究的生物身上进行过测定，等等，所以我们就开展了这项工作。这种前言的写作方式很普遍，科研看出来基本是重复性研究或者模仿性研究。这些研究有些是有意义的，初期模仿也是有必要的，但不可以作为科研的模式学习。科学研究的本质是探索未知，解释自然规律。所以，在从事一项研究之前，在调研、查阅我文献的基础上，要发现和提出科学问题。根据自己提出的科学问题，进行相关科研活动，如设计实验、收集数据、分析数据、撰写论文、投稿发表等等。举个对动物限制食物的动物生理学实验。动物生理学上关于动物能量（热量）摄入与体重的关系的问题有很多研究，一个方式是利用限制食物（热量、能量）的方式，对动物处理一段时间后，观察相关指标参数的变化，分析限制食物（热量）后产生的效果。有文献上报道，线虫 80% 限食处理后（喂动物八成饱），线虫的平均寿命延长了 15-30% 。学生读到文章后，马上想在田鼠上做类似的研究。以对话方式说明如下：问：为什么要做这个实验？答：与人类健康相关，有意义，感兴趣。问：既然已经有结论了，为什么还要做呢？答：那篇文章的实验动物是线虫，田鼠没有结果。文章报道限食 80% ，我想限食 60% 看看。问：为什么限食 60% ？答：也许效果更好，还没有发现限食 60% 的研究。问：为什么不限食 65% ？ 70% ？ 75% ？ 85% ？ 90% ？答：有时间的话，我会多做。我想先做 60% 限食的。问：动物限食 65% ，时间久了，能存活下来吗？答：不知道，先试试看。不行的话， 75% 限食看看。问：这样的思路开展工作，没有尽头啊？想想看， 75% 限食做了， 74% 呢？ 73% 呢？ 72% 呢？ 72.5% 呢 ….. 答：？？？ … … 总结：做科研必须要发现和提出科学问题，科学问题要有原创性。问题确定了，再确定说明问题的指标参数，据此设计实验进行数据收集。这就是假说驱动的科学研究的一般套路。参数和指标，不是科学问题。科学问题，不是参数和指标。通过交流和经历发现，有类似想法的同学不少。结合上面的对话，这个实验的科学问题是：限食会影响生物的寿命，或根据文献提出的问题是：限食可以延长生物的寿命。指标和参数是：食物（能量、热量）摄入、体重、寿命 ….. 等。参数和指标根据科学问题决定的。所谓限食， 80% 是限食， 85% 也是限食， 70% 也是限食， 75% 还是限食，所以实验验证的问题是：限食影响生物的寿命。好的实验设计的话，设定几个限食的梯度（如 70% ， 80% ， 85% 等等）进行数据收集。一般意义和具体数据还是要分清的。能进行原创实验是比较理想的。还是上面的例子。限制动物的食物摄入（限制热量摄入），可以延长寿命的结论就是在这样的限食实验中得出来的。有学生对这类问题感兴趣，通过查阅文献发现，文献有线虫的结果，有小鼠的结果，有果蝇的结果，就是没有发现有野生田鼠的结果，没有自己要研究的实验动物的结果，所以一个很容易想到的问题是：我要对野生田鼠（我的实验动物）进行限食和寿命关系的研究。这是一个好问题，对限食可以延长寿命的结论进行另一个物种的验证，是可以的。如果对实验根据文献进行相应的改进，测定指标等进行补充和完善，应该是不错的。但如果只是照搬模仿，这样的实验显然不是原创的，如果他人的文章在 CNS 上发表了，你要做的田鼠等物种的工作一定没有机会在 CNS 上发表了，但数据好的话还是可以发表的。所以，同样是科研工作，对学科领域和人类的知识的贡献显然是不同的。再重复一遍：参数和指标不是科学问题，科学问题不是参数和指标。进行科学研究，首先要发现和提出科学问题，不是提出一些指标参数，也不是提出一些仪器设备。对于野外生物学研究，博物学方法很重要，通过观察发现生物的变化规律和模式（ pattern ），根据变化规律和模式发现提出科学问题，然后进行比较深入的实验操纵（处理）研究。当今的生物学研究，应该提倡假说驱动的研究，科学问题驱动的研究，不是指标和参数驱动的研究，不是仪器设备驱动的研究，不是实验动物驱动的研究，更不是重复的研究，不是随意的观察，没有基础的观察。高中生、大学生和硕士研究生，在开始科学研究活动时，从小处着手，从小问题着手，逐步深入，也许是个途径。我觉得，学习和掌握科学研究的方法和思维，应该是更重要的。; 个人分类: 研究生教育|9712 次阅读|14 个评论

“重要问题”是什么？: boxcar 2010-12-25 11:52; 刚才看了王德华老师的新博文研究生还是应该选择重要的科学问题【 1 】，王老师在文中语重心长地说出了研究生研究选题时需要注意的一些问题。对此我比较赞同，不过在赞同之余，也想借着重要问题这四个字、两个词按照我的文风（一拆二谐）发挥一下，写篇短文来阐述一下我对此问题的看法。在研究生的指导过程中，确实应该强调选择重要的科学问题去做。人的生命和精力都是有限的，如果有条件有机会遇到或者找到重要的科学问题去做并做出些成绩来，显然要好过做一些当下无关痛痒、日后更加可有可无的小题目。对于一个精明的人来说，有重要的肯定不选择次要的，更不会去选择无所谓要不要的。然而，为何这个应该不成问题的问题终于又成了一个值得讨论的问题呢？原因正在重要问题这四个字里面。重要问题，简单地拆开来看是重要 + 问题。这没啥好说的，重要问题也是问题，只不过比其他问题显得更重要罢了。如果继续拆，就变成了重、要、问、题四个字，却又有得分析了。重要问题之重，充分体现了这个问题的份量，这样的一个问题顶 N 个问题，一个问题的解决，可能意味着后面一系列问题可以顺利解决。也就是说它是一个关键的点，这样一点突破，可以带动满盘全活，其实不独科学问题如此，技术问题的解决更如此。这个重字，还体现在问题的难度上，试图解决如此重要问题之人，必然做得很辛苦、很吃力，期间不免累得汗流浃背、晕头转向。从这两个角度一加分析，我们就会明白为什么研究生有时不会去选择重要问题了。首先，一般的研究生及其导师可能囿于其视野和认知水平，未必有眼光去发现最关键的哪个问题；其次，重要的科学问题太过艰深，限于其解决问题的能力和时间，很多人不敢去碰这类问题。其实，重字可拆成千日工，也就是说干这活儿很耗时，起码得干上千天！如此大活儿，有急功近利得浮躁心态的人显然是不愿意干的。重字也可拆一下就成了千里【 2 】，要字的谐音是遥，都远着哩！也就是说重要问题有时尚在千里之外，并非直接关乎我们身旁左近的事物，其解决对于寻常人来说似乎并不那么急迫，由此也造成大家对重要问题体会不深，而且看得也不清楚不透彻。可见，重要问题的发现和解决，眼光、心态与能力，都是很关键。重要问题之要字，其实已经直接体现出了对其解决的需要和需求。其谐音之一是刚刚说过的遥，这个无需再论。谐音之二是肴，从某种意义上讲，科学家们解决重要问题的过程如同大厨烹制一道美味佳肴，是有成就感的，看烹制佳肴和品尝佳肴，更是一种享受。谐音之三是妖，重要问题常常是扑朔迷离和难以琢磨的，很难对付，可能还很迷人，这就不免会透着些妖气。谐音之四是耀，有些重要的科学问题本身就很耀眼，以至于可以不夸张地被称之为 XX 科学的最璀璨的明珠，非常吸引人；而解决这些重要科学问题的学者，也会迅速成为耀眼的学术明星。谐音之五是钥匙的钥字，正如前所述，重要科学问题的解决，如同找到了一把打开知识宝库大门的钥匙，可以帮助我们获得很多新的认知。重要问题之问与题二字，我曾经在 4 个多月前的博文题与问题【 3 】中加以深度论述，不打算在此再多说了。总之，对于研究生来说，重要的科学问题应该是其论文选题的一个好的选择。但在做出这个选择之后，是需要长期艰苦的努力才可能取得成功的。在为解决重要问题而奋斗的过程之中，可能会有不少挫折，需要坚持不懈地努力，而成功地解决重要问题所带来成就感也是非常巨大的。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 参考：【1】王德华：研究生还是应该选择重要的科学问题 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=397160 【2】吕喆：何以承载重点？ http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=314274 【3】吕喆：题与问题 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=350611; 个人分类: 科研|7910 次阅读|14 个评论

研究生还是应该选择重要的科学问题: 热度 1 wangdh 2010-12-24 23:59; 研究生应该选择和承担重要科学问题（王德华）几年前有学生曾示意我不要随便否定学生的一些想法，那怕是一些很不成熟很幼稚的想法。要是导师总是否定，学生就不敢或不愿再说任何想法了，原本一些新的有创意的想法可能就被埋没掉了。我基本接受了学生的建议，因为我知道一个人的知识面是有限的。在近些年里，我很少否定学生的任何想法，即使我有时候不是很同意或很不同意，也往往是委婉一些，希望学生能自己意识到。如果学生意识到而愿意改之，我自然同意；如果学生仍然坚持，只要组里大多数同学也支持或者不否定，我也就基本尊重学生自己的决定，并力求实验设计更完善些，只有一个要求：在研究组积累的基础上，发挥自己的特长和知识背景，获得可发表的数据。多年过去了，我尝试过一些方法，但对于学生的论文选题，我依然没有很好的结论。很难说哪种方式好。我也曾感叹过：导师对学生的宽容是一种放纵（导师的仁慈，可能是一种残忍）。我觉得导师对部分有潜力的学生适当施加一些压力，也就是进行所谓的善意的折磨吧，应该说对于他们成长是很有利的。我觉得课题有光亮的地方，学生有时候不认可。学生辛苦思索的问题，有时候凭我自己的知识和经历判断，估计能发篇文章，但没有突出的亮点。尽管我们反复强调，研究生学习不是为了文章，但能够毕业、获得学位应该是作为研究生的一个目标的。既然有规定获得学位需要文章，那么发文章的想法是自然的。问题是文章重要还是有亮点的问题重要？研究生是考虑当前还是眼光看远一些？博士阶段（和博后阶段）是一个做学问的人一生中最重要的创新年龄和创新机会，远近的实例都说明着这个结论的正确性。如果没有创新的工作，获得学位以后又该如何确立自己的方向呢？自己未来的事业该怎么发展呢？没有好的科学问题，自然没有高质量的文章；没有好文章，自然也不是很容易得到好工作（职位）；没有好职位，经费和发展就会受到限制；反之呢？好问题，好文章，好位子，经费和事业发达 . 这两个不同的循环，我们周围是不是也有很多例子？从某种程度上说，学问早期适当的模仿和重复都是允许的，有时候也是必要的。但是如果做学问总是模仿和重复，后果就严重了。一个靠重复和模仿成长起来的学者，即使有不少论文，也很难成就事业（领域，学科）。做有光亮的工作，选择有光亮的问题。在科学问题上下功夫，舍得花时间思考，是非常值得的。要想走得远，就得起点高。那么，什么样的问题是有光亮的？是重要的？这个问题很大，不好具体，每个领域方向都有自己的重要问题。简单说，对学科领域发展有突出贡献，或者具有奠基作用的问题，自然就是重要的科学问题。; 个人分类: 研究生教育|8180 次阅读|11 个评论

[转载]推广转基因技术首先不是科学问题-田松: zhanglin9099 2010-12-7 14:47; 今年《读书》第7期的杂志我没有来得及买，几经周折，托一位邯郸校区门口小书摊老板的帮忙，前几天帮我调来，发现了一篇好文章。就是田松老师的《推广转基因技术首先不是科学问题》，我在网上没有找到正式出版的文章，就从田松老师的博客上转载来以飨诸位感兴趣的博友。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 转基因问题首先不是科学问题田松二〇〇九年底，农业部下属的国家农业转基因生物安全委员会颁发了两种转基因水稻、一种转基因玉米的安全证书。很快引发了一场关于转基因问题的争论。今年三月十日，一些学者发布了《关于暂缓推广转基因主粮的呼吁书》，我是第一批签名人之一。呼吁书产生了很大的反响，支持的很多，反对的也不少。最常见的指责是：这些人都是文史哲领域的学者，没有一个转基因专家，因此，他们的建议没有价值。的确，在发起者中，只有蒋高明是中国科学院植物研究所的研究员，不过他的专业是生态学。和上次燃油税问题一样，我觉得有必要解释一下，作为人文学者，为什么我认为自己有能力对转基因问题作出判断！转基因的支持者宣称，转基因是一个科学问题，言下之意，只有专家才有发言权。按照这种逻辑，只要把专业范围无限缩小从事生态学的不懂转基因，没有发言权；从事转基因动物的不懂转基因粮食，没有发言权；从事转基因西红柿的不懂转基因水稻，没有发言权最后的结果必然是，只有他们自己拥有发言权。于是又当运动员，又当裁判员。然而，转基因问题到底有多大成分是科学问题？如果我们需要征求专家的意见，都有谁是专家？我们的呼吁书提出了四点理由：一、中国并不拥有转基因主粮的核心专利，根据他国教训，我们将会受制于人；二、转基因作物并不能提高产量；三、转基因作物对人体健康有潜在危害，对生态环境有潜在危害；四、主粮问题涉及国计民生，子孙后代，公众有知情权。四点理由涉及不同的专业领域。第一点关乎专利之有无及其后果，这可以是个经济学问题、社会学问题，或者国际战略问题，但不是转基因技术问题。第三点涉及两个方面。一个关乎人，转基因食物会对人体产生什么后果，这是个医学问题。另一个关乎生态，转基因作物进入大田，会对环境产生什么影响，这是个生态学问题。都不是转基因技术问题。第四点是公民权利问题，完全不是科学问题。回过头来说第二点，转基因作物能否提高产量？初看起来，是个转基因技术问题。然而，转基因种子专家或许知道转基因作物的产量，但是为此付出的环境代价，则未必能给出专业而诚恳的判断。蒋高明指出，提高产量的因素很复杂，种子仅是其中之一。另外，所谓提高，是个相对量。比如关于生态农业的产量和效益，蒋高明更有发言权。而关于哈尼族的梯田水稻，哈尼人更有发言权。所以，就产量的提高而言，转基因种子家也不是唯一的专家。主粮作物的转基因研究及种植涉及政治、经济、国家战略，涉及科学、技术和社会关系等诸多问题；如果我们强调专家的观点和判断，那么，从事转基因作物研究的科学家，并不是唯一的专家，也不是最重要的专家。目前，转基因作物支持者的主要理由如下：一、能够使粮食增产；二、能够减少农药的使用；三、与杂交作物只有量的差异；四、与传统作物实质等同，所以对人不应该有害；五、对生态的影响目前尚不能证明；六、转基因是科学，科学无禁区转基因好不好，转了才知道。对于这类问题，人们本能的反应是寻找科学依据，在科学具有强势话语地位的今天，这已经成了我们的思维惯性。而作为不懂科学的普通人，作为山那边的外行人，我们只能眼睁睁地看着正反双方的科学家用数据和论文过招，给我们一个结果。对于这个结果，我们只有接受的义务，不被认为有质疑的能力和权利。然而，人们所期待的，专业内部的正反双方公平辩论追求真理的场景，在大多数情况下都不会出现。因为赞同转基因，是转基因研究者的前提如果转基因不好，怎么会去研究它！即使偶有反对者，只要对投票的专家进行选择，总会达成高度一致的科学共识。这在科学活动的具体操作中，尤其是大项目大工程的运作中，屡见不鲜。刘华杰教授的学妖理论对此有精彩的分析。所以，我们需要一个方法，能够超越具体的专业的科学论证，让更多的人，对于对转基因问题以及类似的科学问题，获得判断的能力。我的判断基于两点理由。一是历史的，一是哲学的。我必须强调，在这两方面，我是专业人士。历史可以提供一种方法，让不懂科学的普通人做出自主的判断。比如说中西医问题，从历史依据的角度看，两千多年的中医就有了巨大的合理性；而立基于解剖学、生理学等准数理科学的西医，只有一百年的历史依据。再比如垃圾问题，一旦采用历史依据，就会有简明直接而与庸常之见相反的结论：当下的技术水平比二十年前要高得多，而垃圾问题比二十年前严重得多；同样，二十年后的技术水平也会比今天高出很多，我怎么能够相信，二十年后的垃圾问题会比今天弱呢？所以，垃圾问题不可能单纯地通过技术进步得到解决！上个世纪六十年代，印度从洛克菲勒基金会设在墨西哥和菲律宾的研究机构引进了美国农学家培育出来的高产小麦和水稻，以及与之配套的化肥、农药、机械化灌溉等新的农业形态，粮食产量大幅度提高，不仅迅速实现了粮食自足，甚至成为粮食出口国。这就是所谓的绿色革命。绿色革命同时也在东南亚、南美等发展中国家发生。初看起来，增产的粮食完全是凭空而来的，是技术进步的赐予。科学家获得了普遍的赞誉，在墨西哥培育了高产小麦的美国植物学家诺曼布劳格（ Norman Borlaug, 1914-2008 ）还获得了一九七〇年的诺贝尔和平奖。工业化农业被赋予了先进、现代化等意识形态话语，在全世界迅速蔓延。然而，三十年后，严重的后果出现了。土地板结，河流污染，地下水水位下降，农作物物种日趋单一，农田周边的生物多样性退化，传统农作物与本地环境构成的生态系统（昆虫、鸟、蚯蚓以及微生物等）遭到致命的破坏。化肥和农药的用量在增长，产量却在下降。印度学者范达娜席瓦指出，所谓的增产是从别处偷来的。一旦考虑到耕种作物的总产量，产量的增加就不复存在。??小麦或玉米的收成增加其实就是借助窃夺农畜和土壤生物的食物得来的。由于农畜和蚯蚓是粮食生产的搭档，窃夺了它们的粮食，就不可能长期维持粮食的产量，也就意味着暂时的收成增加并非是可持续的。（席瓦，《失窃的收成：跨国公司的全球农业掠夺》，上海人民出版社，二〇〇六年版，第十二页）中国在上个世纪八十年代之后大规模引进工业化农业。虽然晚了十几年，也已经表现出同样的后果。在中国传统农学中，农田与周边环境是一个完整的生态系统。工业化农业则割裂了农作物与周边环境的关联，使之成为本地生态的异类。农作物所依靠的化肥、农药，以及灌溉抽取的地下水，都来自本地生态之外。粮食，作为工业化农业的产品，也注定和其它工业产品一样，会消耗资源、污染环境，破坏生态。三百年来的工业文明造成了人与自然关系的严重对立，全球性的生态危机已经威胁到了人类的生存。转基因作物是工业化农业的延续和发展，是工业化农业的更精致的形态。按照历史的逻辑，更高的技术要求更精致的人工系统，则必然会造成与本地生态更严重的对立。这样，基于工业文明的历史，基于工业化农业的历史，我已经能够对转基因作物可能导致的生态问题加以判断。绿色革命的始作俑者布劳格先生不愿承认绿色革命是一场失败，然而，他又认为，人类需要更多的粮食，所以要发动第二次绿色革命全面推广转基因种子！事情的诡异之处就在这里。科学家常常许诺，他们将会发明某种技术来解决我们当下面临的某个问题，然而，我们当下的这个问题，恰恰是他们以前发明的、为了解决前一个问题的技术所导致的。基于历史，我怎么能够信任，这个新技术不会产生更严重的问题？新技术的支持者常常说，不能因噎废食，即使出了问题，还会有更高的技术来解决。于是，人工的技术系统就像叠罗汉一样，越来越高，也越来越危险。这正是贝克所说的风险社会。技术绑架了社会！工业化农业必然导致严重的后果，从我的专业科学哲学的视角，也可以做出解释。这里从两个角度入手：一个是还原论，一个是大自然的实验室化。我们现在对于自然的基本理解来自于机械论、还原论、决定论的牛顿范式的经典物理学。在这种观念下，自然如同一架精致的钟表，是一堆物质的集合，而不是生命（机械论）；这个钟表可以拆卸，可以重新组装，可以替换其中的某个零件而对整体不产生影响（还原论）；进而人们相信，只要掌握了每一个齿轮的大小，掌握了齿轮之间的链接关系，就可以彻底把握钟表的运行（决定论）。所以人们相信，科学能够对物质世界进行越来越精确的计算和预言。然而，自然并非是可以任人拆分的机器，事物之间有着复杂的相互关联。数理科学必然对自然要进行高度的简化：要忽略空气阻力、忽略摩擦力、忽略滑轮的质量??才能得到简明可解的方程。经典物理相信，小量只能产生小的结果，所以是可以忽略的。但是，上个世纪七十年代兴起的混沌理论指出，小的原因在经过长期累积也会产生巨大的后果，这就是蝴蝶效应，其形象表述是：一个蝴蝶在天安门广场煽动翅膀，会导致纽约下个月发生一场大风暴。对于自然系统的长期预测是不可能的。科学自身对还原论的经典科学范式进行了否定。关于混沌理论，科幻现实主义大师迈克尔克莱顿在其小说《侏罗纪公园》中有精彩的阐释，在斯皮尔伯格改编的同名电影中，也有一定程度的表现。转基因技术也是这种还原论科学的产物。按照基因理论，生物的一切遗传特征都被染色体上的基因忠实地记录着。基因专家把染色体上分成一个个片断，把这些片断命名为基因，并相信，他们能够知道每一个基因所执行的功能，并且，只具有这个功能。如同汽车，每个零件有其特定的功能，且只有这个功能。所谓转基因就是把生物乙的染色体片断（基因）切下来，插入到生物甲的染色体之中，使得生物甲具有生物乙的那种基因的功能。比如这次被农业部批准的转基因水稻华恢 1 号和 BT 汕优 63 ，就是把苏云金芽孢杆菌（ Bt 为其英文 Bacillust huringiensis 的缩写）中的一段基因（ Bt 融合型杀虫蛋白基因）移植到水稻之中。因为 Bt 菌中含有一种 Bt 蛋白，鳞翅目昆虫（水稻的天敌螟虫属于此类）一旦吃到，就会死掉。转了 Bt 基因的水稻也能够产生 Bt 蛋白，就能够防治螟虫。相当于水稻自己能够分泌农药，从而减少了农药用量。接受了还原论自然观的人们会相信，这无非是让水稻增加了一种功能，不会引起其它变化。就像汽车里装上了空调，只是使汽车多了一项致冷的功能，不会影响其它功能。但是生命并不是机器。中国人相信相生相克，不同器官之间存在着相互关联。即使汽车，在引入空调之后，也会发生整体上的改变，比如汽车的自重、用电功率会有变化；原来驱动车轮的力量有一部分用在空调上，会使车速控制有所变化；还要重新设计车体，留出空调的位置??而越是精密设计的装置，越不容易引入新的部件。生物体是大自然在数百万年的时间里演化而成的，比人类设计的任何机器要精巧得多。人类试图对生物进行改造，注定的短视的。转基因生物跨越了物种之间的生殖间隔，是大自然自身无法产生的。这种陌生的生物会对人体、对生态产生什么样的后果，完全是其设计者所不能掌控，无法想象的。人类与其食物是相互适应，共同演化的。人类与水稻、麦子、玉米，都经过了漫长的适应过程，相互选择，相互改造。人是环境的一部分，所以传统社会，一个人到达异乡，会感到水土不服一群人对另一群人的食物都会不适，更何况是前所未有的人造生物！人对未知的事物感到恐慌，这不是由于无知，而是动物的自我保护本能连动物不会轻易接受一种新的食物。而农民早就意识到，化肥、农药种出来的粮食，不如传统粮食好吃。今年三月，我遇到一位美国教授，他说，作为一个受过化学教育的人，他不认为转基因粮食与普通粮食有什么区别。这就是转基因支持者所主张的实质等同原则。这种原则只有在还原论的营养学下才能成立。现代营养学把食物还原为营养素，不同的食物无非是各种营养素含量不同，从而抹去了食物之间的质的差异。传统食物和加工食品之间、转基因作物和普通粮食之间，自然也没有质的差异。然而，所谓等同，必然要忽略一些小量才能达到。但就是这些小量，导致了彼此间的重大差异。同是水稻，不同品种的味道有天壤之别，虽然它们实质等同。当时我反驳说：从化学的意义上，人和猴子也是实质等同的，但是有些植物猴子能吃，人不能吃。今年四月，以色列学者阿伽西（ Joseph Agassi ， 1927- ）来访，我转述了这段对话，他的回答更加有力：在化学家看来，死人和活人也是实质等同的！只有把人视为机器，把食物视为营养素的集合，才会接受实质等同原则。因而，质疑转基因食品是人的自我保护本能，也是人的权利。转基因的生态风险也可以得到类似的说明。尼尔波兹曼在《技术垄断》（ Neil Postman, Technopoly: The Surrender of Culture to Technology , Vintage Books, 1993. 中译本有何道宽翻译之《技术垄断》，北京大学出版社二〇〇七年版）中论述到，一个新技术出现后，不是原来的世界加上新技术，而是整个世界围绕新技术重新建构。汽车并不是跑在原来的马车的世界里。汽车最大的附属设施，是公路。随着公路在大地上延伸，整个社会形态都发生了变化，这是汽车的发明人完全想象不到的。转基因稻，不可能只是多了一项功能的普通水稻。关于转基因的生态风险，最常提到的是基因漂移，被转的基因漂移到周边的野生植物中，从而引起大自然整个生态链条的嬗变。事实上，转基因作物种植多年，很多当初设计者信誓旦旦不可能的事件，已经发生了。比如，在美国田纳西州，已经有杂草俘获了转基因作物中的抗农药基因，变成了抗农药的超级杂草。转基因作物所许诺的诸多好处，也是不能持久的。比如，中国自一九九七年起大面积种植抗棉铃虫的 Bt 转基因棉，起初效果很好，但是几年后，原来的次要害虫盲蝽迅速繁殖。二〇一〇年五月十四日，美国著名的《科学》杂志网络版上发布了中国农业科学院植物保护研究所吴孔明研究员的一项工作，十多年的观察表明，盲蝽数目已经增长了十二倍，杀虫剂用量达到一九九七年前的三分之二。这意味着，中国 Bt 棉的引进是失败的。大自然的实验室化也是一个相对容易理解的概念。科学知识通常被认为是普适的，但是约瑟夫劳斯（ Joseph Rouse ）认为，不存在普适性的知识，科学也是一种地方性知识，它最有效的地方是实验室 ( 参见劳斯，《知识与权利：走向科学的政治哲学》，北京大学出版社二〇〇四年版 ) 。实验室是充分人工化的自然。在自然条件下，我们不可能看到一个铁球和一片羽毛同步下落。但是在实验室抽真空的玻璃罩里可以看到。不但在伦敦能看到，在北京也能。我们通常认为，这说明了科学知识的普遍性。而在劳斯看来，这是因为，北京的实验室就是仿造伦敦的实验室造的。科学的普遍性是一种信念，这种信念会被实验室所加强。而在大自然中，更多的则是橘逾淮则枳的地方性。为了消灭地方性，实现还原论科学及技术的普遍性，工业文明的实际操作是，把大自然实验室化。刘翔只有标准的塑胶跑道上才是世界冠军。到了我老家的山里，他未必跑得过村里的普通小伙子。刘翔的全部训练，乃至于他肌肉的生长，都是基于塑胶跑道上的奔跑。为了让刘翔在我老家跑得过我的乡亲，必须在我家乡修一个塑胶跑道。为此，先要平整出一块地一动手就会破坏生态；事后，还要付出人力物力加以维护尽可能地把跑道与当地的生态隔离起来，比如不许鸟儿在上面拉屎。与此同时，还要对我的乡亲洗脑，让他们相信，塑胶跑道是文明的、先进的，在山林里跑是野蛮的、落后的，不能与国际接轨的，只有这样，他们才会走上塑胶跑道，心甘情愿地输给刘翔！工业化农业就是一个这样的过程。绿色革命的所谓高产种子之所以能够高产，并不是因为它们比本地种子更适合本地的环境，而是与之配套的化肥、农药和灌溉，专门制造了适合它们的人工环境相当于为刘翔专修的塑胶跑道！本地的种子，只适应本地的雨雪风霜、四季轮回，根本无福消受化肥和农药就像我的乡亲们，在塑胶跑道上毫无用武之地。转基因作物的所谓高产、防虫、抗旱等功能的实现，也是如此。把大自然实验室化，必然要干预自然的生态过程；所以工业文明之导致生态危机，是必然的。历史地看，基于还原论科学的现代技术大多具有这两个特点：一，局部有效，整体出问题；二，短期有效，长期出问题。前者如曾经作为高效制冷剂的氟利昂之导致臭氧层空洞，后者如化肥、农药之导致环境污染、土地板结。工业文明所导致的生态危机，在其内部是难以解决的，人类必须走向生态文明。作为工业化农业的高级形态，转基因作物与生态文明的大方向是背道而驰的。生态文明的建设需要对工业文明进行批判和反省，需要从传统中汲取滋养。中国传统农学一直独步世界，早在工业文明起步之前，已经形成了系统的理论与技术。南京农业大学严火其教授对哈尼族梯田稻作的农史研究表明，传统农业是比工业化农业综合效益更高的生产方式。严火其教授发现，哈尼族拥有一整套与环境相互协调、高度系统化、可持续的稻作方式。哈尼族在稻田里养鱼、养鸭，鱼和鸭具有经济效益，还带来上好的肥料，不用农药、不用化肥，节约了大量成本和劳力，也不会污染环境。传统稻品种繁多，农民自己育种、留种，并有换种习俗保证其种子的多样性和品质。传统稻好吃，工业稻不好吃。传统稻是高杆，稻杆是哈尼族苫房子的原料。虽然产量不如高产稻，但综合效益高出很多。哈尼族的水稻是其自然环境的一部分，也是其传统文化的一部分。蒋高明基于生态学的农业实践也有类似的结论。蒋高明在其山东平邑的家乡有一个大型生态农业基地。他说：由于不施化肥、不打农药，田里生态完整，鸟类、昆虫、蚯蚓，应有尽有。有害虫，但是数量不大，被鸟和青蛙吃掉一部分，剩下的用诱虫灯，抓来虫子喂鸡，这样一来，害虫无害，多多益善。综合效益要高于工业化农业。有机、生态的传统农业体系被工业化农业所取代，一向被描述为一种进步。传统的耕作方式、传统的农学学理被贴上愚昧落后的标签，而农药、化肥则象征科学与文明修建塑胶跑道的文化障碍就解除了。然而，从资本的角度加以分析，就呈现出另一种景象。传统农民自给自足，靠天吃饭所靠者唯天而已，对人无所求。这使得资本无处下口。工业化农业则打散了农民的知识体系，割裂了农民与土地之间的关联。化肥、农药、乃至种子，农民都要从外面购买，资本便可长驱直入。农民从土地的主人，变成了工业化农业流水线上的工人费力最多，所得最少。印度的情况也是这样。就如席瓦所说：当一个个小型农场和小农民被推向灭亡，当单一耕种模式替代了多样性的耕种系统，当农耕产业的目标由提供多种富有滋养力的粮食转变成替转基因工程粮种、除草剂和杀虫剂创造市场机会，抢夺收成的现象正随处可见。随着农民由农业产品的生产者转变为大企业专利农产品的消费者，随着地方市场不断被破坏而全球市场持续扩展 , 自由贸易的神话和全球经济已经变成了富人窃夺穷人的取食权乃至生存权的一种手段。（《失窃的收成：跨国公司的全球农业掠夺》，第 5 页）在这个过程中，科学及其技术到底扮演着什么样的角色，需要我们重新认识。在我们的缺省配置里，科学拥有完美的形象。科学是求真的，只问是非，不计利害，云云。然而，工业革命以后，古希腊仰望星空的哲人科学家逐渐被边缘化，能够呼风唤雨、提高生产力的魔法师科学家成为主角。科学从神学的婢女，堕落成了资本的帮凶。那些能够使资本增殖的科学和技术更容易被发明出来，也更容易得到应用。（详见拙文：《科学的技术到底满足了谁的需求？》，《博览群书》，二〇〇八年第七期）张华夏教授认为，这个观点是马克思主义的，这让我颇感安慰与安全。席瓦的著作也证明了，农业科学家缔造的工业化农业的最大受益者是跨国公司。由于科学的意识形态地位，科学家也有着崇高的形象，近些年又有了院士崇拜，媒体希望院士对一切社会问题进行判断。然而，我的同行费耶阿本德（ Paul Karl Feyerabend ， 19241994 ）早就说过：一来，专家的知识面非常狭隘；二来，专家常常有利益牵涉于其中。哈佛科学史教授斯蒂芬夏平（ Steven Shapin ）在其新作《科学的生活，一个现代后职业的道德史》（ The Scientific life, A Moral History of A Late Modern Vocation ， University of Chicago, 2008. ）中论证，科学已经由神圣的使命变成了一项职业，科学家的道德并不高于常人，科学家也会为了自己的利益，利用其知识欺骗公众。但是，由于科学具有更强大的力量，同样的道德缺陷，后果更加严重。刘华杰教授问：到底是伪科学的危害大，还是真科学的危害大？臭氧层的空洞、南极的 DDT ，没有真科学是作不到的。所以，今天，我要提出这样的口号：要警惕科学，要警惕科学家！这话听起来有点儿耸人听闻。然而，前鉴不远。自上个世纪八十年代以来，医生的白衣天使形象、老师的烛光形象，都被消解殆尽。科学家能保证自己不会是下一个吗？实际上，近十年来，科学的意识形态地位已经大不如前。十年前，人们开始承认科学技术有负面效应，双刃剑的说法逐渐被接受，科学技术完美无缺注定为人类造福的幻影破灭了。此后，科学家造假、抄袭之类的事件不绝如缕，光环日渐暗淡。教课书上伽利略、布鲁诺等不畏强权、不求私利、坚持真理、探索自然奥秘的神圣形象，与现实生活完全对不上号；钱学森、竺可桢等不计个人金钱名誉，一心科学报国的爱国科学家形象，在现实中也寥寥无几。相反，科学家为了申请课题、申报院士而行贿作伪已经成了公开的秘密。乃至于媒体上竟有这样的标题：《 58 名工程院新院士名单公布，剽窃论文者无一当选》（《北京娱乐信报》， 2004 年 1 月 6 日）。科学共同体的道德底线，已经低得令人齿冷心寒！在二〇〇八年的牛奶三聚氰胺事件中，相关领域的科学家都自动隐形，仿佛与己无关。上个世纪八十年代，有海归科学家明知瘦肉精已在欧美遭禁，却依然以此来获取国家课题；他们在实验中同样发现了瘦肉精导致的家畜病变，在课题报告中也矢口不提，反而把瘦肉精作为先进技术在中国推广。（苏岭、温海玲，《瘦肉精背后的科研江湖》，《南方周末》， 2009 年 4 月 8 日）科学家曾因科学的正面效应获得过巨大的荣誉和社会地位，但是在土地板结、河流污染、食物中毒之类科学的负面效应出现之后，有哪位科学家、有哪个科研机构站出来承担责任，向公众道歉！他们反而会说，这不是科学的错，是科学的不正当应用造成的好的归科学，坏的归不正当应用，只享受荣誉，不承担责任！这样的科学共同体，如何值得信赖？在转基因问题上，我们可以相信相关科学家的道德吗？我们必须清楚，科学共同体也是一个利益共同体！环保部的薛达元研究员提出质疑：在目前农业部 58 人组成的负责发放转基因安全证书的国家农业转基因生物安全委员会中，三分之二是转基因科学家，其中很多人或者正在申请专利或者是申请通过者，而环保和食品安全方面的成员只有几个人，这样的评估能否公正公平？据报道，国家在转基因育种上将投入三百个亿！在这个巨大的利益面前，有哪位相关的专业人士，愿意自砸饭碗，砸别人的饭碗，主张转基因弊大于利？转基因好不好，不需要转了才知道。我们完全可以通过历史的、哲学的以及伦理的方式，有所预见。科学技术的负面效应一旦被成为现实，就意味着，严重的后果已经发生了，并且不可逆。转自田松博客： http://blog.sina.com.cn/s/blog_485da37d0100kjjq.html; 个人分类: 未分类|2353 次阅读|2 个评论

浅谈科学思维（2）——关于十五种比较思维方法: 赫英 2010-9-4 12:46; 比较思维是一种重要的思维方式。在实际工作中，有十五种比较思维方法可考虑选择运用。一. 相似性比较、差异性比较和正反比较这是基本的比较方法，即比较研究对象间在时间、空间和物质成分的相似性、差异性和正反性从而得出规律。首先，这种比较应该是三维的，常常在一维甚至在二维上看去相似的事物在三维上却是差异很大的；其次，这种比较应该是动静的，即要把比较对象理解为运动着对象，在某一时刻研究对象间的异同、正反有可能在发展过程中发生变化甚至走向反面；第三，这种比较应该是复杂的，因为物质成分本身就是复杂的。某几种成分的异同或正反，并不能决定比较对象的异同或正反。但所有成分都比较是不可能的，问题的关键是要找出由研究目的所决定的成分数并且还要尽量排除其他成分的可能影响；第四，要注意比较对象的域，即不同域中比较对象间的异同或正反有相对性。在某一时空范围研究对象间的异同、正反换个时空范围有可能发生变化甚至走向反面；第五，要正中比反，反中看正。不存在绝对的正反，反正是可以转化的。第六，要注意比较的相对性。世界上没有绝对的相似，也没有绝对的相异。在一定的条件下，相似、相异、正反都可以相互转化。二. 形象比较、逻辑比较和灵感比较科学问题的发现往往源自形象比较。形象比较是在形象分析的基础上，辨别各种观察材料及其异同的思维活动。其实，形象分析和形象的区分就含有比较的成分，形象比较侧重比较研究对象的共性和个性。我们通过形象比较来区分研究对象、认识其相识性和差异性。例如，在地质矿产工作中，一些与花岗岩有关的矿化常集中于岩体顶部，矿山人员形象地称之为西瓜皮，就是一种形象比较；再如，现在艺术界有所谓的印象派，就是强调艺术创作的第一比较印象给人的震撼。鲜明生动的形象比较，常给人以生动的印象和巨大的启迪。逻辑比较是在逻辑分析的基础上，辨别各种观察材料及其异同的思维活动。通过逻辑比较，思维便获得关于研究对象质的规定性既不同对象间关系的认识。在逻辑比较中会发现有异常的现象或不同的数据，这常常就是新发现的开始。灵感比较是在灵感分析的基础上，辨别各种观察材料及其异同的思维活动。灵感比较常有明显的瞬时性和感应性而不强调比较对象间的确切相似及联系。产生灵感的导火索常常就是灵感的比较对象。如阿基米德洗澡时悟出浮力定律，洗澡水瞬时对他的浮力恐怕就是一个契机。三. 个别比较、归纳比较和演绎比较这是常用的比较方法。个别比较就是对比，即对比两个研究对象的异同。事实证明这是一种非常有效的方法。归纳比较就是一一对比，即如果空间或时间上一序列比较对象中的绝大多数互有某种异同性，那末这一序列对象中的其余部分也可能具有这种特征。归纳比较常常会导致新的发现。演绎比较就是先要有一个一般的模式或一般的假说，如果某一被比较个体的特征在这一模式或假说之内，则可以考虑该个体有模式或假说的一般特征。四. 典型比较、重点比较和系统比较典型比较就是从一系列待比对象、待比特征中找出具有典型意义的、有代表性的对象或特征进行比较，从而指导一般性的研究。当前我们在某一政策出台之前常常要选择一些有代表性的地方、企业或群体进行试点，就是一例。重点比较就是抓住关键的特征、关键的对象进行比较。这正如认识一个人，我们无需将其身高、体重、血型等一一测量，实际上我们常常抓住其关键特征，一眼就能将其认出。在重点比较中常常有形象比较的影子。重点比较，一般要求研究者有较多的研究积累和较高的学术素养。系统比较指的是对待比对象从时间、空间、物质成分上的全面、详细的比较，从而得出课题所要求的结论。这是一项非常仔细严肃的工作，正如一个飞行员要上天必须要进行全面细致的身体检查一样。系统比较最好在典型比较和重点比较基础上进行，宜于得出一般性的结论，而一开始就进行系统比较，对于科学积累型的研究当然是必要的，但其所花费的时间、精力和财力也是显而易见的。五. 横向比较、纵向比较和纵横比较所谓横向比较，是指对不同现象、不同事件、不同因素的比较。通过比较找出有关的主要事件，找出主要事件中的主要矛盾、主要矛盾中的主要方面以及主要方面的主要控制因素等。所谓纵向比较，是指对同一事件在其演化过程中各个环节的比较。我们在观察待比对象时，务必把他们理解为运动中的对象，即它们是变化着的事件中的某一环节。通过纵向比较划分和比较事件发展的各个阶段，找出哪些阶段与研究问题有关，哪个阶段是与研究问题有关的主要阶段，哪些因素是控制主要阶段的主要因素等。所谓纵横比较，是将横向比较和纵向比较结合起来进行比较。对于两个或多个平行发展的成矿事件有时需要对各个不同纵向事件中的不同发展阶段进行横向比较，进一步使研究深化。以上十五种比较方法，有一些是大家所熟悉的，有一些也许有一定参考价值，还有一些需要进一步探讨。但比较思维方法的讨论，对研究过程特别是科学问题的提出和解决可能有特殊的意义。; 个人分类: 论文|9280 次阅读|1 个评论

浅谈科学思维（1）——比较思维: 赫英 2010-8-20 06:10; 摘要：在浅议人类思维基本形式的基础上，本文提出和讨论了比较思维及有关的比较方法等问题。科学人才的培养，历来是党和国家十分重视的。然而有科学知识并非就是科学人才。对于科学人才来说，也许更重要的是方法思维方法和工作方法。即要有创新意识，能够科学地思维和科学地工作，才能为祖国担起创业的大任，而不致于只抱着前人伟大的粗腿而不能前进一步。当前有关科学研究的著作很多，但相应的思维与方法学论述却较少。笔者在教学与科研的实践中，深感钱学森院士所倡导的思维科学的重要性。（一）人类思维的基本形式 1. 形象思维人类的思维，有时是通过生动形象的描述，通过联想和想象来进行的。这种思维，翱翔于客观现象的全部生动和丰富之中，常常带有感情的色彩并有很大的震撼力量。而对事物的认识，多寓于感性的形象之中，不带或较少带有条理性，一般称之为形象思维。形象思维是丰富的客观现象直接作用于人脑而激发出的的一种思维活动，其发展是不可逆的。常常听到这样一种议论，即人类社会不断向前发展，但为什么像意大利复兴时期的绘画、古希腊的雕塑以及我国敦煌的壁画、西安的兵马俑等伟大的艺术在人类社会中不曾再重现过呢？从人类认识的历史发展来讲这是很容易理解的。人类和一个人一样，其认识也是由感性到理性的。人类早期的认识比较集中于感官对外界刺激的捕捉，这时候的人类似乎还看不清人体的骨骼。而当他以后成了一名解剖学教授，当他面对一个血肉之躯，思考的确是索然无味的骨架，又怎能为蒙娜丽莎的微笑所震撼呢？形象思维的基础是形象，是感官捕捉到的全部生动形象的总和客观现象越丰富、越生动、越复杂，对人脑的刺激就越大，形象思维过程就越可能导致重要的成果。强调作家深入生活、强调医生临床实践、强调地质、生物学家注意野外观察等是因为感多才能震撼、见多才能识广，甚至数学家、物理学家、化学家也可从中受益（牛顿万有引力定律的发现过程可视为一例）。形象思维全部生命力的源泉就在于丰富的客观形象之中。形象思维并非是形象全部总和的缩影。最重要、最感人形象的选择，应该是形象思维的另一重要特征。然而，这种选择带有感性的性质，理性仅占有次要地位。如蒙娜丽莎的微笑，尽管这微笑到底代表什么人们一直在争论，但它确是这幅画中最感人的形象之一，是一个人、一代妇女、一代新生阶层特殊性格的反映。联想是形象思维的第三个重要特征。中医给人看病，由摸脉而联想到气的运移；星相学家观天，由星移斗转而联想到社会的变迁；地质学家跑山，由褶皱而联想到造山运动；等等。联想是由形象到认识的中间环节。对形象思维来说，在联想与形象之间的联系是很薄弱的。同样的形象，经不同人产生不同的联想，可能得到完全不同的结论。想象是形象思维的第四个重要特征。简言之，想象就是形象思维对现象的观察、形象的选择和联想而激发出的对事物的形象认识。想象是一种创造，它所创造出的新形象，是对基础形象内容和本质的揭露。任何认识都要回到实践中去以接受实践的检验和指导实践。形象思维创造出的新的形象，还需要再回到实践中去，这个过程是头脑中的主观形象向外部的客观形象转化的过程。而这个过程的不断循环，则使形象思维的认识不断地走向更高的飞跃，从而实现新的创造。 2.逻辑思维逻辑思维是另一种重要的思维形式。所谓逻辑思维，就是运用概念、判断、推理等形式，按照严格的逻辑规律运用逻辑来思维。从形象到抽象，从感性具体到思维抽象，再从思维抽象到思维具体，在逻辑思维中再现诸多规定的统一，是人类思维活动的进一步发展。通过逻辑思维把现象的本质属性与非本质的属性区分开来，抽取出本质的属性及其有关的诸多规定性，把复杂的、生动地、具体的形象抽象化为若干简单的规定，再把这些规定按照一定的条理联系起来进行推理。从总体上、全面联系上去分析、综合及把握这些规定性，形成对事物及其发展本质的认识。在人类认识的历史发展中，其孩提时代思维形象的丰富性，随着人类的成熟、清醒和冷静，将逐渐为其思维逻辑的严密性和抽象性所代替。和形象思维不同，逻辑思维不能感知事物的本质，而是间接地通过逻辑规律认识事物的本质。形象思维是通过联想和想象认识事物的本质和推测事物的发展趋势。这种认识直接、丰富、生动，但思维过程各个环节之间的联系比较薄弱，即一针见血但可靠性差；而逻辑思维是通过抽象化的概念按照逻辑规律通过推理和证明来认识事物的本质和预测事物的发展趋势，思维过程各个环节之间的联系比较严密，但却丧失了事物和现象的全部丰富性，即更可靠、更深刻、但把问题简单化了。科学研究以认识研究对象的本质和活动规律为目的，逻辑思维是其最常用的思维形式之一。从大量的实际材料中抽出质的规定，通过概念、判断、命题等在思维中进行分析、组合和综合，由逻辑推论而获得新的认识。 3.综合思维形象思维、逻辑思维，都有其各自独特的不能相互替代的作用，都是科学认识和科学发现的重要武器。而二者的综合，就是综合思维。形象思维的认识，常使我们能捕捉到科研中的关键问题，但我们不能立刻理解它；逻辑思维的认识，使我们能更深刻地认识问题的实质，解决了问题但却难以从逻辑推理中得出普遍性的结论，即在逻辑思维的中断过程还需借助形象思维的力量通过思维活动的非逻辑的飞跃而获得新的认识。从个别陈述和逻辑推理中不能得出普遍性的结论，科学定律或理论是从逻辑思维的中断、跃迁过程通过非逻辑的想象、直觉得到的。而科学实践才是检验科学定律或理论的最终检验标志。通过形象思维而捕捉科研中的关键问题，通过逻辑思维认识科学问题的实质，再通过形象思维进一步实现飞跃而得出一般性的认识。形象抽象再形象地前进，每一个循环的过程，都伴随着形象思维和逻辑思维的有机融合。这就是我们所说的综合思维，是我们在科研工作中不断得以前进的有力武器。 4.非线性思维灵感形象思维、逻辑思维和综合思维，其思维过程有一定规律性。在这三种思维形式的线性区中，还存在灵感思维的混沌区。其形成及思维过程是非线性的，并不符合线性思维的一般规律，笔者称之为非线性思维。我国科学研究中有一个值得重视的问题，即亦步亦趋，验证他人理论而原创性差，这与其思维过程缺少创造性有一定联系。创造性思维具有全新性（以全新的起点走自己的路）、逆反性（即便是大多数人承认的理论也敢于怀疑）、超越性（不拘一格、超越学科限制、以其它学科领域的理论和方法戳本研究领域的窗户纸）以及敏感性（敏感地抓住科研中的关键问题）等特点。创造需要灵感，而灵感思维就是一种突发的创造性思维。灵感的爆发常常导致感人艺术作品或重大科学发现的问世。魏格纳观看地图偶然发现大西洋两岸的轮廓相吻合，于是导致了大陆漂移说的产生；苹果落在地上使牛顿出现灵感而发现了万有引力定律，都是大家知道的例子。灵感思维是线性思维渐进过程的中断，是思维到认识的飞跃，代表了一种更高层次被激发的潜意识的思维形式。它是一种普遍存在的思维现象，其发生有突发性、偶然性、顿悟性，但却代表了科学研究到科学发现过程的必然性，是量变到质变规律在人类思维活动中的反映。形象思维过程可以产生灵感，逻辑思维过程也可以产生灵感，而灵感更是综合思维过程中经常见到的现象。灵感普遍存在于人们的思维活动中，是人类思维活动发展一定阶段的必然产物。灵感不神秘，也并非凭空产生，它是在线性思维背景下出现的非线性思维过程。其产生有针对性，需要人们在长期的科学实践中对研究问题有大量的原始思维积累。阿基米德洗澡时出现灵感发现了浮力定律；凯库勒在火炉边瞌睡，朦胧的火舌飞舞使他顿悟出苯分子的结构；门捷列夫在梦中编成元素周期表；等等。这些科学家灵感的出现其实都是在艰苦的科学劳动中，百思不得其解而由于偶尔的注意力转移出现契机才被激发出来的。灵感需要契机、催化剂、导火索，它们对灵感的触发作用是不可忽视的。诱发灵感的因素和机制，目前尚不完全清楚。但以下几点是应该指出的，即：（1）灵感需要深厚的知识和实践背景；（2）在灵感出现之前，线性思维活动是在不断和紧张地进行着；（3）接近灵感出现的时候，线性思维过程表现了一定程度的中断；（4）中断期有关思维活动暂时的松弛和转移；（5）诱发因素的突然出现；（6）来得快，走得也快，需要及时捕捉。因此，我们可用一下简单图示来说明人类思维的基本形式及其相互关系：线性思维：形象思维逻辑思维综合思维非线性思维：形象灵感逻辑灵感综合灵感（二）比较思维 1.事物存在与发展的相对性物质及其运动是客观事物的根本属性。我们周围的事物，无不处于不断的运动和普遍联系之中。任何一个事物都不能离开其它事物而孤立存在，而以其它事物的存在为前提。一方面，每一事物以其差异性、个性、特殊性而区别于其它事物；另一方面，它又以其同一性、共性、普遍性而与其它事物共存而互相依赖；运动着的事物同时是其自己又是别的什么。一方面，在事物发展的一定阶段，每一事物都有其特殊的规定性；另一方面，每一阶段的事物又包含着否定自己质的规定性的因素，即事物的存在是合理的，而同时它的消失与否定也是合理的。世界上没有固定不变的事物，其发展也是相对的。事物存在与发展的相对性必然会反映到人们的认识及其思维方式上，这就是比较思维。 2.比较思维事物总是相比较而存在，相制约而发展的。物质和运动在时间和空间上的相对性是普遍的规律。如果任何事物都和自身同一，没有了差别，也就没有了发展。事物存在与发展的相对性决定了人们认识的相对性，比较思维则是这种认识的相对性在人们思维方式上的反映。比较思维是一种重要的思维方式。抑或线性思维，抑或非线性思维，都离不开比较。形象的比较、逻辑的比较、灵感的比较，比较贯穿于人类思维过程的始终。联想本身常常就是一个形象比较的过程，将原子和太阳、地球相比而得出原子构型；将树根、树干、树枝和矿石的生成相比而想象出矿石形成模式；等等。比较更是逻辑思维中常见的方式。通过比较对生动的复杂的客观现象进行分类，寻找现象之间的共同性和差异性，区别出个现象中本质的规定性和非本质的规定性；又通过比较寻找各个质的规定性之间的联系；再通过归纳或演绎对比求得对事物本质和规律性的认识。实际的思维过程常常是综合思维，在其过程中形象比较和逻辑比较交叉运用；而在线性思维中断时非线性思维即灵感思维发生作用的时候，灵感的比较更是爆发出创造的火花。比较首先是鉴别。即把研究对象与其它事物区别开来，确定研究对象借以区别其它事物的质的规定性；比较其次是对比，去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里；比较第三是联系和想象,即求同而存异，找出规律。（三）比较方法 1 观察观察是比较的前提，任何比较都需要观察。在形象思维过程中，观察常常带有形象的、生动的、模糊的、凌乱的性质；在逻辑思维过程中，观察具有细微、严密、系统、清晰、准确的特征；综合思维中的观察常带有某种反思，具有主、客观不自觉融合的特点；而灵感思维过程中观察常是瞬息的、多变的、多带有想象的痕迹。观察应力求客观如实。不同的思维形式，其观察接近事实的程度和特点是不同的，然而绝对的如实是不可能的。通过多次实践、多次相对求实的总和，才使我们比较地接近事物的本来面目。在观察过程中要注意观察的代表性、全面-精细性和反复性。第一次观察到的现象，往往我们不能立刻理解，而经过比较、联系有了认识以后，我们才能更深刻、更细致地观察它。观察、比较、再观察、再比较这样循环往复进行下去。而对于每一循环，人们对客观现象的观察，都达到了更全面、更细致、更深刻的程度。 2. 分析分析就是解剖，是比较过程的第一阶段。将统一的观察对象解析为各个细节，把各个细节区别开来，是一件很细微、很系统、很形而上学的工作。只有把研究对象分析到家了，才能进一步进行比较、联系和综合认识工作。形象分析的特点是注重形象特征的结构分解，再就是注重重点形象的分析。在形象分析的过程中，常对分析对象的重点部分有所强调，即带有某种主观的选择性。逻辑分析则不同。它所注重的是矛盾分解，即对事物的一般和个别、质和量、形式和内容等等关系和质的规定性进行分解。在丰富而又零碎的观察材料面前，逻辑分析将其分解为不同层次、不同方面或不同部分，抽象出相对独立、相对隔离的种种规定而区别开来，从不同的侧面、角度和层次把握其本质属性和特征。综合分析把形象分析和逻辑分析结合起来，是形象分析的逻辑理解和逻辑分析的形象反思。灵感分析常是在灵感出现之前的一种潜意识活动。灵感来源于长期的实践经验和知识积累，其出现常常同研究者对研究问题的潜心思考有关。灵感的出现常有一个孕育过程，这个过程就是灵感分析。在出现灵感之前，线性思维已经对观察对象进行了详细的分析和解剖，但在比较、联系得出规律上碰到困难，于是转入潜意识并继续进行下去。在这一过程中，一些原来不曾分析过的观察信息可能被调动出来，并在潜意识活动中进行比较分析，形成灵感出现之前的灵感分析准备。一旦有契机把灵感分析的有机部分巧妙地结合起来，就导致了灵感的发生。 3.比较域比较的前提是观察对象的可比性，因而比较时必须注意域的问题。所谓域就是范围，即比较要在一定的物质成分、时间、空间范围内进行。研究对象本身具有各种规定，可以按照不同的标准和尺度进行比较，但必须在研究对象同在某种规定上有共同点时才能进行比较。一般说来，只有同质的东西才能进行比较。如要比较研究对象的物质成分，则研究对象在时间或空间上至少有一种尺度上应有可比性。 4.注意四个比较关系（1）形象比较、逻辑比较和灵感比较（2）个别比较、归纳比较和演绎比较（3）系统比较、典型比较和重点比较（4）横向比较、纵向比较和纵横比较 5, 联系和联想联系和联想是比较的进一步发展，它是在分析和比较的基础上把已被分解的成分或因素连接起来综合成规律性的认识，从研究对象的多样性和差异性中去把握同一性，从不同规定中找出统一的本质，从而达到科学研究上的飞跃。 6. 比较过程的偶然性在观察比较过程中，常常会发现一些特殊的、偶然的现象，我们不要轻易以其不代表过程一般趋势而将其忽略。任何特殊的、偶然的现象都有其特定的代表性，都是本质的反映而有其出现的必然性。它常是科学发现的前奏，是我们进一步认识客观过程、探索规律的推动力。总之，比较思维是重要的科学思维之一，它贯穿于科学研究过程的始终。在详细的观察解剖和分析基础上，在线性思维和非线性思维过程中从总体上、群体上、纵横、动静以及必然与偶然关系上去把握客观事实，在时间、空间及物质成分上加以比较，找出异同，通过联系、联想、综合得出规律。观察、比较、再观察、再比较，而每一次比较实践的过程，都使我们更接近于对科学过程本质的认识。注：本文大众科技报2010年8月24日起连载。; 个人分类: 论文|10716 次阅读|5 个评论

一次很受启发的学术报告会: wangdh 2010-8-17 12:51; 一次很受启发的学术报告会（王德华）【说明：最近几次与学生交谈中，有些学生又提出了几乎以前每届研究生都会遇到和提出的问题：我们的生态学（宏观）问题如何与微观生物学结合？我们整体生理学的研究怎么才能发现重要的科学问题？我们的研究似乎没有了方向？缺乏兴趣？. 等等。只要与学生交流，就会发现有很多很多的问题在困扰着他们。我的观点和态度是：你对本学科领域的积累和理解越深，你就会越发现有无限的科学问题在等着你回答，你需要做的只是选择哪些问题是值得你花费时间做的，哪些问题是我们实验室可以实施的有没有兴趣的问题，有没有重要的问题，关键在自己的知识背景和知识储备，在自己的科学视野和直觉的敏锐性。无论怎么说，研究生的困惑是一时难以消除的，也许过了一年半载后，突然想到这个问题我们组早就提醒过了啊，这个问题我们组早就讨论过了啊。这看起来似乎是研究生求学路上遇到的一个基本问题了。这个时候，就会体验为什么那么多学者都说最难的有一个好的 Idea ，好的点子好的想法，出自好的问题（现象）；好的问题出自个人对自然的直觉，科研的直觉和敏锐性来自于个人的观察和思考。所以，第一手资料是最重要的（实验科学）。我一直强调，（对于实验科学）坐在计算机前是发现不了好的科学问题的，从文献中也是很难发现原创性的科学问题的。生态学（野外生物学）工作者最好的实验室在大自然中。发现了我去年（2009）给组里研究生发的一封邮件，谈的是我关于一次学术报告会的体会。感觉与这些话题有关，今天放在这里，估计会对我们研究组的部分研究生有启发作用。也希望我们组的研究生能够再温习一下。欢迎各位朋友交流您的宝贵经验，给我们提出建议。由于专业的原因，对龙教授的专业领域不熟悉，听他的报告完全是一种学习，很可能有很多理解不当甚或错误的地方。不当甚至错误之处，敬请指正，感谢在先。】 2009 年6月26日美国芝加哥大学的龙漫远教授( Manyuan Long ）来我所做的特邀报告：New Genes and Phenotype Evolution: Mechanisms found from Foraging Behavior Analysis。这是个十分精彩的报告，会引起很多思考和启发。如果有些同学错过了这次报告，那实在是个大遗憾。这个报告以遗传背景和基因组学信息很充分的果蝇为对象，利用报告人自己实验室多年的优势（基因组学和新基因起源），结合自己感兴趣的问题（动物的觅食和繁殖），试图寻找控制觅食行为的基因或者说是寻找与新基因相关的行为特征（如觅食和繁殖）。报告者的研究组筛选了900多个基因，在此基础上，进行了具体基因与觅食行为的观察和分析。这个报告涉及的重要内容：新基因和觅食行为的测定。新基因是他们研究组的长项，觅食行为是他们的弱项。一位研究生很创新地研制出了测定果蝇觅食行为的装置，这个装置巧妙、简单，是完成这个实验的重要保证之一。这个装置就是一个一头方（巢箱，70 mm 宽），一头长（食物箱，250mm长），中间有连桥（狭窄通道，果蝇只能爬过去，20mm 长）。如果有食物时，可以观察觅食行为的个体数量；同样没有食物时，就是对照了。果蝇有不同的品系，含有不同的基因（如觅食基因的缺失和存在）。基本思路：觅食行为受基因控制，神经元（系统）对相关变化最为敏感。采用方法有RNA干涉，荧光蛋白活体观察。理论：行为学没有化石，可以根据分子（基因）进化时间，分出祖先基因型和表现型，确定行为的原始性，行为的发育时间等等。动物在进化过程中，适应性选择过程很重要。他们的研究组涉及行为学和神经生物学是3年前的事情，之前几乎一无所知。启发和建议： 1）任何与动物生存（如觅食）和繁殖（如婚配制度，交配行为，繁殖策略等）相关的问题，都是重要的科学问题，也是人们感兴趣的问题，都非常值得研究。 2）大家要敢于应用新方法、新手段、新仪器，只要科学问题值得探索，花费一点是可以的。当然我们忌讳也不允许大炮轰蚊子的做法。 3 ）要有创新的思维，为了测定一些指标，独立设计一些精巧的设备，或者改装已有的仪器设备。这样的有创意的设备和改装，往往是重要发现的保证。疑问： 1）果蝇是社会学昆虫。那么觅食的信号(如外激素等)是否能相互影响？ 2）不同的环境条件，动物的觅食行为变化很大。温度、光照、食物资源等等，是否影响这种基因 - 行为的关系？建议：在我们的一些相关实验中考虑实践RNA干涉方法，筛选特定组织内与觅食、取食和储食相关的基因，确定某些基因（或基因表达产物）的作用和变化动态（即使不能实施，也可以考虑一个问题的解决途径）。你听了这场报告吗，有什么启发？如果没有，那是遗憾。龙教授对于为何进行这项研究，怎样进行这项研究，理论背景是什么，科学问题是什么，花费了很多时间来阐述，非常切合国内的听众。听这样的报告，很享受。（王德华写于2009.6.29 ）; 个人分类: 研究生教育|9311 次阅读|3 个评论

科学网上值得研究的问题: timy 2010-5-18 10:26; 注册科学网已经有两年四个月了，今天看到李维老师的博文《开博五月，灌水如注，点击30万，影响因子仍不及格》，给我自己算了下，BIF (Blog Impact factor)=1.4 （以公开的博文为准），刚及格的水平。觉得科学网博客是个很有意思的站点，近两年，通过浏览博主博文，看留言，发评论等行为，觉得利用科学网，可以对以下问题做些研究： 1. 博客评价的相关问题（1）博客影响因子（BIF），李维老师按照评论数和发文数比值来计算。我觉得，如果科学网开发人员有时间的话，可以做的更好一些，就是将点击率，评论数，留言数，博主评论数等综合考虑起来，还有一个关键的问题是：计算某个博客的BIF时，还要考虑一下其博文评论人的影响因子，类似于PageRank算法一样，BIF高的博主的评论和留言，给的权重高些，呵呵。（2）博主人品指数（这个问题仅为娱乐用，呵呵），具体思路为：以科学网博客数据作为对象，根据博主发文的广度，数量，回复情况，其他博主留言情况，综合考虑这些数据，给每个科学网博主一个分值，叫：博主人品指数。呵呵。参见《由博见人》的回复。（3）新博客推荐问题，也是一个评价问题，就是一个推测新博客潜在的影响力的问题，根据博主的年龄、专业、WWW反馈信息等来预测？似乎这个问题比较难。（4）博文评价问题，还是可以借鉴PageRank算法，考虑被转载，被收藏、评论的情况，并考虑收藏人、评论人的影响因子。（5）博主或博文的情感分析，这个就需要一些自然语言处理的技术了，根据博文，博主留言，评论，被评论等信息，挖掘博主的愤青程度值、博文的愤青值，情感倾向值。（6）其他（略）科学网博主中，做评价的专家不少，比如武夷山老师、刘玉仙老师、周春雷博士、赵星博主等，年长的可能没时间做，年轻的有时间可能没数据做，周春雷博士为了做引文分析，还曾被图书馆请去喝茶，如果科学网愿意公开一些数据的话，我相信周博士应该可以做很多有意思的事情。 2. 复杂网络的相关问题（1）科学网复杂网络研究。利用科学网的博文评论人、最近访客，博客圈等综合的信息，构建科学网复杂网络，自动构建科学网社区，并自动推荐社区中心节点（博客），为推荐博客圈管理员提供一定的帮助。通过科学网博文、评论以及留言的时间信息，推测出科学网的话题热点、话题历史变迁。（2）通过科学网研究小世界现象。当然了这个也可以看成上一个问题的一部分。通过科学网博客的最近访客，点击查看访客的访客，可能会发现一些有趣的问题，是否和常规的小世界现象有不一样的地方？（3）其他（略）科学网博主中，做复杂网络的专家非常多，如张子柯、刘建国等人做过关键词演化问题研究，相关做法都可以引荐。 3. 其他相关问题（1）社会标注问题研究。根据博文的TAG，建立科学网或者单个博客的TAG云图，看下科学网的TAG是否更加有利于信息的自组织？（2）个性化推荐问题。和复杂网络有点关系，但也可以用传统的信息检索方法来模拟下，比如将最新博文与博主的profile的相似度作为推荐的依据，当然根据博主所在的社区，也可以推荐新博文。我相信不是每个博主都有时间浏览下当天所有的新博文，而仅仅首页的也不一定完全是他（她）感兴趣的博文，：）。（3）博主行为研究。就是挖掘下科学网高产博主或低产博主（潜水博主），为搞思想政治工作的人也提供点素材（因为他（她）们更关注博客的科学、和谐、均衡发展，：））。（4）其他（略）以上仅供参考，娱乐为主，欢迎补充。科学网编辑完全可以和博主进行充分的互动和资源共享，为提高科学网博客的科学性和趣味性做些有意思的事情，：）。; 个人分类: 科学评论|5901 次阅读|6 个评论

如果我是生物学家，我要研究这几个问题......: wangyf1970 2010-5-13 09:52; 鸡蛋打开、把蛋清和蛋黄放入碗里，蛋壳上还残留些蛋清蛋黄，把这样沾着蛋清蛋黄的蛋壳放在一边，永远不会长毛、不会变臭为什么？做面膜时，常常要加些蛋清，除了它富含胶原蛋白，还因为它有防腐、消炎的作用。那么我们如果把蛋清的防腐、消炎作用研究明白，是不是就制成了天然防腐剂？这就省却了我们睁大眼睛、在超市里一个商标一个商标地看、寻找不含防腐剂的食品的功夫。非洲有些当地人，把驼鸟蛋壳当成小型冰箱使用，食物放在驼鸟蛋壳中，据说可以保鲜一个月？我有些难以置信，不过，蛋蛋们确实是很神奇的，它们的奥妙，远远未能开发出来。据说古人在没有胶水的年代，是用江米煮的汤、混合其它材料、修成千古不朽的长城的。我奇怪的是：这个江米煮的汤，如果放在厨房中，一天就馊了，为何混合在那些建筑材料中，它就千年不腐呢？呵呵，如果我是生物学家、化学家，我可能拿这个课题研究一辈子。这样的成果，有希望获诺贝尔奖噢！~ 在我这篇博文发表之后，陆续出现了许多关于长城、糯米砂浆的文章，有兴趣的朋友不妨看看： http://tech.qq.com/a/20100603/000131.htm ， http://tech.sina.com.cn/d/2010-06-02/09124260157.shtml ， http://news.163.com/10/0603/06/687VIODJ00014AED.html ， http://news.163.com/10/0611/04/68SET23300014AED.html ，新华网： http://news.xinhuanet.com/politics/2010-06/09/c_12198656_2.htm ，新浪：中国科学家研究发现糯米助长城千年不倒，2010年6月2日凤凰网：中国古长城千年不倒归功于糯米，2010年6月2日冬瓜网：糯米是中国长城的主要黏合材料？; 个人分类: 未分类|4914 次阅读|2 个评论

[转载]SCIENCE最新公布125个重大科学问题: chongjh 2010-4-22 10:41; 在庆祝SCIENCE创刊125周年之际，该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题，发表在7月1日出版的专辑上。在今后1／4个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下(前25个被认为是最重要的问题)： 1宇宙由什么构成? 2意识的生物学基础是什么? 3为什么人类基因会如此之少? 4遗传变异与人类健康的相关程度如何? 5物理定律能否统一? 6人类寿命到底可以延长多久? 7是什么控制着器官再生? 8皮肤细胞如何成为神经细胞? 9单个体细胞怎样成为整株植物? 10地球内部如何运行? 11地球人类在宇宙中是否独一无二? 12地球生命在何处产生、如何产生? 13什么决定了物种的多样性? 14什么基因的改变造就了独特的人类? 15记忆如何存储和恢复? 16人类合作行为如何发展? 17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片? 18化学自组织的发展程度如何? 19什么是传统计算的极限? 20我们能否有选择地切断某些免疫反应? 21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理? 22能否研制出有效的HIV疫苗? 23温室效应会使地球温度达到多高? 24什么时间用什么能源可以替代石油? 25地球到底能负担多少人口? 26宇宙是否唯一? 27是什么驱动宇宙膨胀? 28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生? 29超高能宇宙射线来自何处? 30是什么给类星体提供动力? 31黑洞的本质是什么? 32正物质为何多于反物质? 33质子会衰减吗? 34重力的本质是什么? 35时间为何不同于其他维度? 36是否存在比夸克更小的基本粒子? 37中微子是其自己的反粒子吗? 38是否有解释所有相关电子系统的统一理论? 39人类能够制造最强的激光吗? 40能否制造完美的光学透镜? 41是否可能制造出室温下的磁性半导体? 42什么是高温超导性之后的成对机制? 43能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论? 44是否存在稳定的高原子量元素? 45固体中是否有超流动性?如果有，如何解释? 46水的结构如何? 47玻璃态物质的本质是什么? 48是否存在合理化学合成的极限? 49光电电池的最终效率如何? 50核聚变将最终成为未来的能源吗? 51驱动太阳磁周期的原因是什么? 52行星怎样形成? 53是什么引发了冰期? 54使地球磁场逆转的原因是什么? 55是否存在有助于预报的地震先兆? 56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命? 57自然界中手性原则的起源是什么? 58能否预测蛋白质折叠? 59人体中的蛋白质有多少存在方式? 60蛋白质如何发现其作用对象? 61细胞死亡有多少种形式? 62是什么保持了细胞内的通行顺畅? 63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制? 64基因组中功能不同于RNA的角色是什么? 65基因组中端粒和丝粒的作用是什么? 66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑? 67基因组中的垃圾(junk)有何作用? 68新技术能使DNA测序的成本降低多少? 69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间? 70除了继承突变，基因组如何改变? 71在胚胎期，不对称现象是如何确定的? 72翼、鳍和面孔如何发育进化? 73是什么引发了青春期? 74干细胞是否位于所有肿瘤的中心? 75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗? 76肿瘤的控制比治愈是否更容易? 77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗? 78疯牛病会怎样发展? 79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗? 81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿? 82什么与有机体的生物钟同步? 83迁徙生物怎样发现其迁移路线? 84为什么要睡眠? 85人类为什么会做梦? 86语言学习为什么存在临界期? 87信息素影响人类行为吗? 88一般麻醉剂如何发挥作用? 89导致精神分裂症的原因是什么? 90引发孤独症的原因是什么? 91阿兹海默症患者的生命能够延续多久? 92致瘾的生物学基础是什么? 93大脑如何建立道德观念? 94通过计算机进行学习的极限是什么? 95有多少个性源于遗传? 96性别倾向的生物学根源是什么? 97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗? 98地球上有多少物种?99什么是物种? 100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生? 101谁是世界的共同祖先? 102植物的花朵如何进化? 103植物怎样制造细胞壁? 104如何控制植物生长? 105为什么所有的植物不能免疫一切疾病? 106外界压力环境下，植物的变异基础是什么? 107是什么引起物质消失? 108能否避免物种消亡? 109一些恐龙为什么如此庞大? 110生态系统对全球变暖的反应如何? 111至今共有多少人种，他们之间有何关联? 112是什么提升了现代人类的行为? 113什么是人类文化的根源? 114语言和音乐演化的根源是什么? 115什么是人种，人种如何进化? 116为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞? 117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 118政治与经济自由密切相关吗? 119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败? 120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解? 121霍奇闭链是代数闭链的和吗? 122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗? 123庞加莱实验能否确定4维空间的球? 124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗? 125对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上? (注：最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题) 简单归纳统计这125个问题，其中涉及生命科学的问题占46%，关系宇宙和地球的问题占16%，与物质科学相关的问题占14%以上，认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。; 个人分类: 生活点滴|4490 次阅读|0 个评论

[转载]Science公布的125个最具挑战性的科学问题: drintor 2010-4-11 09:51; 在庆祝 SCIENCE 创刊 125 周年之际，该刊杂志社公布了 125 个最具挑战性的科学问题，发表在 7 月 1 日出版的专辑上。在今后 1 ／ 4 个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这 125 个问题如下 ( 前 25 个被认为是最重要的问题 ) ： 1 宇宙由什么构成 ? 2 意识的生物学基础是什么 ? 3 为什么人类基因会如此之少 ? 4 遗传变异与人类健康的相关程度如何 ? 5 物理定律能否统一 ? 6 人类寿命到底可以延长多久 ? 7 是什么控制着器官再生 ? 8 皮肤细胞如何成为神经细胞 ? 9 单个体细胞怎样成为整株植物 ? 10 地球内部如何运行 ? 11 地球人类在宇宙中是否独一无二 ? 12 地球生命在何处产生、如何产生 ? 13 什么决定了物种的多样性 ? 14 什么基因的改变造就了独特的人类 ? 15 记忆如何存储和恢复 ? 16 人类合作行为如何发展 ? 17 怎样从海量生物数据中产生大的可视图片 ? 18 化学自组织的发展程度如何 ? 19 什么是传统计算的极限 ? 20 我们能否有选择地切断某些免疫反应 ? 21 量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理 ? 22 能否研制出有效的 HIV 疫苗 ? 23 温室效应会使地球温度达到多高 ? 24 什么时间用什么能源可以替代石油 ? 25 地球到底能负担多少人口 ? 26 宇宙是否唯一 ? 27 是什么驱动宇宙膨胀 ? 28 第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生 ? 29 超高能宇宙射线来自何处 ? 30 是什么给类星体提供动力 ? 31 黑洞的本质是什么 ? 32 正物质为何多于反物质 ? 33 质子会衰减吗 ? 34 重力的本质是什么 ? 35 时间为何不同于其他维度 ? 36 是否存在比夸克更小的基本粒子 ? 37 中微子是其自己的反粒子吗 ? 38 是否有解释所有相关电子系统的统一理论 ? 39 人类能够制造最强的激光吗 ? 40 能否制造完美的光学透镜 ? 41 是否可能制造出室温下的磁性半导体 ? 42 什么是高温超导性之后的成对机制 ? 43 能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论 ? 44 是否存在稳定的高原子量元素 ? 45 固体中是否有超流动性 ? 如果有，如何解释 ? 46 水的结构如何 ? 47 玻璃态物质的本质是什么 ? 48 是否存在合理化学合成的极限 ? 49 光电电池的最终效率如何 ? 50 核聚变将最终成为未来的能源吗 ? 51 驱动太阳磁周期的原因是什么 ? 52 行星怎样形成 ? 53 是什么引发了冰期 ? 54 使地球磁场逆转的原因是什么 ? 55 是否存在有助于预报的地震先兆 ? 56 太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命 ? 57 自然界中手性原则的起源是什么 ? 58 能否预测蛋白质折叠 ? 59 人体中的蛋白质有多少存在方式 ? 60 蛋白质如何发现其作用对象 ? 61 细胞死亡有多少种形式 ? 62 是什么保持了细胞内的通行顺畅 ? 63 为什么细胞的成分可以独立于 DNA 而自行复制 ? 64 基因组中功能不同于 RNA 的角色是什么 ? 65 基因组中端粒和丝粒的作用是什么 ? 66 为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑 ? 67 基因组中的垃圾 ( junk ) 有何作用 ? 68 新技术能使 DNA 测序的成本降低多少 ? 69 器官和整个有机体如何了解停止生长的时间 ? 70 除了继承突变，基因组如何改变 ? 71 在胚胎期，不对称现象是如何确定的 ? 72 翼、鳍和面孔如何发育进化 ? 73 是什么引发了青春期 ? 74 干细胞是否位于所有肿瘤的中心 ? 75 肿瘤更容易通过免疫进行控制吗 ? 76 肿瘤的控制比治愈是否更容易 ? 77 炎症是所有慢性疾病的主要原因吗 ? 78 疯牛病会怎样发展 ? 79 脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病 ? 80 对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗 ? 81 为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿 ? 82 什么与有机体的生物钟同步 ? 83 迁徙生物怎样发现其迁移路线 ? 84 为什么要睡眠 ? 85 人类为什么会做梦 ? 86 语言学习为什么存在临界期 ? 87 信息素影响人类行为吗 ? 88 一般麻醉剂如何发挥作用 ? 89 导致精神分裂症的原因是什么 ? 90 引发孤独症的原因是什么 ? 91 阿兹海默症患者的生命能够延续多久 ? 92 致瘾的生物学基础是什么 ? 93 大脑如何建立道德观念 ? 94 通过计算机进行学习的极限是什么 ? 95 有多少个性源于遗传 ? 96 性别倾向的生物学根源是什么 ? 97 生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗 ? 98 地球上有多少物种 ? 99 什么是物种 ? 100 横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生 ? 101 谁是世界的共同祖先 ? 102 植物的花朵如何进化 ? 103 植物怎样制造细胞壁 ? 104 如何控制植物生长 ? 105 为什么所有的植物不能免疫一切疾病 ? 106 外界压力环境下，植物的变异基础是什么 ? 107 是什么引起物质消失 ? 108 能否避免物种消亡 ? 109 一些恐龙为什么如此庞大 ? 110 生态系统对全球变暖的反应如何 ? 111 至今共有多少人种，他们之间有何关联 ? 112 是什么提升了现代人类的行为 ? 113 什么是人类文化的根源 ? 114 语言和音乐演化的根源是什么 ? 115 什么是人种，人种如何进化 ? 116 为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞 ? 117 政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响 ? 118 政治与经济自由密切相关吗 ? 119 为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败 ? 120 有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解 ? 121 霍奇闭链是代数闭链的和吗 ? 122 数学家将会最终给出 Navier-Stokes 方程的解吗 ? 123 庞加莱实验能否确定 4 维空间的球 ? 124 黎曼 zeta 函数的零解都有 a+bi 形式吗 ? 125 对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子 Yahg-Mills 理论上 ? ( 注：最后 6 个数学问题选自 Clay 数学研究所提出的新千年问题 ) 简单归纳统计这 125 个问题，其中涉及生命科学的问题占 46% ，关系宇宙和地球的问题占 16% ，与物质科学相关的问题占 14% 以上，认知科学问题占 9% 。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。; 个人分类: 生活点滴|2652 次阅读|0 个评论

农业生物多样性管理中的科学问题: yulindeng 2010-2-8 14:00; 农业生物多样性管理中的科学问题摘要：本文从农业生物多样性管理的概念和内涵入手，论述了农业生物多样性管理中的重要科学问题，提出了我国农业生物多样性可持续管理的对策。关键词：农业生物多样性，保护，经营，问题 Some Scientific Issues in Agro-biodiversity Management Abstract : This paper reviewed the concept and connotations of agro-biodiversity. Based on analysis of scientific issues about agro-biodiversity management, some practicable countermeasures were proposed for sustainable agro-biodiversity management and utilization in China . Key Words : Agro-biodiversity, Conservation, Management, Problem 1. 前言农业生物多样性 (Agro-biodiversity) ：农业生物多样性是指与食物及农业生产相关的所有生物的总称。它包括遗传多样性（或基因多样性），物种多样性及生态系统多样性，其组成包括：①高等植物：农作物，作为食物而管理的野生植物（经济野生植物），庭院树木，草场或牧场物种。②高等动物：家禽家兽，作为食物而狩猎的野生动物（经济野生动物），野生及养殖鱼类。③节肢动物：大多数昆虫包括自养生物（如蜜蜂，蝴蝶），异养生物（如黄蜂，甲虫），害虫（如蚱蜢，蚜虫），以及土壤中生活的昆虫（如白蚁）。④其它土壤生物：如蚯蚓。⑤微生物：如根瘤菌，真菌，病毒等。农业生态系统为人类提供了大量的营养食品，构成丰富食品的根本在于丰富的农业生物多样性。人类食物的构成主要是谷类作物、水果和肉蛋奶等，它们是人类赖以生存的物质基础。世界上农业生产的主要产品都是从农业生态系统中获得，如种植的谷类、豆类、水果，饲养的家禽家畜等等。农业可持续发展的立足点是生物多样性。生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统的多样性三个层次。物种和遗产多样性为农业提供了适应变化和维持生产的能力，生态系统多样性为农业提供了可持续发展的条件。然而，正是由于人类的干预，农业生态系统才蕴含着如此丰富的多样性。随着人类社会的不断进步与发展，人类对农业生态系统的影响也日益加深。当今人类对农业生态系统的影响超过了历史上的其他时代，世界 60% 的生态系统因为人类活动而日趋恶化，不可替代的物种灭绝速度也在加剧，约 1/5 的家畜品种有灭绝之虞，平均每月有一种家畜绝迹。在人类历史上驯化的 7000 个植物物种中，人们每天食用的绝大多数食物仅占其中的 30 种。依靠如此之少的物种生存，绝非胜算。而与气候变化相连的极端气候事件，又往往给农作物造成了巨大破坏，农业产量不断下降。据联合国《千年生态系统评估》表明，气候的变化使许多发展中国家损失的农作物产量达 1/5 以上，全球粮食储备处于历史的低位。前不久，世界粮食计划署呼吁：粮食紧缺已成为世界面临的最大危机。毋庸质疑，保护我们地球上的生物多样性，可降低气候变化对生态系统的影响，科学地经营和养护地球上宝贵的生物多样性，对于农业发展和粮食安全至关重要。农作物和畜禽多样化是人类应对全球粮食危机的重要保障，为了维护地球上的基本环境平衡，不仅要保护农业领域的牲畜与作物，更要保护森林、海洋和陆地其他生态系统中的丰富物种资源。本文即出农业生物多样性管理的概念和内涵入手，分析农业生物多样性管理中的相关科学问题，并通过问题的提出以寻求其解决之途径。 2. 农业生物多样性管理的概念与内涵 2.1 农业生物多样性管理的概念农业生物多样性管理虽是古老的实践，但全球变化却赋予其是全新的涵义，而且在《生物多样性公约》的框架下其要求更为复杂。在我国，农业生物多样性管理尚属崭新的领域。迄今为止，对于农业生物多样性管理尚无明确的定义。实质上，管理就是实践，即在实践中以知识、理论作为基础，通过激活人的智力，优化配置系统中各种资源，并改变资源产出的一系列决策、措施、办法（包括思想、理念、观点、规章、制度、机制、模式等），从而促进复杂的农业生态系统有效地实现系统目标（经济产效益、社会效益和生态经济效益最大化、可持续化）。为此定义：农业生物多样性管理 (Agro-biodiversity Management ， ABM) 是指以生态学、经济学原理为指导，以区域农业生态系统为对象，以农业生物为主体，通过识别系统结构与组分、系统要素的现状与变化趋势、系统能量与信息交流通道与量值、人类干预方式与程度，充分结合传统与现代知识，优化配置系统资源，并通过科学的人为干预，促进系统实现健康、稳定、持续的产出目标，并最终建立人与自然和谐的良性人地关系系统的连续性实践活动。 2.2 农业生物多样性管理的内涵（ 1 ）农业生物多样性管理的对象是农业生态系统或生态系统中的农用生物。众所周知，地球陆地生态系统是一个庞大而复杂的整体。其中，以生态系统构成的特点细分为森林、草地、农田、湿地等类型。农业生物多样性管理所涉及的对象主要是长期由人为经营而形成并发生改变的农业生态系统，它包括水田、旱地、园地、农区边际系统，所涉及的生物类群包括植物、动物和微生物。其中，人类经营的农用生物主要是与农业生产密切相关或能直接作为经济收获的生物。然而，不可忽视的是农用生物也生存于其它生态系统类型，或者从广义的农业生态系统出发，森林、草地、湿地（包括水域）均当纳入农业生物多样性管理的范畴。（ 2 ）农业生物多样性管理是对农业生态系统的综合管理。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。而农业生物多样性管理也必然从遗传资源的保存与分享、物种的保护和合理经营利用、生态系统健康维护等多层次开展相应的管理活动。在实践活动中，无论是对于物种、遗传资源，还是对于生态系统，人们不能为了保护而保护，或忽略保护而滥用；也不能只注重某些高经济价值的对象，而忽视作为农业生态系统重要的结构和功能单元的其它对象（如天敌昆虫、土壤微生物等）。实质上，农业生物多样性管理应当是对农业生态系统综合的、系统的人为干预。（ 3 ）农业生物多样性管理是一个从对象识别、人为决策与干预的复杂过程。农业生物多样性管理必须遵从生态学与经济学原理，从识别农业生物多样性入手，收集相关基线信息，分析生物多样性的类型与特点、现状与趋势；同时，分析评估人类干预的方式与影响程度，在此基础上科学制订管理方案，并充分结合传统与现代知识，优化配置系统资源，并通过科学的人为干预，促进系统实现健康、稳定、持续的产出目标，并最终建立人与自然和谐的良性人地关系系统。（ 4 ）农业生物多样性管理是人与自然（农业）协调的连续性实践。农业生物多样性是人类长期经营农用生物形成的结果，同样农业生物多样性也因人类的长期干预而不断地发生变化。根据国际《生物多样性公约》的三大目标，保护生物多样性为其首要，而经营和利用生物多样性，同时实现全球共享同样是重要的目标和任务。然而，人类现阶段所做的大量努力均集中于生物多样性的保护，对于可持续的利用生物多样性尚显不足。为了实现可持续的利用生物多样性，求达全球共享目标，农业生物多样性管理便必然是一个长期的且连续的人为干预活动，这一活动始终应坚持人与自然的和谐原则，通过科学管理、充分协调，同时从不同的时间和空间层次上积极管理，从而确保农业生物多样性的可持续。 3. 农业生物多样性管理中的科学问题由于农业生物多样性管理涉及到多层次的农业生物多样性，同时既有空间上的复杂性（主要表现为地域差异、同一生态系统的空间结构变化，甚至同一生态过程的复杂生态关系），又有时间上的长期性，因此，农业生物多样性管理是一复杂而系统的工程，其中涉及到诸多科学问题，值得深入研究并在实践中予以重视。 3.1 农业生物多样性资源与价值的识别和评估从资源特性分析，农业生物多样性包括了特定地区内与农业有关的自然和社会层面各种物质要素的总和。其中，自然层面包括基因、物种、生态系统及景观层次的物质要素；社会层面包括人力资源、知识信息资源以及经过劳动创造的各种物质和精神财富。同时，农业生物多样性维持着人类社会的生产、消费、流通、还原和调控功能提供有形或无形的自然产品和环境公益，从而形成农业生态系统的产出和功效，即农业生物多样性服务。然而，目前的实践活动，特别是在发展中国家的农业区域，对于农业生物多样性资源与价值的识别和评估十分不足，因此，它应当成为管理农业生物多样性的首要科学问题。如何通过广泛系统的调查和分析，评估农业生物多样性的资源、服务价值，是制订农业生物多样性管理决策的重要基础。 3.2 农业生物多样性管理的尺度与对象农业生物多样性管理涉及到多层次的农业生物多样性，同时既有空间上的复杂性，又有时间上的长期性，如何确立管理实践的空间和时间尺度，对于农业生物多样性十分重要。由于农业生物多样性维系着人类生存的基本资源，包括食物、材料等，它所体现的是大尺度水平的共同惠益，因此，农业生物多样性管理首先应当站在全球尺度，确立管理的对象、目标和任务；而且由于农业生物多样性在国家和地区间差别显著，因此又应当结合国家和地区的实际，以全球惠益为基准，按照自身需求制订相应的管理规划。对于农业生物多样性管理对象而言，目前人们更多地关注遗传资源及农用物种（经济物种），而对于农业生态系统中的其它组分关注不够，特别是对特殊农业生态系统的重视十分不足，因此管理的尺度较小，效益相对较低。农业生物多样性管理也涉及到时间尺度的确立，从管理的根本目标出发，农业生物多样性管理应当是长时间尺度的综合管理。农业生物多样管理的具体实践包括：保存、保护、修复农业生态系统；保护农田生态功能或生态过程（包括天敌种群、授粉种群及合理结构）；保护森林、湿地、草地及农区边际区域；保护好具有代表性的保护地体系（如保护区或小区）；通过合理的规划提高保护地的保护效果；保护特定的濒危物种；保护重要的遗传资源；确保粮食安全，促进农业生物多样性资源可持续。 3.3 农业生物多样性管理的技术与创新农业生物多样性管理在全球方兴未艾。然而，农业生物多样性管理的技术发展与创新却严重滞后。特别是在广大农村，社区居民对生物多样性的意识还远不够，而且，迄今也没有成功的经验可以在不同的农业生态区域进行普遍推广。过去人们所关注的生物多样性领域多集中于对重要生态过程和系统、重要濒危物种的保护方面，而较少关注在对物种的经营和利用中进行保护。目前的农业实践活动中，大多利用现代农业技术对于农业遗传资源进行保护性管理。尽管一些地区对农业生态系统的生态功能关系进行了卓有成效的管理，但其影响也只局限于某些农作植物，对于大尺度、长时间的农业生物多样性的综合管理，仍然缺乏相关的技术。因此，如何充分发掘本土知识的潜力，结合技术创新，实现农业生物多样性管理的技术革命，是农业生物多样性管理中的重要科学问题，应当引进科学界、政府层面及相关机构和组织的高度重视。 3.4 农业生物多样性管理的机制与保障管理的作用是营造一个好的环境或者说一种好的氛围，使之能激活组织中成员的智力，而使组织跳跃式发展。管理的实质是创新的行为。管理有两个层次：第一是战略决策，它包括宏观战略决策，如国家区域的规划，宏观政策的制定等；中观战略决策，如投资项目的选择，大型工程项目的决策等；微观战略决策，如具体的对象经营决策等。第二是职能管理，它又分为两个层面：第一层面包括工程管理、金融管理、资源管理、科技管理；第二层面包括人力资源管理、生产管理、市场管理、信息管理等。为此，如何建立农业生物多样性管理的长效机制，从宏观、中观到微观层次确立管理的规划与方案，同时制订相关的法律、制度、规范予以约束，是农业生物多性管理作为工程性实践活动的重要保障。 4. 农业生物多样性管理对策结合农业生物多样性管理中存在的科学问题，特别针对我国农业生物多样性管理，我们提出如下建议： (1) 组织专业队伍，开展全国性及地区普查，摸清农业生物多样性资源家底，分析评估农业生物多样性资源状况 , 合理规划农业生物多样性保护和管理区，以系统工程形式启动国家管理工程，建立全国农业生物多样性管理网络系统，并将该系统突出于全国生态功能保护区系统。 (2) 完善法律法规，促进农业生物多样性，特别是遗传资源、农业生态系统的保护和经营。要进一步完善《农业法》，建议制订《生物多样性保护和利用法》，从法律高度确保农业生物多样性管理工程的严肃性、法制化。 (3) 加强农业生物多样性保护与经营的科学研究，为农业生物多样性管理提供有力的技术保障。特别应加强大尺度水平的农业生物多样性管理技术研发和创新，充分利用本土知识，创立科学地管理模型，通过示范辐射，不断推广，逐步推进农业生物多样性管理工程。 (4) 加强管理示范基地和管理机构建设，为农业生物多样性资源获取和利用提供组织保障。农业部门应当成为农业生物多样性管理的主体，在现有经作、粮油、农技术推广、植保等机构基础上，通过合改，成立农业生物多样性管理专门机构；同时，积极协调配合林、牧、水、国土、环保等部门，从组织上确保农业生物多样性管理工程的持续成效。 (5) 积极开展宣传培训，提高对农业生物多样性资源保护和利用的认识与技能。要充分利用多种渠道、多种形式，特别是引进国际上的先进做法（如农民田间学校等），在广大农区开展宣传，从而提高全社会的农业生物多样性认识水平和参与意识。 (6) 积极参与农业生物多样性资源保护和利用的国际合作。通过大力宣传、积极引进、相互交流等形式，加强国际交流与合作，实现农业生物多样性管理的知识、资源共享，从而为全球农业生物多样性管理积极贡献，为人类生计与未来提供支撑。参考文献李波 . 我国的农业生物多样性保护及持续利用 . 农业环境与发展 , 1999 , 16(4) ： 9-15 联合国规划署 . 生物多样性和农业 : 保护生物多样性和保障世界粮食安全 . 生物多样性公约秘书处出版 , 2008 , 5. 陈欣等 . 农业生态系统中生物多样性的功能兼论其保护途径与今后研究方向 . 农村生态环境 ,2002,18 （ 1 ） :38-41. Thies E (2000) Incentive Measures Appropriate to Enhance the Conservation and Sustainable Use of Agobiodiversity GTZ, Eschborn , Germany FAO(1999) The Global Strategy for the Management of Farm Animal Genetic Resources Executive Brief FAO Rome; 个人分类: 生活点滴|4111 次阅读|0 个评论

如何学会从工程项目中提炼科学问题: lisonwang 2010-1-23 21:17; 最近一直在忙两个面向企业的先进控制工程项目，一个在具体实施，另一个这两天正忙着论证可行性方案，真是有点忙不过来了。对于在科研机构或者是高等院校工作的博士毕业生来说，单纯做面向企业的工程项目，实际应用内容比较多，但是只知道应用，而不能做一些相关的理论研究，显然是不大合适的，我认为也不利于自身的发展。但是，做这种企业委托的横向项目有时是非常耗费时间和精力的，让人难以沉下心来做理论研究。这就产生了工程应用与理论研究之间的一种矛盾。如何解决呢？; 个人分类: 科学研究|5454 次阅读|2 个评论

科学问题漫谈: chica 2010-1-11 10:49; 开题的时候徐老爷子殷殷教导，怕我不明白什么是科学问题，解释如下：综述了国内外现状后，成绩在哪里？问题在哪里？在问题的基础上，这个问题对该领域是一个瓶颈。当时懵懵懂懂，现在渐有所知，打个比方，所谓瓶颈，就是拦路虎，挡了你一个人的路不是问题，挡了很多人的路也不太是问题，挡了所有人的必经之路那就是真正的问题。赤帝子斩蛇当道，此蛇非山中菜蛇也，此蛇当道，天下人日子都不好过，故而虽泼才也成帝子。; 个人分类: 未分类|2140 次阅读|0 个评论

（转贴）学科进展与展望：系统科学与系统工程学科发展战略研究: yangfanman 2009-12-12 09:40; 系统科学与系统工程学科发展战略研究本文是-系统科学与系统工程学科发展战略研究.调研报告的缩写王红卫1 孙长银2，3 沈轶1 余明晖1 1 华中科技大学控制科学与工程系，武汉 430074； 2 国家自然科学基金委员会信息科学部，北京 100083； 3 东南大学自动化学院，南京 210096 摘要：本文就系统科学与系统工程学科领域的核心科学问题和发展方向，从系统科学理论与系统工程方法论以及面向国家需求的应用等三个方面，深入研讨了本研究领域的研究热点和趋势。关键词：系统科学；系统工程；复杂系统；科学问题；发展战略（1）论文在《中国科学基金》上的链接为： http://pub.nsfc.gov.cn/sficcn/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=200902070flag=1journal_id=sficcn （2）更多的信息可见《系统工程理论与实践》2008年的增刊，链接为： http://www.sysengi.com/cn/gkll.asp ，然后再点击红框部分即可看到该系列的全文。; 个人分类: 时效网络|3910 次阅读|1 个评论

科学家的科学问题: liux831 2009-10-15 21:49; 科学家是在科学领域做出重要贡献的人。一般指职业科学家。提出科学问题是科学研究的起点。袁隆平在40年前提出的科学问题是：水稻能有杂种优势吗？这种杂种优势能利用吗？李振声提出的科学问题是：可以通过小麦近缘种改良栽培小麦吗？王选提出的科学问题是：汉字可以激光照排吗？比尔盖兹提出的科问题是： Windows系统可以在世界上推广30亿套，可以实现精确复制吗？提出科学问题是做好科学研究的第一步。有了好的科学选题以后，重要的是把握重要的研究（饶毅语）。一是要在思想、技术、材料上创新，二是有重要的发现（包括成果）。在此基础上，还在于创造条件，营造合作，在不很长的时间出成果。; 个人分类: 未分类|1682 次阅读|0 个评论

全球生物多样性保护的100个关键问题: 生态人 2009-7-10 12:05; 全球生物多样性保护的100个关键问题 One Hundred Questions of Importance to the Conservation of Global Biological Diversity 由21个国际组织、12个学术机构参加，从2291个与全球生物多样性保育相关的问题中遴选出了100个关键科学问题。这100个科学问题如果得到破解，将对全球生物多样性的保育行动规划和政策制定产生深远影响。任何从事生物多样性、生态学及宏观生物学领域的科技工作者都值得关注这一重要文献。 PS: 希望环境科学与生态修复研究所的研究生同学通读该文献，在相关研究中注意本文所反映出来的学科动态。 Abstract: We identified 100 scientific questions that, if answered, would have the greatest impact on conservation practice and policy. Representatives from 21 international organizations, regional sections and working groups of the Society for Conservation Biology, and 12 academics, from all continents except Antarctica, compiled 2291 questions of relevance to conservation of biological diversity worldwide. The questions were gathered from 761 individuals through workshops, email requests, and discussions. Voting by email to short-list questions, followed by a 2-day workshop, was used to derive the final list of 100 questions. Most of the final questions were derived through a process of modification and combination as the workshop progressed. The questions are divided into 12 sections: ecosystem functions and services, climate change, technological change, protected areas, ecosystem management and restoration, terrestrial ecosystems, marine ecosystems, freshwater ecosystems, species management, organizational systems and processes, societal context and change, and impacts of conservation interventions. We anticipate that these questions will help identify new directions for researchers and assist funders in directing funds. Keywords: biodiversity, conservation, horizon scanning, policy, priority setting, research agenda, research questions 100 QUESTIONS; 个人分类: 生态研究1:学术资讯|4610 次阅读|0 个评论

您是否也对这些问题困惑过？: wangdh 2009-6-27 02:22; 研究生教育：你是否也对这些问题困惑过？（王德华）（生物科学是一实验科学。）研究生在开题的时候，或实验设计讨论的时候，会经常问：这几个指标我该不该测？那几个指标我该不该测？这些或者那些指标我都想测定一下可不可以？在论文写作的时候，学生也是经常问：这些数据我不知道有没有用？那些数据我写进文章里去可以吗？这些数据我不想用了，可以吗？ … … … 这些都是一类问题。在实验设计的时候，有这种思维，说明还不是清楚科研的基本逻辑。在论文写作的时候，还有这种思维，说明对自己实验要验证的科学问题还没有十分清楚。（生物学）参数或指标的选择一定是根据所研究（验证）的科学问题（假说）来决定的。针对某一个具体的科学问题，通过实验，要找到一个答案，首先要清楚应该选择测定哪些指标？哪些指标是说明这个科学问题所必不可少的？我觉得进行生物学研究，最不应该有这样的思维：不管什么科学问题，或者不清楚什么科学问题，先照猫画虎测定一些指标再说，然后再分析哪些指标有什么作用，再去挖空心思找所谓的科学问题，这样的科研一定不是好科研，甚至算不上是科班的科研。在讲述一个科学故事时，需要准备（获得）哪些材料和信息？哪些是主要的，哪些是决定性的？哪些是核心，哪些是枝叶，等等 … … 作者都应该是十分清楚的。指标或参数是回答科学问题的。我建议如果可能的话，最好按照这样的句式描述：为了验证 … … 的理论（预测、假说），我们在 ... … 条件下（实验处理）测定了 … … 指标（参数）；或者，通过 …. 实验，测定了 …… 指标（参数），试图阐明 … … 的变化，以验证 … … 的假说。问题清楚了，指标选择合适了，一旦数据收集全，故事的框架就起来了，论文的雏形也就有了。在我的每一届学生中几乎都有研究生会咨询这类问题，希望以后的学生在开题阶段就解决这些问题。此类问题，您是否也困惑过？还有哪些困惑的问题？请交流。（王德华写于 2009.5.26 ， 6.26 完善）; 个人分类: 生态学科研入门|6390 次阅读|10 个评论

世界上唯一的东西一定是无比美好: liux831 2009-6-24 19:46; 世界上唯一的东西一定是无比美好的东西。我曾经求教于美国人，一个美国教授说：无比美好就是More wonderful than your imagine.妙！中国人是不会有这样大胆的想象力的。你想像的任何美好的东西一定比无比美好还有相当的距离！我想说，无比美好的东西一定是世界上唯一的。什么东西多了就不值钱了！春节时分，黄瓜10元一斤，现在0.10元一斤！现在的桃子8元一斤，再过一个月，像石家庄的西红柿，一元一大堆！我没有见过梵高的真迹，既然价值连城，必世界唯一！我很遗憾，没有到哈佛大学就读，如果能够，我认可哈佛大学的学费。因为，世界只有一个哈佛大学啊！一次和朋友聊天，我突发奇想，中国能否建一所哈佛大学? 那朋友说，可以的，只要给我条件。一个诗人说，如果给我一个支点，我可以撬动地球。我真佩服诗人，什么都敢想像！我是一个科学家。也许现在还不够，但是，我求教于朋友，长者，何人可以成为科学家，我将来一定会成为科学家的。我追求世界唯一的东西，因为，世界唯一的东西，一定是无比美好的。; 个人分类: 未分类|1351 次阅读|0 个评论

科学问题与项目: liux831 2009-2-18 13:29; 科学网，第一主题是科学。我们都是进行科学研究的。学生，老师，科学家，科学爱好者...... 进行科学研究就要面对科学问题，比如： 1.写一篇优秀的论文需要多少时间？ 2.人的身高多高为科学？ 3.谁是科学家，有无科学家的简单算法？ 4.联想和IBM有什么不同？ 5.范曾的价值是多少？ 6.为什么Nature比Science影响因子高？ 7.一篇SCI价值是多少？ 8.为什么中国的正教授没有美国的Assistant professor水平高？ 9.何时北大、清华进入世界一流大学？ 10.为什么美国是超级大国，也是科技强国？ ...... 项目则不同，项目是在提出科学问题的基础上，申报项目，评审项目，立项，甚至可以称其为项目内容总称。比如： 1.重大疾病基因组学的研究 2.动植物育种专项 ......; 个人分类: 未分类|1296 次阅读|0 个评论

孩子的问题就是科学问题: hhanb 2008-12-18 11:28; 孩子的问题就是科学问题读《诺贝尔奖获得者与儿童的对话》一本科普书籍当你读第二遍，第三遍甚至是第四遍的时候，仍不断有新的发现，仿佛那里藏着无穷无尽的宝藏似的。《诺贝尔奖获得者与儿童的对话》就是这样的一本由问题串起来的非常好看的科普书籍。本书是编者邀请了 23 位诺贝尔奖获得者，每人回答一个儿童的提问汇编而成的。中文版是三联书店出版发行的。正像为本书写前言的阿克塞尔哈克所说的那样：这是一本供少年儿童阅读的书籍。它也可供成年人阅读或者供家长与孩子一起阅读。这本书无论如何值得推荐阅读。我最希望的是我们的老师能给孩子们推荐这本书，也希望家长朋友们少给孩子买两本课课练，陪孩子一起阅读这本书。其实，阿克塞尔哈克的前言就非常精彩，我还从来没有读到如此丰富的文字，把孩子的问题世界描述的这么出神入化。他说他儿子给他提出的一个问题是：爸爸，你究竟为什么活着？不仅如此，阿克塞尔哈克更多的笔墨是用在了揭示人为什么会这么热衷于提问题。大问题，小问题，愚蠢的问题，聪明的问题，傻问题，好问题，简单的问题，艰深的问题整个生命充满了问题。不管什么样的问题人都可能涉及到，这就是人之所以为人的标志，人之所以是人，第一是因为他提问题，而第二则是因为他想回答问题。从这本书中王蒙可以从中看到，大致上西方的精英们最好的一面是什么样的风景。我说就是非常可爱的天真般的童话式的风景，里边充满着孩子式的好奇、幻想，充满着孩子式的问题和冲动。即使是他们从少年、成年一直长大到暮年，他们内心世界依然保存着这份极为珍贵的童年风采。这也正应了韦钰院士的看法：从好奇心和热情上看，科学家实际上是长大了的孩子。我也知道自从韦钰院士出任教育部副部长的那一天开始，她就一直在为科学素养教育而奔波。因为她懂得科学素养教育的意义，而问题意识就是最重要的科学素养之一。可是，现实仍然是冷酷的。特别是我们今天的教育，可以说是在某种程度上不是在培养和激发孩子的问题意识而是在扼杀孩子的问题意识。几年前我从看到过一则报道说，一个美国老师在给中国学生上课时，遇到的最大的麻烦是，中国学生总是说，老师您讲得很清楚了，我们没有任何问题可以提问了。有人曾形象地把中美教育进行比较：前者以学生是否听话明事理没问题为好学生，后者则是以好疑敢问为聪明学生。说白了人家的孩子才是真正的孩子，而我们孩子似乎已经长大成人了。书中涉及科学的问题有：为什么布丁是软的，石头是硬的？我们说科学问题不是凭空想象而来的，大多还是同生活基础与感性知识相关的。不论是大人小孩，谁人不知道布丁是软的石头是硬的？关键是能从这种人们司空见惯的日常现象中发现问题，并且对其提出质疑这往往是孩子的专利。因为大人才懒得去理会这些无聊的事情，吃饱了撑的？而孩子则完全不同，他并不受感性经验认知的局限。当然，要科学地、有说服力地回答这个问题，一般人还真做不到。惟有科普语言丰富的科学家才能担当此任。德国物理学家冯克利青利用元素原子分子等科学概念，形象地给孩子们回答了这个问题。而加拿大科学家约翰波拉尼则以生命的意义就是追问问题，回答了孩子们为什么要有科学家这个问题。而在追问问题的过程中科学家也获得了常人难以企及的快乐与幸福。天空为什么是蓝的，有人回答说因为海水是蓝的，所以天空才是蓝的。其实，这样的说法是错误的，至少是不准确的。就目前人类所掌握的知识来看，自然界中的颜色，其实都根源于阳光。阳光的折射给了我们五彩缤纷的世界。怎么样把光线同五颜色联系起来，说服广大的小朋友理解其中的道理，并非一件容易的事情，科学家莫利纳却把它讲清楚了。而且孩子们会循着科学家的思路，不断地发现新问题提出新问题。然而，看不见摸不着的空气又是怎么回事？保尔克鲁岑说：空气是一种相当滑稽的东西。科学家拿出氧气被发现的历史故事，一步一步解释，从氧气到臭氧再到温室气体。科学家在给孩子们讲授空气科学的同时，还不忘灌输环境保护的思想。为什么树叶是绿色的？你说这问题叫人怎么回答。树叶天生就是绿色这有什么好问的。可就是有孩子喜欢问这样的问题，你拿他怎么办。如果你拒绝回答，他就会瞧不起你。如果你要跟他把这个问题讲清楚，又是件很费力气的事。当然，一流的科学家做起来就轻松多了。其他有趣的问题还有：为什么有男孩和女孩儿？孩子们还是好奇心过剩了，男孩女孩这样的问题管你屁事？可他就是要过问。地球还会转动多久？就像有科学家小时候，总担心等他长大了别人把科学问题都研究完了一样，也有孩子从小就担心，地球会不会在某一天突然停止转动？你说年纪不大，操心还真不少。至于为什么 1+1=2 ？这个问题恐怕就要算是老大难了，一代由一代的孩子都曾提出过，为什么 1+1+2 ？。说实在的，要是没有两下子，想给孩子们一个满意的回答是非常困难的。这个艰巨的任务只好由诺贝尔奖大师安德雷贝尔来完成了。当然我是错过了提问这个年纪的人了。尽管如此，读完这本书我还是很想发出一声振聋发聩的感叹：要是在我小的时候，父母或者是老师能及时帮我读到类似的科普书籍的话该有多好，我的人生一定不是今天这个样子，或许我也会成为一名科学家呢！为了使各位今天的小朋友不留这样的遗憾，阅读科普还用迟疑吗？; 个人分类: 未分类|3969 次阅读|1 个评论

给Nice Guy的一封信: liux831 2008-12-16 09:33; Dear Nice Guy, 很高兴认识你。为了你，我愿意付出我的全部热情和激情。我先问几个问题： 1. 在博客上，有人发表的评论不友好，为什么？ 2.有的博客没人点击为什么？ 3.潘晓认为，人生的路越走越窄，是吗？ 4.如果友好，如何友好？ 5.博客又叫网络日记，对吗？ 6.科学大家（如诺贝尔获得者）没有来科学网博客的，为什么？ 7.人人需要友好，具体地友好从那几方面入手？ 8.科学网的博客首先面对的是科学问题，前十位科学问题是什么？ 9.信息的定义是什么？如何根据信息进行判断? 10.科学的意义在于创造，你能告诉我你的创造吗？我是你的朋友。我的名字叫友好。我与你是心的交流，如果你有什么问题，你可以问我。如果你有什么困难，我会帮助你。 Nice Girl; 个人分类: 未分类|1172 次阅读|1 个评论

什么是“idea”？Idea就是思想吗？: liux831 2008-12-16 07:29; 英语中总讲idea,idea就是思想吗？英语的单词还不能这样简单对应。比如，Nice是什么？positive是什么？科学首先面对的是科学问题。做科学首先想的是要引领世界？如果不能，也要做科学上的重大问题或进入重要领域。如何引领世界？做科学研究的最高境界是引领世界。美国Cornell大学的Tanksley是引领世界的高手。他的研究基本上都是引领世界的。他发表了511篇论文。读他的论文很有韵味。引领世界首先要有原创性。原创性是在一个新事物、新领域、新的科学问题的开创。可以首次提出概念（一般需要进一步完善！）。可以建立一个新的模型。原创性通常是来源于实践或对有关信息的系统化研究。原创性具有影响力。通常，诺贝尔获得者的SCI论文一般在222次以上。200次以上的引用产生的影响是对世界的影响。具有原创性的研究对他人的研究有所帮助，能够推动科学的发展。大科学家都是进行世界前沿的研究。比如，人类基因组计划公布了人类基因组序列，水稻基因组计划将在2020年破译水稻全部基因信息，拟南芥基因组的研究开创了植物基因组全局性分析的先河...... 正确选题是科学研究的第一技巧。原创性也是从选题开始的。Tanksley选定了番茄果实性状和颜色，Vent发明随机测序、沃森建立DNA双螺旋模型、袁隆平发明杂交稻...... 大科学家引领世界，我们是先学习如何引领世界的思想。当然，我们也可以开展引领世界的研究。本文引用地址： http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=51277 本文关键词：科学原创性影响力选题 Idea; 个人分类: 未分类|2051 次阅读|3 个评论

全球合作碳减排的可行性问题：气候保护科学问题3: 王铮 2008-11-10 07:37; 当前对于各主要经济体都在研究如何制定一个 . 全球碳排放的可接受配额方案。要提出这样方案，涉及如碳的循环、温室效应的气候效应、经济增长过程及其能源消费，人口控制，以及人类的潜在适应能力和技术进步的因素等等，这就需要建模和模拟美国经济学家 Nordhus （ 1991 ）的 DICE 模型就是在这一背景下产生的模型。 DICE （ Dynamic Integrated model of Climate and the Economy ）是将不同国家合并成一个全球尺度的模型，从而具有相同水平的产出、资本、技术以及排放量。其优势是可以比较可信地获知宏观变量（如温度、碳排放量及其它一些经济变量）的基本趋势，以及经济和环境系统之间的相互作用关系。 DICE 是将全球作为一个整体进行研究，因此不能对不同国家或地区的合作减排配额方案进行模拟。而事实上减排政策也是在国家层面上制订的，而非全球层面上。因此，为克服这一不足， Nordhaus 与 Yang （ 1996 ）开发了一套多区域 DICE 模型，即 RICE （ Regional Integrated model for Climate and the Economy ）模型。与 DICE 模型方程体系类似， RICE 模型仍由经济系统和气候系统构成。通过对 RICE 模型的构建， Nordhaus 与 Yang （ 1996 ）通过设定不同的减排控制率以及碳税对全球合作与非合作的情景进行模拟发现，合作情景下能够非常有效地减少温室气体排放，而且不同的控制水平之间具有很大的差异，但合作总会给高收入国家带来一定的损失。这一成果成为了一些西方国家配额方案的基础。然而， Nordhaus 的模型有两个弱点，第一没有考虑技术进步，第二没有考虑各国的 GDP 溢出。这两个缺陷导致了对发展中国家的不利，因为发展中国家是技术追赶型国家，在发达国家向他们低价转让技术时，发展中国家技术进步会更大。其次考虑到 GDP 溢出，也就从经济机制上追溯了发达国家的碳排放转移问题。对中国有利的研究必须考虑这两个问题。对于技术进步问题， van der Zwaan et al （ 2002 ）的 Demeter 模型构建了包含内生技术进步的 CO2 减排影响模型。其中，技术进步被看作为一个累积生产量的函数。模型主要分为两个部分来展开的，首先考察不包含干中学的部分，其次再考察包含干中学的部分。王铮，蒋轶红，张焕波等（ 2006 ， 2007 ）基于新经济增长理论对原有的气候保护模型作了以下四个改进：（ 1 ）改写传统的 Cobb － Douglas 生产函数，将资本存量分为物质资本和人力资本两项，这样可以衡量作为生产要素之一的人力资本对经济增长的贡献。（ 2 ）研究了人力资本和教育投资、国民产出之间的关系，将人力资本内生到模型中，构造人力资本内生化方程。（ 3 ）通过考察发生在能源系统中的干中学过程，从而发现技术进步的另一个影响作用。（ 4 ）发现能源需求与其它社会经济变量之间的关系，并构造能源需求预测方程，从而建立起能源需求与国民产出之间的关系。但是这个模型技术进步不是完全内生化的，对于减排技术多样性、海洋的反馈机制、城市化的作用以及多国博弈行为都有明显不足。需要进一步突破。这个模型得到的结果是即使在自由排放条件下碳排放比预期的要降低。张焕波，王铮（2007）还设计了一个控制全球减排的方案，这个方案得到如果控制全球温度本世纪不超过2.5C，全球的碳减排努力可以明显降低。对于各国 GDP 溢出问题， 2002 年开始受到重视（ Grubb ， Hope. ， Fouquet. ， 2002 ）， Delling 等（ 2004 ）采用动态 CGE 模拟有溢出关系的各国减排问题，但是仍然没有考虑技术进步。王铮，黎华群（ 2007 ）结合 Mundell-Fleming 修正模型与 Pizer （ 1999 ）的连贯状态型（ State-contingent ）模型和 Van der Zwaan 的 Demeter （ 2002 ）模型，王铮，蒋轶红，吴静（ 2006 ）接合起来构建了包含内生技术进步的 CO2 减排影响模型，就对中美气候保护的 GDP 溢出建立了两国模型。模拟发现，无论两个国家中的任何一个加大生产性减排，对对方均有负面影响，但是均不减排又面临对长期发展的威胁。在中科院项目支持下，我们已经初步开发出一个包括中国、美国、欧美、日本、俄罗斯之间存在溢出，并且包含世界其他地区的 Nordhaus- van der Zwaan et al- 王铮结构的模型，目前不能解决的仍然是减排技术多样性、海洋的反馈机制、城市化的作用以及多国博弈行为和所有国家的溢出。基于目前的面向全球经济的配额问题，我们的模拟发现，如果保持目前的技术进步速度的 2/3 ，国际合作，适当减排， 2100 年，把全球温度控制在 2 ℃ 内是不会引起全球经济衰退和中国经济衰退的。这个问题的关键是发达国家廉价向发展中国家转移节能技术，不然发展中国家因为技术进步投资而大大增加经济风险。当然，技术进步的不确定性也是一个需要深入研究的问题。; 个人分类: 为科学而科学|6475 次阅读|1 个评论

关于复杂性的一封通信: 王铮 2008-11-9 08:56; ** 所长：如我那天建议的，我觉得作为复杂性基础研究，应该适当增加下列研究方向： 1 复杂系统的分类及其特征（复杂系统也应该有类型，这种类型带有自己的特殊性，实际上钱学森的开放的复杂的巨系统与波波夫的宏系统观念就是一种分类，网路系统也是分类出来的，分析是综合的基础）。 2 复杂性与简单性的相互转化（如暴雨过程是混沌的，但是降水日的降水量可以预报和稳定分布，这说明复杂性向简单性转化）。 3 复杂系统的尺度层次和混杂性（考虑不同尺度的复杂现象和构成组，在一定观察尺度下表现不同，而所谓混杂（ hybrid ）系统，个体与总体可以同时在涌现中发挥作用） 4 涌现的类型及其与上述三项内容的关系（含涌现的动力学和测度、涌现与统计的关系。混杂在涌现中的作用等等）敬礼王铮; 个人分类: 为科学而科学|4249 次阅读|2 个评论

碳排放政策的经济影响复杂性：气候保护科学问题2: 王铮 2008-11-8 07:15; 调整碳排放的产业经济政策的经济影响复杂性碳排放其实离不开碳排放政策的调整。例如征收碳税、增加碳汇、改变进出口贸易物品、调节汇率和采用 CCS 技术都是调整政策，而这些调整政策必然冲击经济。因此需要从产业经济政策、税收、进出口、技术替代、能源替代等角度研究碳排放及其经济影响的复杂性。针对产业政策对排放量和经济系统产生影响，西方国家在 1990 年代初就纷纷开展工作。采用的方法是可计算一般均衡（ CGE ）模型，通过一系列方程来描述一个开放（或封闭）的经济系统，如生产方程、需求方程、价格方程等等。消费者根据商品价格选取对一系列商品的消费组合使自己的效用达到最大；生产者（企业）投入资本、劳动力及中间产品进行生产，根据最终产品的价格以及生产要素的价格来确定要素投入比例以使利润达到最大。最后经济系统通过一系列闭合条件（均衡条件）达到均衡，如需求供给均衡、收入支出均衡等等。 CGE 模型通常假设在一个已处于均衡状态的经济系统上，对其中某些经济变量（如税收、转移支付等）施加一定程度的扰动，来判断该扰动对排放和经济带来的影响。根据研究的不同可以对 CGE 模型进行有针对性的设计。这类 CGE 里著名的模型有 OECD 的 GREEN （ 1992 ， 1994 ）模型和 LINKAGE (1995, 2005) 模型、美国西北国家实验室的 SGM （ 1994 ）模型，美国能源部的 G-Cubed(1997,2004) 模型和日本国家环境研究所的 AIM （ 1994 ）等模型。对于中国问题， Zhang （ 1997 ）就用 CGE 分析这个问题，后来郑玉歆（ 1999 ），王铮等（ 2002 ， 2003 ， 2007 ），王灿等（ 2003 ， 2005 ）都做了研究。我国的产业经济政策对减排量与经济系统影响研究，尽管有了起点，但是目前具有两个弱点：第一忽视国际作用。在国际上， Babiker （ 2005 ）利用多区域（多国） CGE 系统研究了京都议定书的减排国际合作目标对全球宏观经济各部门能源密集型产品在全球布局产生的影响。 Babiker （ 2005 ）构建的全球多区域 CGE 经济系统包括 7 个区域： OECD 国家，石油出口国家 OEX ，前苏联 FSU ，中印 CHI ，亚洲经济体 DAS ，南美经济体 DSM ，世界其他 ROW 。考虑了 7 组商品：煤 COL ，天然气 GAS ，原油 CRU ，精炼油 OIL ，电力 ELE 等 5 种能源产品以及另外 2 种非能源产品，能源密集产品 EIS 和非能源密集产品 OTH 。这一多区域模型在我国还没有见到报告，而它是在世界经济一体化下需要完成的。第二已有工作基本上把国民经济产业部门划分为 17 个部门，过于粗糙，影响适应性。王铮课题组目前正在致力开发一个行业更细致的系统。但是目前遭遇有些技术可能，主要是数据问题和算法的适应性。其实还有一个根本的问题， CGE 的动态化。现在所有 CGE 动态都在何必投入产出系数的演变，就是技术进步的作用，把现在的技术消耗用于未来，是一个地形的错误。当然目前有些进展， Fisher-Vanden 和 Wing （ 2008 ）研究了不同研发（ RD ）类型对碳排放的影响。其中效率提高型 RD 有助于减弱能源强度，而质量改进型 RD 则会提高能源强度。因此，就要发展动态 CGE ，动态 CGE 模型是将自上而下的 CGE 模型与自下而上的内生增长模型结合起来。既考虑了宏观层面的经济均衡，也同时照顾到了资本积累和技术进步等微观的企业行为，因此较静态 CGE 模型有更有利的优势。对于动态模拟，关键是投入产出表外推、其次是递推算法的相容性，这就引出大量的建模、数据采掘、算法问题。总之，为了完成产业经济政策对碳排放量和经济影响的复杂性，需要完成具有详细部门的国际贸易条件下面向碳排放政策与策略的有关产业政策的动态 CGE 开发。; 个人分类: 为科学而科学|5694 次阅读|1 个评论

经济增长中的碳排放规律：气候保护科学问题1: 王铮 2008-11-6 07:24; 1992 年世界银行出版的《世界发展报告》重点且详细地研究了经济发展与环境恶化的主题，发现有的环境指标随经济发展进程开始好转，如安全饮用水和城市卫生，有的呈现倒 U 型曲线关系，如 SO2 和 NO2 ，但碳排放却在不断地增多加重。 1997 年联合国气候变化框架公约京都会议之后， CO2 被认定为主要的温室气体，碳排放也成为国际社会关注焦点。这时在科学上提出两个问题：碳排放的增长趋势与碳排放是否存在 EKC 曲线（ Schmalensee,et al 1998 ）。关于碳排放趋势，首先是作为能源使用产生的碳排放。各种能源燃烧释放碳的机制已经清楚，现在的问题是能源结构如何改变，以及碳排放的变化。对于能源结构的演变，通常采用马氏链预测，因为能源设施一旦使用，符合马氏链特点。根据陈少峰（ 2008 ）预测中国的能源结构变化趋势估计， 2050 年，中国的能源结构分别为煤 47.3% ，油 19.0% ，气 13.1% ，非碳能源 20.6% 。但是，这个趋势没有考虑到到达一定时间资源供应和保障就业的需求，会影响能源结构。如一般认为，中国的煤炭消费不能低于总能源的 40% ，关于能源结构演化的这种复杂性，构成了未来 5 年的研究问题。影响碳排放速度的还有产业结构变化和城市化速度变化。关于城市化率变化对碳排放速度的影响，陈锐（ 2008 ）发现存在城市化对产业结构变化的影响，但影响的不确定性因子很多，目前还没有明显的规律。 Mart nez-zarzoso （ 2008 ）同样采用了随机 IPAT 模型，基于 95 个国家 1975-2003 年的统计数据，分析发现人口增长与排放之间存在正相关关系，而城市化率与排放之间的关系则并不单一，可以看到当城市化率较低时城市化率与排放量具有正相关性，而当城市化率较高时表现为负相关性，且这个分界点大约在城市化率 60% 左右。然而问题还不是仅仅存在一个转变点的问题，在这些城市化比较高的国家，他们实际上使用了节能产品，而节能产品的生产转移到了发展中国家，发展中国家生产节能产品产生了碳排放，因此需要就人口城市化过程碳排放的发生学机理进行研究，而且在一个全球范围内看，显然这个问题具有复杂性。碳排放趋势还决定于技术进步的速率。王铮，王丽娟，吴静（ 2008 ）研究发现，无论中国还是美国，技术进步带来的能源降低都是以指数形式下降，现在的问题是这种下降速度是否稳定，特别是技术创新对碳排放的影响。查国内外相关文献，我们还没有发现关于技术进步与碳排放的定量分析结果与模型，实际上由于创新具有某种不确定性和涌现特征，我们需要在复杂性框架里研究这一问题，所幸的是，戴霄晔，刘涛、王铮（ 2006 ， 2008 ）对创新的涌现问题发展了一个自主体模拟的模型，取得了很好的成果。在这些变化中，最不确定的是经济冲击。 Moomaw 和 Unruh （ 1997 ）以 16 个 OECD 成员国为研究对象，对碳排放强度和 GDP 进行图形显示，发现 1974-1975 年间，由于石油危机，导致了各国节能潮流，很多成员国出现了倒 U 型趋势。因此能源消费和碳排放的问题，需要在更为复杂的经济背景下研究。另外，不仅是能源使用，一些生产过程也产生碳排放，例如水泥生产。这个问题涉及生产环节，分析不复杂，但是特别烦。中国目前还缺少这方面的研究。王铮、马晓哲计算发现，如果如果仅仅考虑能源的碳排放，人均碳排放最多的是山西省，如果同时考虑水泥生产等，人均碳排放最多的是山东省。由此可见，并非能源使用就可以说明碳排放问题。关于碳排放趋势，其次的问题是是否存在碳排放的环境库茨涅兹曲线（ EKC ） . Moomaw 和 Unruh （ 1997 ）对能源使用产生的碳排放和人均收入数据进行三次拟合发现在，对应排放高峰的人均 GDP 为 12813 美元出现碳排放高峰。它似乎揭示 EKC 存在。何琼，王铮（ 2007 ）证明在技术进步条件下，只要投入环境治理， EKC 曲线存在。 Moon(1997) ，破除以往采用计量经济学方法研究 EKC ，转而从最优增长理论分析经济增长与碳排放关系，王铮，朱永彬等（ 2008 ）进一步给出在经济平衡增长条件下的模型与模拟形式，按目前的能源结构变化趋势和技术进步速度，中国 2040 年左右达到碳排放高峰。 Coondooa, Dindab(2008) 则通过计量经济方法估计了各个大洲创新 EKC 的可能性。不过问题仍然存在复杂性， Roberts 和 Grimes （ 1997 ）同样在 EKC 假设上研究碳排放强度。他们选取了 147 个国家 25 年间（ 5 年为间隔， 1965 ， 1970 ， 1975 ， 1980 ， 1985 ， 1990 ）的碳排放强度和 GDP 数据，取对数并进行散点图和最小二乘法检验。通过按人均收入将被研究国家分为三组，发现高收入国家存在 EKC 曲线关系，中低收入国家不存在，由此推断 EKC 是高收入国家将高排放工业转移到发展中国家进行污染避难导致的， Roca 和 Alcantara （ 2001 ）对西班牙进行研究，没有发现能源强度降低的趋势。不过按照何琼，王铮（ 2007 ）的工作，技术进步条件下，只要投入环境治理，全球 EKC 曲线是存在。 Friedl 和 Getzner （ 2003 ）认为线性和二次模型不适用于奥地利，而三次模型更适用。结果发现 1960-1999 年间碳排放和 GDP 之间呈大写伽马型曲线。实际上在最近几年某些国家利用中国大陆没有碳税的政策，纷纷把碳排放高的企业搬到中国，导致中国碳排放飙升。王铮，陈邵峰等的研究发现美国、法国的碳排放高峰表现有大写伽马型特征，因此对 EKC 的研究需要深入，在理论上需要突破，对具体国家需要进一步分析。特别是要研究，在存在国际经济贸易和产业化分工的条件下，中国和主要国家是否存在 EKC ，这个 EKC 的峰值在哪里？; 个人分类: 为科学而科学|6825 次阅读|0 个评论

打赌解决不了科学问题：西部地震后东部相对稳定的规律是否存在？: 杨学祥 2008-10-9 07:06; 图 1 中国地震带及近期地震分布（据陈龙珠， 2008 ）首先要澄清一个事实：我并不是批驳你的观点，而是论证了胡焕庸线的地质意义：它只是一个近似直线，只有统计意义，即出现概率的大小。我的质疑只是说你的两个推论需要地球物理根据支持。因为胡焕庸线以东不只是深圳，这样大的区域划为安全区要有确凿的证据或根据。我并不认为深圳一定要发生大震，因为我没有确凿的证据，一切尚需要认真地讨论研究，打赌解决不了科学问题。其次要澄清，中国中西部地震后，东部相对稳定的事实是否存在？能否给出中国东西部强震交替发生的事实资料和理论根据。在 1976 年 1 年内，胡焕庸线东西部就发生了 6 次 7 级以上强震，西部地震后东部相对稳定的规律没有确凿证据： 1976-05-29 7.30 云南龙陵 1976-05-29 7.40 云南龙陵 1976-07-28 7.80 河北唐山 1976-07-28 7.10 河北滦县 1976-08-16 7.20 四川松潘平武间 1976-08-23 7.20 四川松潘平武间第三，补充图看到了。按照板块理论，印度板块向北推挤青藏高原，形成汶川地震，按照稽少丞介绍的亚洲大陆逃逸构造活动理论，青藏高原以东并不安全。学者陈龙珠给出的地震分布图（见图 1 ）和 2008 年地震表明，东部地区并不稳定。中国地震信息网最新地震 (2008-10-08 22:32) 西藏自治区拉萨市当雄县发生 5.4 级地震 (2008-10-06 21:04) 西藏自治区拉萨市当雄县发生 5.2 级地震 (2008-10-06 17:16) 西藏自治区拉萨市当雄县发生 6.6 级地震 (2008-10-06 00:41) 新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县发生 5.7 级地震 (2008-10-06 00:46) 新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县发生 6.8 级地震 (2008-09-25 10:31) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 6.0 级地震 (2008-09-10 11:56) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 5.2 级地震 (2008-09-10 11:43) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 5.1 级地震 (2008-09-09 18:22) 台湾宜兰以东海中发生 5.2 级地震 (2008-08-31 17:10) 四川省凉山彝族自治州会理县、攀枝花市仁和区交界发生 5.6 级地震 (2008-08-30 21:08) 新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州和静县发生 5.3 级地震 (2008-08-30 17:14) 四川省攀枝花市仁和区、四川省凉山彝族自治州会理县交界发生 6.1 (2008-08-26 03:30) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 5.0 级地震 (2008-08-25 22:46) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 5.2 级地震 (2008-08-25 21:30) 西藏自治区日喀则地区仲巴县发生 6.8 级地震 (2008-08-21 20:49) 云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生 5.9 级地震 (2008-08-21 20:42) 云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生 4.9 级地震 (2008-08-20 06:15) 云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生 5.0 级地震四川余震（略） (2008-08-09 06:44) 台湾恒春以东海域发生 4.7 级地震四川余震（略） (2008-07-17 06:58) 青海唐古拉地区发生 5.3 级地震 (null) 四川绵竹发生 5.0 级地震 (2008-07-13 22:58) 台湾恒春海域发生 6.0 级地震 (2008-07-12 05:35) 台湾恒春海域发生 5.2 级地震 (2008-07-10 07:19) 四川平武与江油交界地区发生 4.0 级地震 (2008-07-07 14:32) 黑龙江龙江县发生 4.6 级地震 (2008-07-05 09:36) 福建厦门市、龙海发生 4.4 级地震 (2008-07-03 04:23) 西藏班戈县发生 5.1 级地震 (2008-06-29 20:47) 西藏班戈县发生 5.5 级地震 (2008-06-23 05:38) 四川青川县发生 4.1 级地震 (2008-06-19 18:25) 四川青川陕西宁强发生 4.4 级地震 (2008-06-18 16:12) 青海唐古拉地区发生 5.0 级地震 (2008-06-18 13:23) 青海治多县发生 5.4 级地震 (2008-06-17 21:40) 四川平武县发生 4.0 级地震 (2008-06-17 13:51) 陕西宁强县发生 4.5 级地震 (2008-06-11 06:23) 四川汶川县发生 5.0 级地震 (2008-06-11 00:27) 陕西宁强县发生 4.3 级地震 (2008-06-10 22:15) 青海海西唐古拉山发生 5.4 级地震 (2008-06-10 19:04) 青海海西唐古拉山发生 5.1 级地震 (2008-06-10 18:04) 青海海西唐古拉山发生 5.5 级地震 (2008-06-10 14:05) 内蒙古鄂伦春自治旗与阿荣旗交界地区发生 5.2 级地震 (null) 四川彭州发生 5.0 级地震 (2008-06-09 01:56) 青海海西自治州发生 5.0 级地震四川余震（略） (2008-06-02 00:59) 台湾台北发生 5.0 级地震四川余震（略） (2008-5-14 12:2:5) 四川汶川县发生 5.6 级地震四川余震（略） (2008-5-14 2:52:3) 台湾台东发生 5.1 级地震四川余震（略） (2008-5-12 17:7:3) 四川汶川县发生 6.0 级地震 (2008-05-12 14:28) 四川汶川县发生 8.0 级地震 (2008-5-11 4:12:2) 台湾以东海中发生 5.6 级地震 (2008-4-24 2:52:1) 台湾东部海中发生 6.1 级地震 (2008-4-20 21:52:) 新疆裕民县发生 5.1 级地震 (2008-3-30 17:12:) 甘肃肃南裕固族自治县发生 5.0 级地震 (2008-3-26 19:12:) 新疆于田县发生 5.0 级地震 (2008-3-24 23:50:) 湖北竹山县发生 4.2 级地震 (2008-3-21 21:0:1) 云南盈江县与缅甸交界地区发生 5.0 级地震 (2008-3-21 20:30:) 新疆洛浦与西藏日土交界地区发生 5.0 级地震 (2008-3-21 8:50:1) 新疆于田县发生 5.2 级地震 (2008-3-21 8:50:1) 新疆于田县发生 5.0 级地震 (2008-3-21 8:50:1) 新疆于田县发生 5.2 级地震 (2008-3-21 8:50:1) 新疆于田县发生 5.1 级地震 (2008-3-21 8:50:1) 新疆于田县发生 7.3 级地震 (2008-3-11 8:51:5) 河北卢龙县发生 3.9 级地震 (2008-3-10 8:49:4) 河南封丘、长垣与兰考交界发生 4.3 级地震 ( 2008-3-7 8:34 :56) 福建宁德市古田县发生 4.2 级地震 ( 2008-3-5 8:32 :5) 台湾台南、高雄县间发生 5.1 级地震 (2008-2-20 17:25:) 台湾花莲沿岸发生 5.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 西藏改则发生 5.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 西藏改则县发生 6.0 级地震 (2008-1-31 17:50:) 西藏改则县发生 6.9 级地震 (2008-1-31 17:50:) 河北蔚县发生 3.2 级地震 (2008-1-31 17:50:) 广东阳西发生 4.0 级地震 (2008-1-31 17:50:) 河北昌黎发生 3.3 级地震 (2008-1-31 17:50:) 云南文山州富宁县发生 4.1 级地震 (2008-1-31 17:50:) 台湾宜兰以东海中发生 6.3 级地震 (2008-1-31 17:50:) 台湾以东海中发生 5.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 福建省泉州市永春县发生 4.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 台湾台东近海发生 5.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 东海海域发生 6.0 级地震 (2008-1-31 17:50:) 台湾花莲以东近海发生 5.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 新疆伊犁地区特克斯县发生 5.7 级地震 (2008-1-31 17:50:) 广西天峨发生 4.0 级地震 (2008-1-31 17:50:) 云南普洱哈尼族彝族自治县发生 6.4 级地震 (2008-1-31 17:50:) 西藏妥坝县发生 5.6 级地震 (2008-1-31 17:50:) 西藏日土、改则交界地区发生 6.1 级地震 (2008-1-31 17:50:) 东海发生 6.0 级地震 (2008-1-31 17:50:) 东海发生 6.5 级地震 (2008-1-31 17:50:) 东海发生 6.3 级地震 http://www.csi.ac.cn/manage/html/4028861611c5c2ba0111c5c558b00001/_SUBAO/indexhtml 参考文献 1．杨学祥 . 安全地区质疑：中国东部新华夏构造带与胡焕庸线 . 发表于 2008-10-8 21:08:03 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=41971 2．嵇少丞 . 亚洲大陆逃逸构造活动（地震）及其中国应该采取的紧急对策 . 发表于 2008-9-3 5:52 :18 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=37265 3．陈龙珠 . 我国近期地震震中与既有地震带关系草图 . 发表于 2008-10-8 21:08:39 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=41972; 个人分类: 学术争论|5168 次阅读|17 个评论

一旬流水账: 王铮 2008-9-19 00:25; 2008-9-10 今天到兰州参加中国 GIS 协会理论与方法作业委员会学术会议，吴静同来。寒旱所的派车到机场接了我们。住西北宾馆，蔡砥也来了。晚上，我，吴静、蔡砥开会讨论了《地理计算概论》写作计划，感到地理计算目前体系还不清楚。 2008-9-11 今天是大会报告，大会的水平不错。黎夏和岳天祥的报告优秀，不过他们分别把地理模拟限于非数值算法和数据拟合，有些偏颇。我作了题为《地理计算的模型及建模问题》的报告。提出地计算模型包括： l 数据模型：最常见的 GIS 形式，由大量数据系列构成，它的模型形式有两种类型： 1 、以数据关系为基础的数字模型，如狭义的数字地球； 2 、以数据信息提取为目标的时空数据挖掘。 l 数值模型：以数学模型为基础的面向模拟的模型类型，如日本的地球模拟器。 l 非数值模型：以算法规则为基础的面向模拟的模型类型，流行的包括细胞自动机、以自主体为基础的模拟 l 计算模式模型：以网络计算模式为对象的模型报告中，我批评了数据挖掘的形式化，也质疑了地球模拟器。会上就数据同化定义与寒旱所李新发生争论。他认为数据同化就是根据观察值估计初值，从而得到更多的计算结果，是状态估计。我认为这样对一般地学没有意义，因为地学方程不清楚。为了使得同化有更广泛的地学意义，应该定义同化为根据观察值估计参数与初值，但是不包括方程的结构估计，从控制论看都是状态估计，换到泛函分析的观点，就是结构给定下的参数估计了。 2008-9-12 上午主持了个会场，吴静做了结合 GIS 的自主体模拟平台开发。下午开始中山大学张新长的同学，现甘肃省测绘局某处长带我们看了兰州的黄河，接着赶回会场，听了几个报告。晚上西北大学赵军老师及其研究生带我游览城市夜景。腿痛，没有走远。 2008-9-13 本来计划去武威，路上说天水市长已经安排好了，改去天水。这次考察除了旅游业我有个猜想，夏娃，就是夏的娲，娲是最初的女性领袖，也许是线粒体母亲。中国史书的夏不存在，而是一个时间更漫长的夏。来到天水才知道天水旅游资源十分丰富，我过去认识不足了。 2008-9-14 中秋节，考察，作慰问信：大漠边城人未归，万里河山共清辉。虽难中秋同追月，为君三举夜光杯。按妻的要求，晚上，返回北京。北京雨，未能见到月亮，不过毕竟赶回家了。朱永彬电话汇报了他的动态CGE文献阅读的结果。 2008-9-15 修改李兵起草的报告，报告文字就有问题，内容是问题不突出，关键是要论证 RD 活动为什么现在需要也可能成为一个独立的中间产业。。给天水市写了其旅游业发展的三点意见。对天水的考察发现经济圈与旅游圈不重合，虽然给出了一种解释，还需要进一步研究，不过关于心理距离的想法可以作为模拟基础。 2008-9-16 上班第一天，上午参加了研究所基金评审。下午就国家经济安全政策模拟器问题，开展了讨论，现在的基础是动力学分析不够，投入产出表的外推方法不足。对于我提出的外推法，王帅提出了疑问，我题的方法，对于第一产业分析失效。晚上接着改李兵报告。收到上海教委就我给韩正市长写的信的答复，仅仅给出了数据，没有回答关键性政策问题。我给上海领导人的信，每信必回，上海的行政管理水平就是高 2008-9-17 计算机又出问题，折腾一天。孙翊发现杨念编制的4区域投入产出表似有问题。下午 16 ： 00 许， W 处长来电，告诉我说与有关人员谈彻底崩了。其人对 W 处长找了上级领导司长很不满意。 W 说，赶快叫院长找部长吧，你们别自己找了。我感到把我们逼到绝路上了。美国已经宣布救市，国家经济安全的问题已经迫在眉梢，我准备为课题一搏。同时时不待人，同意孙翊换论文题目，模拟可能的冲击对各区域收入和社会平等的压力。趁今年还有些课题费，能够维持。 2008-9-18 今天是918，注意到奶业危机和国际金融危机前兆，真是中华民族到了最危险的时候。然而我们能提出什么具体的意见呢，凭猜不行。加拿大已经把政策模拟器提高到1第16版了。思考了一夜，决定就政策模拟器问题，给万钢部长写封信。经济危机有可能来了，国家太需要政策模拟器了。我只有最后挣扎了，希望部长能理解。国际上六大银行行动了，国内也托市了。见了中山大学的申请研究生的吕，人很好，有自信，可惜就是我们专业差距偏大，推荐给了陈锐。吴静代表我去郑州作气候保护方案模拟结果报告。高林送来他们得CCS技术成本的估计，我们讨论了些问题。决定10月6日项目组开会讨论下一步的气候保护方案。不过现在最担心的是，金融危机问题。; 个人分类: 生活点滴|3366 次阅读|6 个评论

世界各国的碳排放量: 王铮 2008-9-10 00:55; 最近我的课题组计算完成了 1985-2005 年的各国碳排放量， 1985 年人类开始认识到二氧化碳的增温作用。我们可以看到，在过去 20 年，美国的人均碳排放量是中国的 9 倍。中国在气候保护谈判中，应该理直气壮地提出发达国家承担损失责任和更多减排义务。中国 2004 年的人均碳排放量 0.99 吨碳，低于全球平均水平人均碳排放量 1.16 吨碳。其中美国 2004 年人均碳排放 5.5 吨碳，计算表明，不实行减排，到 2015 年左右而不是现在我国的碳总排放量超过美国成为第一大排放国，到 2100 年中国将达到 5.22GtC ，相比 2005 年增长了 245.34% ，总排放量占世界排放量的 26.14% 。但是从人均碳排放量来看， 2100 年中国的人均碳排量仅仅比日本和世界其他地方高，人均累计碳排放（ 2005-2100 年）只比世界其他地区高，处于六个国家（地区）的倒数第二。从这点看，我国作为负责任的大国，我们有必要更积极地投入碳减排。尽管在在过去的 25 年中，我国单位 GDP 的 CO2 排放强度年下降率达 5.4% ，能源增长均为 GDP 增长的对数函数，为全球减缓 CO2 排放做出了实质性的贡献。发表此文也回答了黄庆先生上次对我提出的问题。 1985-2005 每年人均排放量（吨碳 / 年）中国 0.554 前苏联 2.807 美国 4.803 日本 2.218 欧盟 2.657 其他国家与地区 0.390; 个人分类: 为科学而科学|16437 次阅读|6 个评论

资源约束下两区域的增长: 王铮 2008-8-14 20:41; 区域开发中的一个重要问题是自己的资源是出售还是自己开发，王铮、滕丽和蔡砥最近发表在《自然资源学报》（不是SCI，不过国人可以看到）试图回答这个问题。摘要多区域增长溢出与资源约束下的可持续发展是区域增长研究领域两个非常重要的课题。但是，多区域增长溢出的研究往往忽略了资源的约束；而可持续发展研究往往缺少了对多个区域的考虑。本文将区域增长、资源贸易以及资源开发的溢出等因素结合起来构建了两区域的增长模型，其中一个区域出售部分自身资源，另一个区域利用其他区域资源。在模型基础上，论文通过调整模型各参数进行了模拟分析，研究发现在技术进步缓慢时，落后区域适合出售资源，在区域内部技术溢出很强烈的情况下，落后区域将资源投入生产比出售资源获得的收入大。两区域经济系统通过调整区域出售资源的比例可以获得双赢的结果。文章第一部分回顾了多区域增长溢出与资源约束下的可持续发展的研究进展，第二部分提出模型，第三部分是对参数变化形成的影响展开详细分析，第四部分是结论和讨论。结论与讨论多区域经济增长的相互影响是一个突出的经济学问题。自然资源的溢出在现有的溢出研究中是一个相对薄弱的环节。本文构建了一个两区域自然资源溢出模型，并进行了数值模拟，对区域经济增长中的相互作用进行了探讨：（ 1 ）通过对模型的模拟，我们发现在区域技术进步很强烈的情况下，将资源投入生产比出售资源获得的收入大。这对于那些自然资源丰富但资本存量不足的区域而言，知识的区内溢出是关键。（ 2 ）从一个区域决策来说，区域可以对出售资源的比例进行调整，就象石油输出组织根据石油价格进行生产量的调整一样。当出售资源的价格一定的时候，通过调整资源的贸易量也可以达到区域双赢的局面。（ 3 ）模型中关于资本 K 与自然资源可利用量 N 的关系，本文只讨论了一种，而根据 Brestchger （ 1999a ）的讨论，可能有多种，当然，基本思想是一致的。资本 K 的积累，不会引起环境的改善，而只会恶化环境，导致可用资源的减少。这种认识与一些经济学家的认识是不尽一致的，例如他们认为可能存在环境库兹涅茨曲线，然而由于地球的有限性，各态历经不能成立，库兹涅茨曲线不一定成立。所以可利用资源和资本的函数关系还有待做出修正，这是模型进一步研究的一个方向。; 个人分类: 为科学而科学|4195 次阅读|0 个评论

似乎不是马寅初最早提出中国需要节育: 王铮 2008-7-23 09:11; 谁在中国最早提出需要节育，这个问题好像很简单，马寅初呀。马寅初1957年发表《新人口论》提出中国要节育。可是一直困惑我的问题是，1956年《地理学报》载文《伪科学的白吕纳人地思想》批评李希霍芬、张印堂、胡焕庸提倡人地关系协调，写道：他们宣扬开荒是治标，节育才是治本。由此看来1949年前就有人提出节育。而且提出者似乎不包括马寅初。按姓名排列，是李希霍芬，还是张印堂？新近看了苏青先生的文章，苏先生提出《中国具有重大影响的50项科技事件》，我想不仅需要正面总结，我们更需要总结教训。1950年代开始对人地关系协调思想的批判导致了中国人口增长不节制和环境的破坏，这些科技事件需要认真总结。李希霍芬 showElementsTop(0); 　　李希霍芬是德国地理学家、地质学家，近代早期中国地学研究专家。1833年5月5日生于普鲁士上西里西亚卡尔斯鲁赫（今属波兰）。1856年毕业于柏林大学。曾任柏林国际地理学会会长、柏林大学校长、波恩大学地质学教授、莱比锡大学地理学教授等。1905年10月6日在柏林逝世。李希霍芬早年曾研究蒂罗尔和阿尔卑斯山脉地质，成功地建立了南蒂罗尔的三叠系层序。他对喀尔巴阡山、多洛米蒂山和特兰西瓦尼亚区域地质的研究也卓有成效。1860年，他作为地质学家，应邀随同德国经济使团去远东，访问了锡兰（今斯里兰卡）、日本、台湾、西里伯斯、爪哇、菲律宾，并从曼谷旅行到缅甸的毛淡棉。1863年1868年在美国加利福尼亚进行地质调查，发现了金矿。李希霍芬1868年9月到中国进行地质地理考察，直至1872年5月，将近4年，走遍了大半个中国（14个省区）。回国之后，从1877年开始，他先后写出并发表了五卷并带有附图的《中国──亲身旅行的成果和以之为根据的研究》。这套巨著是他4年考察的丰富实际资料研究的结晶，对当时及以后的地学界都有重要的影响。他在《中国》第1卷里，以专门的章节论述了中国的黄土，最早提出了中国黄土的风成论。他也采集了大量各门类化石，收集了很多各时代地层资料。德国古生物学家弗莱希、施瓦格、凯塞尔等对李希霍芬所采化石的研究论文也发表在《中国》各卷中。李希霍芬在辽宁、山东、山西和河北北部建立了3条系统剖面。他首先提出了五台系和震旦系等地层术语。他对中国造山运动所引起的构造变形有开创性的研究。他在山东、北京西山、大青山、五台山等地发现了许多褶曲和正断层，在泰岭发现了逆掩构造，在《中国》第2卷中的中国北方构造图上，他画了一条被称为兴安线的推断构造线，从兴安岭经太行山，一直达到宜昌附近。他还提出了中国北方有一个古老的震旦块，是一个具时间关系的地质构造单元。他在《中国》第2、3卷中，将中国各地火成岩作为地层剖面中的一部分加以描述，如辽东古老的高丽花岗岩，秦岭天台山志留纪花岗岩，南京山地花岗岩、安山岩和玄武岩等。近代早期来华考察的地学家中，经历时间之长、搜集资料之丰富、发表著作分量之大，李希霍芬是极为突出的。他为中国地质、地理之研究，作了奠基性、开创性的贡献，尤其为当时的中国带来了近代西方地学、甚至整个自然科学的思想和方法，他是近代中国和西方国家科学交流的重要先驱，对近代中国地质学、地理学的产生和发展具有重大影响。; 个人分类: 为科学而科学|3690 次阅读|9 个评论

Science上Geller 等"地震不可预报”的观点不能令人信服: 王铮 2008-6-23 16:39; 2008 年 5 月 12 日， 14 点 28 分 04 秒，中国四川省汶川县境内发生 8.0 级地震，地震波及的有感范围包括中国的四川、宁夏、甘肃、青海、陕西、山西、山东、河南、湖北、湖南、重庆、江苏、北京、上海、贵州、西藏等 16 个省、自治区、直辖市。据中华人民共和国民政部报告，截至 6 月 7 日 10 时，汶川地震已造成 69134 人遇难， 374061 人受伤，失踪 17681 人，累计受灾人数达 4616.2165 万人。全球著名灾难评估机构 AIR 环球公司表示，此次强烈地震所造成的经济损失，估计将超过 200 亿美元（据路透社 2008 年 6 月 15 日报道）巨大的灾难，使得我们不能不队中国的地震预报研究作反思。 1990 年代后，中国科学界开始重视文章是否受到 SCI 检索，对中国学者的中文发表成果开始歧视，学术界弥漫着对中国人的研究成果不信任或者不屑一顾。这时， Geller 等（ 1997 ）《 Science 》发出的地震是不可预报的观点。中国人对地震预报失去了信心。然而， Geller 等（ 1997 ）的观点并不能令人信服。认为地震不可预报的观点首要的是认为针对预报的观察是 notoriously intractable ，这当然是正确的。但是作者理论上的进一步论证， the Earth is in a state of self-organized criticality where any small earthquake has some probability of cascading into a large event 在这里 small 的意义并没有被定义，同样 large event 也没有被定义。进一步地他们写道： Whether any particular small earthquake grows into a large earthquake depends on a myriad of fine details of physical conditions throughout a large volume, not just in the immediate vicinity of the fault. This highly sensitive nonlinear dependence of earthquake rupture on unknown initial conditions severely limits predictability. The prediction of individual large earthquakes would require the unlikely capability of knowing all of these details with great accuracy. 这里有一个在非线性动力学结构中的扰动敏感性问题。关于这个问题我们先看最著名的扰动敏感性例子洛伦茨蝴蝶，即所谓动力系统在某些情况下对于初始条件非常敏感，微小的改变就足以使整个系统的演化完全不同，也就是在大气系统中蝴蝶煽一下翅膀就可能引起飓风。然而这样的蝴蝶实际上并不存在。发现蝴蝶效应的 The Lorenz equation 是一组二阶常微分方程。这样一个描述大气环流的运动方程，实际上一个 2 维的流体并且受到来自底面的加热，这是一个十分简化的物理方程。这个简化忽视了微小程度的空气气团的温度差异和速度涨落，对参数采用了平均化。这个简化 - 平均化过程实际上把蝴蝶的扰动结果平均化了，这个气候系统是不允许存在真实的蝴蝶的。所以不存在蝴蝶煽一下翅膀就可能引起飓风的问题。飓风与蝴蝶在气候系统中完全是不同尺度层次的问题，实际上蝴蝶天体天天在煽动翅膀，世界上的飓风却是有限的，世界气候格局基本上稳定着，一个蝴蝶导致了气候反常，千千万万蝴蝶平均化挽救了气候系统。一个数学系统可能因为很小的扰动出现不可预测的未来，但是实际的物理系统并不存在这样的情况，至少他们受到能量守恒的限制。因此从自组织系统对初值的敏感性说明不了地震不可预测。因此导致地震发生的 samll 震动基本上应该是与最后的地震是一个层次的运动，这就是说地震前兆有可观察性。 Geller 等（ 1997 ）为了论证地震的不可预报性对中国 1975 年的海城地震预报作了质疑。质疑的理由是海城地震仍然死了人， 1328 deaths and 16,980 injured 。这不是一个充分的理由，预报了不等于消除了灾害，而是减灾。中国海城是一个人口密集区，按《中华人民共和国人口统计资料汇编1949-1985》数据，1964年海城的人口：745766人，1982年为956511人，其间的1975年应该在850000人。在这样一个人口群体中，在7，3级地震时仅仅死亡1328人，说明预报的极大成功，减灾的极大成功。 Geller 等（ 1997 ）接着提出 1976 年的唐山地震未能预报出来。实际上唐山地震被专家和群众预报到了，由于有关领导人的错误，导致了没有来得及公布这个信息。唐山地震正好作为反例。地震预报是艰难的，也许现在谈准确预报地震还为时过早。但是 Geller 等（ 1997 ）的论断缺少科学性。; 个人分类: 为科学而科学|6450 次阅读|25 个评论

经济系统复杂性研究的未来20-50年趋势估计: 王铮 2008-6-14 09:05; 这是我为中科院《复杂系统与复杂性研究未来50年发展线路图》有关章节提供的稿子，50年预测太难，登载出来，听取意见一、经济的复杂性对传统经济理论的挑战到目前为止，经济学对社会经济系统的认识实际上是一个零维理论。是不带空间坐标的理论体系。一个经济过程，只有时间演化，基本上不强调经济系统实际上活动在一个空间范围的。这个问题可以以我们熟知的凯恩斯理论为代表看。大家知道，凯恩斯理论的一个基本理论是刺激消费，促进需求，拉动增长。可是这个消费理论从复杂系统的角度看存在两个问题？第一是空间性，第二是有限性。先说空间性。这个空间就是经济系统说存在的地球空间被分裂为若干区域，这些区域的特性就是中国人从自己长期的经济地理活动中认识的具有区域分工性质和人口资源环境结构的地域生产综合体，这种区域有个特殊的类型就是国家。现在刺激消费，比如我们推进信息化，家家消费计算机，结果美国的 CPU 生产增长了，韩国的存储器生产增长了，刺激的是别国的消费，增长的是他国经济。当然你会说存在 GDP 溢出，中国消费了美国 CPU ，美国会消费中国棉布衬衫，都增长了。这个问题就更复杂了，现在是多少棉衬衫换一个 CPU ，这就有了国际贸易公平问题，公平这个东西具有复杂性，有点象数学上许多概念，定义不同可以引出不同的理论体系。这个复杂性不是我们通常说的复杂性科学的复杂性，而是另外一种复杂性。前者可以称为物理复杂性，后者是数学复杂性。由于这个区域的存在，所以由经济对象的空间性形成了多区域经济学。为什么不叫空间经济学呢？因为空间意味着坐标体系的引入，但是地球空间的复杂性使得这种空间分析异常困难，传统的空间经济学只好假设存在均质平原，结果空间经济学变成繁琐而无用的科学。另一方面，地域生产综合体的存在在加上政府的存在，意味着空间是分裂为个体形式作用的，这个分裂过程地理学叫区域分异，区域分裂为个体，个体有个性，这当然是种自主体（ agent ）。区域经济体以网络形式联系其他，这就形成一个刻画经济空间性的突破了传统零维体系的具有复杂结构经济体系。对于这个体系，克鲁格曼提出新经济地理学试图来描述他。因为他看到的是多国网络的存在。后来他把这个理论推进写了《空间经济学》，认为需要研究空间的经济学，这时克鲁格曼实际上认识到了多区域经济学，接着强调空间是经济学的最后前缘，这是正确的。但是由于空间的不连续性，解析分析难于应用，所以他们的《空间经济学》退回到了均质平原水平，优势变成了繁琐。再说有限性。我们还看凯恩斯的理论。在这个理论中。刺激消费就带来增长。比如说我们消费汽车，的确带来机械制造业和能源产业的增长。问题是能源有限，这样在供应有限的条件下能源就要涨价，这个涨价意味着货币贬值，加大消费，想刺激增长，能源就涨价了，并且带到其他产业涨价，这样企业只能减员增效，商业增加了。经济发生了滞涨。这时人们发现原来是能源供应不够。供应学派增长决定于供应的观点得以成立。可是增加供应是力量有限的，因为资源有限。解决的办法是通过技术进步建立资源节约型社会。技术进步改变了需求曲线。在这个过程中我们看到，在资源供应充分时，凯恩斯增加消费刺激增长，在资源供应不足时，增加消费带来滞涨，在没有技术进步的条件下，增长一定会停止。整个过程增长与消费、供应的关系是非线性的。系统非线性意味着分岔、突变、混沌等行为，经济出现了复杂性。有效性的存在还挑战了经济学的环境库茨涅兹曲线，即所谓的环境质量与人均 GDP 关系呈现倒 U 型。随着人均 GDP 增加，环境质量变差，人均 GDP 再增加，人类可以治理环境，环境质量变好。有些学者把实际上各国的人均 GDP 与环境质量放在一起，得到所谓截面数据，发现环境库茨涅兹曲线。一些学者，包括笔者已经证明库茨涅兹曲线在技术进步和环境可治理条件下、、存在，似乎皆大欢喜。实际上包括笔者在内的学者都没有考虑资源的有限性，为什么不考虑？太难。例如我与研究生何琼给出的一个证明花了 48 页 5 号字 A4 纸，而且是把污染过程线性化、可逆化的结果。而实际观察的国家不是独立的系统，发达国家不是采用治理解决了所有环境问题，提高了环境质量。环境质量的提高，很大程度是他们把污染产业转移到发展着国家。从物理学的观点看这个利用各态历经思想得到的库茨涅兹曲线的普适性根本就不成立。因为过程系综的单元不是相互独立的而且数量有限。所以环境与经济水平的关系具有更多的不确定性，这就是一种复杂性。有限性和空间性同时发挥作用的现象可以举出产业升级。根据发达国家的发展历史，近代产业发展先是工业化，接着第三产业发展。所以我们的经济学家、地理学家总是告诉地方发展第三产业经济发展的方向。可是人总是需要基本物资消费和使用生产和生活设备的。大家都发展第三产业了，谁来供应粮食的设备。如果世界的区域是无限多，区域形成演化序列，总会有区域会去生产。可是区域数量是有限的，单调的产业升级总会完成。没有基本物资消费和生产和生活设备的问题就发生，这样就可能刺激第一、第二产业重新提升地位，破坏了原来单调的产业演化分析，复杂性发生了。空间性和有限性或者说空间的有限性带来了经济现象的复杂性。二、未来新的研究方向在认识到经济现象的复杂性现象后，我们可能估计新的研究发现： 1 多区域经济学我们认为在未来 20 年，关于多个区域经济体并存、相互作用的多区域经济学将会发展起来，看看凯恩斯理论发展 50 年后受到充分的挑战，这个发展过程可能延续 50 年。关于多区域经济学，我估计未来 20 年的发展，首先要解决区域网络的问题，通过网络模式而不是 2 维模式把多个区域关联起来。这个网络需要研究相互作用形式、收敛性以及功能结构。区域溢出目前是多区域体系的基本研究内容。在最近 10 年到 20 年中，这方面的研究还会继续。因为目前不知道可以替代蒙代尔 - 弗莱明的 GDP 溢出的关系的完整非线性关系，不过这个替代必然发生，例如这个关系中的菲利普曲线已经被非线性化。其次，正在兴起的知识溢出模型会受到重视。目前的关于知识溢出的研究很多，正在孕育突破。目前的一个方向是把知识溢出与区域经济一体化联系起来，这样的结论必将对目前的区域一体化进程产生影响。例如包括笔者在内的有些研究者发现知识溢出阻尼大将使多国经济一体化会带来国家间经济发展不能收敛。 2 可持续发展经济学可持续发展经济学可以说是资源有限、环境有限约束下的经济学。这个经济学的最大特点是考虑供应的有限性和环境的约束性。与传统的环境经济学相比，它关注的是宏观经济问题。目前的研究水平大约停留在环境约束下的增长理论，但是还没有呈现典型的能够指导宏观经济的理论，或者说可持续发展经济学的理论目前还是缺失的。在这种情况下，我国学者热衷于可持续发展指标研究，显得减少科学基础。笔者认为，就像物理学在微观物理学、宏观物理学基础上形成宇观物理学。经济学在微观经济学、宏观经济学后也将有球观经济学。这个球观经济学承认地球的有限性、承认地球被划分为多个区域，这样就符合了多区域经济学与狭义的可持续发展经济学理论，去成立各位复杂的现象。在方法学上，可能如物理学，宇观的东西需要微观诠释，球观的经济也需要微观的诠释。为了完成这种诠释，需要承认作为经济学背景的空间性的存在，这就意味着传统的具有微观分析特点的空间经济学的发展。作为发展，目前哈佛大学学者发展的地理经济学，承认空间地理要素导致空间经济行为的差距和绝对比较优势的存在，可能与资源有限条件下的增长理论结合，形成球观经济学的基础。 3 计算经济学有些经济学分析越来越多地面对复杂性，传统的经验分析、计量经济学的统计分析和基于模型的解析分析将面临越来越多的困难。在这种情况下，计算机的功能就发挥了。这个功能的发挥，也就发展了计算经济学。目前计算经济学大约分为三种类型：其一是从数学模型重复的数值分析的方法，这种分析以可计算一般均衡（ CGE ）为代表取得了很好的成功，他复合经济学主流；其次是基于经济规则的基于自主体模拟（ ABS ）的非数值分析。这个方法在反映复杂性方面有独到优势，特别是它们可以开花经济学危机表现的涌现特征。第三。人机结合的实验经济学方法。实验经济学方法依据经济学理论或假设规定规则，让实验人员参与计算机虚拟的经济运行环境，作出经济选择。目前，计算经济学为了解决空间经济问题，与地理信息系统（ GIS ）结合。而他的发展往往与经济政策结合，表现为政策模拟是计算经济学的主流。不过需要说明的是，目前政策学家基本上承认数值模拟的结果，对于自主体模拟和实验经济学方法的结果还持慎重态度。不过，计算经济学及政策模拟正在成为经济学中的发展主流，尽管目前主流经济学家还没有对从模型出发的数值模拟方法以外的东西表现强烈信心。; 个人分类: 为科学而科学|4549 次阅读|2 个评论

区域经济分析模拟研究未来20-50年趋势估计: 热度 2 王铮 2008-6-14 08:48; 这是我为中科院的《区域发展研究50年线路图》的《区域发展分析模拟》写的稿子，预测50年太难，贴出来，听取意见目前发展情况在科学发展的历程中，目前已经经历了三种文化。最初人们通过经验总结逻辑关系，以文学语言分析科学问题，在这个阶段区域分析取得了辉煌的成就。科学的第二阶段以牛顿 - 尼布莱茨发明了微积分为标志，这时科学进入数学分析语言的时代，这个时代由于区域的复杂性，数学分析在区域分析中基本上限制在表象分析的统计分析和黑箱 - 灰箱系统的所谓系统分析，其功能有限，因此区域分析的经验分析仍然是主流的。进入 20 世纪后期，计算机文化兴起，钱学森说： 21 世纪文化是计算机文化。计算机以其强大的问题表达功能，在区域分析中取得了重大的进展，计算机模拟正在深刻地影响这区域发展分析。目前区域发展模拟分析的热点是区域经济的可计算一般均衡（ CGE ）分析。可计算一般均衡（ CGE ）模型是基于一般均衡理论建立的针对特定的经济系统的模型。局部均衡讨论的是经济系统中一部分变量之间的关系，而把其他部分视为常量。因此在系统受到外来冲击时，冲击响应是在部分经济部门或经济变量中产生。而一般均衡把经济系统作为一个整体，外生变量变化引起的经济系统的任何一部分的结构变化都会波及整个系统，导致商品和要素价格、数量的普遍变动，使得经济系统从一个均衡状态向另一个均衡状态过渡，在分析外来冲击时能表现牵一发而动全身的的特点。 Johansen 于 1960 年所开发的针对挪威经济的多部门增长模型，在世界上第一个建立了 CGE 模型。之后，一般均衡领域的一些主要经济学家对一般均衡解的存在性、唯一性、最优性和稳定性进行了发展和完善。 CGE 模型通过一组方程描述供给、需求等经济关系，并且在生产者利润最大化、消费者效用最大化等一系列优化条件约束下求解这一方程组，得出在各个市场都达到均衡时的一组数量和价格，反应了经济体通过对商品和要素的数量和价格的调整，实现瓦尔拉斯一般均衡理论所描述的供需平衡。 CGE 模型最初是用于分析国家范围内的政策和经济变化的影响，但随着 CGE 研究的发展，一个突出的问题是如何将 CGE 模型应用到区域水平上。之所以需要研究区域水平的 CGE 模型，是因为把全国整体上作为一个研究对象，分析一些问题的时候过于笼统。特别是对于中国这样的超级大国，国内各个区域无论是在资源禀赋还是在经济发展状况上都存在着很大差异。因此国家水平的 CGE 模拟结果并不能对各个区域的发展问题作出解释和引导，为了促进各地区的社会经济协调发展，避免仅考虑全国平均发展水平可能导致的决策片面性，有必要对地区水平的社会经济主体间的联系进行分析，以便于因势利导的规划地区经济。最近几年，针对发展的区域协调政策的定量研究，形成了以保持多区域政治经济一般均衡的研究框架。与国家水平上的 CGE 不同，区域 CGE 的政策建模与系统开发带来了许多新的问题。区域相对于国家而言是更加开放的经济体。一个国家内不同区域之间存在着商品和要素的流动，这时模拟系统必须考虑系统内部存在多个经济体，使得区域 CGE 问题更为复杂。在数据可得性方面，一般国家水平的数据总是比区域水平的数据要完备得多，很难直接找到需要的区域数据，只能从省市级或国家级的数据来合并或分割，而不同地区的数据统计口径往往存在着差异，从而导致了区域 CGE 模型数据处理上的复杂性。在区域层面上认识 CGE ，最重要的是要考虑到区域 CGE 是一个具有开放性质的 CGE ，这时的 CGE 是一个双重价格嵌套体系。即国际贸易影响国内价格体系，进一步的国家政策和国内贸易体系影响区域价格体系和区域经济运行。这就导致了区域 CGE 结构上的复杂性。 Giesecke （ 2002 ）利用多区域动态 CGE 模型分析了澳大利亚的 Tasmania 经济发展严重偏离澳大利亚整体经济发展的原因是经济结构变化和政策多变导致的。他将澳大利亚分为 Tasmania 和国内其它区域这两个区域。 Kim （ 2002 ）发展了一个具有动态功能的多区域单部门多收入阶层的 CGE 模型，研究韩国不同模式区域投资政策的增长影响，确定了最优的国家投资策略。 Kim ， Ju （ 2003 ）使用 CGE 模型研究了韩国首都首尔的城市住房供给对经济的影响。其地区结构为首尔韩国其他地区世界其他国家。 Learmonth ， McGregor （ 2006 ）使用一个多时期的经济环境 CGE 模型分析了英国泽西岛经济的可持续发展问题，其模型的地区结构为泽西岛英国其他地区世界其他国家。在国内李善同等建立 3 了北京、山西等地区的 CGE 系统，并且开发了一个更为复杂三区域模拟体系。王铮，朱艳鑫（ 2007 ）建立的中国 8 区域 CGE 模拟系统。王铮，利果（ 2008 ）开发了具有嵌套结构的上海市的区域 CGE 模型体系，本模型的区域结构为上海国内其他地区世界其他地区，并利用这一模型对我们的实际问题进行了政策模拟分析。目前针对区域 CGE 已经开展了一些研究，但是同国家 CGE 模型相比，无论是在应用的广度和深度还是数据基础以及建模理论方面，区域 CGE 模型都还有很大的发展空间。区域模拟的第二个热点是基于自主体的模拟。基于自主体模拟就是以若干自主体模拟客观世界，以自主体间的交互模拟系统动态性和复杂性的建模方法，其核心理论指导思想是 Holland （ 1995 ）提出的复杂适应系统（ CAS ， Complex Adaptive Systems ）理论，即：系统的复杂性起源与其中个体的适应性，正是这些个体与环境以及与其他个体之间的相互作用，不断改变着他们自身，同时也改变着环境。也就是说，在基于自主体的模拟与实际的区域现象很有一致性。近年来，基于自主体模拟在土地利用类型变化研究领域得到了广泛的应用， Parker ， et al （ 2002 ）、 Matthews ， et al （ 2007 ）对在该领域的研究做了系统、详细的综述，对于发现区域内农业技术扩散、森林管理、城市化进程、产业结构等都起到重要的辅助作用。基于自主体模拟也被应用于理论研究。 Sasaki ， Box （ 2003 ）采用基于自主体模拟和元胞自动机相结合的方法重新实现了杜能环结构。近年来，在国内也有诸多学者正逐步将基于自主体模拟应用于土地利用类型转变。刘小平，黎夏，叶嘉安（ 2006 ）利用基于自主体模拟以广州海珠区为例研究了该区 1995-2004 年的土地利用动态变化情景，与实际土地利用变化情景比较发现模拟结果较为理想。关于城市演化的模拟是区域模拟中的一个重要方面，城市演化的模拟需要综合地理学、经济学、复杂性科学、计算机科学等多个领域的知识，是一项具有挑战性的科研工作 1998 年由美国华盛顿大学开发并受美国国会等部门支持研发成功的 URBANSIM 原型系统 ] ，是一个典型的成功案例，这个系统综合考虑了城市经济、土地利用、交通运输和公共政策因素，可以对城市发展进行规划和分析。 URBANSIM 所能进行的模拟包括： n 交通政策模拟，如道路扩张、公交线路扩张、自行车、行人道路设施扩张、停车费管理等； n 土地使用、增长管理政策模拟，如城市增长范围、土地规划等 n 经济发展政策模拟，如房地产发展等； n 环境政策模拟，如空气质量衡量等。与 ABS 这种非数值模拟相比，在区域环境分析中，数值模拟仍然是主要的，但是一般区域过程，还是以 ABS 为代表的非数值模拟是主流。未来 50 年动向在新的发展中，整合区域管理和区域经济的决策支持和政策模拟器得到发展。 Semboloni, et al （ 2004 ）建立了结合 GIS 的基于自主体模拟和元胞自动机耦合并结合博弈论的城市发展演化模型 CityDev ，这是一个融合了地理模拟与经济模拟的决策支持系统系统，可用于城市动态演化模拟和作为城市规划的决策支持系统。在这个系统中，作者以元胞自动机模拟城市基底环境，包含了地理环境的海拔、坡度、河流和道路等分布信息，按照地块的利用类型不同分为居民用地、商业用地以及工业用地三种类型；以自主体模拟城市中的人，进一步将自主体分为四类，即家庭、工业部门、服务部门（包括商业和私人服务公司以及公共服务等）以及地产发展商，他们在经济系统和空间系统中发挥各自的行为能力，与环境以及其他自主体发生联系，相互作用，基于 CityDev 系统，作者进行了关于城市规划的决策支持，通过人为政策因素对系统的作用，得到了关于城市演化的不同模拟结果。 2006 年由悉尼大学开发了 TRESIS 决策支持系统，用于模拟悉尼的公共交通政策、燃油税、居住密度、公交线路、碳减排政策等。加拿大纽芬兰联合空间应用研究所建立了应用于欧洲主要城市的 MURBANDY 系统，主要用于三方面： 1. 建立过去 40 年欧洲城市的土地利用变化数据库 2. 给出与可持续发展相关的城市环境政策指导 3. 建立城市动态一般性模型用于支持现实城市发展规划以及政策情景研究。英国牛津大学、美国华盛顿大学都建立了名为城市政策模拟器的区域发展模拟系统可以认为未来 20 年，在区域发展模拟中，以基于 GIS ，与 CGE 和自主体模拟为主体，结合其他模型的研究，将会普遍发展，不过一般的动力学数值模拟有可能进一步发展。现在基本上可以断言，这个模拟的特点，主要还会是面向问题的决策分析和政策模拟。至于理论方面的贡献似乎还不明确，因为 Sasaki ， Box （ 2003 ）采用基于自主体模拟和元胞自动机相结合的方法实现的杜能环结构是一种简短结构。理论发展需要创新思维。计算机的目前的还缺乏创新思维的能力。在未来的 50 年中，计算机智能功能有可能突破，计算机能力也会加强，这样，区域发展模拟可能出现三个趋势：第一、对于各位发展的多个区域相互作用的现象开展模拟，在全球经济一体化的进程中，一个从全球角度模拟区域发展的分析思潮将会形成。第二，区域发展的理论研究会有所开拓，在人机结合下，某些理论研究会得到计算机模拟的支持，计算机会成为理论推断的工具。这时的模拟技术肯定会突破 GIS-CGE-ABS 框架。第三，区域发展模拟技术与遥感技术结合，或者与其他新技术结合，成为区域环境管理、人口管理的即时分析工具。; 个人分类: 为科学而科学|6966 次阅读|6 个评论

地震预报与科学文化: 王铮 2008-5-23 22:36; 1 从门捷列夫说起说起门捷列夫，上过中学的都知道，门捷列夫化学元素周期表。在门捷列夫生活的 19 世纪，人们还不知道原子的构造。门捷列夫这个年轻的俄国人，用纸牌把已知的化学元素标出来，按原子量大小排序。排呀排， 1869 年 2 月底，他可能也叫起来：我发现了。他发现了什么？他发现了元素周期率。为什么还有周期率，这是 20 世纪才说清楚的，但是从现象出发，门捷列夫发现了元素分布的某种对称性。在某些位置，对称性被破坏了，缺了元素。于是门捷列夫按照对称性预测了新元素。 1876 年，五位院士联名提议选举门捷列夫为科学院通讯院士，因为这时门捷列夫五年前预测的镓的性质已得到完全的证实。然而门捷列夫的好运已经到头了，一直到死，俄国科学院没有让他当院士。因为他说不清为什么元素为什么会有周期性。主流的科学家们对门捷列夫玩扑克牌的方式至少是不服气的。门捷列夫理论是一种表象理论而不是机理模型。牛顿取得的成果太辉煌了，科学家们或者是主流科学家们爱上了从小就被训练了具有解难题能力的牛顿方法。门捷列夫被草根化了。然而，牛顿方法后来让步了，门捷列夫的就事论事表象方法，不仅在于化学领域而且影响了后来的科学研究。今天，人们在研究夸克时，就事论事，利用某种对称性发现新夸克。为什么表象的数学规则能预测科学现象呢？人们只能说：上帝是个数学家。爱因斯坦不信这个邪，所以他不停地通过思想试验来挑战表象理论。这个挑战从另一个角度促进了物理学的发展。这种就事论事的研究方法形成的是所谓表象理论，我认为表象理论是在动力学机理得不到说明是的成功方法。表象理论一般都能找到某种数学表达。例如量子力学作为表象理论应用了矩阵理论，当年海森堡是不知道有矩阵这个东西的，它是从就事论事的角度表达自己的认识的，为什么左乘与右乘意义不同，不知道，反正不同。在夸克研究中，李群理论被引入了。它对于我们这些非数学家来说显得更远了。可是用数学描述的表象理论却哪么神奇。我不知道翁文波当年是不是从科学哲学悟到了这一点。反正用牛顿动力学模式预报不了地震，他采用了在我看来发现序列前阶段的表象模式。说表象模式是机理 - 动力学的前阶段是因为在牛顿前就有了表象的开普勒定律。翁文波提出了一个地震预报的表象理论，多元可公度方法。有关报道说，翁文波对 1982-1992 年的国内地震预测了 60 次，实际发生了 52 次。翁文波 1980 年当了院士，据说当时就有人异议，翁文波就是野路子。地球物理学家已经习惯了牛顿开始的科学模板：列方程，解难题。这个方程的基本格局是牛顿、麦克斯韦给定的，后来者主要是解难题。我们从小学开始就被训练了解难题。至于利用对称性分析，利用表象模式，除了核心物理学家，一般有物理思想的都把它看成不入流。翁文波比门捷列夫幸运，他当了中国科学院院士。至少翁文波在中国物探方面有贡献，他的堂兄是翁文灏，是许多人的老师。这次龙小霞、延军平使用的就是翁文波表象理论的多元可公度方法。我是延军平的一个朋友，他做事很执着，也写过一本题为《灾害地理学》的书，送给我。按我的看法，延军平的方法是不入主流的。曾经在一次会议上他被北京的主流地理学家们群起攻之，只有我和四川大学的艾南山教授为他说话。我们是非主流地理学单位的。可是我万万没有算到（不是预测，预测讲不确定性，只有算命才能准确）我没有算到一个叫龙小霞的女生选了他的课，作为模型应用，延军平指导她写了篇文章，这篇文章预测 2008 年在川滇地区会发生大于等于 6.7 级以上的地震。为什么选择 6.7 级，不科学！一个不需要作者负责的网站文章作家们后来这样质问。这些事后诸葛亮不知道中国把 6.7 级作为了一个标准。我当年没有看到过延军平的文章，看到了我也不相信。他妈的，延军平你一个学自然地理的，龙小霞你一个研究生比我高明？你懂非均匀介质的麦克斯韦方程如何用边界元方法求解吗？你知道 JGR B 今年的热点是什么吗？因此龙小霞、延军平只能作为草根科学家，草根，当然就不到继续研究的课题。所以龙小霞毕业去当个中学老师，延军平去搞点旅游规划补贴补贴。你在发表的论文上标注了 ** 课题资助，不是地震课题，在某个不需要负责的网站上有人发表文章说：查一查，你是不是挪用公款作私人爱好研究。事实上，如果龙小霞，延军平预测错了，他们就永远没有人理会，龙小霞连草根也作不了。不幸的是，他们预测对了，这就使得某些人着急了，恼羞成怒了。这时国家不得不思考各种学术流派的权利，不得不设法让草根与主流的并存。对吗？龙小霞 - 延军平论文也使我重新清醒，科学发现的序列可能是这样的，统计规律 - 表象模式 - 机理动力学。这就是从第谷到开普勒再到牛顿的发展路线。牛顿的模式是完美的，它的完美性使得我们陶醉。真正的科学家往往是好色之徒，这个色不是现实的男色或者女色，是科学的完美性，最深奥的物理学不是被称为色动力学吗？？哈哈，好色之徒们！可是地震科学还没有达到那个完美的层次，还很幼稚。记得有一位著名的地球物理学家说过：两千年前我们已经猜到了原子的结构，可是探明原子结构经过了两千年。今天我们已经猜到了地球的结果，可能探明它也需要两千年。在探明原子结构的前奏期，门捷列夫利用了对称性。今天翁文波 - 延军平 - 龙小霞也用对称性预报了地震。学术界有什么理由不承认他们呢？我承认，按照好色之徒的理想，我们希望从牛顿方程 - 麦克斯韦方程，解方程预报出地震来，可是目前的观察技术水平、目前的理论水平做不到，我们为什么不能学理论物理学，利用对称性，承认表象模式。有个航天大学的副教授爱上了中央电视台一个我们老王家的大美女，他写了许多诗歌。有首诗里一个老牛提醒他，你是就一个穷教师，怎么心比天高呢？地震预报就该接受老牛的意见。有的人质疑，龙小霞不就是一个中学老师吗，她能研究正确？我想当年如果有人质疑爱因斯坦不就是一个专利局低级雇员吗？你怎么回答？有人批评，龙小霞 - 延军平文章刚刚 4 页。发现 3K 辐射的文章有几页？ 150 多个词！可是他们拿了诺贝尔奖。从地震学看，翁文波 - 延军平 - 龙小霞方法是非主流的，可是在核心物理学领域，对称性分析是主流，不是有人写了一本《可怕的对称》吗？承认非主流单位，承认牛顿模式的不足，是地震学进步的动力。我们老王家那个姑娘也是有缺点的。我爸爸总结了历史经验说的：王家的姑娘脾气倔。我爸爸是不懂基因的，他用的准科学方法：经验总结。 2 想起敬爱的周总理 1965 年邢台地震后，周恩来（一般提到这个词应该说我们敬爱的周总理，除了那些民族虚无主义者）提出群专结合搞地震预报，周的思想很明确，群众是第一位的，专家第二位。既然地震局说：地震不可预报，周是大儒，他学不来李四光骂人：预报不了地震要地震局干什么？周恩来总理应用了毛泽东的人民战争思想，让群众参加，让小人物说话。周恩来的政策成功了， 1974 年预报了辽宁海城地震（辽宁海城这个名字怎么怎么熟，哦，就是网上骂四川灾民的那个丫头的老家，当年四川人民可没有少帮助海城）， 1976 年事实上预报准了唐山地震。如果当时的政策不是东震西震不能冲淡批邓，唐山地震预报就发布了，因为计划7月30日研究发布问题，可是老天等不及了，28日就震了。 1976 年后，地震活动周期过去了，后来我们又变得只信洋人了。大约 1997 年那个影响因子很大的中国人在上面发表了文章就奠定成为院士的基础的 nature 发表文章《地震是不可以预报的》，中国的主流松了口气，不可预报，马放南山吧，作什么预报，写 SCI 去！群专结合没有了，专群结合也没有。所以出现动物异常，给出了一个政府领导人高兴的解释是因为我们生态环境变好了。这样的科学家你让他不主流都不行。在汶川地震后，网上爆出的预报，不仅有草根的延军平、龙小霞，而且还有本来是地震局研究人员的耿庆国。关于耿庆国预报的汶川地震的消息网上大部分删除了，可是许多博客上还有。抄录一段： 2008 年 4 月 26 日和 27 日中国地球物理学会下属的天灾预测委员会上，（耿庆国）以委员会的名义，作出在一年内（ 2008.5-2009.4 ）仍应注意兰州以南，川、甘、青交界附近可能发生 6-7 级地震的预报。后来，根据强磁暴组合，他明确提出阿坝地区 7 级以上地震的危险点在 5 月 8 日 ( 前后 10 天以内 ) 。可是他的意见没有被重视。我想，耿庆国这个人没有解方程，而是用旱震关系，一种被熟悉牛顿模式的学者轻视的统计方法。我说过统计发现是比表象模式更浅层次的。耿庆国的意见没有受到重视。耿被草根化了。无独有偶，美国田纳西孟菲斯大学地震研究和信息中心的 Micheal Ellis 等在著名期刊《构造》上写到：地壳撞击的能量在（中国）北川聚积，并将以地震的形式释放出来。现在两位据说参与了当时研究的中国学者说他们没有预报，而是说聚集的能量可能在未来几年或者几百年释放出来（高，实在是高！可以成为主流了）。可是把耿庆国的结论、龙小霞的结论和 Micheal Ellis 的结论联系起来不就构成一个完成的发现链了吗？统计发现、表象模式发现、动力学机理解说。为什么会出这个问题呢？我不能说国家地震局失职，而是问为什么这些意见都被草根化了。我们的管理出了问题。我昨天在一个会议上说：是学派绑架了政府。温珂和刘筱都补充说：是和获利官员一起绑架的。两位美女副教授，我没有记错吧。地震预报，群专结合没有了，百家争鸣没有了。真正的科学家被草根化了。不仅是地震预报,管理也有问题。这次地震，茂县、理县联系不上，要靠伞兵去侦查。我想，为什么不用无线电发报机呢？是不是过时了。中国许多地方作了应急方案。我不知道应急方案是谁作的，大约写了许多废话，设计购买了许多美国造的CPU，韩国造的存储器，中国的消费刺激了美国、韩国的增长，继承、捍卫和发展了凯恩斯主义，就没有想到把落后的无线电发报列入应急方案。动不动就高新技术，人云亦云，还有带着利益关系的，总之作方案的人往往不是第一线科学家。温家宝总理曾经问，为什么现在不能出大师。我曾经写到：总理，是因为有一个树叶挡住你的眼睛，你看不到大师。这个树叶就是学术界的官本位。周恩来的时代，学术界基本上没有官本位，所以可以搞起群专结合，现在我们奉行了两个东西，第一是官本位，你没有官位，你的意见上不去。什么中国地球物理学会下属的天灾预测委员会，不就是一个群众组织嘛，哪来上报渠道？第二是唯 SCI ，大家忙着写 SCI ，谁去注意联系这三个研究成果。龙小霞、延军平发表文章的《灾害学》不是中文 CSCD ，更别说 SCI ，研究生发表文章都不能毕业。许多人说温总理象周总理。我想到这里，我太高兴了。因为温总理也会象周总理注意防止科学家草根化，会根据新科学条件提出新的群专结合的。马上有人问，如果群专结合，人人预报地震怎么办？这是一个减灾管理问题。怎么办？山人初有妙计，正在研究呀。山人妙计的核心是预报分等级，龙小霞的预报出来，检查房屋是否安全，再训练学生地震来了怎么跑，不要象北川中学同学回忆说的：当时吓傻了，等着老师去拉。耿庆国预报来了，把楼前的水泥地换成水塘等，对不安全住房加固，安排北川的青年表彰大会在广场上开而不要安排在礼堂。这就叫减灾。不是消灾，消灾是算命先生干的。科学预报不是算命，只能减灾。关于减灾，其实龙小霞、延军平是有建议的： (3 ) 健全紧急救援系统建设，以提高地震应急反应能力依法制定地震应急预案，加强地震应急系统指挥建设，明确紧急救援队伍，加强宣传教育，提高各级领导和广大群众的避震应急、自救互救知识技能。 (4) 广泛宣传动员，普及防震抗震知识川滇地区的破坏性地震以往主要集中于农村，而缺乏防震减灾意识和经济滞后等原因又导致农村民居普遍抗震性能差，因此，应该加强防震抗震知识的宣传和普及，把防震抗震知识宣传普及到乡 ( 镇 ) 、村及农户，努力提高农村民居防震抗震能力。 ( 5 ) 加强地震监测网络建设川滇地区断裂多，地域广，地震灾害频发。在如此广大的区域内，确定地震规律及确切的发生地点仍然有许多科学问题。地震有待于进一步深入研究，尤其应采用切实措施不断完善和加强地震监测网络建设这个对策不会引起担心预报了的社会恐慌，也不要多少钱的。那种说发了预报会引起社会恐慌影响安定和奥运的人，就是绑架政府，栽赃政府！国家地震局是政府资助的公益性事业单位，不是政府组成单位。我们公众，要正确认识预报，就像天气预报，有一定不确定性。预报不是算命。这样地震局预报压力就会减少，国家预报压力也会减少。赵作权先生考察，美国地质调查局天天预报地震，就像天气预报，增加大家防灾救灾意识。这次汶川地震，许多人骂地震局。我想关键不是地震局出问题，而是我们的科学文化出了问题。要不，为什么那些反伪科学的主流科学家骂龙小霞干什么？实际上由于利益侵蚀，主流科学家已经不科学了。怎样搞好科学管治，这是这次的教训。冷民副教授、刘筱副教授都对我谈了科学管治、减灾管治的问题。这次地震后，中央开了专家咨询会，据我所知，这个专家委员会，是缺乏减灾管理学家的。那个预报了北川地震的孟菲斯大学地震信息中心，是属于孟菲斯大学地质地理系的，我是访问过的。我离开时，主任拉着我手说，希望我的数学基础好的研究生到他们那里去学习。他们重视管理。; 个人分类: 为科学而科学|4347 次阅读|21 个评论

吴传钧先生就是学术大师：在吴先生90寿辰座谈会上的发言: 王铮 2008-4-4 00:04; 今天是吴传钧先生90岁寿辰，我很高兴，所以我要发言。记得是 2006 年初，学术界传温家宝总理问：为什么现代中国不出学术大师？我当时曾经说，现代中国有学术大师，只是家宝总理你看不到。哪么谁是大师，我认为吴传钧先生就是大师。什么是学术大师呢？大凡学术大师至少具有两个特点，第一、有系统的学术开拓性；第二、持续地热情地组织学术活动。至于有高尚的人格，我想那是次生的。物理学家海森堡为希特勒德国研究原子弹，与法西斯同伍，但是我仍然认为他是学术大师，不过是有缺陷的学术大师。哪么为什么说吴传钧先生是学术大师呢？我觉得他不仅完全符合前面两条，而且他的人格高尚。吴传钧先生是 1940 年代末从英国获得博士学位后回国的，接着发生了 1949 年的革命，中国开始计划经济了。计划经济来了，国家需要布局生产力，传统的区位论不够了，因为区位论是考虑企业利益的，是微观经济学的理论，这时国家关心的是全国利益，具有某种宏观经济视角。其次，当时经济地理学的核心理论区位论被宣布为地主资产阶级学说。因为杜能的区位理论是建立在地价基础上的。苏联革命后宣布土地国有，没有土地销售，于是没有了地价。区位论被宣布为地主资产阶级学说。在这种情况下，作为中国经济地理学的带头人承担起创立起新经济地理学的任务。这个新经济地理学与区位论为核心的微观经济地理学不同，它是一种宏观的。这样，吴传钧先生等，放弃了经典经济地理学强调的空间观念而代之以地域，地域与空间不同，首先他是一个区域，是有范围的空间，其次它是一个经济体，具有人口、资源和环境结构。他们把苏联的区域生产综合体引进中国，改造为地域生产综合体，把它作为一个经济体看待。吴传钧先生强调地域生产综合体具有类型，而且可以配置和发展，具有不同的发展方向。这就是什么，这是 1970 年代西方经济学才系统认识到的绝对比较利益可以内生形成的思想，也就是专业化分工的思想。这些思想实际上构成了 1990 年代的克鲁格曼新经济地理学的思想基础。可惜 1958 年的大跃进和人民公社运动，搞产业聚集，不搞专业化，甚至不要产业化，提倡建设自给自足的庄园式的人民公社，顺便提一句，人民公社不是毛泽东的发明，是另一个领导人的发明。没有了产业化和专业化就没有了现代经济，因此吴传钧先生带头开创的宏观经济地理学内容研究变得停滞不前了。但是地域系统的概念得于发展。这为 1978 年后的宏观经济地理学得以发展奠定了基础。地域系统的观念，对地理事物提出分类，是有理论抽象的。美国地理学派，例如哈特向，强调地理学研究特殊性，对象是个别案例，结果校长请他们走人，地理系关门大吉。任何一个学校，不论它有什么显赫地位，不搞理论地理学，地理学是发展不起来的。吴传钧先生的系统的学术开拓另一个领域是新人地关系学说。关于人地关系理论，我得多说几句。最初的德国拉采尔学派把它解释为环境决定一切，俄国气候很冷，所以俄罗斯人冷酷无情，他有非科学性，自然遭到俄国人普列汉诺夫和斯大林的反对，被宣布为资产阶级反动科学。我们公认的学术大师蔡元培就是这样接受人地关系理论的，不过蔡元培大师认为中国地处温带所以国民温良恭俭让。但是这个学说后来被法国人白兰士学派发展为人地相关学说，地球对人类以一定概率关系作用，科学性加强了。1950年吴传钧先生、施雅风先生撰文说用辩证法改进人地相关理论，1953年后在学习斯大林地理科学思想旗帜下，遭到了系统的批评，1956年这个批判达到了高潮；谢天谢地，这个批判基本上是学术界的，所以没有人因此化成右派。1972年，北京大学王恩涌先生根据北京水库被污染的问题，翻译了国外关于环境保护的文章，强调环境与发展协调，结果被指责为搞资产阶级的人地关系论，下放到了黄河委员会。中国人文地理学的最初开拓者华东师范大学的胡焕庸教授，1950年就被下放到淮河委员会，后来只能研究自然地理学了。1956年，胡焕庸先生被点名批评提出中国人口过多，开荒是治标，节育才是治本。中国要节育的观点应该在马寅初先生提出之前就有人提出了。这个问题要考证。中国现代地理学、地质学研究，很多是李希霍芬等外国人开创的，我们还是应该承认他们的。有人告诉我，提倡节育的人口学大师马寅初、胡焕庸都有许多孩子，不知有没有红颜知己，看来大师也是普通人。吴传钧先生和夫人瞿宁淑先生一生相亲相爱，这是令我钦佩的。 1980 年吴传钧先生撰文提出《人地关系地域系统是地理学的研究核心》从而重新定义了人地关系学说。人地关系被强调了两条新原则协调和人的主导性。协调，来自所谓人类生态学，是西方管理学的产物。但是主导是中国哲学的产物，荀子说人类在这个世界要分明使群，庄子说：要物物而不物于物。根据这个思想，吴传钧先生提出环境保育而不是通常的保护，认为要提出建立环境保育体系，强调 PRED 协调（人口资源环境与发展协调），顺便说一句 PRED 协调这个词实际上是我和华东师范大学丁金宏教授、北京大学吴必虎教授发明的，那时候我们是研究生，说话人微言轻。为了说这个思想，吴必虎说发明个外国词，国人就可能接受，我们就搞了个名词，果然流行。吴传钧先生肯定了我们这个词，并且提出 PRED 协调是现代人地关系地域系统的核心问题。他突出强调了协调的主动性。在他的新人地关系思想指导下，后来中国作了不少工作，特别是毛汉英先生作了许多工作。形成了中国的可持续发展学派思想。中国特色的可持续发展理论，包含了主动地协调人地关系，而且这个协调是在地域系统体系下协调的，是一个资源环境有限的系统，这是吴传钧学术开创的新人地关系理论。现在西方地理学不大使用人地关系这个词，因为他们没有理解中国人强调的分明使群，要物物而不物于物，还不够理解地域系统的有限性。总之，吴传钧先生领导建立宏观经济地理学和重构人地关系理论，在学术研究上达到了解放前那些被承认的大师的学术贡献，他就是大师。只不过他两次创立理论，都在某种政治压力下，难能可贵。吴传钧先生不仅作了系统的学术开拓，而且积极组织活动。长期以来，吴传钧先生是中国地理学会的主要负责人，他还积极活动，使得国际地理学联合会（ IGU ）恢复了大陆的中国地理学会的合法定位，并且被 IGU 大会连续两次推选为 IGU 副主席。为了推动学科发展，吴传钧先生积极扶植年轻人。 1986 年他领导召开了中国地理学会第一届学术大会，这也是中国文化革命后第一个以青年人为主体的学术大会。为了办好这次会议， 1985 年 12 月他专门约我，当时的北京大学研究生保继刚和北京师范大学研究生梁韬到他家商讨会议细节，没有一点大专家的架子，平易近人又工作细致。象吴传钧先生这样的学者，国内还有一批人。为什么温家宝总理会提出那个问题呢？因为他看不见，一叶障目呀。我一直认为，中国地理学家吴传钧懂经济、懂地理，最应该成为中国的政协委员，可是中国地理界出了许多政协委员就是没有吴传钧先生，真是讽刺。就在那次我与保继刚去吴传钧先生家，我谈到黄万里先生反对三峡大坝的意见，黄先生曾经给我邮寄了材料，希望我在《青年地理学家》登出，可惜那时候我没有胆量登出，我们是个学生学术刊物，怕被关闭。这样的刊物，一个总支书记就可以关闭它。吴传钧先生说，三峡大坝的主要问题是人口问题，将来会引出大量移民问题。我想吴传钧先生如果是政协委员至少可以直接向中央提出，帮助农民。可惜我们的领导人一叶障目了，什么是叶子，就是官本位。还有就是认知障，认为只有外国人才有学问，象我们有个科学思想，要发明个外国词才被承认。我告诉大家个秘密，吴必虎搞旅游规划，他使用一个词叫昂谱分析，有些人以为是舶来品，不是的，这是他的发明，别上当。PRED，昂谱，我们从来没有说过是外国人的发明，为什么有人会认为是外来货？因为他们习惯认为英文论文比中文论文高明，好东西都是外国人的。这个毛病不仅我们有，德国人也有。克里斯泰勒提出中心地理论，在德国吃不开，后来被美国人重视了，出口转内销，他红起来了。这是1950年代的事，只认可出口转内销的德国，这时是一个二流国家了。中国要崛起，就得自信，就不要贬低中文。我这个人有点驼背，小时候干活留下的残疾，但是我见到外国人总是想挺起腰。我妻子说，孩子他爸，最近几年你好像没有年轻时驼背了，我说外国人见多了呗。我们中国人挺起腰，我们就可以发现身边有大师。承认中国的学术，你就会发现吴传钧先生开拓宏观经济地理学，革新人地关系理论，他就是大师。。就先说到这里，再说就滑边了。主持会议的周教授就会骂我把霸着讲台了。我有一副对联，作为吴传钧先生 90 寿辰的祝贺：谁言无大师，传钧先生即大师，高山仰止何谓新地理，人地关系说地理，未来无限; 个人分类: 为科学而科学|4368 次阅读|14 个评论

区域科学与管理: 王铮 2008-3-25 07:35; 在讨论两岸关系时，涉及到了区域科学。我就此做些学科介绍，引用请注明出处。概况一般来说区域科学发祥于 1954 年，当年 12 月美国人艾萨德发动成立了美国区域科学协会，创办区域科学杂志。实际上区域科学的理论和研究方法可以最追溯到 1816 年杜能的区位论。杜能区位理论以对空间经济现象的理性思维和数学分析同时开创了数量经济学和理论经济地理学。而经济地理学与数量经济学的结合，形成了区域科学。传统式区域科学被认为隶属于经济学，而且有人说它是关于空间的经济学，但是 2000 以后，美国国家科学基金将其传统的资助领域 geography 更改为 geography and regional science ，确定了区域科学与地理学的互补关系和作为一个科学门类的主体地位。尽管空间理论是区域科学最初的形式，但是区域科学目前主要包括 3 个领域：区域发展理论、空间经济理论和区域管理，不过所谓城市经济学作为区域科学的一个独特的领域有时候也与其他三个领域并行提出，在现代情况下因为宣传的原因，学者们习惯使用城市与区域管理学一词。实际上，城市是一种特殊的区域，城市经济学、城市管理学的使用没有改变它们的区域科学定位。目前，最经典的区域科学杂志 Journal of Regional Science, 基本上严守传统的空间经济理论，但是国际区域科学协会的机关刊 Paper of Regional Science 和美国区域科学协会的机关刊 Annals of Regional Science ，开拓为三个领域。现任国际区域科学协会主席 Roger Stough ( 司徒罗杰 ) 就是出事区域公共政策的特别是科技政策与产业政策的专家，还言之是从事新兴的区域管理的。在日本 Regional Science 被翻译为地域科学，这种翻译使得它的研究领域更为拓宽。结果导致了日本 Regional Science 的分裂，分别成立了对应于国际区域科学协会的日本区域科学协会和坚持传统区域科学方向的日本应用地域科学协会。学科领域 1990s 以来，区域科学的最大进展是区域发展理论的形成。这个形成早期实际上是受经济学的开放经济学理论、新经济增长理论的建立影响的，后期受到了克鲁格曼新经济地理学的影响。这个发展的最大变化是区别区域于空间，强调了区域是个有独立地位的开放经济体，多个区域的同时存在形成区域网络，这个网络上多个经济体在同时活动形成经济过程。 2003-2004 年王铮访问了区域科学的大本营美国乔治梅森大学，就多区域经济学的问题与国际区域科学协会两任主席作了探讨。目前从经济学视角认识的区域科学前缘包括六大类：（ 1 ）经济发展收敛性与区域一体化问题新经济增长理论的特点是不承认经济产品是无差异的，而是承认差异导致经济溢出。这种思想也导致了把经济系统看成多区域的，这是一种经济学思想的重要创新。多区域问题的提出导致了发散与收敛、溢出、竞争、追赶概念的产生，其中最重要的概念是收敛。什么是收敛性性？按照新古典经济理论各个区域在长期增长过程中最终会达到同一个稳定的水平，并称这一水平为稳态位置，所谓稳态是指在长期发展中诸如人均资本（物质的和人力的）、产出及消费等经济量保持不变的增长率，整个世界收敛到相同的稳态位置，而不以经济的任何其他特征为条件。并且一个经济若离其自身的稳态越远，增长就越快。但是当巴罗和萨拉伊马丁对跨国的经济增长问题进行研究时发现绝对收敛的假说存在问题，从而进一步得到了条件收敛的概念，其主要思想是：世界经济体系中所有经济体组成不同的集团，这些集团成员收敛到不同的收敛点，它们被成为不同的收敛俱乐部。王铮，葛昭攀（ 2002 ， 2004 ）发现，中国存在 3 到 4 个收敛俱乐部。收敛俱乐部的存在就为区域在经济增长中确定了独立地位。不同的收敛俱乐部成员，构成区域，他们的经济行为有自己的特性，而收敛行为作为多区域经济现象需要进一步研究。收敛俱乐部存在的条件下，人们重新回到了斯密的绝对比较优势理论。人们开始思考承认区域的绝对比较优势，寻求区域发展路线。这种承认是从克鲁格曼开始的，克鲁格曼强调了区域分工的必然性和贸易的必然性。因此在贸易条件下区域一体化问题就出现了。 Goodfriend （ 1995 ）提出区域的偶然原因导致聚集，聚集导致内生的比较优势刺激专业化。王铮（ 2000 ）进一步强调专业化的的结果导致区域经济一体化和政治的联盟化。关于区域经济一体化的过程，有关的研究越来越丰富。新的研究表明，在区域进化中由于路径依赖的存在，导致了后发优势，观察事实表明这种后发优势往往改变区域一体化特别是联盟化的基础，也是改变区域收敛俱乐部的基础，因此如何制定返回后发优势的政策成为新的研究方向。（ 2 ）区域进化与创新问题区域演变问题最初是来自是研究区域的经济差距如何变化的问题，在进化经济学发展以后，区域演变被纳入了进化经济学的内容。进化经济学是兴起德国 - 奥地利的经济学派，他的思想起源被追踪到马克思和熊彼特，温特和创立了这个学派。进化经济学认为，一个经济体就如生物体一样，有自己的基因，经济体的文化和经济模式就是这样的基因，这些基因导致了经济体发展决定，导致了发展对某些对象的强烈依赖或者保守，称为锁定。基因是在经济体发展中创生、融合、变异形成的，一次发展存在对发展历史的路径依赖。企业是个经济体，区域也是经济体。区域发展有自己的基因及其创生、融合、变异，具有路径依赖的性质。区域进化研究的一个热点问题是区域经济发展差异变化的倒 U 过程研究。 1950 s ，库兹涅茨最先提出了收入分配的倒 U 型曲线，而威廉姆逊将其理论运用到区域经济发展研究方面提出了所谓的倒 U 假设：在发展的早期阶段，区域的不平等性是逐渐增大的，然后在中期达到最大值，而在发展的成熟阶段呈下降趋势，也即这一曲线反映了在经济发展过程中不平等性首先增加而随后下降的事实（ Barro, 2000 ）。关于倒 U 过程的存在性、调节和控制已经成为了区域科学的重要问题。遗憾的是，目前的研究基本上是数据证实的，当然也有一些理论工作，这些工作，包括我自己的，始终没有一个在全局的经济构架下给出库兹涅茨曲线存在的证据。例如我与博士生完成的工作，就没有考虑资源供应的有限性。而资源供应的有限性，就足以破坏经济过程的各态历经，这样现在用大量同时发生的各区域状况证实的库兹涅茨曲线就不能认为对一个区域过程是合理的。进化经济学的理论认为经济与社会的发展，按照马克思的思想需要某种动力，熊彼特说这种动力就是创新。创新与区域基因给定的路径依赖导致了区域的演变。因此区域创新的研究成为了区域进化研究的最大热点，这种热点直接导致了区域知识管理研究的兴起。近年进化理论研究的问题，基本上集中在创新发明方面，这里的创新包括知识创新、产业创新和制度结构的创新，可惜没有考虑多个区域的存在，因此近年的理论进展是不大的。熊彼特以创新代替马克思的经济斗争，仍然是不足的，区域的竞赛复合了马克思的斗争理论和熊彼特的创新理论，也是发展的动力。（ 3 ）多区域溢出与合作问题多区域的存在导致多区域经济合作问题，这个问题的基础是区域溢出。溢出的概念字一个经济体对另外一个经济体直接和间接的影响，直接的影响来自贸易、直接投资、技术交流等，间接影响包括市场配合和竞争、环境影响和技术扩散等。溢出的英文为 spillover ，正确的汉语翻译为泽，所谓恩泽万民是正溢出，祸泽苍生是负溢出。溢出理论最早形成于 1963 年 Mundell 和 Fleming 建立 Mundell-Fleming 模型， M-F 模型刻画的是 GDP 溢出。 Molle （ 1997 ）指出，在一体化经济中，一个区域的国民经济存在于区域之间相互依赖的全球系统中，国家与国家、地区与地区间的经济相互作用，除了我们认识到的贸易以外，还包括 FDI 、经济法规学习、专业化分工等等，更进一步还包括创新扩散、市场创造。在这个系统中，每一个区域以其贸易伙伴提供消费品、中间产品与资本品，同时也依靠贸易伙伴为其产品提供市场。 1990 年代出现了知识溢出的概念。知识溢出，最早出现在 Grossman, Helpman(1991) 的 Innovation and Growth in the Global Economy 中，所谓知识溢出字的是而且，越来越明显的是，国家之间还在技术转移上相互依靠、互相学习制造方法、组织模式、营销策略以及产品设计等。他们指出一国或地区的知识溢出会对其他国家或地区的经济发展产生影响。 Ben-David （ 1993,1996 ， 1998 ）强调知识溢出以贸易作为传递机制对于长期经济增长、收入收敛性和稳态转移有重要的影认为消除贸易壁垒、增加贸易量会导致明显的收入差距的缩小。 Conley, Ligon （ 2002 ）将增长率的空间协方差函数进行分解，并以此来估计国家间相互依赖程度的大小及国家间相互溢出的大小与经济差距之间的关系，指出国家间的长期经济增长率并不是相互独立的，国际贸易的存在导致了新的一类溢出增长溢出的发生。 Conley ， Ligon （ 2002 ）使用经济距离的度量指标构建空间协方差方程来表征不同地区间的空间联系程度，即溢出，得出溢出矩阵，从而认识区域溢出。与溢出和区域收敛联系的是区域经济一体化。 Goodfriend 和 McDermott （ 1998 ）认为技术溢出的范围对于解释发散现象非常关键。 Ben-David （ 1998 ）发展了多国体系知识以常数方式溢出条件下，各国中间输入会出现收敛，而且参与贸易世界经济系统会出现稳态增长。但是并非所有学者对这种结构下落后国家的发展前景抱乐观态度。 Van de Klunder, Smulders （ 1996 ）， Bretschger （ 1999 ），研究均发现在一定条件下，收敛是可能的，但是发散也是可能的，这就取决于国家之间的知识溢出。王铮，葛昭攀（ 2007 ）模拟分析，即使按照常规的知识溢出模式，只要知识溢出阻尼大，仍然存在这区域发展的发散，这种发散研究导致了经济一体化在政治上的崩溃。因此关于知识溢出如何促进区域收敛和经济一体化的研究，是重要的研究方向。顺便说一句，海峡两岸能不能出现共同市场，决定于知识溢出。两岸人互相防着对方，睨着揣着，是难于走向经济一体化的。（ 4 ）产业集群分析早在十九世纪末，产业的空间聚集现象就为众学者所关注。进入二十一世纪以来，由于全球化和信息化的影响，产业聚集和集群开始成为经济发展的制度性主流。因此对产业聚集的研究已经成为当前管理学、经济学、地理学的一个重要课题，是研究的热点所在。然而我们认真地注意一下聚集的理论研究，发现其理论上是不全面的，它受到了三个典型化事实的挑战： 1 ）第一剑桥现象：即现代产业尤其是高技术产业往往选择聚集，并且聚集的区位靠近大学园区等知识源； 2 ）第二剑桥现象：集群的发展往往有一定的规模限制，发展到某种程度以后会发生停滞； 3 ）产业聚集并不是任何地方均可，它存在一定的区位。它们是产业聚集的一种高级形式。显然，不对这三个现象作出解释的话，产业聚集的理论是残缺的。关于产业集群理论至少有两种流派：第一种流派是从马歇尔（ 1929 ）开始的，一直到 Krugman （ 1991 ）， Goodfreind ， McDermott （ 1995 ），他们从比较优势的角度来说明产业为什么在一个区域里发生聚集，这种流派对大量的有关联的企业集中在一个狭小的空间范围内的集群现象未能给出有效的说明，因为他们只能在区域尺度上认识问题。第二个流派是 Poter (1991) 为代表的把产业集群解释成一种制度因素。这一流派的优点是突破了比较优势的思想，从而使得聚集的空间尺度可以进一步收缩到一个更为狭小地方。令人不满意的是，他们的解释回避了长期以来空间经济学提出的一些问题，也不能说明为什么聚集可以在一个较小的空间范围内实现。制度因素仅仅提供了一种实现的动力，它没有说明实现的条件。在 Fujita, Krugman Venables (1999) 后来的工作中，试图对聚集的空间问题给出一种解释，可惜他们注重的是人口的聚集形成城市，而不是产业的聚集形成聚集区。因此，围绕我们这里提出来的典型事实，建立一种能解释空间现象的产业聚集的理论就成为了一个富有挑战性的课题。在新的研究中，产业集群被在政策层意义上追溯。正统的方法是沿着马歇尔的的路线，解决三个典型化事实。 Poter 流派则更多强调区域管理的作用，强调区域管理技术和模式与产业集群的关系。这里包括制度选择、公共服务（业）发展、区域创新环境建设和区域知识创新、扩散和区域创新体系建设。这种流派实际上成为了区域科学中的主流趋势，而马歇尔传统，受到了挑战。产业集群的新的研究方向是产业集群的进化和管治。这两方面的政策意义在于如何推进产业集群特别是新兴产业的集群枢纽的成长和空间转移。王铮等在最近的三年中研究发现了产业集群演化存在科技园 - 边缘城市 - 产业带 - 分蘖的空间演化现实和从综合中心发展为产业枢纽、研发枢纽和市场枢纽的递阶演化形式。 Stugh 提出了管治中的地区领导力问题，许多学者提出集群中公共服务动力学问题。这些新的认识和问题发现，为产业集群研究引出了新的热点。（ 5 ）区域管理区域管理不是区域行政，也不是区域经营，而是促进区域不断进步的一系列管理学措施。从内容看包括对应于计划与组织的区域发展战略、区域规划、区域产业和城镇体系重构等，也包括对应与控制和领导的，区域领导力建设、区域合作与竞争战略、区域资源配置和调控、区域统筹。区域发展和管理起源于人们对 1950-60 年代环境管理的研究，环境管理拓广一般的城市管理、人口管理、经济管理就形成了区域管理或者所谓城市与区域管理。因为，在解决区域问题时，人们认识到仅仅依靠政策和规划是不能满足区域发展的需求，还必须借助完整的管理学的方式，把整个区域作为对象进行管理。区域管理的热门领域是区域管治（ governance ）。管治的内容是，在国家对经济驰管制的同时，如何同时动员国家、社会和非政府组织的力量来有效地管理一个区域及其企业、行业，既避免公地的悲剧，又避免公众的利益被剥夺。管治一种状态目标是善治（ good governance ）。所谓善治指的是管理的良好状态，善治的意义包括管治的有效性，保障尊重法律的公平的管治，平衡了各社会客体利益目标和参与管治的主体在一个规则的体系下被委托管理相应的任务。在善治和善政 (good government) 是有差别的，而且，善政的意义在于管治目标对公众的友好，善治的意义在于管治过程的和谐。王铮，刘筱（ 2007 ）把目标的善政和过程的善治之和，我们称为和谐管治。真正的和谐管治包括了公平、社会参与，也包括了管治的动态的和谐调节。显然这类管理学问题，还需要继续研究。 Dixon, Kouzmin, Goodwin (2003) 提出了公共事物管治的范畴，它们实际上反应了区域管治需要研究的问题：什么是公共供应的最好方式？需要保护的公共利益的水平结构是什么？什么是管治与规制的结构、文化、过程与公共政策目标？理想的公共政策产出怎样确定？确保得到期望的公共政策目标的核算、手段和技术是什么？区域管理的另一个热点是区域知识管理。区域知识管理主要有三个要素组成，分别是知识创新、知识扩散、基础环境建设。区域知识管理的任务在于建立区域创新环境，并在区域创新的基础环境下，运用管理手段，促进区域的知识创新和知识扩散，以此形成区域的竞争与合作优势。与一般企业的知识管理不同。企业知识管理主要是管理知识资本，区域知识管理不仅要管理区域知识资本，更重要的是要管理区域知识过程。促进区域知识创新和知识溢出，这包括建设 RD 枢纽城市，建立合适的专利制度和科学基金制度、敬重大学等。如何解决这些问题，显然是区域知识管理研究的热点。作为区域管理的一项重要内容，是近年发展起来的经营城市。经营城市大约包括了区域专业化、建立城市批判和城市公共服务产业化。区域或者城市专业化的问题在于如何确定城市的技术生命，专业化导向的失败是严重的。城市品牌的问题是如何协调城市竞争与合作，以及城市的质量管理。公共服务产业化例如教育产业化是一个备受批判的内容，他的学术问题是城市公共服务业的管治问题。经营城市是值得研究的大问题。; 个人分类: 为科学而科学|5447 次阅读|2 个评论

怀念刘东生先生: 王铮 2008-3-7 23:39; 今天下午我的同事陈锐告诉我，刘东生先生去世了，我吃了一惊，不过很快就希望这个消息是误传。晚上我在科学网看到了相关报道，知道这个消息是真实的，心里涌起了我与刘先生的交往的记忆。因为刘先生影响了我的科学精神。我第一次见到刘东生先生是 1983 年初或者是 1982 年冬，记得我们是穿棉衣的。那时候，他到华东师范大学给我们讲课，讲《第四纪地质学》，一共三天的课程。在地质队时我就知道他的大名，所以平时上课经常逃跑到物理学系听物理的我，这几天，天天抢先占头排位置。在讲课中，刘先生说课程的名字不应该叫《第四纪地质学》，而应该叫《第四纪》，关注现代人类活动和为人类生活直接服务的一面。他用大量的材料为我们展示了第四纪环境演变的内容，启发了我研究环境变化的兴趣。刘先生的最后一堂课，深深地影响了我的科学人生。这是一趟讨论课，他让大家讨论。我说李四光先生的庐山冰川学说被否定了，他的地质力学，构造体系部分被否定了，只剩下构造行迹和蜓了，他的三个学说被否定了一个半，是不是有些悲哀。刘先生说，是一种悲壮。庐山冰川，启发大家研究了环境演变，地质力学为地质学研究开拓了新的研究方法，是创造性的。它的确遭到了一些否定，所谓三个东西被否定了一个半。作学问的不可能人人成为牛顿、爱因斯坦，留下的几乎都是真理。科学是循环渐进发展的，我们作学问的，就怕死了以后，连被否定的都没有。学问不能做成这样的。人还没有死，所有的论文都死了。先生的话深深地震撼了我。一个人不能把学问做成人死了后连被否定的都没有，后来成为了我的座右铭，我用他来鼓励自己、鼓励学生，也用它安慰个别竞选院士未成功的学者，留下真理。我第二次与刘东生先生个别接触是 1993 年。那年，华东师范大学党委委托我送一份材料到他家，没想到先生还记得我十年前的我。他招待坐下，当他知道我的博士和博士后导师分别是严钦尚先生和黄秉维先生时，马上恭贺我碰到了好老师，你要好好学他们，他们作学问都是认认真真的。他特别提到华东师范大学应该推荐严钦尚先生竞选院士，可惜那时候严钦尚先生已经去世了。他说严钦尚先生 1953 年就提出中国沙漠是就地起沙的观点，你们这些青年人就得提出自己的观点。要比自己的老师进一步。他对我的一些工作给了肯定和鼓励。那时候我刚从地理研究所到政策与管理研究所，有些学术念旧情绪，被他看出。他鼓励我要敢于面对挑战，建议我把历史全球变化与人类活动联系起来研究。先生的教诲使得我在迷茫中找到了方向。刘先生关于面对挑战的建议，后来时刻鼓励着我。时间又过了十年，在非典流行期，有一天，刘东生先生突然打电话给我，我也不知道他怎么找到我的电话。他告诉我，他从中央转发的材料上看到我关于非典流行条件的观点。那年我根据环境演变原理，分析非典流行区在空间出现的时间，从而提出 SARS 病毒在自然情况下生存应该需要一定的生态位，这种生态位决定于天气条件，由此不同的气候区流行期不同。刘先生说这是环境演变研究回应国家需求的重要成果，叫我赶快发表论文。我说当时任务紧，中办有时候会直接打电话来催政策成果。他劝我：两件事情要一起抓。科学院的人，要讲清科学道理，要有科学总结。并且希望我把文章尽快投稿到他主编的《第四纪研究》编辑部。当时他在上海，我们没有见面。有一个署名 zhengshan 的人给很多院士和我们单位领导写了驿媒尔（ e-mail ），可能包括他，攻击我的观点；而作者混淆了气候与天气的概念。先生告诉我不要理睬他们。他的电话增强了我的信心，使得我在抗击非典的战斗为国家作出了应该的贡献刘东生先生逝世了，他为我们留下了真理，留下了作科学人的道理，我永远怀念他。; 个人分类: 生活点滴|7664 次阅读|4 个评论

“能源-经济与气候保护研究”项目启动会召开: 王铮 2008-1-22 23:03; 2008-1-18 我主持的能源 - 经济与气候保护研究项目启动会召开，除陈锐外的所有课题负责人都参加了会议，计有王铮、陈安、陈劭锋、王礼茂、高林、王远飞、乐群、薛俊波、吴静、刘筱以及我们的学生。院资源环境局代表翟博士参加了会议。现在的情况是，大家都开展了工作。陈锐因为发生撞车，没有来。会议上午是成果汇报，下午讨论了进一步的问题，下午的讨论会解决了一些冲突问题：确定陈劭锋分析能源结构替代趋势，王礼茂侧重各种替代能源的经济可行性，王铮近期重点突破二氧化碳排放的倒U曲线，薛俊波、吕作奎加快122部门CGE开发，刘筱要协助陈锐开展消费模式调查。。由于采用直接管理专题，项目研究全面展开。从2007年 10 月份立项以来，我们的研究，主要依靠模拟和数据挖掘研究，取得了下列进展： 1. 中国的能源强度在持续下降，这种下降主要是技术进步导致的； 2. 中国的能源消费高峰可能出现在 2020 年左右； 3. 到 2020 年中国承诺使用 15% 的再生能源经济上几乎不可行； 4. 欧盟所谓控制本世纪末升温在两度以内是相当困难的。 5. 中国、美国更多减排二氧化碳导致 GDP 溢出有可能危害世界经济。 6. 消费模式的走向影响中国未来的二氧化碳排放。; 个人分类: 生活点滴|3604 次阅读|2 个评论

区域管理研究的两篇论文摘要: 王铮 2008-1-20 04:26; 到2008年1月19日，我的两个学生，刘筱与朱艳鑫分别完成了她们的博士后研究报告和博士后论文，都是区域管理方面的，19日晚上她们举行了庆祝晚宴，晚上回来我很激动，20日凌晨3：00醒来，吟得一诗。并决定公布她们的论文摘要，以鋕。城市的和谐管治研究刘筱本文从实证分析入手，研究了区域管理中的新公共管理问题城市管治问题，并且提出了城市和谐管治的观念，对城市和谐管治的理论体系、管治内容、管治政策和措施，特别是供应模式和政府功能问题做了详细探讨。本文共六章和一个附录。在第一章中，我们探讨的管治的起源、理论和和谐管治的思想，和谐管治被第一次定义，即认为它为善政与善治的结合。在第二章，本文以公共服务（业）为对象，详细探讨了管治的供应模式，提出了政府供应、市场供应、社会组织供应和混合供应 4 种类型，研究了作为供应基元的政府供应、市场供应、社会组织供应的特性。在第三章中，研究的重点是产业发展中的政府政策问题，重点探讨什么是管治与管制（ regulation ）的结构、文化、过程与公共政策目标？以及管治政策内容。进一步在这种认识下，探讨了 5 方面的政策内容和相应的供应模式管治，提出新产业发展的供应模式需要从政府主导开始并且逐步转变为市场主导和混合型。第四章的内容集中在城市社区的和谐管治方面，提出了首先是要确定各群体的利益目标，然后达成一种大家结构的利益结构的和谐管治的政治原则。同时提出 5 条社区管治的技术原则， 4 个政策范畴和 8 条措施。这里的研究最后被应用在深圳社区规划中。第五章具有某种总结意义，它集中探讨了政府的管治问题的一些关键性问题，包括：第一基本政策；第二，责任和作用；第三，协调模式，特别是经济一体化条件下信息化合作的模式；第四，措施要点。本研究是以区域信息化为研究对象的，欧洲、澳大利亚的一些案例被应用。本项研究结果已经应用于国家发改委的信息化政策中。本书的第六章，试图从动力学角度认识了中国管治模式的必要性，中国管治结构的形成，探讨了管治的总体结构特性，总体结构的形成、管治机制的形成。诚然这个问题的研究还需要深入。文章最后的附录是调查案例材料。关键词：管治区域管理和谐产业发展社区区域合作中国多区域可计算一般均衡政策模拟系统的开发与应用研究朱艳鑫 CGE 已经成为了经济政策模拟的主要工具，但是目前国内外的 CGE 软件系统开发和应用多限于单一区域的 CGE 。自从改革开放以来，中国经济实现了持续快速增长，人民生活显著改善，但同时，地区差距明显。鉴于我国区域间存在的经济和社会发展中的巨大差异，在分析中国的问题时，把全国分为不同区域进行研究，比单单只是从全国水平上去分析更有其合理性和实用价值。因此基于一般均衡理论，建立中国多区域的可计算一般均衡模型体系，并运用此模型体系对政策进行模拟分析是一项重要工作。鉴于国际上这方面的研究工作不多，本文研究了多区域的模型系统，开发了具有自主知识产权的多区域 CGE 模拟系统，并且用它研究了中国财政转移支付问题。全文一共分为七章。第一章首先介绍了政策模拟以及作为政策模拟重要工具的 CGE （可计算一般均衡）模型的发展进程，探讨了 CGE 模型的基本理论、模型框架、闭合理论并对 CGE 的应用进行了梳理，针对国内外的研究现状，选择从促进区域协调发展的角度来研究中国多区域可计算一般均衡的政策模拟体系。第二章回顾了中国经济发展的成就以及存在的问题，尤其是地区差距问题，总结了关于我国地区差距的研究结果，分析了地区差距的表现形式和构成要素。进而根据地区之间发展不平衡的特点，将全国划分为八大区域，开展多区域的经济分析，给出区域的划分原则和具体的划分方法，从区域经济总量、人均收入、产业结构角度对八大区域做了比较，为下一步构建多区域的 CGE 模型体系提供依据和参考基础。第三章是模型体系和结构，该章是本文的重点之一。在这一部分，我们介绍了可计算一般均衡模型的基本结构，并详细描述了本文提出的反映中国区域经济的发展特征的多区域 CGE 的构成以及具体内容。本文的多区域 CGE 体系包括八大区域、八个部门、两类居民、两种生产要素，同时存在国际贸易和国内贸易，区分中央政府和地方政府。进一步介绍了求解可计算一般均衡模型的几种算法，根据其中的特点，选择了 Johansen-Euler 法进行了模型的求解和运算。根据 Johansen-Euler 法将模型所涉及的公式进行了线性化处理，以此为基础，可以进行模型的求解和模拟分析。第四章讨论了 CGE 模拟分析的重要数据基础社会核算矩阵的原理。包括社会核算矩阵的基本原理和社会核算矩阵的结构特征，社会核算矩阵的编制原则等，并根据中国的经济特征，构建了为多区域 CGE 模型提供数据基础的区域社会核算矩阵，详细介绍了区域社会核算矩阵的结构以及如何根据现有的公开的数据来源构建 SAM 。模型的参数估计是模型构建与运用中的一个关键环节，本章的另一个工作是结合计量经济学方法和校准法标定、估计了模型的参数。第五章使用面向对象的编程技术 Visual Basic ，结合 Matlab 软件及其语言进行了多区域 CGE 政策模拟系统的构建。在系统中，用户可以自主地选择政策模拟的模块，通过输入外生变量的变动，系统可以求解出政策模拟的结果，同时保存结果并进行图形显示。第六章我们应用多区域 CGE 模型体系对我国转移支付政策在区域协调发展中的作用展开了模拟分析。转移支付在各国的财政体制中都是一项不可或缺的内容，我国各个地区的财政能力存在着十分明显的差距，但在历年的转移支付中，用于均等化目的的转移支付只占很小的份额，我国的转移支付制度还有待于进一步的改革和完善。转移支付的模拟显示，当对单个区域的转移支付增加时，不管不同区域的经济发展水平如何，中央政府对地方政府增加转移支付后，都刺激了接受转移支付的区域的地区产出的增加，从增加的幅度来看，西南区域大于中部，而中部大于南部沿海区域；同时增加东北、中部、西北和西南区域的转移支付对接受转移支付的地区的产生了不同影响，西南和中部产出提高而东北和西北产出下降，总体上看全国总产出稍有增加，八大区域的产出和人均产出的 Gini 系数有所下降，一定程度上有利于缩小地区差距。模拟还显示，中央政府对地方政府增加转移支付后，接受转移支付区域的政府收入和居民收入有了相应的提高，同时还带动了京津以及东部沿海区域城乡居民收入的增加；分城乡来看，城镇居民的收入提高幅度都大于农村居民，这反映了当前在我国全国范围内，政府提供的公共服务的受益者还主要是城镇居民，而农村居民所享受的政府公共服务水平相对较低；从居民收入的 Gini 系数来看，转移支付对改善区域间居民收入的差距作用不明显。而不管在哪个区域，农村居民的储蓄愿望都要远远的大于城镇居民。接受转移支付的区域中从事商业运输的劳动者增加，而从事农业和轻工业的劳动者数量减少，这也表明转移支付政策的实施对促进这些地区劳动力的产业转移有积极的作用，而且不会带来经济风险。最后本文第七章总结全文，并对文中存在的问题和未来的改进之处做了简要评述。关键词：政策模拟，区域协调，一般均衡，多区域 CGE 模型，社会核算矩阵，转移支付; 个人分类: 为科学而科学|5553 次阅读|7 个评论

区域协调的理论问题: 王铮 2007-12-9 14:08; 最近 5 年，在区域经济一体化浪潮推进下，多区域（ multi-region ）协调发展成为了地理学及区域科学的热点主题（ Kim, Kim ， 2002 ， Giesecke , 2002, Stifel, Thorbecke ， 2003 ， Gu, Chen,2005, Barrios, Bertinelli, Strobl1, 2005) 。当前，我国人均 GDP 已经超过了 1000 美元，中国的区域发展已经到了一个关键的时期。滕丽，王铮（ 2006 ）认为目前区域差距已经达到 Kuznets （ 1955 ）的倒 U 曲线的顶点，已经出现国家整体开始转向经济收敛的可能性，但是正在遭遇新的产业浪潮的挑战。面对这种情况，温家宝总理在十届人大五次会议提出：要坚持统筹兼顾、合理规划、发挥优势、落实政策，促进区域协调发展。如何实现统筹兼顾、区域协调？最近胡锦涛同志最近在中央集体学习后指出，区域发展要重点抓好以下４项工作。第一，坚持统筹城乡区域发展。第二，加快形成主体功能区。第三，健全区域协调互动机制。第四，完善分类管理的区域政策。显然统筹城乡区域发展，加快形成主体功能区无疑是协调区域发展的主要策略；但是其它两个方面仍然是重要的。对于第四点，胡锦涛同志给予了特别强调分类管理的区域政策包括财政政策、投资政策、产业政策、土地政策、人口管理政策，目标是提高区域政策的有效性和针对性。从地理学的角度看，这里有两个科学问题：第一、怎样从区域发展与统筹区域发展的角度对区域分类，以建立分类管理的基础；第二、在协调多个区域发展方面如何确定分类管理政策与管理模式。这种区域分类管理的科学思想，在国际上也有所发展。 Brown （ 2006 ）从水资源市场的活跃性结合全球变化讨论了美国西部水市场对各县（郡）经济发展的影响，作者针对水经济特点对美国西部县域作了分类，根据这个分类，作者区域作了管理模式与区域政策分类探讨。显然，完成这两个问题的研究，也就丰富了多区域协调发展的理论，同时回答了我国区域发展的主要问题。因此，本项目选题在学术符合当前地理学与区域科学研究的最新潮流，应用上符合当前的国家需求。从区域发展的角度开展区域分类，可以依据不同的经济思想完成。十一五规划倡导的主体功能区域，更多具有可持续发展思想，因此它既是生态区又是产业带及资源区。这种分类对分类管理有积极意义。但是从经济增长角度看，我们还应该发展另外的分类以作为区域管理的基础。区域分类的另外一种基础是经济学的。按照新增长理论（ Barro,Sala-I-Matin,2002, Bretschger, 1999 ），区域经济体存在增长水平的收敛性，但是一个多区域集合，例如一个国家的各省区，可能会分裂为几个收敛点不同的子集。刘强（ 2001 ），王铮、葛昭攀（ 2002 ）， Ying （ 2003 ）根据新增长理论，研究了 1980 年代中期来中国经济增长的动态，认为中国的东中西三个大的区域的经济会收敛到不同的均衡点。换言之，按收敛性也可以对区域系统完成某种分类。这种分类被成为增长俱乐部分类。另一方面，市场经济发展后陆大道提出的点轴开发理论（陆大道， 2004 ），这也是一种区域分类。这种分类强调了城市的主导作用。将陆大道的这种思想与建立国家创新体系（刘燕华，李秀彬， 1998 ）的思想结合，王铮，杨念（ 2006 ）提出建立区域知识网络和创新枢纽城市的思想，是从知识管理角度探讨了区域分类的基础。一个适合于协调区域发展管理的区域分类，可以在综合上述分类基础上完成。对于第二个问题，在最近几年，针对发展的区域协调政策的定量研究，形成了以保持多区域政治经济一般均衡的研究框架。 Groenewold, Hagger, Madden （ 2000 ）发展了一个政治经济一般均衡模型和政府博弈模型，研究了澳大利亚多区域间财政转移和差异性税收政策问题。 Gu 和 Chen(2005) 在两个层次的区域水平上分析了各个省之间的相互作用以及中央政府与地方政府之间动态关系。模型首先划分中国为东中西三大区域，再将中国现存的省级划分为第二个层次的划分，通过这个混和的多区域模型试图追踪中国省域经济的实际动态联系。可惜没有上升的协调政策层次，朱艳鑫，王铮（ 2006 ）发展了 Groenewold-Hagger-Madden 模型，研究了中国提高向西部增加财政转移支付的经济效果。这种从保持多区域政治经济一般均衡的研究路线，近年在国际上形成了应用 CGE 方法研究的潮流。 Giesecke(2002) 利用多区域动态 CGE 模型分析了澳大利亚的 Tasmania 经济发展严重偏离澳大利亚整理经济的发展的原因。他将澳大利亚分为 Tasmania 和国内其它区域这两个区域，得出 Tasmania 经济发展相对较慢的原因是经济结构变化和政策多变导致的，同时在众多的原因中区分了重要原因和可忽视的原因。 Kim, Kim(2002) 发展了一个具有动态功能的多区域单部门多收入阶层的 CGE 模型，研究韩国不同模式区域投资政策的增长影响和社会和谐，确定了最优的国家投资策略。 Harrigan （ 2000 ） CGE 讨论了环境保护下的税收利益调整问题。 Groenewold ， Hagger ， Madden （ 2000,2003 ）构建了经济可计算一般均衡模型来分析多个区域转移支付的问题，并以澳大利亚的数据进行了模拟。可惜该模型考虑了劳动力流动的情况，没有考虑资本的流动，还需要进一步发展。总之，采用 CGE 技术将一般的区域财政、税收、产业政策分析与多区域经济关系分析结合，符合当前学术发展主流，技术上有成功案例。这种结合可以在学术创新基础上完成。区域协调，除了一般的宏观经济学意义上的政治经济均衡外，从经济地理学的角度看，更需要形成产业分工基础上的区域经济一体化。 Farrell （ 2004 ）认为协调多区域发展，其根本问题就是推进区域经济分工下的一体化，使得多区域体系或者国家更加具有发展潜力。宋巨盛（ 2003 ）以长江三角洲为例研究认为区域间协调发展的关键是区域经济一体化，他强调了从区域主导产业和基础产业发展、区域统一大市场建设、区域主要城市之间的点轴开发及区域城市的网络化发展方向协调区域一体化发展。那么怎么来确定区域分工一体化政策呢？在市场经济条件下的区域经济一体化，基本的思想是 Dixit, Stiglitz （ 1977 ）提出的促进内生比较优势，形成专业化聚集与区域分工。 Krugman ， Venables (1995) ， Goodfriend 和 McDermott （ 1995 ）就是这种典型。为了制定相应的政策， CGE 技术仍然发挥了重要作用。例如 Love （ 1997 ）用 CGE 模型研究产业中心与外围带的互动与这里主体区与区域互动协调的思想一致。 Groenewold ， Hagger , Madden (2003) 基于 CGE 模拟研究了多个区域转移支付的问题与产业分工。区域经济一体化是区域协调的经济过程，但不是它的目标，区域协调的目标是曾经多区域的收敛性，即通过协调使得区域间经济差距越来越。 Van de Klunder, Smulders （ 1996 ）， Bretschger （ 1999a ）， Holod, Reed （ 2004 ）研究均发现在区域经济一体化过程中，多区域的收敛是可能的，但是发散也是可能的。 Ben-David, Loewy （ 1998 ）发展了多区域体系知识以常数方式溢出条件下，各区域中间输入会出现收敛，而且参与贸易经济系统会出现稳态增长。这就为通过区域溢出促进区域收敛缩小区域差距指出了可能性。另一方面， Cashin , Sahay （ 1995 ）分析了转移支付对印度地区经济收敛的影响， Garcia-Mil 和 McGuire （ 2001 ）研究了西班牙转移支付对改善落后地区的经济的效果。 1997. 关于财政转移支付，马栓友，于红霞 (2003) ，霍克，丁伟 (2005) 考察了我国转移支付与地区经济收敛的关系，但他们均采用计量模型。他们的研究成果，指出了通过宏观经济政策强化收敛的可能性，而这种宏观经济政策的确定可以通过 CGE 模拟。实际上 Kim ， Kim(2002) 研究了韩国大城市带动下多区域经济发展不平等性以及对全国的通货膨胀、福利、收入分配的影响，研究了促进区域收敛的中央投资政策。对于区域协调，完全依靠的财政转移并不是最优的而且税收利益分配在经济增长的全面影响是不确定的（ Jorge ， Robert ， 2003 ），如我们指出的促进产业分工的人口、产业政策在促进区域收敛方面具有不确定性。科学发展观意义下的协调发展需要保证发达地区的发展，通过区域溢出来带动区域收敛。为了促进区域收敛， Ben-David, Loewy （ 1998 ）， Bretschger （ 1999a ） , Chudnovsky, Lopez （ 2003 ）的工作，在政策方面主要是考虑了知识溢出的作用，这里的知识溢出，包括了技术进步与技术扩散。但是由于收敛性是长程问题，依靠技术进步来曾经区域收敛存在复杂性。 Ding, Haynes(2004) ，庞丽，王铮等（ 2006 ）研究发现信息化在近期实际上扩大了区域差距。因此协调区域发展技术进步政策是非常值得研究的。另一方面，基于新增长理论， Grossmann, Helpmann(1991), Barro ， Sala-I-Martin （ 1997 ）， Douven, Peeters （ 1998 ）， Conley, Ligon （ 2003 ）发展了各种以知识溢出、资源溢出和 GDP 溢出为核心的多区域内生增长理论。在中国，王铮，刘海燕，等（ 2003 ），刘丽，王铮等（ 2004 ），王铮，武威等（ 2005 ），通过模拟模型研究了区域增长的溢出问题。这些研究成为制定统筹区域发展、协调区域增长的重要内容。现在的问题是如何深入研究区域溢出，特别是把财政、税收作为溢出的调控因子，这需要深入的研究。把财政、税收作为调控区域溢出和收敛性的因素，一个可能的基础是将 Douver ， Peeters(1998) 修正了的 Mundell-Fleming 模型区域化。最后需要强调的是，在研究区域协调政策时，多区域 CGE 被越来越多的学者重视。但是目前多区域 CGE 模型研究需要突破一系列难点，这是因为多区域 CGE 模型与国家的 CGE 模型在几个方面有所不同。这种区别都来自于这样一个事实：区域相对于国家而言是更加开放的经济体。由于区域的开放性，区域的资本和劳动力都可以在区域之间自由的流动，产品贸易和资源转移在区域 CGE 模型中相对比较重要。例如，如果一个区域不能提供高的利润回报率，那么个人和企业就不会在这个区域投资。因此，国家 CGE 模型要求储蓄和投资相等，而区域 CGE 模型允许储蓄外流和进入，同时还要求关注区域政策制订者国家金融政策的作用，这就增加了多区域 CGE 的复杂性。对于这个问题， Groenewold, Hagger, Madden （ 2000 ）， Kim ， Kim(2002) 作了开拓性探索，借鉴他们的工作，这个困难是可以克服的。; 个人分类: 为科学而科学|2967 次阅读|2 个评论

空间经济学概念：聚集、集聚及其他: 热度 1 王铮 2007-11-20 22:15; 有学生问我企业或者人口在趋向某个区域，并且在里面定位的现象是聚集还是集聚。这是我的回答 1990年我与杨吾扬先生讨论过，科学名词是聚集。杨吾扬说聚集，前者是动词，后者是名词，如集合、赶集，是个动宾结构，通过动作的聚而最后形成某种集合，所以聚集反映了一种空间现象，作为名词用，描述一种现象。英文是Agglomeration。杨吾扬先生认为集聚是不通的，集合，不会跑动一起，两个词不加区别容易引起概念混乱。我的想法是集聚是为了集而聚，因为动词聚落在后面，作为动词，英文是Agglomerate。集聚对于与聚集的操作。杨吾扬作为中国权威的理论地理学家，我想他的思考是对的。在研究区域现象时，专业化、聚集、联盟化、收敛、一体化都是指一系列现象，所以作为空间现象，我强调的是聚集不是集聚。顺便谈一下集群，集群英文是cluster，它强调形成了某种联系的空间组织，而不是空间一般性的团体。集群发生时，参与的企业有类似群落生态系统的联系，在一个空间范围高强度的企业专业化伴随这群落联系的产业供应链。集群是一种聚集的亚类型，在空间尺度上，集群是一种中尺度现象，它不可能象玉米带、工业枢纽在空间表现出大尺度，但是它是集聚的产物，能在一个空间范围内导致高度的产业聚集。我的观察，集群发生时还可能出现作为供应链核心的灯塔企业，灯塔企业为专业化的集群企业提供某种服务，例如软件业集群中的软件测试企业，至少灯塔企业是促进集群发展的关键。灯塔企业中国概念是上海发改委一个副处长在与我讨论是提到的，它不是龙头企业，龙头企业一般在区域产业链的销售端，灯塔企业是服务端的。我们的研究证明，集群不是任意发生的，而且存在一个最优集群半径，现在一些地方拼命扩大集群空间范围是不对的。创新枢纽（hub）是我的一个新提法，它也是一种聚集现象，所不同的是创新枢纽是创新组织的聚集，从国家意义上看，创新枢纽比集群的规模大，是城市级别的。我一直在呼吁中国要发展创新枢纽城市。网上有篇文章，是我给中央的报告一部分，不知道怎么流传出去，呼吁建立创新枢纽城市。创新枢纽城市是应该分等级和类型，从现在掌握的数据看，我认为全国性的研发创新枢纽城市，中国可能够条件的可能就是上海和北京，但是深圳、成都-重庆等可能作为某种产业的创新枢纽。武汉至少是一个地区性的研发和产业创新枢纽。对于那篇文章，有人说我没有到过武汉就瞎说，其实我是多次到过的而且参加写作的杨念就是武汉人。不过武汉在创新枢纽网络结构中怎么定位，还需要研究，现在的看法是，武汉、青岛都难于成为全国研发的创新枢纽，广州-深圳怎么样，不清楚。其实一个国家的研发创新枢纽是不会多的。创新枢纽的研究还在继续，许多问题还需要研究，例如研发创新枢纽与产业创新枢纽的关系是什么？不同等级创新枢纽之间构成怎样的枢纽-网络结构？上海是个研发创新枢纽，但是作为产业创新的枢纽的功能似乎迁移到了江苏昆山-苏州-无锡一线，深圳为什么不能成为一流的研发创新枢纽的原因是知识溢出不足还是缺少自主文化？太多的问题需要研究了。; 个人分类: 为科学而科学|9116 次阅读|4 个评论

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