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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。
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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。
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“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。)
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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)
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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|5712 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。
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“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。
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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
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