科技创新的三种境界

　　科学研究就是不断的尝试和冒险，而且成功率极低，所以创新性的科学研究是一段艰苦且终点未卜的旅途

　　原创与颠覆性创新

　　刚刚过去的2016年，大众创业、万众创新的浪潮席卷全国，“创新”一词喧腾众口，许多热血青年奔赴创新创业的主战场，盼望着能够淘到人生的第一桶金。真实的情况是怎样？又有多少个颠覆性创新（Disruptive Innovation）出现，并改变我们的生活？

　　很多人期待颠覆性创新，但是对创新的内涵不甚了解。所谓创新，简单地说就是利用现有条件创造出新的东西。而新的东西既看过程，也关注结果，还包括新想法、新方案以及新设备。创新既可以体现在社会经济治理层面，如“新常态”概念的提出，也包含科学技术的创新，如原创性科学研究和技术的革新。原创性科学研究要提出新理论、新方法、新假说并加以验证，还要开辟新的研究领域。所谓颠覆性创新，其实一开始并不是指科学上的创新，而是指商业上设计出颠覆性产品，能够改变已有市场模式，能够开辟一片新的市场。

　　人人都渴求颠覆性创新，但它并不常出现，一旦出现，也会经常遭受常人不予理解的冷漠。这就要求我们不仅要对科学充满热情，还要有屡战屡败、屡败屡战的勇气。因为科学研究就是不断的尝试和冒险，而且成功率极低，所以创新性的科学研究是一段艰苦且终点未卜的旅途。

　　科学创新的三大层次

　　事实上，科学上的创新涉及面很广，主要可分为三大类，或三种境界。

　　1. 前无古人，后有来者。这是一种从无到有的创新，是一种“开路式”（Open The Door）的研究，不仅为我们打开新的科学之门，也开创了一个全新的研究领域，正所谓“这世上本没有路，走的人多了，也便成了路”。

　　比如，2016年诺贝尔生理或医学奖授予了日本科学家大隅良典（Yoshinori Ohsumi），他在20世纪90年代以酵母为模型，开创性地通过遗传筛选找到了与自噬相关的基因，促进了人们对自噬分子机制的了解，极大地推动了自噬异常与疾病发生的关系研究。大隅良典无疑开创了一个新的研究领域。

　　再比如，2015年诺贝尔生理或医学奖授予发现“脑内GPS”的英国科学家约翰·奥基夫（John O‘Keefe）和挪威科学家爱德华·莫泽（Edvard I. Moser）、梅-布莱特·莫泽（May-Britt Moser）夫妇。人类及哺乳动物对位置的感知以及方向的判断是一种本能，而脑内负责定位系统的细胞让我们能够在空间中感知位置并实现定位。毋庸讳言，大脑中内置的“GPS”细胞研究掀开了人类探索大脑奥秘的新篇章，推进了国际脑研究计划的实施和发展。

　　2. 前有古人，后无来者。这是一种从有到无的创新，这种创新一次性彻底解决了人类历史上重大的科学问题，是一种“终结式”（Close The Door）的研究，并在此树立一个“到此为止”（Stop Here）的牌子。这种创新的结果就是一次性解决问题，别人不需要在此问题上再耽误工夫，数学类的科学研究在这方面表现得尤为突出。

　　如果自然科学的皇后是数学，数学的皇冠是数论，那么“哥德巴赫猜想”就是皇冠上的明珠。大约在200多年前，一位名叫哥德巴赫的德国数学家提出了“任何一个大于2的偶数均可表示为两个素数之和”。他一生也没证明出来，后来写信请教俄国圣彼得堡的数学家欧拉。欧拉费尽了脑筋，却也带着一生的遗憾离开了人世，留下了这道数学难题。众所周知，这道猜想后来被中国著名数学家陈景润加以部分证明。

　　在生物医学方面，比如烈性传染病天花病毒的疫苗研究，当一个病毒的疫苗被成功研制后，绝对是开创性的工作，后续的相关研究就会逐渐减少。结构生物学也有类似的情况，当一个蛋白的结构被解析后，其他人就很少再去解析该蛋白结构。这类创新就是彻底解决了以前悬而未决的问题，以后别人只能绕道而行。

　　3. 前有古人，后有来者。这是一种从有到有的创新，会改写历史，只不过古人可能是错的或理论体系需要重塑。科学研究从来都是站在巨人的肩膀上，许多研究就是在前人的基础上做出的，纠正前人的错误或重塑前人的理论是这类研究创新的主要特征。

　　日本京都大学教授山中伸弥（Shinya Yamanaka）在2006年发现，仅仅通过导入4个关键基因，就可将成熟细胞重新编程为多能干细胞，这种诱导多能干细胞被简称为iPS细胞，后来又证明这种细胞可以发育成为身体的各种组织细胞。然而此前人们普遍认为，动物细胞的发育过程是一个不可逆的过程。20个世纪50年代，胚胎发育生物学家康拉德·哈尔·沃丁顿（Conrad Hal Waddington）提出的细胞分化假说形象地描述了细胞自发的多重分化过程。多能干细胞分化就象一个从山顶滚下的小球，它可以走向任何一个山谷，分化为某种特定的细胞，但分化成熟的细胞变回多能干细胞就是一个不可能发生的事件。这种假说随后被iPS细胞彻底逆转，iPS细胞的发现成就了目前轰轰烈烈的干细胞研究领域。为此，2012年诺贝尔生理或医学奖被授予了山中伸弥。

　　另一个典型的例子是2006年诺贝尔生理或医学奖被授予发现核糖核酸干扰（RNAi）现象的安德鲁·法尔（Andrew Fire）和克瑞格·梅罗（Craig Mello）。核糖核酸（RNA）是存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。1998年，安德鲁·法尔和克瑞格·梅罗发现双链RNA对基因的抑制作用，而之前人们一直用单链的反义核酸进行研究。双链RNA的沉默基因无疑让这个领域的科学家无法理解，当然最后证明RNAi现象是基于完全不同的分子机制，RNAi现象的发现开启了基因治疗领域的新篇章。他们的工作不但具有重要的理论意义，而且使我们看到治愈癌症、爱滋病、遗传病的希望。

　　最近，闹得沸沸扬扬的基因魔剪CRISPR/Cas9技术，也是在锌酯酶技术、基因敲除技术后出现的又一基因编辑领域的重要技术。与其他技术相比，虽然CRISPR/Cas9技术要做的事大同小异，但效率和切割准确性大大提高，也使基因编辑技术从高大上变成人人可为的技术，用“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”形容基因编辑技术的发展历程再恰当不过。

　　科学上的颠覆性创新极为罕见

　　改写科学史的工作自然是完全的科学创新，不过目前大家喜欢的叫法是颠覆性创新。在科学领域开展颠覆性创新，不仅要有非凡的勇气，也需要良好的机遇。

　　前一段时间，生命科学顶级杂志eLIFE刊发5篇文章验证许多顶尖刊物发表的重大研究成果，结果仅有一篇文章的结果勉强过关，令生物领域的科学家相当尴尬。验证别人的重要工作本来是学术研究中的关键，也是科学家的份内事，但没有多少人愿意干这件事。原因很简单，如果得到相同结果，能发表吗？答案是否定的，没有杂志会接收这样的文章；如果结果与原作者不符，能发表吗？答案也是否定的，也没有多少杂志愿意发表这样的文章。

　　有学者说，推翻一个已发表的论文观点，需要10倍于该论文的努力，何况颠覆性创新！因为你的研究最初很难得到别人的认可。如果一项研究改变的不仅仅是一项假说，而是目前已经公认的研究结论，那就难上加难了。

　　然而，颠覆性创新从来都是科学发展的里程碑，不仅开拓人类认知的前沿，也往往极大地丰富和改善人们的生产和生活。它是国家和社会发展的需要，也是科学研究者梦寐以求的机遇。但对科研工作者个人来说，开展颠覆性创新研究需要超凡的勇气，因为颠覆性创新会让你坐冷板凳。虽然经历过各种失败后会让你意志坚定，增常人所不具备之才能，但这种苦行僧式的生活有多少人能熬得住？所以说颠覆性创新就是一个坑，相信随着中国对科技创新的投入力度越来越大以及科技创新理念的深入人心，越来越多的科技工作者必定会勇于跳坑，并最终乐于跳坑！

　　于文强