生物医学应用研究的“概念引领”新模式

赵 静，陈 浩

(1.解放军总医院卫勤部科研处,北京 100853;2.陆军军医大学新桥医院医务处,重庆 400037)

联合国教科文组织在1977年的《科学技术活动统计手册》中[1]，将科学研究分为基础研究、应用研究和发展研究，并明确指出，应用研究是“为了达到某一具体的实用目的或目标而获取新知识所进行的独创性研究”。不同于基础研究满足好奇心和自由探索的属性，应用研究对提升生产力、推动社会进步有着十分重要的促进意义，因此更强调独创性、目的性和实用性。我国经过几十年的发展，基础研究已具备不俗的实力，但应用研究的创新性理念和突破性技术还较少，大部分应用研究还处于跟踪、模仿、改进和完善的阶段，难以走出“落后-引进-再落后-再引进”的怪圈。近年来，随着基础医学研究突破性、颠覆性理论层出不穷，物理、化学、信息、材料等与医学的融合程度不断加深，应用研究也势必随之发生革命性的变化。探讨基于生物医学科技发展趋势下的应用研究新特点，研究适应未来应用研究发展的科技管理方式和组织模式，对于提升应用研究水平，发展生物医学战略新兴产业和高新技术产业，有着十分重要的意义。

1 “概念引领”模式下的应用研究

1.1 从“科学发现”时代到“科学掌握”时代自20世纪以来，医学领域的重要突破以生命本质规律的探索和发现为主，DNA结构的提出解释了生命遗传的基本规律，神经元和神经递质的发现构成了认知学的基础，干细胞理论的创建开辟了再生医学新领域。同时，量子理论、计算机和网络原理的发现，使人类在基本理论研究方面达到历史顶峰，并构成物质、生命和信息学三大理论基础[2]。基于科学基本原理理论的重大发现，应用研究也得以快速发展，迈出创造物质、控制生命和人工智能的尝试性步伐，初步实现人类对客观世界的改造。库兹韦尔指出，随着当前知识呈指数式的爆炸增长，世界已经临近生物思想与现代技术交汇的“奇点”[3]，人类已经具备利用新的知识，通过应用研究来掌握和控制生命的能力，人工智能也将接近并超过人类智慧。从近年来《时代》周刊每年评选出的年度十大医学突破中不难看出，应用研究领域成果所占比例逐年提升，近两年更是达到80%以上。因此，生物医学研究领域将进入“科学掌握”的时代。

1.2 从“技术完善”模式到“概念引领”模式回顾生物医学的发展历史，发现所进行的大多数应用研究，都是在本领域的理论创新上形成应用构想，再通过技术构建来实现并发展壮大。比如从DNA碱基序列的发现到测序技术、基因工程的建立，再到如今的精准医学；从肿瘤细胞免疫逃避机制的发现到细胞靶向技术，再到如今的细胞生物治疗；从蛋白质序列的提出到桑格测序法，再到目前的计算机辅助药物设计，不难看出，生物医学应用研究的范畴体现出医学领域的“顺向发展”和“内部交叉”，仅有少部分领域会借助于其他学科的成熟技术，从整体研究过程来看，这属于一种“技术完善”型的应用研究模式。虽然该模式下的应用研究曾做出诸多历史性贡献，但在知识爆炸性增长的今天，已经不能适应人类社会对生物科技创新的需求，需要从理念和模式上进行革命性的创新。

人类社会从农业时代、工业时代、信息时代，正在进入高概念时代[4]。回顾一些革命性的发明，如从量子理论发展而来的量子计算机和量子通信，打破晶体管和无线电垄断的计算和通信领域，豪斯菲尔德将计算机引入到放射医学，发明了CT，打破“射线-成像”的传统放射诊断概念。由此可见，技术的创新更多是实现“加速”功能，唯有概念的创新，才能开辟出全新领域，实现革命性的突破。正如因此，笔者认为，随着生物医学的飞速发展和与相关学科相互渗透，以颠覆性、跨界式的概念突破或理念创新为基础，以发展革命性技术为手段，以攻克尚未解决的生命科学难题为目标的应用研究，包括应用基础和应用技术研究，将形成生物医学应用研究“概念引领”新模式。

2 “概念引领”应用研究新模式的特点

2.1 创意颠覆基于概念引领的应用研究，科学家能够在创意产生阶段提出较为大胆、革新的想法，敢于突破现有的游戏规则和行业标准，体现出较强的独创性和颠覆性。并且由于颠覆性创意通常不符合当前主流观点或超出常规认识范畴，所以创意提出时往往得不到认可，并可能面临较大的质疑，这就需要科学家一方面具备“离经叛道”的个性和“异想天开”的灵感[5]，想他人未想，才能做他人未做。另一方面也要有厚实的理论基础和严密的逻辑思维，以保证所提出的创意能够实现。

2.2 领域跨界跨界研究通常是重大应用成果产生的主要特征。如无线电技术和声学的跨界促使雷达的发明，惰性材料的发现和生物工程的结合建立现代介入医学。在“概念引领”的应用研究模式下，崇尚跨界思维，开展跨界合作将成为应用研究的主要方式。生物科学家将善于融合其他学科的基础理论和创新发现，通过理论推导、技术引入或成果运用，创造性地进行学科聚合，开展合作研究，尤其是在看似毫不相关的学科之间进行知识整合，将可能产生让人意想不到的成果。

2.3 需求牵引从研究内涵来看，应用研究所包含的应用基础研究和应用技术研究，均遵循“认识-实践-再认识”这一科学过程，基于创新概念的应用研究，无论其颠覆性和跨界性如何，始终是以寻求技术创新、解决实际问题为目的，因此满足人类和社会需求必然是应用研究的科学终点。同时，本质也是为人类健康服务，解决人类难以攻克的难题，具有良好的市场需求，是“概念引领”模式下的应用研究产生和发展的根本推力。

3 科技管理创新——唱好应用研究“三部曲”

与基础研究满足好奇心和允许自由探索的属性不同，应用研究的成果关系到国家的内在驱动力，对布局战略新兴产业、发展高新技术产业、优化产业结构具有显著的推动作用，因此具有更强的实用性和目的性。尤其是在应用研究“概念引领”新模式下，由于创意的新颖性更强，且无前人经验可供借鉴，因此在概念提出后，还需有详细的研究计划和周密的组织管理，以此保证研究的科学性和可行性，降低项目风险。本文认为，基于此类应用研究新模式，需按照“概念引领——路线图构想——工程化实施”的体系设计，在创意提出、流程设计和实施操作阶段，加大统筹规划和组织实施的管理力度，创新管理手段，确保项目顺利开展。

3.1 概念引领一是要营造创新文化，摒弃既往的验证式、改进式的应用研究惯性思维，鼓励科学家尤其是年轻科学家“异想天开”，要包容叛逆，容许失败，对于好的创意和新颖的思路要鼓励其大胆探索，充分论证。对于质疑和反对加以疏导，鼓励用事实说话。二是要加强学科聚合。要在现有“BIO-X”、“MED-X”的学科交叉基础上做出更前沿的探索，进一步打破学科壁垒，加强理工学科和生物医学、认知科学的互融互通，除了头脑风暴、小型学术沙龙等学术观点跨界交流形式外，更要探索多学科人员在时间和空间上相互融合，建立创新工场、众创空间等新的学术共同体。三是注重前端设计。与基础研究“边尝试、边发现”的模式不同，基于创新概念的应用研究项目，一旦决定上马，将涉及大量的资源投入，如果失败将造成较大损失。因此需要将管理重心前移，在立项前期就要做好充分的逻辑论证和可行性分析，既要鼓励创新，又要识别不切实际的空想，防止类似“水变油”、“永动机”等与自然规则相悖的伪科学项目，浪费国家资源。

3.2 路线图构想一是制定时间路线。重大的应用研究成果将可能改变国家产业布局，促进产业升级，事关国力竞争，具有与时间赛跑的特点，无法负担起类似基础研究“十年磨一剑”的时间成本。因此在组织项目研究时，需提前规划好时间路线，制定总体目标时间，分解各项任务时间，根据各个时间节点及时调整策略，确保项目整体如期推进，加快成果产出和应用。二是制定技术路线。基于“概念引领”的应用研究，涉及多个学科的多项原理研究和技术应用，需要多个团队同时攻关，一项技术通常关系到另几个甚至全局项目的成败，因此需要在项目前期制定出详细的技术路线，明确研究开展的步骤顺序和相互融合方案，预备替代技术或研究调整方案，方能保证项目推进有条不紊。三是运用大数据工具。当今世界的科技发展日新月异，前沿趋势和市场风向瞬息万变，新模式下的应用研究不但在创意阶段秉持开放态度，在项目进行的全过程也应当注意对外部信息的获取。在项目组织中要提倡大数据团队和工具的引入，加强对项目内部数据的综合监控和外部信息的获取分析，及时改进思路，引入新方法，修订目标，确保项目价值。

3.3 工程化实施一是引入项目经理制。一个大型的应用项目，除了多个科研团队的交集，还需要有政策、法律、金融、人力、后勤等多个团队或部门的支持配合，组织力度和管理难度相对较大，可以借鉴现代企业的成熟管理模式，探索项目经理制度，建立职业经理人管理模式，专门协调处理各部门之间的沟通协作，将首席科学家从繁杂管理事务中解放出来，将更多精力投入到科学研究本身。二是探索蜂巢化管理模式。多团队、多战线的研究模式，仅凭职业经理人，无法完全应对，项目的进展和管控仍需要科学家利用专业知识加以决策，但当面临信息纷杂、状况较多的局面，首席科学家也会力不从心，因此可探索蜂巢化管理模式，将团队分解为具有独立决策能力和权力大小不等的功能单元，畅通沟通渠道，建立信息联动机制，以保证首席科学家对项目的总体把控，同时保护各PI的创造力和凝聚力。三是加强风险控制。虽然企业是应用研究的实施主体和受惠者，但概念引领的应用研究通常也体现国家意志和长远目标，具有更大的风险性和不确定性，与企业的效益追求具有天然鸿沟，但以企业投资为主的做法并不能代替国家投入。要加强对金融工具的使用，引入风险投资、股权分配等形式，充分激励科研人员研究热情，解决后顾之忧，同时分担国家和企业投入风险，降低失败损失。

对于应用研究“概念引领”新模式的理论体系构建和实践探索，本研究还处于探讨和摸索当中，以上仅是做一概念提出的初步阐述和展望构想，囿于学识和经验，恐有偏颇之处。