新兴工科：新工业革命背景下基础学科发展的新机遇*

郑丽娜

(清华大学 教育研究院，北京 100091)

2017年，新工科建设成为我国工程教育改革与发展的新方向，以应对新一轮科技革命和产业变革对工程教育改革创新的新要求。新工科概念的提出突破了传统的学科思维定式，推动工科打破传统的学科边界，基于技术的进步和产业的发展重新审视新经济蓬勃发展背景下新的工程学科。一般认为，新工科是由应用理科等基础学科孕育、延伸和拓展形成的“新兴”工科，传统工科转型、改造和升级形成的“新型”工科，以及不同学科交叉融合形成的“新生”工科共同构成[1]。也就是说，新型工科和新生工科形成与发展的逻辑均基于传统工程学科建设的经验实现工科再造，以满足当前和未来产业发展的需求，唯独新生工科是新生事物，其建设成效直接关系到我国未来技术和产业发展的态势和地位，同时为应用理科等基础学科提供了新的发展机遇。因此，厘清新兴工科专业形成和发展的逻辑，明晰新兴工科的内涵特征与建设重点，是有效推动新兴工科建设、引领未来新技术和新产业发展的基本条件。基于此，本文旨在简要探讨并理顺新兴工科形成与发展的基本逻辑，以期为新兴工科建设研究和实践提供启示和借鉴。

一、基础学科是新兴工科形成的基础

新兴工科虽是全新出现的学科，但绝非凭空产生，应用理科等基础学科是新兴工科形成的基石，这是由基础学科积累性和新兴工科交融性的特性共同决定的。一方面，基础学科不仅构成了新兴工科最初的知识体系，而且是技术创新的源泉。基础学科孕育的新技术问题一旦被确定，就在产业化的过程中催生了新兴工科。以人工智能为例，生物学为理论计算机科学家提供了研究机器学习的视角，从生物学中探寻计算模型成为人工智能技术突破的方向之一，深度学习、强化学习等技术即是以神经网络、遗传算法为支撑。另一方面，新兴工科就其本质而言具有内在的跨学科性和创新性，多学科交叉融合是新兴工科的固有特征。新兴工科在形成过程中需要汲取不同学科知识体系的“养分”，只有不同基础学科实现真正的交叉融合才能激发创新。艾萨克森(Walter Isaacson)在《创新者》(TheInnovators：HowaGroupofHackers,GeniusesandGeeksCreatedtheDigitalRevolution)一书中传递的一个核心思想即跨学科是尖端技术创新的源泉，跨学科的头脑是科技革命的主导。需要指出的是，高校中的基础研究最终不一定能够转化为产品，但需要有实现。新兴工科与应用理科等基础学科最根本的差异就在于新兴工科最终是面向产业发展的，新兴技术需要通过产业化进入市场。

二、产业发展是新兴工科发展的动力

产业发展是推动新兴工科形成与发展的根本动力。“创造”和“有用”是工程及工程学科的核心要素[2]，对于新兴工科而言，创造性和有用性构成新兴工科的工程面向。一方面，技术进步及其产业化进程的加快形成了对新兴工程科技人才的巨大需求，催生了新兴工科专业的建立和发展；另一方面，新兴工科专业通过培养新兴工程科技人才反哺产业，带动新兴产业的发展。新兴工科在促进技术优化和产业进一步发展的同时，形成较为稳定的学科知识体系，这是新兴工科的科学面向。也就是说，新兴工科兼具科学性和工程性，其中，工程性是创造出来对人类有用的部分，这是由新兴工科的产业驱动力决定的。例如，当前人工智能技术已经从实验室阶段发展至产业化阶段，智能音箱、智能电视等人工智能产品纷纷进入市场，而随着数字经济的发展，自动驾驶、智能医疗等应用场景的广泛化将反过来促进高校人工智能专业的发展。

基于此，新兴工科形成与发展的基本逻辑可以总结为图1。

图1 新兴工科形成与发展的基本逻辑

图1中：①基础学科孕育、延伸和拓展形成新兴技术；②新兴技术发挥有用性和创造性经过产业化形成新兴产业；③新兴产业发展推动新兴工科专业形成与发展；④新兴工科专业通过培养新兴工程科技人才满足和引领新兴产业进一步发展。