新興工科：新工業(yè)革命背景下基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的新機遇*

鄭麗娜

(清華大學(xué) 教育研究院，北京 100091)

2017年，新工科建設(shè)成為我國工程教育改革與發(fā)展的新方向，以應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程教育改革創(chuàng)新的新要求。新工科概念的提出突破了傳統(tǒng)的學(xué)科思維定式，推動工科打破傳統(tǒng)的學(xué)科邊界，基于技術(shù)的進步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重新審視新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展背景下新的工程學(xué)科。一般認為，新工科是由應(yīng)用理科等基礎(chǔ)學(xué)科孕育、延伸和拓展形成的“新興”工科，傳統(tǒng)工科轉(zhuǎn)型、改造和升級形成的“新型”工科，以及不同學(xué)科交叉融合形成的“新生”工科共同構(gòu)成[1]。也就是說，新型工科和新生工科形成與發(fā)展的邏輯均基于傳統(tǒng)工程學(xué)科建設(shè)的經(jīng)驗實現(xiàn)工科再造，以滿足當(dāng)前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，唯獨新生工科是新生事物，其建設(shè)成效直接關(guān)系到我國未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢和地位，同時為應(yīng)用理科等基礎(chǔ)學(xué)科提供了新的發(fā)展機遇。因此，厘清新興工科專業(yè)形成和發(fā)展的邏輯，明晰新興工科的內(nèi)涵特征與建設(shè)重點，是有效推動新興工科建設(shè)、引領(lǐng)未來新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本條件?；诖?，本文旨在簡要探討并理順新興工科形成與發(fā)展的基本邏輯，以期為新興工科建設(shè)研究和實踐提供啟示和借鑒。

一、基礎(chǔ)學(xué)科是新興工科形成的基礎(chǔ)

新興工科雖是全新出現(xiàn)的學(xué)科，但絕非憑空產(chǎn)生，應(yīng)用理科等基礎(chǔ)學(xué)科是新興工科形成的基石，這是由基礎(chǔ)學(xué)科積累性和新興工科交融性的特性共同決定的。一方面，基礎(chǔ)學(xué)科不僅構(gòu)成了新興工科最初的知識體系，而且是技術(shù)創(chuàng)新的源泉?；A(chǔ)學(xué)科孕育的新技術(shù)問題一旦被確定，就在產(chǎn)業(yè)化的過程中催生了新興工科。以人工智能為例，生物學(xué)為理論計算機科學(xué)家提供了研究機器學(xué)習(xí)的視角，從生物學(xué)中探尋計算模型成為人工智能技術(shù)突破的方向之一，深度學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)等技術(shù)即是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法為支撐。另一方面，新興工科就其本質(zhì)而言具有內(nèi)在的跨學(xué)科性和創(chuàng)新性，多學(xué)科交叉融合是新興工科的固有特征。新興工科在形成過程中需要汲取不同學(xué)科知識體系的“養(yǎng)分”，只有不同基礎(chǔ)學(xué)科實現(xiàn)真正的交叉融合才能激發(fā)創(chuàng)新。艾薩克森(Walter Isaacson)在《創(chuàng)新者》(TheInnovators：HowaGroupofHackers,GeniusesandGeeksCreatedtheDigitalRevolution)一書中傳遞的一個核心思想即跨學(xué)科是尖端技術(shù)創(chuàng)新的源泉，跨學(xué)科的頭腦是科技革命的主導(dǎo)。需要指出的是，高校中的基礎(chǔ)研究最終不一定能夠轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，但需要有實現(xiàn)。新興工科與應(yīng)用理科等基礎(chǔ)學(xué)科最根本的差異就在于新興工科最終是面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的，新興技術(shù)需要通過產(chǎn)業(yè)化進入市場。

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展是新興工科發(fā)展的動力

產(chǎn)業(yè)發(fā)展是推動新興工科形成與發(fā)展的根本動力?！皠?chuàng)造”和“有用”是工程及工程學(xué)科的核心要素[2]，對于新興工科而言，創(chuàng)造性和有用性構(gòu)成新興工科的工程面向。一方面，技術(shù)進步及其產(chǎn)業(yè)化進程的加快形成了對新興工程科技人才的巨大需求，催生了新興工科專業(yè)的建立和發(fā)展；另一方面，新興工科專業(yè)通過培養(yǎng)新興工程科技人才反哺產(chǎn)業(yè)，帶動新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。新興工科在促進技術(shù)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的同時，形成較為穩(wěn)定的學(xué)科知識體系，這是新興工科的科學(xué)面向。也就是說，新興工科兼具科學(xué)性和工程性，其中，工程性是創(chuàng)造出來對人類有用的部分，這是由新興工科的產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力決定的。例如，當(dāng)前人工智能技術(shù)已經(jīng)從實驗室階段發(fā)展至產(chǎn)業(yè)化階段，智能音箱、智能電視等人工智能產(chǎn)品紛紛進入市場，而隨著數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，自動駕駛、智能醫(yī)療等應(yīng)用場景的廣泛化將反過來促進高校人工智能專業(yè)的發(fā)展。

基于此，新興工科形成與發(fā)展的基本邏輯可以總結(jié)為圖1。

圖1 新興工科形成與發(fā)展的基本邏輯

圖1中：①基礎(chǔ)學(xué)科孕育、延伸和拓展形成新興技術(shù)；②新興技術(shù)發(fā)揮有用性和創(chuàng)造性經(jīng)過產(chǎn)業(yè)化形成新興產(chǎn)業(yè)；③新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動新興工科專業(yè)形成與發(fā)展；④新興工科專業(yè)通過培養(yǎng)新興工程科技人才滿足和引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。