物理學(xué)院黃海平教授

自然科學(xué)這棵大樹經(jīng)過幾百年的生長已經(jīng)枝繁葉茂，學(xué)科類別錯綜復(fù)雜，支撐著人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來，產(chǎn)生于學(xué)科交叉邊界的科學(xué)問題越來越重要，甚至對世界科技文明的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。2021年，復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的三位科學(xué)家因他們在解決跨尺度（學(xué)科交叉）的科學(xué)問題方面的奠基性貢獻(xiàn)獲頒諾貝爾物理學(xué)獎。在這之前，我國就充分認(rèn)識到學(xué)科交叉的重要性，在基金委設(shè)立了交叉科學(xué)部，打破學(xué)科壁壘，開辟學(xué)科前沿，促進(jìn)交叉科學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。因此，接下來很長一段時間，學(xué)科交叉將成為復(fù)雜性科學(xué)研究的關(guān)鍵模式，并將對世界科技文明產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

中山大學(xué)地處粵港澳大灣區(qū)核心地帶，有著豐厚的學(xué)科交叉資源，在面對新一輪科技創(chuàng)新熱潮，更應(yīng)在推動學(xué)科交叉融合方面擔(dān)負(fù)起歷史使命。在大學(xué)開展學(xué)科交叉融合，不是學(xué)科的簡單疊加，也不是各學(xué)科謀求各自研究利益，而是涉及教師、學(xué)生和行政服務(wù)三個方面的協(xié)作和共贏。其中心只有一個，就是營造交叉學(xué)科研究解決世界級技術(shù)難題或本質(zhì)性科學(xué)問題的氛圍，以氛圍帶動創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

       其一，教師是學(xué)科交叉融合的核心。教師需首先在各自領(lǐng)域有深厚的研究基礎(chǔ)，并且研究思想和風(fēng)格獨(dú)樹一幟。最為關(guān)鍵的是，他們對學(xué)科邊界前沿有著敏銳的學(xué)術(shù)判斷力，因而能夠凝煉共同的研究興趣并且提出可行研究思路。他們的活力需要一流的頂層設(shè)計來激發(fā)。世界頂尖的交叉學(xué)科類研究所都有著如下幾個鮮明特征：活躍的學(xué)術(shù)交流，比如定期舉辦具有廣泛興趣的學(xué)術(shù)前沿報告、深入淺出的暑期學(xué)校和專題式的國際研討會等；高質(zhì)量的訪問學(xué)者計劃以促進(jìn)國內(nèi)外頂尖團(tuán)隊間的深度合作；開放的學(xué)科交叉課程設(shè)計以培養(yǎng)具有寬廣視野的復(fù)合型人才。這些頂層設(shè)計將凝聚分散在各自學(xué)科但對學(xué)科邊界科學(xué)問題感興趣的教師的創(chuàng)新力，實現(xiàn)。

其二，激發(fā)學(xué)科交叉融合的活力需要一流的行政服務(wù)支撐。這些服務(wù)包括基金申請指導(dǎo)、青年教師培育、本科生和研究生培養(yǎng)、學(xué)術(shù)活動組織以及國際學(xué)術(shù)交流等。行政支撐的質(zhì)量需要公開透明的制度保障，其中最關(guān)鍵的是建立持續(xù)穩(wěn)定的交叉文化，形成對教師協(xié)作解決學(xué)科交叉科學(xué)或技術(shù)難題的激勵機(jī)制，營造學(xué)生夯實數(shù)理基本功并積極參與交叉課題研究的良性循環(huán)氛圍。

其三，學(xué)生是學(xué)科交叉融合的活力池。學(xué)科交叉不將是世界科學(xué)發(fā)展史上的曇花一現(xiàn)，而將持續(xù)地影響世界科技文明的發(fā)展。因此，高質(zhì)量的本科和研究生教育將為學(xué)科交叉融合儲備人才池，是對未來的高回報投資。開放的學(xué)科交叉課程設(shè)計、高質(zhì)量的暑期學(xué)校、靈活的實驗室流動機(jī)制和活躍的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流是打造高質(zhì)量并有持續(xù)生命力的活力池的關(guān)鍵要素。

以上談的是筆者在學(xué)校層面上推動學(xué)科交叉融合的粗淺見解。接下來結(jié)合筆者課題組創(chuàng)建以來的學(xué)科交叉及其人才培養(yǎng)談?wù)勆僭S經(jīng)驗。筆者于2018年9月在物理學(xué)院建立物理、機(jī)器與智能（PMI）課題組，該課題組長期關(guān)注神經(jīng)計算的基礎(chǔ)物理。過去三年間曾有13名本科生和研究生在PMI接受過長期科研訓(xùn)練。PMI的本科生科研訓(xùn)練計劃旨在為智能理論的交叉學(xué)科研究培養(yǎng)生力軍，所以對學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理和編程訓(xùn)練強(qiáng)度有嚴(yán)格的要求?？蒲杏?xùn)練循序漸進(jìn)分階段進(jìn)行，由淺入深并輔與橫跨物理、機(jī)器學(xué)習(xí)和腦科學(xué)的前沿文獻(xiàn)閱讀匯報。每階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量進(jìn)行評估，并實行淘汰制。PMI從課題選擇、數(shù)理基本功訓(xùn)練、論文寫作到學(xué)術(shù)演講對學(xué)生進(jìn)行全方位的訓(xùn)練，讓他們最終能在學(xué)術(shù)前沿嶄露頭角。

三年來凡是能通過此訓(xùn)練的學(xué)生都在數(shù)學(xué)、物理和編程展示了非常強(qiáng)的實力，并且大多能做出創(chuàng)新性的工作。比如，李嬋同學(xué)的本科畢設(shè)整理成的論文在物理學(xué)頂級刊物Phys Rev Lett發(fā)表；蔣子健同學(xué)的本科畢設(shè)整理成的論文在Chin Phys B 機(jī)器學(xué)習(xí)與統(tǒng)計物理專輯發(fā)表；鄒文軒同學(xué)的本科畢設(shè)整理成的論文在Phys Rev Research發(fā)表；陳梓銘同學(xué)的本科畢設(shè)更是寫出120多頁，對隨機(jī)矩陣?yán)碚撨M(jìn)行了深入的探討，獲得了校級優(yōu)秀畢業(yè)論文；本科二年級的趙洋同學(xué)僅通過一年的訓(xùn)練就可以做出原創(chuàng)研究，該論文在Phys Rev Research發(fā)表。碩士生李嬋獲得IOP學(xué)術(shù)視頻大賽三等獎、廣東省物理年會海報一等獎、全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)大會最佳海報、2021年國家研究生獎學(xué)金、中山大學(xué)楊振寧獎學(xué)金；碩士生鄒文軒獲得中國第三屆計算與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)大會海報二等獎，并受邀在北京計算科學(xué)研究中心舉辦的暑期學(xué)校擔(dān)任機(jī)器學(xué)習(xí)方面基礎(chǔ)知識的講師。

人類社會在21世紀(jì)將面臨學(xué)科交叉的挑戰(zhàn)，很多科學(xué)或技術(shù)問題已經(jīng)很難通過單一學(xué)科解決，比如醫(yī)學(xué)和生命健康，新能源和新材料，人口老齡化和腦疾病等等。學(xué)科交叉融合將為世界科技文明發(fā)展注入新的推動力，而大學(xué)作為人才培養(yǎng)中心和學(xué)術(shù)創(chuàng)新交流中心，必將擔(dān)負(fù)起神圣使命。大學(xué)對社會的回饋只有在教師、學(xué)生和服務(wù)三者達(dá)到高度協(xié)調(diào)時才會被最大化。因此，筆者希望本文的粗淺認(rèn)識能夠啟迪學(xué)校層面的學(xué)科交叉布局和人才培養(yǎng)，也希望這些布局最終能為國家培養(yǎng)一批代表世界前沿的原創(chuàng)型人才。

文稿終審：物理學(xué)院 趙福利