大數(shù)據(jù)時(shí)代的基礎(chǔ)科學(xué)新變

今天，世界已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何適應(yīng)這樣的時(shí)代、引領(lǐng)這樣的時(shí)代，是每一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域必須要面對(duì)的問題。從某種程度上說，基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)展依賴于數(shù)據(jù)的獲取與分析。今天，數(shù)據(jù)量爆炸式增長(zhǎng)、數(shù)據(jù)處理工具不斷改進(jìn)，給基礎(chǔ)科學(xué)帶來了新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。

1 大數(shù)據(jù)賦予基礎(chǔ)研究新特征

面對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代空前的數(shù)據(jù)爆炸、更復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求，基礎(chǔ)研究被賦予新的特征和功能，在促進(jìn)原始性重大創(chuàng)新、孕育源頭技術(shù)和顛覆性技術(shù)、解決社會(huì)實(shí)際問題、應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)等方面被寄予厚望

基礎(chǔ)科學(xué)是人類對(duì)自然界基本規(guī)律認(rèn)識(shí)的總和。從事基礎(chǔ)科學(xué)問題研究的活動(dòng)統(tǒng)稱為基礎(chǔ)科學(xué)研究，簡(jiǎn)稱基礎(chǔ)研究?；A(chǔ)研究自提出以來，一直都是一個(gè)比較寬泛的概念，內(nèi)涵性質(zhì)和關(guān)鍵推動(dòng)因素不斷豐富。也正是由于其界限模糊，才被各國(guó)政府和學(xué)者通過不同的政策含義、資助框架、制度安排和研究成果不斷地重新界定。

科技界、政府和社會(huì)在不同發(fā)展階段對(duì)基礎(chǔ)研究有不同的認(rèn)知。

1945年，美國(guó)科學(xué)家布什在《科學(xué)：無盡的前沿》中首次提出了基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究分類，成為“基礎(chǔ)研究-應(yīng)用研究-技術(shù)開發(fā)-商業(yè)應(yīng)用”線性模式的思想源頭，影響了很長(zhǎng)一段時(shí)期主要國(guó)家的科學(xué)技術(shù)政策。

20世紀(jì)60年代，經(jīng)合組織系統(tǒng)地開展了R&D（研究與開發(fā)）統(tǒng)計(jì)調(diào)查：將基礎(chǔ)研究分為純基礎(chǔ)研究與定向基礎(chǔ)研究，把定向基礎(chǔ)研究和戰(zhàn)略應(yīng)用研究統(tǒng)稱為戰(zhàn)略研究。這種分類既反映了知識(shí)生產(chǎn)方式的融合趨勢(shì)，也反映出政府研發(fā)投入對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)注。在接下來的幾十年中，基礎(chǔ)科學(xué)的內(nèi)涵和定義也在不斷發(fā)生變化。

今天，基礎(chǔ)研究已經(jīng)發(fā)展為“生態(tài)模式”，資源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不斷演變，驅(qū)動(dòng)因素不斷豐富，必然帶來管理政策和評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變。

從歷史發(fā)展進(jìn)程看，基礎(chǔ)研究的內(nèi)涵界定都是為了適應(yīng)特定階段社會(huì)發(fā)展和政策制定的需要。傳統(tǒng)純基礎(chǔ)研究活動(dòng)的特征界定是：“不以任何特定的實(shí)際應(yīng)用為目的，保持相對(duì)獨(dú)立并由科學(xué)家按照自身意愿去開展工作?！钡S著基礎(chǔ)研究投入日益多元化以及組織模式持續(xù)變革，主要國(guó)家在鼓勵(lì)科學(xué)家自由探索的同時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)略需求導(dǎo)向和知識(shí)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

基礎(chǔ)科學(xué)事關(guān)國(guó)家當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略利益，本身就是戰(zhàn)略需求。政府支持基礎(chǔ)研究的政策導(dǎo)向已經(jīng)由糾正市場(chǎng)失靈演化為提供公共產(chǎn)品服務(wù)、保證經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期繁榮發(fā)展、營(yíng)造創(chuàng)新生態(tài)和贏得創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)等諸多方面。

2 數(shù)據(jù)科學(xué)改變基礎(chǔ)科學(xué)研究范式

數(shù)據(jù)科學(xué)正以勢(shì)不可當(dāng)?shù)牧α肯矶鴣?，科學(xué)界、政府和社會(huì)公眾都需要重新認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)時(shí)代基礎(chǔ)研究的新特征及其影響，特別是對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響機(jī)制和戰(zhàn)略價(jià)值

1998年度圖靈獎(jiǎng)得主吉姆·格雷于2007年初最早提出“科學(xué)方法的革命”，將科學(xué)研究分為四類范式（Paradigm，指科技界普遍遵循的科學(xué)規(guī)范和普遍運(yùn)用的研究套路），依次為實(shí)驗(yàn)歸納，模型推演，仿真模擬和數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)以大數(shù)據(jù)為主要特征和戰(zhàn)略資源，即“大數(shù)據(jù)科學(xué)”和“科學(xué)大數(shù)據(jù)”。大數(shù)據(jù)可以幫助科學(xué)家們打開探索未知領(lǐng)域的大門，科學(xué)家們將以“分析全樣本、接收非精確、發(fā)現(xiàn)相關(guān)性”的新思維探索科學(xué)研究。

雖然大數(shù)據(jù)時(shí)代帶來了思維方式等認(rèn)知層面的轉(zhuǎn)向，但基礎(chǔ)科學(xué)主體的發(fā)展依然遵循物理、化學(xué)、信息、生命科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科自身的規(guī)律，并且具有交叉、融合與滲透的邏輯性。不過改變已經(jīng)愈加清晰：與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的科學(xué)研究相比，無論是大型望遠(yuǎn)鏡列陣收集回來的各種宇宙星系圖像，還是從DNA測(cè)序儀形成的各種基因組，或是社交網(wǎng)站的點(diǎn)擊次數(shù)，都可以成為數(shù)據(jù)收集目標(biāo)。以前需要10年才能完成的人類DNA測(cè)序，現(xiàn)在一天左右就能完成。基于統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及深度學(xué)習(xí)，人工智能的思考能力在提升，人類對(duì)未來的預(yù)測(cè)上變得前所未有地精確。

計(jì)算科學(xué)和大數(shù)據(jù)方法在提高科學(xué)發(fā)現(xiàn)概率、拓寬科學(xué)研究視野、促進(jìn)交叉聚合的同時(shí)，也在催生新學(xué)科創(chuàng)新增長(zhǎng)，使新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用變得更加快捷、簡(jiǎn)潔、高效。但是，“大數(shù)據(jù)科學(xué)”和“科學(xué)大數(shù)據(jù)”會(huì)對(duì)科學(xué)哪一領(lǐng)域哪一階段的發(fā)展產(chǎn)生突破性影響和行業(yè)帶動(dòng)？大數(shù)據(jù)對(duì)基礎(chǔ)研究的影響到底是階段性的還是長(zhǎng)久性的、局部的還是全面的？這些問題還并不清楚，需要引起科技界、政府和包括公眾在內(nèi)的更多相關(guān)者予以關(guān)注。

3 大數(shù)據(jù)時(shí)代要求基礎(chǔ)科學(xué)組織方式與時(shí)俱進(jìn)

大數(shù)據(jù)的意義并不只是海量、多樣的數(shù)據(jù)，而是如何采取更合適的支持方式和支持力度將其規(guī)模大、種類多、跨界融合的特征運(yùn)用到基礎(chǔ)研究和知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用之中

無論從組織方式、資助方式還是從科研行為上，大數(shù)據(jù)使傳統(tǒng)的基礎(chǔ)研究活動(dòng)和知識(shí)生產(chǎn)模式呈現(xiàn)出了新的交叉、融合與滲透特征，不僅促進(jìn)了不同領(lǐng)域、不同學(xué)科科學(xué)共同體的深度整合和精細(xì)分化，還促進(jìn)了基礎(chǔ)研究的推動(dòng)因素和利益相關(guān)者的多樣化。這些特征無疑將對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，尤其是給基礎(chǔ)科學(xué)的管理及決策帶來巨大影響。

在“大數(shù)據(jù)科學(xué)”和“科學(xué)大數(shù)據(jù)”的支撐下，數(shù)學(xué)、物理、生物等不同領(lǐng)域、學(xué)科的思維、模式、方法、工具、概念和數(shù)據(jù)交叉融合在一起，會(huì)激變產(chǎn)生出新的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)、理論、知識(shí)、思路和方法?；A(chǔ)研究不再是某一學(xué)科、某一領(lǐng)域中的某個(gè)科研團(tuán)隊(duì)獨(dú)立進(jìn)行，科學(xué)家們可以共享不同學(xué)科、不同領(lǐng)域中的其他科研團(tuán)隊(duì)的成果數(shù)據(jù)，使用功能更加強(qiáng)大的研發(fā)工具，發(fā)掘更多原始性發(fā)現(xiàn)和新知識(shí)。事實(shí)上，這一共享不只是數(shù)據(jù)的交叉、融合，更是科學(xué)共同體內(nèi)部、外部的交叉與融合，將吸引更多不同學(xué)科和領(lǐng)域的研究人員加入到基礎(chǔ)研究中，使得基礎(chǔ)研究的功能得以進(jìn)一步拓展和融合。

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，人類認(rèn)知的“去等級(jí)化”轉(zhuǎn)向，在本質(zhì)上帶來了科技創(chuàng)新領(lǐng)域的平等化趨勢(shì)，雖然這一轉(zhuǎn)向并不能徹底消除科技領(lǐng)域“馬太效應(yīng)”的存在，但階層的分化會(huì)增加，層級(jí)差異會(huì)逐漸縮小。這一發(fā)展趨勢(shì)必然對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的資助方式、管理模式以及評(píng)價(jià)體系產(chǎn)生重要的影響。從無到有的原始性創(chuàng)新，更需要“尊重科學(xué)研究靈感瞬間性、方式隨意性、路徑不確定性的特點(diǎn)，允許科學(xué)家自由暢想、大膽假設(shè)、認(rèn)真求證”。

總之，大數(shù)據(jù)時(shí)代為我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)跨越式發(fā)展帶來了變革性機(jī)遇和復(fù)雜性挑戰(zhàn)。研究范式的深度改變要求我們加快建立更加包容和寬容、支持非共識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目的基礎(chǔ)研究制度，鼓勵(lì)變革性學(xué)術(shù)思想，促進(jìn)創(chuàng)新治理體系從跟蹤型向引領(lǐng)型轉(zhuǎn)變。