NBIC融合技术与交叉学科发展模式研究

论文摘要

目前,科学技术正处在一个十字路口,从纳米水平的分子到更复杂的系统——人脑,人们对物质的结构与运行机制有了更深的理解。自然的统一带来了统一科学的兴起,并最终导致各种科学、技术的融合,交叉学科研究已经成为当今科技发展的主要形式和驱动力。2001年美国首次提出融合技术（Converging Technology）的概念,随后欧盟、加拿大和以色列等国纷纷提出了各自的融合技术发展计划,使得融合技术成为全世界关注的科技发展前沿。本研究从系统角度分析了融合技术发展的内部和外部动因,提出科学的统一性和系统的整体性是其发展的内在驱动力;阐明自然本身的复杂性、科学发展的必然要求、社会发展的科技需求和新技术的力量是其发展的外部动力。经过定量分析,运用曲线拟合,发现并提出了交叉学科发展过程的阶段性特征。在此基础上,依据学科特性和发展进程将交叉学科划分为三种模式:研究主体交叉、研究对象交叉和研究范式交叉。本研究运用文献计量学原理对交叉学科的发展进行了定量分析,经过对纳米—生物、信息—生物和认知—生物三个二元交叉学科的文献计量分析和曲线拟合,发现纳米--生物的发展曲线与经典学科发展曲线—指数曲线一致,而信息—生物和认知—生物的发展曲线与经典的学科发展曲线不吻合。通过对纳米--生物的发展曲线进行分段拟合,进而确证了二元交叉学科在其发展过程中存在不满足指数增长的阶段。据此,提出将交叉学科的发展过程依据其曲线划分为三个阶段:会聚期（线性发展阶段）、交叉期（指数发展阶段）和融合期（逻辑发展阶段）。在此基础上,通过系统分析发展阶段与交叉学科交叉模式的关系,提出了交叉模式是随交叉学科的发展而逐步变化的,会聚期的交叉学科以研究主体的交叉为主,交叉期的交叉学科以研究对象的交叉为主,融合期的交叉学科以研究范式的交叉为主,从而建立了交叉学科的动态模式分类。为了分析评估目前融合技术中交叉学科在发展中的阶段特征,选择处于会聚期的合成生物学、DNA计算机和处于交叉期的生物传感器,对其文献从数量和质量两个方面进行分析,从而揭示了会聚期和交叉期交叉学科的主要特征。处于会聚期的学科,其文献量和引文量变化曲线基本满足幂次函数Y=b0+b1t+b2t2+b3t3,且文献增长的速度逐渐加快,说明学科发展速度逐步加快;文献量的发展可能出现无序变化;没形成稳定的期刊群;由于元学科的存在和发展,造成交叉学科引文量远大于发文量,说明交叉学科的影响不限于本领域,还覆盖了元学科;顶尖论文（指被引最多的10篇文献）的引文量远大于篇均引文量,并大于当年发文量,且在全部引文量中所占比重较高。说明会聚期内,重要文献对于交叉学科发展的贡献极大,单篇文献就可能开拓一个领域或研究方向。本研究表明h指数曲线也满足幂次函数,但增长速度逐步放慢;说明文献整体质量逐步提高的同时,高水平论文的数量也不断增加。处于交叉期的学科,其文献增长曲线满足S函数,整体曲线（指从学科发展会聚期到交叉期的整体曲线）满足指数函数。文献量在前期增长速度较快,在拐点后,文献数量虽然仍保持较大增幅,但发展速度有减缓的趋势;拥有了固定的学术期刊群,研究范围（主题词）不断扩展,而文献的研究目标（主题词高频分布）更为集中;引文和h指数的变化曲线均满足幂次函数,篇均被引比较稳定;顶尖论文的被引数在总被引中所占的比重很小,说明学科发展对顶尖论文的依赖程度降低,学科已经形成了较多的、稳定的研究者和团体,大的研究方向比较明确和固定。本研究通过对融合技术内各主要研究领域的情报分析和综合,提出了融合技术对生物医学近、中、远期的主要影响,指出合成生物学、系统生物学以及纳米技术与信息科学的高度融合将是生物医学未来发展的重要驱动学科。明确提出了融合技术的发展将使军事医学从防御性研究逐步向攻防结合性研究转变。进而提出了交叉学科分阶段实施特色管理的主要策略,并从体制创新、投入机制和人才保障等三个方面提出了国家和军队加快交叉学科发展的政策建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 一、研究背景
• 二、目的意义
• 三、研究内容
• 四、技术路线
• 第一部分 融合技术发展概况
• 一、融合技术的提出
• 二、融合技术的开展情况
• （一）美国
• （二）欧盟
• （三）加拿大
• （四）其他国家和企业
• 三、融合技术与系统生物学、合成生物学的关系
• （一）从研究视角分析
• （二）从研究手段分析
• （三）从技术基础分析
• 四、融合技术发展的启示
• （一）科学技术发展模式正在转变
• （二）融合技术不限于NBIC领域
• （三）融合技术受到国家层面的重视
• 第二部分 融合技术中学科交叉发展的机制与模式
• 一、融合技术发展动力的系统特性分析
• （一）融合技术发展内部动因分析
• （二）融合技术发展外部动因分析
• 二、交叉学科发展过程的阶段特性分析
• （一）经典文献计量模型
• （二）融合技术中交叉学科发展计量分析
• （三）交叉学科发展阶段划分析
• 三、融合技术发展模式的动态特性分析
• （一）融合技术内二元交叉模式分析
• （二）交叉学科发展模式的动态特性
• 第三部分 融合技术发展的阶段特征分析
• 一、融合技术中会聚期学科特征分析
• （一）合成生物学发展的阶段特征分析
• （二）DNA计算机技术发展的阶段特征分析
• （三）融合技术会聚期学科特征分析
• 二、融合技术交叉期学科特征分析
• （一）对全数据库数据进行分析
• （二）对SCI数据进行分析
• （三）引文计量分析
• （四）融合技术交叉期学科特征分析
• 三、小结
• 第四部分 交叉学科发展相关政策研究
• 一、融合技术对生物医学发展的影响分析
• （一）近期影响（近5年）
• （二）中期影响（5-10年）
• （三）远期影响（10-20年）
• 二、融合技术对军事医学发展的影响分析
• 三、交叉学科分阶段发展策略
• （一）会聚期发展策略
• （二）交叉期发展策略
• （三）融合期发展策略
• 四、国家和军队建设交叉学科的政策探讨
• （一）体制创新
• （二）投入机制
• （三）人才政策
• 第五部分 结语
• 一、结论
• （一）交叉学科发展的动力机制
• （二）二元交叉学科发展可划分为三个阶段
• （三）学科交叉模式应当依据发展阶段动态划分
• （四）NBIC内主要交叉领域发展阶段不同
• （五）交叉学科应依据发展阶段采取不同的管理策略
• 二、讨论
• （一）数据选择的探讨
• （二）交叉学科选择的探讨
• （三）本研究的不足之处
• 参考文献
• 附录一 有关数据图表
• 附录二 文献综述
• 发表论文
• 个人简历
• 致谢