刘东友
科研创新的有效思路 精选
2021-1-29 21:50
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科学研究(科研)是一个知识构建和积累的过程,其目的旨在通过观察,假设和验证对自然现象进行可靠的,逻辑的,非任意性的解释。科研创新则是借助科研的三个步骤(即观察,假设和验证)以期改进现有的理念或方法。一般地说,科研创新的成功有赖于三个基本要素:(1)思路(主意);(2)技术平台;(3)执行力。其中思路是最为关键和重要的。为什么这样说呢?因为思路是科研创新的灵魂。没有良好的思路,科研创新就会迷失方向,误入歧途,甚至陷入绝境。以前未知的事物与原理比比皆是,科研创新随便怎么做,都会有所发现或发明,因此思路的有效与否对最终结果影响不大。现在的情况完全不同了,那些显而易见的规律和规则早已被人发现或发明得差不多了,剩下的大多是难啃的骨头;你若缺乏有效的思路,就是牙齿啃暴啃崩,也不一定能有好结果。 


那么,科研创新需要什么样的思路呢?或者说,科研创新的有效思路应该如何展开呢?根据我的切身体会以及他人的经验,科研创新的有效思路要围绕着递推,平行,因果,逆向,和随机等方式来进行。 


递推(lateral thinking)是指将某种原理或规律在同一类事物中引申和推广,就像常说的循序渐进,顺藤摸瓜。举例说,我当年在美国某大学做李氏杆菌基因诊断研究时,筛选出了两个致病性特异基因片断,分别属于转录调控因子(transcriptional regulator)和内因子(internalin)。通过检查基因组序列,我发现李氏杆菌拥有近50个转录调控基因,占其基因总数的~5%。值得注意的是,一些转录调控基因显示出种特异性(genus specificity),属特异性(species specificity)或致病群特异性(virulence specificity)。于是,我订制了相关引物,用李氏杆菌株和其它细菌株在聚合酶链反应中验证其可行性,很快撰写和发表了3-4篇文章。  


平行(parallel thinking)是指将某种原理或规律在不同类事物中引申和推广,就常说的举一反三,触类旁通。在了解到李氏杆菌转录调控基因的种,属或群特异性后,我随即对其它细菌基因组序列进行了分析,发现大多数细菌都拥有约50个转录调控基因,占其基因总数的~5%。有趣的是,许多细菌转录调控基因虽然在核酸程序上不同,但在蛋白质程序上有不少相似之处。于是,我用转录调控基因引物和聚合酶链反应对其它细菌进行了种,属或群特异性验证,又撰写和发表了10几篇文章。那时,近200种细菌的基因组序列已经完成,只要能得到足够的不同细菌株,在1-2年内再撰写和发表100来篇文章也是可能的。 


因果(causal thinking)是指从某种原因而推断出可能结果的思维方式,就像俗话说的种瓜得瓜,种豆得豆。以细菌转录调控基因作起点(因),我自然联想到其可能功用(果)。迄今为止,人们对各个细菌转录调控基因的具体功用知道甚少。比如,目前只有5-10个与致病特异性相关的李氏杆菌转录调控基因被单独分析和报告过,剩下的40-45个几乎一无所知。那么,人们为什么不去研究非致病特异性相关的转录调控基因呢?在我看来,这是急功近利的观念在作怪。首先,人们普遍认为细菌非致病特异性相关的转录调控基因没什么功用或实际意义,即使做出结果了也很难发表。其次,科研基金评委通常也会将这些基础研究当成非优先项目而淘汰。事实上,这类观念与行为是短视与无知的表现,对无所不能的生物缺少应有敬畏。细菌每20分钟就换代,没用的东西是绝对不会传给下一代的。所有能够传下去的东西,都是必需的,只是人们对其具体功用还不了解而已。只有对细菌的每一个转录调控基因及相互间的关系了如指掌,才能将此细菌为你所用。想想看,搞清楚一个转录调控基因就可以发1篇文章,搞清楚40-45个转录调控基因就可以发40-45篇文章。研究完一种细菌后,再转到下一种细菌,又可以发40-45篇文章。如此类推,5-10年内发几百篇有关转录调控基因的文章,把各种细菌改造成可调可控的生物化学原料工厂,食品加工厂,或垃圾处理工厂,都是远非不可实现的梦想。10年前,我走访国内某重点实验室,就是想去做细菌转录调控基因研究。尽管我具备不错的科研创新思路,但由于没有高引杂志文章,没有一定头衔,年龄超过45岁,出局了。 


逆向(reverse thinking)是指从某种结果而反推出的可能原因的思维方式,也称反向思维或逆反思维。我后来在澳洲某生物科技公司做核酸甲基化研究时就是采用了逆向思维方式,成功地将关键的转化步骤从3小时缩短到15分钟。具体地说,原来的转化步骤是一步一步往里面加化学物直到形成最后的混合物,而我则是从最后的混合物里一点一点往外拿(减)化学物才找到最佳条件的。 


随机(random thinking)是指没有固定模式,不按常理出牌的思维方式,也称跳跃性思维或开放性思维。既可以从一个人随机的,不着边际的各种想法或主意中,归纳和挑选出最佳实施方案;也可以从一班(群)人的各种想法或主意中,理性地不带偏见地归纳和总结出最佳实施方案。过去中国工农红军的作战方案,都不是凭空臆想出来的,而是将与会者的各种想法和主意综合归纳而来的。这里关键是不要带偏见,一个带有偏见的人,是不可能归纳总结出合乎实际的最佳方案的。  


总而言之,在当今科学发展日益高端复杂的背景下,科研创新一刻都离不开有效的思路。只要围绕着递推,平行,因果,逆向,和随机等方式来展开,你的科研创新思路就会达到前所未有的广度和深度,你的科研创新就会产生意想不到的一个接一个的突破。

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