观点7,电脑编程好不好

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2018年11月12日星期一Tel:(010)62580692 主编:郭勉愈编辑:沈春蕾校对:王心怡E-mail押sxzk@ VIEWPOINTS观点
7 生物学研究:实验和数据的辩证法 姻本报记者韩天琪 康乐 郭小森 作为生命科学领域最新的分支学科,基因测序等新的生物医学技术正在颠覆传统的生物学研究方法。
海量的数据处理正在把生物学家们的工作从实验台上拉向电脑旁。
如今,全世界的生物学家不得不承认这样一种现实:要想成为一名生物学家,你还得是个统计学家,甚至是程序员。
你得会写算法才行。
学科发展带来的新趋势对生物学家们来说意味着什么?而该领域的专家学者和学生要怎样应对这一变化? 从实验台到电脑桌 说起作为实验科学最典型代表的生物学的研究场景,人们第一时间会想到一个穿着白大褂的科学家坐在实验台前使用移液管、培养皿和护目镜,在显微镜下观察凝胶。
这被生物学家们称为“湿实验”。
很长一段时间,“湿实验技术”决定了一个生物学家所能达到的高度。
不过,现在这种研究场景正在悄然发生变化。
牛津大学大数据研究所统计遗传学教授吉尔·麦克维恩曾表示,如今,基因组研究的大部分工作都是在电脑上完成的,很少会用到实验台。
他说:“那些成立15年以上的研究所里,90%都是湿实验室,但如果你进去看看,就会发现,几乎人人都坐在电脑前。
现在建立的生物医学研究中心里,仅有10%的湿 雷红星 实验室,其他90%都是电脑计算实验室。
”“总的来说,生命科学的研究已经逐渐从 传统的利用生物学的技术或方法进行研究的模式转变为需要综合多个学科、多种方法来做综合性研究以解决生物学问题。
”华大基因人类基因组学项目总监郭小森在接受《中国科学报》记者采访时表示,其中最具代表性的就是基因组学的研究。
不同于传统生物学研究分支,基因组学的诞生先天带有数据处理的基因。
众所周知,基因组学是一个新兴学科,可以看作是传统生物学中遗传学的分支,以人类基因组的研究作为代表和标志。
伴随着人类基因组计划的完成,基因组学的研究开始大规模兴起,同时也带动了生物信息学、计算生物学等新的研究领域的发展。
郭小森认为,这些鲜明的特点揭示出生命科学或基因组学的研究方式确实在发生转变。
实验vs数据 研究方式的改变不仅仅意味着生物学家们工作场景及所需技能的改变,其背后还有研究逻辑的深刻变化。
麦克维恩认为:“科学界一个重大的变化,是人们渐渐抛弃之前那种专
一、有针对性、假设引导的模式,即那种‘产生想法、设计实验、进行实验、验证结果’的模式。
” 在传统实验科学中,假设是一切研究的起点,它的来源是人类的思考和智慧。
idea(灵感)往往被科学家们视为整个研究中最珍贵的部分,体现了人类对自然的理解和驾驭。
但电脑桌前的生物学研究颠覆了从产生想法到完成验证的模式。
“现在基因组研究产生实验数据的速度太快,根本分析不过来。
”中国科学院北京基因组研究所研究员雷红星告诉《中国科学报》记者,研究的内容太复杂,往往无法在设计实验前想清楚假设,所以“我们先去测,测完再看是怎么回事”。
不过,在中国科学院院士、中国科学院动物研究所研究员康乐的研究领域中,研究方法还是以做实验为主。
“我们主要通过数据找问题。
” “我们能够通过分析大数据来找到更多的新问题,或是过去没有发现的规律,但它不能代替实验。
”康乐说。
适应综合性研究方法 面对这种研究方式的转变,很多受到传统生物学训练的生物学家们确实存在着适应新的研究方法的问题。
“我们在近几年的基因组学的研究中遇到过,即使从国内很好的大学毕业,以生物学技能为主要目标培养的学生在毕业后来做基因组学研究确实会碰到一些障碍。
”在郭小森看来,这个障碍对自身来说首先要对这个学科、研究领域的发展有比较清晰的认识,尤其是对基因组学的研究而言,“已经是需要以大规模的基因组数据的分析作为主要内容来解决一定的科学问题”。
其次,需要自身作一些改变来适应这种变化。
“比如掌握一些必要的数据处理的方法,包括统计学、计算机编程等。
” 雷红星和郭小森认为,对于一些从业已久的生物学家来说,需要整合多方面的资源。
“最好组建人员、知识或技能互补模式的研究团队进行科学研究,这样的话会达到比较好 的效果。
毕竟,一个人很难作为全才,在生物学、计算机和数学领域都达到一个很高的程度。
”郭小森建议。
为了适应这种变化,国内的生物学本科培养已经开始调整培养目标和授课计划。
如据雷红星介绍,中国科学院大学已经在本科生中开设了生物医学大数据相关课程,授课内容是各种各样的基因组学、表观组学、蛋白组学和医学的大数据类型,“告诉学生有哪些方法、资源网站等”。
近些年国内其他高校也逐渐开始加入生物信息学、计算生物学等课程。
“一个比较有意思的现象是,很多学校类似课程的开设是从计算机学院开始的,对于生物信息学或计算生物学领域来说,最容易入门的学科是从计算机入手。
”郭小森说,研究领域的特点也带来了学生培养模式上的改变。
生物学研究的基础还是生物学问题 在研究方法剧烈改变的现状下,实验还是生物学的基础吗? 面对这样的问题,郭小森认为,生物学的研究最终还是要回归到生物学问题。
“无论是计算机,甚至数学方法等等,其实都是研究领域的学科发展导致的,尤其是密集型数据已经成为社会发展的趋势,不光是生命科学,物理、化学等实验学科也会涉及大数据。
我们在当前这样一个形势下,如何利用好大数据辅助我们解释更多的生物学问题,是生物学领域的关键核心所在。
”郭小森说,即使数据量再大,最后还是要回归到生物学问题,是为生物学问题的解决来服务的。
郭小森坚信,虽然我们趋向于综合性研究方法,趋向于使用数学的、统计学的方法,计算机算法来研究生物学问题,但最终这样的研究还是会回归到科学问题上,要通过实验的验证来确定和确认。
康乐断言,将来大数据的方法会在生物学的所有分支学科中使用越来越广泛。
“这是一个大趋势。
” 论道 长江经济带高质量发展面临的挑战与政策建议 姻周正柱 十九大报告明确指出,长江经济带建设将成为我国发展的三大新引擎之
一,要继续“以共抓大保护、不搞大开发为导向推动长江经济带发展”,但长江经济带仍面临着生态环境状况形势严峻、产业转型升级任务艰巨、区域合作机制和法律法规尚不健全等亟待解决的问题。

一、长江经济带高质量发展面临的挑战与问题 (一)城镇化进程困难重重,高质量发展有待进一步提升。
新城发展与产业发展往往存在一定程度脱节,产城联动效应不明显,产城融合不够紧密。
新城信息基础设施建设仍主要从满足居民基本生活需要出发,信息化建设与产业发展融合度有待加强。
区域总体上缺少城镇空间布局整体规划,存在盲目扩建,还没有摆脱依靠土地出让、房屋建设拉动GDP增长的粗放城镇发展模式。
(二)产业布局不尽合理,资源环境面临负载较重的挑战。
重化工业发展加剧了生态环境保护难度,不仅基础原材料和能源重化工产业占工业产值比重较大,如成渝经济区和云贵地区占近60%;而且长江沿江省市化工产量约占全国的46%,长江沿岸分布着40余万家化工企业等大型石油化工基地;长江经济带产业布局与资源、市场脱节,如煤炭等能源基地主要集中在中西部地区,而钢铁、石化、建材等耗能型企业则多集中在东部地区。
(三)资源消耗和污染排放强度高,资源承载力承受巨大压力。
一是水资源需求量与日俱增,水质性缺水问题严重。
长江经济带人均占有水量仅为世界人均占有量的1/4;同时,长江干线危险化学品运输量超过1.6亿吨,作业品种超过250种,化学品泄漏和废水事故性排放等环境风险概率显著增加。
二是人口、经济和土地城镇化矛盾明显。
长江经济带土地面积约205万平方公里,占全国的21%,但人口和经济总量超过全国的40%,从上游到下游区域,经济、人口承载比重逐步趋多,但土地资源占比逐步减少。
三是污染排放强度高,环境风险隐患突出。
长江经济带大部分区域能耗水耗和污染排放强度是全国平均水平1倍以上,长三角地均污染物排放强度是全国平均水平4倍以上。
(四)协调机制不健全,生态补偿问题难以有效解决。
一是生态补偿指标理论上比较全,但选取具有代表性和操作性的指标难以明确。
二是长江经济带涉及十一个省(市),一些省(市)存在互为上下游、左右岸的关系,关系比较复杂,难以确定归属问题。
三是现有的生态补偿大都是以资金补助为主,市场化补偿较弱,所起到的效果也较有限。
(五)“各人自扫门前雪,莫管他人瓦上霜”,区域协调发展良好氛围还末形成。
从各省市出台的政策和创新举措看,主要涉及自身的经济、社会发展及生态环境保护等内容。
这些政策与举措,有力提升了长江经济带各省市城镇化、生态环境综合发展指 数,一定程度上也促进了区域协调发展,但省市间的协调发展政策与举措较少,还远没形成区域协调发展良好氛围。

二、长江经济带高质量发展政策建议 (一)坚持以人为本,实现长江经济带城镇可持续发展。
立足“功能优先、协调发展”理念,坚持城镇形态与功能协调,注重科学发展和民生需求,实现城镇发展由速度扩张型向质量效益型转变。
着力推动城镇化与工业化的协调发展,推进产业空间与城市空间的一体化协调发展,推动产城融合。
创新绿色PPP等多元融资模式,拓展城镇化发展融资渠道。
(二)全面深化生态文明建设,推动长江经济带绿色发展。
进一步完善水资源管理体系,实行最严格水资源管理制度。
建立长江流域生态补偿大数据平台,统一规范水质监测体系;积极探索多元化生态补偿方式,包括如互派干部挂职、对口帮扶等服务补偿以及项目支持补偿等多种形式。
重点利用传感技术、感知设备和智慧化系统,准确把握长江经济带环境变化动向,实施信息化精准管控。
(三)推进供给侧结构性改革,引领长江经济带产业转型升级。
统筹长江经济带不同区域之间的产业规划,明确产业优化调整布局的方向。
集中规范布局重化工产业园,改变沿江重化工业分散布局、污染和风险难以管控的局面;设置区域和产业发展负面清单,严格执行土地污染物 区域限排政策;通过江河改造,调结构、转方向,全面推动长江沿岸更新与改造。
(四)完善体制机制,推动长江经济带一体化发展。
借鉴京津冀协同发展领导小组办公室、京津冀协同发展专家咨询委员会及长三角区域合作办公室等工作经验,在已由长江经济带发展领导小组出台的政策基础上,瞄准长江经济带一体化发展目标,围绕重大事项协商、城市群联动、港口协调发展和横向生态补偿等重点领域进一步深化体制机制创新,逐步建立健全推动长江经济带一体化发展的体制机制。
(五)全面深化国际合作交流,推进长江经济带与“一带一路”联动发展。
鼓励长江沿线企业通过投资、兼并、收购、参股等方式“走出去”;以铁路、公路、航空、港口、电网、电信等领域为突破口,鼓励长江经济带省市积极参与“一带一路”基础设施建设;加快推进上海、重庆、湖北、浙江、四川等省市自贸试验区建设,着力发挥示范带动作用。
(六)制定环保法律法规,健全长江经济带高质量发展法律保障机制。
近几年来,长江经济带沿江省市加大法律法规建设力度,如《重庆市环境保护条例》等。
这些条例有力保障了长江经济带环境保护工作顺利展开,但还需制定如《长江流域管理法》《长江环境和资源保护法》等类似法律法规,进一步保障长江经济带高质量发展。
(作者系上海应用技术大学教授,国家社科基金项目“长江经济带城镇化与生态环境耦合协调评价及其发展机制创新研究”负责人) 三思堂 栏目主持:韩天琪邮箱:tqhan@ 人工智能会消解人类存在的意义吗 姻沙森 近日,“财经要参”公众号发布了海底捞无人餐厅和阿里未来酒店开业的消息。
消息中描述了这样一种场景,在无人餐厅中,洗菜工消失了、配菜员不见了、传菜员失业了、酒水配送员不见了、等位区服务员下岗了、店长弱化了。
昔日穿梭不息的服务员,瞬间被智能机器人取代。
而阿里未来酒店免押金!免查房!先住房,后缴费!没有前台、没有服务员、没有收银员!酒店处处充满了科技感。
该篇消息由此提问,当餐厅酒店服务员都由机器人来代替时,服务员这个职业离淘汰还远吗? 人工智能会不会取代人类的工作,造 成“下岗危机”似乎成为近几年一个老生常谈的话题。
但有意思的是,在这篇消息下的留言中,却鲜有人在为可能的失业而发愁。
大家的评论是“都没事做的时候哪来的钱消费?”“海底捞将成为无人捞。
”“人情味没了,或者也像机器一样,没有温度。
”“啥都不要人了,人还活着干吗?” 这些或戏谑或调侃的评论,没有追问工作怎么办,却都提出了一个深刻的科技伦理学问题,科学研究不仅仅关乎结果,还关乎后果。
“结果”可以用科学的方法、数据来解释和衡量,但“后果”关乎伦理,关乎人的价值。
当二者发生碰撞时, 我们要用何种维度来面对,我们在自己发现和创造的科学和技术的世界中如何自处? 科学家们早在上世纪两次世界大战后就认识到:科学是把双刃剑。
核能可以用来发电,也可能发生核泄漏。
医药科技的迅速发展虽然使一些曾经无药可医的病症遭遇“天敌”,却也使某些抵抗力强的病菌变异,且破坏力远远超过以前病菌的破坏力。
塑料的广泛使用带给人类更便捷的生活,同时也破坏环境从而影响人类健康。
在上述例子中,我们对科学的价值判断所采用的维度仍然是单一的,即科学是否为人类创造了福利。
而人工智能的发展,向人类提出了更高层面的问题。
在这场变革中,对人类生活的利弊只是第一层面的问题,比如人工智能的出现带给人类生活便利的同时会造成失业。
而在更高的层面上,人类本身的价值、人类的感受、人类社会赖以维系的关系和伦理都受到了挑战,简而言之,人类存在的意义是否终将消解? 或许在不远的将来,曾经科幻电影中出现过的人机大战的场面真的会发生,而人类之所以深陷其中,不仅仅是要与机器人争夺权力,也是在追问自身的价值和意义。
正如评论中所说的那样,“啥都不要人了,人还活着干吗?” 声音 2018年11月15日是师昌绪先生百年诞辰,我们以十分崇敬的心情缅怀先生的高风亮节和伟业功勋,并以此文寄托、传承他忠于党、忠于人民、热爱祖国、热爱科技事业的风范。
师先生是中国材料科学与工程领域中功绩卓著、德高望重的一代宗师及学术领导人,是广大科技工作者所尊敬与热爱的科学家,是2010年国家最高科技奖的获得者。
师先生早期研究的飞机起落架用钢M300至今仍是全球的主要选用材料。
他研究的FeMnAl和CrMnN无镍不锈钢以及808铁基高温合金都是为解决国家缺乏镍资源而进行的,起到了一定的引领作用,解决了国家燃眉之急,应用于化工等部门。
1964年,当时航空六院的荣科先生与李薰所长、师先生商量要研制铸造空心涡轮叶片装备我国军机。
在师先生和陆炳昌党委副书记的领导下,中国科学院金属研究所成立了AB-1任务组,包括高温合金组、冶炼组、铸造组、强度组、超声波X射线定位组、化学分析与相鉴定组、防护组等,调动了全所力量,谓之集中力量打歼灭战,成为在国际上第二个做出九小孔铸造涡轮叶片的国家。
后来国家急需提高我国飞机的战斗力,九小孔叶片的生产转到贵州170厂。
他带领小分队住在深山老林的三线,生活十分艰苦,不仅攻克了难关,还制定出评价标准,至今已生产出数十万件九小孔叶片,使用良好。
在确立将锻造叶片工艺转为铸造空心叶片的同时,他提出将研究金属的凝固过程作为学科方向,发现最后凝固区富集的微量元素比平均值高达几十到上千倍,不但降低了固相线,还可促进脆性相的生成,通过控制微量元素含量可以降低合金中主元素的偏析, 写 在 师 昌 绪 先 姻李依 生 依百 年 诞 辰 之 际 称为低偏析技术。
这一发现在国际上为首次, 1998年在华盛顿国际材料联合会上获实用材 料创新奖,被大不列颠《大百科全书》收录。
为 发展航空用发动机,他还在国内最早组建接 近使用条件下的疲劳强度研究。
他在中国科学院金属研究所任职期间,我国重点工程 急需能够耐压很高的抗氢钢以及导弹再入时的烧蚀机理研 究,但是国内无人承担这两个项目,师先生亲自前往接受下 来并交给年轻人,鼓励他们勇于承担难题,两位负责人都出 色地完成了任务。
倡导并带头实践基础研究与应用开发并重的思想一直是 中国科学院金属研究所的办所方针。
师先生一贯坚持理论与实 际相结合,认为做推广技术工作要一竿子插到底,到工厂去直 到最后解决问题,为金属研究所的务实作风起到了示范作用。
他在材料界、在许多重大场合建议国家要对传统材料和新材料 并重,不可偏废,既注重新兴产业材料发展,又关注我国重大工 程用材料的高质量。
他重视研究生及人才培养,共培养百名研 究生及百名高级科技人才,包括
3名院士。
他在北京任职期间, 仍然关注、指导中国科学院金属研究所领导班子的团结与工作 方向,关注基础研究与应用开发并重,关注研究生及年轻人才 的培养。
每次回到金属所从家里到办公室
5分钟的路程,他要 用一小时以上,因为一路上都会有不同人向他汇报工作、聊家 常。
在他的领导与关注下,中国科学院金属研究所生机勃勃,成 为我国材料科学与工程的重要基地、国内外知名的研究机构。
2008
年12月13日胡主席视察了中国科学院金属研究所,师 先生汇报了研究生培养工作,胡主席给予了高度赞扬。
师昌绪先生提出注重材料在自然环境中的腐蚀行为研究 及相关数据积累,在三峡工程、宝钢、西气东输工程、油气田开 发、核电站等多项重大工程选址中应用,解决了国家急需。
他制 订了一系列金属与合金腐蚀国家标准。
当时,腐蚀材料的年消 耗量占国民经济
GDP的比重达到4%,中国科学院决心建立金 属腐蚀与防护研究所,但是合肥、杭州、上海都因害怕污染而无 果,师先生主动提出与辽宁省政府商量建在沈阳,经过他的周 旋获得了成功,数年间这个所在院内已经被评价为“A”以及有 “五朵金花”的美名。
师先生冲破美国的重重阻扰,不惧危险、不为利诱,将在美 国留学生签名要求回国的信函通过印度驻美国使馆,转到在日 内瓦开会的周恩来总理手中,据此,中国以美军战俘换得中国 留学生回国。
回国后,他在艰苦条件下与李薰组建中国科学院 金属研究所;三年困难时期,关内攻关人员全撤回,他义无反顾 地奋战在工厂试制高温合金,因劳累过度患肾盂肾炎仍未下火 线“;文化大革命”期间,他不顾险些丧命的迫害“,解放”后夜以 继日地为金属所内开办的技术人员培训班撰写了
70万字的金 属学讲课教材,其内容丰富,既有基础知识,又有国内外的最新 动态,极受学生们欢迎,使所内技术人员的工作水平得到明显 提高。
师先生注意到我国人才断层的现象,积极争取世界银行 支持,选派人员到国外学习,为我国的快速凝固微晶以及非晶、 纳米晶的发展起到引领推动作用。
在他的督促下,中国科学院 金属研究所在
20世纪90年代初,对全所约10名青年人进行 考核、提拔,送到国外替代老科学家作学术邀请报告等等,这批 年轻人一度在全国有很高的知名度。
1983年,师先生向国家总理提出制造大推力发动机的建 议。
该建议在1991年立项,2006年定型并批量生产,为我国发 展大飞机创造了条件。
2001年,他大声疾呼中国要搞大飞机, 多次召开发展大型飞机方案论证会,一些人认为这是很难成功 的,但他坚定不移,最终得以实现。
先进飞机的涡轮盘制造需要 大型锻压装置,在他主持下,8万吨锻压机落户德阳二重,2008 年汶川大地震前两小时他还在德阳二重讨论锻压机问题,汶川 地震时他还在成都召开资深院士会议,在剧烈的地震摇晃中, 他镇静自如渡过难关,所里当时十分紧张,得知他平安无恙才 松了一口气。
上世纪
90年代,基于全球金属资源多则几百年、少则数
年就会枯竭,而镁在地壳、盐湖,特别在海洋中的储量取之不尽 用之不竭的实际情况,师先生与其他4位院士建议把镁的研究 与开发列为国家重点攻关计划,推进了镁的健康发展与应用。
针对国内包罗各国材料现状,2010年,他向总理建议对 我国现有的材料生产进行梳理,强调自主化、标准化,提炼 出更高的新材料攻关目标。
他曾不无忧患地说,先进材料是 一切高技术的基础,特别是高端制造业,新材料不发展,不 可能成为制造强国。
可惜先生2013年生病未能完成他的新 材料产业意愿。
在刚刚住院期间,他还不时地要去写对国家的半导体材 料自主研发的建议,他多次遗憾地说他应该早些提出建议。
师昌绪先生品德高尚、为人正直、谦诚宽厚、乐善好助,终 生为我国的科技事业孜孜不倦、不辞辛苦地辛勤工作,是挺起 祖国脊梁的科学家。
今天我们纪念师先生百年诞辰,既是激励 后人,同时也是表达我们对先生的崇高敬意! (作者系中国科学院院士)

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