交叉學科

交叉學科是指不同學科之間相互交叉、融合、滲透而出現的新興學科。交叉學科可以是自然科學與人文社會科學之間的交叉而形成的新興學科，也可以是自然科學和人文社會科學內部不同分支學科的交叉而形成的新興學科，還可以是技術科學和人文社會科學內部不同分支學科的交叉而形成的新興學科。

近代科學發展特別是科學上的重大發現，國計民生中的重大社會問題的解決等，常常涉及到不同學科之間的相互交叉和相互滲透。

2020年8月，“交叉學科”成為繼“哲學、經濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農學、醫學、軍事學、管理學和藝術學”之後的第14個學科門類。 ^[2] 

國家自然科學基金委官網“機構設置”一欄顯示，在數學物理科學部、化學科學部、生命科學部、地球科學部、工程與材料科學部、信息科學部、管理科學部、醫學科學部8個傳統學部之外，已新設立了交叉科學部。陳擁軍任交叉科學部常務副主任。中國科學院院士湯超擔任國家自然科學基金委員會交叉科學部首任主任。 ^{[3]  [17]} 

學科交叉融合是未來科學發展的必然趨勢，是加速科技創新的重要驅動力。自然科學基金委交叉科學部的成立是推動交叉科學繁榮發展的一個重要創新舉措，符合科技發展創新理念，順應學科發展交叉趨勢。 ^[4] 

美國國家科學院在《促進跨學科研究》（2005）中解釋，“不只是將兩門學科粘在一起來製造一個產品，而是思想和方法的整合、綜合，這樣的研究才真正是跨學科研究”。 ^[15] 

當前，學科交叉已經逐漸成為科技創新的源泉，成為科學時代一個不可替代的研究範式。 ^[12] 

2020年12月30日，國務院學位委員會、教育部發佈《關於設置“交叉學科”門類、“集成電路科學與工程”和“國家安全學”一級學科的通知》（學位〔2020〕30號），按照《學位授予和人才培養學科目錄設置與管理辦法》的規定，經專家論證，國務院學位委員會批准，決定設置“交叉學科”門類（門類代碼為“14”）、“集成電路科學與工程”一級學科（學科代碼為“1401”）和“國家安全學”一級學科（學科代碼為“1402”）。 ^[5] 

2021年1月，國務院學位委員會、教育部印發通知，新設置“交叉學科”門類，成為中國第14個學科門類 ^[1]  。

當前，學科交叉融合是大勢所趨，全球廣泛關注，但機遇和挑戰並存。如何促進學科交叉融合研究，一直以來都是世界各國科學資助機構面臨的一個共同難題和挑戰。對於中國這樣的科學後發國家，交叉研究則更加困難。但強化學科交叉和尋求新的科研範式是未來科技快速發展的必由之路，也是中國實現科技自立自強的重要途徑。必須擺脱慣性思維，抓住科研範式變革的機遇，匯聚力量凝練中國交叉研究的重大方向，大力推動學科交叉研究。

交叉科學部要加強面向重大戰略需求和新興科學前沿交叉領域的統籌和部署；建立學科交叉融合資助機制和資源配置模式，促進多學科對綜合性複雜問題的協同攻關；尊重不同學科特點，鼓勵個性發展，打破傳統禁錮觀念，推動深度交叉融合，努力形成新的學科增長點和新的研究範式，為國家培養變革性交叉科學人才。 ^[4] 

國家新設交叉學科門類具有雙重原因：

一是基於知識生產的需要。交叉學科相對於過往邊界劃分明確的單一學科而言，因可以提供更多元的理論基礎和視角，更容易產生創造性成果。而且，隨着現代科學技術的發展，越尖端、前沿的研究越需要突破單一學科的限制，而基於交叉學科的思維和共同努力才有可能成功。

二是基於人才培養的需要。在高校裏，設立和調整學科，歸根結底還在於社會需要的人才類型發生了變化，需要高校及時作出反應。因此，國家新設交叉學科門類也是從政策的角度來引導高校調整學科佈局，進而通過學科育人，培養出社會所急需的專門人才。 ^[3] 

美國得克薩斯大學教授艾倫·雷普克在《如何進行跨學科研究》一書中談到，根本原因是大學管理機構缺少對交叉學科的“系統化落實”。“大學往往把交叉學科視為一種趨勢，而不是真正的變革，結果就以零碎、缺乏條理、湊合的方式進行跨學科工作，而不是視之為全面、徹頭徹尾的改革。”

我國跨學科交叉科研機構由於發展時間更短，導致在高校內仍存在不少問題。

清華大學科研院的一項研究指出，高校促進跨學科交叉的評價機制和考核激勵機制尚未完全建立；院系對於鼓勵教師跨院系兼職和跨學科交叉研究工作動力不足；資源配置方式的改革仍須進一步探索；教師跨院系兼職管理制度還未能得到廣泛應用；交叉學科相關學生培養機制尚未健全；重大項目推進機制仍在形成過程中。

在這種現狀下，國內要想在複合型人才培養和交叉學科領域取得突破性進展，任重而道遠。 ^[15] 

科學上的新理論、新發明的產生，新的工程技術的出現，經常是在學科的邊緣或交叉點上，重視交叉學科將使科學本身向着更深層次和更高水平發展，這是符合自然界存在的客觀規律的。

2008年11月11日，在2008諾貝爾獎獲得者北京論壇上，華人圖靈獎得主姚期智指出：多學科交叉融合是信息技術發展的關鍵：當不同的學科、理論相互交叉結合，同時一種新技術達到成熟的時候，往往就會出現理論上的突破和技術上的創新。

諾貝爾獎120年的歷史凸顯了一個事實，自然科學越來越顯示出學科交叉的發展趨勢。現代科學技術的重大突破，新的生長點和新學科的產生，往往是在不同學科彼此交叉和相互滲透的過程中形成的。跨學科或者説交叉學科研究對於人們取得科學技術的原創性成果和突破性進展的意義重大，我們對它的需求比過去任何時候都更為強烈。

諾貝爾獎的跨界色彩，並非人們的直觀感受，有不少對諾貝爾自然科學獎頒獎的統計分析證明了這一點。

據統計，從1901年到2008年授予的356項諾貝爾自然科學獎的獎項中，交叉研究成果共有185項，佔52.0%。在不同的時段（1901~1920年，1921~1940年，1941~1960年，1961~1980年，1981~2000年，2001~2008年），交叉學科研究成果在頒獎項數中所佔的百分比依次為32.0%、41.7%、54.0%、56.8%、61.1%、66.7%。諾貝爾自然科學獎獲獎成果在20世紀50年代以前，大部分成果是屬於單一學科的，而在50年代以後，大部分成果則是交叉性的。

還有一項最新研究，利用1901~2020年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者的獲獎成果（論文）及其參考文獻相關數據識別諾貝爾獲獎成果在跨學科方面的趨勢和特徵，結果發現，20世紀40年代及之前、20世紀50~70年代、20世紀80年代及之後，成果篇均參考文獻量分別約為12篇、25篇、38篇，成果參考文獻篇均涉及學科量分別約為5個、7個、11個。獲獎成果整合的知識數量和學科種類都呈現不斷上升的趨勢。

更多研究發現，諾獎科學家的代表性論文常常具有顯著的跨界特質，它們的特點就是能很好地將互不相干和主題各異的科研論文相關聯。諾貝爾獎得主在踐行“科學中介”角色方面表現出了獨特的能力，填補了研究網絡中現有的結構性漏洞。

霍金曾説：“21世紀將是複雜性科學的世紀。”隨着2021年諾貝爾物理學獎的揭曉，三位科學家因複雜系統研究貢獻而獲獎，這一年輕又充滿爭議的“複雜科學”領域進入了更多人的視野。跨學科是複雜科學研究最重要的特徵，它正是為了適應自然與社會的內在複雜性而誕生。而在這一領域馳騁的科學家們，無一不是既在一個學科縱向深耕，又在多個學科間橫向遷移。

2020年，數學物理學家羅傑·彭羅斯因在黑洞領域的研究工作獲得諾貝爾物理學獎。好奇心爆棚的他被譽為“理論物理學的巨人”，他的貢獻跨越了數學和物理學的許多領域。他把各種複雜的數學技巧引入了物理學研究的多個分支，提供了完全不同的研究思維方式。

2017年的諾貝爾化學獎授予了冷凍電鏡技術的三位開創者，其中約阿希姆·弗蘭克作為生物物理學家獲得化學獎尤為引人矚目。

但熟悉諾獎歷史的人知道，像弗蘭克這樣，從物理學進入生命科學研究領域獲獎的不勝枚舉。比如，因建立DNA雙螺旋結構模型而獲1962年生理學或醫學獎的弗朗西斯·克里克和莫里斯·威爾金斯；因提出測定DNA中核苷酸順序的方法而獲得1980年化學獎的沃爾特·吉爾伯特；因建立晶體電子顯微技術、測定核酸—蛋白質複合體結構而獲得1982年化學獎的阿龍·克盧格；因確定細菌光合作用反應中心的三維結構而獲得1988年化學獎的約翰·戴森霍弗，等等。 ^[15] 

學科交叉的項目通常源於對單一學科無法、或是無意對某些重要問題進行研究的認識。例如，社會科學學科中的人類學和社會學，通常並不重視研究科技進步對於社會的影響；因此，許多對此感興趣的社會科學家有意去參與科學與技術研究項目；此類多學科合作項目通常由不同領域的學者組成（如人類學、歷史學、哲學、社會學或者女性研究）。不過，也有不少交叉學科起源於新的研究方向，如納米科技等。只有在綜合了數個學科的知識和研究方法時，這些研究方向才有可能取得成功。例如，量子信息處理綜合了量子物理及計算機科學，而生物信息學則把分子生物學引入了計算機科學領域。

自然科學和社會科學之間也可以相互結合發展，形成新的交叉邊緣學科，如進化金融學（Evolutionary Finance）就是近年來興起的介於生物學和金融學的一門邊緣科學，進化證券學則是介於生物學和證券學之間的邊緣學科。此外，技術科學和社會科學之間也可以相互結合發展，形成新的交叉邊緣學科，如網絡語言學就是網絡技術和語言科學有機融合而成的新興交叉學科，該學科由中國知名學者周海中教授首先提出，並受到學界關注和肯定。 ^[6] 

2009年北京大學重點交叉學科的招生簡介裏介紹的以下三個交叉學科均是以其他自然學科、技術科學、社會學科相互融合交叉形成的新興的學科，其中每一門都涉及到了計算機科學：

表1：2009年北京大學重點交叉學科的招生簡介

交叉學科之所以得到這麼高的重視，中國社會科學院的金吾倫研究員把它歸納為以下三個方面，如下表所示：

美國賓夕法尼亞大學於1946年2月14日研製成功的ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator,電子數字積分器和計算器）是世界第一台多功能、全電子數字計算機。而最早的計算機科學學位課程是由美國普渡大學於1962年開設的。

人工智能（AI）的先驅者之一Marvin Minsky對計算機科學的未來發展表達了他很高的期望：如同數學一般，計算機科學已經擴展到其他領域，但是計算機科學也有它自己的生命。在我看來，計算機科學是一個幾乎全新的學科，它可能會變得像物理和數學綜合起來（Minsky，1979）。

計算機科學作為一門學科在二十世紀最後的三十年間裏，取得了大量的里程碑式的科學業績，得到了驚人的發展，從曾被認為僅是一門編程的單一課程擴展到包括從抽象的算法分析、形式化語法等等，到更具體的主題如編程語言、程序設計、軟件和硬件的一門獨立學科。而以計算機科學與許多學科諸如電子工程、數學、經濟學和語言學等等聯繫密切。這些學科之間有明顯的交叉領域，因此產生了許多新的交叉學科：人工智能、電子商務、計算機圖形學等等。2001年12月有IEEE-CS和ACM共同完成的關於計算學科教學計劃（Computing Curricula 2001）將計算機學科分支領域劃分為14個主領域，這其中幾乎所有的領域都涉及到了多門學科的交叉和聯繫。

機器人學院建設中，各單位將充分發揮自身優勢，探索創新人才選拔培養途徑，開展合作教學和人才培養，共同推進機器人學科與相關學科的交叉融合，以產學研結合的特色發展方式支持機器人學科建設、產業發展。 ^[7] 

2019年4月22日，中國人民大學高瓴人工智能學院成立，高瓴人工智能學院是中國人民大學二級學院，承擔人工智能學科的規劃與建設，開展本學科和相關交叉學科領域的本、碩、博人才培養和科學研究工作。 ^[8] 

2015年10月8日，復旦大學大數據學院、復旦大學大數據研究院正式揭牌成立。新成立的大數據學院將在數學、統計學、計算機、生命科學、醫學、經濟學、社會學、傳播學等多學科交叉融合的基礎上，聚焦大數據學科建設、研究應用和複合型人才培養。在學科建設方面，大數據學院及研究院致力於中國乃至全球大數據學科的發展，推動大數據科學與技術成為國家一級學科。 ^[9] 

中國科學院大學自主設置交叉學科名單（截至2019年5月31日）： ^[10] 

納米科學與技術（掛靠一級學科：物理學、化學、生物學、材料科學與工程）

社會計算（掛靠一級學科：控制科學與工程、計算機科學與技術、管理科學與工程）

生物信息學（掛靠一級學科：數學、生物學、計算機科學與技術）

經濟計算與模擬（掛靠一級學科：系統科學、統計學、計算機科學與技術、管理科學與工程、農林經濟管理）

食品安全與健康（掛靠一級學科：化學、生物學、環境科學與工程）

再生醫學（掛靠一級學科：生物學、基礎醫學、藥學）

仿生界面交叉科學（掛靠一級學科：物理學、化學、生物學、材料科學與工程）

學科交叉已經逐漸成為科技創新的源泉，成為科學時代一個不可替代的研究範式。而生命科學與醫學領域已經成為匯聚多學科前沿研究的“主陣地”。

神經科學與管理科學交叉、腦科學研究應與臨牀神經學科融合、多學科交叉融合實現精神疾病精準診治等。

醫學發展伴隨科技的進步與創新，從最初的依靠經驗和實驗的傳統醫學，到對數字影像、大數據、手術機器人等新技術全面應用的現代醫學。醫療科技創新不僅要具備醫學思維，同時還要具備工程思維等學科思維。不同的學科相互碰撞，在交叉創新的邏輯中誕生新的醫療技術。 ^[12] 

羣醫學 ^[14]  ，是融合基礎醫學、臨牀醫學、預防醫學、康復醫學的交叉學科。 ^[13] 

行星科學是經國務院學位委員會批准設立的一級交叉學科。 ^[16] 

普通高等學校自設交叉學科名單（截至2019年5月31日）:

注：以上交叉學科均按照二級學科管理 ^[11] 

2021年12月，國務院學位委員會印發《交叉學科設置與管理辦法（試行）》通知，首次明確交叉學科的內涵，即在學科交叉的基礎上，通過深入交融，創造一系列新的概念、理論、方法，展示出一種新的認識論，構架出新的知識結構，形成一個新的更豐富的知識範疇，已經具備成熟學科的各種特徵。

試行辦法建立了交叉學科放管結合的設置機制，即先探索試點、成熟後再進目錄，由學位授權自主審核單位依程序自主開展交叉學科設置試點，先試先行，探索複合型創新人才培養的新路徑。在此基礎上，還明確了試點交叉學科編入目錄的申請條件和論證程序，嚴把質量關。

同時，建立交叉學科的調整退出機制。分試點階段和進目錄後兩種情況，建立了相應的退出機制。同時，對於退出目錄且還有少量社會需求的交叉學科，提出了過渡銜接辦法。

試行辦法明確了交叉學科學位授予和基本要求。分試點階段和進目錄後兩種情況授予學位，分別制定學位授予基本要求。

同時，構建了交叉學科的質量保證體系。為確保交叉學科建設質量，結合交叉學科特點，從招生、培養等方面提出了具體要求，明確了所有交叉學科學位授權點均須參加週期性合格評估，可不參加專項合格評估。同時，為優化發展環境，提出試點交叉學科可不參加第三方組織的評估。 ^[18]