科学创新和工程进步需要打开学科围墙和拓展专业空间

作为专业人士，经常会被问及归属的学科和从事的专业。什么是学科？学科是指科学领域的专门分类，具有相对独立的知识体系。什么是专业？专业是指专门从事某种学业或职业。偏于专而非宽。人类所有的知识曾被划分为五大门类：自然科学，农业科学，医药科学，工程与技术科学，人文与社会科学。我国高等学校本科教育的学科设置划分为13个科学门类：哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、军事学、管理学和艺术学，其中工学涵盖的学科数量最多。学科包含专业，例如我们所在的力学一级学科，包含固体力学、流体力学、动力学与控制、工程力学、生物力学等二级学科，有时称其为专业。

研究者常常感到有一道无形的围墙立于不同学科之间，专业之间亦是如此。当申请自然科学基金，科学技术奖励和人才奖项时，往往按照学科被分门别类地归属到一定的评审范围。然而，科学现象的发现和工程问题的提出不分学科。只有交叉和融合，才能揭示其中的复杂机理。科学的发展需要具有多学科综合知识的科学研究和工程技术人员合作。科学创新和工程进步对新型人才的需求使我们感受到必须打开学科围墙，拓展专业空间。这对高等院校人才培养体系的传统专业划分提出了挑战。

以力学应用于石油工程问题为例，在我国能源需求关注的页岩气高效开采中，页岩气开采的主要工艺过程是水平钻井和水力压裂。黄克智院士领导清华大学力学团队，正是应用力学家在20世纪的两个主要贡献：断裂力学和有限元方法，使得力学学科进入了石油工程学科领域，进而固体力学和流体力学专业拓展到非常规油气工程专业，揭示了页岩水力压裂的体积改造缝网形成机理。力学成为指导页岩气高效开采的主角。

以基础科学研究为例，在宇宙中，有明物质也有暗物质，有硬物质也有软物质。软物质（soft matter）是指处于固体和理想流体之间的复杂态物质，一般由大分子或者基团组成，如聚合物、胶体、液晶、膜、泡沫、颗粒物质、生命体等。这些物质与传统的固体、液体和气体相比，除了柔软性和复杂性之外，还具有对外界微小激励的敏感性。软物质科学涉及到力学、材料、物理、化学、医学、生物等多个领域，被认为是新时代的科学，近年来得到了国际上的普遍重视。软物质与传统固体和流体一样在各个领域具有广泛的应用，例如智能机器人、柔性电子器件、医疗健康设备、航空航天和生物工程等。软物质科学拓展了学科领域，柔性电子器件是其有代表性的研究方向。通过美国材料科学家罗格斯（Rogers）等人的合作，利用非常柔软的硅橡胶材料和坚硬的硅材料有机结合，创造出具有广泛应用前景的柔性电子器件，开辟了电子、材料与力学的结合，产生学科交叉，拓展了专业空间。由电子学主导，力学保驾护航,力学拓展到电子学、材料学和生物学科领域所产生的软物质力学，是一种非固体、非流体的力学，打开了原有力学学科围墙，拓展了力学专业空间。

开放合作是推动人工智能发展的必要前提。人工智能是一门奥妙无穷的学问，迄今为止人类在这个领域所取得的进步仅仅揭示了其全部奥妙的“冰山一角”。人工智能的发展，有赖于荟萃全人类的智慧，有赖于世界范围内学术界的通力合作。学科交叉，不辞众流，方为江河。任何一所大学、任何一家企业都不可能关起门来搞创新，人工智能的创新尤其如此。当前，我国《新一代人工智能发展规划》和《高等学校人工智能创新行动计划》已经发布，中国人工智能的发展已到了一个关键时期。面对这一重大历史机遇，广大科技工作者正努力发挥作用，致力于做人工智能领域的引领者。