没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
科学范式转变与全球挑战应对
工程19(2022)22意见和评论时代的科学:范式转变和全球挑战赵东a,李景海b,达雅雷迪c国家自然科学基金项目,北京100085b中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京100190开普敦大学Rondebosch 7701南非无论目标是应对全球挑战还是实现范式转变,科学超越传统思维总是至关重要的。此外,全球挑战与模式转变之间的互利互动需要作出巨大努力。为此,科学界不仅必须通过改变科学范式来应对重大挑战,而且必须通过应对重大挑战来推动科学范式的转变。这一目标为科学家设定了更高的标准,因为为了实现这一目标,我们必须正确地确定研究中的科学问题,并更好地利用现有的知识。但是,目前我们对这一目标的重视不够,我们在这方面的能力也不够。全球科学界必须更多地关注全球挑战和范式转变这些相互关联的问题。1. 通过转变科学范式转变在这里被理解为科学被引导、理解和完成的各种过程中的根本性变化。科学范式的转变逐渐成为学术界关注的焦点。一些研究者认为数据密集型研究是第四种科学范式,而另一些研究者则认为人工智能(AI)的应用也代表了一种新的科学范式。当然,两者都是重要的未来方向;然而,关于预期的科学范式转变的方向和基本原理尚未达成共识。在我们看来,当代科学的实质性范式转变的范围应该是广泛的和内在的。例如,至少应该更多地关注当今世界(包括大数据和人工智能)复杂性背后的共同原则,因为应对重大挑战并实现人工智能的普遍性和全面影响的能力在很大程度上事实上,知识系统的景观就像我们复杂的世界一样,具有多层次和多尺度的特点。研究各层次的复杂性原理,特别是相应的中尺度动力结构的形成和演化以及相互联系的动力结构,在不同层面上的复杂性的统一性,将不可避免地成为促进范式转变以应对全球挑战的一个重要切入点。应该强调两个相关的观点:第一个是关于还原论和整体论之间的趋同随着科学问题的日益复杂化和人们对时空结构的日益关注,科学研究的重点正逐渐从各个层次的元素尺度细节和系统尺度行为转向它们之间的关系,即作为这些尺度之间桥梁的中尺度复杂性第二个方面涉及探索“简单性”,它可以通过减少维度和概括多样性中的共同原则,从不同层次的复杂性中提炼出来与简单性不同,简单性涉及在简单性和复杂性之间实现复杂性,并从复杂系统的多样性中获得共同性。这两个方面不仅需要一种跨学科的方法,而且还需要找出缺失的环节,以便对知识体系和应对重大挑战达成一种综合的看法。关于这两个方面的循证讨论可能是促进科学范式转变的重要一步。在此背景下,科学界应积极探索这种转变的可能方向,逐步达成共识,从而带动全球努力,通过根本性转变有效应对重大挑战2. 应对全球挑战推动科学范式转变我们如何以协调一致的方式应对17个可持续发展目标(SDG)等共同的全球挑战?我们如何应对气候变化,同时在实现碳中和和确保社会经济发展之间保持平衡?我们如何科学有效地应对疫情和流行病,保护人类生命健康?这些都是与社会、经济、工业和技术相关的高度复杂问题的例子。只有建立在科学范式转变基础上的科学进步,才能开辟最佳途径,为实现适当的解决方案提供必要的科学基础。https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.05.0022095-8099/©2022 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页:www.elsevier.com/locate/engC. Dong,J.Li和D.雷迪工程19(2022)22我们对自然、对人、对人类生产活动的认识,已经扩展到整个宇宙时空范围内的分子、原子层次。然而,在科学发展的过程中,各个领域的科学家仍然因为无法应对复杂性的这表明,现有的知识体系,特别是我们利用现有知识的能力存在差距例如,在抗击2019冠状病毒病(COVID-19)大流行的斗争中,我们看到了科学技术的快速进步发挥了重要作用;但我们也遇到了理解病毒、人体和整个社会之间在实现全球碳中和的过程中,一个尚未解决的复杂问题是在不同阶段和水平上系统地优化战略[2],并在此过程中提供基于证据的政策指导。这些问题都涉及到复杂系统中多级动态网络的调控和优化问题.还原论与整体论相结合,从各个领域的复杂情况中寻找共同规律,都需要科学的新范式。针对这些挑战,通过典型案例进行长期探索,必将成为转变范式、开创重要路径迎接重大挑战。以往的范式转变告诉我们,达成共识的过程可能是漫长和复杂的。尽管如此,科学现在已经进入了一个全球开放和合作的时代,伴随着范式转变的发展可以由不同领域面临的共同挑战所驱动。因此,一旦明确了方向的转变,变化将更快地发生。因此,抓住机遇、明确方向、凝聚共识至关重要!这需要各学科的共同努力,这需要加强全球化和跨学科的科学。3. 确定科学问题作为挑战和范例无论是真正理解重大挑战的本质和相关机制,还是通过范式转换来应对这些挑战,还是通过科学发展本身来填补知识体系的空白,关键都在于尽可能准确地识别内在的科学问题这是科学研究的本质和出发点,往往决定着研究工作的价值、进展和成果基础研究的根本目的是提出科学问题并解决科学问题。这些问题可能来自科学前沿或社会经济发展的需要在任何情况下,探索,创造力和原创性在任何情况下都是必不可少的什么是科学问题?一方面,由于科学问题的起源和认知过程的复杂性,很难为科学问题建立一个普遍认同的定义。另一方面,经过长期专业训练的科学家,基于每个科学家学术活动的共性和多样性,也有自己的默契。复杂性、共同性和多样性的结合使得科学问题的定义和识别变得复杂。因此,有必要探讨科学问题的共性特征,以最大限度地实现科学家之间的共识性默契,从而促进从复杂性和多样性中衍生出广义的简单性和共性。对于科学问题的可能的共同理解,无论是在哲学中描述为可知-未知,还是在实际研究活动中由科学家解释,问题的内在共同性质都应该是确定的,而不管表述的多样性按理说,提出科学问题就是探索知识起源的过程,任何科学问题都应该反映出在现有知识体系中要补充、完善或延伸的内容。有时,在实践中,可以用现有知识解释的问题与尚未解决的问题混淆了。我们不能忽视这个问题。同样,基础研究和应用研究应该相互作用,但要注意不要把基础研究变成没有目标的应用研究,或者把应用研究变成低质量的基础研究。科学问题识别的步骤与学科领域的特点密切相关。但是,一般来说,它们可以概括为:①提出关于物质或现象的问题;②从科学的角度探索和阐明这些问题;③从该特定角度分析现有知识中需要弥合的差距;③确定弥合差距的具体方向;③如果可能的话,深入思考整个研究计划中可能涉及的共同原则。通过这一过程,科学问题将逐渐被确定,而发挥作用的案例研究由于其共同的内在性质而有助于范式转变。总之,识别科学问题的能力至关重要以应对重大挑战。这种能力也是跨学科融合的粘合剂,是科学领域转向的驱动力。可以从不同的角度进行不同的分析。虽然提出的问题可能各不相同,但确定科学问题的优先次序肯定有助于鼓励有利于实现重大科学突破的学术文化。年轻的研究人员具有丰富的创造力和好奇心,最不可能受到传统思维的影响,最有可能在这方面享有最大的潜力。改变科学范式和应对全球挑战迫切需要采取具体的科学行动。改变心态是首要步骤,而取得进展的关键是从一个新的角度来识别重要的科学问题。在各种可供选择的方向中,关注上述多层次复杂性原则至关重要。希望这一重点能够实现--尽管这很可能只有在不同学科共同努力的情况下才有可能通过案例研究,从复杂性中演绎简单性,应对全球挑战。致谢感谢中国科学院国际合作伙伴计划(122111KYSB 20170068)的资助。我们要感谢Manfred Horvat对本文的评论、建议和润色;感谢JieShen、Jin Xu、Rongda Tang和Liyao Zou对准备英文版手稿的帮助。引用[1] 傅B,王S,张J,侯Z,李军。 揭示实现17个可持续发展目标的复杂性。 Natl Sci Rev2019;6(3):386-8.[2] Huang W,Li J.用新范式优化碳中和路线图。工程2021;7(12):1678-9.23
下载后可阅读完整内容,剩余1页未读,立即下载
cpongm
- 粉丝: 5
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- 深入理解23种设计模式
- 制作与调试:声控开关电路详解
- 腾讯2008年软件开发笔试题解析
- WebService开发指南:从入门到精通
- 栈数据结构实现的密码设置算法
- 提升逻辑与英语能力:揭秘IBM笔试核心词汇及题型
- SOPC技术探索:理论与实践
- 计算图中节点介数中心性的函数
- 电子元器件详解:电阻、电容、电感与传感器
- MIT经典:统计自然语言处理基础
- CMD命令大全详解与实用指南
- 数据结构复习重点:逻辑结构与存储结构
- ACM算法必读书籍推荐:权威指南与实战解析
- Ubuntu命令行与终端:从Shell到rxvt-unicode
- 深入理解VC_MFC编程:窗口、类、消息处理与绘图
- AT89S52单片机实现的温湿度智能检测与控制系统
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功