科学研究计划书

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2018年底贺建奎公布“基因编辑婴儿”引发轩然大波。在对贺建奎的调查尚未结束的时候，2019年初，“疟疾抗癌”又引起争论纷纷。两个科研项目都被科学界指责公开实验成果的方式不恰当，并且在伦理上不道德。但是，如果科研工作者不通过这种方式公开成果，科研项目又应该如何公开成果并获取公众的支持呢？科研项目到底应该如何立项并获取资金呢？德国马克斯·普朗克学会演化人类研究所的斯万特·帕博在进行绘制尼安德特人基因组的过程中就展示了一个合格的科研项目应该如何立项，并应该如何向大众说明自己的成果。让我们来看一下他的自述。立项 那天晚上回到冷泉港实验室的小房间后，我躺在床上，盯着天花板。到目前为止，我的职业生涯都很优秀，甚至可以说较为杰出。我有一个资金雄厚的永久研究职位，做着有趣的项目，并且每年数次受邀到世界各地做报告。但是现在在公开场合承诺测序尼安德特人的基因组序列，我是真的豁出去了。如果成功，那么这显然是我迄今为止最大的成就；但如果失败，我们将陷入人尽皆知的尴尬境地，我的职业生涯也将告终。我知道，真正的成功不像我演讲得那样容易获得。我们的成功依赖于三样东西：许多454测序仪、大量资金以及保存良好的尼安德特人骨头。这三样东西我全都没有，但幸运的是，似乎没有人意识到这一点。但是，我对这一境况再清楚不过。我在床上躺了很长时间，脑中思考着如何获得使项目得以运转的所有必需品。斯万特·帕博我们的首要任务是从454生命科学公司那里获得大量测序仪。我之前多次造访454生命科学公司，不过为了购买这么多仪器而去则是头一回。和454公司的合作非常愉快。454生命科学公司对这个项目充满了兴趣，因为它不仅能为人类的演化提供真正独特的见解，同时，更为实际的是，它能给454生命科学公司的技术带来更多关注。我欣然同意454生命科学公司的人成为我们真正的科学合作伙伴以及未来论文的共同作者，但这并不意味着我们可以免费测序。最后，他们给出了一个价格：500万美元。我无法确定这消息是好是坏。这个价格超出我预想的金额，但并非完全离谱。我们表示会回去考虑一下。第二天回到冷泉港之后，我根本无法集中精力。500万美元是一大笔钱，大约是德国大型科研经费的10倍。马普学会为研究所的主任们慷慨地提供了大笔经费，让他们可以专注研究而非花时间撰写申请资助的报告。但500万美元仍然是一笔巨资，比我们整个系部的年度预算还高。我想起了发育生物学家赫伯特·雅克勒，自我来到德国后，每遇到科学生涯的关键转折点，赫伯特一直给予我支持和建议。现在，他是马普学会生物医学部的副主席。幸运的是，马普学会是一个研究机构，负责管理的是如赫伯特这样的科学家，而不是行政人员或政治家。就在那个下午，我决定从冷泉港打电话给他。打通电话后，我描述了尼安德特人基因组测序的可行性和所需成本，我向他询问，对于在欧洲筹集如此多的经费有什么建议。他说他需要考虑几天再给我回复。第二天，我回到莱比锡，在希望和绝望之间徘徊。也许我们可以找到一个富有的资助者，但是如何才能找到呢？我回莱比锡两天后，赫伯特没有食言，如期给我打了电话。他说，马普学会最近成立了一项主席创新基金来支持一些特别的研究项目。他已经与学会主席讨论了我们的项目，学会原则上已准备给予资金支持我们的项目，分三年支付。他们甚至已经留出了这笔钱，并希望我们能提供一份书面计划书，让同领域的专家评审。我很吃惊，挂断电话时甚至忘了表示感谢。这笔钱让世界变得不一样了！我冲出办公室来到实验室，喋喋不休地把这个消息告诉我见到的第一批人。然后我立马坐下来，开始起草计划书，描述那些让我们可以保证在三年内测序出尼安德特人基因组的全盘计划，当然，这一切都以拥有充足资源为前提。我很高兴地写了一份计划书，其中还包括我们要在莱比锡的研究所开展的工作。同行评议 两年之期近在眼前，《自然》和《科学》开始抛来橄榄枝，让我们提交关于尼安德特人基因组的论文。1996年，我将首个尼安德特人线粒体DNA序列发表在《细胞》上，这是一份更为严肃的分子生物学期刊，所以这次我还想这么投。但有人说应该把文章发表在《自然》或《科学》上，因为每个人都能看到这项工作。尤其是学生和博士后们，他们认为将论文发表在那两份有名的期刊上有益于职业生涯。6月，《科学》的编辑劳拉·扎恩（Laura Zahn）来访，并与我们讨论尼安德特人的文章。《科学》是由美国科学促进协会出版的期刊，所以劳拉来访后不久，美国科学促进会便邀请我在他们的年度会议上就尼安德特人的研究发表报告。2009年2月12日至16日，该年度会议将在芝加哥举行。而这也就确定了最后期限。我觉得我们应该能赶上，所以接下了这个报告，这意味着我们的论文将最有可能发表在《科学》上。AAAS即美国科学促进会，而《Science》则是美国科学促进会的期刊美国科学促进会希望我在芝加哥演讲时顺带召开新闻发布会。之前我一直害怕无话可说，现在终于可以宣布，我们已经产生了达到1倍覆盖的基因组序列。但是，正如我之前让该项目在莱比锡发布，我现在觉得，美国科学促进会的新闻发布会也应该在莱比锡举行，并且为了感谢454生命科学公司对我们项目的早期支持，我想与他们一起组织记者招待会。美国科学促进会同意了。2月12日，我们同454生命科学公司一起在莱比锡组织新闻发布会，并且通过视频连接芝加哥，与会者和芝加哥记者可以提问。然后我飞往芝加哥，演讲定于2月15日。我在新闻稿和芝加哥的演讲稿里集中强调以下方面：为了首次获得已经灭绝的人类基因组，我们克服了种种技术障碍。我描述了托米·马里契奇如何使用微量的放射性标记，找出并改进造成DNA损失的步骤；我们如何在洁净室中产生的文库带上标签后，消除影响前导研究的污染问题；阿德里安·布里格斯和菲利普·约翰逊的细致研究如何发现DNA序列中的错误模式；以及乌多·斯坦泽尔和艾德·格林开发的计算机程序如何识别和标定尼安德特人 DNA片段的位置，并同时避免许多陷阱。成果公布 在科学领域内，很少有结果是不可更改的。事实上，往往在付出大把努力地深入了解之后，人们通常可以预见即将发生的进展，而且能让研究变得更加完善。然而有些时候有必要制定标准，确定发表结果的时间。2009年秋天，我觉得时机已成熟。从多个方面看，我们要写的论文都将是一个里程碑。首先，它是首个测序出的已灭绝人类的基因组。尼安德特人作为所有现代人类最近缘的亲属，有着重要的演化意义。我也认为，我们已为未来的很多研究奠定了技术基础。我希望我们所开发的技术现在可以从许多这样的遗骸中得到完整的基因组。我们的发现最容易引起争议之处：尼安德特人为欧亚大陆的现代人类贡献了部分基因组。但由于我们已经通过三种不同的方法，三次都得出了相同的结论，所以我觉得已经明确地解决了这个问题。虽然今后的研究工作一定会弄清遗传贡献是在何时、何地以及如何发生的，但目前可以肯定的确有遗传贡献。现在是时候向世界展示我们的成果了。我的野心是写出一篇尽可能让大众都理解的文章，不仅是遗传学家，还包括考古学家、古生物学家和其他人，他们都会对我们的研究感兴趣。事实上，为了发表我们的研究成果，我受到了来自各方各面的压力。《科学》的编辑一直在催问我什么时候提交文章；记者不停给我以及团队的其他成员打电话，询问我们什么时候发表结果。我的科学报告也越来越注重技术细节问题，而非基因组对我们的启示。这令我越来越不安，因为大家都意识到我们一定会报道有趣的结果。尽管有压力，我仍觉得在发表之前保密结果至关重要。我很担心那50个知情者中，会有人告诉记者我们在当今人类中发现了尼安德特人基因流的证据。如果发生了这样的事，这个消息会很快传遍各家媒体。最终，2010年2月1日将所有材料提交给《科学》。3月1日，我们收到三位审稿人的意见。大约三周之后，我们收到了第四位审稿人的意见。对于审稿人来说，在手稿中找到许多问题很常见。不过这次，他们并没有多说什么。我们花了两年时间来发现工作中的缺陷，这使我们能够找到自己研究中的大部分弱点。不过，我们就文本内容的修改与编辑来来回回交换了许多次意见。最后，文章于2010年5月7日发表，包含174页补充材料。1这篇文章“更像是一本书而非科学论文”，一位古生物学家如是说。关于基因检测的一个对话，基因检测中的尼安德特人基因占比的测定与帕博的工作紧密相关 感谢acaleph的绘图我们文章发表的那天，向科学界提供基因组序列的两大主要机构—英国剑桥的欧洲生物信息研究所和美国加州大学圣克鲁斯分校维护的“基因组浏览器”，将尼安德特人基因组开放给所有人免费使用。此外，我们把从尼安德特骨中测得的所有DNA片段提供给公共数据库，包括那些我们认为是源于细菌的DNA。我希望每个人都能检查我们所做的每一个细节。如果可以的话，我希望他们能做得更好。这篇尼安德特人基因组的论文在科学界引起的反应，远超我发表过的任何其他文章。几乎每个人都给予了正面评价。最好的评价来自威斯康星麦迪逊大学的约翰·霍克斯（John Hawks）。他是米尔福德·沃尔波夫门下的古生物学家，是“多地区连续”假说的构建者之一。他经常在博客上很有见解地讨论人类学的新文章和想法，这使得他在人类学领域很有影响力。“这些科学家给全人类献上了一份大礼，”他在博客中写道，“尼安德特人基因组给了我们一张由表及里的自画像。我们可以看到并且从中得知，人之所以为人的遗传变化本质—它使我们作为全球性的物种出现……这就是人类学应该做的研究。”我们的团队当然很高兴，只有艾德试图保持冷静，他给整个联盟写邮件：“谁能给约翰·霍克斯一些氧气？”我们论文所辐射的读者范围比想象的广，但大多数人并不为他们的祖先曾与尼安德特人交配而震惊。事实上，许多人似乎产生了一些有趣的想法，就像以前有过的那样，一些人甚至自愿检查是否含有尼安德特人血统。我开玩笑说，一些有趣的遗传模式在此发挥了作用，我们需要调查一番。但我们明显看到，传统文化思想影响了人们对尼安德特人外表的想象。流行的传言是，尼安德特人高大、健壮、肌肉发达、有点粗野，甚至有点头脑简单。在男性中，这些特征可以接受，甚至是正面的，但是在女性身上，没有人会认为这些特征具有吸引力。当《花花公子》杂志打电话来约访我们的工作时，我冒出了这个想法。我接受了他们的采访，因为这可能是我唯一一次出现在《花花公子》上的机会。该杂志最终写了4页长的故事，名为《尼安德特人之爱：你愿意与这样的女人睡觉吗？》，附上的插图里有一个健壮且非常脏的女人站在雪山上挥舞长矛。这个绝对缺乏吸引力的形象或许解释了，为什么几乎没有男性想与尼安德特人结婚。2010年12月3日，在我们的文章发表7个月之后，我收到一封来自劳拉·扎恩的电子邮件。她是《科学》的编辑，负责我们那篇文章。她告诉我，我们的文章获得了美国科学促进协会的纽科姆·克利夫兰奖。在我的职业生涯中，我曾获过一些科学奖项，也因此增加了自信。但这个奖项对我来说还是很特别。纽科姆克利夫兰奖设立于1923年，每年颁发给发表在《科学》上的最佳研究文章或报告。最初又名1000美元奖，后来奖金增至2.5万美元。最让我高兴的是，该奖项授予文章的所有作者，所以这一荣誉代表这篇论文是我们联盟的共同成果。正如琳达那天晚上告诉我的：“在《科学》上发表论文是一件大事，但在《科学》上发表了当年最佳论文？大部分人恐怕更是做梦都想不到。”帕博至今仍活跃在科研一线，2018年9月《nature》的封面文章即出自帕博团队为什么同行评议与合理地公开成果如此重要？模仿一句俗话地说，好的科研项目都是相似的，不好的科研项目则总是缺了些什么。现代科研事业已经变得越来越复杂与专业，如果没有科学界的评议，我们将会面对越来越多“基因编辑婴儿”这样的闹剧。现代科研的每一分进步的背后都是有原因的，现代科研制度与科学共同体的每一分进步都是为了科学的进步而设计的，不论是伦理的要求，同行评议的要求，还是发表论文的要求，以及学术诚信的要求，这些要求的目的不是为了捆住科学进步的手脚，而是为了科学的健康发展，更是为了让科研造福大众。

科技创新引领高质量发展专栏：打造科技创新中心 南阳列出“十四五”时期科技工作计划表直播南阳讯（记者任华裔）“十四五”时期，全市科技工作将抓好“四个关键”，建成“六大中心”，奋力打造豫鄂陕毗邻地区科技创新中心和创新创业高地。这是3月8日记者从市科技局了解到的。“十四五”时期，我市将抓好培育产业创新主体、建设产业创新平台、攻克产业关键技术、强化产业人才支撑的“四个关键”，建成全国全省重要的先进制造业技术创新中心、新材料技术创新中心、光学信息技术创新中心、中医药技术创新中心、农业技术创新中心、生态治理和能源资源利用技术创新中心的“六大中心”，以达到“十四五”发展目标，即科技支撑能力进一步增强，建成具有影响力的国家创新型城市，打造豫鄂陕毗邻地区科技创新中心和创新创业高地。综合科技创新能力区域领先，走在全省前列。全社会R&D(研究与试验发展)经费支出占GDP的比重达到全省平均水平；科学技术支出占本级财政决算支出的比重达到2.0%以上。形成一批在国内国际具有较强竞争力的创新型企业和产业集群，培育创新龙头企业20家左右，高新技术企业达到400家，科技型中小企业达到800家，高新技术产业增加值占工业增加值的比重达到55%以上；通过国家、省品种审定的农作物新品种达到10个以上,主要农作物品种良种基本实现全覆盖。编辑：冯长顺审核：周若愚终审：柏伴雪

中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神，深入学习贯彻习近平总书记关于“三农”工作重要论述，根据中央经济工作会议和中央农村工作会议部署，以构建实施乡村振兴战略的制度框架和政策体系为重点，设置2020年度软科学研究课题。中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会从发布课题研究目录之日起面向社会受理申请，申请者请直接从农业农村部网站下载课题研究目录和课题研究计划书。申请截止日期：2020年4月17日。附件（点击即可下载）：1.中央农办农业农村部乡村振兴专家咨询委员会软科学课题研究目录（2020年度）.docx2.中央农办 农业农村部乡村振兴专家咨询委员会软科学课题研究计划书.docx中央农办 农业农村部乡村振兴专家咨询委员会软科学课题研究目录（2020年度）2020年3月 说明一、《中央农办 农业农村部乡村振兴专家咨询委员会软科学课题研究目录（2020年度）》以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神，深入学习贯彻习近平总书记关于“三农”工作重要论述，根据中央经济工作会议和中央农村工作会议部署，以构建实施乡村振兴战略的制度框架和政策体系为重点，设置2020年度软科学研究课题。二、课题研究的基本定位是政策性研究，要紧紧围绕完成全面建成小康社会硬任务、实施乡村振兴战略和推进农业农村现代化开展研究，提出政策建议。课题研究既要突出战略性、前瞻性和创新性，又要注重政策措施的针对性和可操作性，坚持问题导向，强化实地调查、案例研究和统计分析，避免从概念到概念，避免面面俱到，力争将问题研究透彻，形成具有较高决策参考价值的研究成果。三、研究课题设置为开放命题和规定命题两大类。开放命题请申请人按照研究目录给定的方向，自拟题目、自选角度进行申报；规定命题请申请人按照研究目录给定的题目进行申报。申请课题如果没有明确的研究对象和问题指向，则不予受理。四、乡村振兴专家咨询委员会办公室组织专家对课题研究计划书进行评审后，确定承担课题研究任务的人选。初审采取匿名评审方式，从研究内容的必要性、创新性、研究方案可行性、预期成果与前景等方面进行评价；终审采取会议评审方式。五、课题申请人应符合以下条件：各类教学或科研单位工作人员，具备副高级以上（含）专业技术职称（职务），或者具有大学本科以上学历、并有两名具有正高级专业技术职称（职务）的同行专家书面推荐；具备扎实的理论知识和实践经验，在申报课题研究领域有较好的工作基础，具有独立开展研究和组织开展研究的能力；具备按时完成课题研究的物质技术条件、手段和时间保证。六、课题申请单位应符合以下条件：在相关领域具有较雄厚的学术资源和研究实力，能够提供开展研究的必要条件；对相关材料真实性进行审核；承担课题项目管理和经费管理职责并承诺信誉保证。七、软科学研究课题原则上为年度课题，根据研究任务安排研究经费10-20万元。课题经费应按照相关财务制度规定管理和使用，属于政府购买服务的，按照政府购买服务管理有关规定和要求支付。八、根据服务决策的需求，对课题设置了不同研究时限，具体时限将在课题任务书中明确，年度课题原则上应于2020年底前结题。课题主持人要严格按时限要求提交中期报告和最终研究成果，最终研究成果包括课题报告和3000字左右的决策参考报告。研究成果的著作权归中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会所有，包括但不限于作品的发表权、署名权、修改权、复制权、发行权、信息网络传播权、汇编权和其他权利。乡村振兴专家咨询委员会办公室将组织开展成果结题验收，验收结论将作为主持人今后申请课题的重要参考。九、为避免一题多报、交叉申请和重复立项，确保申请人有足够的时间和精力从事课题研究，凡以在研或已结题的各级各类项目、博士学位论文或博士后出站报告等为基础申请软科学研究课题，须在课题申请书中注明所申请课题与已承担项目的联系和区别，且不得以内容基本相同的同一成果申请结题。申报课题须如实填写申请材料，并保证没有知识产权争议。凡存在弄虚作假、抄袭剽窃行为的，一经查实取消今后五年内申请乡村振兴软科学研究课题的资格。十、乡村振兴专家咨询委员会办公室从发布课题研究目录之日起受理申请。申请者请直接从农业农村部网站下载课题研究目录和课题研究计划书，填写申请书并加盖公章后报送中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会软科学管理办公室。课题申请以纸质件（2份）为准，电子文档（word版）请以光盘一并报送。申请截止日期：2020年4月17日（以寄送日戳时间为准）。十一、乡村振兴软科学课题相关工作由中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会组织开展，课题申报及受理信息均通过农业农村部官方网站（http://www.moa.gov.cn/）发布，且为唯一途径。未经中央农办、农业农村部乡村振兴专家咨询委员会授权，冒用乡村振兴专家咨询委员会、乡村振兴软科学研究等名义开展活动的机构和个人，将严肃追究其法律责任。申请材料请寄：100081，北京市西城区西四砖塔胡同56号，乡村振兴专家咨询委员会软科学管理办公室。邮 箱：xczx@agri.gov.cn联系人：蒋 芳（电话010-66115898，13522350320）朱亚伟（电话010-66132537，13811433601）目 录一、开放命题1.“十四五”时期推进农业农村现代化重大问题研究2.2020年后接续推进减贫工作问题研究3.促进农民持续增收问题研究4.粮食生猪等重要农产品供给保障问题研究5.完善新时代“三农”工作制度框架和政策体系问题研究6.乡村治理体系和治理能力现代化问题研究7.农业农村现代化重大牵引工程研究二、规定命题8.提高地方政府重农抓粮、农民务农种粮积极性问题研究 9.加快构建数字化乡村普惠金融服务体系问题研究10.第二轮土地承包到期后再延长30年问题研究11.推进乡村人才振兴问题研究12.农村相对贫困产生原因及政策扶持问题研究13.推进乡村振兴战略实绩考核制度运行效果评价研究14.各地落实“调整完善土地出让收入使用范围，提高用于农业农村比例”政策跟踪研究15.农村宅基地制度改革试点县改革情况跟踪研究16.加强现代农业基础设施建设问题研究17.新冠肺炎疫情对农民工就业影响研究18.加快培育专业化市场化农业服务组织问题研究19.新型农业经营主体金融支持政策问题研究20.推动农村集体经营性建设用地入市问题研究21.落实“县委书记把主要精力放在农村工作上”要求的保障措施研究22.支持乡村创业和农村中小企业发展对策研究23.农村消费需求变化趋势研究来源：农业农村部网 中央农办秘书局点击【蓝色标题】查看征订指南合作社人必读｜2020年《中国农民合作社》在线订阅指南（视频）

未来工业互联网是新一代信息通信网络技术与工业制造深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，通过人机物的安全可靠智联，实现生产全要素、全产业链、全价值链的全面连接，推动制造业生产方式和企业形态根本性变革，形成全新的工业生产制造和服务体系，显著提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。本重大研究计划瞄准工业互联网国家重大战略需求，围绕未来工业互联网的重大核心科学问题，打通未来工业互联网基础研究、原始创新的“最先一公里”和科技成果转化、产业市场化应用的“最后一公里”，为我国工业互联网发展水平走在国际前列奠定理论和技术基础。一、科学目标瞄准工业互联网国家重大战略需求，把握未来工业互联网发展趋势，创新工业互联网全要素互联的结构化组织机理、生产制造流程的柔性构造机制、产业链与价值链的网络化调控原理等基础理论与方法，突破一批核心关键技术，完成三个以上工业制造典型场景的集成示范验证，形成若干重大基础性原创成果，培养一批有国际影响力的人才和团队，推动工业互联网应用与服务的范式变革，为构建要素互联结构化、生产制造流程化、工业网络体系化的产业新生态奠定理论和技术基础，引领未来工业互联网的科学发展。二、核心科学问题本重大研究计划针对未来工业互联网生产要素互联的时空关系演变及调控规律这一核心问题，围绕以下三个科学问题展开研究：（一）全要素互联的结构化组织机理。针对未来工业互联网人机物全要素安全可靠互联的系统复杂性难题，重点解决如何刻画未来工业互联网全要素互联的联接关系与结构关系，如何度量其复杂性并构建相互控制关系等问题。重点研究未来工业互联网按需联接的本征模型与调控机理、生产要素数据多维表征及结构化组织机理、全要素互联的系统熵理论。（二）生产制造流程的柔性构造理论与方法。面向未来工业互联网柔性化制造全流程的流畅性与稳定性要求，重点解决如何精准刻画未来工业互联网生产链制造全流程中的误差传播、有效识别生产流程的脆弱性、定量评估生产线重构的收敛性等问题。重点研究未来工业互联网柔性化制造全流程的容差分析与传播模型、全流程稳定性构建方法、全流程重构的理论与方法。（三）产业链与价值链的网络化调控原理。针对未来工业互联网生产制造的全产业链、全价值链耦合与复杂调控关系，重点解决如何从效率角度建立网络化产业链模型、从效用角度建立网络化价值链模型，如何实现跨产业链与价值链联动的多目标调控优化等问题。重点研究未来工业互联网生产制造的全产业链构建模型、全价值链构建模型、跨链耦合的网络化调控原理。三、2020年度重点资助研究方向（一）培育项目。围绕上述科学问题，以总体科学目标为牵引，2020年度对于探索性强、选题新颖、前期研究基础较好、产学研用相结合的申请项目，将以培育项目方式予以资助，建议研究内容围绕以下方向：1.生产要素多维数据表征方法与结构化组织机理。探索语义信息与领域知识混合的人机物全要素表征方法与结构化组织机理，研究生产要素数据生成、转换、传输规律，多源异构数据资源的统一表征与融合管理机制，面向制造服务比特流、信息流、知识流互动的多维数据结构化组织与高效分发技术等，实现对生产全要素互联的联接关系与结构关系的精准刻画。2.网络化全流程制造的容差分析与传播模型。探索多器件参数、多特征、多时间尺度的网络化全流程制造的容差分析新原理，研究与网络化全流程制造工艺兼容的容差分析方法和传播模型，提出适用于不同场景的网络化全流程制造工艺新型容差设计体系，突破传统传播模型精度低、可扩展性差的技术瓶颈。3.面向制造过程的安全可靠互联理论与方法。探索复杂环境下生产设备、控制系统等生产要素间安全可靠传输的新方法，研究工业制造各类数据采集/传输/控制的安全可靠互联模型、生产要素标识安全认证方法与高效协商机制，支撑复杂环境下生产要素间的安全可靠互联。4.面向工业互联网复杂系统的拓扑几何结构理论。探索面向未来工业互联网的人机物全要素互联的几何原理，研究相关复杂系统的拓扑结构与连通性，拓展多层次、多维度复杂网络稳定运行相关理论。（二）重点支持项目。围绕核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2020年对于前期研究成果积累较好、对总体目标在理论和关键技术上有较大贡献、具备产学研用合作基础的申请项目，将以重点支持项目方式予以资助，重点支持方向如下：1.按需联接的工业互联网新型体系架构与信息模型。针对未来工业互联网中非确定性业务需求与网络效率的矛盾，研究按需联接的新型网络体系架构，实现业务信息与网络体系泛在融合。研究全链条生产要素信息模型与网络化表征方法，建立比特流、信息流、知识流互动的人机物协同计算与高效分发机制，突破信息中心网络、网内泛在计算、网内功能虚拟化等理论与技术。选择典型应用示范场景，建立未来工业互联网按需联接服务质量评估体系，开展模型和架构的有效性仿真验证，网络连接生产要素规模不小于10000个。2.基于语义驱动的工业互联网原生智简组织理论。针对未来工业互联网的复杂组织结构，研究原生语义信息的表征与编码理论、极化处理新方法，突破信源-信道协同传输、语义驱动的智能信号处理等关键技术，引入系统熵度量，建立基于语义驱动的工业互联网原生智简组织理论，支撑工业互联网智能简约组织与自主演进。面向智能制造等场景，开展理论与方法的有效性验证，在百万量级网络节点规模下系统能效提升2个数量级，端到端业务重构时延降低1个数量级。3.工业互联网人机物全要素协同机理。针对未来工业互联网柔性化制造全流程的流畅性与稳定性要求，研究工业互联网结构、计算、交互与管理的复杂性，突破比特流、信息流、知识流的“互动”瓶颈，提出新一代工业互联网智能协同预测、决策和管控方法，支撑生产全要素、全产业链和全价值链的网络化协同。面向航空航天、化工等典型场景，开展生产全流程优化或大规模供应链协同管控机理和方法的有效性验证，支持百万级工业互联网资源调度管控、毫秒级单点云边协同数据智能处理和调度控制闭环。4.复杂场景精准作业的跨域协同与实时控制。针对高危险复杂生产场景下高精密作业的行业需求，研究基于跨域协同容差分析与误差实时控制的人机协同精准作业新理论、新方法，突破离散生产过程流程化构建、容差分析的跨域信息建模与互操作、人机操作级协同的高实时交互、动态环境的高精度操作优化控制等关键技术。面向特殊行业需求，开展复杂场景精准作业的跨域协同与实时控制理论与方法的有效性验证，人机协作的时间同步精度达到微秒级。5.工业制造系统的跨时空多粒度制造资源配置与调控理论。针对未来工业互联网生产要素互联的时空关系演变及调控问题，研究工业互联网动态演化、资源柔性配置与优化调控理论方法，揭示生产流通系统的资源要素及其作用机理，突破多粒度生产流通单元的态势感知与认知分析、网络自组织新架构与协同调控等关键技术，建立生产流通系统资源要素的高效配置、可信柔性协同以及体系化优化调控运行方式。面向高端装备、消费电子等行业，开展理论与方法的有效性验证，资源配置效率和协同运行效率提升50%以上。四、项目遴选的基本原则（一）紧密围绕核心科学问题，鼓励有价值的前沿探索和创新研究。（二）优先资助能解决未来工业互联网中的实际难题、具有应用前景的研究项目。（三）鼓励多学科交叉研究。（四）重点资助具有良好研究基础和前期积累、对总体目标有直接贡献的研究项目。五、2020年度资助计划2020年度拟资助培育项目10项左右，直接费用的平均资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2023年12月31日”；拟资助重点支持项目5项左右，直接费用的平均资助强度约为260万元/项，资助期限为3年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2023年12月31日”。六、申请要求及注意事项（一）申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1.具有承担基础研究课题的经历；2.具有高级专业技术职务（职称）。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。（二）限项申请规定。1.申请人同年只能申请1项重大研究计划项目（其中：重大研究计划项目中的集成项目和战略研究项目除外）；上一年度获得重大研究计划项目（不包括集成项目和战略研究项目）资助的项目负责人，本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。2.申请和承担项目总数的限制规定。（1）除特别说明外，申请当年资助期满的项目不计入申请和承担总数范围。具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请（包括申请人和主要参与者）和正在承担（包括负责人和主要参与者）以下类型项目总数合计限为2项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目（不包括集成项目和战略研究项目）、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际（地区）合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际（地区）合作研究项目（仅限作为申请人申请和作为负责人承担，作为主要参与者不限）、国家重大科研仪器研制项目（含承担国家重大科研仪器设备研制专项项目）、基础科学中心项目、资助期限超过1年的应急管理项目、原创探索计划项目以及资助期限超过1年的专项项目[特殊说明的除外；应急管理项目中的局（室）委托任务及软课题研究项目、专项项目中的科技活动项目除外]。具有高级专业技术职务（职称）的人员作为主要参与者正在承担的 2019 年（含）以前批准资助的项目不计入申请和承担总数范围，2020 年（含）以后申请（包括申请人和主要参与者）和批准（包括负责人和主要参与者）项目计入申请和承担总数范围。（2）不具有高级专业技术职务（职称）人员申请和承担项目总数：作为申请人申请和作为项目负责人正在承担的项目数合计限为1项；在保证有足够的时间和精力参与项目研究工作的前提下，作为主要参与者申请或者承担各类型项目数量不限。晋升为高级专业技术职务（职称）后，原来作为负责人正在承担的项目计入申请和承担项目总数范围，原来作为主要参与者正在承担的项目不计入。3.计入申请和承担项目总数的部分项目类型的特殊要求。（1）优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不计入申请和承担总数范围；正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前，以及获得资助后，计入申请和承担总数范围。（2）基础科学中心项目申请时不计入申请和承担总数范围；正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前，以及获得资助后，计入申请和承担总数范围。基础科学中心项目负责人及主要参与者（骨干成员）在结题前不得作为申请人申请重大研究计划项目。（3）国家重大科研仪器研制项目（部门推荐）获得资助后，项目负责人在准予结题前不得作为申请人申请重大研究计划项目。（4）原创探索计划项目从预申请开始直到自然科学基金委作出资助与否决定之前，不计入申请和承担总数范围；获资助后计入申请和承担总数范围。（三）申请注意事项。1.本重大研究计划2020年度项目申请书报送日期为2020年10月23日- 26日16时。本重大研究计划项目申请采取无纸化申请。2.项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：（1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2020年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。（3）申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/（以下简称信息系统；没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。（4）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“未来工业互联网基础理论与关键技术”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。（5）申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，在“立项依据与研究内容”部分，需要首先说明本次申请符合指南中哪一个重点资助的研究方向。在论述部分，应明确提出假说，论述其科学意义和依据，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。项目申请书选题应符合本重大研究计划的实施原则，具有明确的关键科学问题。申请书的目标和内容应瞄准核心科学问题，突出有限目标，强调创新点与前沿基础科学问题的研究。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。（6）申请人应当认真阅读《2020年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报要求的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理的补充通知》《关于进一步完善科学基金项目和资金管理的通知》以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的具体要求，按照“目标相关性、政策相符性、经济合理性”的基本原则，认真编制《国家自然科学基金项目预算表》。多个单位共同承担一个项目的，项目申请人和合作研究单位的参与者应当分别编制项目预算，经所在单位审核后，由申请人汇总编制。（7）申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料。申请材料中所需的附件材料（有关证明信、推荐信和其他特别说明要求提交的纸质材料原件），全部以电子扫描件上传。3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核，对申请人编制项目预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核，并在规定时间内提交申请材料至自然科学基金委。具体要求如下：（1）应在项目集中接收工作截止时间前（2020年10月26日16时）通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。（2）依托单位完成电子申请书及附件材料的逐项确认后，应于申请材料提交截止时间前通过信息系统上传本单位科研诚信承诺书的电子扫描件（请在信息系统中下载模板，打印填写后由法定代表人亲笔签字、依托单位加盖公章），无需提供纸质材料。4.本重大研究计划咨询方式：国家自然科学基金委员会信息科学部三处联系电话：010-62327929, 62327149（四）其他注意事项。1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动，并认真开展学术交流。

“碳基能源转化利用的催化科学”重大研究计划2020年项目指南碳基能源转化利用的催化科学重大研究计划面向碳基能源高效利用的国家重大战略需求，针对催化表界面化学所涉及的关键科学问题开展系统深入的研究。本重大研究计划注重催化剂结构、表界面特性，以及外场环境对催化剂表界面电子态的影响和调控，重点关注能源小分子高效转化相关的C-H键和C-O键的催化活化及C-C偶联等反应；创新碳基能源利用的化工过程，优化反应历程，以达到高效、环保和CO2低排放的目标；建立和发展高分辨表征手段，实现在实际催化反应条件下对反应过程进行精准表征；发展新的理论方法，实现在接近真实催化反应条件下的理论模拟和预见，为未来在分子、原子水平上对催化剂活性中心进行理性设计提供指导。一、科学目标本重大研究计划拟通过化学、化工、数理、材料等多学科交叉融合，针对碳基能源分子的高效转化，在催化相关的理论和实验的创新上取得突破，充分发挥和放大我国在微纳米和表界面研究领域的优势，力争在催化表界面理论研究方面形成特色；着重解决涉碳化学键催化活化、合成气高效转化和碳基小分子电催化转化等过程的关键科学问题，推动碳基能源的产业革命；造就高水平、结构合理的研究队伍，培养精于理论和实验科学研究的优秀青年学者，大力提升我国在这一领域的竞争力和国际地位。二、核心科学问题本计划针对碳基能源转化利用的催化科学，围绕以下三个核心科学问题展开研究：（一）催化剂固体表界面局域原子和电子结构的精准设计与构建。（二）碳基载能分子在表界面的选择活化和定向转化。（三）催化剂固体表界面特性与环境和外场的相互作用机制及调控规律。三、2020年度重点资助研究方向进一步聚焦碳基能源转化利用的关键催化科学问题，针对合成气直接转化、CO2和甲烷催化转化等过程，加强理论研究并与实验相结合，注重发展和利用原位表征新技术和新方法。2020年拟在前5年资助项目的基础上，对以下方向进行集成：（一）研究电催化剂和电解质的构效关系，认识相关表界面电催化反应机理，揭示电催化过程中多相多尺度作用机制和调控规律，实现CO2和CH4活化和定向转化为烯烃或其它高值化学品的高效电催化过程，并达到工业级电流密度（不小于0.5 A/cm2）。（二）针对甲烷活化反应，发展催化剂表界面结构调控催化特性的新方法，认识C-H高效活化、C-C可控偶联的新机制，创制新催化剂和新反应过程，实现甲烷直接转化，高效制取高值化学品和液体燃料。（三）发展理论和实验研究方法，在原子尺度上研究氧化物催化剂表界面缺陷结构的调控规律和碳基小分子的活化机理，揭示C-O和C-H等化学键活化、以及中间体形成和转化的热力学和动力学规律，系统探索和深入认识纳米限域催化和单原子催化的本质，形成化学键精准构建的催化新概念和新理论。四、项目遴选的基本原则为确保实现总体目标，本重大研究计划项目遴选的基本原则如下：（一）鼓励开展前沿领域探索性研究，优先支持具有原创性的催化表界面新概念、新理论、新体系、新方法、新技术的研究。（二）鼓励多学科实质性交叉合作研究，特别鼓励和优先考虑来自于数理和材料等学科的申请,以及其他学科与化学学科的交叉合作；注重理论与实验的有机结合。（三）鼓励开展国际合作研究。五、2020年度资助计划2020年度拟资助集成项目3-4项，直接费用的平均资助强度约为1000-1500万元/项（由指导专家和评审专家组根据评议情况确定资助额度），资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2023年12月31日”。六、申请要求及注意事项（一）申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1.具有承担基础研究课题的经历；2.具有高级专业技术职务（职称）。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。（二）限项申请规定。具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请或参与申请本次发布的重大研究计划集成项目不限项。（三）申请注意事项。1.本重大研究计划2020年度项目申请书报送日期为2020年10月9日 - 10月13日16时。本重大研究计划项目申请采取无纸化申请。2.项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：（1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2020年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。（3）申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/（没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照重大研究计划申请书的撰写提纲及相关要求撰写申请书。（4）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“集成项目”，附注说明选择“碳基能源转化利用的催化科学”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。集成项目的合作研究单位不得超过4个，主要参与者必须是集成项目的实际贡献者。（5）申请人应当在“立项依据与研究内容”部分首先论述与项目指南最接近的科学问题的关系，以及对解决核心科学问题和重大研究计划总体目标的贡献。项目申请书选题应符合本重大研究计划的实施原则，具有明确的关键科学问题。申请书的目标和内容应瞄准核心科学问题，突出有限目标，强调创新点与前沿基础科学问题的研究。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。（6）申请人应当认真阅读《2020年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》、《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》（财科教〔2016〕19号）以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。（7）申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料。申请材料中所需的附件材料（有关证明信、推荐信和其他特别说明要求提交的纸质材料原件），全部以电子扫描件上传。3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核。具体要求如下：（1）应在项目集中接收工作截止时间前（2020年10月13日16时）通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。（2）依托单位完成电子申请书及附件材料的逐项确认后，应于申请材料提交截止时间前通过信息系统上传本单位科研诚信承诺书的电子扫描件（请在信息系统中下载模板，打印填写后由法定代表人亲笔签字、依托单位加盖公章），无需提供纸质材料。4.本重大研究计划咨询方式：国家自然科学基金委员会化学科学部二处联系电话：010-62327035（四）其他注意事项。1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动，并认真开展学术交流。【来源：国家自然科学基金基金委员会】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

虎嗅注：本文作者是香港科技大学电子与计算机工程学系教授、大疆创新科技有限公司董事长、松山湖机器人产业基地创始人兼董事长李泽湘教授。对于很多人来说，其更为知名的是他是大疆创始人汪滔的导师。今年7月2日，师徒二人一起荣获了2019IEEE机器人与自动化大奖（IEEE Robotics and Automation Award）。但本文的核心是，李泽湘教授针对我国在创新创业人才培养和科技转化机制等方面的不足，通过深入分析工程教育的几次重要改革的经验及当前新工科教育改革的若干著名案例，总结提出了新工科教育实践的定位、措施与评估标准，并结合粤港机器人学院的具体实践，提出了一套新工科教育背景下机器人学院创新创业人才培养体系的具有重要参考价值的初步建设方案。全文共1.7万字，几乎可以当作一个学术论文来研读了，由李泽湘教授授权虎嗅独家首发，原标题为《粤港机器人学院——新工科教育创新人才培养探索》。以下是全文。一、新工科教育与创新体系建设改革开放四十年、中国经济与社会发生了翻天覆地的变化。国家 GDP 从 1978 年的 3000 亿人民币、人均 60 美元增加到 2017 年的 82 万亿人民币、人均 8650 美元。从 2010 年 起，中国已超越美国成为世界第大制造大国，2017 年中国制造业占 GDP 比例达到 30%（美国 15%，英国 5%）。中国生产了世界 75% 的智能手机，80% 的电脑，30% 的汽车，50%的钢铁和 40%的船舶产品。中国的高铁和高速公路运营哩数以及电力、能源等基础设施建设规模也傲视全球、枝独秀。中国用 40 年的时间走完了西方国家几百年的工业发展历程[1]。图1 中国经济过去40年发展轨迹及主要产品占比中国经济的巨大成就归功于中央政府在不同阶段所制定并推动实施的一系列正确的经济政策、各级地方政府根据各自特点不遗余力的发展地方经济尤其是乡镇经济的重要举措、中国充足和连续不断的廉价劳动力、土地和其它生产资源，以及中国企业家尤其是乡镇和民营企业家的勤奋及对新技术和现代企业管理技能的快速学习能力等因素。随着二战后电子和信息技术的迅猛发展，以及美、日、德、亚洲四小龙和其它西方发达国家产业转型升级的需求，玩具、家电、计算机、汽车和移动通讯等劳动密集型制造产业被陆续转移到中国。中国也抓住这历史机遇，经过近四十年努力，在独资和合资模式之外，迅速布局和崛起了大批民营、国营和混合制模式企业。这些企业的创办者大都具有在外资/合资企业工作的经历并熟悉生产或产品研发过程，或代理过外资产品并熟悉市场和产品渠道。通过不断摸索和快速试错的学习方法，他们逐步在市场竞争中站立起来，其中相当部分也取得了不错的规模效应。随着需求的不断扩大和产品制造工艺的不断演变，些本土的零部件和装备公司也迅速发展起来，局部或部分替代进口，提升了中国制造业的竞争力。这段时期中国企业和产业的创新从根本上讲还是跟随型和模仿学习型的。大都从低端或中低端的产品替代起步，以价格、规模和本地化服务为核心竞争力。随着技术差距的不断缩小，中西方产业格局的不断被改变(很多改变又是西方国家不愿意看到的)，西方国家对我们技术封锁越来越明显，些国外科技公司也通过把制造业转移到成本更低的东南亚国家去来达到切断中国技术源泉箭双雕的目的。跟随模仿式的创新能否让我们产业突破最后公里，同时又能守住已有阵地？更为重要的是它能否让我们取得系列的技术突破从而使我们的企业进入一个又一个新的产品和产业领域？美国硅谷过去 60 年的产业发展为我们提供了很好的借鉴经验。一个包括大学（Stanford，Berkeley，San Jose State 等），风投资本和创业文化的不断完善和迭代进步的创新生态体系使得硅谷能抓住新的技术突破，占领一个又一个产业制高点（从电子仪器到芯片、计算机、互联网、移动互联网、生物科技等等）。硅谷的大学尤其是 Stanford 和 Berkeley 与时俱进，为硅谷的科创产业源源不断地提供核心技术、工程师和创业者。由这两所大学师生创办的科技公司有如群星闪烁，在世界科技产业史上留下段段佳话。Stanford 大学师生创办的著名公司有 HP， SUN、Cisco、Yahoo、Google 等两万五千多家，而 Berkeley 毕业生几乎主导了全球所有著名的半导体公司，包括 Intel、Cadence、Qualcomm、Synposis、Marvell、台积电、中芯国际等。而以七所大学为核心的以色列科技创新体系在自然资源匮乏，缺少本土市场且四面受敌的情况下创造了一个又一个奇迹。以色列拥有美国本土之外纳斯达克最大的上市群体，超过欧盟总和。包括 Intel 和 Google 在内的世界科技巨头纷纷把最重要的研发中心设立在以色列，其根本的考虑是以色列大学优秀的大学毕业生和工程师资源。相比美国硅谷和以色列这些知名的科技创新体系，我们的短板体现在创新人才培养和科技转化机制等方面。最近几年，在国家大众创新、万众创业的政策推动下，创业的条件如孵化平台、风投资本等有了很大的进步，从社会和企业走出的所谓“草根派”创业群体无论是规模还是质量都有极大提升。但是，在产业进入深水区或无人区的今天，我们更迫切的需要以技术尤其是原创技术为主的“学院派”创业者。除了早期的北大王选和科大讯飞等少数案例，“学院派”创业在中国几乎消声灭迹，远滞后于“草根派”创业。这根本的原因就是“钱学森之问”[2]提到的创新人才培养问题。创新创业人才培养不只是工程教育改革的关键也是创新机制建设的核心，新工科教育的最终目的就是要打造从创新创业人才培养到创业孵化平台建设再到新经济培育这么一个相辅相成的全生态系统。二、工程教育的几次重要改革众所周知，学科建设是高等教育的项重要的战略任务，也是高校建设的核心内容。高校设置一个学科需要考虑三个核心问题：1）学科定位：学科培养的毕业生在之后的 40 年如何去影响和改变社会？2）学生应该具备什么样的素质和能力才能去实现学科定位？3）怎样建设一个（课内和课外）科学的培养体系使得学生能具备期待的素质和能力？用什么样的反馈信息或核心指标去评估、持续改进和优化学科建设？很显然，这是一个大滞后的多变量系统，要获得系统的最优解需要克服巨大的挑战。同时，学科建设过程中还不得不考虑学生的现状以及学生背后的家庭和社会情况、政府对学科的期待和政策支持、办学主体对学科的期望和相应资源、学校所处的产业环境以及认知科学的进步等等，这些都构成办学的边界条件。为厘清新工科建设的边界条件，让我们首先回顾下工程教育的几次重要改革。1. 工业革命时代的工程教育虽然第次和第二次工业革命在第次世界大战前（1915 年）已经完成，这个阶段的些重要工程发明仍主要依靠少数有丰富经验的发明家在作坊或工厂通过大量的试错和实验取得的，著名的案例为爱迪生于 1878 年经过无数次尝试（百分之九十九的勤奋加百分之的灵感）后发明了可实用的电灯，此外还有达芬奇、瓦特、福特、特斯拉、贝尔等。工业革命时代大学里的工科教育主要以培养机器操作工为主。比如 1902 年从物理系分出来的 MIT 电机系直到 1930 年依然如此，西点军校也主要以培养武器（另类机器）操作工为主。图2 爱迪生发明实验室及西点军校早期武器操作手培养2. 科学时代的工程教育MIT 的物理学家 K. Compton 教授于 1930 年担任 MIT 校长。在他的推动下，物理学和科学领域的研究文化被推广到 MIT 的工科院系。1932 年，MIT 著名的电机工程师、企业家和科技领导者 Vanevar Bush 教授担任 MIT 工学院院长和副校长。在与 MIT 数学系著名教授、控制论发明者 N. Wiener 合作研制模拟计算机的过程中，他认识到科学训练对工程学生的重要性。他认为，“工程研究不能超出支撑它的数学基础范畴”（Engineering can proceed no faster than mathematical analysis on which it is based）。在他的呼吁下，罗斯福总统于 1940 年成立了美国国防科技研究委员会（NDRC）并任命 Bush 为首任主任。 NDRC的主要职责是协调民间科技力量为即将到来的战争做武器技术研究，其著名项目包括曼哈顿原子弹工程和在 MIT 设立的雷达研究实验室 （MIT Radiation Lab）等。这些研究项目的特点是利用科学原理来研制之前没有的新技术和新产品（进入了无人区，以往的经验没有太大的借鉴作用）。在这个过程中，项目的组织者，包括 Bush 和他的几个著名弟子，如伺服技术发明者 H. Hazen 教授及信息论创始人 C. Shannon 和被誉为“硅谷之父”的 Stanford 工学院院长 Terman 等都成长为在工程领域非常有建树的科学家。图 3 MIT 工程教育 的 Karl Compton (校长 1930-1948)和 V . Bush 教授Bush 的另一位弟子、数控机床的发明者，MIT 伺服机构实验室(Servomechanism Lab, AILab 和 Lincon Lab 前身)的创始人 G. Brown 教授注意到哈佛大学物理和数学毕业的学生远比 MIT 工科毕业的学生突出。虽然哈佛学生没有工程训练，开始时动手能力差些，但经过一段时间的工作后迅速成长起来，利用他们扎实的理论基础脱颖而出。1950 年，由 G. Brown 教授主导的一个工程教育改革委员会经过大量的调研后给学校提出了一个被后来称为 Brown Report 的报告。报告认为之前的培养机器操作工的工程教育模式虽然在动手能力培养方面有其可取之处，但不能培养真正的科技创新工程师。该报告对未来的工程教育改革提出了两点重要的建议：1. 科学主导工程(Science dominates engineering. The modern engineers should be ecated as a scientist)，强调教学中数学和科学的地位2. 实验与课堂教学紧密结合(Laboratory instruction will coordinate closely with classroom instruction as an integral part of the subject)图 4 G. Brown 教授与此同时，美国工程教育助进学会 (SPEE， Society For Promotion of Engineering Ecation) 也发表了份报告，强调人文和社会科学 (Humanity and Social Sciences, HSS)在工程教育中的重要性。1952 年 G. Brown 担任 MIT 电机系系主任， 1959 年担任工学院院长。在他的推动下，新的工科课程体系在 MIT 电机系、工学院以及美国其他主流大学逐步施展开来。表 1 以电机系为例展示了科学主导工程教育改革后新的课程体系。先从数学/物理/化学课程开始，再到专业基础课程和专业课程（部分专业基础或专业课程会配有相应的实验环节以加深学生对理论的理解）。最后年有门毕业设计课程（英文叫 Capstone Project ）让学生把之前所有学到的知识整合起来。人文与社会科学课程不少于 8 门。这个课程体系的最大挑战是学生要有耐心按班就序的学好学完前面的科学、专业基础和专业课程知识，最后通过毕业设计来实现集大成的功能。就好比学少林武功，一步步把挑水、劈柴、站桩等基本功练好，最后才能学武功招式。毅力之外，学生还需具备对这个课程体系的信心。当然，这对于从战场回来的二战老兵或者经历过文革后的大学生们这都不成问题。这套扎实的课程体系为当时的美国企业和大学培养了批批优秀的工程师和研究人员，同时支撑了美国工程教育和美国科技产业 50-90 年代的高速持续发展（IBM，Bell Lab, Silicon Valley, Boston 128 等），在此基础上，Berkeley 微电子 program 的建立，更催生了美国芯片产业 50 年的长盛不衰。表1 电机工程专业在科学主导工程教育改革后通用的四年课程体系框架图3. 信息时代的工程教育随着 80 年代芯片、计算机和互联网产业的迅速崛起，人类进入信息时代。依据摩尔定律规律，信息时代新的知识和技术不断涌现和快速发展，与之相应的工科教育也受到不少冲击。新的课程和新的知识点被不断引入到已经很丰满的课程体系中去。光计算机语言就有汇编、Fortran、C++、JAVA、Python 等需要考虑。打补似，要修的课程越来越多。老师和家长也相信，学生要不学好掌握日新月异的知识，将面临很大的就业风险。从 1995 年到 2000 年， CMU 电机系对过去毕业的学生进行了次全面系统的跟踪调查。他们的研究结果让人大吃惊。 “课程上的越多的同学以后取得的成就越小”。他们还发现，现在的学生已经不像二战后的学生样，能按部就班的步步走完全过程。如果看不到应用前景，学生不会有耐心去深入学习这门课程。如果数理基础不扎实，以后学习新知识将面临巨大的困难与挑战。技术的快速发展，使得很多课堂知识没几年就过时了，工科教育陷入一个疲于奔命的怪圈。正因如此， CMU 推动了第三次工程教育改革：首先，把课程数目从 40 门减到 32 门（每学期平均四门， MIT 甚至容许学生 30 门课程毕业）。其次，在大学年级（甚至第一学期）引进了门项目课程，通过动手实践，辅以少量的理论教学，让学生对后面的课程内容有一个感性、直接的了解，激发他们对数理课程和专业基础的学习兴趣。4. 智能时代的工程教育近年来，新轮科技变革和产业创新进入拐点期，机器人和人工智能技术浪潮风起云涌、席卷全球，人类发展已经进入智能时代，美国、欧盟、英国、日本、俄罗斯等纷纷制定人工智能国家发展计划，我国也先后出台《中国制造2025》《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》和《新代人工智能发展规划》，加速发展机器人和人工智能、抢占国际产业的制高点，已成为世界各国的共识与行动。随着机器人和人工智能开始重构人类的生产生活、学习和思维的方式，智能教育与人才培育已然成为新时代课题，它给人类带来的影响，或许会远远超过过去几十年计算机和互联网对世界的改变[3]。智能科学与技术，不但是工科门下新的级学科,而且会向工科的所有学科和专业渗透，渗透也许不是惊天动地，而是润物无声，这种无声的柔软同样可成为催生和推动“新工科”建设的核心驱动力。智能时代高等教育的价值进步提高，新工科建设应与智能级学科的设置相呼应，新工科应有新的专业，智能科学与技术的核心课程应成为理工科为主体的本科生通识教育课程，这说明，目前，新工科教育改革已势在必行。三、新工科教育改革的重点案例介绍1）MIT Media Lab上世纪九十年代为应对互联网技术的快速发展、MIT 建筑学院设立了一个以研究生教育为主的交叉学科（他们称作为反学科，anti-disciplinary）实验室。其目的是用设计思维去发现和定义问题，然后通过融合艺术、科学与工程去找到解决问题的新方法[4]。学生来自理、工、艺术和文科等多种背景。有共同兴趣的学生组成项目组，围绕某个问题开展跨学科研究，以研制出款能演示的原型机为最终目的。Media Lab 的企业合作伙伴不止为实验室提供项目费用，也负责把实验室技术产业化。实验室的口号是 Design & Demo。图5 两组MediaLab的学生项目2011 年，MIT Media Lab 迎来了它第二任主任 Joi Ito. 日裔，两次大学都未能毕业，却成为世界著名的 Media Lab 实验室主任，这在学界引起了不小的震动。但 Ito 对教育的观点通过几次 TED 演讲迅速被社会所理解和认同。2014 年， Ito 访问了被誉为世界制造之都的深圳，参观了富士康和大疆创新等公司，回去后即把 MIT Media Lab 的口号从 Design & Demo (Demo or Die) 改成了 Design & Deploy (Deploy or Die)。他认为，Media Lab 在过去 30 年虽然取得了不少原创性的研究成果，但透过第三方（企业）去将其产业化的效果并不佳。好比自己生的小孩要让别人抱养样。互联网、硬件、3D 打印等技术的快速进步使得产业化的难度和成本都大大降低。学生完全有可能通过创业自己去将自己的技术产业化。图6 MediaLab第二任主任JoiIto（伊藤穰一）2）新加坡设计科技大学（SUTD）SUTD 是 2012 年由新加坡政府设立的所集设计与创新于研究和工程中的公立大学。MIT 前工学院院长 T. Magnanti 担任第任校长，设有工艺与可持续设计、工程产品开发、工程系统与设计以及信息系统技术与设计四个系。以社会对产品、过程、系统和服务的需求为出发点，融合技术与设计去培养能满足社会需求的产业领导为其定位。四年的大学课程分为 1~2 年级和 3~4 年级两部分：1~2 年级部分学生在数理人文课程之外，分成项目组参与设计和动手课程训练。3~4 年级部分，学生开始所选领域课程学习。最后在 4 年级完成一个跨领域的毕业设计课程。3）Olin CollegeOlin College是1997年成立于美国Boston地区的四年制私立学院。其课程体系以动手学习项目和设计项目课程为主（24 门理工科课程有 21 门是项目课程）[ 5]。 Olin 的创始人始终认为优秀工程师就像外科医生样必须接受大量的实战训练。学校开设了很多极有创意的课程让学生去深入社会、了解需求。再通过动手实践，设计、制作、调试和迭代优化可能的设计方案。学生的毕业设计般由企业出题并提供项目经费（或学生通过市场调研自选）。企业高管和工程师全程参与学生项目评估(Project Review)。通过系列项目课程训练，学生能真正掌握优秀产品工程师的技能。虽然办学时间不长，Olin 的毕业生受到企业的热捧，平均薪酬高出 MIT 毕业生很多。2013 年，Olin 学院因其在创新人才培养的大胆举措和卓越成就荣获美国工程院颁发的 Bernard Gordon 教育奖。图 7 Olin 学院4）Stanford D.School这是一个为该校师生服务、训练学生设计思维，团队合作、解决真实需求问题的创新 课程体系。学生来自不同专业背景，通过深度走访硅谷的科技公司了解产业需求和产业资 源，并在此基础上，通过系列的项目课程，找到解决问题的创新方法。利用硅谷丰富的企业资源， D.School 的很多课程由具有丰富实践经验的企业（比如苹果、谷歌等）工程师开设。学生也能接触线的产业知识。英国帝国理工的 Dyson School of Design Engineering 与 D.School 很相像，充分利用 Dyson 公司的企业资源来培养学生。5）香港科技大学电子与计算机工程系 (ECE)香港科技大学创办于 1991 年。其宗旨是为香港打造所全新的研究型大学（之前香港的大学都是教学型的）[6]。电子与计算机工程系(ECE)创办之初， ECE 的课程体系基本上是照搬美国主流大学（主要参考 Berkeley 和 UIUC）的传统模式，经典课程包括信号与系统 (Signals and Systems)、反馈控制(Feedback Control)、机器人学(Robotics)等，这些课程需要学生具备很好的数学基础。课程以课堂教学为主，配以习题讨论和部分实验。多年下来，我们发现一个共同现象：除了极少数学生外，大部分学生的数学基础都不够，也缺少兴趣与耐心去补齐之前的不足，开学时来上课百人，期中阶段就剩下半不到，而到了期末阶段也就四分之了。2003年，香港电视台为组织亚太机器人大赛(Robocon)来学校招募学生团队。借此机会，我给学校写了份报告，希望专门开设门课程，让学生动手设计、制作和调试多台机器人。学生来自电子、机械、计算机和物理等相关专业，1 年级到 3 年级（当时采用英国的三年制）都有。前面几届不太好招人，大部分内地学生要申请去美国读研，认为花太多时间在这类课程上会影响成绩，降低美国名校录取的机会。第届和第二届的队长是汪滔和马墨，两位从内地来科大且喜欢动手的同学。为了取得好成绩，快速迭代是关键。汪滔和马墨家住深圳，利用这个便利，他们去华强北买电子零部件，深圳工厂做 PCB 和机加工。通过这门课程，他们不但学会了系统设计、制作与调试，还学会了项目管理、团队合作等技能。Robocon 的学生先后创办了大疆、云洲、逸动等多家科技公司。一个有趣的现象就是这门课的学生会主动的花很多时间在课程上，最后一个月，学生会没日没夜的扑在实验室调试机器。2013 年，科大本科由三年改成四年。借此机会，我们系成立了一个委员会来规划和设计新的课程体系。在全面调研了 CMU， Stanford 和 MIT 等高校有益实践的基础上，我们重新设计了 ECE 的课程体系。通过提炼和简化 Robocon 这门课的内容，我们为大学年级学生开设了门以实验为主的导论课， Elec 1100 Introction to Electro-Robot Design.每个项目组（通常 2 个人）利用分离元器件搭建电源系统、电机驱动系统、光电传感器和控制系统等系列机器人模块，最后把这些模块集成起来，做成一个机器人小车并完成寻迹比赛。这个过程中，老师给学生讲授所需的电路、模拟电路、数字电路、电机、逻辑电路、反馈控制等基础理论知识、学生立马把这些知识应用到项目中去。动手实践、理论学习、项目讨论和高竞争性的比赛极大的调动了学生学习的积极性。重要的是学生能深刻体会和牢牢掌握所学知识。而不像以前被动学习、没多久就把所学知识还给了老师。这门课经过多位老师多年的迭代，已经成为科大的品牌课程。每年有大约 400 多学生上这门课。图 8 展示了 ECE 新的 4 年课程体系。课程结构则如图 9 所示，总学分 117 分，课程数目不少于 31 门，其中数理基础课程占比 20%，项目课程 12%（不包括专业课程的实验部分）。图8 港科大ECE系新的4年课程体系图9 港科大ECE系新的4年课程结构以上是目前些世界知名大学在工程教育领域所做的些改革探索工作，他们的共同点是均瞄准市场和产业的实际需求来进行人才培养，同时缩减精化课程体系，开设多学科交叉融合的特色课程，校企联合，注重创新实践能力的培养等，这些宝贵的实践经验为工程领域的教育改革提供了非常有价值的参考。四、新工科教育实践：定位、措施与评估A. 定位与人才标准新工科教育既要服务现有产业，更要面向未来产业。新工科毕业生既要成为推动现有产业转型升级的重要力量更要成为催生新兴产业的主力军，因此准确预判现有产业的发展方向和未来产业的落地点对新工科建设至关重要。2017 年中国 GDP 大约是 12 万亿美元（美国 18.8 万亿美元），中国制造业增加值占 GDP 比例大约是 30%。如果中国经济发展能保持对美国四个百分点的优势，平均每年 6.5%左右， 十年后将迎来历史的重要转折点，中国将赶上美国成为世界第大经济体。如果作为实体经济主体的制造业能保持健康发展，十年后其占 GDP 比例还能有 25%。制造业增加值将达 6 万亿美元（超过现有 GDP的大半）。我们看到无论是美国、中国还是其他主要经济体其市值最大的十大公司在过去二十年甚至十年都发生了巨大的变化。传统的资源型、垄断型巨头不断被不起眼的新兴科技公司所取代。很多 10 年前甚至 5 年前没见过的产品，比如无人机、新能源车、水域机器人、家庭机器人等正快速成为我们的生活必需品。如果要简单概括未来产业新形态，那就是智能时代新经济。从制造业角度看，这包括智能芯片与传感器、智能装备与智能制造、大数据与人工智能、生命科学以及这些技术在各领域的应用和融合所产生的新经济（见图 10）。图 10 智能时代的新经济领域新工科教育就是要培养推动和引领新经济发展的领袖，包括新兴科技公司的创新创业者和推动传统产业转型升级的领导者。一个创业者（无论是科技公司创业者还是公司内部创业者，比如新产品、新部门的领导者）应该具备什么样的能力与素质才能完成其使命？新工科教育又是如何给学生赋以这样的能力？高通公司的主席 Paul Jacobs 博士曾有段很难忘的经历。早期，该公司凭其在移动通信领域的专利垄断和众多的客户如 Nokia 和 Ericsson 等公司的专利费，躺在床上也能数钱。突然，冒出家原来与移动通信毫不相关的公司--乔布斯的苹果把高通的客户打得一塌糊涂。Jacobs 博士在美国知名的加州大学伯克利分校读完本科、研究生和博士。苹果事件后，Jacobs 博士深刻反省了大学教育，认为在“全球化的创新经济时代、以前那种只满足于教给学生单科知识的模式已经不行了。学生需要学会如何在跨学科团队工作、如何快速迭代从设计到制造的全过程、如何融合艺术与工程、如何理解全球市场不同的需求”。为改变伯克利分校的本科教育，他于 2015 年捐赠设立了 Jacobs 设计创新学院。该学院充分利用企业和伯克利丰富的学科资源，为学生开设了系列提升学生动手能力和系统设计能力的课程。学生的创业氛围也取得了空前的改善和提升。图11 Jacobs设计创新学院美国家研究机构 CB insights 利用大数据研究了百多家公司后列出了创业失败的主要因素。居第位的是产品不是市场要的(42%)，也即我们说的伪需求；其次是资源耗尽了(29%)， 第三是没有一个好的团队(23%)：第四是遇上了更强大的竞争对手(19%)；第五是价格和成本因素(16%)，也即我们所说的性价比。这些导致失败的因素教科书里也能找到，关键是如何才能最大可能的减少失败的因素、提升成功的因素。书店里充斥了各种成功企业和成功人物的传记和报道，似乎把这些书读熟了也就找到了成功之路。现实世界是残酷的，行业、公司、团队和时间地点的不样也就意味着每个公司的成功之路是完全不样的。世界上没有“成功学”这门课。硅谷著名的创业家和作者 Eric Ries 写了本很有参考价值的书，叫 The Lean Startup （精益创业），其思路与丰田公司的精益制造 (Lean Proction)有相似之处，即以最低的成本最快的速度完成从创意，到样机再到市场的多次迭代。科技创业尤其是硬科技创业没有什么捷径，必需经历从创意到样机再到市场的多次迭代，而每次迭代又包含多个阶段性的样机试制。一个成功的科技产品必须经过千锤百炼才能杀出来。图12 创业失败的主要因素总结及TheLeanStartup的创业成功原则图13 成功的产品的迭代过程在信息技术高度发达的今天，一个科技创业公司成功的关键就在于迭代的速度与成本控制（Jacobs 博士的观察）。如何产生好的创意？如何研制出代又代的样机？如何从市场的反馈去提取下步努力的信息？什么样的人才标准和相应的人才培养方案、包括课程体系，能够让学生成为优秀的科技创业者(entrepreneurs and intrepreneurs)？美国工科认证委员会 (ABET 2000) 对工科学生应该具备的能力有个非常系统和科学的陈述，一共 11 条（简称“人才标准 A-K”），可概括为如图所示的三大部分：分析能力 (Analytic Skill)、动手能力(Hands-on Skill )和生活能力(Life Skill)，具体如图 14 所示。图 14 ABET 2000 工程领域的完整人才标准很多知名学科（系）的人才培养标准，虽然表达形式略有不同、但其本质与以上几条相差无几。分析能力的第条强调的是把数理和工程理论知识应用到实际问题中去，而不是上了多少门课或者考试成绩如何。我们常把那些能上课能考试的学生称为“学霸”而膜拜，这就不定合适了。动手能力的第层次是基本功。每个工科学生都应该具备。达到第二层次才能成为合格的工程师。如果能够达到第三层次，即通过观察市场需求去寻找痛点问题，并能找到解决该问题的工程方法，也就具备了科技创业者最重要的能力了。工程问题往往都不是单打独斗能解决的，它需要团队合作。而有效的沟通和表达自己想法的能力对于打造一个优秀的创业团队也就变得至关重要。在技术快速发展的今天，课堂上学的很多东西很快就过时了。而创业过程中又会碰到很多之前没见过的新东西。学会如何学习、终身学习，始终保持好奇心才是最根本的。B. 新工科教育实践：粤港机器人学院确立新工科教育的定位与目标后，人才培养方案可根据学校、学生和周边环境的特点来合理设计。以下我们将重点介绍松山湖机器人产业基地与广东工业大学合作创办的粤港机器人学院案例。该项目合作方还包括香港科技大学机器人研究所和东莞理工学院。创办于 2015 年的松山湖机器人产业基地是一个以机器人和智能硬件为主的新型孵化基地。目前在孵的团队和企业有近三十多家。创业者以年轻的大学生或研究生为主。业务范围从核心部件到机器人再到系统集成。设计、芯片、机器人、机电体化、智能制造、物联网、大数据和人工智能等技术渗透到各团队和公司的产品与运营中。广东工业大学是所以工为主、工理经管文法艺结合的、多科性协调发展的省属重点大学，是广东省高水平大学重点建设高校，学校共设有 19 个学院、4 个省攀峰重点学科级学科、31 个二级学科博士学位授权点，现有在校学生 45000 人。2014 年，有感于东莞产业转型升级的需求，我向松山湖和东莞市政府提出了建立松山湖机器人产业基地的设想。利用东莞被誉为“世界工厂”的产业链资源和我在过去十多年深圳东莞创业孵化的经验，把香港、内地和国外有志于机器人领域创业的年轻人吸引到松山湖，帮助他们实现他们的创业梦想，也为松山湖和东莞培育批新型科技公司。机器人基地的建设需要大量的有创新创业能力的工程师。而这恰是东莞的短板。经过与广东工业大学陈新校长的深入沟通，我们决定联手建立所新型的人才培养机构--粤港机器人学院。为松山湖机器人产业基地提供有双创能力的工程师的同时，也为广工的工科教育改革提供有益的经验。改革前状况：以机电工程学院为例，之前学生先报考该学院的某个二级学科专业，如机械设计与自动化（该院共 5 个二级学科），再按照该专业的培养方案完成四年的大学课程学习。学生通常要完成至少 184 学分（大约 74 门课程）。因考研或者找工作等原因很多学生会选择用前面三年时间修完所有的课程（之前清华自控学生三年 73 门课，中科大自控 63 门课）。每学期至少 9 门课程意味着学生从早到晚都处于一个填鸭式的学习状态中。深度的研究后更发现学生无论是上数理课还是实验课基本都在走形式。四句话形象的概括现有培养方式：专业细分化、基础形式化、实践虚拟化、知识碎片化。如此培养的学生是难以担当大任的。机器人学院的改革从以下几个维度切入：1）跨学科培养：学生来自设计、机械、自动化、信息工程、计算机和数学六个学院的相关专业。因广工校园紧邻黄埔军校旧址，我们把第期 80 多位同学简称为黄埔期学员。图 15 为广东工业大学粤港机器人学院组织架构和学缘结构示意图。学生从某专业进来，毕业时还拿该专业学位。学生除了本专业的课程外，还参与系列跨专业项目课程学习。这些课程以问题为导向。在老师的协助下，跨专业的项目组要完成系统的设计、分析、制造与调试。通过项目讨论与评估，学生不止学会理论与实际的结合以及工程工具的灵活应用，还掌握了项目管理、沟通和团队合作等技能。最重要的是也参与和了解机械同学的机械设计与制造、电机同学的电路设计与制造、软件同学的软件设计等等。通过比赛和项目评估与展示，学生从被动学习变为主动学习，把(同行与竞赛)压力转化为学习动力、激发了学习热情并提升了自学能力。图 15 广东工业大学粤港机器人学院组织架构和学缘结构示意图2）专业课程改革：在增加项目课程和数理基础课程的同时，总学时和总课程数大幅度的减少。是裁剪些没必要的课程，二是整合些相关的专业课程。通过引入实验环节来协助学生理解和融会贯通相关专业知识。比如，机电专业的电路与模拟电子技术两门课被整合成电子与电路学门课（4 学分），理论力学、材料力学、热力学与流体力学四门课被整合成工程力学（4 学分）门课，控制工程、机电传动与控制和工程测试技术三门课被整合成传动与控制（4 学分）门课。最后，机电专业的总学分为 156.5 学分（减少 15%），课程数目在 35 门课左右（减少 50%）。3）综合性项目课程：从大学第学年到第二学年（广工校园阶段），学生每个学期都有门机器人项目课程 (I~ IV)， 共 13 学分。机器人项目课程 I （5 学分）从港科大Elec 1100: Introction to Electro-Robot Design 演变而来。通过本课程学习，学生能掌握电气工程（包括电路、模拟电子技术及数字电子技术、电机控制）的基本知识和基本原理、同时具备用分离元器件设计机器人及其部件的能力。课程结束时，学生需要完成一个具备特定要求功能的寻迹机器人小车。机器人项目课程 II 以再现上年的 Robocon（或者Robomaster）比赛为课题，而机器人项目课程 III 和 IV 以参加当年的 Robocon（或者Robomaster）比赛为主题。第三、四年学生到松山湖机器人产业基地学习。第三年要完成产品设计项目课程 I 和 II（共 21 学分）。在这之前，学生通过寒暑假会有系列的企业和展会参观。尤其是与基地创业公司的互动，他们对产品的定义和研发过程已有定了解。产品设计项目课程前，学生会接受产品定位与设计培训。同时还要掌握些基本的设计工具的使用。之后，学生要开展深度的市场和客户调研，并提出份详细的项目计划书。基地会组织基地工程师对团队的方案进行评估并提供反馈意见。论证成功后、项目组利用基地设施和周边的供应链制作样机，验证设计方案的可行性。很多情况下，学生要经历几次样机的迭代。第四年是学生的毕业设计（12 学分）。一个好的毕业设计将是学生跨入创业征程的第个台阶。首先，课题的选择由课题组在充分论证的基础上产生。有的甚至在前年的项目设计课程中已经迭代多次和升级；其次，课题组已经磨合过、知根知底。再者，课题组对产品设计、制造和测试已具备相当的经验、潜在用户能够理解样机的功能和定位。机器人学院总学分 156.5，总课程数 35 门左右。其中 7 门综合性项目课程学分累加为 46 分，占总学分 30%。具体课程结构与学分分布如图 16 所示。图16 机器人学院课程结构与学分分布4）寒暑假项目课程：寒暑假项目课程由系列短课程组成（不计学分）。主要偏重于核心工业技术和前沿研究技术的学习与应用。授课老师来自于领军企业的工程师和国际知名学者，是基础课程和综合性项目课程重要的补充。例：◆ 机器人项目课程 I+在机器人项目课程 I 的基础上，TI 的工程师在寒假用两个星期时间完成这门课程的单片机升级版。综合运用之前所学习的各个模块，用 MSP 430 单片机读入红外传感器数据、控制电机和完成循迹控制。之前的单片机课程要化整整一个学期的时间。因为没有合适场景和实验平台，学生对单片机的理解也非常粗浅。图 17 机器人项目课程 I+◆ Model-based Design Workshop（基于模型的设计课程）：由美国 Mathwork 工程师给学生介绍基于模型的设计理论，并且用移动小车跟踪网球为对象，学习如何用 Mathwork 软件来设计和调试小车的控制算法。课程时间三天。全班 60 个学生，每个组 4 人。最后都能完成实验。掌握了机电控制领域最重要的工具的使用。◆ Design Definition Tools & Constructing Design Solutions Workshop：课程由香港理工大学设计学院教授开设，为期两周。通过与基地创业公司和团队的合作，也积累了很多机器人设计案例（包括常犯错误）。通过这些案例，学生了解了产品创意，设计、制造到使用的全过程。从不同的角度去理解产品定义（功能）与使用、适用以及客户满意度的关系。工程师跳出工程师思维至关重要。图18 产品定义与设计课程此外，一年级寒假，学生会利用基地的木工坊制作自己喜欢的东西，比如复原达芬奇的设计。同时，各年级学生还积极参加机器人领域国际知名学术会议（见表 2），增长见识，了解前沿基础研究。表2 各年级学生参加机器人领域国际知名学术会议统计列表5）数理基础课程：扎实的数理基础是一个优秀的机器人工程师所必备条件。机器人三大核心技术：感知(Sensing)，认知 (Perception) 和控制 (Action)离不开数理基础的支撑。通过数学和物理等科学知识的学习，学生能掌握和应用数理方法去建立机器人和相关系统的数学模型，并能够分析和验证这些模型的特证、设计出合理的机器人规划和控制策略。即使在数据科学和机器学习技术迅猛发展的今天，扎实的数理基础更能让我们深刻理解机器人的规律。工科领域数理基础训练最扎实的首推美国加州理工。从课时角度达到三年数学、两年物理、年化学/生物的基本原则（六门数学课、四门物理课、两门化学/生物，数理基础课程占比 35%以上）。从学习深度物理教材用的是 Richard Feyman的 Lecture Notes on Physics（很多学校是研究生教材），强调物理知识与实际问题的结合。加州大学伯克利分校电机系有一个不成文的规矩：硕士生的数学水平必须达到数学专业本科的水平，博士生的数学水平必须达到数学专业硕士的水平。而伯克利的数学是世界首屈一指的。机器人学院的数理课程改革还有很长路要走。内容、教材、学习方式、Matlab等工具的使用、与机器人结合的课程案例等都需要深度的探索。为此，港科大数学系胡继善教授牵头组织了一个数理课程改革小组、我们期望能有更多的经验可以在以后分享。6）《机器人学》课程改革案例介绍：这门课程起源于 20 多年前我在加州大学伯克利分校读博时的段经历。那时的机器人教科书主以 Richard Paul 和 John Craig 的两本教材为主，对串联结构为主的工业机器人的运动学、动力学和控制有比较清晰的数学描述。但从上世纪 90 年代起，机器人研究进入快车道，很多新的问题进入机器人研究者的视野，比如灵巧机器手、并联机器人、移动机器人（大狗、自动驾驶、空间机器人）等。各种不同的数学工具被引入到机器人领域去解释新现象和新对象（有如当今的机器学习）。这给要进入机器人领域的研究生带来极大的困惑。他们必须掌握多种不同的数学方法（很多非常不严谨）才能窥机器人全貌。这对大多数学生来说是几乎不可能的。我与伯克利的导师 Shankar Sastry 和师弟 Richard Murray 决定写本研究生机器人学教科书，利用近代数学的微分流形理论来统不同机器人的建模、分析与控制。经过近步的演化，这门课也曾在港科大本科生的机器人课程里出现过（前面几章）。这门课最大的挑战是用高级数学语言来描述和分析机器人问题，比如刚体运动学、串连（和并联）机器人的运动学、动力学、轨迹规划和控制。学生既要学习数学概念（线性代数和数学分析基础差的学生尤感困难），又要与实际问题相结合（很多学生之前还没见识过工业机器人）。港科大的几次尝试不是特别成功。李群自动化是松山湖机器人产业基地的工业机器人公司，其工程师王红在哈工大深圳研究生院读博时上过这门课，也知道要让大学生掌握这些知识的难度。经过讨论我们对这门课进行了以下改革：1. 理论让路，实际开头前面四周，我们为学生提供了一个开放式的工业机器人系统。让学生通过操作对机器人系统的各个组成部分有个直观的了解。随后，给学生布置了两个任务：Pick & Place （工件抓放）和机器人与视觉系统的配合。学生在充分理解任务要求的基础上，利用各种手段（讨论，试错、网上学习、请教老师等）去试图完成这些任务。学生经历一个认知过程：机器人如何动，怎么动？机器人与视觉和传送带如何配合？图19 《机器人学》课程课前实践2. 讲用并行、重在理解随后，老师开始讲授机器人基础理论并安排相应的实验环节，把所学知识立马应用到前面的问题中去。同时还安排些硬件实验，让学生设计工业机器人的些关键模块如电机控制等。学生还学会如何应用 Matlab, Simulink 和 MBD 等工具，最后取得了很好的教学效果。图20 《机器人学》课程理论与实验交替进行7）其他工程课程改革：还有几门核心课程的改革正在进行中，比如反馈控制、传动与运动控制、计算机视觉、无人机技术、机器人导航、机器学习等课程。我们也在充分利用 Mooc 资源和大量的企业资源为学生提供系列优质课程和学习体验。8）学生选拔：机器人学院的学习方式与传统模式有很大差异。不是每个学生都适合。传统的学生选拔方式不能选出适合机器人学院的学生。有些学生经过段时间学习后也意识到他/她并不适合这种学习模式。我们采取学生自愿、双向选择的方式。在选人方面还有很多探索的空间。表 3 列出了前面三期学生的动态变化情况。表3 前面三届机器人学院学生变化情况以上是我们目前依托粤港机器人学院在新工科教育方面所做的些探索和实践工作，通过这些改革措施，我们积累了定的改革经验，同时也在不断的纠错迭代，今后，机器人学院的新工科教育改革和探索工作会持续进行下去。五、结论创新创业人才的培养是国家创新机制建设的核心内容。智能时代的机器人技术既是先进制造业的关键支撑，也是改善人类生活方式的重要切入点，其研发及产业化应用是衡量一个国家科技创新、高端制造发展水平的重要标志。集数理、设计、机械、电子、计算机和其它学科于体的机器人技术是新工科建设最具代表性的前沿交叉学科，也是新工科建设最重要的突破口，只要通过科学的顶层设计，配合深刻的课程改革，再利用创新创业实践来持续改进和优化系统设计，机器人学院即有望成为高等院校建设新工科，实现创新人才培养突破的制高点。与此同时，借助国家“校企联合，产学合作”的助推政策，打造高效的创新人才培养体系和全生态的创业孵化平台，必将为所在地区新经济发展提供极其重要的助推引擎，从而推动机器人产业化进程的迅速发展。鸣谢：真诚感谢粤港机器人学院各参与方对该项目的长期投入和支持。广东工业大学陈新校长为该项目从顶层设计到最后落地付出了大量心血。章云副校长、教务处何汉武和陈鸿志处长、六所参与学院领导和老师以及常务副院长陈玮教授等为机器人学院的课程设计和改革以及学院管理等作了大量细致的工作。机器人学院学生尤其是黄埔 1 期同学既是改革的参与者也是改革的推动者。松山湖机器人基地的同事尤其是研究部的丁老师和董老师以创业者心态全面参与了机器人学院的建设。东莞理工学院、松山湖管委会和参与公司固高、大疆、李群、逸动等的同事从不同维度为机器人学院的创办提供了积极有益的帮助。参考文献：[1] 文.伟大的中国工业革命[M].清华出版社,2017 年[2] https://ke.sogou.com/v6813346.htm?fromTitle=钱学森之问[3] 李德毅,马楠. 智能时代新工科——人工智能推动教育改革的实践[J].高等工程教育研究,2017 年 05 期[4] https://www.media.mit.e/[5] http://www.olin.e/[6] https://www.seng.ust.hk/web/eng/*文章为作者独立观点，不代表虎嗅网立场

“多相反应过程中的介尺度机制及调控”重大研究计划2020年度项目指南过程工业涵盖能源和资源转化利用等重要基础产业，但效率低、污染重、资源浪费严重，多数过程的工艺技术开发周期长、风险和费用高，这些问题已成为可持续发展的瓶颈。多相反应是其中最普遍与最核心的过程，探索这些过程中介尺度结构的形成机理、实现其科学定量描述与定向调控已成为过程工业发展的前沿。多相反应过程中的介尺度机制是指由大量单元组成的系统在个体单元与整体系统之间的尺度范围内复杂时空结构的形成与演化规律。主要包括两个层次的介尺度问题，其一，分子尺度到颗粒（包括气泡、液滴等离散单元）尺度间的材料结构或表界面时空尺度；其二，颗粒尺度到反应器尺度间形成的非均匀结构的时空尺度。本重大研究计划将阐明其机理，发展模拟计算与实验表征方法，进而建立相关模型与理论，重点揭示介尺度结构对流动-传递-反应行为的影响及其耦合规律，建立多相反应过程定量设计、优化和调控的方法，形成以介尺度科学为基础的过程工程学科新方向，服务于相关工艺和过程的开发。一、科学目标针对多相反应过程中的材料和反应器两个层次中普遍存在的介尺度问题，明确不同系统中介尺度结构的定义和特征，阐明多尺度过程的介尺度作用机制，寻找量化规律，建立共性理论；鼓励学科交叉，突破传统方法的局限性，解决重大工程应用中的关键问题。二、核心科学问题本重大研究计划将重点针对多相反应过程中介尺度行为和效应显著的气固、气液、气液固和复杂流体等系统，瞄准相关应用过程中的共性基础问题，在深入剖析现有典型工艺的基础上，对材料表界面和颗粒聚团两个介尺度问题以及它们在颗粒尺度进行流动-传递-反应耦合的规律进行研究，解决以下三个关键科学问题：（一）材料及表界面介尺度结构的形成机理与反应的定向调控。（二）反应器中介尺度流动-传递过程的多机制耦合与调控。（三）上述两个层次间关联的理论与方法。三、2020年度重点资助研究方向为进一步聚焦介尺度核心科学问题，在原资助项目的基础上，本重大研究计划2020年继续进行项目集成,主要针对重大应用过程中材料/表界面层次和反应器层次的具体介尺度问题实例，发展和验证介尺度机制的基本原理，建立基于介科学原理的计算方法，解决重大应用中的瓶颈科学问题。所有集成项目须包含以下四项研究内容：（一）典型过程中介尺度结构对传递和反应的影响。（二）介尺度机制的形成原理、耦合效应和运行规律。（三）基于介科学的模型化和计算方法。（四）重大工业应用范例。四、项目遴选的基本原则集成项目要在前期已经取得的重要进展基础上，进一步聚焦介尺度核心科学问题，明确对实现重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。为确保完成介尺度科学的总体目标，本重大研究计划要求所有申请应针对介尺度行为的本质机理，旨在揭示规律、建立物理模型和预测方法，并实现工业应用。具体要求如下：（一）集成项目须明确所研究过程的控制机制及对应的极值趋势，致力于阐明两个或多个机制间“竞争中的协调”的物理和数学表达。（二）具有原创性的介尺度理论和方法，能深刻揭示介尺度过程中不同机制相互作用的规律，提出严密的理论模型和可行方法。（三）针对多相反应过程中材料表界面和反应器两个层次中介尺度问题及其关联的研究。（四）鼓励融合化学化工、物理及数学等不同学科的交叉合作研究，特别是对介尺度科学共性数学和物理问题的研究，整合相关力量、组建优势互补的科研队伍，开展更加有针对性的联合攻关研究的集成项目。（五）希望通过本重大研究计划，形成新的理论和方法，解决我国过程工业中具有代表性的重大应用问题。五、2020年度资助计划2020年度拟资助集成项目1项，直接费用资助强度约为1000-1500万元/项，资助期限为1年，集成项目申请书中研究期限应填写“2021年1月1日-2021年12月31日”。资助项目数和资助经费将根据申请情况和申请项目研究工作的实际需要而定。六、申请要求及注意事项（一）申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1.具有承担基础研究课题的经历；2.具有高级专业技术职务（职称）。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。（二）限项申请规定。具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请或参与申请本次发布的重大研究计划集成项目不限项。（三）申请注意事项。1.本重大研究计划2020年度项目申请书报送日期为2020年10月9日 - 10月13日16时。本重大研究计划项目申请采取无纸化申请。2.项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：（1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2020年度国家自然科学基金项目指南》中的相关内容，不符合项目指南和相关要求的项目申请不予受理。（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。（3）申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/（以下简称信息系统；没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。（4）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“集成项目”，附注说明选择“多相反应过程中的介尺度机制及调控”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码，以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。集成项目的合作研究单位不得超过4个。（5）申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，在摘要第一句应当注明申请内容对应的本指南重点资助研究方向中确切的研究重点，同时在“立项依据与研究内容”部分论述与项目指南最接近的科学问题的关系，以及对解决核心科学问题和重大研究计划总体目标的贡献。申请书选题应符合本重大研究计划的实施原则，具有明确的关键科学问题。申请书的内容应瞄准核心科学问题，突出有限目标，强调创新点与前沿基础科学问题的研究。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系，应避免同一研究内容在不同资助机构申请的情况。（6）申请人应当严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理的补充通知》《关于进一步完善科学基金项目和资金管理的通知》以及《国家自然科学基金项目预算表编制说明》的具体要求，坚持“目标相关性、政策相符性、经济合理性”的基本原则，认真如实填写《国家自然科学基金项目预算表（定额补助）》和《预算说明书（定额补助）》。多个单位共同承担一个项目的，项目申请人和合作研究单位的参与者应当分别编制项目预算，经所在单位审核后，由申请人汇总编制。（7）申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料。申请材料中所需的附件材料（有关证明信、推荐信和其他特别说明要求提交的纸质材料原件），全部以电子扫描件上传。3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核。具体要求如下：（1）应在项目集中接收工作截止时间前（2020年10月13日16时）通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，无需报送纸质申请书。项目获批准后，将申请书的纸质签字盖章页装订在《资助项目计划书》最后，一并提交。签字盖章的信息应与电子申请书严格保持一致。（2）依托单位完成电子申请书及附件材料的逐项确认后，应于申请材料提交截止时间前通过信息系统上传本单位科研诚信承诺书的电子扫描件（请在信息系统中下载模板，打印填写后由法定代表人亲笔签字、依托单位加盖公章），无需提供纸质材料。4.本重大研究计划咨询方式：国家自然科学基金委员会化学科学部五处联系电话：010-62327168（四）其他注意事项。1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办1次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动，并认真开展学术交流。【来源：国家自然科学基金委员会】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

近日，一份文件名为“时空穿梭路演PPT”在网络流传。据《国际金融报》消息，该PPT称，只要资金到位，就可以在一年后实现帮助人们穿越时空。计划书透露，其团队已与中国科学院高能物理研究所达成了初步的合作协议，并称，当资金到位之后，即可参与项目研发和建设。2月3日，中国科学院高能物理研究所发布声明，否认“时空隧道生成实验装置”项目已经与中国科学院高能物理研究所知名专家院士组成的研发团队达成初步合作协议。全文如下↓随后，@中科院之声 转发该声明，并再次辟谣。【来源：中国网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn