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從0到1的突破如何產生

2021-09-24 16:51:38    光明日報

中國科學院天津工業生物技術研究所(以下簡稱“工業生物所”)副研究員蔡韜是二氧化碳合成淀粉成果的主要完成人,他對第一次實驗成功的場景記憶猶新。

“淀粉遇碘會變成藍色,我們用這個方法來檢驗實驗是否成功。那天,實驗室告訴我出現藍色了,我馬上飛奔過去。”但他卻并沒有大功告成的喜悅,而是心里充滿了忐忑與懷疑。“是真的嗎?會不會有什么錯誤?我們已經失敗過幾百次了。”當看到那淡淡的藍色,蔡韜穩了穩心神,說:“咱們再來一次,驗證一下吧!”

在國際上首次實現了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成,使淀粉生產的單一傳統農業種植模式,向工業車間生產模式轉變成為可能——這無疑是一項從0到1的突破。工業生物所所長馬延和研究員坦言,在這一科研項目持續的6年中,“我們經過太多次失敗了,實話實說,也曾經想過要放棄”。那么,是什么讓科研人員堅持下來呢?

科研成敗如何評判

這是怎樣的6年?馬延和介紹,自2015年起,該所就在中國科學院重點部署項目和天津市財政專項的支持下,立項開展二氧化碳合成淀粉的研究。“能夠堅持下來,是因為我們的科研人員有種韌勁,有甘坐冷板凳的精神,更是因為院里給了我們相對寬松的創新環境,不以最終結果論成敗,這樣我們才有底氣做下來。”

對基礎研究而言,什么是成功,什么是失???其實這個答案已經非常明確——基礎研究是探索性研究,特別是對于從0到1的科研,結果與預期不同是常態,只要豐富了人類知識的內涵,哪怕得出的是“此路不通”的結論,也是一種成功。

其實,在二氧化碳合成淀粉項目的實施過程中,科研人員一直有論文產出——雖然這些突破與最終突破有量級的差別,但在中國科學院院士康樂、中國工程院院士岳國君等看來,這些突破對其他科研項目也有很好的幫助和啟發。

但在科研實踐中,由于種種原因的掣肘,這樣的判斷并不容易執行。

中國科學院在這方面進行了一些體制機制探索,為科學家們提供了更為寬容的環境,讓科技工作者能夠安靜下來,不為外物侵擾。

比如在科研評價上,不以最終結果論成敗,而是更關注同行評議的結論。中國科學院副院長、中國科學院院士周琪介紹,中國科學院正在持續聚焦國際前沿領域和關鍵科學問題,認真梳理凝練國家和經濟社會發展的重大需求,堅決打好關鍵核心技術攻堅戰,努力開創基礎研究工作新局面。

什么是最適合的科研組織模式

這項科研與一般的基礎研究還有不一樣的地方,二氧化碳合成淀粉,這在理論上是可行的。馬延和說:“但是我們對生命、對自然的認識還是很局限的,玉米等農作物通過自然光合作用合成與積累淀粉需要約60步生化反應以及復雜代謝與生理調控,我們還沒有完全解開這個謎題。完全模擬自然是不現實的,也不經濟——自然光合作用只能利用低能量密度的太陽能,理論能量轉化效率只有2%。在這項研究中,我們要突破的不是二氧化碳能不能合成淀粉,而是怎么合成淀粉,是要探索一條新的技術路線。”

因此,工業生物所采取與這種研究相適應的創新的基礎研究科研組織模式——項目制。馬延和介紹,工業生物所圍繞課題組建了團隊,分解目標進行針對性攻關,“這是一種項目制、工程化的管理方式。”馬延和說,“同時,我們建立了總體研究部,負責組織、集成研究單元和支撐平臺,最終形成了完整的成果。”

另一個經驗是不同研究單位、不同學科的協作攻關。馬延和介紹,圍繞淀粉人工合成,“我們聯合所內外十余個研究組進行聯合攻關,例如中科院大連化物所李燦院士團隊、中科院上海高等研究院魏偉研究團隊和天津大學康鵬團隊在關鍵酶的制備、二氧化碳電/氫還原等方面,進行了深入交流和合作,為最終突破奠定了關鍵基礎”。

不同的學科特點不同,科學研究的目標千差萬別,科研組織形式本來就不應是刻板的、一成不變的。從這個角度而言,應該賦予研究所等科研項目的直接組織者更大的權限,靈活、創新地使用各種與科研特點相適應的科研組織方式。

二氧化碳到淀粉的從頭合成,不僅是一次基礎研究與技術路線的突破,更是一次科研體制與機制創新成果的檢驗,可以作為一個樣本進行認真總結,為未來研究提供更多啟示。(記者 齊芳)

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