一、什么是創新性研究

2024年2月9日發(作者：的地得的區別和用法)

一、什么是創新性研究

大家都在說創新（creativity or innovation），整個科技界都在說創新。今天就談談我對創新的認識，根據我自己的經驗來分析一下怎樣的工作是創新性工作。我想把創新性研究的要素列出來，供大家參考討論。

新穎性（Novelty）：概念或假說可以有新穎性，對自然現象有新穎的看法，就是概念的新穎性。發現新的現象也有新穎性，你做了一些探索性實驗，有些自然現象以前沒有人看到，你現在看到了。發現已知自然現象的新聯系也算有新穎性，你發現這個現象與那個現象有關聯的證據，雖然這些現象大家以前都看到，你提出這些現象之間有關聯，就是新穎的發現。你也可以發明一些新的實驗方法、新的分析方法，把以前人家做的東西，你用新的方式來處理、來研究、來分析，這也是新穎性。一個新穎的工作也可以是解決現在有爭議的問題，雖然你沒有提出新的觀念或假說，但是你把有爭論的問題解決了，這也是有新穎性。甚至對很老、很經典的概念，原來是大家都公認的概念，你現在有新的實驗去駁倒以前那個概念，也是新穎性。所以有各式各樣的新穎性，但所有的新穎性都有一個令人驚訝（surprising）的成分，能引人矚目（rai the eye brows）。你需要有目標地去尋找新穎性工作嗎？ 你是怎么判斷你的工作有沒有新穎性？我想提出兩點：第一，你的工作是否具有新穎性不全依賴于進行前人沒有做過的題目。第二，盡管新穎性發現是不可預知的，但它又是無處不在的，看你是不是能注意到它們、發現它們。常常有學生來問：我有一個假說，某某已經發現這個，另外人發現那個，現在我做這個實驗一定會得到這樣的結果，這是不是新穎的假說（novel hypothesis）？我的回答是這樣的：首先我要問，假如你的實驗結果能支持或“證實”你的假說，它會是令人驚訝嗎？一個令人驚訝的假說通常是一個新穎的假說。假如你還未提出你的假說大家就知道你做出的實驗肯定就是那樣的結果，那就不是新穎性假說。但是，如果你的實驗結果駁倒了你的假說，這反而可能是令人驚奇的結果。本來大家都這么想，但你的結果卻恰恰相反，那很可能是新穎的發現。不過有一點是非常重要的，那就是你所在領域的同行是否會關注你的實驗結果？你跟其他同行科學家說我得到的結果是反的，不是大家預料中的結果，假如同行聽了都不在意，那這很可能就不是一個很有意思的新穎工作。這就是為什么在你完成你的實驗之前把你的想法與你的同行交流是非常重要的。這也就是為什么一個能聚集高水平的同行科學家的科研環境，可以在開始或完成工作之前不斷地與同行進行討論是非常重要的。有意思的新穎性工作就是不管是正的或反的實驗結果都能引起大家的驚奇，引起同行的矚目。要引人矚目，你的假說或實驗必須是重要的，這里就要提到創新性工作的另一面，就是工作的重要性。

重要性（Significance）：創新工作應該不只是新穎的，不是說人家沒做過你做了就是創新。創新必須要聯系到重要性，新穎性和重要性是兩個不可或缺的要素。我有一個同事，在完成NIH四年項目評委工作后對我說：現在我終于不需要再讀那些申請研究“雞爪對雞屎的影響”的經費申請書了。很多申請書的差別主要就在重要性這一點上。在生命科學領域，重要性常常在于你想研究的現象與活體動物中的自然現象的接近程度。舉例說大家現在對神經元凋亡很感興趣，我要提個

申請書，研究“機械力對神經元存活的影響”，我要拿神經元培養皿放在搖床上去搖，然后研究怎樣的頻率、怎樣的振幅可以使神經元凋亡。我也可以做定量的復雜的數據分析，研究機械力對各種神經元凋亡信號轉導途徑的影響。各位認為這是非常有意義的工作嗎？有人會資助這個工作嗎？當然大家都會搖頭，沒有什么意思嘛！你只是用搖床去殺死細胞，你做這個實驗有什么意義呢？你要問的是在生理條件下，是否有類似的機械力存在，是否會殺死神經元。我還可以提出另外一個申請，去研究“機械力對神經元功能的影響”，也用培養神經元。我們都知道動物在生長時，組織生長伴隨著的力可能會影響神經元，包括機械性壓力對神經纖維的生長、神經元功能的影響。神經元對機械力敏感的離子通道可能會開放，導致了信號轉導，影響神經元的功能。我建議去測定組織生長可能產生的機械力，并用微玻璃管在培養皿中的單個神經元上施加類似的機械力，以觀察對神經纖維生長和神經元功能的影響。這樣的申請書可能會得到同行評審的支持，并且認為是一個有意義的工作。在生命科學領域，判斷工作是否具有重要性的一個很基本的標準就是必須從生物體相關性來考慮你的工作的意義。最后，你的工作的重要性不是你一個人說了算，通常是由你所在領域的同行的意見來決定。這就是為什么我們需要有論文指導小組，幫助你判斷你的論文工作是否有意義。這就是為什么我們需要送文章到高水平的雜志，讓高水平的同行來評審你的工作是否有意義。我們組長的研究工作的意義，同樣也需要讓國際一流的科學家來評審。

連續性（Continuity）：剛才我說了新穎性、重要性，創新工作還要有連續性。我說的連續性是指科學進展都是基于現在已有基礎之上的。創新工作不是憑空出現的，即使最新穎的發現、最重要的創新工作，像愛因斯坦的光電效應研究也是基于普朗克的量子概念，相對論也是基于先前測量光速的研究，基于Maxwell，Poincare，Lorentz等理論和數學基礎之上發展出來的。沒有一個創新性工作不是基于已知科學結構、概念框架、實驗和分析方法。你的同行必須能夠理解你的工作，這就是創新性工作的連續性。舉一個極端的例子來說，“特異功能”非常新穎，你也可以說是非常重要的。 即使這些現象有重復性，但是它們不能基于我們現在已知的物理和化學原理以及對人類感覺系統的認識來理解，也不能通過現在已有的科研方法來進一步研究分析，所以它不是創新。

獨特性（Uniqueness）：創新工作還有比較微妙的一面，就是它的獨特性，創新性的研究往往在探索途徑上顯示其獨特性。關于這個問題是有爭論的，有人說科學發現沒有什么獨特性，今天你沒發現，明天張三、李四同樣也會發現。但是我的同事著名分子生物學家Gunther Stent一直強調科學工作與創造性藝術（creative art）一樣，都具有其獨特性。每個一流的科學創新工作與藝術篇章一樣，都烙下了創作者的個人印記。所以有時雖然結果是一樣的，但是一個漂亮的創新工作能把許多關鍵實驗或證據巧妙地聯系在一起，解決一個重要問題。換別人也許也能解決這個問題，但是解決的手段和方法可能要復雜得多，有些實驗可能不大合適甚至不大可信。雖然得到了同樣結論，但是取得結論的過程遠不夠簡潔、漂亮、有確定性(definitive)。也就是說完成每個重要的創新性工作就像創造一件藝術品，科學家留下了他個人的印記。

完整性（Completeness）：一流的創新性工作常常具有完整性，就像畫素描，必要的筆劃都在那里。完整性與創新性工作的獨特性直接相關，因為一個完整的形象如何被呈現于世是由各個科學家和藝術家他們自己決定的。就像畫素描，重要的創新性工作常常并不需要包含所有的細節，但是必要的都在那里。一個二流的科研工作可能就是因為少了幾筆。因為少了關鍵性的幾筆，工作就不太有說服力，對于這個領域的貢獻也就不夠明確。

及時性（Timeliness）：創新的另一要素就是及時性。創新工作要在相關領域里產生短時程或長時程的影響，常常需要及時出現。所以能否有及時性是創新工作是否產生影響的一個因素。但是并不是所有創新性工作都是及時的，有的創新工作是早產的，出現時不被重視，其重要性多年之后才被發現。我們常常講孟德爾的遺傳定律是早產了幾十年。但是一般來說及時性能幫助創新工作產生影響力。關于創新工作的完整性和及時性，我有些個人的經歷和想法以后有機會再談，現在討論更實用的問題，就是如何進行創新工作。

二、如何做創新工作

科研工作怎樣能有創新性？創造力是從何而來的？創造力能否學習？ 這些都是難題，我不能聲稱說我有答案。在三十五年科研生涯中，我不斷努力去做創新的工作，我只能談談我自己的經驗和感想。

廣鋪觸角（broad scientific exposure）：首先要學習把你的觸角鋪得廣。我剛才說許多創新工作是把表面上不相關的現象聯系在一起，別人沒有想到這樣的聯系，你想到了，這就是令人驚訝、引人矚目的創新。很多創新工作的源泉是“聯系”。所以要有廣泛接觸、你的觸角鋪得廣是做出創新工作的一個有益的條件。就拿聽學術報告來說，如果你認為不是與你有關的工作，就沒有興趣去聽，那你就錯了。事實上你需要常常聽那些與你的工作好像無關的報告。聽完這些報告你可能會突然有些想法、有些靈感，可以把別的領域的東西引用到你自己的領域來，做出創新工作。去聽與你無關的報告可能比聽與你工作直接相關的報告更重要。參加會議也是這樣，有時參加與你工作無關的會議比參加與你工作直接有關的會議更有收獲。今天香港科技大學葉玉如教授也在這里，大概15年前，我在巴黎參加了一個與我沒有直接關系的會，我以前不認識的葉教授也在那個會議上，我們談到她做的神經營養因子受體的工作，談的過程中我們想到既然神經營養因子對神經生長與神經元存活有這么大影響，也許對神經突觸功能也有影響，所以決定合作試試研究神經營養因子對神經突觸功能的影響。我們回去后就馬上動手做，完成后，1993年出了一篇文章，開創了突觸可塑性研究里的一個小領域。所以把觸角放遠對做出創新性工作是非常有益的。

探索歷史（Learn the history）：學習與你研究工作相關的歷史對做出創新性工作也是非常有益的。我剛剛說創新性工作都是有連續性的，都是建立在前人工作

之上的。我在上課時常常要求同學們，讀文獻不要只看文獻描述的工作（What was done?）。還有四個“W” - 你也應知道，是誰做的(Who did it?) 、什么時候做的（When?）、在哪里做的 （Where?）、為什么會做這工作（Why?）。知道創新工作的來龍去脈，將幫助你在你這個特定時間、特定情況下做出與以前那些工作一樣具有創新性的工作。所有的科學論文從表面上看都是非常合乎邏輯的。陳述的通用順序（“科學八股文”）都是像這樣的：前人發現這個、發現那個，因而我們提出這個假說，做這樣工作，得到這樣結果。其實很多工作不是這樣來的，而且常常是倒置的。人們偶然碰到一個現象，然后想到底怎么會是這樣的？最后決定可以這么解釋，可以和前人發現的這個、那個現象有關，才提出這個假說。科學八股文現在已成為科研寫作的標準模式，沒有真實反映科研工作的整個過程，需要你化很多力氣才能找出來龍去脈。一些二十世紀初期的科學論文不是這樣的。作者會誠實地告訴你他為什么做這個工作，原先可能希望得到其他結果，但是沒有發現他想要的結果，可是在偶然之中得到了現在的發現，整個來龍去脈都跟你講清楚了。為了簡化或修飾，現在的論文都把真實的來龍去脈修改了。

想了解重要的創新工作的來龍去脈，你就要讀科學史、讀科學家傳記、要讀科學家寫的東西。二十世紀生物界最重要的就是分子生物學革命，這是怎樣發生的？是誰做的？他們為什么能做出革命性工作？我一直建議每位同學、老師都要讀“The Eighth Day of Creation”這本書，是Horace Judson化了十多年功夫、訪問了上百個科學家、從訪問錄音帶整理出來的歷史。從四十年代中期到六十年代中期這二十年期間所有重要的分子生物學工作的歷史都記錄下來。它告訴我們分子生物學革命是怎樣產生的。了解這些歷史遠遠比上一門分子生物學課重要、比讀一百篇最新的分子生物學論文重要。我在閱覽室放了三本“The Eighth Day of Creation”，我想問問有幾位同學看過？看幾頁都算，請舉手…… 好像還是少數人讀了這本書。 三本書在閱覽室，有空就可以去讀，讀多少是多少。在我們的閱覽室還有許多類似這樣的書，我希望大學都能抽出間隙時間，暫時拋開實驗工作，化點時間到閱覽室去讀那些書。

挑選性閱讀（Selective Reading）：談到讀書，我想講下面與創新性直接有關的，就是挑選性的閱讀。你所在領域的文章不要出一篇讀一篇，一下從電腦里下載一百篇，把你的領域所有文獻全部下載，整天坐在那里讀。對初學者來說，這種大量的閱讀對你的健康是有害的（眾笑），對你的創造性思維是有害的。為什么？這些文獻把你的腦筋框住了，腦子里一大堆信息，你不知道怎么分析這些信息，不知道它們的重要性，哪些信息可靠？哪些不可靠？你都沒有判斷力。你全盤接受，把整個思路搞亂了。即使你已進入這個領域已經有段時間了，也不需要讀你所在領域發表的每一篇文章。那你需要讀什么？你所在的研究領域的重要綜述你都要讀，很多重要綜述文章是由你所在領域的領袖人物寫的，他們知道領域的研究現狀、什么是重要的研究工作、什么問題已有定論、已經解決了、什么是現在尚未解決的問題，這些綜述一個個跟你講清楚。從那些綜述中你可以發現一些重要的原始文獻（包括以前的和現在最新的文獻）需要你去鉆研。認真讀完這些，你就可以做你的研究工作了。只要是你所在領域的公認的尚未定論的問題，你就去做。現有的文獻中有太多不完整、不準確、甚至是錯誤的工作。你實在沒有必要浪費時間去鉆研那些文獻中的每個細節。沒有定論的問題，你就去做，去發現

新的現象，去提出你的假說，設計實驗去驗證。等你的工作有結果時，你再去讀那些與你的研究工作有關的文獻，這時你已有經驗，你的閱讀也有了針對性。你去找那些與你的工作有關的文獻，看人家是怎么做出來的？為什么你的工作與人家不一樣？不要擔心你現在做的工作可能與已完成的工作有重疊，任何一個實驗存在著許多變數，與以前別人做的實驗完全重疊的幾率是非常小的。在你已得到了實驗結果后，這時你可以通讀與你工作相關的文獻。因為現在你能有目的、而且有經驗去與別人比較你的工作結果。如果你的結果與別人不同，那你現在就可以去發現為什么不同。這就是有挑選性的閱讀，特別是剛開始入門的研究人員，我認為這樣的閱讀方法更適當。

剛才我說只要是你所在領域公認沒有定論的問題，你就去做，你的工作就可能有創新性的貢獻。但是，已有定論的問題有時也可以去做。這就牽涉到閱讀的另一面，就是與我先前講到的探索歷史有關。我建議你有挑選性地去探索已有定論的，大家公認的概念（或假說）的歷史，閱讀一些得到這些概念的 經典文獻。你很可能會發現這些概念的實驗基礎不都是牢不可破的，有些實驗所依賴的技術現在看來可能是有問題的。我認為這種情況是你做出重要貢獻的一個好機會。你現在可以設計一個新的實驗，用以前沒有的新技術重新驗證大家已接受的概念，你可能會做出重要的貢獻。下兩種情況可能會發生。第一，你的新實驗對那些已有概念提供了新的證據，你用新的技術進一步鞏固了目前已有的科學概念，這也是創新性的貢獻。第二，如果你的運氣好，你可能會發現反駁那些已有概念的證據。遇到這種情況，你可是中大獎了！你將通過否定或修正目前已有定論的概念或假說對科學做出重要貢獻。總而言之，重新研究以前“已有定論” 的問題與探索新的尚未解決的問題，一樣是推動科學進展的創新工作，因為科學的進展就是對我們理解自然現象的已有概念或假說的修正。所以，選擇性地閱讀你所在領域的重要概念或假說的經典文獻，你可能會發現做出重要的創新工作的機遇。

敢于冒險（taking risk）：創新工作常常需要冒險。很多新的工作可能引導重要結果，但也很可能會失敗，人家不敢去做，你敢做嗎？就像其他任何領域的人一樣，科學家們有各種各樣不同的性格。一些人不愿去冒險嘗試新的工作，他們寧愿延伸以前的工作做出他們的貢獻。然而，許多真正重要的創新工作是需要大步向前邁進，冒險走人家沒有走過的路，用人家沒有用過的方法。對于初學者來說，在尚未學會怎樣一步一步踏實地進行科研之前，冒險顯然是不合適的。但對于已經成長了的科學家，在自己所在的研究領域已有多年的經驗，敢于冒險是做出重要創新性工作的必要步驟。我常喜歡用胡適的一句話，就是“大膽假設，小心求證”。大膽假設需要冒險，而小心求證就是確保你的冒險能得到真實的結果。在去年的年會上，我已經講了許多關于怎樣形成好的假說，怎樣嚴謹求證你的假說的個人體會。

初入門的學生怎樣學習敢于冒險創新的精神呢？讓我們從每天收集到的實驗數據做起。我有這樣一個建議：對于你獲得的所有實驗數據，不管它們是否新穎，你應該大膽嘗試去用以前沒有用過的新方法去分析、去作圖。用新的方法，你可能會得到新的信息，甚至會引導出創新性的發現。我常常聽我們的同學說：以前文章就是這么分析和作圖的，人家也發在很好的雜志上，我這樣做不是就可以了嗎？我說你要大膽，不要人家怎樣做就照著做，那就不是進步。如果你能想出一

個好的辦法分析你的數據或作圖，這已經是創新了。甚至你會遇到更好的境況－你從以前的文獻中找不到可以教會你處理數據的方法。你不知道怎么分析，怎么作圖，沒有范例可以參照。如果真是這樣的話，那么我更要恭喜你，因為這是原創性工作的明顯跡象，你可能已經做出了具有原創性的工作。當你所創造的分析作圖方法發表后，可能成為別人以后參照的范例。

正面對待批評（Positive attitude towards critiques）：學習具有創造力，你必須學會用積極的態度正面對待學術批評。我不是說你永遠全盤接受別人的批評，不假思索、不辯駁就“寫檢討”。我是說你應該嚴肅地思考別人的批評，把它當作對你工作的挑戰，經過理性思考后把它反應到你的工作中去，而不是立即采取感性的反彈反應。這點我覺到神經所很多同學非常欠缺，對我們的論文指導小組老師給的意見，同學常常有反駁的說法，許多反駁不是基于認真分析老師的意見的基礎之上做出的反應。很大程度上是保自己的面子。有些同學總是認為自己很聰明，所有問題都想到了，不愿認真考慮別人的意見。

除非你真的是像愛因斯坦或莫扎特那樣的天才（沒有人知道他們的創造力從何而來），你需要通過其他的科學家對你的工作的批評來幫助自己、提高自己的創造力。創造力常常是在一群賦有創造性思維的科學家的批評中產生，當你不斷地面對各種科學性挑戰，并愿意接受和解決這些挑戰，你的思維就會變得越來越賦有創造性、越加尖銳、老練。正面地對待批評的態度對一個科學家的成長是非常重要的，越能虛心聽取別人的意見，認真思考批評意見的積極面，你越能提高自己。神經所的組長們的科研水平在過去的幾年中為什么不斷地提高？在很大的程度上是由于為了把我們的論文發表在高水平的雜志上，我們必須不斷地認真思考并積極反應許多高水平雜志審稿者（包括許多具有創造性思維的科學家）對我們工作的批評。我們就是通過高水平的審稿者對我們工作的嚴厲的（有時是非常痛苦的）批評來提升我們的科研創造力。

向有創造性思維的科學家學習（Learn from creative minds）：就像我上面所說，創造力往往起源于與具有創造性思維的科學家們的交流。這就引出我今天要講的最后一點，那就是要向有創造性思維的科學家們學習。20世紀前五十年，Cavendish實驗室可能是全世界創新科學工作最集中的地方，那個地方到底有什么特別？就是有一群具有創造性思維科學家。進去的人接受熏陶后，一個個變成具有創造力的科學家。我們不知道創造力怎么來的，但是有一點是可以確定的：一個聚集了許多賦有創造力的科學家的地方是培養創造力最好的地方。我們神經所沒有十幾個諾貝爾獎獲得者整天繞著你轉。所以退而求其次，你自己去找機會，你要積極地與到神經所訪問的許多科學家交流，積極地參加神經所所有的講座和研討會。甚至更有效的，你可以上網或到我們的閱覽室去查找這些具有創造性思維的人寫得東西。每個大科學家都有傳記或自己寫的自傳，你認真看看他是怎樣做出好的工作來的，你看多了，慢慢就會改變你的思路，使你變得更賦有創造力。簡單地說，我確信認真研讀賦有創造力的科學家的作品是培養創造力的一個有效的途徑。