·用一個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)描述新工科，就是要頂天立地。頂天就是從0到1的原創(chuàng)，闖無(wú)人區(qū)。立地就是從1到10，到N，1到10強(qiáng)調(diào)的是核心技術(shù)攻關(guān)，也就是“針尖捅破天”；10到N是要對(duì)接市場(chǎng)，形成創(chuàng)新產(chǎn)品，促進(jìn)新生業(yè)態(tài)。

 （一）

著名工程科學(xué)家西奧多·馮·卡門曾說(shuō)過(guò)：“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的世界，而工程師創(chuàng)造一個(gè)過(guò)去從來(lái)沒(méi)有存在過(guò)的世界。”科學(xué)是發(fā)現(xiàn)，工程是創(chuàng)造，這就是科學(xué)與工程的本質(zhì)區(qū)別。前段時(shí)間，我在復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院的瞰見(jiàn)云課堂上以《“新工科”與“發(fā)明創(chuàng)造”之問(wèn)》為題做了一次分享，在我看來(lái)，“新工科”新就新在“發(fā)明創(chuàng)造”這四個(gè)字上。“新工科”既不同于科學(xué)的理科，也不同于傳統(tǒng)的工科，而是要“構(gòu)建發(fā)明創(chuàng)造工程，突破學(xué)科交叉融合”。

如果我們深刻了解四次工業(yè)革命發(fā)展的歷史，就會(huì)發(fā)現(xiàn)“新工科”的本質(zhì)和傳統(tǒng)的工科是有區(qū)別的。

每一次工業(yè)革命都有一件科技創(chuàng)新標(biāo)志物，它們完完全全是靠人類發(fā)明和創(chuàng)造出來(lái)的，它們一次次地推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程。所以，分析這些標(biāo)志物便可以明顯地看到發(fā)明創(chuàng)造的功能與對(duì)歷史的推動(dòng)作用。

第一次工業(yè)革命的標(biāo)志物是蒸汽機(jī)。很多人認(rèn)為蒸汽機(jī)是英國(guó)發(fā)明家瓦特發(fā)明的，其實(shí)瓦特不是第一個(gè)發(fā)明者，而是遠(yuǎn)在1世紀(jì)的數(shù)學(xué)家希羅。他觀察到當(dāng)溫度上升，茶爐有了蒸汽，就具有把茶壺頂起來(lái)的力量，于是發(fā)明了一個(gè)“汽轉(zhuǎn)球”,這就是蒸汽機(jī)的雛形。直到14世紀(jì)，英國(guó)工程師托馬斯·賽維利把它做成了最原始的蒸汽機(jī)，但這個(gè)蒸汽機(jī)效率不高，不能作為動(dòng)力支撐工業(yè)生產(chǎn)。這時(shí)，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的瓦特通過(guò)分析總結(jié)發(fā)明了離心調(diào)速器，利用調(diào)速器就能夠有效控制蒸汽機(jī)的速度，大大提高效率，這也是瓦特改良蒸汽機(jī)的一個(gè)重要標(biāo)志。后來(lái)，瓦特與英國(guó)投資家合作申請(qǐng)專利，蒸汽機(jī)逐漸走向產(chǎn)業(yè)化。

第二次工業(yè)革命的標(biāo)志物是發(fā)電機(jī)。英國(guó)物理學(xué)家法拉第是發(fā)電機(jī)的發(fā)明人，不過(guò)在法拉第之前，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁現(xiàn)象，法國(guó)物理學(xué)家安培也根據(jù)牛頓的“萬(wàn)有引力”原理證明了磁現(xiàn)象和電流之間的關(guān)系，但他們并沒(méi)有發(fā)明動(dòng)力機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，法拉第感受到磁和電的關(guān)系不是經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離而作用的，而應(yīng)該是有一個(gè)場(chǎng)，使得電磁之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換。法拉第沒(méi)有受到完整的教育，還不能說(shuō)清楚這一原理。40年后，數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)法拉第實(shí)驗(yàn)筆記中提到的現(xiàn)象，天才地創(chuàng)造出了“麥克斯韋方程”。自這以后，發(fā)明家特斯拉、西門子發(fā)明了直流電機(jī)，特斯拉發(fā)明了交流電機(jī)，發(fā)電機(jī)成為第二個(gè)潛在動(dòng)力。直到西門子將直流電機(jī)申請(qǐng)專利，并找到投資家使其產(chǎn)業(yè)化，成為了第二次工業(yè)革命的標(biāo)志。

第三次工業(yè)革命中，計(jì)算機(jī)的原始創(chuàng)新者是圖靈，而真正從原理上設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)的是馮·諾依曼。實(shí)際上，遠(yuǎn)在公元200年左右，數(shù)學(xué)家劉洪就發(fā)明了算盤。到1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡做了一個(gè)機(jī)械的數(shù)字計(jì)算器。根據(jù)馮·諾依曼的原理，美國(guó)的莫奇利和?？颂匕l(fā)明了第一個(gè)電子計(jì)算機(jī)。但真正令計(jì)算機(jī)成為工業(yè)革命核心的是半導(dǎo)體的發(fā)明，這是貝爾實(shí)驗(yàn)室肖克利博士的成果，而后產(chǎn)生了晶體管、三極管，最終觸發(fā)計(jì)算機(jī)的大規(guī)模使用。

第四次工業(yè)革命延續(xù)了前三次工業(yè)革命的共性特點(diǎn)：發(fā)明成功的循環(huán)模式、產(chǎn)業(yè)化成功的循環(huán)模式。如果研究前人發(fā)明成功的循環(huán)，首先是觀察得到概念，接著構(gòu)想設(shè)計(jì)，然后做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中遇到不解的問(wèn)題就去尋求原理，并根據(jù)原理設(shè)計(jì)改造、再實(shí)驗(yàn)、抽象原理、再設(shè)計(jì)改進(jìn)，循環(huán)往復(fù)，直至成功。

這一循環(huán)過(guò)程有三個(gè)明顯的特征，第一次發(fā)明之前和之后都有科學(xué)家的概念、抽象和演化，以及原理的科學(xué)抽象及數(shù)學(xué)化。提出原始發(fā)明的是數(shù)學(xué)家或物理學(xué)家，但要把它做成形象化的產(chǎn)品，靠的是發(fā)明家、工程師。所以真正的發(fā)明人得兼有科學(xué)研究能力和動(dòng)手能力。而且前三次工業(yè)革命的第一次發(fā)明都是在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室完成的，所以學(xué)校對(duì)于發(fā)明創(chuàng)造而言至關(guān)重要。

但在實(shí)驗(yàn)室里做出一個(gè)產(chǎn)品是第一步，要真正走到市場(chǎng)上產(chǎn)業(yè)化、為工業(yè)革命發(fā)揮作用，還需要實(shí)現(xiàn)第二個(gè)循環(huán)：從實(shí)驗(yàn)室到公司和投資，再反復(fù)到實(shí)驗(yàn)室，再到公司，再到市場(chǎng)，再到資本。如果翻看歷史的細(xì)節(jié)，瓦特、西門子在沒(méi)有得到投資前都很難產(chǎn)業(yè)化。

（二）

在上述兩個(gè)循環(huán)中，發(fā)明創(chuàng)造成功的人才有兩部分，第一部分是發(fā)明成功的人才，是科學(xué)家、發(fā)明家、工程師在實(shí)驗(yàn)室層面的共同合作；第二部分則是產(chǎn)業(yè)化成功的人才，是前者與企業(yè)家、投資家的共同合作。要令發(fā)明的概念真正成為一個(gè)發(fā)展的產(chǎn)品實(shí)體、在工業(yè)革命中發(fā)揮標(biāo)志物和核心作用，一定要有這兩個(gè)循環(huán)和兩支人才隊(duì)伍。

在我看來(lái)，新工科建設(shè)的要點(diǎn)就是多學(xué)科的交叉融合，是科學(xué)、人文、工程、管理的交叉融合?！靶鹿た啤笔桥囵B(yǎng)復(fù)合型、綜合性人才的新學(xué)科，其辦學(xué)模式就是要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)循環(huán)：在學(xué)校培養(yǎng)是發(fā)明成功的循環(huán)，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室載體、校企協(xié)同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的成功循環(huán)，要通過(guò)第一性思維的原理形成技術(shù)爆點(diǎn)，也要通過(guò)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、金融的融合，形成產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性力量和爆發(fā)。

我們培養(yǎng)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造人才不僅僅是被教出來(lái)的，而是在自身的學(xué)習(xí)、科研、生產(chǎn)、和交往中被錘煉出來(lái)的。

“新工科”要培養(yǎng)的工程科學(xué)家、發(fā)明家、工程大師、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖這四類人才，應(yīng)具備第一性原理思維和批判精神的思維，有觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、想象?gòu)想能力、洞察抽象能力、合成執(zhí)行能力、協(xié)作領(lǐng)導(dǎo)能力。但不見(jiàn)得每一個(gè)工科人員都要具備以上所有能力，一個(gè)工程科學(xué)家具備前三個(gè)就足夠了，即觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、想象?gòu)想能力、洞察抽象能力。如果還要能做設(shè)計(jì)，就得往下走，要做工程師就要有四個(gè)能力。如果做產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖，就要具備五個(gè)能力，特別是要具有協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)的能力。

用一個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)代替“新工科”，就是要頂天立地。頂天就是從0到1的原創(chuàng)，闖的是無(wú)人區(qū)。立地就是從1到10、到N，這是一個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。其中，從1到10強(qiáng)調(diào)核心技術(shù)攻關(guān)，也就是“針尖捅破天”； 10到N是要對(duì)接市場(chǎng)，形成創(chuàng)新產(chǎn)品，促進(jìn)新生業(yè)態(tài)。

總結(jié)一下，新型人才一定是代表性科技的發(fā)明人、下一次工業(yè)革命的推進(jìn)者?！靶鹿た啤比瞬诺呐囵B(yǎng)過(guò)程中，不同類型的人才至少要錘煉出五種能力里的三種，甚至是五種。一旦擁有了這些能力，他們就能在創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)過(guò)程中頂天立地，逐步走完0到1、10到N的落地步伐，這個(gè)過(guò)程一定是“科、技、產(chǎn)、金、管”融合交叉的創(chuàng)新，真正實(shí)現(xiàn)“新工科”的快速發(fā)展。

（作者甘中學(xué)，系復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院副院長(zhǎng)，復(fù)旦大學(xué)智能機(jī)器人研究院院長(zhǎng)，復(fù)旦大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師）