·用一個關(guān)鍵詞來描述新工科，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是要對接市場，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·卡門曾說過：“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的世界，而工程師創(chuàng)造一個過去從來沒有存在過的世界?！笨茖W(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。前段時間，我在復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院的瞰見云課堂上以《“新工科”與“發(fā)明創(chuàng)造”之問》為題做了一次分享，在我看來，“新工科”新就新在“發(fā)明創(chuàng)造”這四個字上。“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)造出來的，它們一次次地推動了工業(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)造的功能與對歷史的推動作用。

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)是英國發(fā)明家瓦特發(fā)明的，其實瓦特不是第一個發(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的力量，于是發(fā)明了一個“汽轉(zhuǎn)球”,這就是蒸汽機(jī)的雛形。直到14世紀(jì)，英國工程師托馬斯·賽維利把它做成了最原始的蒸汽機(jī)，但這個蒸汽機(jī)效率不高，不能作為動力支撐工業(yè)生產(chǎn)。這時，在學(xué)校實驗室做實驗的瓦特通過分析總結(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)的一個重要標(biāo)志。后來，瓦特與英國投資家合作申請專利，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)。英國物理學(xué)家法拉第是發(fā)電機(jī)的發(fā)明人，不過在法拉第之前，丹麥物理學(xué)家奧斯特已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁現(xiàn)象，法國物理學(xué)家安培也根據(jù)牛頓的“萬有引力”原理證明了磁現(xiàn)象和電流之間的關(guān)系，但他們并沒有發(fā)明動力機(jī)械發(fā)動機(jī)。通過多次實驗，法拉第感受到磁和電的關(guān)系不是經(jīng)過遠(yuǎn)距離而作用的，而應(yīng)該是有一個場，使得電磁之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)換。法拉第沒有受到完整的教育，還不能說清楚這一原理。40年后，數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)法拉第實驗筆記中提到的現(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)成為第二個潛在動力。直到西門子將直流電機(jī)申請專利，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，計算機(jī)的原始創(chuàng)新者是圖靈，而真正從原理上設(shè)計了計算機(jī)的是馮·諾依曼。實際上，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，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡做了一個機(jī)械的數(shù)字計算器。根據(jù)馮·諾依曼的原理，美國的莫奇利和?？颂匕l(fā)明了第一個電子計算機(jī)。但真正令計算機(jī)成為工業(yè)革命核心的是半導(dǎo)體的發(fā)明，這是貝爾實驗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：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，然后做實驗，實驗中遇到不解的問題就去尋求原理，并根據(jù)原理設(shè)計改造、再實驗、抽象原理、再設(shè)計改進(jìn)，循環(huán)往復(fù)，直至成功。

這一循環(huán)過程有三個明顯的特征，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)校的實驗室完成的，所以學(xué)校對于發(fā)明創(chuàng)造而言至關(guān)重要。

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

（二）

在上述兩個循環(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、工程師在實驗室層面的共同合作；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發(fā)展的產(chǎn)品實體、在工業(yè)革命中發(fā)揮標(biāo)志物和核心作用，一定要有這兩個循環(huán)和兩支人才隊伍。

在我看來，新工科建設(shè)的要點就是多學(xué)科的交叉融合，是科學(xué)、人文、工程、管理的交叉融合。“新工科”是培養(yǎng)復(fù)合型、綜合性人才的新學(xué)科，其辦學(xué)模式就是要實現(xiàn)兩個循環(huán)：在學(xué)校培養(yǎng)是發(fā)明成功的循環(huán)，聯(lián)合實驗室載體、校企協(xié)同實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的成功循環(huán)，要通過第一性思維的原理形成技術(shù)爆點，也要通過技術(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，有觀察實驗?zāi)芰Α⑾胂髽?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。但不見得每一個工科人員都要具備以上所有能力，一個工程科學(xué)家具備前三個就足夠了，即觀察實驗?zāi)芰?、想象?gòu)想能力、洞察抽象能力。如果還要能做設(shè)計，就得往下走，要做工程師就要有四個能力。如果做產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖，就要具備五個能力，特別是要具有協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)的能力。

用一個關(guān)鍵詞來代替“新工科”，就是要頂天立地。頂天就是從0到1的原創(chuàng)，闖的是無人區(qū)。立地就是從1到10、到N，這是一個轉(zhuǎn)化的過程。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是要對接市場，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)過程中頂天立地，逐步走完0到1、10到N的落地步伐，這個過程一定是“科、技、產(chǎn)、金、管”融合交叉的創(chuàng)新，真正實現(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，復(fù)旦大學(xué)智能機(jī)器人研究院院長，復(fù)旦大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師）