会聚观 推动跨学科融合 生命科学与物质科学和工程学等学科的跨界PDF电子书下载

摘要 1

1 导论 11

1.1 一场科学和技术的革命正在发生 11

1.2 会聚研究是交叉学科研究的一种扩展形式 13

1.3 会聚观推动科学进步 14

1.3.1 研究生态系统涉及众多的学科和参与者 14

1.3.2 会聚观能加速发现和创新 15

1.3.3 会聚观涉及科学与社会的关系 16

1.3.4 承前启后推动会聚研究 17

1.4 研究机构需要能够高效促进会聚研究的指导 17

1.5 报告框架 19

2 会聚型科学示例 20

2.1 用于改善疾病治疗的知识网络 20

2.2 三维打印技术将带来新的医疗保健选择 21

2.3 联邦机构实施的会聚项目：ARPA-E 23

2.4 产业界中发生的会聚：生物技术 24

2.5 会聚观加速生物经济的发展 25

3 从研究领域更广泛的视角来看会聚观 28

3.1 专业术语和概念 28

3.2 影响整合和协作研究成功的众多因素 29

3.3 改进STEM教育以推动会聚观 35

3.4 会聚策略将有助于促进生命科学的定量化和重现性 37

3.5 会聚科学超出了生命科学、物质科学、医学和工程学的整合 38

4 将会聚观融入组织机构：挑战与策略 40

4.1 专业知识的深度和广度加速会聚 41

4.2 多样化的视角有利于创新 43

4.3 会聚科学需要一种文化和支持机制 43

4.3.1 策略：围绕一个共同的主题、问题和科学挑战进行组织 44

4.3.2 策略：面向研究机构开展会聚研究面临的挑战，配置相应的管理架构 45

4.3.3 策略：提供各种正式和非正式互动的机会 46

4.4 会聚研究与师资队伍结构和奖励制度相互联系 46

4.4.1 策略：彻底的组织架构重组 47

4.4.2 策略：跨部门工作 48

4.4.3 策略：在晋升和任期过程中对跨学科研究的支持政策 50

4.5 设计用于会聚研究的设施环境和工作区域 52

4.5.1 策略：处于与校园其他部分相连接的中央位置 54

4.5.2 策略：安排使研究人员相互作用最大化的实验室和公共空间 54

4.6 发展新的教育和培训项目来促进会聚 55

4.7 会聚研究依赖于有效的伙伴关系 58

4.8 持续的资助是会聚型工作所必需的 59

4.9 会聚生态系统包括多种核心组分 62

5 通过会聚研究来拓展知识并解决复杂问题：结论和建议 64

5.1 结论和建议 64

5.2 需要国家层面的协调 69

参考文献 73

附录A “健康与会聚面临的关键挑战”咨询委员会成员简介 81

附录B 实施会聚的关键挑战研讨会：议程与参与者 87

参会者名单 91

框 1

框S-1 微生物组工程治疗疾病：一项需要专业知识和相互合作的挑战 1

框S-2 任务声明 3

框1-1 任务声明 18

框2-1 会聚案例：Illumina有限公司 24

框3-1 定义 28

框4-1 晋升和终身教职认定政策 50

框4-2 电影产业：鼓励会聚观的模型？ 52

框4-3 用于会聚研究项目的种子基金资助 60

框4-4 获得赛克勒基金会支持的会聚研究中心 61

图 12

图1-1 建立在前期分子生物学和基因组学革命的基础上，生命科学、物质科学、医学及工程学不断地整合代表了生命科学领域的第三次革命 12

图1-2 代表会聚整合过程的两种表现形式 14

图1-3 在“会聚-解聚”过程中研究模式扮演的角色 16

图2-1 构建用于基础研究和药物发现的生物医学知识网络 21

图2-2 器官和组织的3D打印的概念模型 22

图2-3 定量生物科学研究所（QB3）的会聚创新生态系统涉及政府与大学和产业合作伙伴之间的动态互作 26

图2-4 多家高新技术企业集群分布在麻省理工学院附近，成为由会聚活动所创造和维持的生态系统的一部分 27

图4-1 “T字形”和“梳形”人员将拓展专家的知识的深度与广度并实现跨领域工作 42

图4-2 Bio-X中心提供的教职员工互动联系网络 49

图4-3 路径重叠对研究合作的影响 54

表 3

表S-1 美国境内已经成立的会聚研究机构实例 3

表S-2 推进会聚观面临的共同挑战的观点比较 4

表S-3 关于利用稳定的预算推进会聚研究的相关思路 6

表S-4 建议的汇总表 8

表3-1 影响跨学科研究有效协作的因素 31

表4-1 推进会聚研究面临的共同挑战的观点比较 40

表4-2 关于利用稳定的预算推进会聚研究的相关思路 63

英文原文 97