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11月29日，由中國科學院大學（以下簡稱國科大）和中國科學院力學研究所聯合主辦的“中國工程科學高峰論壇”在京舉行。來自科技部、工業和信息化部、中國科學院、中國工程院、國科大、清華大學、天津大學、西安交通大學、哈爾濱工業大學等單位以及中航工業、航天科技、中國交建、西門子等企業的院士專家共計200余人參會。 

據悉，這是國內首次以工程科學為主題召開的高峰論壇。 

主辦方表示，這一論壇是科學家、工程師、企業家、哲學家和社會各界跨學科交流的學術平臺，致力于繁榮和發展中國的工程科學，呼喚涌現一批戰略工程師和工程科學家，應對“卡脖子”技術瓶頸，進一步發力工程創新主戰場，推進中國經濟的高質量發展。

我們迫切需要重新思考什么是工程科學 

論壇開幕式上，國科大黨委副書記高隨祥宣讀了全國人大常委會原副委員長、中國科學院原院長路甬祥院士的賀信。

路甬祥在賀信中指出，基礎自然科學以自然界為研究對象，以追求真理為目的；工程科學以人工物為研究對象，以追求人類福祉為目的。隨著現代經濟與社會的飛速發展，在基礎自然科學迅速發展的同時，以人工物為研究對象和人類福祉為目的的工程科學更成為了現代科學的主體內容。 

當前，我國正在大力推進《中國制造2025》，這既是一項造物的自然工程，也是一項強國的社會工程，其中就包括要解決工程設計、技術創新、工程創新等方面提出的許多重大工程科學問題。 

路甬祥認為，目前的中國不僅是一個工程大國，而且正闊步走在建設工程強國的道路上。加強工程科學研究絕不僅僅只是一個單純的理論問題，而且具有重要的現實意義和政策意義。 

“早在中華人民共和國成立之前，錢學森先生就提出了工程科學這個概念。然而隨著理論研究的不斷深入、應用范圍的持續拓展和工程實踐不斷提出新任務和新需求，我們迫切需要重新思考究竟什么是工程科學，它的基本特征、研究對象、主要內容、體系結構、研究方法，以及它同基礎自然科學和工程技術之間的關系等一系列基本理論問題。”路甬祥在賀信中寫道。

路甬祥希望與會各個不同學科領域的專家、學者、工程師、企業家能夠從各自不同角度暢所欲言、集思廣益、增進共識，豐富與深化關于工程科學的理論研究，讓工程科學等一系列相關概念和理論以更加清晰的輪廓、更為明確的內涵與外延，服務于國家的經濟建設與社會發展。 

工程科學是連接基礎科學和工程實踐的橋梁 

中國科學院副院長、黨組成員，國科大黨委書記、校長李樹深院士出席論壇開幕式并致辭。他指出，縱觀人類社會發展史，科學始終提供著基礎性的原動力和普惠性的推動力。當前，新一輪科技革命和產業變革正在加速推進，人類又一次迎來跨越式的發展契機，然而受人類認知水平的限制，當前人們對科學的認知在某些領域已經達到了極限，全人類共同面臨著制約科技發展和社會進步的瓶頸問題。我國與世界科技強國相比，不少領域差距依然明顯，特別是核心技術的短板依然突出。 

李樹深指出，聚焦有望形成顛覆性創新及引領產業技術變革方向，影響產業未來發展態勢，搶占未來產業制高點的領域；著重突破國家經濟社會發展的瓶頸制約，能夠產生顯著經濟社會效益的領域；解決涉及國家安全和重大利益，關系國計民生和產業命脈的“卡脖子”問題，需要我們勵精圖治，奮發有為。 

在他看來，工程科學是基礎科學和工程實踐的中介和橋梁，是引領原創性工程創新的直接領域基礎和關鍵環節之一。在當前復雜多變的形勢下，為了貫徹建設創新型國家戰略，實現創新驅動發展，對工程科學的基本理論和發展戰略問題進行深入研究和探討，顯得尤為重要。 

李樹深認為，論壇通過專題研討，分享不同領域工程科學與工程技術前沿的成果，研究與探索工程科學的理論、政策、發展、科技人才培養、工程人才培養、工程戰略、工程創新等重大問題，有助于進一步堅持目標和問題導向，攻堅克難，為我國科技創新、工程創新和產業發展貢獻力量 

工程科學是破“兩張皮”之利器 

“2018年劉鶴副總理出席世界機器人大會開幕式時講到了巴斯德象限，指出了基礎研究與工程應用之間密切而深刻的聯系，即工程科學。”中國工程院工程管理學部主任胡文瑞院士在致辭時說。 

中國工程院工程管理學部是一個綜合性、戰略性學部。該學部承擔的“顛覆性技術研究”“交通強國”“航天發展戰略”“中國建造2035”“川藏鐵路建設”“工程哲學”“工程管理理論”等重大研究課題，產生了重大影響。 

他表示，進入新世紀以來，我國涌現出一大批成果，尤其在重大工程領域，令世界刮目相看。同時，我們也越來越深刻地認識到，我國在科學研究尤其是基礎科學研究和工程科學研究方面，與世界領先水平相比還有一定差距。長期以來，在如何認識科技與工程、基礎研究與工程實踐之間相互關系的問題上，國內意見紛紜、觀點不一，于是，頻繁出現了“兩張皮”和相互抱怨等現象。

胡文瑞指出，工程科學是基礎科學和工程實踐的中介和橋梁，是引領原創性工程創新的直接理論基礎。工程科學的發展、繁榮將成為破解“兩張皮”難題的有力武器。研究工程科學的基本理論和發展戰略，對于落實創新驅動發展戰略、建設創新型國家具有重大的理論和現實意義。

國科大要建世界一流工學院

中國科學院院士李家春這樣總結工程科學的特征：“以工程技術應用為目標；借助科學認識，進行物理建模，采用理論或數值方法，經過驗證，獲得問題解答，直接解決工程技術問題；加速自然科學與工程技術的結合；帶領工業前進。”

身為中科院力學研究所研究員的李家春目前兼任國科大工程科學學院（以下簡稱工學院）院長。

“工程科學可以促進技術變革、產業革命、經濟發展和文明進步。”李家春說，工程科學是應用力學的拓展，需要進行學科交叉研究，適用于眾多科學和技術領域，符合現代科學技術發展趨向。 

在李家春看來，未來工程的三大趨勢是規模龐大、系統復雜和學科交叉。他認為工程科學的發展主要有三個方向：首先是面向國家重大需求；其次是引領學科交叉前沿；再次是培養復合型領軍人才。 

2017年以來，教育部積極推進新工科建設，2018年首批“新工科研究與實踐項目”發布，旨在使高校立足當前國家、國際發展，更新工科生培養理念、培養模式，創新教育、教學的方法和手段，更新傳統工科課程的知識體系，制定出新的學生培養目標，最終培育出高質量的工科人才。 

國科大工學院成立于2015年7月，以中科院力學所為主創建。工學院的建立有著先天優勢——優秀的人才隊伍，國家、院級實驗室與先進實驗設備，近60年的科研成果與經驗積累，承擔國家重大任務。然而，面對當今世界科技發展態勢，以及新時代國家對人才的迫切需求，特別是在新工科建設的背景下，工程科學如何適應新形勢發展的要求還需要進一步深入思考。

“工程科學人才培養目標不是一般的工程師、專業性人才，而是工程科學家、工程技術領軍人才和復合型人才。”李家春說，“經過培養，這些高質量的工程科學人才既要懂得工程設計和實施原理、工程問題的科學基礎，也要精通工程分析的數學方法，此外還應有工程項目實踐經驗。” 

李家春這樣介紹國科大工學院：以“工程科學”思想為指導，瞄準新時期“上天、入地、下海”國家重大戰略需求中的關鍵科學問題，將原創性研究與工程科學人才培養有機結合，建立“以需求建基地，以基地辦教育，以教學育人才，以人才促發展”的科教融合新機制。 

“我們綜合國內外一流大學經驗，在制定工學院的人才培養計劃時提出了‘堅實基礎、通識教育、鼓勵創新和重視實踐’四大重點。在培養模式上，堅持科教融合戰略，充分利用綜合實力，加強國際學術交流。”李家春說。 

其中，所謂堅實基礎，通識教育，就是夯實包括數學、物理等在內的與工程相關的基礎知識，拓寬教育的知識領域，包括自然、工程和人文科學；而鼓勵創新和重視實踐，則是指工學院利用院所融合的特有優勢，整合高水平師資、先進實驗裝備和國家重大項目條件，讓學生跟隨業務導師參與工程實踐、開展課題研究。同時通過學術報告會、訪學等形式，加強國際學術交流。 

“我們將弘揚工程科學思想，實施科教融合方略，創新復合型人才培養模式，建設世界一流的工學院。”李家春信心滿滿地表示。 

工程不是基礎科學的簡單應用和堆砌 

“工程是人類有目的、有組織、有計劃利用各種知識和相關要素構建人工實在的活動。”在此次論壇上，鋼鐵研究總院名譽院長、國科大跨學科工程研究中心學術委員會主任殷瑞鈺院士提出了他對工程科學的認識。 

他認為基礎科學知識是探索、揭示、歸納自然物理世界客觀存在的本質性的認知，追求其客觀真理性。工程科學知識是研究人工物世界的建構性存在的集成、建構、運行的知識，追求集成、構建的真相和價值的合理體現。工程科學既重視工程過程的規律性揭示，又重視轉化的情景性和價值的合理性、適應性。雖然可以承認現代工程是對基礎科學某種形式的應用，但工程絕不僅僅是基礎科學的簡單應用和堆砌。“現代工程除了要懂得基礎科學的基本原理和技術科學的理論和方法之外，還須善于處理諸如在多層次、多尺度、多因素命題條件下的多學科交叉的新知識的綜合集成，這是工程科學問題。” 

工程科學強調理論形態、實踐模式和實踐結果緊密貫通又相互反饋。強調真相與真理相互吸引，既重視實踐中的事實真相，又重視工程思維、工程邏輯符合客觀真理。工程科學——工程知識的源頭是多元的、多樣化的，工程科學是沿著工程的過程展開的，工程過程的合理性、合規律性、合目的性是其核心關注點。工程科學是“想”和“可行”并重，“理念（理論）”與“目標”貫通，“愿景想象力”和“現實生產力”緊密關聯，“價值觀”與“實踐性”一致。 

他總結到：工程活動涉及諸多相關的異質要素（技術要素、經濟要素、社會、人文要素）、異質結構要素（裝置、機器、工序等），要求按照系統特定功能的要求，組成一個高效的結構化的工程實體。而工程的開放、動態、復雜性，既面臨著自然因素的動態、復雜性，也面臨著社會因素、人文因素的復雜性。因此，“工程科學是屬于研究、處理人工復雜事物及復雜系統的綜合集成性科學，是引導和支撐工程技術的理論”。 

殷瑞鈺指出，工程科學要研究技術要素、技術群、過程群的集成與建構，揭示其技術集成、建構并融入工程系統的內在規律；可以歸納為具有對工程實體的集成、建構、運行以及價值體現，具有集成建構性、功能優化性、結構演進性、綜合高效性的知識和方法體系；是集成、建構人工物的活動中，具有本質性、本構性、運動性、效果性的合規律性的知識。他還結合冶金學進行了許多具體深入的分析。 

工程創新有規律可循 

創新的產生究竟是偶發事件還是有規律可循？決定創新發展的關鍵因素有哪些？中國國際工程咨詢有限公司董事長、黨委書記、總經理，國科大跨學科工程研究中心主任王安院士分享了對工程創新關鍵因素的理解。 

王安認為創新是一個發現問題、提出目標并解決問題的過程，有其內在規律。從個人創新來看，創新主體以使命和責任為驅動，以知識、經驗、所見所聞和悟性為基礎，在特定體制機制、市場需求、市場競爭等外部工作條件下去發現問題，視野越寬，發現的問題越多；通過集成創新解決問題，能組織的資源越多，創新效果越好。 

與個體創新不同，團隊創新的目標更重大，面對的系統更復雜（如高鐵、深空探測），需要調動的各類資源更多（非個人能力所及）。因此，王安認為，團隊的人員結構、組織能力、制度建設、文化氛圍、資源利用，以及行業政策、市場需求、市場競爭等外部環境，都是決定創新活動的關鍵因素。所有要素在創新思維方式指引下匯聚融合，實現集成創新。 

具體到工程創新，王安指出，其規律可以概括成“系統思考、整體推進、主客觀最佳結合”這樣一種工程哲學思想。只有系統思考，整體推進，才能實現創新水平的全方位提升；只有主客觀最佳結合，才能找到最優創新途徑和創新方案。

王安說，善于運用這一工程哲學思想，才能實現多目標的協調統一，取得創新的成果。“在對客觀透徹認識的基礎上，主觀上能夠掌握的資源越多，改造客觀的能力越強，創新的效果必然越好。”

基礎科學和工程科學相輔相成 

“基礎科學和工程科學是相輔相成、互為依托的關系。”中國科學院院士、中國科學院副秘書長、中國科學院動物研究所所長周琪強調，不要把基礎科學和工程科學對立起來、割裂開來。

周琪在報告中闡釋，基礎科學以自然現象和物質運動形式為研究對象，是探索自然界發展規律的科學，包括數學、物理學、化學、生物學、天文學、地球科學、邏輯學等七門基礎學科及其分支學科、邊緣學科。基礎科學的研究成果是整個科學技術的理論基礎。

而工程科學是現代科學、歷史經驗、文化、藝術和祖傳生存技能的選粹結晶，是科學的重要組成部分，是將數學、物理學、化學等基礎科學的原理通過各種途徑應用于人類的日常生活、探索實踐中，從根本上改變人們的生活方式及生活水平。

周琪以自己從事的研究領域為例展開了分析。近年來，生命科學的研究進程不斷加速，人們對生命本質的理解不斷加深，同時生物技術與人工智能、材料科學等前沿領域交叉融合，促使顛覆性的工程生物技術不斷涌現。工程生物技術的發展，可能會給人們的生活、生理、認知、繁衍帶來各種改變，甚至影響人類的生活方式和社會發展進程。

周琪理解的工程科學，更多的是“一種思維、一種理念、一種組織、一種構架”。他認為，科學界不應走極端，不應把科學、工程、技術劃分得涇渭分明，在評價時厚此薄彼，這樣于創新無益。“誰說論文不重要？論文是我們作為科學家總結凝練自己工作最客觀的東西，只不過‘唯論文’論是不對的。誰說工程技術不重要？沒有技術手段的突破，沒有工程理念的跟進，我們的科學在哪里體現？怎么去做突破？”

“基礎科學和工程科學對應著兩種精神。基礎科學對應的是科學精神，而工程科學對應的則是工匠精神。”周琪說，“弘揚科學精神，就是要弘揚科學家鉆研、解決未知科學問題的精神；弘揚工匠精神，就是強化工程科學領域大家集成完成一個共同使命的精神。”

“卡脖子之痛”和“錢學森之問”的工程科學反思 

國科大跨學科工程研究中心學術委員會副主任李伯聰教授從工程哲學的高度對工程科學的理論和政策意義進行了反思。 

他表示，從“直接對象”和“直接意義”看，“卡脖子技術之痛”直接涉及的是“技術問題”，“錢學森之問”直接涉及的是“人才問題”。但其中的深層次問題，卻是應該如何認識和應對我國“科學—技術—工程體系”的動態關系和升級演進規律問題。 

“工程是直接的、現實的生產力。工程不是純科學的單純應用，不是純科學的附庸、派生物或衍生品。必須樹立工程自覺、自立、自強的基本觀點和認識。”他說。 

工程科學是錢學森在1947年首先提出的重要概念。錢學森明確指出它是基礎科學和工程技術之間的橋梁，后又稱之為技術科學。李伯聰立足于工程哲學理論闡述了工程科學的對象、內容和意義。他認為，在認識“科學—技術—工程”關系時，要從“以基礎科學為基本動力的線性模式”轉變為“更加重視工程科學探索和發展”的“工程科學/工程技術/工程實踐的立體網絡模式”； 要更明確地意識到工程科學的獨特地位、意義與作用，工程科學是工程技術發展的直接理論基礎，是聯系工程技術和基礎科學的橋梁。 

劉鶴副總理去年談到了巴斯德象限問題。李伯聰認為，從實質上看，所謂玻爾象限和巴斯德象限的區分就是“基礎科學象限”和“工程科學象限”的區分，而玻爾和巴斯德分別是基礎科學家和工程科學家的“代表”。在我國從工程大國向工程強國轉變的歷史過程中，在一定意義上，發展工程科學是關鍵之關鍵；在實施創新驅動戰略時，必須把工程科學創新、工程技術創新、工程制度創新密切結合起來。 

在李伯聰看來，解決“卡脖子”問題，關鍵環節和核心內容往往是解決有關的工程科學問題。我國工程科技體系正面臨轉型升級的歷史使命和任務，必須把大力發展工程科學作為我國實現工程科技體系轉型升級的一項國家戰略，一方面必須“攀登工程科學高峰”，另一方面必須在“走向市場過程”中應對“達爾文之海”的“市場風浪”問題。

工程創新方法的本土化

國家技術創新方法與實施工具工程技術研究中心主任、河北工業大學教授檀潤華在此次論壇上分享了其團隊多年來的研究成果。 

檀潤華指出，工程創新的目標是為用戶創造獨特價值，而實現該類價值的過程通常要解決工程沖突，即一類“卡脖子”問題。因此，工程沖突的確認和解決便成為工程創新成功最大的需求。出現“卡脖子”問題的根本原因就是存在工程沖突，只要發現并解決該類沖突，“卡脖子”問題也會隨之迎刃而解。“卡脖子”問題屬于結構不良問題或發明問題，發現和解決該類問題成為獨特價值創造的關鍵。 

蘇聯科學家根里奇·阿奇舒勒通過對250萬件發明專利的分析研究，總結歸納出了一套獨特的發明問題解決理論（TRIZ），該理論在蘇聯軍事、工業、航空航天等領域廣泛應用并發揮了巨大作用。檀潤華團隊將TRIZ加以改進和本土化，創立了面向中國企業需求的工程創新方法（C-TRIZ）。該方法的目標是為各行業工程師開發與企業工程傳統方法相融合的新的創新過程，特別強調了“創新工程師”和“創新適應性專家”在科學與工程的良性互動中扮演的關鍵角色。 

工程科學人才應“通百藝而專一長” 

新時代下優秀的工程科學人才應該有哪些素質？中科院力學所研究員，國科大工程科學學院（以下簡稱工學院）副院長戴蘭宏教授在報告中指出，首先要有家國情懷，愛國、有責任心；然后是對于工程科學理念有好的傳承；在數、理、化、工等學科方面有深厚基礎；在實驗、計算方面有過硬技能；具備寬廣視野，適應學科交叉等要求；最后在人文、哲學和管理方面還要具有一定知識素養。 

2017年，國科大工學院開始招收理論與應用力學專業本科生。戴蘭宏回憶說，國科大當時分管本科教育工作的副校長席南華院士提出，“不想再建另一個與北大或清華雷同的專業”。在這個思路下，他們廣泛調研加州理工學院等歐美一流大學的課程后，結合實際提出了新的課程體系。 

國科大工學院學生有10門專業必修課：工程科學概論、連續介質力學（流、固）、熱力學與統計物理、設計與制造、熱工基礎、工程科學中應用數學方法、系統工程與工程管理概論、現代計算力學導論、綜合實驗（力、熱、電部分）和化學原理。 

“這10門課（的設置）當時請教了教育部力學類專業教學指導委員會的一些專家意見，他們覺得怎么和北大清華力學專業都不一樣，有很多疑問，后來一聽解釋，覺得挺好。”戴蘭宏說，這10門課程強調數理化及工科基礎、實驗與計算技能、系統管理和工程科學思想的傳承。 

今年5月，北京市教委公布了北京高校高精尖學科建設名單，入選的高精尖學科共99個，國科大工程科學名列其中。 

他表示，國科大工程科學學科將從以下兩方面進行創新和發展。第一，從傳統以應用力學為主導的工程科學向力、熱、電、數理化、生物、材料、信息、先進制造等學科前沿延伸，并與空天、能源、深海、環境、交通等重大工程需求緊密結合；第二，將工程科學與工程哲學、工程管理深度交叉融合，構建工科專業新結構，創新工程教育方式與手段。 

“通百藝而專一長。”戴蘭宏引用英國博物學家、教育家赫胥黎的話，總結了國科大工程科學人才的培養目標，“既要有廣闊的知識面，也要有過硬的本領”。

 摘自《中國科學報》