物理學院黃海平教授
自然科學這棵大樹經過幾百年的生長已經枝繁葉茂，學科類別錯綜復雜，支撐著人類社會的經濟發展。進入21世紀以來，產生于學科交叉邊界的科學問題越來越重要，甚至對世界科技文明的發展起到至關重要的作用。2021年，復雜系統領域的三位科學家因他們在解決跨尺度（學科交叉）的科學問題方面的奠基性貢獻獲頒諾貝爾物理學獎。在這之前，我國就充分認識到學科交叉的重要性，在基金委設立了交叉科學部，打破學科壁壘，開辟學科前沿，促進交叉科學創新人才的培養。因此，接下來很長一段時間，學科交叉將成為復雜性科學研究的關鍵模式，并將對世界科技文明產生深遠影響。
中山大學地處粵港澳大灣區核心地帶，有著豐厚的學科交叉資源，在面對新一輪科技創新熱潮，更應在推動學科交叉融合方面擔負起歷史使命。在大學開展學科交叉融合，不是學科的簡單疊加，也不是各學科謀求各自研究利益，而是涉及教師、學生和行政服務三個方面的協作和共贏。其中心只有一個，就是營造交叉學科研究解決世界級技術難題或本質性科學問題的氛圍，以氛圍帶動創新人才培養。
其一，教師是學科交叉融合的核心。教師需首先在各自領域有深厚的研究基礎，并且研究思想和風格獨樹一幟。最為關鍵的是，他們對學科邊界前沿有著敏銳的學術判斷力，因而能夠凝煉共同的研究興趣并且提出可行研究思路。他們的活力需要一流的頂層設計來激發。世界頂尖的交叉學科類研究所都有著如下幾個鮮明特征：活躍的學術交流，比如定期舉辦具有廣泛興趣的學術前沿報告、深入淺出的暑期學校和專題式的國際研討會等；高質量的訪問學者計劃以促進國內外頂尖團隊間的深度合作；開放的學科交叉課程設計以培養具有寬廣視野的復合型人才。這些頂層設計將凝聚分散在各自學科但對學科邊界科學問題感興趣的教師的創新力，實現
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其二，激發學科交叉融合的活力需要一流的行政服務支撐。這些服務包括基金申請指導、青年教師培育、本科生和研究生培養、學術活動組織以及國際學術交流等。行政支撐的質量需要公開透明的制度保障，其中最關鍵的是建立持續穩定的交叉文化，形成對教師協作解決學科交叉科學或技術難題的激勵機制，營造學生夯實數理基本功并積極參與交叉課題研究的良性循環氛圍。
其三，學生是學科交叉融合的活力池。學科交叉不將是世界科學發展史上的曇花一現，而將持續地影響世界科技文明的發展。因此，高質量的本科和研究生教育將為學科交叉融合儲備人才池，是對未來的高回報投資。開放的學科交叉課程設計、高質量的暑期學校、靈活的實驗室流動機制和活躍的國內外學術交流是打造高質量并有持續生命力的活力池的關鍵要素。
以上談的是筆者在學校層面上推動學科交叉融合的粗淺見解。接下來結合筆者課題組創建以來的學科交叉及其人才培養談談少許經驗。筆者于2018年9月在物理學院建立物理、機器與智能（PMI）課題組，該課題組長期關注神經計算的基礎物理。過去三年間曾有13名本科生和研究生在PMI接受過長期科研訓練。PMI的本科生科研訓練計劃旨在為智能理論的交叉學科研究培養生力軍，所以對學生的數學、物理和編程訓練強度有嚴格的要求?？蒲杏柧氀驖u進分階段進行，由淺入深并輔與橫跨物理、機器學習和腦科學的前沿文獻閱讀匯報。每階段對學生的學習質量進行評估，并實行淘汰制。PMI從課題選擇、數理基本功訓練、論文寫作到學術演講對學生進行全方位的訓練，讓他們最終能在學術前沿嶄露頭角。
三年來凡是能通過此訓練的學生都在數學、物理和編程展示了非常強的實力，并且大多能做出創新性的工作。比如，李嬋同學的本科畢設整理成的論文在物理學頂級刊物Phys Rev Lett發表；蔣子健同學的本科畢設整理成的論文在Chin Phys B 機器學習與統計物理專輯發表；鄒文軒同學的本科畢設整理成的論文在Phys Rev Research發表；陳梓銘同學的本科畢設更是寫出120多頁，對隨機矩陣理論進行了深入的探討，獲得了校級優秀畢業論文；本科二年級的趙洋同學僅通過一年的訓練就可以做出原創研究，該論文在Phys Rev Research發表。碩士生李嬋獲得IOP學術視頻大賽三等獎、廣東省物理年會海報一等獎、全國統計物理與復雜系統學術大會最佳海報、2021年國家研究生獎學金、中山大學楊振寧獎學金；碩士生鄒文軒獲得中國第三屆計算與認知神經科學大會海報二等獎，并受邀在北京計算科學研究中心舉辦的暑期學校擔任機器學習方面基礎知識的講師。
人類社會在21世紀將面臨學科交叉的挑戰，很多科學或技術問題已經很難通過單一學科解決，比如醫學和生命健康，新能源和新材料，人口老齡化和腦疾病等等。學科交叉融合將為世界科技文明發展注入新的推動力，而大學作為人才培養中心和學術創新交流中心，必將擔負起神圣使命。大學對社會的回饋只有在教師、學生和服務三者達到高度協調時才會被最大化。因此，筆者希望本文的粗淺認識能夠啟迪學校層面的學科交叉布局和人才培養，也希望這些布局最終能為國家培養一批代表世界前沿的原創型人才。
文稿終審：物理學院 趙福利
