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仿生学vs畜牧业

2009年4月《新知客》专栏

我记得小学语文课学过一篇课文,介绍青蛙眼睛的特点——它对静止的物体视力较差,对于运动的物体视力则非常好。因此青蛙总是在小虫子飞行的过程中伸舌将其擒获的,让从小在城市长大的我感觉好生神奇。课文后半部分突然转了个话题,介绍了科学家模仿蛙眼的特点,发明了“电子蛙眼”,装在飞机跑道上面。我记得当时上课的语文老师就“电子蛙眼是不是蛙眼”的问题折磨了很长时间,而且班上还真的有同学以为装在飞机跑道上的电子蛙眼就是蛙的眼睛,解释了好一阵子才明白。从此我也早早地知道了一个词叫做“仿生学”。

当我进入材料学研究之中又发现,仿生学(biomimetics)是到现在还是很新的研究热点。通过各种方法模仿荷叶表面的微结构所制成的“超憎水”表面的研究,就火了好几年。曾经因为“纳米发动机”研究而闻名的王中林教授(新知客之前有没有做过这个报道?望范编辑酌 情补充),去年也过了一回仿生的瘾——通过在胶带表面上合成逐条竖立的碳纳米管阵列,模仿壁虎脚趾表面的微纤毛结构,制成了了超粘表面,经计算其粘力完全能承受一个正常成人的重量。搞两个这样超粘表面的手套,就能当像电影里的蜘蛛人那样飞檐走壁了。这个研究一出来,很多报纸网站都有报导。我见过的一个最离谱的标题是《科学家成功揭下了壁虎的脚皮》!当然这只是比喻。

不过也是啊——何苦要发展纳米管合成技术?直接生揭壁虎脚皮自然过于残忍,但还是可以通过现代的组织工程技术,培养一层壁虎的脚上皮组织吧?我也没听说过直接揭下荷叶的表皮作为憎水表面使用的(对植物做这种事倒还可以接受)。总之,所有仿生学的研究,都是追求通过现有的人工合成技术得到具有与自然生物类似的结构,从而希望复制相应的功能。这也许是人类技术的一贯思维吧。比如,想像鸟那样自由飞翔应该是人类很久远的梦想了,但也是到工业革命之后才做出了飞机来,而不是像《射雕英雄传》里的郭靖那样找一个大鸟直接骑着飞。
不过,这可能是因为我们的确实找不到这样的大鸟而己。我们找到力气大的牛,跑得快的马,鼻子灵的狗,不早都把他们驯服为我们所用了吗?比发明蒸气机、汽车和化学传感器(人造鼻)早多了!这就不叫仿生学,或许可以叫作“畜牧业”——直接使用自然界提供的东西。这种方式首先就有一个优点——环保。例如使用飞机要消耗大量不可再生资源,又污染环境;骑大雕就环保得多,最多喂的谷子多一点,屎也多拉一点……起码都是可再生、可降解的嘛。

不过,在电影《黑客帝国》里有一个不太令人舒服的“畜牧业”的例子,在计算机文明控制的“矩阵”世界,人类被养在一个个豆荚里,通过它们生物能来发电,而不是像我们现在这样的,通过化学能或者核能等无生命的东西发电。人体不就是明摆着的给他饭吃就有劲儿的能量转化机么?可见,如果换个角度看,这种“蓄牧业” 的方向也不容完全乐观。

人类到底是要走完全复制并抛弃自然的仿生学之路呢?还是走向完全奴役自然的“畜牧业”之路呢?也许除了仿生学和畜牧业,我们还能找到第三条路。

综述文章要“副”的到底是什么“盛名”?

科学网记者谢文兵编译The Scientist杂志网站一篇文章,为其拟一中文标题为:综述文章高引用率:盛名之下 其实难副。文章下面目前只有3条评论,大家可以去看。有意思的事,The Scientist网站本身就为自己的文章开通了评论区,评论者还常常很活跃。这样的网站还包括NewScientist。可惜的是科学网每次编译这些网站的文章,都只介绍正文内容,没有向中文读者介绍这些外文文章发表后外国读者的评论情况。这也显示出了中国读者重正文轻评论、重接收轻反思的阅读特点。中文读者的评论多数会是“沙发”、“顶”、“学习了”、“楼主是傻逼,鉴定完毕”等内容,这也是我关闭科学网和网易博客评论原因。

这个问题倒是跟“综述文章”的问题非常相关。外国人写文章也好,写教科书也好,个人色彩是非常强烈的。他们往往不求面面俱到,不求“辩证地”、“一分为二”地讨论问题,而重点在于抛出一个观点,只要是supported的,哪怕是unbalanced的。而外国的读者也不会因为看到“不够辩证”、“偏激”的特点,就全面否定一篇文章甚至对作者进行人身攻击,因为他们本来就不抱着仅从一个作者身上就找到一个平衡、客观、全局性的、终极的、标准答案式的、“安全”的结论,只要有新的引人思考的点,只要能把讨论向前推进,一篇文章就会受到尊重。相反,老生常谈,和事佬式的“两点论”,不会受到外国读者的青睐。

所以,外文教科书,往往不同作者写的区别会很大。每个作者都非常“任性”地根据自己个人对这个学科的理解取舍和组织内容,并且会在前言(Preface)部分充份解释自己写书的意图,以方便读者选择合适他们自己的教科书。其根本原因是,外国式的学习是一个非常个性化的事情,他们当初学习的时候,就是自己学的,学到什么、学不到什么,往往允许不同人不一样——反正他们没有什么应试教育。所以你叫这些人写书,他们也只能根据自己对学科的理解来写。在中国不一样,我们有“教学大纲”这种东西,就算研究生课程,也喜欢成立“编委会”。虽然一个成熟的学科,总会形成比较固定的逻辑结构,但在中国,好像是把这种自然而然的结果当作一开始的目的。你要先写偏的书,然后大量偏的书才能比较出一个“正”的结果,而不是一开始就想把书写“正”。中国的学生看书,往往会记得哪个知识在第几章第几节第几段第几句话里有,这是为了方便他们考试。中国学生选教科书,主要标准也是看他们要应付什么考试。书里讲没讲某些内容,并不被看作是作者对学科的观点,而是看作考官对出题的观点。

教科书如此,综述也如此。例如,最近使用所谓click chemistry合成特殊结构的聚合物方面研究比较热,光这方面的综述就一大箩,长review、mini-review、research highlights、perspectives、journal clubs五花八门,A型B型O型什么都有。有必要么?纯粹就是大家为了拼影响因子,拼职称么?我为何还有兴趣去看每一篇这方面的综述?是因为我想了解不同的作者要综述此领域,是如何组织其内容,如何描述其研究的历史,如何定性其研究现状,如何提出将来需要做的事情;同时,作者为了支持自己的观点,会引用什么代表性工作,如何组织参考文献的。这些方面,才是这些看起来重复建设的综述文章之间的宝贵的不同之处。如果综述的作用好像The Scientist那篇文章所说的那样——仅仅是为了代替阅读原始文献的沉重劳动的话,那就根本没必要这么多作者发表这么多综述了。同时对综述的要求也就是“全能”,要美好地满足所有目的——包括教学的目的,就好像中国人写教科书那样。事实证明,这种刚性的做法只会伤害学生和研究者的独创能力和独立思考的能力。没有能引人思考的阅读材料,也就不会培养出能引人思考的人。

关于这个问题我在我的英文博客里也写了一篇文章,以上是我想向中文读者多说的话。