吴家睿:范式很有意思,一方面,没有给它确切的定义,另外一方面,又要拿来讨论。其实,库恩自己也搞不清楚,据说有人在他的书里分析出了21种范式。我就讲讲我心目中的范式和生命科学领域的范式。 我一直理解范式应该是一个框架,这个框架给我们的思维、概念、科学研究指明方向、限定视野。它的好处是给我们点了方向,坏处是把我们限在一个框子里。 前段时间是孟德尔200周年诞辰(孟德尔诞辰200周年:今天我们为何纪念这位科学巨人?),现在有一个说法是孟德尔被当时的科学界忽视掉了,人们没有看到他的贡献。我通过各种文献调研发现,孟德尔是被有意识地打压的。当时的范式是泛生论,包括达尔文和其他遗传学教授都相信泛生论。泛生论认为,身体的所有性状,肤色、高度等等,都可以有信息传递到下一代,身体的每一个部分都参与到遗传过程。 前不久,饶毅和吴仲义讨论这个问题,饶毅说达尔文没有孟德尔聪明,其实不是这个问题。达尔文的框子是泛生论范式,这限制了他对遗传的思考。而孟德尔呢,他没有这个框子,我们可以说他是破坏了框子以后的思考,他就认为每一个单个的性状都可以遗传。 再加上后面又有一个新的范式,就是魏斯曼的种质连续学说,魏斯曼认为性状是不能遗传的,遗传的是一些特定的遗传因子,比如,豌豆的颜色涉及一个遗传因子,豌豆的饱满程度又涉及另一个遗传因子,这些因子才能进行遗传,而孟德尔的理论正好跟魏斯曼的种质连续理论非常吻合。魏斯曼建立了一个新的范式,使得孟德尔的理论重新进入到人们的框架,而且得到了承认,这就是时隔三十年人们重新发现孟德尔理论的一个最根本的原因,就是范式。 孟德尔就是 “范式造英雄”,就像我们喜欢说的 “时势造英雄”。起初,科学界不承认孟德尔的理论,但是过了一段时间,一个新范式来了,大家一看,孟德尔理论可以适配这个新的范式,一下子受到了大家的欢迎。 我认为范式不仅是一个框架,而且在生命科学的发展中发挥着非常重要的作用。 王飞跃:我接着家睿的这个讲法,首先家睿说达尔文错了、孟德尔对了,我觉得如果你认可范式的概念,就不存在谁对、谁错。我理解范式就是今年的fashion(时尚),网红是谁,流量最大的是谁。刚刚去世的英女王说过一句话我觉得特别有道理,Let us not take ourselves too seriously. None of us has a monopoly on wisdom. (大家别太把自己太当回事,没有人能垄断智慧)。达尔文有达尔文对的地方,孟德尔有孟德尔对的地方,但是如果说我们这代人就把后代的才智都垄断了的话,就太不像话了。 吴家睿:飞跃老师,我要打断你。第一,我没有说谁对谁错,第二,我没有说范式是绝对的,你不要曲解我的意思。 王飞跃:我印象非常深刻的是1984年,当时我在浙大力学系,和物理系同一栋楼,系主任办讲座,我就稀里糊涂去了,当时就讲库恩的《科学革命的结构》以及范式转移这些。在此之前,科学对我来说是极其神圣的,带着光环。听完这场范式转移的讲座,这个光环顿然消失了、没了。我觉得做纯理论和做工程没有任何区别,大家都是一种职业而已。 今年达尔文的范式来了,后年孟德尔的范式来了,像我们人工智能领域,最初是逻辑派,后来神经元网络、认知科学昙花一现,迅速给压下去了。现在又是神经元网络的时代,但可别忘了,其实上个世纪五六十年代它们风行一时。后来又是专家系统,前几年是深度学习,现在又出了Transformer,都将风行一阵子。对我来说,它就是个范式,你们说是科学范式也行、技术范式也行,就是说一个时代会有一个时代做事的方式。 范式就是fashion,就是到了这个时候了。正确的fashion、有意义的fashion是涌现出来的,不是制造出来的。不像苏联李森科,那就是制造出来的,抱歉,那是假fashion。我认为真正的fashion是涌现出来的,在整个圈子里面经过滚来滚去,稳定下来的,就是这个时代、这批人的智力水平和社会需求,就稳定在这种方式上。而且它不停地要变,就跟时装不停地要变一样。 汤超:那不停地变是向自然越来越接近,还是围着自然绕圈呢? 王飞跃:总体或长期而言是越来越近,但就像凯恩斯说的,In the long run we are all dead.(长期而言,大家都死了),考虑太宽太久就是终极的哲学问题了。它有时候是向好的接近,有时候转一个圈,有时候就是倒退。 你想,我们神经元网络弄了这么多年,1900年代孕育,1940年代出生,到了1960年代,perceptron(感知机)就想独霸天下,结果连创始人都因巨大的挫折而莫名其妙的英年早逝。后来1986年,辛顿提出多层神经元网络,又回来了,到了1990年代末,也被打了个半死,他自己工作都找不着。 汤超:但有点不一样,那个是人工智能,我是说如果大自然有规律,它是怎样的,比如刚才说的达尔文、孟德尔,都是研究自然规律。 王飞跃:这就看你的时空尺度在哪里,咱们只看一个领域,只看100年,你觉得是进步,抱歉,1000年是不是进步?我没那个认识。1万年是不是进步?我也没这个认识。 朱松纯:我想库恩在当时研究科学范式的时候,他研究的科学对象还比较纯粹,宇宙学、物理学、化学到生物学,研究的群体就那么大,问题就那么多,节奏也不快。就相当于我们60年代、70年代,全国只有几部电影放映,好像哪儿放了一部不同风格的电影,整个范式就改变了。 但从我们研究人工智能的角度来讲,节奏很快,这么多分支,每一个分支可能都在发生范式转换,不存在全球只有一个统一的范式,范式就是一种研究的模式,然后有一批坚定的跟随者。 我认为范式不是绝对的,而且各个领域都不一样、都在发生,各个分支发展到不同的阶段,要解决不同的问题,范式就转化了。美国DARPA(美国国防高级研究计划局)在申请项目的时候就明确要求你提出的方法是disruptive(破坏性创新,颠覆式创新),你要不颠覆,是incremental(渐进式的),就不资助,所以你必须不断地想提出这种范式的转换。这是我的第一个看法。 第二,我认为每个新手刚进入一个研究领域的时候,视野不够宽广,肯定是跟随某个固定的范式,以为这个世界的研究就是那么回事,很多人可能一辈子就在这个范式里没出来。我记得很清楚,到波士顿读博士的时候,研究前沿问题的人都有自己的学派或者学术圈子,相当于各种有自己的教堂(church),大家各有一套 “仪式” 来解决问题,有一套理论和世界观,有自己的 “上帝”。 随着这个领域变得重要和热门起来,各个学派就开始碰上了。原来每个学派各占一块儿地,相安无事,你有饭吃,他也有饭吃,碰上了之后,就可能会产生这种一些争吵。比如刚才王飞跃老师提到的神经元网络,大的学派被打下去变成一个小学派了,那有可能之后还会翻过来了,是这么一个过程。相比来说,现在互联网信息发展太快了,去中心化、民主化了,不存在有那么几个大学派来控制科学世界。 汤超:我觉得范式可能不太好定义,但作为一个理论框架、一种思维方式、一套做科学的标准,还是存在的。比如以前亚里士多德讲究思辨,到了后来,特别是伽利略开始特别讲究实验,实际上就是范式的变化。后来相对论,又推翻了牛顿的绝对时空观念,应该说也是范式变化,但是,我倒不觉得相对论以及后来的量子力学跟原来的牛顿力学不相容。 库恩讲一定要有危机,在其他学科不一定成立,但在物理学的确如此。比如量子力学为什么产生?因为比如黑体辐射、光电效应等等这些离散的东西,经典物理解释不了,可以看作是物理学的一个危机。量子力学可以说是范式转变,但也不是说把原来完全抛弃。在这个意义上,确实是有科学革命,至少在物理学,科学革命也确实是跟大自然的规律越来越近似。范式转换、科学革命是一个进步的现象。 但是,其他学科,比如生命科学的进步好像不是通过范式转化,也许孟德尔和达尔文有从泛生论到基因论的范式转化,但是后来分子生物学革命、基因组、各种组学,都是因为技术的进步。比如现在,大家可以用X射线来研究蛋白质结构、DNA结构,看到了物质的分子基础、基因的分子基础,所以带来革命,是新技术把大家又往前推了一下,基因组学也没有抛弃传统的分子生物学。这不是范式转化,你可以说产生一个新的范式,跟原来的范式相比有互补或是平行。 在生命科学领域,库恩科学革命的理论,至少那一套结构不是很对得上,不是一些谜解不动了,有反例、有危机等导致革命。各种进步更多是各个学科的交叉带来的,以前特别是物理学、化学,现在是计算机科学、数学、工程技术越来越多地用在生命科学领域,推动了各种各样的进步,让我们看到了很多以前看不到的东西,产生不断地进步。 范式是否正在迈向变革? 吴国盛:各位老师对范式的理解还是有很大的不同,我也听出一个共同点,范式是一个多元、相对,很容易被打破、而且也应该被打破的东西。这个当然不是库恩的初衷,库恩的意思是范式和革命对应——有范式就没革命,有革命就多元范式、相互竞争,也就是没有范式,称为失范。当我们讲范式,想的是范式变革。诸位根据自己学科的情况,感觉今天我们还真是处在一个热火朝天的失范或者准失范,呼唤多元范式的背景。 先问汤超老师,物理学科在今天是不是正在经历范式转换,或者叫革命?革命在学术上表示创新,革命性的变化、革命性的变革、革命性的轰动…… 但目前物理学似乎比较沉得住气,很少发生革命,库恩也是拿物理学作为研究背景,他提出多数时候的科学就是常规科学,范式内的科学,守范科学。 汤超:物理学肯定有很多还不清楚的东西,比如暗物质、暗能量,很多谜题解不开,大家也在做各种各样不停的尝试,包括现在超玄理论又有更新,说我们整个宇宙的物质世界、能量世界实际上是量子纠缠,从更基本的层次来思考。物理学的这种尝试,如果确实有突破,那至少会给理论带来很大的修正、拓展,或者是一个新范式。 还有一点,至少在粒子物理最高潮的时候基本上是还原论,到后来凝聚态物理就有emergence(涌现)、衍生论,后来的超导、半导体很多涌现现象。物理领域对这个理解还是很不够,以后如果有可能再有一些比较大的突破,就应该在复杂系统、衍生论方面。现在这方面基本上没有范式,属于前范式阶段。有一些特定领域,比如非平衡系统,一定是需要一个新的范式才能有更深刻的理解。