“科研過程竟能如此透明！”近日，一項(xiàng)發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）的研究，不僅顛覆了傳統(tǒng)地震模型的認(rèn)知框架，為實(shí)現(xiàn)可靠的地震預(yù)警開辟了新路徑，而且被稱贊“以無可挑剔的嚴(yán)謹(jǐn)與透明，為如何負(fù)責(zé)任地分享研究樹立了典范”。
圖片由豆包AI生成1 讓實(shí)驗(yàn)可復(fù)制
這項(xiàng)由美國(guó)南加州大學(xué)西爾文·巴博特（Sylvain Barbot）團(tuán)隊(duì)開展的研究，通過構(gòu)建創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)室地震模型，首次將斷層間的“真實(shí)接觸區(qū)域”與地震動(dòng)力學(xué)行為直接聯(lián)系起來，為揭開這一“數(shù)十年地震之謎”提供了破題的關(guān)鍵。
更難得的是，研究團(tuán)隊(duì)嘗試以“最大誠(chéng)意的透明”展現(xiàn)科研過程。
巴博特團(tuán)隊(duì)研究的科學(xué)問題本身極為復(fù)雜：地球上的斷層并非完全接觸，而是由許多“真實(shí)接觸區(qū)域”構(gòu)成。這些區(qū)域的物理特性如何控制地震的起始、傳播與停止，是理解地震能量釋放的關(guān)鍵，卻一直缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
他們的創(chuàng)新之處，首先在于方法論的巧妙。團(tuán)隊(duì)沒有選擇傳統(tǒng)的不透明巖石材料，而是獨(dú)具匠心地使用了透明丙烯酸作為模擬斷層圍巖的材料，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)微震破裂過程的全程、實(shí)時(shí)可視化觀測(cè)。
借助高速攝像機(jī)和高精度光學(xué)測(cè)量技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)微震破裂過程的全程、實(shí)時(shí)可視化觀測(cè)。據(jù)媒體報(bào)道，在團(tuán)隊(duì)公開的實(shí)驗(yàn)視頻中看到，斷層接觸區(qū)域的應(yīng)力分布如同彩色的云圖般清晰可見，破裂的傳播如同閃電在透明的介質(zhì)中延伸，一目了然。
研究團(tuán)隊(duì)還建立了一套完整的數(shù)據(jù)溯源系統(tǒng)。在論文的材料中，他們?cè)敿?xì)記錄了從原始圖像的采集時(shí)間、相機(jī)參數(shù)設(shè)置，到后續(xù)處理步驟中使用的算法版本和參數(shù)調(diào)整。這種精細(xì)到每個(gè)像素來源的記錄方式，確保了數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性，讓分析過程的每一步都“有據(jù)可查”。
“我們真的可以看到接觸區(qū)域的演變。”巴博特這句看似平淡的話，背后是對(duì)科學(xué)本質(zhì)的深刻回歸——科學(xué)的發(fā)現(xiàn)必須能夠被觀察、被檢驗(yàn)，過程不應(yīng)是一個(gè)“黑箱”。
但這僅僅是其“透明”承諾的第一步。在論文公開發(fā)表的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)即在其GitHub主頁上宣布，已將所有模擬代碼、數(shù)據(jù)分析腳本、處理流程和參數(shù)設(shè)置文件完整上傳。任何訪問該頁面的人，都可以一鍵下載這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)，親眼審視每一個(gè)計(jì)算步驟，甚至可以嘗試用同樣的代碼跑出同樣的結(jié)果。
另外，團(tuán)隊(duì)并未止步于單次成功的模擬。他們?cè)?6個(gè)不同的模擬地震場(chǎng)景中重復(fù)實(shí)驗(yàn)，涵蓋了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的多種條件。其記錄之詳盡，足以讓其他研究者根據(jù)論文描述，精確重建整個(gè)實(shí)驗(yàn)。
研究團(tuán)隊(duì)建立了多層次的數(shù)據(jù)共享體系。所有原始數(shù)據(jù)，包括高速攝像的原始視頻文件、光學(xué)測(cè)量的原始讀數(shù)，均配有詳細(xì)元數(shù)據(jù)說明，并上傳至公開數(shù)據(jù)庫(kù)。這種“交鑰匙”式的方案，極大降低了復(fù)現(xiàn)門檻。
2 讓過程更透明
有評(píng)論認(rèn)為，當(dāng)國(guó)際學(xué)術(shù)界因?qū)W術(shù)不端事件信譽(yù)受損時(shí)，這項(xiàng)發(fā)表于PNAS的地震研究，卻以全程可溯、數(shù)據(jù)共享的實(shí)踐，為學(xué)界帶來一股清新之風(fēng)。
近年來，因?qū)嶒?yàn)和研究過程“黑箱化”導(dǎo)致的造假等學(xué)術(shù)不端問題頻出。
2018年，美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院調(diào)查發(fā)現(xiàn)，曾在該機(jī)構(gòu)任職的干細(xì)胞領(lǐng)域頂尖專家皮耶羅·安韋薩有31篇學(xué)術(shù)論文存在數(shù)據(jù)造假，應(yīng)予撤稿。
這一事件震驚了科學(xué)界，不僅因?yàn)榘岔f薩的“崇高地位”，更因?yàn)槠浠谔摷贁?shù)據(jù)所建立的整個(gè)研究體系，在十余年間誤導(dǎo)了全球無數(shù)研究團(tuán)隊(duì)，造成了巨額資金的誤投。
2023年，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息通信部宣布，因核心論文被《科學(xué)》雜志撤稿，撤銷韓國(guó)成均館大學(xué)副教授樸昌源團(tuán)隊(duì)所獲獎(jiǎng)項(xiàng)韓國(guó)“國(guó)家TOP100研發(fā)成果”。此前，樸昌源團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《科學(xué)》上的突破性論文的核心結(jié)果無法被其他獨(dú)立團(tuán)隊(duì)復(fù)現(xiàn)。
這些并非偶發(fā)事件。據(jù)“撤稿觀察”統(tǒng)計(jì)，全球科研論文的撤稿數(shù)量在過去十年間呈顯著上升趨勢(shì)，其中因數(shù)據(jù)造假、無法復(fù)現(xiàn)等學(xué)術(shù)不端行為導(dǎo)致的撤稿占據(jù)了相當(dāng)比例。
“這些事件正在侵蝕科學(xué)的公信力。”一位要求匿名的頂尖科研機(jī)構(gòu)管理者對(duì)媒體坦言，“它造成的傷害是雙重的。對(duì)外，公眾開始懷疑我們工作的價(jià)值；對(duì)內(nèi)，它打擊了那些恪守規(guī)范的年輕學(xué)者的熱情，并制造了一種‘不發(fā)表就滅亡’的焦慮文化。”
正是在這樣的信任危機(jī)中，巴博特團(tuán)隊(duì)的研究方法與態(tài)度顯得尤為珍貴。
3 讓細(xì)節(jié)耐推敲
學(xué)術(shù)誠(chéng)信是科研的生命線。有研究者發(fā)現(xiàn)，巴博特團(tuán)隊(duì)做法的“創(chuàng)造性”，體現(xiàn)在對(duì)科學(xué)精神的自覺踐行中。
該團(tuán)隊(duì)建立了嚴(yán)格的內(nèi)部審核機(jī)制。所有數(shù)據(jù)必須經(jīng)獨(dú)立復(fù)核，任何異常現(xiàn)象都需追溯根源。對(duì)于研究初期觀察到的一些不符合預(yù)期的數(shù)據(jù)，他們沒有忽略，而是深入分析，“有時(shí)甚至帶來了新的發(fā)現(xiàn)”。
另外，在成果表述上，研究團(tuán)隊(duì)保持了高度的審慎。他們?cè)谡撐闹杏孟喈?dāng)篇幅討論了研究的局限性與不確定性，并定量分析了實(shí)驗(yàn)室模型與真實(shí)地震環(huán)境的差異及其影響。
面對(duì)科研壓力，該團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持質(zhì)量?jī)?yōu)先——他們?cè)驍?shù)據(jù)未達(dá)預(yù)期而多次延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)周期，寧愿犧牲發(fā)表速度也要確保結(jié)果的堅(jiān)實(shí)可靠。
在論文的致謝部分，該團(tuán)隊(duì)首先感謝了編輯和三位匿名審稿人的認(rèn)真審閱，稱“這極大地幫助我們改進(jìn)了本文”，并且感謝他們提供數(shù)字格式數(shù)據(jù)。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)構(gòu)和基金會(huì)的資助進(jìn)行主動(dòng)公示并表示感謝。
他們主動(dòng)將論文初稿置于同行嚴(yán)格的審視之下，并依據(jù)專業(yè)意見不斷完善。有評(píng)論直言：“這本身就是對(duì)學(xué)術(shù)共同體負(fù)責(zé)、追求真理而非僅僅追求發(fā)表的體現(xiàn)。”
在論文成果的末尾，研究團(tuán)隊(duì)還明確列出了每位作者的貢獻(xiàn)，并鄭重聲明“不存在利益沖突”。這些看似程式化的聲明，是消除外界對(duì)研究動(dòng)機(jī)和過程質(zhì)疑的基礎(chǔ)。
媒體刊文稱，在哈佛大學(xué)教授吉諾因數(shù)據(jù)造假被撤銷終身教職、韓國(guó)學(xué)者樸昌源因無法復(fù)現(xiàn)的研究被撤銷國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)的背景下，西爾文·巴博特團(tuán)隊(duì)的實(shí)踐如同一面鏡子，映照出科研工作應(yīng)有的樣子。
“他們的成功證明，真正的科學(xué)突破，不僅源于創(chuàng)新思想，更依賴于一套經(jīng)得起任何檢驗(yàn)的透明的分享與驗(yàn)證機(jī)制。”中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）一位地質(zhì)研究領(lǐng)域的學(xué)者如此評(píng)價(jià)。
相關(guān)參考文章：
https://scitechdaily.com/decades-old-earthquake-mystery-finally-solved-by-new-model/
https://doi.org/10.1073/pnas.2410496122
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