跨領域研究與土木工程之展望

隨著科技文明的發展日臻成熟，跨領域之研究逐漸蔚為風尚，單一學科的專業知識已不足以滿足人類在科學領域探索之需求，集結不同領域之理論、方法以解決複雜或新興問題之研究應運而生。所謂的跨領域（interdisciplinary or cross-disciplinary）研究，乃集合了多門學科間的合作，整合兩個或兩個以上專業的基本知識，為一富有明確目標與應用性之研究[1, 2]。

追溯學校教育的發展趨勢，跨領域教育始於二十世紀的美國，強調整合多門知識以解決問題。在六零至七零年代，全球教育改革興起的實驗性風氣，促使環境都市研究、科學技術、社會研究之崛起；在八零至九零年代，跨領域研究逐漸納入大學課程，諸如資訊科學、傳播與媒體研究等。與此同時，跨領域之學科整合型研究也逐漸成形，例如近期在台灣推行之四大類研究：以尖端物理╱化學方法探索生物科學之跨領域研究、空間資訊與人文社會經濟跨領域研究、行動生活科技與社會跨領域研究以及生物資訊（Bioinformatics）跨領域研究[3]。近年流行的「學科互涉性」（interdisciplinarity），為一公認解決真實世界問題的最好方法，interdisciplinarity跳脫了傳統學術界（academic fields）自成一格的限制，結合學界各領域與業界各行業的資源，與真實世界（real world）產生互動與連結，透過真實問題之挑戰將學術知識實用化，稱之為field academics的過程（見圖1）[4]。

圖1  Field academics的過程 [4]

筆者在美國留學念書的期間（2008－2012），親身體驗與經歷了一個有趣的現象，「傳統」科系早已跳脫所謂傳統單一的工程研究，理工學院的科系如機械與航太工程學系、土木與環境工程學系以及材料科學與工程學系等等，許多學者的研究範疇採用了跨領域研究，其中以工程跨生物科學研究為主要趨勢，結合力學原理與生物材料之知識，透過工程分析方法探討與解答生物科學相關之問題，進而應用於生物疾病之診斷與預測，以輔助臨床醫學上疾病之治療。此一研究方向亦反映了人類在工程科學技術發展之餘，不忘回歸以人為本，持續追求生命與生活品質之提升。

人類社會與科學技術之發展過程猶如一棟房子之興建過程（見圖2），以民生工程為本之土木工程為所有基礎建設之主，包含了結構工程、大地工程、水利工程、交通運輸、營建管理、環境工程、防災工程、地震工程、測量工程與都市計畫等等，在此基礎建設之上，分別發展工程科學、基礎科學、管理以及人文社會等領域之研究以落實科技文明發展之根基，透過整合與跨越不同領域之研究，歸納出跨領域科學、奈米電子與資訊傳播等三領域[5]。在全球化的過程中，當今世界面臨的主要問題為生醫工程之發展以及能源與環境之取得與利用。

圖2  人類社會與科學技術之發展過程 [5]

身為土木工程領域中一員的我們，除了持續參與基礎的民生建設外，透過跨領域科學整合，我們可以做得更多！例如在生醫工程這個領域，研究子題包括了計算生物學、結構生物資訊學、系統生物學與生物資料之提取等等，其中工程領域中之計算結構力學領域，涵蓋了計算生物學與結構生物資訊學之範疇，透過數值方法建立材料模型，以模擬方式分析進而預測生物結構之力學行為。一般而言，在計算力學的領域中，沒有侷限的研究主題，因此所要解決的結構問題，大至摩天樓與橋梁等建築，小至生物材料微觀模型如骨頭、生物細胞與DNA等結構，配合相關之材料力學或生物力學背景知識，即可進行數值建模與分析。

在文末我想傳達一個觀念，人是活的而知識是通用的，我們可以選擇要做什麼樣的研究，而不是讓固有知識限制了我們的想法。特別在科技資訊發達的今日，傳統的土木建設與跨領域的工程研究，皆有其定位與價值，土木人一向以大格局自許，在跨領域時代來臨之際，未來的發展亦不應有所限制！

Reference

1. 袁大鈺、唐牧群（2010）。跨領域學術社群之智識網絡結構初探：以臺灣科技與社會研究為例。圖書資訊學刊，8（2），125-163。
2. 經濟部人才快訊電子報（2011）。
3. 102年度跨領域整合型研究計畫徵求公告，國科會（2012）。
4. Center for the Study of Interdisciplinarity at the University of North Texas。
5. 國立交通大學頂尖大學計畫。