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周末闲话-12：谈“跨界”: 热度 14 sqdai 2012-2-5 09:06; 今年春晚，农民歌手“大衣哥”朱之文成了新的“草根偶像”，他的出色的歌喉和憨厚的谈吐赢得了人心。他的成长经历，有不少发人深思之处。他曾表示：“要成为中国唱歌唱得最好的农民。”（从电视纪录片中可见，他还是最会干农活的歌手）。这位“大衣哥”似乎正在向这个目标挺进。依我看来，这就是成功的“跨界”——从“基层农业界”一步跨进了“文艺界”。他的日后发展还有一些未知数，但至少目前他的前景看好。这里说的“跨界”，指的是不同领域的跨界；即使在同一领域里，也有各种不同类型的跨界，例如，类似的“草根”歌手李玉刚、潘倩倩就实现了男女声声乐领域的跨界。这样的跨界来之不易，需要付出长年累月的辛勤。你看，朱之文二十余年如一日，不断练歌，在清晨的乡间小路上、在“汗滴禾下土”的田间，一直在引吭高歌，琢磨演技。他文化水平不高，靠着这种坚忍不拔的执著追求，才有了今天的成功。当然，其中也有很多专家的扶持，今年春晚，原先安排著名歌唱家蒋大为与他合唱《我要回家》，蒋大为手把手地教会朱之文掌握了歌曲演唱要领，后来才改成由朱独唱，要是没有“绿叶”帮衬，“红花”也不会这么美。文艺生活如此，科研生活何尝不是如此！我们经常说，与发达国家相比，在科学技术领域中，我们的一流人才、一流成果相对较少，这种落后态势产生的原因是多方面的，但是科研人员的创新精神不足，不少人抱残守缺，不敢轻易“跨界”，也许是一个原因。经我留心观察，除了有小部分优秀人物敢打敢拼，敢“吃第一只螃蟹”，很多人只会跟在别人后面小打小闹，有些人几十年固守一个狭小的领域，从不敢轻易越界、跨界。这样，日子过得虽然安稳，终究没有大出息。学界也有“跨界”好手，其中钱学森、钱伟长先生就是其中的佼佼者，他们在认准了方向之后，敢于闯进别的新兴领域或需要开拓的新阵地，做出一番有声有色的事业。钱伟长先生敢于说：“国家的需要就是我的专业”，什么问题都敢去尝试（当然有时是非常时期的无奈，例如，研究高能电池那会儿）。学术上的跨界并不容易，与上面提到的朱之文等人的跨界一样，需要持之以恒的扎实努力，需要夯实深厚的专业基础。跨界需要有胆识，有热情，有恒心。我很佩服林家翘先生。在他的学术生涯中，曾涉足多个领域，在流动稳定性、非线性波动、星系动力学等领域做了开创性的工作，提到动力来自对科学的持久的激情，直到耄耋之年，他还在生物数学领域辛勤耕耘。他的善于跨界的能力源于他厚实的知识基础。记得他在他的那本应用数学名著中曾经提到，有人评价一位应用数学家，说此人就会摄动理论，不过，什么问题到了他的手里都变成了摄动问题，并得到出色的解答。这就说明，要跨界，必须以坚实的实力做基础，要有一技之长。然而，我们的才能、水平毕竟与大师相去甚远，我这里提及的“跨界”一般指的是在某个领域中的方向转移，“在一棵树上吊死”是不可取的。我过去论及这类转移时，有博友强调“打一枪换一个地方”出不了大师，对此，我部分地赞同。我们需要在一个学术领域上做持之以恒的努力，但固守某一个分支方向，不敢越雷池半步，满足于解决一些枝节问题，一般也出不了大师。我们的科技事业要大发展，需要不拘一格地培育人才；而作为每个个人，需要在博大精深的方向上狠下功夫，学会跨界是一个要点。科学技术在日新月异地发展，学科之间在不断交叉融合，我们不能鼠目寸光、抱残守缺，该出手时就出手，该跨界时就跨界，而跨界要有志、有识，要下苦力。写于 2012 年 2 月 5 日晨; 个人分类: 灯下琐语|5155 次阅读|20 个评论

交通流研究与技术科学思想: 热度 8 sqdai 2011-2-22 07:19; 【按】现录入一篇旧作，它为庆祝郑哲敏院士的80华诞而作。记录了我在郑哲敏院士引领下转换科研方向，开始搞交通流研究的心路历程。交通流研究与技术科学思想戴世强（上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海 200072）摘要郑哲敏院士作为我国近代力学事业中承上启下的大师级学者，在他的科研实践和组织工作中，始终不遗余力地传扬和贯彻钱学森院士倡导的技术科学思想，推行和发展哥廷根应用力学学派的学术风格，在我国力学界产生了广泛深远的影响。本文以作者近年来在交通流理论及应用的研究过程为实例，说明这种影响及其效果。关键词近代力学，技术科学思想，哥廷根应用力学学派，交通流研究引言中科院力学所是我的人生旅途中的一个重要的“驿站”，我在力学所大院度过了22年，也就是说，度过了一生中美好的青春年华，那里是我学术上成长的起点，经历了种种甜酸苦辣，体尝了成长的快乐和烦恼。在这个时段里，郭永怀、谈镐生、郑哲敏这三位院士对我的培养和关怀令我终生难忘。值此郑哲敏院士八十华诞之际，我想专门记叙他对我在学术上的重大影响。在以往的岁月里，让我钦佩的五体投地的大学者为数不多，郑哲敏院士是其中的一位。细想起来，他的魅力何在？我认为，主要有以下几点：（1）丰富渊博的学识。大家知道，郑哲敏院士在弹塑性力学、爆炸力学、岩石力学、应用数学等方面有极深的造诣，不但掌握了其中的知识基础精华，而且会灵活自如地将它们应用于工程实践，纵观当今的国内力学界，有这样广博深入的学问基础和纵横驰骋的实践能力的学者实在不多见；（2）高屋建瓴的远见卓识。20世纪五十年代创建我国近代力学时，郑哲敏院士风华正茂，积极参与了力学学科规划的制订和相应的科研实践和组织，为我国近代力学的发展起了重要作用；据我所知，他当时在所里身体力行地抓了爆炸力学等学科及应用的研究和发展工作，取得了有国际影响的成果；20世纪七十年代之后，他担任了中科院力学所和中国力学学会的主要领导，他充分发挥了他的战略决策能力，特别在“科学的春天”时期，他以卓越的洞察力，把握了力学学科的发展动向，一手抓基础力学研究的恢复和发展，一手抓力学的工程应用，充分调动了全所科研人员的积极性，整个研究所生机勃勃，那段时间的生动局面至今令人难忘，其中，郑哲敏院士功不可没；（3）不遗余力地推行技术科学思想。郑哲敏先生作为钱学森先生的高足，对钱先生的技术科学思想体会极深，而且一直全力推行（参考文献）；作为哥廷根应用力学学派的第四代传人，他对该学派的学术思想和学术风格心领神会。因此，在力学的科研实践和领导工作中，他始终如一地强调理论与实际、科学与技术、应用科学与数学科学的密切结合，在我国力学界中产生了重大影响。对郑哲敏院士的学术思想、学术贡献作全面综述和评价，非我的能力所及。在本文中，作者想以本人近十年来所从事的交通流理论和应用研究为实例，剖析郑哲敏院士对我在学术上的影响，并且说明，作为力学科研战线的后来者，要想取得成绩，必须全力贯彻钱学森院士所倡导的、郑哲敏院士所推行的技术科学思想。 1 发端作者产生从事交通流研究的念头始于1991年，那时，我在美国柯朗数学科学研究所进行合作研究。看到周围的科学家根据实际需要，大致每七八年改动一次研究方向或课题内容，回顾自己研究的水波和渐近分析已经多年，而且大多是“学究式”的工作，与国民经济建设的实际不“挨边”，因此决心改变这种状况。当时我进行了调研与思考，决定选计算机代数和交通流研究为新方向，回国后，做了一段计算机代数应用的研究，也拿到几个基金项目，工作有一定进展，但是后来发现，要取得突破性成果有难处：自己的计算机知识根底不足，很难产生有创新性的成果，于是决定改弦更张。正好有一次，在李佩先生家里遇见郑哲敏先生，言谈之中，他鼓励我做一些实际性的科研工作。看看当时的上海市，随着浦东的开发，进入了经济腾飞中的“交通阵痛期”（至今尚未结束），路上的车水马龙、拥挤不堪的现状使我下决心闯一闯交通研究关。于是，我先进行文献调研，立即发现，国际知名的流体力学家Lighthill, Whitham等早已“捷足先登”了，他们在1955年发表了交通流理论领域的经典之作《论运动学波》，建立了交通流的第一个流体力学模型——运动学模型（详见文献），在后来的四五十年间，一直被称道为奠基性的工作，这给了我巨大的鼓舞；流体力学工作者在交通流研究领域是大有可为的！我又回想起在力学所期间，我的导师郭永怀、谈镐生、郑哲敏教授的教诲：要勇于开创新的研究领域，特别是交叉学科领域的探索，从而坚定了转向交通科学研究的决心，对于年逾半百的我而言，这的确是一种艰难的选择和决定。正如郑哲敏院士近来指出的：“要加强和扩大与高技术、其他技术科学和广大工程技术领域的交叉与合作，要发展交叉科学，充分发挥力学的开拓创新与服务功能。” 近十年来的实践表明，当时我的抉择是对头的；同时也印证了郑哲敏院士的观点的正确性。 1994年我获得了上海市高教局科技发展基金项目的两万元资助，起步开展城市交通研究；此后又先后得到了上海市自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和重点项目的资助，研究规模逐渐扩大，现在，在作者周围集结起十多个人的研究队伍，国内外交通界也逐渐知道了上海大学有一拨人专门从事交通流研究。 2 实践作者在国内的学术圈子里素以“学究气”闻名，得知我从事交通工程科学研究的老朋友，都稍带几分惊奇：“怎么他也涉足工程科学研究了呢？”当然，也为我捏一把汗：“书生研究交通，能行吗？”开始研究交通时，我也感到有点惶惶然。但是，想起当年钱伟长教授把我召到上海市应用数学和力学研究所时所讲的办所宗旨：“首先，研究所要为国民经济建设，特别是上海市的建设服务”，又想到郭永怀、郑哲敏院士对我的多年教诲，决心走出去，走到马路上去，走到火热的实践中去！在研究实践的指导思想上，我决定改变以往的做法（从文献到文献的“学究式”路子），努力遵循钱学森、郭永怀、钱伟长、郑哲敏、谢定裕等学术前辈倡导的“应用数学过程”，亦即，实验、观测、搜集数据和事实——建立数学模型——求解——实践检验——总结规律。正如郑哲敏先生所总结的：“技术科学为工程技术或其他应用服务，……它从工程技术或其他应用所需解决的问题中提炼科学问题，通过研究并解决这些科学问题来促成实际问题的解决。概括地说，就是从应用中来又回到应用中去。只有从科学的高度上完成这个循环，才能说，技术科学工作者为应用做出了贡献，才有望推动甚至带动工程技术和产业的进步。” 我认为，在过去的研究工作中，我只有部分地实现应用数学过程，这次，为了解决交通问题，应该全面实现此过程。作为交通研究的第一步，先要了解交通现象，我们组织了多次规模不同的交通调查，无论是酷热还是严寒，我经常带领助手和学生，抓住交通高峰时段，去站马路，数汽车、数自行车、数行人，人手不够，就借用母校复旦大学（我是该校力学系的兼职教授）本科生以社会实践或生产实践的名义做交通调查，近年来，上海大学有了力学系，交通调查的人力更是源源不断的了。每次调查前，我给调查人员做高级科普报告，调动他们的积极性，并制订科学的、完善的调查方案，每天调查结束后，组织人员往计算机录入数据，整理结果，学生们也乐此不疲，觉得这比在金工车间拿锉刀锉铁条有劲得多了，去年的上大2000级本科生在参加交通调查后，还写了总计洋洋数万言的小论文，这样的调查共组织了十几次，出动人力数千人次，尽管调查手段不那么先进，只配备了一台旧式摄像机、一个数码相机和一些秒表，但还是收效甚大：使我们对大城市的交通特性有了基本的了解，例如，知道了什么是自由流、同步流、拥挤流、交通相变，什么是上海市各路段交通阻塞的成因，上海市司机的平均反应时间和弛豫时间是多少等等，为进一步的理论研究找来了题目，确定了实际参数的数据，奠定了扎实的基础。当然，我们还遍访了交通设计、管理、控制部门，如综合交通研究所、交通管理科学研究所、市政设计院、市政规划局、市交警总队、高架道路管理处等单位，了解了他们的管理和研究方面的成果。说起来不可思议，像上海市这样的大城市，居然没有一套完整的交通数据；而有些已有的数据对我们的科研没有实践价值，例如高架道路管理处只能提供小时流量，而科研中需要的是分钟流量甚至六秒钟流量，只有靠自己不辞辛苦地获得。毛泽东说过，要知道梨子的滋味，必须亲口尝一尝，我们的确尝到了“尝一尝”的甜头。为了分析上海市内环线高架路武宁路匝道的拥堵情况，我们事先有些设想，以为主要是匝道附近的交叉的左转弯车辆是拥堵的主要原因；到现场一看，完全不是那么回事，原来是绿灯开放时相交道路上右转车辆的“挤压”效应才是交通不畅的罪魁祸首（详见文献）。在进一步的研究中，我们充分发挥了团队精神，交通系统是一个巨系统，具有随机性、动态性和复杂性，研究起来比较困难，靠一人之力，很难完成。我就按在中科院力学所时的做法，坚持每周一次小组seminar，充分发挥哥廷根应用力学学派的自由、民主的学风。记得在上世纪九十年代的一次中国力学学会理事会扩大会议上，郑哲敏院士曾经绘声绘色地向与会者介绍过冯卡门家客厅里的seminar，给我影响极深。我时常给年青人转述郑先生报告的内容，并决心仿而效之。在小组seminar上，我最常说的两句话是“学术讨论没大没小，只服从真理”；“没有愚蠢的问题，不提问题才是愚蠢的。”因此，seminar上经常吵得不可开交，有时，年青人不得不讨饶了：“不能再嚷了，我喉咙都哑了！”。由于讨论有成效，不但本组人员参加seminar，复旦、上海财大等单位研究交通的年青人也成了我们的常客。同时，我还强调，目前有一种交通研究热，各行各业的人士蜂拥进入交通研究行列，我们必须及时了解新的研究动向，不断地从网上、从资料室进行文献和信息调研；同时每年有七八人次出席国内、国际的学术会议，使研究步伐与国内外最先进的水平保持一致。根据应用数学过程，我还特别注意成果的检验，也就是郑哲敏院士所指出的：“从应用中来，回到应用中去”，所有计算数据都必须与自己的或别人的实测数据作比较，使得从我们组里出去的产品（论文、报告等）都是真实、可靠的。 3 成效由于比较自觉地在科研实践中贯彻技术科学思想，近十年来，我和我的课题组在交通流理论及其应用的研究方面取得了一定的成绩，其中的一个标志是：由作者主持的国家自然科学基金重点项目“城市交通流研究”（2000～2003）在2004年2月22日的结题验收中，获得了A级评价。具体来说，获得的主要成果有： l 进行了上千人次的交通调查，对典型路段、高架路匝道和交叉口的交通现象作了细致观测，了解了大城市的交通性态，积累了一批原始数据； l 完成和发表了50余篇学术论文； l 在国内外的学术会议上作了30多个报告，其中15个为邀请报告； l 提出了十五种新的交通流模型，不少是针对我国低速混合交通流特征提出来的； l 认定了最有希望解决交通问题的三种交通流模型：元胞自动机模型、流体力学模型和跟车模型，经过全方位的实际考虑，认为它们完全有可能进入实用化阶段； l 提出了交通流随机稳定性的概念，改进了传统的跟车模型。值得指出的是，我们不仅获得了一批高水平的理论研究成果，而且已经涉足于交通工程实践，并且从技术科学思想出发，形成了一些如何解决当前“交通难”问题的战略思路。在2003年11月13日由作者主持的第35届上海市东方论坛（“非线性科学与上海发展”）上，明确地提出了以“交通科学”与“交通技术”这两个“拳头”出击，用科学思想来指导，从根本上完善和利用现有的交通系统。这一想法得到了与会的政府官员的认可和赞赏。近年来，针对我国（特别是上海市）交通现状，我们做了一系列与实际密切结合的工作，例如，公交车站对交通的影响、高架路匝道设置的合理性、城市快速干道与匝道（辅路）的交通流的交互作用及其控制对策、有左转信号灯的交叉口交通延误分析等等，引起了有关方面的重视。也正是在联系实际的基础上，我们写成了一些高水平的学术论文。例如，国际交通界对交通流的流体力学模型提出了质疑：由于将交通流类比成气体，控制方程是各向同性的，有时会出现“类气体行为”和车辆逆行解，从而为流体力学模型唱起了“安魂曲” 。针对这一关系到这类模型生死存亡的大问题，我们与国外同行一起奋起捍卫之，纷纷提出各向异性的流体力学交通模型，解决了上述两大质疑（详见文献）。 4 结语综上所述，可形成如下结论：（1）钱学森院士倡导的、郑哲敏院士推行的技术科学思想，对我国近代力学的发展已经产生并将继续产生巨大的影响；（2）尽管郑哲敏院士不是我的研究生导师，但他对我学术上的成长起了不可估量的重要作用；（3）我们在力学战线的后来者，应该继承和发扬学术前辈的优良传统和学术理念，更好地在各自的科研实践中贯彻技术思想。如果以牛顿出版《原理》为起点，力学已经经过了三百多年的发展，在目前的科学世界里，是一门经典科学了，要使这个学科永葆青春，需要我们一代又一代人的努力。在此，我衷心希望，郑哲敏院士健康长寿，继续率领学生后辈，在科学探索的道路上，征服一个又一个难关，为使我们国家早日进入世界强国之列而不断奋斗。参考文献 1. 郑哲敏. 学习钱学森先生技术科学思想的体会. 力学进展，2001, 31 (4)：484~488 2. 郑哲敏, 李家春. 科学与技术结合的典范. 见: 郑哲敏主编. 郭永怀先生诞生九十周年纪念文集. 北京: 气象出版社, 23~26，1999. 3. 谈庆明. 钱学森对近代力学的发展所做的贡献. 力学进展, 2001, 31(4): 500~508 4. Lightlhill M J, Whitham G B. On kinematic waves: Part II. A theory of traffic flow on long crowed road. Proc Roy Soc A, 1955, 229：317~345 5. 戴世强, 冯苏苇, 顾国庆. 交通流动力学：它的内容、方法和意义. 自然杂志, 1997, 19(4)：196~201 6. 戴世强, 薛郁. 交通流的建模和仿真. 见：唐孝威, 张训生, 陆坤全（主编）：《交通流与颗粒流》, 杭州：浙江大学出版社, 2004. 66~125 7. 戴世强, 雷丽, 董力耘. 高架路匝道附近的交叉口交通流分析. 力学学报, 2003, 35(5)：513~518 8. 冯苏苇. 低速混合型城市交通流的建模、实测与模拟. 上海大学博士学位论文，1997 9. 东明. 地面交通状况对高架交通的影响剖析. 上海大学博士学位论文, 1998 10. 雷丽, 董力耘, 戴世强. 高架路入口匝道交织流的分析和控制. 第十八届全国水动力学研讨会文集（朱德祥等主编）, 北京：海洋出版社, 88－95，2004 11. 袁以武, 董力耘, 戴世强. 交叉口左转专用信号灯对车辆延误的影响. 交通运输工程学报, 2002，2(4)：80~85 12. Daganzo C F. Requiem for second-order fluid approximations of traffic flow. Transport Res B, 1995，29：277~286 13. 戴世强, 薛郁、雷丽. 关于交通流的流体力学模型. 第十八届全国水动力学研讨会文集（朱德祥等主编），北京：海洋出版社. 39－48，2004 14. 薛郁. 交通流的建模、数值模拟及其临界相变行为的研究, 上海大学博士学位论文, 2002 15. Xue Yu（薛郁），Dai Shiqiang（戴世强）. Continuum traffic model with the consideration of two delay time scales. Phys Rev E, 2003，68(6)：066123 原载于《应用力学进展——祝贺郑哲敏先生八十华诞》，科学出版社，378－382，2004 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A55477.html 谨以此文庆祝郑哲敏院士八十华诞国家自然科学基金资助项目（10342004，19932020）; 个人分类: 美文共享|4729 次阅读|8 个评论

你是一句，还是一段？: 热度 5 yaoqizhou 2011-2-6 05:02; 美国春节从来不放假。但因为冰雨封门，学校关了好几天。就困在家中过年，算是因祸得福吧。昨天收到我女儿中学校长一封电子邮件说她利用这个空闲，读了几本书。她看了 DanielPink 的《 Drive 》。这本书介绍了提高自己主动性 (motivation) 的九大密诀。其中的一段话给她留下深刻的印象。 1962 年，美国国会最早女议员之一 ClareBooth Luce 向当时肯尼迪总统进言。她说：“一个伟大的总统是一句话。林肯保住了合众国及解放了奴隶。罗斯福带领大家走出大萧条并赢了世界大战”。 Luce 觉得肯尼迪的注意力跳来跳去，他的句子有成为混乱不清一段的危险。这段话也给我不少启发。人生苦短，一辈子能写好一句话就不容易了。我们做科研的，就应该用毕生的精力写好自己的一句，而不是留下杂乱无章、无头无尾的一句句的句子堆积。也就是说，应该找到自己科研方向的真爱，在一个领域里留下自己的深深脚印。参阅《应该专情还是滥情？也议科研方向的转换》。; 个人分类: 心得体会|5805 次阅读|4 个评论

开博第一篇---科研方向转型中！: zhuzg0628 2010-12-21 16:13; 由原来自己熟悉的Web1.0环境下的用户使用模式发现研究方向，转型为Web2.0环境中基于社会标签的用户偏好与协作分析方向。有几分忐忑，几分壮志未酬。给自己加油吧。; 个人分类: 未分类|1253 次阅读|0 个评论

近十年诺贝尔生理学或医学奖及对我们的启示: 自我源于思考 2010-10-12 21:47; 一、近十年诺贝尔生理学或医学奖 1 、 2010 年，罗伯特爱德华兹（ Robert G. Edwards ），英国，因在体外受精等方面的贡献而获奖。 1950 年代， Robert Edwards 就预见到，对于不育者来说，体外受精是一个很好的治疗途径。他于 1960 年开始学习体外受精技术，并在剑桥继续从事这项工作。 Robert Edwards 与妇科医生 Patrick Steptoe 一起，顶住了众多的社会压力，一直进行人类体外受精的研究。经过一系列的试验，他们成功使卵子在试管内受精。当受精卵分裂至 64 细胞后（大约受精四天后），再将受精卵放置入母体子宫，但受孕结果总是失败。 1977 年，当他们把受精两天半的受精卵放置于母体子宫后，胎儿开始顺利成长。 1978 年 7 月 25 日，世界第一例试管婴儿顺利诞生了。随后这一技术被优化，并传播至全世界。 2 、 2009 年，美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白布莱克本 (Elizabeth H.Blackburn) 、美国巴尔的摩约翰霍普金斯医学院的卡罗尔格雷德 (Carol W.Greider) 、美国哈佛医学院的杰克绍斯塔克 (Jack W.Szostak) 因发现端粒和端粒酶保护染色体的机理获奖。早在 1939 年， Barbara McClintock 注意到，染色体的断裂末端非常容易相互融合，但染色体的自然末端却不容易相互融合。于是推测它应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合。 20 世纪 70 年代初，对 DNA 聚合酶特性的深入了解引申出了一个染色体的复制问题。线性染色体 DNA 每复制一轮， RNA 引物降解后末端都将缩短一个 RNA 引物的长度，而体内细胞似乎没有出现这种状况，这说明染色体的末端有着与 DNA 不一样的复制方式。 1978 年， Elizabeth 利用四膜虫这种特殊的模式生物纯化了 rDNA ，并以 rDNA 为模板通过体外合成掺入 dNTP 的实验，推断四膜虫的端粒是由许多重复的 5'-CCCCAA-3' 六个碱基序列组成的。 1980 年， Jack Szostak 把线性质粒末端连接上四膜虫的端粒 DNA ，然后再导入酵母细胞。奇迹发生了，线性质粒不再降解，它可以在细胞内复制。这一发现使 DNA 的大片段克隆成为可能，后来为人类基因组测序的工作立下了汗马功劳。在 1984 年报道酵母端粒序列的同一篇文章中， Elizabeth 实验室发现了一个有趣的现象：带着四膜虫端粒 DNA 的人工染色体导入到酵母后，被加上了酵母的端粒而不是四膜虫的端粒序列。于是科研人员猜测，酵母中存在专门的酶来复制端粒 DNA 。 1984 年， Carol 加盟了 Elizabeth 实验室。她们用四膜虫的核抽提液与体外的端粒 DNA 进行温育，试图在体外检测到这个酶活性，看到端粒的延伸。经过不断优化条件，尤其是把底物换成体外合成的高浓度的端粒 DNA 后，同年的圣诞节， Carol 在测序胶的同位素曝光片上，终于清楚地看到了酶活性，端粒底物明显被加上了 DNA 碱基，而且每加入六个碱基后的产物都形成一条很深的带。 3 、 2008 年，德国科学家哈拉尔德楚尔豪森 Harald zur Hausen ，因发现人乳突淋瘤病毒；两名法国科学家弗朗索瓦丝巴尔－西诺西和吕克蒙塔尼因发现人类免疫缺陷病毒获奖。 1907 年， Richard Shope 从兔子身上分离到了 HPV 病毒，接着又发现了致癌毒株。但直到 1970 年代，这方面的工作才继续开展。 1972 年，波兰科学家 Stefania Jablonska 猜想人乳头瘤病毒可能与疣状表皮有关； 1976 年， Harald zur Hausen 提出了一个大胆假设： HPV 的 DNA 能以非增殖状态存在于肿瘤中，终于，在 1983 、 1984 年， Hausen 利用 DNA 分子杂交等技术证明了 HPV16 、 HPV18 存在于子宫颈癌组织中。 1981 年，一种新的免疫缺陷性疾病被报道。 1983 年，法国巴斯德研究所的 Franoise Barr-Sinoussi 和 Luc Montagnier 从一名患淋巴结病变的同性恋患者身上分离培养了其淋巴结细胞，他们在培养的细胞中发现了逆转录病毒酶活性增强，并发现了逆转录病毒颗粒从感染细胞上生成的现象；这一病毒与已往病毒不同，它并不导致细胞的死亡，反而需要细胞的生长、复制而不断地繁衍，并特别地影响 T 淋巴细胞及其抗体。他们通过性传播、母婴传播及输血传播。 4 、 2007 年，美国科学家马里奥卡佩奇（ Mario Capecchi ）和奥利弗史密西斯（ Oliver Smithies ）、英国科学家马丁埃文斯（ Martin Evans ）。因为在涉及胚胎干细胞和哺乳动物 DNA 重组方面的一系列突破性发现而获奖。即基因敲除小鼠技术。 1911 年，摩尔根依据实验观察到的结果提出遗传中的基因交换情况（不完全连锁遗传），即同源重组。 Capecchi and Smithies 分别利用同源重组技术，修饰了培养细胞中的基因。 Capecchi 通过实验发现，导入的 DNA 可以修复原已经损坏的基因。 Smithies 发现人体内每个基因都可以进行单独修饰，通过这个方式，一些血液性疾病将可治。 Capecchi 和 Smithies 发现在小鼠 DNA 中可以利用同源重组插入已知序列的人工 DNA ，从而靶向修饰、失活小鼠特定的基因。而 Evans 提出利用小鼠胚胎干细胞能将遗传物质引入一个不同品系小鼠。 1981 年左右，当他地同事将一种品系小鼠干细胞注射入另一品系小鼠的胚胎中，下一代小鼠的染色体，如预期一样，进行了重组。当携带嵌合基因的小鼠之间进行配对后，这种基因便在下一代小鼠细胞内被检测到了。之后 Evans 首先利用逆转录病毒将新基因整合到了基因组中修改了干细胞，然后再将干细胞注射入小鼠卵中，而这些新基因传递给了胚胎，同样也遗传给了下一代小鼠。 1986 年， Smithies 和 Capecchi 着手把胚胎干细胞与基因同源重组相结合。 1989 年，他们报道了第一个基因敲除小鼠。 5 、 2006 年，安德鲁法尔 (Andrew Fire) 美国和克雷格梅洛 (Craig Mello) 美国，发现了 RNA( 核糖核酸 ) 干扰机制。 Andrew Fire 和 Craig Mello 在研究线虫的基因表达调节时发现，注入正义和反义的 mRNA 链后，线虫均无反应，而同时将二者注入后，却抑制了线虫相应的蛋白表达。因为正义链与反义链会结合为双链 RNA ，于是他们推测是双链 RNA 引起了相应基因的沉默，随后的实验证实了这一观点。由于极少量的双链 RNA 即可达到基因沉默的效果，于是他们推测 RNA 沉默是一个催化机制。 1998 年，他们发表了自己的结果。 6 、 2005 年，巴里马歇尔 (Barry J. Marshall ，澳大利亚 ) ，罗宾沃伦 (J. Robin Warren ，澳大利亚 ) ，发现了幽门螺旋杆菌以及该细菌对消化性溃疡病的致病机理。 1979 年，病理学医生 Barry Marshall 在慢性胃炎患者的胃窦黏膜组织切片上观察到一种弯曲状细菌，并且发现这种细菌邻近的胃黏膜总是有炎症存在，因而意识到这种细菌和慢性胃炎可能有密切关系。 1981 年，消化科临床医生 Robin Warren 与 Barry Marshall 合作，他们以 100 例接受胃镜检查及活检的胃病患者为对象进行研究，证明这种细菌的存在确实与胃炎相关。此外他们还发现 , 这种细菌还存在于所有十二指肠溃疡患者、大多数胃溃疡患者和约一半胃癌患者的胃黏膜中。经过多次失败之后， 1982 年 4 月，巴里马歇尔终于从胃黏膜活检样本中成功培养和分离出了这种细菌。为了进一步证实这种细菌就是导致胃炎的罪魁祸首。面对一些质疑，他们首先在小猪身上做试验，但试验失败了，于是 Barry Marshall 喝下含有这种细菌的培养液，果然诱发了胃部炎症，而他又通过抗生素得以治愈。这个实验结果发表后，科学界开始认同他们的观点。 7 、 2004 年，理查德阿克塞尔 (Richard Axel) 美国和琳达巴克 (Linda B. Buck) 美国，因在嗅觉系统方面的研究获奖。 1980 年代后期， Buck 在哥伦比亚大学 Axel 的研究团队读博士后，从事嗅觉系统研究工作。 Buck 对嗅觉系统做了三个假设，她首先依据实验室的研究成果，假设受体在形态上和功能上的一些特性，这就能缩小研究范围。其次，她假设气味受体是一个相互关联的蛋白质家族中的成员，这样就可以从大型蛋白质族群入手研究。再者，她主张锁定只对嗅觉细胞中出现的基因进行研究。这三个假设使得研究小组能集中对一些可能专门为受体蛋白质而编码的基因进行研究，由此在短时间取得了较大进展。 1991 年， Buck 与导师 Axel 表现了研究成果：嗅觉系统气味感受器的基因图谱。气味感受器在鼻子后部，是一种在鼻腔细胞表面的蛋白质分子，属于 G 蛋白耦联受体，它们通过与特殊的气味分子结合来识别气味。人的嗅觉系统可以分辨出一万个不同的气味。虽然气味受体基因达到 1000 个左右，但每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因。气味受体细胞感知气味后，将神经信号传递至大脑嗅球中被称为嗅小球的微小结构，嗅小球随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞，僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。而在这个过程中，信号将保持其传递的单一性，结果，来自不同类型气味受体的信息组合成与特定气味相对应的模式，大脑最终有意识地感知到特定的气味。 8 、 2003 年，保罗劳特伯（ Paul Lauterbur ，美国），曼斯菲尔德（ Peter Mansfield ，英国），关于核磁共振成像的研究。 1946 年斯坦福大学的 Flelix Bloch 和哈佛大学的 Edward Purcell 各自独立的发现了核磁共振现象。当磁场中的原子核吸收相应频率的辐射后，能量将增加；当辐射停止后，原子核将释放微弱能量，回到原来状态。而对释放出的微弱能量进行检测、分析，则可以得到物质信息。核磁共振现象一直用于研究化学键等科学研究，而未向医学图像诊断方向发展，直到 20 世纪 70 年代初期，磁共振成像技术研究才取得了突破。 1973 年，美国科学家 Lauterbur 发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样物体释放出的电磁波就被进行空间编码，由此绘制成物体某个截面的内部图像。在他的文章发表后，英国科学家 Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。在这两位科学家成果的基础上，第一台医用核磁共振成像仪于 20 世纪 80 年代初问世，随后广泛应用于医疗诊断领域。 9 、 2002 年，悉尼布伦纳（ Sydney Brenner ，英国），罗伯特霍维茨（ H. Robert Horvitz ，美国），约翰苏尔斯顿（ John E. Sulston ，英国），发现器官发育和细胞程序性细胞死亡（细胞程序化凋亡）的遗传调控机理获奖。 Sydney Brenner 在 1960 年代就认识到，在研究细胞分化和器官发展时，采用低级的、小一点的生物体来研究更可行，更有效。他选择了线虫这种全身透明并且生命周期短，仅一个毫米长的生物来研究。 1974 年他发表了自己的研究成果，他使用一些化学物质导致了基因变异，而特异基因变异时，可导致器官形成障碍。 John Sulston 扩展了 Brenner 在线虫上的研究工作，他仔细地研究了线虫从一个卵子到 959 个细胞的生命全过程， 1976 年，他发表了自己观察到的，线虫神经系统细胞系形成的全过程，他发现每个线虫分裂、分化的程序都是一致的。在这一过程中，特定的细胞总是会在调控下死亡，他描述了这一死亡过程，并且找到了 nuc-1 这一基因，它的作用是调控死亡细胞的 DNA 降解。 Robert Horvitz 在 1970 年代，继续了上述两人的工作，并在一系列的线虫实验中，发现了调控细胞死亡是一个复杂的基因程序，有的基因促进细胞死亡，而有的基因则保护细胞， 1986 年左右，他发表了研究结果。 10 、 2001 年，勒兰德哈特韦尔（ Leland H. Hartwell ，美国），蒂莫希亨特（ R. Timothy Hunt ，英国），保罗诺斯（ Paul M. Nurse ，英国），发现细胞周期中的关键调节因子获奖。 1960 年代， Leland Hartwell 就已经意识到使用基因手段来研究细胞周期是可行的。他在 1970-1971 年间，把芽殖酵母作为研究模型，通过基因突变技术，观察能够使其细胞周期发生改变的基因。他利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株，分离出了几十个与细胞分裂有关的基因 (cell division cycle gene ， CDC) 。他还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了 checkpoint （细胞周期检验点）的概念。 1970 年代， Paul Nurse 等人以裂殖酵母为实验材料，使用基因突变的方法，同样发现了许多细胞周期调控基因。并且在 1987 年， Paul Nurse 克隆了人身上的相应基因。 1983 年 Timothy Hunt 首次发现海胆卵受精后，在其卵裂过程中两种蛋白质的含量随细胞周期剧烈振荡，在每一轮间期开始合成， G2/M 时达到高峰， M 结束后突然消失，下轮间期又重新合成，故命名为周期蛋白 (cyclin) 。二、对我们的启示：（一）、科研方向上 1 、细胞周期调控、细胞凋亡、端粒及其调节保护机制这三个成果展示了细胞的调节是何等的精细，这也是我们人类在如此漫长的历史中一代代传承的基础。目前在这两个方向上已经研究得相当透彻，如果要再做突破性的发现，可能会涉及到系统论、控制论、信息论的领域。 2005 年， Standford 大学在 Cell 杂志发表一篇关于细胞周期是存在着正负反馈、精确调节的阻尼震荡过程。这应当算是生物物理学的领域了，它提示细胞生长过程有其独特的动力学性质，这是一个研究的方向。建议，与物理学相结合，研究细胞周期震荡与个体成长的关系，如昼夜规律、青春期发生点等，如果能够从整体角度揭示这些现象的内在规律，并找到适当方法调控它们的话，有可能获得诺贝尔奖。 2 、 MRI 获奖同期的 Kurt Wuthrich ，也因建立了核磁共振测定蛋白质分子溶液三维结构的方法，而获 2002 年诺贝尔化学奖。从历年诺贝尔奖来看， X 线、心电图、 CT 、电镜、 MRI 均获奖，质谱也在 02 年获奖，下一个会是什么呢？流式细胞仪吗？它所用的原理与血细胞分析仪相同，都是由 Wallace H. Coulter 提出的 Coulter 原理，但他已经去世了。并且流式细胞仪是一个多种技术封装在一起的仪器，如流体喷射技术、激光技术、射线能谱术、电子计算机等技术与显微荧光光度计等。所以这一技术不可能获奖。应该是单细胞分析技术，目前最有效的单细胞分析技术，莫过于生物芯片。目前已经有芯片实验室（ lab-on-chip ）在运行了，而 DNA 芯片作为最早的生物芯片，可能获奖。国内有清华大学等机构做得较好。在医学诊断领域，获奖者都是把物理、化学领域的创新应用到医学诊断领域来的。所以要在这方面取得突破，还需多了解理化领域的最新进展。 3 、嗅觉系统研究获奖听觉系统、视觉系统的研究都曾得过奖，目前正在进行的模拟视觉的人造眼睛、电子视网膜呢？如果在研制的过程中，有了重大的理论创新，可能获奖，即使不获奖，也会得到应有的商业利益。另外，嗅觉系统如果精密、专一，提示我们进行生物传感器的开发。国内正在支持着传感网的建设，开发生物传感器是个好方向。但这个项目恐怕不会得诺奖，但如果它能广泛应用于传感网，将有极大的商业价值。 4 、幽门螺杆菌与朊病毒、沙眼衣原体、 HPV 致癌、疟原虫传播途径等发现有类似之处。属于原始性发现，对我们的提示：看到一种病后，必须仔细地观察才能判定致病因素与致病途径。 5 、 RNA 干扰机制基因沉默调节是一个新的研究课题，小 RNA(MiRNA) 的发现者及研究者有可能获奖。另外，细胞结构、机制过于复杂，不但零部件极多，而且摆放状态也极多，那么会不会有一些经常变化的零部件还没有引起我们的注意？另外，会不会在细胞里面有一些无用的东西，它们逃过了长期进化的淘汰而继续隐藏在细胞内？或者很少时候有益，而大部分无益？ 6 、基因打靶它开辟了一条基因治疗的通道，通过对人胚胎干细胞的治疗，使一些携带遗传疾病基因的人也能正常养儿育女。但国内的基因敲除小鼠做得还不太多，南京大学做得较好。基因治疗真正运用到临床上，还有很长的路要走。尤其是它的安全性要进行严格评价。目前基因转染多以逆转录病毒介导，存在在不小的风险。虽然现在有取消逆转录病毒的实验，但效果有待提高。另外最近有使用 mRNA 精确控制 iPSC 细胞诱导的报道。但无论哪种方式，均要对诱导而成的干细胞培养成的组织与正常干细胞培养而成的组织进行长期对比研究，直至二者在形态、分裂周期、功能等指标上没有差别为止。这才能证明它是安全的。否则就不能应用于人类。 7 、 HPV 及 HIV 的发现病因找到了，下一步就是疫苗的研究。 HPV 的疫苗 2006 年已经上市了。但 HIV 疫苗还有多家在临床试验，但已经经历了多次失败。因为 HIV 病毒不像天花病毒那样老实，它在不断地突变，所以目前的疫苗远达不到一针保一生的效果。在针对 HIV 病毒的疫苗研制中，原有的免疫学领域的知识已经不够用了，必须从其它领域借鉴引用一些原理和技术，如果真能够研发出防突变、动态的 HIV 疫苗来，诺贝尔医学奖是跑不了的。以药物获奖的，纵观诺奖，其中：胰岛素、青霉素、磺胺、维生素、牛肝制剂治疗贫血、 606 杀虫剂、普萘洛尔等获奖。特别一提的是班廷发现的胰岛素，在次年就被授奖，这在诺奖历史上是绝无仅有的。由于新药研发现在又进入了瓶颈期，我们做药的想得诺奖实在难。有预测称 statins 类降脂药有可能获奖，但因为这类疾病对人类的重要性减少了，而且他汀类药物中，以立普妥为代表，年销量达到 200 亿美元 / 年，也不缺这 100 万吧。 8 、体外受精随后出现的生物克隆技术（以成熟体细胞克隆生物，如克隆羊多利），应当获奖。当克隆技术出现后，对哺乳类而言，雌性独自生存、繁衍首先成为了可能，但单性克隆而成的后代面临着许多继发性问题；研究发现，雄性配子仍发挥着非常重要的作用，并且从目前来看，克隆生物是否存在早衰、多病等，仍需进一步研究，所以克隆技术仍有改进余地。（二）、科研策略上 1 、科学研究需要策略。 Buck 在研究嗅觉系统时提出的三个假设，就大大地缩短了研究时间。 2 、科学方法结合、移植。基因敲除小鼠即是基因同源重组技术与胚胎干细胞技术相结合而产生， MRI 是把核磁共振移植到人体截面信号检测上。 3 、多学科合作。病理学家与临床医生之间的合作发现了幽门螺杆菌；生物学家与妇科医生合作诞生了试管婴儿。 4 、学术交流。很多人的工作起到了抛砖引玉的工作。 1980 年代初， Jack Szostak 试图在酿酒酵母中建构人工线性染色体，但是当环状质粒线性化转入酵母细胞后，它很快地被降解掉。后来 Szostak 在一次会议中听到 Elizabeth 的发现，立即在实验中引入了端粒，并获得了成功。 5 、做一些没有人做过的试验；对不符合预期理论的实验现象积极关注。在 RNA 干扰机制的发现者远没有料想到自己的实验会有什么样的发现。幽门螺杆菌致消化性溃疡的结果发表后，我国也有医学工作者称在以前的病理切片中发现了该菌，但认为是杂质而排除了，真是可惜。（三）、基金扶持上假设 RNA 干扰未被发现，如果我国有科技工作者尝试这方面的工作，那么，现在的国家自然科学基金以及 863 等基金委员会能够通过这样的项目吗？如果幽门螺杆菌未被发现，有科学工作者提出寻找溃疡与感染的关系，这样的项目会不会被支持呢？而如果没有科研基金的支持，那么我们又有多少人愿意去做这方面的工作呢？科学工作者的思维不应当有框架，不应当先入为主，如 HPV 致癌的一样，可我们怎么才能做到呢？其中的问题值得我们深思。（四）、人才培养上 Lauterbur 走的是似乎是我们认为的经典科学家之路，小时候便在家里建了个自己的实验室；上学后，在实验课上，老师允许他一个人在教室后面做实验；即使参军后，上级也允许他在非执行任务期间操作一台核磁共振仪，这也是他为什么能设计出一台 MRI 的原因之一。 1962 年，博士毕业后，他在匹兹堡郊区举行的一次头脑风暴会上，想出了 MRI 的原始模型，并把它抄在了一条餐巾上面（这与约翰施特劳斯把《蓝色多瑙河》创作原稿抄在脏衬衣上有相似之处）。试问，我国有个人实验室的青少年有几人？我国又有多少学校、家长允许他们建立实验室呢？我们的高校是否也开展了头脑风暴等类似的学术活动？ Carol 在圣诞节做端粒酶的验证试验，似乎让我们看到了居里夫人的影子。这种精神我们是不缺少的，在很多国家的实验室里，我国的留学生往往是最勤奋的。在国内很多学校，学生们也都是成星期地待在实验室里的。不过，最近出现了一个不和谐的声音，《科学》主编对中国科研的一个意见是：他本人现在还进入实验室做实验，而中国成名学者则不下实验室。这一点对于我国科学界应当是一个警醒。（五）、法律法规上目前试管婴儿等涉及伦理的生物技术，由于国内法律过于死板，强行限制社会的客观需求，结果不但使一部分人无法生育，还导致了卵子黑市、代孕母亲黑市的猖獗。这也是我们需要改进的。一些浅见，不值方家一笑，欢迎讨论。; 个人分类: 自然科学|15159 次阅读|9 个评论

应该专情还是滥情？也议科研方向的转换: yaoqizhou 2010-9-9 22:13; 最近，戴世强老师的文章《吃着碗里的，看着锅里的——小议科研方向的转换》引起了热议［1－3］。他的文章和我最近写的《克服恐惧，大胆走出自己研究方向的舒适区》［4］有不谋而同的感觉。所以再补上几句凑凑热闹。我觉得读博士时的研究项目就象你的初恋对象，常常有苦有甜。这时是不是就该定下终身了呢？答案应该是否定的。因为你的初恋不一定就是你的真爱。所以在找博士后时，要根据自己的特长和爱好找一个适合你的博士后老板换换方向［5］。只有换换方向，找找感觉，才能体会出你的真爱在那里。找到真爱(科研大方向)了后，等你独立做研究时就得对她专情了。但这并不意味一成不变。因为你的真爱本身是不断变化的。你必须根据她的变化来调整自己的方向。你总不能别人都把问题解决了，还继续做一些支节性的毫无意义的小事吧。并且，你的主攻大方向内应该有许多难易不一的子项目。主攻的项目一时攻不下来，就该用其它子项目来迂回侧击、换位思考。这就是英语里常说的divide and conquer(分而歼之)。或者说中文里常讲的先用游击战弱化敌人最后才攻坚歼灭。很多我认识的人常常用次方向的钱来养宠爱的项目(pet project)。我也一直没有得到蛋白质结构预测方面的经费，靠其它项目的钱养着。如果是一个多情滥爱、蜻蜓点水地跟着热点走的人，是不能真正在科学界立足的。因为他永远不会有机会去领导别人而他的文章很快会被那个领域忘记。我有一篇关于用理想气体作为参考态来推导蛋白质统计相互作用势函数的论文。刚开始时没有人注意。只有在我不断的写更多的论文来证明它的优点之后，它才被同行广泛的接收。现在它比我的Nature杂志上发表的文章的引用量还高。总之，我觉得找到真爱的大方向之后，要专情但是那种与时俱进，一起共老的专情。更要建立自己的家庭，多子(子项目)多福，以家为本，逐步扩大根据地。只有这样才有机会建立起你的track record(业绩轨迹)，在科学界的影响力才能茁壮成长，最终真正成为科学的大家(师)。［1］戴世强《吃着碗里的，看着锅里的——小议科研方向的转换》［2］孙学军《看着锅里的，吃着碗里的，科研方向不能随意转换》［3］戴世强《审时度势量力而行——再议科研方向的转换》［4］周耀旗《克服恐惧，大胆走出自己研究方向的舒适区》［5］周耀旗《怎样找到一个适合你的博士后老板？一个老板的建议。》; 个人分类: 政策评论|11788 次阅读|3 个评论

一头扎进旁门去——点评北航樊瑜波教授主讲的上大力学所709期seminar: 热度 2 sqdai 2010-9-7 05:38; 【按】前两天的博文里讲到了科研方向的转换问题，大家的认识趋同于科研方向转换很重要，坚守固有阵地不可少，用军事术语来讲：既要打好阵地战，又要打好运动战，毛泽东精于此道，因此常打胜仗。对于学人来说，既要有相对固定的阵地（科研领域），掌握较为齐备的武器（科学方法），又要因地制宜因时制宜因人而异地审时度势，在一定范围内转移阵地（转换科研方向）。今天从我的乐乎博客里捡出一份 seminar 点评，从中说明：钻进交叉学科研究领域大有可为，扎进旁门之后，做到阵地战与运动战相结合，即使拿不到大成就，也会有成绩、成果。一头扎进旁门去点评北航樊瑜波教授主讲的上大力学所 709 期 seminar 2010 年 6 月 10 日下午，我们上大力学所迎来了国内力学界的又一位青年才俊北京航空航天大学生物与医学工程学院院长樊瑜波教授，他主讲了力学所 709 期 seminar ，题目是：医疗器械生物力学设计。这位 1987 年毕业于北大力学系的才子，把生物医学工程讲得头头是道，讲得比医生还像医生，比生物学家还像生物学家。比方说，人工器官植入，干细胞分化，骨质疏松防治、航天医学、生物材料降解等等，话题宽泛，见解深邃，侃侃而谈，饶有兴味，而且有些话，纯粹的医生是讲不出来的（如血管的弹性模量等等）。为什么能这样？因为 20 多年来，作为力学工作者，他已经忘情地扎进了生物医学工程和生物力学领域！力学是一个古老而富有生命力的学科。如果从阿基米德发现浮力定律算起，力学已有 2300 年的发展史，目前已经发展得非常成熟，但是由于它有广泛的可用性，一直保持着青春的活力。倘若再要对力学学科本身做重大发展，必须有特别好的学问根底和科研功力，但是，假若寻求横向发展，投入力学有用武之地的其它领域，则可更快更好地赢得发展良机，也符合社会和学科发展的规律和需要。越来越多的科班力学出身者已悟出了这个道理，而且明白得越早的，越见成效。樊瑜波博士就是一个范例。所以，我这里提出一个口号：一头扎进旁门去！请注意：这里说的旁门并非旁门左道之旁门，而是与力学学科紧密相关的力学的应用领域，如樊瑜波所关注的生物力学和生物医学工程。请注意：这里说的不仅仅是走进，而是一头扎进！譬如说，樊瑜波做生物医学工程，先学通生物学、医学、化学，搞懂生物医学工程和生物力学的基本原理和发展动向，在某些方面要比原来的圈子里的人还要内行。也就是说，懂得他们的语言、学科特征、思维特点、运作方式、兴趣热点、特长特短。竭尽全力，先把相关学科及其发展动向了解个透，把他们的从业人员琢磨个透，然后抓住一个或几个适合于自己的问题，义无反顾地扎进去，做下去。在扎进去的那个领域的同行面前，最明智的态度就是：老老实实地做小学生。最好的办法是：先不要乱说话，真正取得同行资格后再审慎地发表看法。我当年转向交通流研究领域也采取这一态度，十年不啃声，待到时机成熟，才扬眉剑出鞘。我们来看看樊瑜波教授这二十几年光顾过的研究方向：血流动力学、康复工程、口腔生物力学、骨生物力学、细胞力学与组织工程等，近来涉足航天、航空生物医学工程及人体工效学。听起来似乎花样繁多，实际上万变不离其宗：用的是生物力学（包括生物流体力学和生物固体力学）基础知识。这些年来，樊瑜波和他的团队对社会有引人注目的贡献，他们不仅基础理论研究出色，还开发了人体血液循环模拟实验系统、人体下肢假肢接受腔设计判断软件系统、细胞力学脉动流流动腔新型实验系统、人体体表损伤法医学鉴定软件等，直接为医疗事业出力，近来更为航天员上天的健康保障和人类的环境保护在建功立业。在与樊瑜波的交谈中，我知道了他成功的秘诀： 1. 在北大力学系，他打好了宽广扎实的数理力学基础；在物理建模和数学建模方面经过严格的训练； 2. 在成都科技大学（现四川大学），他成为著名生物力学家康振黄教授的入室弟子，学到了生物力学和生物医学工程方面的真传，特别是建立了宏观大视野； 3. 进入生物力学和生物医药工程这一领域后，他 20 年如一日地埋头苦干，每天干 16 个小时是家常便饭有他的十余年朝夕相处的同窗同事作证，两个月前我在成都亲耳听到的； 4. 根据社会需要，合理选定每一阶段的主攻目标，展开有阵地的运动战； 5. 善于带领比他更年青的伙伴协力攻关。很不容易啊！要让几十个年青伙伴跟随他转战颇有艰难险阻的战场！这是樊瑜波精彩的 seminar 报告给我们带来的一个启示：做力学的，一头扎进旁门去，必有收获！（对于别的数理学科的人士也许也有启发）。写于 2010 年 6 月 16 日改写于 2010 年 9 月 7 日 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A226000.html; 个人分类: 科研方略|8252 次阅读|3 个评论

审时度势量力而行——再议科研方向的转换: 热度 1 sqdai 2010-9-6 09:53; 昨天发布的拙文《吃着碗里的看着锅里的小议科研方向的转换》引起了广泛注意，这是我始料所未及的。该文的初稿挂在我的乐乎博客上（ http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A118707.html ）几近一年，也就 500 多次点击，说明科学网之影响的确大得多了，也说明科研方向的转换问题是当今国内学人的关注点之一。我仔细地阅读了各位博友的留言以及评论。大致来说，有一批赞成者，有一批部分反对者，也有少数完全反对者。下面罗列一些不同意见：【 1 】抱歉，不赞成，戴教授其实解释了科学浮躁的根源，尤其在中国。一个人首先要成为专家，才可能成为大家。知其然不知其所以然，不穷根究底，打一枪换一炮，最多造就几个二三流专家，不太可能造就一流和顶尖专家。这个经验，读读科学史不难得出。这就和吃东西一样，一个人什么东西都吃，可能对味道敏感，但要他具体描述某一食物的味道，可能说不上来。术业有专攻，见微方知著。提倡专业，提倡稳定研究方向，即是学科发展的内在需要，也是维护学术公平的需要，尤其在今天的中国。学科交叉无疑是需要的，特别是问题和手段的交叉，但我觉得对科技管理、规划的意义可能大于研究本身的意义。【 2 】能理解戴老师的重点是鼓励大家创新，这没有什么不妥当，但是总感觉这个看法显然有一些不妥当，至少是不全面，这里写写自己的看法。无论是学术机构还是科学家个人，最重要的是把自己的特色做好，特色往往要靠长期积累和持续坚持一个方向建立的。就科学家个人来讲，一辈子时间和精力都非常有限，能全身心投入的科研方向应该不会太多，如果能在一个方向长期坚持下去，能在一个方面成为专家，应该是许多科学家追求的目标。如果真的如戴世强老师讲的，前者（注：坚持一个方向的）占多数，还是值得庆幸的，说明我们有一批学者在坚持自己的方向勤奋工作。但我觉得，打一枪换一个地方的情况可能更普遍，才是问题所在。经常看到许多所谓学术牛人发表了很多论文，获得了大量经费，但你都说不出这些年都是在做什么方向。我最敬佩的是有一些学者能在几十年坚持在一个方向上，虽然经历许多寂寞和艰苦，但最终成为这个领域的真正的专家。也就是那些拥有自己学术故事的学者。非常 BS 那些从没有自己学术故事，靠大量经费和技术完成的表面文章，例如许多发表在高档次杂志上少有引用的准垃圾论文制造者。【 3 】科研方向的转换固然重要，坚守阵地也是不可缺少的。【 4 】戴教授的观点从申请基金的角度来看是非常正确的，且对于不同的学科都具有普遍适用性。但从科学研究本身来讲，却是大忌，您举的那些例子应该是特殊性问题或是局部性个案问题，从科学发展的历史长河中寻找轨迹就会得出与您的观点完全相反的结论。【 5 】对个人来讲最好能应该坚持自己的学术方向，不能随便换方向，对单位来讲应该考虑方向的选择转换。没有坚持，就会失去自己的优势，没有更新，就会失去创新的动力。【 6 】现在能够干上十年的方向不多见了，如果一辈子就研究一个或很少问题，那就等着喝西北风吧。博主或评论人举的几个例子根本就不具普遍性，容易误导别人。如果一个问题长时间没有大的进展，或者是因为无意义，或者是因为现在还没到合适的解决时间。现在谁敢一直只研究哥德巴赫猜想？真要这么干，或者是疯子，或者是偏执狂（如科学网上的某些名民科人士）。就我所知的本行业几个国际上的牛人，基本上每 7 年左右就会换一次方向，每换一次方向基本上很快就会跻身世界最高水平。当然，这些方向多少有一点联系，但也不是太密切。【 7 】有些大款科学家，就是太贪了，总想挤到别人的研究方向，甚至挖别人的墙角。我遇到过一个科学家，之前拼命批评别人的研究方向，现在这个研究方向热门起来，他也转过来了。【 8 】中国的院士中见风使舵者可以举出好几个，但国外学者（我所见）似乎很少变换研究方向，孰优孰劣，值得讨论。相比于广泛的兴趣，精力总是太有限。看着一个大锅里的，结果不知吃什么。【 9 】国内外大科学家，可是一生专心干一件事，只要把这件事干到极致，他就是该领域最伟大的科学家。例如，袁隆平教授，终生研究超级杂交稻。以上摘引的多半是对拙文的留言；有些是对表示不同意见的博文的留言。为避免引述不当，全部原文照搬，大凡明确表示异议的尽可能搜集进来了。（将意见编号纯粹为了引述方便）。下面，尽我所能做一些回答。限于篇幅，不可能面面俱到，反正还可以细水长流地讨论下去。科研方向的界定昨天的博文中，我犯了写文章说事儿的一个大忌：对所论述的科研方向及其转换未做明确界定。实际上，我说的科研方向，更多的是指课题方向，具体来说，是国家自然科学基金申请代码中的亚类，含有 6 ～ 8 个数码的，亦即，转换科研方向指的是前四个数码不变的情况下的转换。若按这种理解，就与【 6 】的最后一段话本行业几个国际上的牛人，基本上每 7 年左右就会换一次方向，每换一次方向基本上很快就会跻身世界最高水平。当然，这些方向多少有一点联系，但也不是太密切。完全对起头来了。拙文中说的科研方向的转换（转移）实际上涵盖了两种转换（转移）：战略性转移。如林家翘先生从流动稳定性转向星系密度波，或者从学科上来说，从流体动力学转向星系动力学，从力学转向天体物理学。但是，从应用数学角度看来，用的是同样的或类似的工具渐近分析。这种转移较为少见，林先生的工作和成就是成功的例子。战术性转移。这是司空见惯的。这里举钱伟长先生的例子，他辞世后，媒体中的宣传倾向于把他描述成万能科学家，但在我们力学人的心目中，他主要是一位杰出的固体力学家。最近，我校程昌钧教授刚完成大块文章《钱伟长先生在力学和应用数学中的贡献》（将刊于近期的《力学进展》），其中描述了钱先生的科研方向的四次换换：板壳内禀理论弹性圆薄板大挠度理论环壳理论及其应用广义变分原理及在有限元计算中的应用理性力学，我们看到，这些转移主要是在弹性力学（更确切地说是板壳力学）领域，他的学术贡献主要在这些方面。从应用数学角度，他有三大法宝：张量分析、渐近分析、变分法及有限元。所有转换都基于社会发展和学科发展的需要。我认为，许多获得巨大成功的学术大家，正是在这种战术性转移中不断与时俱进，才取得举世瞩目的成果的。科学史上不乏这种先例。就是我们这些凡夫俗子，也是这样逐渐进步的。以本人为例， 15 年前，实现了从水波动力学到交通流动力学的转移，二级学科一直是流体力学，方法一直是渐近分析与数值分析相结合。水波动力学方向没有完全放弃，主要由我的助手在做，这一方向坚持了 30 年。所以我的课题组的全称是交通流动力学和水波动力学课题组。成绩虽然不大，还算差强人意。留言【 1 】中用吃东西来打比方，写道：这就和吃东西一样，一个人什么东西都吃，可能对味道敏感，但要他具体描述某一食物的味道，可能说不上来。我也接着打比方，厨房里供应本帮菜，如果天天让你吃砂锅鱼头，你腻烦不腻烦？因此，我强调的转换科研方向与术有专攻和稳定研究方向的要求并无矛盾。与浮躁更不搭界了，的确现时存在一些急功近利的投机分子，不肯下死力做学问，而靠着做科研掮客招摇撞骗，有时也打一枪，换一个地方，我最不屑这种人，但他们究竟是一小撮，不能影响我们提倡正常地转换科研方向。因学科而异因学人而异科研方向是否需要转移？应以何种频度转移？应该因时制宜，因地制宜，因学科而异，因学人而异。总而言之，具体问题，具体分析。达尔文一辈子研究生物进化论，孟德尔一辈子研究豌豆遗传，袁隆平一辈子研究杂交水稻，陈景润一辈子研究哥徳巴赫猜想，，他们理所当然地应该受到人们的尊敬。各个学科有不同的特点，有些学科（如遗传学、纯数学）中的研究方向需要通过旷日持久的努力才会有所创造，有所前进，我们不能要求他们频繁转换研究方向。在这种情况下，我同意【 3 】的观点：科研方向的转换固然重要，坚守阵地也是不可缺少的。然而，有些学科的发展极其迅速，如纳米科学，你要人们在一棵树上吊死，无异于让研究者自杀，必须与时俱进地做战术转移，有时甚至是战略转移。拙文中说的十年几十年不改研究方向指的是：老是抱住某个课题不放而无实质性进步者。我知道有一位海归 18 年的教授，始终在做博士论文期间的选题，作一些边边角角的修补，而原先所研究的问题确实是在学科前沿，时过境迁，如今早已偏离学科前沿，他继续炮制了大量类似的垃圾论文，而且可怕的是带着研究生一起炮制。我反对的是这种墨守成规，而【 2 】【 9 】中提到的张香桐、袁隆平那种坚持研究方向、不断创新的学术前辈，则是令人尊敬的。另外，是否应实现科研方向的转移，应因人而异。按贝弗利奇在《科学研究的艺术》一书的分析，可把科学家分两类，一类是浪漫型的科学家，他们善于在不同的研究方向上做开创性的工作；一类是古典型的科学家，他们善于捕捉已开辟的研究方向中的不足之处，努力加以发展完善。科学的发展要求有这两类的科学家，他们相辅相成，就能促使科学迅猛向前发展。你要求前者固守阵地，他是做不到的；你要求后者频频转换方向，开辟新天地，那也是不可能的。我认为，最理想的境界是浪漫 - 古典结合型的，实际上，这种科学家更难觅见。在我看来，我们缺乏大师，是缺乏上述二者的极致的人才，更缺乏结合型的人才。而当前的一种有害倾向是研究方向上的抱残守缺。所以拙文的说法才有那么多的人表示赞成。对于【 8 】中提及的见风使舵型的学人我们应该坚决反对，但将其限为院士有点偏激，院士中的绝大多数是有科学良心的，是谨守学术原则的，见风使舵者是极少数。而院士圈之外，则不乏这种学术不够，权术来凑的投机者，当然，比例还不算大。浅谈新科博士的烦恼我喜欢与年青人交朋友，近年来至少交了二三百位新科博士朋友（定义为拿到博士学位五年之内），对于他们的甜酸苦辣多少知道一些。他们在科研定位方面的主要困难在于：转移了单位之后，面临科研方向大转移问题；随之而来的基金申请的困难；有时存在独当一面的困难。这里主要说说参加工作以后的科研方向转换问题。由于我国高校的通识教育较差，学生的知识面较窄，毕业后参加工作很怕改行；大家首先应消除这方面的心理障碍，认识到转换科研方向是很正常很自然的事情。其次，要看涉及的是战略性转移，还是战术性转移，通常应为后者。这时，你应下定决心，化上一年时间，补上需要的功课，然后跟进；前提是你得喜欢新方向，倘若你被迫搞一个不大喜欢的新方向，事情就有点糟，只能在实践中培养感情了；如果转行很厉害，又无法短期跳槽，那就硬着头皮啃新东西。中国人聪明，认定要做的事情，很少有做不好的。接踵而来的是国家自然科学基金项目的申请问题，至少有八位校内外博士向我倾诉了这类苦恼：做原来博士论文的方向吧，有的是新老板不认可，有的是该方向已经老化；申请新方向的课题吧，才做了一两年，基础不足，也申请不到基金。给这类苦恼开药方很难。无非是在旧方向的夹缝中求生存，或是咬牙在两三年后申请新方向的课题，二者比例大概是 3 ： 7 。后者胜算大一些。我校有一位很棒的博士，就遇到这样的问题，他的导师很开明，让他自由选择科研方向，他左右摇摆了三次，直到第六次申请青年基金项目才在新方向上取得成功。今天正式开学，过会儿要去参加新学年第一次全所大会，只得暂时打住，没说完的话，下次再说。欢迎继续心平气和地辩论。写于 2010 年 9 月 6 日晨; 个人分类: 科研方略|13752 次阅读|13 个评论

吃着碗里的，看着锅里的——小议科研方向的转换: 热度 1 sqdai 2010-9-5 06:41; 近年来，读到国内很多科技论文，涉及各种不同的领域，发现有一个有共性的问题：科研方向上的抱残守缺。亦即，瞄准了某个方向以后，十年几十年不变，以至于有时看到一位作者的名字，就立刻知道写的是什么内容了。当然，我并不主张频繁更换科研方向，打一枪换一个地方，一般不利于高水平成果的产出；但是，如果在科研方向上墨守成规，那么也肯定没有什么好处。所以，我力主：在做科研工作时，要做到吃着碗里的，看着锅里的，也就是说，在精心做好手头的题目的（吃着碗里的）同时，密切关注着相关领域的发展动向（看着锅里的），特别是应随时关注前沿性的热点问题，一旦原方向的问题解决得差不多了，立即转移方向或准备转移。打个比方，已经把碗里的肉吃得只剩骨头了，干吗还盯住碗里不放手？还有多少油水可捞呢？何不到锅里去捞新的肉吃？成功的范例我们的前辈为我们做出了榜样，已经有很多成功的先例。我在以前的博文里提到过，钱学森先生一辈子改了六次行，除了在本科的机车车辆专业上无所作为以外，在每个行当上都成就卓著。 1930 年代，他初涉科研时，跟着冯卡门研究高速空气动力学，提出了关于翼型计算的著名的卡门 - 钱公式，与郭永怀先生一起提出了关于跨音速流动的上下临界马赫数的概念；接着，把注意力转向高超音速流动问题，提出了高超音速流动相似律，并在火箭动力学方面做出了出色的工作；在他的后半生更为我国的航天航空、两弹一星事业做出了杰出贡献。著名的应用数学家林家翘先生，最早从事流动稳定性研究， 1940 年代在 Caltech 做博士论文时就对该领域的发展有突出贡献，以博士论文为基础写成的专著成了经典著作，以至于在同行中赢得了稳定性先生的雅号；此后，他做了流体力学领域的各种工作，提出了关于流体力学变分原理的林家翘准则和求解简单波问题的解析特征线法；到了 1960 年代，他访问了普林斯顿大学的高等研究院，敏感地发现了星系螺旋结构问题，随后把主要研究兴趣转向天体物理学，经近十年努力，完整地建立了星系密度波理论，成功地解释了一系列天文现象，他的成果镇住了天文学界！相隔 20 年，他在流动稳定性和星系密度波这两个看来截然不同的领域里做出了第一流的工作，似乎有点匪夷所思。但是，我曾仔细阅读过他的这两方面的著作，发现在研究手段上，是一脉相承的！同样进行了流体力学建模，同样运用了 WKB 近似，同样进行了简正模分析。原来，他用同样的登山工具，登上了不同的山峰！如今林先生已到耄耋之年，近十年来他的兴趣转向了数学生物学。其实，他在 1970 年代的应用数学专著里就分析了阿米巴痢疾病毒的传播问题，用的工具还是渐近分析！转移科研方向的好处是：可以最大限度地发挥自己的能力，做最有开拓性的工作，占领最前沿的领域，出高水平的学术成果。身边的例子是否能做到及时更新科研方向，对个人来说，事关自身的发展；若一个单位都固守原有研究方向，则有时会带来灾难性的后果。在这方面，我们应用数学和力学研究所有成功的经验，也有失败的教训。在世纪之交，建所十余年后，我所的发展遇到了一个瓶颈：发展速度趋于降低，国家自然科学基金项目的中标率骤降，科研项目和经费的增长率较低。除了能承接一些工程型项目以外，先进的学术成果寥寥无几，当时校内也有人幸灾乐祸地看笑话。钱伟长所长与所里的学术骨干交谈、分析后，敏锐地发现：问题出在全所科研方向老化！随着科研的发展，原先由一批学术骨干带来的科研课题显得陈旧了，更新速度不够理想。钱伟长所长适时地召集了所内副教授以上的业务骨干的专门会议，让秘书捧来了一大堆《应用力学评论》杂志，分发给大家，让大家分头阅读有关的综述论文，着重考虑各自的课题更新问题，并指出，应该邀请国内名校的名教授来做专题报告。所内年青领导闻风而动，决定利用力学所 seminar 这个平台，做好这篇文章。于是，借新世纪展望的势头，请来了一批国内著名的学科带头人，在 seminar 上做了系列报告。接着，所里一批中青年学者利用教授沙龙和博士沙龙，对这些报告进行消化，针对自己的科研实际，明确了课题更新的方向。几年下来，所内科研人员或多或少更新或丰富了自己的科研方向，情况迅速地发生了转机。近六年来，我所每年平均获得 8 项国家自然科学基金项目，中标率增加到 40 ％左右，获得国家自然科学基金项目的人数超过总人数的 90 ％，近半数的科研人员获得了两项以上基金项目，各类科研经费达到人均 30 万元 / 年，这对以理科研究为主的研究所来说是个不小的数目；而且，发表论文的档次也在逐年提高。在不少学科前沿领域可以听到本所研究人员的声音。力学所科研的这一二次腾飞，不能不归功于钱伟长所长的睿智。现在，力学所的师生都明白了，科研要实现创新，必须对学科发展趋势了如指掌，必须时时进行科研大方向的探讨，必须随时更新研究方向。惯性的驱动我认识到科研方向更新的重要性始于十几年前访问 Courant 研究所之时。我经观察和调研发现，美国的科研人员大约 7 ～ 8 年更换一次科研方向，一般不像钱学森、林家翘先生那样的做战略大转移，而是根据社会发展和学科发展的需要，在自己较为熟悉的领域里做战术转移，也有根据自己的研究能力和熟悉的工具，转向一个新的领域。例如，我发现，原先我所熟悉的水波动力学界的国内外朋友近年来纷纷转到金融动力学（金融数学）方向上去了，稍加调研后就发觉，金融动力学中的数学建模和求解方式与水波动力学极其相似，这是出现这类集体转移方向的缘由。例如，本组有一位成员，是上海交大的硕士， 11 年前我把他推荐到 MIT 做水波动力学方向的博士生，获学位后，他为华尔街干风险投资研究了，做得十分得心应手。那时他给我来信说，做起来难度小，方法是熟悉的，挣钱又多，已开始为女儿攒钱，准备让她进哈佛。最近获悉，他已经如愿以偿，今年夏天他的女儿成了哈佛的新生。纵观本校各学院的发展情况，也可得知：凡是科研方向更新得及时，能抓住国民经济发展急需的问题的学院，就发展迅速；反之，则停滞不前。道理很浅显，但是为什么许多单位和个人却依然墨守成规、故步自封，长时间死抱住自己的研究方向不放呢？究其原因，不外乎如下几个：惯性使然。做自己原有方向最省力，更换方向费劲；规律不明。不明白随着社会发展、科技进步，任何科研的战术方向不可能一成不变；见识浅薄。做科研缺少战略眼光，鼠目寸光，不识大体，不会随时做正确的战略决策。吴锤结教授在我的博文的跟帖中说：眼界决定成就，诚哉斯言！能力限制。由于国内在学生培养上过于强调专业化，造成科研人员拓展自己知识范围的基础和能力不足，转移方向成了难事。因此，在科研方向的选择上要有根本的改变，就得对症下药，改变上述情况。预警的信号转换科研方向是一件大事，应三思而后行。正在进行的科研方向何时需要转移更新？其实，跟所有事物一样，有一定的预警信号，大致说来，有如下几种：对自己所从事的科研方向，国内外的关注者减少或有减少的趋势，特别是主流期刊上发表相关论文的数量开始减少或者已经大大减少；向国内外（尤其是国外）投稿的中标率降低。同样的论文三年前能刊登，现却遭拒；申请重要基金项目（如国家自然科学基金项目）难度增加；同样的项目，五年前能拿到，现却落选，而且申请书没有明显漏洞；学术会议（尤其是国际会议）上该方向无人问津，或者关心者极少；权威刊物上已出现权威性的大评论。物理学界的朋友告诉我，倘若在 Physics Reports 之类的刊物上出现某方向的综述，则表明此方向至少是开始走下坡路了。在上述五种信号中，第一种最能察觉到。现在 Engineering Index 上设有 EI Village 窗口，只要输入某一科研方向的关键词，就可以检索到历年在某一领域发表的论文数量、作者群体等数据，从中可清楚地发现该科研方向受关注的程度及其近年演变。联系到交通科学中的道路交通流研究，就已经开始出现上述苗头。所以，我在交通科学界的同行，正在积极思索，准备采取某种转移动作，我们这里亦复如此。我最近正与我的年青同事和学生热议，想要在自己的研究生涯中做最后一次战略转移，以期为年青朋友创建一个新的科研平台。总而言之，做科学研究应该吃着碗里的，看着锅里的，注意研究方向的转换。不能在一棵树上吊死！上述意见不尽正确，希望博友们关注和和发表意见。写于 2009 年 9 月 22 日晨改写于 2010 年 9 月 5 日晨; 个人分类: 科研方略|16526 次阅读|19 个评论

1981-1984年，我招收硕士研究生之前与之后: chenfap 2010-8-13 07:10; 1981-1984年，我招收硕士研究生之前与之后（求学、教学、科研的一些亲身经历46）大连工学院物理系77级（文革后第一届）即将于1981年底毕业之前，大约是 1981年初，系里在酝酿1982年初招收第一届硕士研究生的问题。起初，只有金百顺副教授打算招收统计物理方向的硕士研究生，其他副教授（当时大工物理系只有一位刚提升的教授，却不幸因病逝世）都觉得条件不够，暂时不愿招收硕士研究生，开始时我也觉得一些客观条件和我的主观条件都还大有欠缺，也打算过一、二年后再招。后来我考虑，通过招收研究生，也许可以促进我的科研工作，也许可籍此建立一支科研队伍，也许还可以此为理由提出离开普物教研室的要求。这些可能性便使我决定提前在1982年初招收引力物理方向的硕士研究生；我把我的一些设想向系党总支书记和系主任作了汇报，并提出了为了更好地准备，希望成立相对论教研室的要求。经过一段时间考虑，获得了他们的同意。系领导之所以同意，我分析可能是由于：1），为了鼓励我招收研究生，当时大工物理系招收的硕士研究生还较少，而学校要求物理系多招；2），当时大工院长钱令希院士主张教师既要搞科研，又要搞教学，我的方案符合这个主张。我把科研方向和硕士研究生的培养方向都定为时空与引力理论；主要意图是打算研究有挠引力，因有挠引力的时空比广义相对论的时空更广泛和复杂得多，在研究有挠引力理论的同时必须研究它的时-空特点。那时我曾主观考虑：研究既有挠又有曲的时空中的引力理论可能太复杂，不妨先只研究有挠无曲的时空中的引力理论可能简单一些，而且易与有曲无挠的时空中的广义相对论对比。而实际上，有挠无曲的时空中的引力理论的数学表式也不简单、仍很复杂，并且还不如既有挠又有曲的时空中的引力理论易于与广义相对论对比。这个主观的考虑，后来导致我走了一段弯路。我按照培养方向拟定了研究生的教学计划; 除了我可以担任一些课程外,估计还缺少两名授课教师,我开始向即将毕业之引力物理方向的硕士研究生中寻找和招聘。当时已招收硕士研究生的学校还不多，有引力物理方向的更少，我所知道的仅有北师大和东北师大，1981年他们都有引力物理方向的硕士研究生即将毕业。正好东北师大请我去主持该方向的硕士研究生的毕业答辩。到东北师大后结识了该校引力物理方向硕士研究生导师金万修,他向我介绍,他们今年引力物理方向有两名硕士研究生毕业,他们自己打算留下一名,未留下的叫綦国英。綦国英的毕业论文做得还不错，我对他的印象也较好。答辩之后，我即找金万修和綦国英商量，提出了希望聘请綦国英到大工任教，帮助我培养研究生；綦国英表示愿意。回到大工之后，我即向系总支书记和管人事的副系主任汇报打算聘请綦国英之事，他们答应报请院人事处去办理调进。后来我又到北师大找了刘辽，我与他在引力学会上相识，他那年也有两名引力物理方向硕士研究生毕业,也是自己打算留下一名。他向我推荐了未留下的桂元星。我见到桂元星后，表示了希望聘他到大工任教，他说要考虑一下；后来我也通过系领导报请院人事处去办理桂元星的调进。人事处办理调进的结果是, 桂元星调来了, 綦国英没有调来，后调去辽宁师范学院;是什么原因，我不清楚。 1981年10月间引力学会在杭州举行学术年会。在这次年会上，再次与华中工学院物理系的教授张金如相遇，我与他于1978年在广州引力会议相识后，1979年又在苏州引力会议第二次相会；我觉得他待人比较诚恳，易于合作。得悉张金如下年也打算招收硕士研究生,他也感到缺乏授课教师,又得知他们学校的校长朱九思很支持他。于是我产生了一个想法：与张金如联合培养研究生，在原校各自招生，集中在一校培养，；我主动提出集中在华工。张金如同意了我这个建议，然后各分头向大工、华工请示。由于中国各项管理都是单位所有制，单位都要作主。我上述建议显得是让华工为主，大工为辅；大工领导自然不会同意。华工领导虽同意，但也提出了关于研究生的管理和生活问题的许多具体困难，终于没有办成。 1982年初，报考大工时空与引力理论方向硕士研究生的、即将要毕业的77级大学生约有20多人，我按照考试成绩录取了两名：一名是在大工物理系77级毕业；另一名在北京工学院机械系77级毕业，虽非学物理出身，但他基础课，特别是数学基础比较扎实，外文学得也好，除英文外，还能看德文参考书。大工时空与引力理论方向硕士研究生的主要课程有: 广义相对论(由我主讲)、微分几何(由我主讲)、引力规范场理论(由我主讲)、弯曲时空量子场论概要(由我主讲)、群论(由桂元星主讲)、天体物理(由桂元星主讲)、宇宙学(由桂元星主讲)、量子场论 (由全湘林主讲)。引力规范场理论的教材采用原始文献，印发Utiyama、Kibble、Hehl、Hayashi等人的文章，Utiyama、Kibble最早研究引力规范场理论，Hehl为当时在引力规范场理论方面发表文章最多的学者，Hayashi首先研究有挠无曲时空的引力理论。 1983年暑期前大工物理系招收第三届硕士研究生，系里又要求我招收了时空与引力理论方向两名硕士研究生：一名是在大工物理系79级毕业，另一名在安徽某大物理系79级毕业。那几年我不仅同时主讲两门不相同的硕士研究生的主课，在1983年后，还同时给两届硕士研究生讲课，一边讲现有的课，一边还要准备后面的课程，还要做点科研或寻找科研题目，以便指导硕士研究生的学位论文。总之，那几年是忙得非常够呛；虽然也挺过来了，但肯定影响了研究生的培养质量，我一直为此感到遗憾与抱歉。 1984年暑假前，大工时空与引力理论方向硕士第一届硕士研究生学位论文答辩,从外校聘请刘辽(北师大)、江书定（科大研究生院）、金万修（东北师大）为答辩委员会委员，刘辽为主委。这两个学生基础都较好，论文写得也比较认真，答辩时获得好评，顺利通过。大工物理系第一届硕士研究生共有四名，研究生处计划只留下三名。我希望留下两名，金百顺也希望留下两名。虽然我的资历较老（金百顺是大工物理系首届49级学生，我担任过他们班的辅导员），但金百顺的人脉较广，得到院系领导的大力支持。金百顺于1956年曾考上科学院的研究生，搞过一阵等离子体的研究工作，对国内离子体物理学界较熟悉，大工领导曾通过他聘请到一批等离子体物理学人才，后来争取到建立了包括等离子体在内的国家三束实验室；原统计物理方向的硕士研究生的培养方向便与等离子体挂上了钩，后来成了大工的重点学科。我竞争不过金百顺，结果他留下了两名研究生，我只留下了一名研究生。后来南京工学院来要那名未留下的研究生，研究生处才发现他是个人才，找我商量想把他留下。可是那位研究生自尊心很强，不愿留下，去了南京工学院，后来去美攻读博士。我留下的那位研究生于1984年内即去美留学，后在美国搞实验工作。后来，由于各种原因，我先后共培养了11名时空与引力理论方向的硕士研究生，竟没有一人留在大工物理系从事时空与引力理论的研究工作。; 个人分类: 未分类|5898 次阅读|0 个评论

[转载]哈工大: 王光远院士谈科研选题与科研方法: shifengyu 2010-8-1 09:31; 王光远院士谈科研选题与科研方法发布时间：2004-12-6 13:50:09 来源于： http://todayhistory.hit.edu.cn/2004/12-06/12135009.shtml 哈工大报讯（学生记者曹石鼓）科研选题和科研方法是广大科技工作者共同关心的话题，中国工程院王光远院士结合自己的科研实践，为青年教师与研究生谈了这两个问题。他讲座的前一部分分析了我们应该如何进行科研选题，并在其中渗透了科研方法的问题，讲座的后一部分就科研方法进行了系统的阐述。　如何选择科研方向，如何缩小研究领域，如何确定科研课题。科研方向即研究领域，是研究的战略性抉择，科研方向好与不好将影响我们很长时期的研究情况。王院士将科研方向的选择放在极为重要的位置，他说，在他老师那一代，也就是３０年代至５０年代的土木工程学科，大家的毕生精力都放在了超静定问题的计算简化之上。在当时，研究这个课题是十分重要的，因为在没有快速计算工具的条件下，计算大量的代数方程组十分困难，必须加以简化。在这个领域，中国的老先生们提出了很多十分巧妙的方法，但这只是一个代数方程组求解的问题，学术水平太低，计算机一出现，那些方法就全部没用了，他们的研究在历史上并没有留下什么痕迹。可见研究方向是受到客观条件的制约。王光远从１９５６年开始正规地搞科研，此前他花了整整１０年时间过教学关。他认为，作为教师，本职工作是教学，搞科研之前首先要过教学关。有些老师不注重教学，认为很简单，只要走上讲台讲就可以。事实上教学是件很不容易做好的事情，需要足够的知识储备，需要有自己的教学内容和教学形式。王光远很看重教学，他说这与他的老师是分不开的。他的老师孟昭礼教授课讲得非常之好，听了他的课，由不明白到明白，由明白到清晰，可以说是一种非常美的享受。王光远在１９４６年大学毕业后做孟先生助手的几年里，孟先生的每一堂课他都认真地听，王光远说，孟先生讲了第一句话，第二句话是什么我都知道。但我还是一堂不落地用心去听，把他的每一句话、每一个动作都当作我学习的榜样。后来在哈工大跟随苏联专家学习时，他又全面地听了３位苏联专家的课，此外还翻译了一些国外的优秀教材，从１９５２年到１９６２年，全国所有与材料力学有关的专业用的材料力学教材都是王光远翻译的。王光远院士强调，不要一心只想搞科研，把教学当作负担。培养后代是我们对中国最大的贡献，对教学的重视程度要高于科研。过了教学关之后，王光远开始有计划地搞一些大研究项目，这时首先遇到的问题就是选择什么样的科研方向。当时土木工程专业最热门的就是线弹性薄壳计算，到底搞不搞这个方向？经过分析，他很快否定了。首先符拉索夫的线弹性理论已经相当完备，其次利用有限元进行计算的计算方法已经十分完善，而且计算机的出现使得计算手段已经具备：理论，方法，手段都已经很成熟，已经没有太多的研究空间了。但是当时为什么大家都钻在里面不出来呢？是因为好出文章！有时候把一个边界条件一换就成了一篇论文了，但是当时出的那么多论文现在几乎没有被提及的。王光远告诫我们，在进行方向选择的时候，不要急功近利，盲目赶时髦，选择的科研方向一定要代表学科的发展方向，它不应是一个很完善的东西，而应是一个正在发展并将要大发展的方向。王光远说，学科的发展是一个不断上升的过程，只是其发展有时处于陡坡，有时进入缓坡。任何事物的发展都脱离不了周围事物的影响，他们在相互制约着。力学，结构的问题常常卡在一个数学问题上，甚至卡在一个数学概念上。比如结构优化设计，结构研究方案有无限多种，但什么方案最好？从无限多种方案中选出最优的方案，这就是结构优化设计。这是多么朴素的概念，以至于２０世纪初就有人提出。但为什么从提出到２０世纪六七十年代的几十年里没有什么大的发展呢？一是力学跟不上，二是这种无限选一的问题当时没有计算手段。由此可以看到，所谓学科发展的缓坡，就是约束因素基本不变，学科只能够缓慢地发展；而陡坡则一旦一个或多个束缚因素被突破，学科便进入快速发展的阶段。科学工作者要有敏锐的目光，能对学科的发展趋势作出准确的判断，尤其是要能够及时把握学科发展的陡坡，用自己富有成效的工作推动其发展。研究方向最初只能是一个很大的方向，在研究实践中逐渐的才能把它的范围缩小。科研方向的选择必然要符合学科发展的需要。其实王光远在１９５６年以前就开始为科研做准备了。他初步的想法是选择结构动力学方向做研究，其理由很充分：从理论上来讲，静力问题只不过是动力问题的特殊情况，从静力的研究发展到动力的研究是必然的，以前只研究静力是因为动力研究不了，而不是不该研究；从当时的条件来看，当时的结构动力学已经有了萌芽，在理论和应用上都有一些著作，如瑞利的《声学》已经完全具备了线弹性理论，还有铁木申科写的《工程中的振动问题》一书等；再从学科方向的发展潜力上来看，当时相关的理论和方法并不完善，研究空间很大。除了学科需要之外，还应该注意一些什么样的问题呢？王光远着重提出了个人的兴趣和国家的需要这两个方面。他说，选择自己感兴趣的方向才能够扬长避短，事半功倍。而兴趣从哪里来呢？兴趣来自你自己对它的了解，也来自于你自己的知识结构。讲到这个问题时，王光远介绍道：这一点我当初也有准备，当时我国的结构动力学领域还是空白，１９５２年，哈工大在全国率先开这门课，我们在这一方向是有优势的，所以我把结构动力学确定为科研方向。从５０年代至今，虽然课题换了不少，但研究领域再也没有变过。王光远说，选择了大的科研方向之后，我们要将范围缩小，即确定小的方向。１９５６年以前，他决定进入结构动力学领域进行研究。结构动力学问题分为两个方面，一是荷载，一是结构。动力荷载多种多样，有地震荷载，风荷载，机器引起的震动荷载等等，每一种荷载都有不同的性质，对同一结构的作用效果也各不相同。同时结构也是多种多样的。所以结构动力学里面的小方向很多，究竟应该选哪一个呢？１９５５年国务院发布了一个文件，号召全国的科研工作者研究１０大问题，其中土木工程领域就是抗地震结构的计算方法是其中之一。这个工作交给了中国科学院的土木建筑研究所。当时王光远在全国率先开了这门课，而且已经写了一本结构动力学讲义，哈工大在全国处于领先的位置，所以当时土木建筑研究所的所长刘恢先先生邀请他参加此项研究。在中国，结构动力学当时几乎是空白，发展潜力很大，而地震工程是结构动力学中最为复杂的问题，得出的成果很容易推广到其他各个方面，再考虑到自身的优势和国家的需要，王光远毫不犹豫地接受了刘恢先的邀请，这就是王光远选择科研方向的大体过程，对此他总结出一句话：我们对科研方向选择，既要符合学科发展的要求又要符合国家的需要，既要符合自己的兴趣又要考虑自身知识条件。科研方向选定之后，面临的是科研课题的选择。王光远认为，选择科研课题的原则与选择科研方向的原则是一样的，也就是要全面地考虑学科发展、自身条件和国家需要。进行选题之前，一方面是要对该课题有个比较全面地了解，另一方面是要看清楚影响其发展的主要矛盾是什么，在当前的条件下有没有解决的可能。讲座中，王院士向大家介绍了他的几个课题的选择过程，让大家结合自己的科研实践进行进一步地思考。王光远的第一个课题是地震力理论，研究的是地震时的地面运动模型，这是地震工程最基本的问题。我之所以对它感兴趣是因为发现了当时其研究的一个致命矛盾。王光远说，我们知道，不同动力特性的结构受到同样的地震影响时振动是有差异的，而且差异很大。研究地震力理论首先要解决结构的动力特性的问题。结构的动力特性分为３个方面：频率、振型、阻尼。最开始的静力理论将地震当作等加速运动，把惯性力简单地表示成为质量和系数的乘积，这显然是不合理的。后来人们又把地震看作简谐振动，可是这也不符合实际情况：我们注意到简谐振动有一个很突出的现象，那就是共振，而实际地震过程中结构并没有与地震波产生明显的共振，这是因为地震的振动不是单一的简谐振动，而是由许多个振动波组成的。在简谐振动理论的指导下，人们进行结构设计的时候假设的地面震动频率不同，结构的反应也不同，这样结构设计就取决于设计者本人的假设了，这显然是不行的。后来又稍微修正了一下，改成一个衰减的简谐振动，但问题还是没有解决。王光远开始研究这个问题的时候，有关理论发展到了将地面震动模拟成一系列的衰减的简谐振动的叠加，这是苏联的最新理论。可是所有的理论都有一个共同的问题，那就是地震参数假设的主观性。在这些理论之下，假设的参数不同，结构的振动响应也不同，结构的响应取决于你本人的假设，这怎么指导设计呢？其关键问题就是：无论你把地震的地面运动假设成一个什么样的情况，只要你把它假设成了一个时间的定函数，它就不符合实际情况。经过这些分析，王光远得到了一个结论：地震力理论已经走到了死胡同！以往的理论一律不行，到这个领域来进行研究大有可为！正在这个时候，他看到了美国的豪斯曼教授的一篇论文，论文中提出，地震的振动是随机的，不能够表示成为时间的定函数。这篇论文的观点很简单，但打开了随后几十年地震工程研究的全新局面。这篇文章又是有缺陷的，它在解决这个问题的时候引入了一个最简单的随机振动过程，即马尔可夫过程，经过分析我们不难发现它并不符合实际。首先它是不连续的，而实际的地震过程是连续的，而且它是无后效的，也就是说前面的过程对后面的过程不产生影响，而实际的地震过程是有后效的。于是王院士进一步得出结论：这篇文章的观点是具有开创性的，但是提出的方法是错误的。找出了问题的所在，王光远开始自学概率论、数理统计、随机过程论，做好数学上的准备。最后他选择了高斯连续过程作为地震时地面振动的模型。但是这里面还有一个很大的困难，那就是高斯连续过程没有成熟的理论来解决过程的非平稳问题。这就是他选题的过程，此后他很长一段时期内都在研究随机干扰下的结构振动问题。如何对待科研选题，王光远很喜欢一句话：没有特别坏的课题，只有不恰当的研究方法！他就曾经有一个课题并非自己选择，但是通过创新性的研究，他在这个课题上取得了重大成果。５０年代末，上级派下来一个任务课题：工业厂房的振动问题。原本已有相关的研究小组，但他们沿袭以往的研究思路，把空间厂房在概念中切成一片片，粗糙的进行平面简化，认为屋盖为单跨时为单自由度，多跨则为多自由度，没有什么研究必要，要求撤掉课题组。但是这个任务不能不完成，于是分配到王光远所领导的课题组之上。说到这里，王光远强调，先要把影响问题的关键在那里搞清楚，然后才能进行研究。工业厂房是一个整体，它的各排架之间是相互制约的，这一点在振动的时候表现得尤为明显。于是他召集小组开会时说，工业厂房震动的问题关键是要将其作为一个空间整体结构来研究，而不能把它切成一片片进行平面简化后来研究。这个思路指导王光远的课题组很快取得了成果，并在世界上率先建立了厂房空间振动理论，这个理论于１９６４年被评为国家重大科研成果，并在各种设计规范里得到应用。王光远说，可见我们选择课题的时候，首先是看矛盾，只有把主要矛盾抓住了，你才能够有效地进行研究。上面提到的地震力理论的主要矛盾是振动的随机性，所以我们从振动的随机性着手研究，而工业厂房振动问题的主要矛盾是空间整体性，所以我们将它作为一个整体来研究，抓住了主要矛盾，我们的研究都取得了很好的效果。四人帮倒台后，王光远开始了新的研究历程。随着计算机的广泛应用，世界上出现了很多新的学科，王光远选择结构优化设计作为自己的课题。当时世界上的结构优化设计都是对单个的结构进行优化，但工程项目包含着若干结构，形成一个以结构为单元的系统，各单元分别优化的结果组成的系统并不优化，项目的优化常常需要某些部分做出牺牲。所以王光远在８０年代就提出工程项目的全系统优化的概念，即应该将各个元素放在工程整体中来考虑如何优化，以达到总体设计最为优化的目的。后来他又提出全寿命优化的概念，认为优化应该贯穿在工程项目的全部阶段，如可行性论证、结构选型、工程施工、建成以后的管理等。王光远说，这两个概念使我们形成了工程项目的全系统、全寿命优化设计的理论，我的很多学生都在这个领域内进行研究，并取得了引人注目的成果。现在我们的可行性论证优化和结构选型优化的研究已经完成了，成果著作即将出版，设计优化的问题也很快将要完成了，成果著作也将出版。建成以后管理的优化问题，王光远的学生欧进萍主持在渤海油田进行研究并经取得了突出的成果，建立了海洋平台结构安全评定与维修决策理论。说到这里，王光远院士进一步提出：但是施工优化的问题我们并不在行，没有做什么工作，还需要更加专业的人士投入精力。选题完成之后，要经历的是扎实的科学研究过程王光远院士着重就这个问题作了系统的论述。他说，讲求科研方法，首先要使自己的理论与实践相符合。在研究工业厂房振动的时候，王光远认真地了解国外的情况。当时世界上只有前苏联做过一些静力学的实验，他看到了苏联的文章，并设法搞到了他们的实验数据。他觉得他们的论文十分荒谬，理论与实验严重背离！经过仔细地分析才知道，他们在进行研究的时候将空间问题粗糙地进行平面简化，把工业厂房的屋盖的变形问题当作材料力学中的弹性支座上的弯曲梁问题，认为它的变形以弯曲变形为主，剪切变形可以忽略。而当以这样的概念为指导而得出的理论值和实测值严重背离的情况下，不是另寻思路，而是将相差几十倍甚至形式都不同的理论值和实验值地强行捏合在一起，不仅得不到能够正确指导结构设计的理论，而且在学术上犯了很大的错误！王光远在一系列的实测之后提出：工业厂房屋盖变形不是以弯曲为主，而是以剪切为主，弯曲变形可以忽略。在实事求是的科学思想的指导下，王光远的课题组很快地得到了全新的理论。后来他们做了一些实验，接着测试了一些真实的厂房，试验结果和苏联一样，也就是与苏联的理论结果截然不同。苏联的错误在于固守理论，而不尊重实践。从上面的例子我们可以得出这样的结论，理论和实践发生冲突时，实践是第一位的，只要你的实践真实可靠，不是虚构的，它就具有可信性。理论与实践不相符，我们要考虑的是如何修改理论，而不是如何修改实验结果。研究的时候一定要有创新的思想，这是大家很关心的问题。王院士说，什么是创新？创新决不是标新立异，标新立异是不可能得到真正的创新，创新是根据自己长期、深入的科学实践，来发现矛盾、解决矛盾。数学是一种工具，有了基本的数学基础和比较宽泛的数学常识之后，最关键的是你对课题所包含的概念的认识。为了说明这一点，王光远院士举了自己将模糊数学引入地震工程的例子。他说，我们知道地震工程有一个很重要的概念，那就是地震烈度。地震烈度需要由各种指标综合描述，其中各国用得最多的指标是地面的最大加速度。例如７度是一个区间，８度是一个区间，地震时地面的最大加速度落在那个区间内，地震烈度就是多少度。但是另一方面，抗震结构设计规范中规定，７度比８度的强度高一倍。两者显然不能在全区间内同时被满足，尤其是在７度和８度的边界上出现跳跃，这样的问题我们无法从概念上加以解决。王光远在５０年代就注意到了这个矛盾，但是受当时的数学发展所限，没有办法解决。文革之后，出现了模糊数学，王光远以科学家的敏锐发觉了两者的联系，于是提出可以将模糊数学原理用到工程抗震中去，用通俗的语言可以这样描述：地震烈度中７度是一个区间，８度是一个区间，它们之间是有边界的，但是这个边界是模糊的，两个区间之间不是跳跃的，而是逐渐过渡的，边界附近的部分对两边的区间都有隶属程度。王光远１９７８年在美国作报告的时候宣读了自己的论文，这是世界上将模糊数学应用到地震工程中的第一篇文章，引起了世界结构动力学权威克劳夫的注意，很快，这篇文章就在权威克劳夫主持的《地震工程与结构动力学》上发表，后来这个成果获得了国家自然科学三等奖。回想起这件事，王光远深有感触：我在这里使用了最新的数学手段，但并不是为了标新立异，而是因为我在长期的科学实践发现了这个矛盾，并恰恰找到了能够将其解决的新手段创新来自对问题主要矛盾的正确分析并设计办法将其解决。科学是具有继承性的，创新是在前人工作的基础之上进行的，只要将在前人的基础之上运用新的思想新的手段再进一步就是创新。因此我们还应该放眼看世界，大量的汲取国内外的最新成果，使自己的科学研究站在一个更高的起点上。从王院士谈到的问题中，我们不难发现一些哲学的概念，比如整体的概念，整体与局部的关系，发展的概念，矛盾的概念，这些都是哲学的基本观点。王院士建议大家能够认真地学一点哲学。他本人１９５４年专门花了半年的时间学习哲学，读了大量的哲学书籍，马克思和恩格斯、列宁和毛泽东的。有些很难懂，最后他得出一个结论：我们一般的科学工作者学哲学不必看过多艰深的东西，只要把毛泽东的《实践论》和《矛盾论》看通看透就行了。这两篇文章写得很精彩，运用最通俗的语言，将哲学的基本观点阐述得十分清楚。王院士说，希望同志们和你们的学生在科学研究中能够恰当地运用一些哲学的观点，这样有助于更好地发现问题、解决问题，使科研工作更进一步深入。; 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我的科研生涯和科研方向(二): 热度 1 chenfap 2010-7-18 06:15; 我的科研生涯和科研方向(二) （求学、教学、科研的一些亲身经历44）由于上述情况,我只能一个人对有挠引力理论先作些研究，打算待我所招收的硕士研究生学过广义相对论和微分几何的基本理论以及一些有挠引力理论的基本知识后,再让他们在准备硕士论文时,跟我一道进行有挠引力理论的研究。为了使这种设想能够顺利实现，我主观地把研究生的硕士论文课题限定在有挠无曲时空引力理论的范围之内。那时我是这样考虑的：研究既有挠又有曲的时空中的引力理论可能太复杂，只研究有挠无曲的时空中的引力理论可能简单一些，而且易与有曲无挠的时空中的广义相对论对比。而实际上，有挠无曲的时空中的引力理论的数学表式也不简单、仍很复杂，并且还不如既有挠又有曲的时空中的引力理论易于与广义相对论对比。这些是我在退休后钻研有挠引力理论得出的结论。在我的研究生写硕士论文时，由于我还没有较多地深入研究有挠引力理论，只凭主观考虑的要求是不适当的。这导致后来我所培养的硕士研究生（共11名）一个个地离开了有挠引力理论，也导致后来我继续深入研究有挠引力理论时没有合作者；虽然这有着多方面的原因，但我作为导师，在指导研究生写硕士论文时要求不适当，给他们完成论文造成一些困难，并因而对有挠引力理论产生一些误解，我是有责任的。现在回想起来，感到很遗憾也很抱歉。我所培养的11名硕士研究生虽然都没有继续研究有挠引力理论，但他们在其它领域都做出了贡献，其中获得博士学位的有7人，出国留学的有6人，后来任教授或研究员的有7人；目前仍在从事广义相对论、宇宙学与天体物理研究的有3人，这3人都是国内著名大学和研究所的教授或研究员，都是博士生导师，他们的学术成就都超过了我。虽然我想带研究生从事有挠引力理论的研究的愿望没有实现，但我所培养的11名硕士研究生的成就也使我感到欣慰。 1992年退休后，我曾想继续招收硕士研究生（那时大连理工大学还未获得招收博士研究生的资格）并想继续申请国家自然科学基金（之前我曾申请到国家自然科学基金,只是1.5万元/3年,平均一年5千元）,都没有成功。因为已有规定，退休教师不能招收研究生，退休教师也不能申请国家自然科学基金。不仅如此，似乎还有防止退休教师干预在职教师的措施。曾听说在官场中要防止离退休干部干预在职干部，因为这往往会涉及权力和金钱，因之这是必要的；至于科学研究，退休教师与在职教师多接触、多交流对学术的看法，理应只有好处，谈不上干预，可是我经历的事情却与这个想法不同。在我退休之前，相对论教研室被取消，合并到理论物理教研室，从普物教研室随我分至相对论教研室的三位比我年轻的教师，其中2人已调去外单位，另一人也准备调去外单位（后未调），由于去外单位可提升为副教授，大家是自愿去的。就我的人事关系来看，实际上我在理论物理教研室起不了什么作用，没有可能去干预什么了。可是，我退休之后，有一次学校曾要求理论物理教研室讨论如何开展科研和培养研究生，我以为会邀请我去参加，但一直没有人来找过我，以后我也就知趣，彼此便不来往了。在我退休之后， 1998年刘宏亚（周培源的博士生，后不幸因病早逝）回国，调来大连理工大学物理系。在桂元星教授、刘宏亚教授以及理论物理其它专业的教授们共同努力下，大连理工大学物理系获得了理论物理博士点和博士学位授予权，桂元星和刘宏亚都是引力理论方向的博士生导师。大连理工大学物理系在引力理论研究和研究生培养的工作可分成两个阶段，第一阶段的代表是我，第二阶段的代表是桂元星。第一阶段只培养了硕士研究生，第二阶段主要培养了博士研究生；桂元星、刘宏亚的成就大过于我。学术发展的特点是有连贯性和继承性的，而我们这两阶段却几乎没有关连，我退休后，彼此没有接触和交流，我不知道他们在做什么，他们也不知道我在做什么。不知这是正常还是不正常？; 个人分类: 未分类|4202 次阅读|1 个评论

我的科研生涯和科研方向（一): chenfap 2010-7-16 09:13; 我的科研生涯和科研方向（一) （求学、教学、科研的一些亲身经历43）我从事过万有引力的研究，研究方向是有挠引力理论与引力场的能动张量。虽然在1979年之前我也间断地阅读过广义相对论的一些文献，并曾对物理学上的一些基本概念和基本规律作过深入探讨,这有利于之后所进行的万有引力的研究。但确切地说，我的科研生涯是从1979年引力与相对论天体物理学会成立时同时看始的；因为从那以后，我才正式地从事科研工作。 1949年我大学毕业，之后主要从事大学工科物理基础课的教学工作；到1979年，教学生涯已达30年。我于1992年退休，在职时的科研生涯只有13年；退休后，虽然我也继续进行了科学研究，那只是发挥余热的个人行为，自然得不到帮助。由于起步晚，在职从事科研的时间不长，科研成果虽不能说没有，但拿得出手的成果的确很少，却留下了很多没有解决的学术问题。退休后，我就是针对这些问题继续进行研究的。没有想到，居然获得了一些成果，竟比在职时所获得的成果要多要大，而且还留有再接下去研究的空间。可是我已经年老力衰，已没有再接下去研究的可能了。很显然，我的这些经历属于个别特殊情况，对一般情况没有借鉴作用。但这也是我的亲身经历，故我还是把它写下来。我选择有挠引力理论作为研究方向,经过大致是这样的:1978年在参加中科院理论物理研究所与中山大学联合在广州举办的《引力理论与相对论天体物理讨论会》之前,我向老同学戴元本借了一份杨振宁在中科院所作关于规范场的学术报告的打印件;看过之后,虽然对很多内容看不懂,但感到很新颖。在广州的《引力理论与相对论天体物理讨论会》上，郭汉英作了一篇关于引力场规范理论的报告；听过后，得知引力场也是规范场，这很吸引我。但郭的报告是结合纤维丛来介绍引力场规范理论的，当时我不懂纤维丛，与纤维丛有关内容绝大部分听不懂，只感到研究引力场规范理论很难很难。后来我阅读了几篇研究引力规范场理论的原始文献，如 Utiyama、Kibble、Hehl、Hayashi等人的论文，Utiyama、Kibble是最早研究引力规范场理论的学者，Hehl为当时在引力规范场理论和有挠引力理论方面发表文章最多的学者，Hayashi首先研究有挠无曲时空的引力理论。这些文献不用纤维丛解释，才使我能够理解和掌握引力场规范理论。一般来说，引力场规范理论所对应的时空是有挠的；而广义相对论所对应的时空是无挠的。目前对引力理论的研究，大多数人仍在研究广义相对论，研究有挠引力理论的还很少。这使我想到，以有挠引力理论为研究方向。当我选择有挠引力理论作为研究方向之后，极需在招收硕士研究生之前找几个研究同伙先进行一些研究，以便取得一些经验。从普物教研室随我分至相对论教研室的几位比我年轻的教师连广义相对论都没有学过，他们还没有条件进行研究工作。我曾希望，我聘请来帮我培养硕士研究生的桂元星老师（刘辽最早培养的两个硕士研究生之一）能同我一道研究有挠引力理论，但他表示对有挠引力理论缺乏兴趣，他打算继续研究黑洞理论和弯曲时空量子场论，我尊重了他的志向。后来他在热场理论等方面做出了成绩。（未完待续）; 个人分类: 未分类|4040 次阅读|1 个评论

科研的导向: pony911 2010-7-2 20:56; 对于工科院校来说，科研的导向应该是什么？现在有好几种：市场导向；发展导向；技术导向；学术导向；兴趣导向；怎样处理和把握更好？; 个人分类: 技术交流|2792 次阅读|0 个评论

从几位老师朋友身上体会到了自己工作与努力的方向: 陈文峰 2010-5-28 01:16; 汪老师的学生要毕业了，写了三篇论文，第一作者两篇，第三作者一篇。前两篇为分类的文章，主要是为了澄清几株菌的分类学地位。刘晓云以含羞草的beta根瘤菌为研究对象，虽然新意不是很多，但也发现了一些新种，现已发了一篇多样性的文章，并为后一篇新种的文章达下了基础。韦老师仍不时发一些根瘤菌新种。台湾的陈文明，云大的李文均仍旧在做分类。谷峻开始做广东的豆科植物根瘤菌了。从这几位老师、朋友身上不难看出，他们仍坚持以根瘤菌的分类为研究对象，并且将一些分类上仍没搞清楚的菌株给做清楚。我虽然来美国了，学到了一些蛋白组学的工作方法，但不要忘记自己的本行，是做分类的，过去做，现在做，将来还要做。能将蛋白组学的工作用到分类上更是值得思考了。MALDI－TOF MS在细菌分类上的应用也算是自己的工作吧。结合实验室将要开展的全基因组测序工作，自己将来在进化方面多做研究，多思考，多看文献，才是正事。人的一辈子不可能做许多事，能做好一件事，一件很圆满的事就不错了。如果能将一件事做深做彻底，那更是不容易。汪老师指导任大伟，能发表两篇第一作者论文，对我来说，也不是不可能的，硕士生，就是为自己做一些未完成的工作，然后发论文。这种指导学生的方式值得学习。汪、刘、韦、谷，还有韩等，不都是还在做分类吗？自己难道就没什么可做了？多思考这方面的工作。为自己加把劲！; 个人分类: 科研工作|152 次阅读|0 个评论

确定科研方向真的很难呀！: liucuihong 2010-3-18 18:39; 确定科研方向真的很难呀！受煎熬的日子也不好过呀！受各方面条件的限制，想做点什么太难。错就错在原来的我太没有主见了，硕士选题的时候，根本没有考虑到将来的科研方向问题。现在到博士的时候了，想确定新的方向却没想到是这样的结果难上加难！后悔！考大学的时候，不知道自己喜欢什么专业，随意报了一个农业院校的农机专业，稀里糊涂就被录取了。读硕士的时候，没想到趁机选择一个科研方向。硕士毕业后，考上了博士，三年来，除了正常的工作之外，我的心思全部放在了教育孩子方面，自认为孩子教育的很成功，但是，我的科研呢？我的方向呢？在哪里？我不思进取了很长时间，孩子的教育成功，能代替得了什么呢？单位和导师还是看工作成绩和科研成绩呀！跟不管孩子，只抓科研和工作的人相比，我是极其落后的，极其不思进取的。儿子大了，儿子和生活的一切都步入正轨。可是，我的博士毕业却面临着空前的危机，我简直喘不过气来！方向在呢里？; 个人分类: 生活点滴|3759 次阅读|0 个评论

科研方向不应该被垄断: chengm2002 2009-11-5 12:51; 科研方向不应该被垄断科技创新需要一个宽松的学术环境，科研体制应尽量避免学术垄断、科研方向固化使新思路被窒息。我们的科技领军人物往往可以主宰某一领域的科研课题与方向几十年，而这些领军大师往往已形成自己的学术思想与体系，忙于著书立传，培养传人，扩大地盘，丰富学说，很难容纳异议。有些科研领域，学术大会是年年这么几个人演讲，年年重复同样的题目，更要命的是年年面对同一批听者，听者不为学术而来，讲者也自觉无聊，由赞助企业来活跃会议气氛，这样的学术环境如何能出原创性课题。可惜这样的学术圈子却在为所有的科研申请书和论文评估打分，几乎垄断了科技资源的所有渠道。遇到钱（学森）老的航天领域是幸运的，但全国有几个这样的科技大家呢！下面以我的科研笔记为例而言。引发乙型肝炎的病因必定是乙肝病毒，但是为什么过去三十年全球的相关科学家却全力在免疫系统中找原因呢？这是因为乙肝病毒感染高峰在婴幼儿期，而发病高峰却在青壮年期，研究结果证明了肝脏的损害与免疫攻击直接相关，然而为什么免疫攻击发生在感染若干年后的青壮年期，引导了相关专家去推测病因源自免疫系统，是随个体的成长或成熟免疫调节出了问题，使身体对病毒耐受变成了不耐受，这就是国内外乙肝指南上所指的所谓免疫耐受期变成免疫清除期，而后又成残留期，然而耐受什么？清除什么？耐受与残留有什么区别？免疫系统为什么会出现这样的改变？乙肝免疫发病机理始终没能说清楚，因此临床免疫调节治疗既无明确的药物也无明确的疗效，对这个问题长期无人反思是令人疑惑的！然而近年来从爱滋病治疗借用而来的核苷类抗病毒药物却在乙型肝炎的治疗中得到了明确的疗效，这一现实有力地动摇了基于免疫系统功能紊乱的乙肝免疫发病机理，肯定了诱发疾病的因素是病毒，抑制病毒就可得使病情到相应的缓解，与免疫治疗没什么关系。病毒携带者从不发病状态至乙型肝炎的发生，必定是机体与病毒之间有一方发生了变化，但是相比之下，病毒变化的内在因素与动力比人的要大几个数量级，因此首先应该考虑不是人的免疫系统出现了改变，而是病毒出现了变化，这个变化不是数量的变化，因为病毒携带者可以在高病毒含量状态下不发病，这就提示发病是病毒的性质发生了变化，出现了能致病的乙肝病毒株。病毒因变异而致病是人类病毒性疾病中常见的事件，如SARS和甲型流感等；致病株的概念在病毒学中并不稀罕，乙肝病毒也同样可以因变异导致致病株的出现，病毒池中致病株的出现及其数量的变化直接影响病毒携带者是否发病和发病后不同疾病谱。我从病毒分子结构、生活周期以及病毒在细胞中的生存行为为基点，提出了乙肝病毒致病株的概念，更新了乙肝发病机理，从80年代我从事乙肝免疫发病机理研究到如今质疑乙肝免疫发病机理，这种学术上的自我否定是建立在我的临床、基础与教学的实践上的，是顺应对乙肝病毒感知深入的基础上而生的，当然新的学术观点需要实践与时间来验证。然而人们的思维贯性是非常强大的，观念的改变要有内在认知的动力，乙肝免疫发病机理概念仍然是当今乙肝研究的主流，我在此领域是个孤行者，相应观点几乎为所有相关专业杂志所拒绝，仅在编辑部主任与主编的亲自惠顾下，上海的肝脏杂志以学术争鸣栏目发表了我的乙型肝炎病毒异质性和抗病毒治疗的个性化，介绍了我的乙型肝炎发病机理。（由于比较专业，我附在博文后，有兴趣的博友可以点击。除此以外，多年来我还没有注意到哪个专业杂志有学术争鸣栏目。）乙肝病毒池中因变异出现致病株，其特征是能将原先只能在细胞和病毒内的病毒核心抗原转移到了肝细胞膜上，由于病毒携带者对病毒核心抗原是不耐受的，因此细胞膜上的核心抗原成为免疫系统清除感染肝细胞的靶抗原，使肝脏发生免疫病理损害导致了乙型肝炎。进化理论认为，遗传变异有时会赋予物种新的生存优势，即相对于同类，携带了一些特殊变异的生物体能更好地克服生存障碍，生成更多的后代。随着时间的推移，拥有优势突变的个体越来越多，占有群体中的主导地位，这种变异本质上不是突然出现的，有一个从量变到质变的过程，会一直持续到其它个体产生更具优势的突变，或环境发生改变，更有利于拥有其它性状的个体生存。总之，环境压力决定了生物群体的主流特性，病毒变异的方向是适应于宿主细胞内生存与发展。据此分析乙肝病毒的致病性变异并不是一个优势变株，因为它将受到免疫清除的压力，致病株必须配合以更高效的复制率变异和感染力变异才有可能在病毒池中占据优势地位，并不容易，这就是乙肝病毒致病株现象在感染时间较长后出现、概率不很高、发病者仅占病毒携带者一部分的理论依据；同时因受到免疫清除的压力，致病株优势地位往往不能持久，随同有致病株感染的细胞被清除造成肝脏生化功能异常后，往往有个自然的病毒数量下降过程，造成乙型肝炎在不抗病毒治疗状态下相当部分患者也可得到康复，乙型肝炎也有自愈现象的理论依据，免疫系统仅仅是发挥了正常的通过核心抗原清除感染细胞的功能。由于非致病株病毒仍然得不到清除，因此患者康复后仍然是病毒携带者，如病毒池中不再出现致病株则病情能持久缓解。如病毒池中再因变异出现致病株，则病程呈现反复，因此乙型肝炎的病程长短不一，临床上有相当部分（15%-25%）乙型肝炎患者肝组织长期反复损害最终进展为肝硬化，对这部分患者必须持续抗病毒治疗长期抑制病毒才能阻止疾病进展。对于自然界同一种现象因观察的角度不同而得出不同的解释是可能的，甚至同一种现象同一种观察角度因指导思想的不同都可能得出不同的结论，这种并存是一种可贵的学术思想自由。臆造只要出于事实推断而不是空想，实质上是一种创新意识，至于创新是否有价值要看实践与时间的检验。如果对一种貌似复杂的病毒现象能作出比以往更合乎逻辑的解释，并能对临床实践作出合理的引导，尽量少留一些理论基础与临床实践的矛盾和有待进一步观察研究的话，那么这种观点就有存在或暂时存在的必要，以待更先进的理论来更新或淘汰，不要用没听说过或GooglePubMed 上没有就否定，因为我遇到过不写任何理由就以此退稿的审稿者，而且是自以为大师或权威的、才可拥有如此霸道的口气。科研思想被垄断对一个国家与民族发展是不利的，科技网提供了一个如此良好的科研人员思想交流平台，营造出一个如此开放的学术思想氛围，是科技人员的幸福园地，因为科研工作有时是很寂寞很孤独的，需要寻找同行者。 HBV的异质性和抗病毒治疗的个性化; 个人分类: 未分类|4012 次阅读|1 个评论

选择科研方向: jiaimin 2009-6-14 00:44; 工作在大学的附属医院里，不能等同于全职科研人员，获得工资奖金的工作是必须首先要完成的。但我有想做些科研的想法，还想能在世界顶尖刊物上发表一篇有影响力，并具有实际应用价值的论文（有名利双收之嫌）。发表高水平研究论文是大科学家的事件，在我们国家可能是“举国”行为的结果，至少是一个十几个人的科研小组，在不缺少科研经费的条件下，多年以上的科研结晶。我如何才能实现这个目标呢？十几年来，我一直在思考这个问题，下面是我的一些想法，不成熟，写出来供我自己整理和调整。我是学药学专业的，最初的研究方向是药剂学，研究已有药物的新技术制剂，以达到药物在临床使用过程中合理、长效、安全、方便，和高生物利用度。按理说，这个专业和研究方向也是很值得研究和探讨的，也有一定的“钱途”。但在经过几个小课题的研究之后，本人感觉到，药物新制剂研究是一门“被动”的学科：别人研制出了新药，我只是处理该新药的下游，技术含量不高；况且，我会的一点新制剂技术，别人也会，还没等我研究出来，市场上就已经有了该剂型产品，甚至更新一代制剂。这样的结果，不免让我有点失望。为此，我决定要学习新药研究的上游理论和技术，以期得到原创性的研究结果。生命科学这些年发展迅猛，受到世界各国科技界的极大关注。近10年来，本人一直关注和学习生命科学发展前沿的理论和技术：基因的分子生物学、基因工程、蛋白质组学、RNA干扰、干细胞等理论和实验技术。了解了这些先进技术的理论和发展动态，并掌握了一些实验技术，接下来的问题是如何根据自身周围的条件和环境（有限的科研经费，没有强大的研究团队，没有一流的科研环境和条件）确立研究课题。在UCLA做博士后期间，有幸认识了同为部队院校出来的祝道成博士（出国前在第四军医大学工作），他的研究课题是：通过基因工程技术手段表达纯化了一种融合蛋白，然后在转基因小鼠体内证实了该融合蛋白能够有效抑制小鼠过敏反应的发生。该论文结果发表在NatureMedicine.2002;8:518-521;后续的类似研究发表在同一刊物上（Zhudaocheng,etal.NatureMedicine.2005;11:446-449)，这两篇论文的共同特点是：1）论文中所有的实验技术都很成熟，没有太多太难的试验，无需要太多的实验经费;2)课题的实际应用价值大，课题解决了学术界（临床）上的关键问题，有极大的市场应用前景（文章发表的同时，已被一公司买走了专利产品开发权，据说是1千万美元，祝博士也得到了部分奖励）。他的成功，让我想到了以下方面的内容：1）是课题组多年来关于过敏反应发生的理论知识积累的结果，是在充分认识（主要是课题组的研究结果）过敏反应发生机理的基础上，设计的一种巧妙的融合蛋白结构，通过成熟的技术手段证实了前期的理论研究结果的正确性，从而获得了我们常说的社会效益（论文）和经济效益（专利技术转让）的双丰收；2）我从中得到的启发：我不可能像他们课题组一样做深入的疾病机理探讨而在此基础得到新的重大成果，我能否结合自已的专业方向，在充分阅读大量文献的前提下（搞清楚理论背景和技术完成的难度），选择既具有先进的理论水平，又具有较大的实际应用价值相结合的课题呢（低水平重复和为了糊弄个国家基金而拼命发表一些垃圾文章我是不感兴趣的）。答案是肯定的。所以，这些年来，我为自已确立的研究方向为生物大分子给药系统研究： 1能透过血脑屏障的蛋白类药物制剂研制； 2组织靶向性修饰siRNA分子的的研究。课题1的目的是为了解决生物大分子不能通过血脑屏障进入大脑发挥中枢神经系统神经退行性疾病治疗价值的关键问题，目前在世界范围内还没有能治疗CNS疾病的生物大分子制剂和其他药物，应用前景巨大。课题2的目的是为了解决全新一类疾病治疗用候选药物siRNA体内应用的瓶颈问题：给药系统。目前该研究是全世界范围内生物技术制药企业追逐的热点，也显示了很好的应用价值。限于本人的前期研究基础不够厚实，没有拿到足够的科研经费充分展开这两个课题的研究。但在两个国家自然科学基金，及一些小额省市课题经费的支持下，也取得了一些阶段性进展。课题1已基本确立获得了国家科技部重大新药创制专项候选药物基金的资助，为后续研究提供了一定的保障。我想通过不断地积累，我会取得预期的结果的。即使达不到，也不后悔；重在过程，也曾有过追求，不必太在乎结果。; 个人分类: 未分类|5432 次阅读|3 个评论

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