俄亥俄州立大学张晓东:基础研究的目的和科研的生态环境

“做科研的时候,最佳的状态是求实求真,而且不断要向权威挑战。我们一定要有非常包容的环境,这个环境是提供讨论、辩论,激发思想、寻求真理的乐园。”

俄亥俄州立大学张晓东:基础研究的目的和科研的生态环境

氧分子网www.yangfenzi.com)讯  在1月14日下午的未来论坛2017年会上,美国俄亥俄州立大学Robert M. Critchfield讲席教授、计算机科学与工程系主任张晓东就基础研究生态环境等话题发表了演讲。张晓东教授详细阐述了基础研究的目的,以及一流的基础研究环境应该具备的重要特质。张晓东教授在演讲中还针对中国文化、现行科研体制对科研创新造成的影响,提出了自己的疑问和建议。以下为演讲全文:

谢谢组委会给我这个机会,我演讲的重点在创新的生态环境上。

基础研究有三个非常明确的目标。第一是科学规律的新发现,比如牛顿的微积分、麦克斯韦的电磁场理论、冯•诺伊曼和纳什的博弈论、香农的信息论,等等。当他们做这些基础研究的时候,很少人懂他们的工作,他们也许也不知道他们的研究结果会给未来的世界带来巨大的影响。他们给我们留下的遗产已成为今天社会发展不可缺少的奠基石。第二个目的就是要提高人类健康水准和生活质量。这里有很多例子,比如抗生素、试管婴儿、放射性元素、X射线、核磁共振,还有中国的青蒿素,等等。其实这些最基础的研究都是从大学开始的。第三个目的,是由应用型的基础研究来直接带动经济增长,成为高科技产品的原始推动力。这一目的在计算机领域里可能是最有代表性。因为这是我工作的领域,我想通过例子说明在计算机科学领域里,基础研究如何被转化为改变世界的生产力。

1995年,美国科学院在游说国会拨巨款给美国国家基金会来全面支持信息技术研究 (Information Technology Research) 时, 出了一份强有力报告。 这份由Brooks Sutherland 撰写的报告用大量的事实说明,很多我们今天所用的计算机技术都来源于大学的基础研究,由于这些发表的论文没有专利保护,使它们得以迅速和广泛地应用起来。例如:1937年香农(Claude Shannon)在麻省理工学院的硕士论文中完整地定义了布尔逻辑理论及其操作(Boolean Logic),从而奠定了计算机硬软件设计和通讯技术的一个重要理论基础。“分包通信”(Packet Communication)的设计是加州大学洛杉矶分校年轻的助理教授伦恩·克莱罗克(Len Kleinrock)在1964年发表的。这一论文定义了网络传输的一个有效的基本操作,成为网络通信的基本标准。1969年艾伦·凯(Alan Kay)在犹他大学的博士论文中开发了Smalltalk语言,这大概是最原创的面向对象(Object-Oriented)的程序设计框架。1973年鲍勃·麦特卡夫(Bob Metcalfe)在哈佛大学研发的以太网(Ethernet)已成为今天计算机系统中数据传输的基本联接方式。1977年比尔·乔伊(Bill Joy)在加州大学伯克利分校开发的BSD Unix和1991年托瓦兹(Linus Torvalds)在芬兰赫尔辛基大学开发的Linux系统都是今天主流的通用操作系统。特别值得一提的是1989年伯纳德·李(Bernard Lee)在欧洲原子能研究中心(CERN)开发的万维网(WWW)为互联网在世界范围内的普及起了决定性的作用。如果万维网当时有了专利保护,今天的互联网就不可能发展如此之快,使用如此之方便。更多科研解读:www.yangfenzi.com/tag/keyan

2009年3月,《纽约时报》邀请宾西法尼亚大学沃顿商学院的教授、专家,评比出在过去30年里最有商业价值的高端技术,在选出的20个技术中,有17项是计算机技术及其应用。他们是:(1)互联网和宽带网;(2)个人笔记本电脑;(3)手机;(4)电子邮件;(5)基因排序;(6)核磁共振成像;(7)微处理器;(8)光纤网;(9)微软商业软件;(10)机器人手术;(11)开源软件;(12)发光二极管;(13)液晶显示;(14)全球导航定位系统;(15)电子商务;(16)数据压缩;(20)社会互联网。其中三项非计算机发明创造是:(17)小额贷款;(18)太阳能和(19)巨型风力发动机。从上面两组数据中,我们可以看到基础研究如何创造新的生产力并推动社会进步的一个过程。

俄亥俄州立大学张晓东:基础研究的目的和科研的生态环境

一流的基础研究环境要有哪些重要的特质呢?我认为有下面三个:

第一,我们一定要明确基础研究的目的,那就是发现新的科学规律,产生推动社会进步的新技术和新市场。发表论文不是目的,那只是为自己的工作做个广告。发表论文数量也不重要,论文的影响力是最重要的。目前我们的体制内使用“记工分”式的考核与基础研究的目标不相符。评价我们研究的应当是我们的同行和科学共同体,包括未来论坛。

第二,我们一定要有非常包容的环境,这个环境是提供讨论、辩论,激发思想、寻求真理的乐园。一个科学家要有独立精神和批判性思维。在我们现有的体制内,做到这一点是难能可贵的,应当加以保护,给予尊重。另外要有团队的氛围,在一个一流的科研机构里,每个人并不去证明自己多么优秀,而是到一个非常优秀的团体里成就大业。

最后一点是科研人员要得到有尊严和有保证的生活。另外科研基金要非常地充裕。最后科研活动应该是独立的,不应有其它的干预。

中国文化对我们做出世界级的科技贡献有哪些负面的影响呢?我下面的言论是带有批评性的,但是客观的。第一,中国社会是个身份社会,公众有一个比较一致的共识:每个人都要一个一个台阶走上去,追求一个更高的身份。因为身份是成功、资源和权利的象征。但做科研的时候,最佳的状态是求实求真,而且不断要向权威挑战。第二,中国是一个人情社会,人和人之间的交情和关系往往高于制度的规定,这样就会在选拔和评估的过程中有不确定、不严格和不公平因素。最后,中国社会长期受儒家耻感文化(shame)的影响,判断一个人行为对错是依据所处环境中他人的认可、评价和态度。在这样文化熏陶下,人们成功的渴望更多地出于外在的压力,比如家庭和社会,但缺少内心的追求。相比之下,西方社会中罪感文化 (guilt) 是主流。他们的行为约束多来自固有的准则,比如法律和宗教。人们可以不太在乎别人议论和态度,只要没有违规的罪感就可以了。在这样的文化里,个人随心所欲的自由发展空间更加宽广。

现行的体制对我们做出世界一流的研究有哪些束缚呢?第一,各种各样的奖励制度和人才计划补充并强化了“身份”社会。有了这些荣誉才能成为一个顶级的学者或者高官。第二,在人情社会里,我们的科研管理制度要面对很多挑战。比如, 如何在评审中通过制度将“人情”社会分离? 如何让大学科研环境多一些安宁和自主, 少一些不必要的行政干预? 如何摆脱肤浅甚至误导的量化排名评估? 第三, 今天强大的体制和服从体制群体使我们的价值观和行为高度的一律化。回想改革开放初期的八十年代,在全国范围关于真理标准大讨论推动下,学术自由和批判性思维的精神蔚然成风。今天当我们走完了所有的人才和奖励的阶梯后,就一定成为了一流科学家了吗?

在大学做基础研究我们有三个使命:第一,培养出引领世界的科学家和工程师。第二,贡献出改变世界的科技发现和新的技术。第三,推动经济发展,提高生活质量和健康水平。作为科研人员,如果能够部分达到目标,我们退休时就可以安然和欣慰了。

最后我想说我们对现行体制和文化,应该有独立和批评性的思考,并勇于改革和创新。谢谢。

·氧分子网http://www.yangfenzi.com)综合整理报道

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1 Response

  1. 姚期智:“兴趣指向+技术保航”,实现科研影响力的小目标说道:

    在微软亚洲研究院,研究项目是否能够在业界产生影响力以及能够产生多大的影响力,是每一位研究员必须思考的命题。

    近日,图灵奖唯一华人得主、清华大学交叉信息研究院院长姚期智教授来到微软亚洲研究院博士生论坛,以个人经验为例与同学们分享了如何才能做出有影响力的研究,并对各位青年学子给出了自己的科研建议。博士正当时,紧握年轻的力量,为成为更优秀的人做足准备。

    清华大学交叉信息研究院院长姚期智教授

    (以下为姚期智教授分享的精简版文字整理)

    每年我们写的各式各样的论文不计其数,然而其中真正具有业界影响力的却少之又少。事实上,每一位科研人员心中都会有一个有关科研的“小目标”,希望能够做出兼具创新性和影响力的科研项目。那么什么是有影响力的研究?其实答案很大程度上取决于你目前所处的阶段。此外,个人兴趣和研究偏好也会对一个人的研究选择产生深远影响。

    在研究生涯的起步阶段,如果你心中萌生出了想做有影响力的研究的强烈意愿,那么可以针对你研究领域中的某一特定研究主题进行深入研究,并尽可能做到最好。如果你的论文能够被国际顶级学术会议录用,你将有机会结识业内的顶级专家,与他们进行深入的探讨。也有一些人会选择在广泛的领域内多做涉猎,被计算机领域甚至物理、化学等其他学科的科学家认可,让自己的科研成果可以影响政府的决策甚至社会的发展。每一种类型的研究工作都同样拥有巨大的影响力和价值,你需要根据自己目前所处的阶段和个人兴趣来找到自己的研究方向。

    影响力三步法:要好奇、做准备、抓机遇

    研究的影响力体现在不同层面,但无论你期待做出何种有影响力的工作,有一点我想强调的是,希望大家向有名望的科学家虚心学习。做研究并没有一套放之四海而皆准的万能定式,需要你在不同的模式中总结出适合自己的方式。同时,做研究也没必要追求绝对的独创性,不必“重复造轮子(reinvent the wheel)”做无用功,而要利用现有的资源和前人的智慧去创新。

    那么,如何才能做出有影响力的研究呢?

    首先,保持对科研的好奇心和对探索的欲望,以及追求自我极致的野心。人的一生要面临无数的抉择。面临抉择时通常无比困难,但不要只把目光放在当下,设想5年后会不会为今日的决定感谢自己,你的心中就会浮现出清晰的答案。当初我放弃在美国的平静生活回到祖国,组建全新的研究团队并创办交叉信息研究院,很多人其实都表示困惑和不解,但当时我心里非常清楚这就是我想要的。

    其次,你需要为成为更优秀的人做足准备。一个人应该在年轻的时候打下坚实的知识基础,更应该尝试多领域、跨学科的研究。尽管为自己打上“顶级专家”标签的快捷方式是专注在某一特定课题进行深入研究,并做到世界最好,但这种方式未必可以让你走得最远,因为今天最热门的课题,未来不会永远热门。在我个人看来,多领域、跨学科的研究是非常重要的,计算机领域的青年研究者应该找机会去尝试一些诸如经济学、物理学等与计算机相结合的项目。在过去,“两耳不闻窗外事”只专注于自己的研究领域和课题确实可以做出非常有影响力的工作,然而在未来二三十年甚至更长一段时间内,有巨大影响力的研究应该会发生在计算机与其他领域的交叉点。

    最后,即使所有准备到位,只有抓住合适的机遇才能实现质的转换,因此预判能力格外关键。你需要时时刻刻了解研究的风向标,并及时做出判断。准确的判断基于坚实的知识储备,然而最终是否要迎头而上,还是取决于你是否真正感兴趣。机遇往往与风险共存,如果所有人都认为选择某个方向的研究安稳无虞,那也就不能称之为机遇了。抓住机遇做一些有影响力的事情——可能是开创一个新领域,可能是在开创之后做一些奠基性的工作,也可能是提出一个其他人持保留意见的新方向……做研究本身就是技术和兴趣的结合,你必须洞察自己内心的喜好,从而做出理智判断。

    科学家:大梦想家+大魔术师

    萧伯纳曾说过:“有人注目于已有之物而寻根究底,我却梦想前所未有之事而渴望成真”。这句话用来形容科学家恰得其分。世界上有两类科学家,一种科学家观察世界,他们发现问题,继而在钻研中探寻宇宙的无限奥秘。另一种科学家对自然和人类社会的诸多法则熟稔于心,他们探讨的问题是如何利用这些法则实现进步。无论是哪一种科学家,他们都会产生魔术般的深远影响,不仅会推动产业经济的发展,而且会改变人类的历史和文化进程。

    科学家需要做一些不可能的梦。一百多年前莱特兄弟发明飞机的时候,没有人相信人类可以飞上天。13年前我回国,并在6年前成立量子实验室,研发量子计算机,当时所有人都不知道我们做的事情有什么用,但是等到我们国家将量子计算列为重要研究方向时,我们的实验室已经站在世界前列。所以说,要做一些看似不可能的梦。比如,如果你无需知道用户的问题,就能先人一步给出答案,那么你就可以颠覆目前所有的搜索引擎。

    科学家应该选择一些能够影响一个领域长远发展的课题,而这通常是热门领域内的冷门方向。举例来说,目前人工智能很火,很多人都在从事相关的研究和工程工作。工程性的工作自有其价值,但是未来5年之内,我们更期待的是在最基础的层面取得真正影响深远的突破,这样才能保证这个领域的活力和长期发展。

    给青年科学家的几点建议:

    立志高远,保持对研究的野心和欲望。
    时刻保持好奇心,敢于提问,敢于质疑。
    不断超越自己,做到极致。
    明确自己的兴趣和长处所在,终身学习。

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