1、孙子兵法与化学研究 -个人科研成功和失败经验教训的探讨,陈念贻,计篇,孙子曰：兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。 注：科学研究有点像打仗。一个科研组，搞得好就越来越兴旺，搞不好就因为不出成果，没有经费，人员散伙而消亡。因此我们必须研究科研的战略战术问题。 孙子曰：故经之以五事。一曰道，二曰天，三曰地，四曰将，五曰法。 要注意五件事：指导思想，社会环境，学科状况，研究骨干情况，研究组规矩和风气。 天时不如地利，地利不如人和。主要靠我们自己。 （有了人和，可以捡天时地利允许的做。）,夫未战而庙算胜者，得算多也；未战而庙算不胜者，得算少也。多算胜，少算不胜，而况于无算乎？吾于此观之，胜
2、负见矣。是故胜兵先胜而后求战，败兵先战而后求胜。,出兵前的庙算=研究工作定课题 立课题的重要性：课题目标正确，所定的技术路线切合实际，所予见的技术关键和克服困难的方法对头，就能保证项目的顺利完成。 定课题犯错误例：文献未查全，重复前人工作；规定的目标无价值或不可行；忽视某种致命困难；忽视某种必要设备或人才，忽视某种不可抗拒的社会因素。就注定要失败。,以弱胜强，后来居上的艺术：“庙算”,主观指导的正确与否，影响到优势劣势和主动被动的变化。观于强大之军打败仗，弱小之军打胜仗的历史事实而益信。中外历史上这类事情是多得很的。中国如晋楚城濮之战，楚汉成皋之战，韩信破赵之战，新汉昆阳之战，袁曹官渡之战，吴
3、魏赤壁之战，吴蜀彝陵之战，秦晋淝水之战等等。外国如拿破仑的多数战役，。都是以少击众，以劣势对优势而获胜。（毛泽东：论持久战）,客观条件好“庙算”失误而失败例子,19561964：炼钛新方法：十二年科学规划，苏联考察，领导支持，20人队伍。无结果而终。（除客观原因：“此路不通”外）失误（1）只想成功未准备失败，连“副产品”也没有；没有通过任务建立学科； （2）长期任务想短期完成，屡战屡败；（3）没有摸清主要学科工具，是工业真空而非物化：氧化铝工作的成功带来盲目性。 此项失败浪费了我2533岁宝贵岁月和败坏了我负责的研究组的大好形势。,十二年科学规划第57项：钛冶金研究-练钛新方法研究,钛：轻金属
4、，可制造高温高强度合金，是制造导弹和飞机的重要材料。它非常容易吸收氧，氮，变成很脆的无用物质。制造纯钛很不容易。 是用四氯化钛镁还原（Kroll法，产品贵如银)TiCl4+2Mg=Ti+MgCl2 (Al冶金：电解法比还原法成本低很多） TiCl4 电解 TiO2 电解研究 19551964 美国，苏联新技术竞争一个焦点，最后双双失败。,举客观条件恶劣但“庙算”好而成功例子,1966年开始文革，我因19561966年十年来上海一些中学邀请我向学生介绍我自学外语的经验。被四人帮造反派诬陷为“宣传崇洋媚外”“走白专道路”而被批判。被赶出实验室，送往上海冶炼厂劳动改造。根据当时的情况，我为自己制定了
5、“白天结合劳动与工人合作搞生产技术革新，晚上回家攻读量子化学，一张纸，一支笔，一把计算尺，处理文献数据研究化学键理论”，从而在极端困难的环境下取得主动，开创了科研工作新局面。应用研究基础研究取得双丰收。具体如下：,应用研究的丰硕成果,结合工厂劳动，先后取得“镍钴萃取煤油代替二甲苯”“炭酸钠反萃锌”“三价铬回收”均投入生产并在全国同行推广。事情越做越大，以致从一个厂发展到几个厂联合研究，成立”上海市嗅敏协作组“，研制气敏半导体和“嗅敏仪”投产并在全国广泛应用。在上海冶炼厂根据我们研究结果建立“铅阳极泥回收金，银，锑的新车间”。由于和工厂合作好，场面越做越大，科研工作也走出困境。,基础研究的丰硕成
6、果,通过晚上学习量子化学和化学键理论，用笔算方法处理无机化合物的数据，发现用电负性差和元素的“电荷半径比”（z/r k)的函数为坐标，可以总结无机化学不少半经验规律。我把这称为“键参数函数方法”。得到当时化学界的认可，在“中国科学”“化学学报”“金属学报”发表了一系列学术论文，并在1976年在“科学出版社”出版了专著“键参数函数及其应用”，在化学界有一定影响。 更重要的是：这为我进军计算机化学奠定了基础。 可见“庙算”的重要性。,计利以听，乃为之势，以佐其外,激水之疾，至于漂石者，势也。 故善战者，求之于势，不责于人。 故善战人之势，如转圆石于千仞之山者，势也。 刘伯诚七亘村之战（日军必经，路
7、旁草长容易埋伏） 吴魏赤壁之战： （诸葛亮：欲破曹公，须用火攻，万事齐备，只欠东风“。东风就是势） （杜牧：“东风不与周郎便，铜雀春深锁二乔”） 学科势：学科战线交错，“犬牙交错的战争”“我已三面包围了同蒲路，四面包围了太原城”（毛泽东：论持久战），攻打三面包围的学科领域。就是利用学科势。如智能熔盐相图数据库会战。,战隆勿登，勿迎水流。不要无谓反潮流。因为很费劲。要反时应先顺潮流走一段。例如对量子化学，对热力学评估。 社会势：势有“正势”，有“反势”都可利用。前者如“纳米专项”“循环经济”（响应号召），后者如多看俄文资料之类（好舵手能利用四面风）。 灵活利用形势“趋利避害”，但不要说假话，不要
8、害人。不要哗众取宠。,故将有五危：必死，可杀也，必生，可虏也,胆大还是胆小？做坏了不得了的事（新技术投产，成果发表，登报，易出人身事故，弄坏贵重设备的事）胆小（不做或预备失败了如何处置） 举例“西湖会议”-国共合作 不可能出大毛病的事（自己学新知识，顶多无用；做简易预备实验，火力侦察；新想法化钱不多的验证。）胆大。 为何模式识别优化近百个项目无一失败？,三军之众，可使必受敌而无败者，奇正是也,当敌为正，旁出为奇。大抵用兵皆有奇正，无奇正而胜者，幸胜也，浪战也。 （韩信背水战例，背水为正，轻骑为奇） 唐太宗：“以奇为正，。以正为奇” 一学科为正，另一学科为奇,正为战场，奇为工具。 做计算化学为正
9、，介入计算机科学为奇（利用学科差距“发电”），上大为正，交大为奇。 熔盐化学为正，计算机化学为奇。计算机化学为正，熔盐相图验证为奇（俄国老太说：you are clever!) 纳米专项为正，铝冶金知识为奇。,凡战者，以正合，以奇胜。故善出奇者，无穷如天地，不竭如江河。 战势不过奇正，奇正之变，不可胜穷也。,曹操：“正者当敌，奇兵从旁击不备也” 本门学科为正，旁门学科为奇：50年代做氧化铝，用物相分析为奇。60年代做熔盐物理化学，以统计物理为奇。总而言之，多掌握一种工具，就可以做别人做不到的事。 有正无奇事倍功半，有奇无正成不了大事。,行千里而不劳者，行于无人之地也，攻而必取者，攻其所不守也；
10、进而不可御者，冲其虚也；退而不可追者，速而不可及也。 兵形象水，水之形，避高而趋下，兵之形，避试实而击虚。,邓艾战术：行七百里无人地，直下成都平原。蜀降。 毛泽东二万五千里长征：“更喜岷山千里雪，三军过后尽开颜” 要学同行不学的许多东西，找出别人因缺乏知识没注意到的“肥肉”，如SVM在化学中的应用。 出冷门，人大惊，秘密在后勤！,故知战之地，知战之日，则可千里而会战；不知战地，不知战日，则左不能救右，右不能救左；前不能救后，后不能救前。而况远者数十里，近者数里乎,知道用什么方法，什么设备，什么人员，什么合作者，解决什么课题到什么程度，知道会遇到什么困难可以用什么方法解决。就可以一往无前轻易取胜
11、。不然就被动。 谢安淝水布阵。事先测量水深。找骑马可渡处。 当然100%预料成功的事少有，能八九不离十，就算是常胜将军。 为了基本吃准，要火力侦察。做预备实验。,故策之而知得失之计，形之而知死生之地，角之而知有余不足之处,化不大力气作预备实验。设想一些难点先摸一摸。 以萃取拜耳法为例：18烷基酚没有，不能实验，就用12烷基酚试萃取，反萃。怀疑出沉淀油水分不开。试下来没问题，才敢于在郑州轻研院发表“狂想曲”，引起中国铝业公司很大兴趣。已立项。,是故智者之谋， 必杂于利害，杂于利，则务可信也。杂于害，则患可解也 故用兵之法，无持其不来，持我有以待也。 传曰：”不备不虞，不可以师“,作研究课题，必然
12、有目标，就是“利”。此目标合乎实际，课题的“立项依据”可靠。就有信心完成。否则不会有好结果。 但立项前后，都必须努力估计可能遇到的困难，甚至主动作火力侦察。以便早点发现难点，早点准备克服的方案。不然容易被动甚至失败。（728相容性问题） 重要，要害问题，设三道防线。 扬长避短为主，扬长补短为辅。,军行有险阻，山林，。者，必谨覆索之，此伏间之所处也。 兵怒而相迎，久而不合，又不相去，必谨察之。,研究计划实施过程中，遇到可能出毛病的地方就要小心思考，这些环节容易出现意外的障碍和困难。 一种很容易被人想到的技术路线，人家从来没采用过，就要好好想想人家为何不用，是不是另有我们没注意到的缺陷。 举例：7
13、28项目为合外国人不用KNO3-NaNO2为载热剂。BeF2 + 2KNO3BeO + 2KF + 2NO2 + 1/2O2 万一管子漏了出大量气体胀破核反应堆放射污染常间长江三角洲就不得了。 早点注意到就不会那么被动,故上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。攻城之法，为不得已,伐谋：靠谋略取胜。靠思想上创新取胜。 实例：开始工作就有高明的点子，因此不化多大力气就取胜。（找突破口） （如2002年支持向量机会战） 伐交：找同盟军。组织有互补性的班子。 实例1：不同单位，不同学科“强强联合” 实例2：桃园三结义，刘备集团的优势 伐交的关键：高瞻远瞩，利益均沾。不要光想自己占小便宜不顾别人。,伐
14、兵：水来土挡，兵到将迎。 大凡科研实践，100%预料准的不多，预料70%和关键就不错。剩下的遇到问题临时想办法。有所为而为，进退有据（小伐谋）是必要。 攻城：杀士三分之一，而城不拔者，此攻之灾也。 遇到问题想不出点子，盲目做实验碰运气，虽难全避免，此事越少越好。带头人水平越高，此种情形越少。但不能全免（科学是探未知，能早点恍然大悟，也算是常胜将军）,攻其无备，出其不意，此兵家之胜，不可先传也 将不能料敌。兵无选锋，曰北,出其不意：找前人没想到的突破口；束缚于传统的不敢想突破口。就是出其不意。 ”突击点选在左翼，恰当敌之弱点，容易取胜，选在右翼，碰在敌人的钉子上，难于奏效。（毛泽东：论持久战）
15、“先以自己的局部优势和主动，向著敌人的局部劣势和被动，一战而胜，再及其余，各个击破，全局因而转成了优势，转成了主动。（同上）,氧化铝研究的三次选锋,五十年代：固相相分析（X-射线衍射分析，差热分析，结晶光学分析） 九十年代：溶液结构研究（Raman,红外，紫外光谱，结合量化计算） 近年：萃取新流程，纳米氧化铝，煤化工技术。,凡先处战地而待敌者佚，后处战地而趋战者劳,先处战地方法1：研究室（组，所）的学科布局。包括定方向，定设备，培养人员，组织协作关系，都不能随波逐流，要有展望眼光。学术发展要后来居上，要占“热门中冷门，冷门中热门” 先处战地方法2：脑中有一批问题，一有机会就想，不断思考，成熟了
16、为项目。 举例1：NaHSO4调节PH. 举例2：高钙煤提取氧化铝,先处战地方法3：做预备实验。 找好战场。 秦晋淝水之战：谢安亲自调查战场，发现淝水河水浅骑马能过，背靠八公山森林茂密。决心在淝水南岸布阵等秦兵。 先处战地方法4：找合适的内行合作。”反客为主之计“。,故善用兵着，譬如率然。率然者，常山之蛇也。击其首则尾至，击其尾则首至，击其中则首尾并至， 敢问：兵可使如率然乎？曰：可。,1。自我配合：若掌握几种工具，互相配合，就能提高水平，发挥特色。 举例：用模式识别-数据挖掘算法评估相图，用差热分析，X-射线衍射作实验验证，从而发现新化合物。计算与实验相得益彰。 2。组织协作：不同学科的专家合作解决一个问题。 举例 ：高钙煤问题。,故曰：知己知彼，百战不殆。不知彼而知己，一胜一负，不知彼，不知己，每战必殆,彼：课题的学科基础，前人已作的有关工作，存在的问题在哪里，可以用什么办法解决，要用什么设备和工具，估计可能遇到什么困难，如果作不好会出现什么情况，需要什么样的人来作才合适。 己：作上述工作的各种条件是否具备，和国内同行相比我们的优势和劣势如何，我们应如何扬长避短和扬长补短。,
