1、浅谈如何进行科研创新发布时间：2014-9-30 16:10:22 阅读数： 127 哈工大报讯（王永靖 /文）我 21 岁进入哈工大-伯明翰大学联合培养计划， 23 岁获得哈工大和伯明翰大学双学士学位，本科毕业后转专业进入智能材料领域开始博士生涯。我的简历其实在中国的大学生中并不出彩，没有获得很多的奖项和奖学金，没有发表过学术论文，也没有参与过大型研究计划，只是千万莘莘学子中的一员，也曾是迷茫的大多数。但让我感到非常幸运的是，我同时接受了中国和英国先进大学的本科教育，在英国和哈工大都认识了很多思想开放、知识渊博的同学和师长，并且我的两位导师：米特斯劳布勒迪斯教授（本科生导师，国际自控联大规模
2、复杂系统技术委员会主席）和德张范教授（博士生导师，大英官佐勋章，英国皇家工程院院士）都是世界知名的学者和专家。更有趣的是，他们两人是完全不同风格的学者，做事情想问题风格迥然不同。在他们身上我看到了很多有趣的故事和对比，所以我只想从我的经历谈谈科研创新，希望可以抛砖引玉。什么是科研？在我刚上大学时，从未考虑过自己会踏上科研这条道路，似乎科研在大学生心目中的形象并不光鲜，一方面我们觉得科研人员太过高大，一定是智力和勤奋程度超群的人才能够胜任；另一方面又过于苦行、清贫，和社会强劲的经济发展格格不入。我从来都对自己的智力没有信心，对于科研完全没有兴趣。对于我在科研和商业的选择上起到关键作用的是交通学院
3、的王东升老师。当我把我的疑惑告诉他的时候，他顿了顿说：做科研好的人做商业也会好，反之亦然，两个不矛盾。我在读了博士之后对这句话的感受越来越深刻。其实在英美的经济体系下，科研和企业是一样的，只是企业生产的是商品，科研生产的是知识，其他的环节，比如前期的投资、产品的推广、内部的管理都有着相似之处。卡内基梅隆大学的兰迪鲍什教授罹患了胰脏癌，在他人生的最后一节课上他讲述了自己的经历：年轻时的他并不想读博士，他认为自己有很强的推销能力，会成为一个出色的销售经理，而当时他的导师说：既然你有很强的推销能力，不如来销售一些更有价值的东西，来销售知识怎么样？相信在英美有过研究经历的同学都有类似的经历，在一个世界
4、顶级的研究组中会有若干位教授，而这些教授或学者都或多或少具有一定分工，其中会有一个在本领域基本功扎实、坐得住冷板凳的教授搞理论突破，为整个组的研究提供理论支撑；会有一个口才好、亲和力强、人脉广的教授拉项目，为研究组提供资金支撑；会有一个有着世界影响力、经验丰富、涉猎广泛、眼光深远的老学者，对发展的重点和方向进行筛选；还有一个很会发表文章、无论是学术上的还是通讯上的都很抢眼的写手，扩大研究结果的知名度和影响力。他们都是出色的科研人员。当然，尽管大家分工不同，这些人都拥有基本的研究和创新能力。很多大学生会说，自己的成绩不好，基础不好，不适合做科研。我认为大可不必如此担心，我在本科学习的是控制，博士
5、时我准备跟随范教授继续研究控制和优化。范教授看到我在控制方面的成果后同意了我的申请，但入学后第一天他却用充满信心的语气问我：想不想做一点更有前景的学科？我们来试一试做 XXX 智能材料吧。控制与优化的基础学科为数学，而材料的基础科学是物理与化学。这样的跨度在研究初期对我挑战很大，高中那点可怜的物理和化学基础过了 4 年本科都还给了老师，不仅学术论文看不懂，甚至一些基本的名词都不清楚。我不止一次向导师阐述了我的担忧，导师笑着对我说：第一，我进入过很多领域，一开始也不了解，可慢慢都获得了一席之地，重要的是勤奋；第二，你在一个领域可以取得成果，在别的领域也可以取得同样的成就，具体知识不重要，思考方法
6、、学习方法、做事习惯是更重要的；第三，我已经指导了超过 100 名博士生，看看我身后书架上的博士毕业论文，我有信心，你也应该有信心。此外，他还亲授他自己读文献、想问题和写论文的心得。在非常短的时间内，在没有任何人的引导下，我们师徒从零开始就一路摸清了 XXX 智能材料这个领域，并在 6 个月后写出了这个领域的一篇综述论文，渡过了重要而艰难的开创期。在中国人的印象中，本科要打好基础，学好基础学科，然后到博士才有能力大施拳脚。但随着交叉学科越来越成为科研的前沿，已经很难面面俱到地把众多领域的基础都打牢固了。有着优质的教科书、优质的网络资源和先进的自学方法，任何知识缺陷都可以在很短的时间里补起来，关
7、键是要有下定决心的勇气和勤奋的态度。所以，希望现在的大学生多多进入科研领域，这并不像想象的那么高不可攀、枯燥无味，这是一个充满新奇、充满机遇的世界。此外，我们需要各种各样的科研人才，我们常常说企业要国际化，可我们的科研也是需要国际化的。我们在国际顶级杂志发表论文数量已经居于世界前列了，但那些世界顶级的期刊杂志、出版集团，世界顶级的研究中心，决定科学技术进步方向的标准仍在西方国家。科研需要持续不断的优秀人才，并充满空间和机遇。什么是科研创新的土壤？在经济学中有一个著名的小游戏，在一个教室中教授让学生选择 1-100 中任何一个整数字，优胜者为最接近全班平均数 2/3 的人。这个游戏很有意思，因为
8、当 1-100 随机选择，如果人数够多，平均数肯定是 50，那么获胜的数字就是 33。而当大多数人选择 33 时，获胜的数字就该是 22，以此类推。所以最优方案应该是：所有学生都选择 1。这个游戏曾经被认为可以测试一个集体的平均智力水平，最后的平均数字越小，平均智力水平越高。据我所知，这个数字在美国的耶鲁大学测试时是 9，美国伊利诺伊州立大学是 23，伯明翰大学是 21，而在哈工大是 15。可以说，无论是这个数字还是我自己的观察结果来看，中国学生在智力水平、逻辑思维能力绝对是世界一流的。很多人在争论世界最好的学生在哈佛、牛津，还是剑桥、麻省理工，我觉得这些选项都不对，他们应该在中国少有的几所高
9、校。当我们放眼世界各个大学、研究所，华人面孔从来都不陌生，他们中很多人都在国内有过教育经历，却最后在海外做出了骄人的科研创新成果，甚至现在绝大多数在国内做出先进成果的专家学者都有一定的海外经历，这又是为什么？我对一系列亲身经历的小故事很有感触，或许能够看到一些答案。第一个小故事是关于教学与科研的关系。我有一位师兄，也是哈工大和伯明翰大学 2+2 联合培养来到英国的，比我大一届。他来到伯明翰以后对一门关于数据挖掘的课程很感兴趣，老师讲课清晰有趣，把这样一门数学很复杂的课程讲得轻松愉悦，师兄也很享受上课的过程。在英国读大学自由的时间很多，每天的课程只有半天左右，剩下的半天要自学、写作业、写报告等等
10、，每年 69 月还有长达 4 个月的时间供学生灵活支配。师兄觉得 4 个月的时间很无聊，不如去找这位有趣的老师讨点事情干，丰富一下经历。这位老师欣然答应，让他假期留在自己的实验室帮忙做研究，并给了他一个很小的语音识别项目让他试着做。由于这门数据发掘课程由老师自己教授，连教学内容也完全自己编写，很多语音识别的常用方法都在课程中介绍了，这位师兄做得得心应手并深受赏识。在本科毕业时，师兄就已经对语音识别领域非常了解，国际研究进展也了然于胸，并且提交了一篇学术论文，准备发表在语音识别领域的一流期刊上，而且全部研究成果都由他自己利用假期和空余时间完成。更重要的是，这并不是一个个例，很多同学都会利用课余时
11、间去实验室参加研究，或者通过毕业设计的机会参与导师的科研工作。若成果突出的话，学校会给予学生奖学金鼓励本科生发表论文，在本科毕业时全班 50 人会有 5 人左右的科研成果发表或即将发表在国际学术期刊或会议上。我知道一位英国同学，他在本科期间发表了 6 篇高影响因子的 SCI论文这甚至超过了很多博士生。把教学与科研结合是德国人最先提出来的，一方面是教学支撑科研，另一方面是科研指引教学，研中学，学中研。这对于科研创新具有很重要的作用，教学可以保证科研队伍的潜力和人才储备，而科研可以促进教学内容的更新换代，指引学生发现核心问题和国际热点问题，保证学生可以无缝对接当今科研，这二者相得益彰。重要的是，教
12、学对于科研人员并不是很大的负担课时少、多引导、少细节、重自学，再加上往往好的课程可以吸引优秀的学生进入自己的实验室，所以很多顶级的学者仍然活跃在基础课程的教学中。学生也可以因为课时少、自由时间多进行充分地、有针对地自学专业知识和从事科研工作。第二个小故事是关于企业与学校的关系。有的同学会在假期进入捷豹路虎公司、欧洲原子能中心等等开始短期的研究工作（半年或一年），然后回到学校继续上学。学校每年的毕业展示会也很重要，这像一个热闹的节日，因为很多企业都会来学校看看有没有他们感兴趣的东西这只是本科生的毕业展示会。甚至有的同学在短期实习研究后了解了相关领域的发展方向，在毕业设计时实现了其中的一种方法，这
13、个成果在毕业设计展示会上直接被参观的企业研发部门以 5 万英镑买下。这种通过人才培养、储备的方式实现了教学与研究的结合，同时建立了企业与学校的人才纽带。在伯明翰大学的电子电气工程领域中还有一位很有趣的老师，上课讲得非常透彻，非常轻松，喜欢讲一些具有英国文化特色的笑话和谚语，还喜欢穿着西装皮鞋盘着腿坐在讲桌上讲课。此外他还拥有很高的学术地位，学校很多的研究方针和教学规划他都会参与，他的推荐信也是分量很重的金字招牌。可奇怪的是这位老师的头衔只是一位先生，即不是博士，也不是教授这意味着他没有取得博士学位。现在没有博士学位来大学担当这样的角色简直是不可思议。直到后来我们通过多方打听才知道，这位老师出生
14、于企业世家，毕业后直接进入家族的高科技企业工作，后来该企业长期参与了英国军方的深水、深空探测项目，对于极端环境的传感技术简直如数家珍。可这位“富二代”还是喜欢学校不喜欢企业，于是在人到中年后学校聘请他来学校教课。他先后把多个世界级的高科技企业带入校园，开办讲座和座谈会，告诉大家企业的技术需求，什么是企业的核心技术障碍这些需求就是科研主要的创新点。我的本科生导师布勒迪斯教授是一位控制与数学领域的专家，他是波兰人，具有波兰人惯有的深厚功底和倔强性格。年轻时不幸发生车祸导致他后半生只能在轮椅上生活，可这丝毫没有影响他对科研的热情。他很早就在我们闲聊时指出了现在全球控制科学发展的“跑偏”现象理论过于臃
15、肿而不切实际。他认为现在那些高深复杂的控制理论发展得不平衡，有的领域控制技术很成熟，有的领域完全不知道还有控制技术这条路。他在 60 岁左右的时候意识到，可以把控制理论引入水处理尤其是供水网中污染物的控制，这个过程数学模型很复杂，扰动多，监测技术有限，正好是很多高深控制技术大施拳脚之地。可是认同他的人并不多，企业也对于做控制的这个老头来做水处理心存怀疑，但随着他在一些著名的期刊杂志上发表论文并在一些国际会议上作演讲，企业也慢慢开始考虑他的科研成果，而且今年他的一个重要创新获得了重大的资金支持。通过合理的理性分析，科研的方向也会改变企业的发展方向，这种转向也是重要的创新点。伯明翰大学和很多企业都
16、有合作，与企业从科研到教学全方位的合作让科研和课程一直很“接地气”，我对英国在这方面做出的努力感到钦佩。通过企业和学校的相互支持，学校可以通过企业了解科技发展的热点与难点，一旦可以满足这样的创新点，企业愿意大笔投资来支持学校在相关领域的研究，建立联合实验室来进一步支持科研创新事实上，这是学校的主要科研经费的来源，而来自英国和欧盟的各大研究基金提供的科研经费只是一个相对较小的数字。学校很多独创的成果通过这种联系也可以被企业承认，一旦被企业采纳产生价值，也就成为科研的创新点，否则自己的创新成果没有施展平台，无法产生价值，纵然多么原创多么具有革命性，也只好孤芳自赏。最后我来谈谈关于评价标准与态度，这
17、也是科研创新土壤的关键。先谈评价标准，我们这批留学生刚刚来到国外时总是会让外国学生很汗颜，因为当他们写的实验报告只有薄薄 20 页的时候，我们能写 40 页，字很多，装订精美，厚厚一沓犹如鸿篇巨制。我们在上面花的精力和时间比外国学生多，可最后的报告评价却没有他们高。我们的学术演讲会非常专业、非常复杂，有大量的公式和动画，最后评价也没有他们高。为什么？因为在国内的时候，往往这样的文章和报告才能够获得高分，而在国外，教授认为报告的核心价值是研究的初衷和结果的价值。一篇好报告，哪怕是最复杂的概念，也应该具有广泛的大众可读性，而一篇充满了天书般的过程推导但目的阐述不明的报告是没有价值的。就像英国曼彻斯
18、特大学如何制造石墨烯一样，就是简单地用胶带一层层把石墨粘下来，很简单，这就变成了可以获得诺贝尔奖的科研创新。而可惜的是，我们这些刚刚到国外的大学生，在过程推导的过程中优势很大，数学理论功底都足够好，但在研究结果的讨论、研究意义的阐述、对需求的分析、对结果价值的分析、文章的条理性、目标的一贯性却很欠缺。这些方向性的分析内容，我想需要成为评价标准中重要的一环。再谈态度，当布勒迪斯教授把控制科学和给排水工程结合时，当范教授一生跨了五六个学科时，人们会用欣赏的眼光来探讨，他们是那么感兴趣，而不是觉得你跨度太大做不出来；或者认为，你这只是个噱头。尽管他会怀疑可行性，但不会否认你的研究价值，这对研究者是极
19、大的鼓励。我难以想象，当研究已经非常困难时，周围人又时常泼冷水，需要多么强大的决心才敢去做这个有挑战性的课题。我想，一个对多元化、新事物、新观念尊重的态度，甚至敬畏的态度，也是科研创新的基础。对于大学本科生，如何开始科研创新？很多大学本科生想要做一些科研创新工作，但往往我们并不知道从何处下手，什么都想看，什么都想学，但什么都看不懂，于是慢慢这件事就耽搁下来了。我尤记得自己在本科期间对金融与控制的结合、交通与控制的结合、人口流动与控制的结合这 3 个主题感兴趣，但胡乱地看了几本专业书，发现难度太大，加上时间有限，最后都不了了之。现在想起来这些仍然是很好的主题，但是当时采取的方法是非常错误的。所以
20、若大学生有了做研究的想法，也有了一些兴趣点，我想有以下的一些建议。1.兴趣点是不够的，要先锁定一个具体的问题发现具体问题是做科研创新的第一步，我们常常说对什么什么东西感兴趣，对新材料感兴趣、对新能源感兴趣、对机器人感兴趣、对智能电网感兴趣、对 3D 打印感兴趣，但是如何做科研就无从下手了，为什么？没有锁定具体的问题。比如说，我当时想要做交通流量与控制的结合，这就是一个领域，但不是一个问题，具体的问题应该是这样的：如何通过控制理论解决北京火车站附近的拥堵问题？拿着这样一个问题去查阅相关资料，比如统计信息和可能的数学模型，然后尝试用控制理论去解决，一步步都围绕着这个具体问题，这样才能更好上手。但若
21、无法锁定一个具体的问题怎么办，比如说对机器人感兴趣，但是如何发现问题呢？所以我建议本科生多去参加一些科技创新的比赛或者活动，如哈工大机器人代表队、电子设计大赛等等，甚至去科研机构实习，这些活动对于一个领域的初级了解是很有帮助的。在机器人代表队会有机会做一些具体的机器人项目，你就会慢慢发现一些问题，比如传感器不准有噪声，或者运动控制不精准，这些具体的问题都是科研的具体问题，然后再去尝试解决这些问题。若更不幸一点，连这样的活动也接触不到怎么办？其实这才是最常见的状况。这就需要去阅读文献，自学一下相关领域来发现具体问题。这个过程是枯燥乏味、艰难的，需要强大的毅力和自制力。但我认为在这个阶段，看文献的
22、目的是发现问题，而不是解决问题，所以要甄选好，绝大部分教材和文献都在探讨解决方案，对问题的描述和总结却惜墨如金。因此，当你不知道具体问题时就堆积了很多解决方案，看得云里雾里也是可以理解的。好在阅读外文文献和学英语是有技巧的，可以大大降低工作量，这就涉及了以下这个问题。2.如何学英语和看文献现在的大学生英语水平已经很高，我们可以随意踏入一个酒吧和外国人谈笑风生，但绝大多数本科学生的英语都不足以阅读专业文献，这需要我们自己努力，这也是自学、看文献的基础。可是如何学习英语却众说纷纭，从我的经验来看，从小学一年级到大学学了 14 年的英语，而这 14 年的英语学得很苦，却赶不上在英国 3 年的英语进步
23、。做一个俯卧撑背一个单词的傻事我曾经也做过，过几天照样什么都记不住。现在我认为，学英语要苦，但不要苦行主义。英语作为一种工具，要符合学习语言的基本规律，一定要多看多练，不要强硬地蛮记，比如词汇量的增加就要靠阅读来积累，在阅读的过程中查字典，多看几遍这个词，不用背自己就记住了。另外要学会做读书笔记，总结出各个概念之间的关系。读英文书就要写英文的笔记，因为用同样的文字来记录更加准确。至于看什么资料，我认为要推行实用主义，不要为了阅读而阅读。很多人推荐很多英语学习资料，比如什么必读英文美文，甚至经典的 BBC 和 VOA，我认为这并不是很好的英语学习方法。因为你读的内容你不感兴趣，纯粹为了阅读而阅读
24、，读着读着就忽视内容和逻辑了，查字典后单词也不进脑子，前后搭配也无所谓了，变成为了阅读而阅读的机器，非常耽误时间，学习效果也不好。我认为若想看懂文献，不要去刻意学英语，应该直接看文献。因为对于文献的内容你是感兴趣的，想弄明白文章究竟讲的什么内容，精力可以高度集中。但这个过程是先苦后甜的。我记得刚开始看文献的时候，每一句话都有很多词不认识，一篇文章密密麻麻写满了中文注释，看懂了这篇文章讲的是什么就不要再看了，换另一篇读，也不要背那些单词。看的文章多了，慢慢发现同一个领域用的词都差不多，注释越来越少，后来也就零星几个了，不仅对这个领域的了解过关了，英语也同时过关了。此外，看文献一定要运用好现代的信
25、息技术，要多用互联网，多用电子辞典。一切能够提升学习效率的东西都要尽量运用，有很多人不推崇用电脑看论文看教材，不推崇用电子词典，仍然坚持阅读纸制资料，这一方面有个人的习惯因素，但我认为大学生还是尽量习惯在电脑上看文献，用电子辞典。为什么？因为当文献出现不熟悉的概念时，可以迅速在网络上找到相关的信息和解释，尤其是很复杂的概念，可以迅速找到在线的课程、视频、动画等多媒体形式来解释这些晦涩的概念，这可以大大提升阅读的效率。一旦锁定了具体问题，科研创新就成功一大半了，甚至在国外，一个成功的研究是要花 80%的研究时间和经费发现核心问题的，只会用 20%的时间来解决这个问题。所以接下来就很简单了：查阅相
26、关的资料看看别人的解决办法，这些方法各有什么优缺点，随后在这些基础上设计自己的解决方案。这个流程就是本科生进行科研创新的简单步骤。3.机会是争取来的，没有人会因为好奇心或好胜心而被瞧不起前面谈的都是一些步骤和技巧性的东西，最后我觉得最核心的是大学生的心态。哈工大有一个精英团体英才学院，课程用双语教学，学生大二时就开始跟随老师做研究，研究生还有可能被推荐去海外名校进修。我个人水平有限，没有资格进入这个团体。可当我到了大二以后，发现有的学生尽管不是英才学院的成员，却也进入了实验室和课题组，后来才得知这是这些普通学生争取的结果。他不断地联系一位老师，自学他所在领域的知识并且表达了自己想要进入实验室的
27、愿望。老师看学生是个好苗子也就欣然答应了这点国内和国外是一样的。只是在国外，自由的时间比较多，逼着学生去自己找事情干，而在国内，哪怕不进入实验室，学习任务也是非常重的，所以很多学生从未想过做一些其他的事情。在我看来，课堂上学习知识是一方面，要想做出科研创新成果，实打实的研究经历更加关键。我们很多学生有这样的心态是我的就是我的，不是我的拿也拿不到。不是英才班的，就不要去实验室了；不是班干部，就不要组织活动了；不是优等生，就不要主动联系老师问问题了；不是竞赛队的，就不要参加竞赛了等等。这种消极的心态我曾经也有过，我在哈工大并没有参加外教课的资格，但是自认为英语还不错，很想上外教课但是没有争取过。一
28、次偶然的机会要去采访学校的外教老师，我们很轻松地聊了聊，老师发现我英语还不错，问我是哪个班的，我只好不好意思地说我没有上外教课的资格，而那时老师却提醒我：你应该争取。当时我脸皮很薄，口头上答应，心里却不想去求人家。后来我在学生社团工作，有一次招新成员，200 人报名我们只录取 24 人，在最后一轮淘汰下来的成员中有一名同学后来专门找到我，谈了谈他的想法和他的愿望，希望我能够破例允许他加入。这名同学并不是我希望的成员类型，但看他勤恳和积极的态度，我并不觉得他很卑微，反而觉得很伟大，这才是一名大学生应该有的上进心。于是我破例招他进入团队，他之后的表现也足够积极、优秀，让所有人都很信服。做科研也是这
29、样，要多和外界沟通交流，要多“求人”，这种追求的过程本身就值得尊敬。我在上了博士之后广泛地咨询了很多国家在相关领域的学者，大家都很慷慨地指导了我的工作，为我提供了很多非常有价值的信息甚至是合作机会。所以希望现在的大学生一旦有了想法，有了计划一定要去争取，不要害怕问题很傻或觉得别人会瞧不起你。相反，这是一个赢得尊重、赢得资源的机会。目前有很多文章在探讨如何读研究生，如何在研究生期间做出科研创新成果，其中有很多文章也适用于本科生，其中我着力推荐：彭慧胜老师的如果再读一次研究生。作者简介王永靖，英国伯明翰大学机械与制造学院在读博士生。2009 年进入哈工大航天学院自动化专业学习；2011 年加入哈工大 -伯明翰联合培养计划，进入英国伯明翰大学电子与电气工程专业继续学习；2013 年获哈工大工学学士学位，并获伯明翰大学一等荣誉学士学位、学院最优毕业项目奖。本科毕业后继续在伯明翰大学攻读博士学位，现从事智能先进材料相关的研究工作。
