黑洞视界分享 http://blog.sciencenet.cn/u/odyssey 清华大学天体物理中心副研究员

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科学与工程 精选

已有 4633 次阅读 2008-5-10 16:50 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

        硕士、博士期间的课题是纯粹的基础研究,具体来说是研究活动星系核(Active Galactic Nucleus, 简称AGN)、黑洞等天体。博士后期间,虚拟天文台(Virtual Observatory,简称VO)在国内外很是热门。自己正好对计算机编程有点兴趣,也想凑凑热闹。调研、琢磨了几个月,决定做一套基于网络的集成化天体物理研究平台,把平常基于个人计算机的科研工作集成到Web界面。接下来的工作基本上是单枪匹马进行的:设计、编码、测试、宣传等等。可以说工作更加侧重于工程,不过由于工作量小,充其量也就是手工作坊式的工程。博士后出站留校工作后,加入了硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT)课题。2005年10月,该望远镜被国防科工委纳入背景型号研究项目,逐步进入工程化研制阶段。到目前为止,前后做了将近三年工程方面的工作,主要任务是开发科学数据分析软件。可以说,还没有完全适应工程性的工作。不过对照以前做研究的经历,还是有一些心得。

        一、自由和规矩。科学研究讲究自由。在各自的领域,研究人员可以凭自己的兴趣选择相应的课题,没有人会加以限制。创新是科研的目标,这是一种范围很广的定义。找到了一种新现象、新材料、新算法,对某个实验提出新的方法,对观测结果提出新的理论模型等等都可以算作创新结果。科学研究其实对将要实现的具体目标没有、也不可能预先作出明确的规定。有时候,有了一个好的idea,觉得可能会有自己预想的新发现,一做实验,发现不是那么回事。这很正常。有趣的是,很多实验并没有得出人们预期的结果,却带来了意想不到的新发现,这也算是成功的研究工作。
        工程项目则讲究规矩。最开始是任务书,明确告诉你大致要做什么。接下来是需求分析,把要实现的目标具体描述清楚,还要经过用户和开发人员的一致确认,并签字存档。需求分析之后是设计,包括概要设计和详细设计。设计的目的是提供一种可以实现目标的方案。设计是工程项目看起来是最能体现创造性的一个阶段。不过在航天项目里面有很多规矩来约束你,告诉你能做什么,不能做什么。例如,电路的元器件原则上只能采用一个专门清单中的产品。接下来是开发。软件的代码开发是原先以科研为主的工作人员最不愿意做的事情。基本上没有创造性可言,有时候还要你改掉自我感觉良好的编码习惯。有人熟悉Matlab,有人熟悉Idl,还有人熟悉C。对不起,在项目里统一使用C++。甚至具体的代码书写风格也有专门的规范。这一整套规矩虽然有点折磨人,但结果是产品质量、可靠性大幅度提高了,对后续的科学研究可以起到有力的支持。

         二、无序与规划。科学研究是无序的。在作出一个重要的成果之前,你根本无法预测什么时候会出现这样的结果。所以一般对科研人员,没有很严格的工作时间规定。有时候,他/她好像很忙碌,实际上只是在做一些日常事务性工作,如:回复Email,安排学术活动,写结题报告等等;另外一些时候,好像在很悠闲地散步,或者坐着发呆,其实是在思考如何解决最近碰到的一个障碍。工程人员往往按规划办事。一个大的工程项目,先有一个大致的总体开发计划,设定了一些重要的工作节点。针对这个计划还有具体的年度计划、月度计划、周计划等等。最为关键的是,每个人必须按照计划完成具体的任务。一旦有拖拉,则会影响整个工程的进度。所以工程项目还有很详细的过程控制,将每个人纳入控制。真的有人不按时完成任务,就需要替换更加合适的人选。惟有这样,才能保证整个项目顺利实施。

        三、个人与集体。科学研究强调个人的作用。每个研究人员往往有自己的研究习惯。我以前见到国外一位研究人员,一直使用一台很古老的SUN工作站。工作界面及其简单:桌面上一个浏览器、一个收发Email程序、一个unix term,几个处理数据的专业程序。没有word、没有MSN等等现代的办公、聊天程序。但一点都不妨碍他作出一流的研究工作。科学研究人员可以率性而为,不管是性格外向型还是内向型都可以我行我素。有时“孤僻、自傲”常常被认为是一种优点。相反,工程项目强调集体的重要性。项目管理人员要有一些办法来调动下属的积极性。同一团队的成员要保持经常的沟通。服从大局是必须的。例如我以前习惯于在Linux下工作,现在很多文档是Word写的,网络会议要用到Skype和微软的Netmeeting,于是不得不转到Windows下工作。个人本领再大,有时候妥协也是需要的,例如一个设计方案,从局部来看是最优的,但站在整体来分析,可能就不是了。

    说了以上三点科学与工程上的对照比较,可能还有更多,一时想不起来,就不再啰嗦了。其实,随着科学的发展,科学研究方式逐步从过去的小实验室、小设备向大实验室、大设备发展,由“小科学”变为“大科学”。天体物理学界更是如此,空间望远镜如HST、Chandra、XMM-Newton等每颗都耗资数亿、乃至数十亿美金。参加的人员也成千上万,而且需要科学家和工程师的紧密合作。高投入可以换来高的科学产出,最近几年该领域的重要发现基本上由这些大设备包揽。一个突出例子是,2006年诺贝尔物理奖授予了宇宙微波背景辐射各项异性的发现者。

    在天体物理界的大科学工程方面,我们国家才刚刚起步。管理上只能是一步步往前摸索:一方面可以借鉴航天部门成熟的管理经验;另一方面需要在科学和工程上找到一个合理的平衡点;此外,科研人员和工程技术人员的沟通、认同还需进一步加强。

谈谈科学
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