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科研感悟:细节决定成败 精选

已有 21851 次阅读 2013-3-28 22:49 |个人分类:科海拾零|系统分类:科研笔记|关键词:科研过程,研究细节| 科研过程, 研究细节

这两天心情很爽,困扰了我7年的问题终于得到较好解决。说起来,这个问题也不算是什么惊天动地的事情,但却是解决了一个看似理论简单、技术相对成熟,自行研发过程中却又一直没解决好的问题。这也让我自然联想到科研工作中的一些问题,写出来与各位在校研究生、指导老师及从事应用研究的同仁共勉。

石油地震勘探中波阻抗反演问题其实是一个古老的问题,早在上世纪80年代,就有大量理论研究成果推出,90年代国外多家公司推出成熟的商业软件,占据国内石油勘探行业的90%以上。随着国内三大石油公司国际业务的开拓,拥有自主知识产权的采集、处理、解释软件系统已经成为必然趋势。自2007年开始,我实验室开始承担叠前/叠后地震反演软件系统的自主研发,虽然反演理论已经相当成熟,文献随处可见。但真正自行研发工程中,却遇到了前所未有的困难。几年来了,参考了大量、国内外文献,实施了各种方案,一直未得到与国外商业软件可以媲美的结果。经过不断尝试,最近就像反复调试完成的电路板,突然之间点亮了,一通百通。这期间,经历了无数的痛苦、失望和焦虑,但最终还是坚持下来了。这不得不让我想起一句话名言:细节决定成败。

一、科研不能脱离应用背景、理论模型不代表实际数据

早在2007年,我实验室就着手研发该反演系统,首次接受该任务,感觉理论简单,技术成熟,预期肯定能顺利完成。从搭建最早的读数据、图形显示与可视化到基本的反演软件平台雏形,经历了很多磨难,最终见到了反演结果。可是,最终反演结果一直没法真正与国外商业软件媲美。看似简单的理论,却在具体技术实现上受到了极大的挑战。因为,我们学校不是石油、地质类院校。研究生在信号处理、软件编程能力等方面具有一定优势,但在具体的应用领域,却缺乏专业背景。把一个复杂地震反演问题简单看成了一般的数学上的反问题求解、优化问题来考虑。期间,耗费了大量的时间、精力来研究,最终也没见到好的处理结果。即把一个不怎么精确的观测数据,当成一个精确解求解来考虑,抛弃了很多先验约束,地质概念等因素。结果一无所获,甚至追求的理论模型越精确,实际数据的处理结果反而越差。

二、分析问题要细致,不要放过细节

由于缺乏专业背景,注重了理论的严密性,却忽视了实际数据的复杂性。一旦结果出现异常,想到的往往是理论、算法本身,而没有去追究数据本身的问题。接下来的1年多时间,专门安排了一个研究生,不去考究复杂算法本身,而是检测数据本身以及针对不同数据的算法参数优化和设置等一些很细节、很繁琐的问题。结果,问题的症结终于找到,困扰我们多年的问题得以解决。不仅如此,连带的其他几种反演算法都全部顺利解决。目前,反演结果可以和国外几大主流商业软件系统的结果相当。从事这一工作的研究生,从最初的矩阵求逆、反卷积、共轭梯度的参数设置等一一检测,到后期的数据逐一检验等,默默付出了很多无谓的时间和精力。最终找到了问题所在,解决了多种反演算法存在的主要共性问题。

三、科学研究切忌急于求成

科研工作,是需要耐心、细致的工作。急于求成,往往解决不了问题。然而,目前的研究生培养模式,时间极其有限。大部分学生,刚熟悉课题背景,就面临找工作,毕业论文等实际问题。甚至,大部分同学把参与项目当成完成硕士论文为主要目的,在当前硕士论文质量每况益下的年代,就把如何耐心解决问题、辛苦的研究过程看得很淡,追求的是短平快的结果和急于求成。因此,缺乏耐心。

这里,我要衷心感谢为该项目付出艰辛和智慧的王洪兵硕士(已毕业)、岳碧波博士、张杰硕士(已毕业)、刘世军硕士(已毕业)、陈章硕士(已毕业)、黎殿来硕士(已毕业)、袁园、赵书睿、谢春华、赖建宏、王圣川、范弘毅、周晗、张爽、章婷、张伟、何戒娇、李江阳、胡丽华等众多实验室已毕业或在研的研究生同学们。也感谢实验室全体师生的共同努力!

最后,我还要感谢多年来一直坚持资助我们课题组从事该项研究的川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司!



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