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博士研究的起起伏伏: 跟导师吵架与实验自动化 精选

已有 7786 次阅读 2021-6-24 08:23 |系统分类:观点评述

博士的成长和历练在于读博整个过程中的点点滴滴,经过几年的长期积累,才形成从量变到质变的升级与转变,这个过程中混杂着兴奋、紧张、高兴、忙碌、迷茫、甚至暂时的失落。这篇继续前面几篇,系统而详细的记录我读博士几年的经历。

1. 跟导师的一次激烈争吵

虽然我博士第一篇文章发表的比较顺利,但整个博士研究的几年并不是一帆风顺的,充满了波折和起伏。其中一个例子就是跟导师吵的一架。

这发生在我博士第一年的时候,那阵我主要时间用来阅读大量文献,并且准备综述文章。除此之外还要兼顾上手实验,有一次导师带我去实验室熟悉实验平台和各种测量操作的仪器。我的印象特别深刻,当时导师向我演示整个实验平台怎样运行,期间亲自趴到实验台桌子底下的地上,拧螺丝连电线,头上和衬衣胳膊肘下面都热出了汗来。我当时心里很感动,想着如今能亲自上手、并且一点架子也没有的教授也不多,我得好好珍惜啊。

之后每过一两周,导师就问我实验方面有什么进展,我在实验方面一向比较小心谨慎,把每一个细节反复思考练习,直到完全理解并能熟练操作了开始做实验,因为我担心如果有些错误如果从一开始就没有意识到,就急急忙忙上手做实验测数据的话,到后面才发现问题,那么之前测的数据很可能就废掉了。外加导师只给我示范了一次,剩下的全靠我自己摸索,也没有师兄师姐可以请教。所以这些导致我在实验方面进展缓慢。

大概有两三个月过去了,有一天下午导师出现在实验室,问我实验做的怎么样了,结果我当时不但没有开始测实验数据,还向他解释罗列了一堆实验台上面的问题。也许那天导师心情不太好,加上意大利人情感丰富充沛,听到这些后他马上就急了,劈头盖脸一阵狂说,说我进展太慢,这几个月了实验台还运行不起来,还借口这么多理由等等。当时那个法国博士后也在场,我看他面有难色,站在那里一句话也不说,整个实验室气氛很紧张,空气像凝固了一样,我的脸也一阵一阵的发烫。

吵完之后,我的心情低落了到了最低点。那天晚上我回到家一点食欲也没有,反复思索,想着这博士才开始不到一年就跟导师关系发展成这样,我从一开始完全没有料到,今后说不定还会有更多研究方面的问题,那岂不会吵得更加厉害。想想还有哪些后路?荷兰埃因霍芬理工的offer已经被我主动放弃了,唯一有可能的就是美国加州的那位教授,我在之前的文章中说了是在去机场的路上偶然遇到那位教授的爱人,并且给我留下了联系方式。最后我决定,先沉住气坚持下去,如果在接下来一年中再发生两三次类似争吵的话,我就考虑逃离走人了。

第二天我心情沉重来到实验室,想着昨天的吵架必然导致今后的相处很难堪。后来见到了导师,结果他一改昨天的样子,满有兴致跟我讨论研究,仿佛昨天什么也没有发生似的。我终于长长舒展了口气,看来我是过度估计事情的严重性了。而且后来的很多事情让我意识到,西方人的思维是就事论事,不管当时争吵的有多么厉害,完了之后马上回归工作常态,继续解决问题,不再有批评责备。一个具体的例子就是那些政客的会议上,经常争得面红耳赤,有时甚至扭打在一起,但之后大家还是同事相处。

从那次吵架之后,导师在实验方面也似乎不再逼的那么紧了,我也更加摸清了导师的脾气。幸运的是,从此之后,我再也没有跟导师激烈争吵过,我的逃离计划也因此泡汤。  

2. 实验自动化

等终于彻底清楚了实验台是怎样操作的时候,我才发现整个实验台的数据采集和控制系统都非常基本也非常简陋。基本上要我全天候守在那里,靠眼睛观察判断数据是否达到了稳定收敛的状态,然后一个点一个点手动测量,这样子一天最多只能采集测量一根曲线上面的数据点。当时实验室的大部分设备是通过虚拟仪器软件LabView连接和控制的,我就花了大量时间深入学习研究这个软件,看看整个实验流程走下来是怎样在这个软件程序里面实现的。

每学一点这个软件的一些新功能,我就迫不及待的在实验台上面实现一下。觉得很有趣也很好玩,慢慢的我陷入这个软件越来越深,不断在原来的LabView程序基础上增加新的功能,使得整个程序构架越来越庞大越来越复杂,但我自己需要手动操作的也越来越少。当然也有改程序改得有问题的时候,有一次没有意识到增加电流的一个循环控制模块进入了死循环,结果实验台电流在短时间内迅速增加,导致测试部分冒起了浓烟。

同时这个控制程序也被我改得越来越智能,到最后的版本的时候,已经把我一个人的劳力完全省下来了。我只要每天早上到实验室,打开所有仪器,运行LabView程序,程序会自动从一条曲线上面的第一个点开始测,直到数据收敛才自动采集记录下来,然后自动跳转到一下个要测的数据点,如此反复自动测到最后一个数据点,并且自动把所有的有效数据画到坐标图上面。我唯一需要做的就是在最后一个数据点测完之后,切断所有仪器电源。

这使得我的实验效率大大增加,而且测得的曲线非常平滑,数据在曲线上面分布也非常均匀。实验室在一楼,而我的办公室在二楼,有一段时间,我经常需要下楼看看是否已经自动测试完毕,因为很难预测结束时间,后来发现LabView有一个通讯功能,可以发邮件。我就尝试增加这个炫酷功能,让程序测试结束了给我发个邮件,这样我就不用多次下楼去查看了。但这个功能我研究了很长时间也没有成功实现,直到发现投入的时间已经几倍于亲自走路上下楼的总时间了,才放弃了对这个功能的追求。

后来我经常需要给别人解释讲解这个实验测量控制系统是怎样运行的,由于系统太复杂功能太多,需要花很长时间,而且别人也不一定马上就能明白。于是我就撰写了一个实验台控制操作手册,其中有好几十个步骤,讲清楚每一步要怎样操作,以及为什么要这样操作。这个手册二三十页,写完之后挺有成就感。

后记:愿我这些真实的经历给在学术路上的同行带来鼓励和启发,学术漫谈”公众号记录了学术人生的经历、经验和感悟。若加微信 (editingus),请注明姓名和研究领域。



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