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何毓琦院士教年轻人如何做科研 精选

已有 46376 次阅读 2012-11-25 15:55 |个人分类:怎样创建成功的科研人生|系统分类:科研笔记|关键词:何毓琦院士,教年轻人,如何做科研| 如何做科研, 何毓琦院士, 教年轻人

何毓琦院士教年轻人如何做科研

 

何毓琦先生(1934--)是哈佛大学终身教授、美国工程院院士、中国科学院及中国工程院外籍院士。何先生从博士毕业到获得哈佛大学终身教授职位仅用四年时间,长期从事系统控制科学及工程应用研究,在控制理论领域的多个方向做出了重大贡献,是动态系统现代控制理论的创导者之一。何先生的一生可谓我们年轻人的楷模。何先生晚年开始撰写博客,给年轻人讲述自己的人生经验。我在读书的时候就听说过何先生的大名,最近有幸读到何先生的几篇博文。因为我自己刚刚正式走上学术之路,所以颇有感触。我想如果我读博士的时候能够读到何先生的这些博文,现在一定是另外一番景象。即使现在读了这些博文我仍然觉得十分受用,仍然把何先生讲的这些建议作为我行动的指南。

 

我听说做任何事情有三个准则:首先,你要懂得游戏规则,如果不懂游戏规则只能是瞎玩,一辈子都玩不出什么成绩;其次,按游戏规则玩,这样才不会被踢出局;然后,你要比别人玩得更好,这样你就会很成功。何先生的话道出了学术领域的游戏规则和比别人玩得更好的方法。按何先生的经验去做,就会感觉举重若轻,就会觉得“天下本无事,庸人自扰之。”

 

第一、黄金法则两条

 

何先生总结出做科研的两条黄金法则。第一,尽早建立你的国际学术声誉。第二,擅长写作和演讲,了解什么是最前沿的课题,也就是所谓的“时势造英雄”。何先生说,这两条黄金法则“意味着你必须让全世界知道你是谁。怎么才能做到这一点呢?在优秀的学术期刊上发表文章,在学术会议上好好介绍你的研究。很多科学家以为搞科研是最最重要的,相比之下,写论文和做报告不那么重要。但是实际上,除非你提出了相对论或者搞定了人类基因图谱,你的研究要跟成千上万和你一样聪明的人竞争。实际上,我个人认为,有个好想法,写篇好文章和给个好报告是三项独立的而且同等重要的工作。每一项工作要付出的艰苦努力都是完全不同的。要想做个好报告,仅仅从论文里复制拷贝制作一套PPT是远远不够的,对着论文照本宣科也是远远不够的。我们经常看到一些本来才华横溢的科学家做的报告惨不忍睹,令人不忍卒听。实际上,一个好的报告应该能够让一般听众听懂,同时又给专家同行留下非常深刻的印象。统计数据表明,一篇普通的发表了的科技论文的读者只有5位,其中还包括了论文的编辑和审稿人。但是,一次优秀的讲座的听众可能多达数十人、数百人甚至数千人。大多数听众一个月后大概都不记得你讲座的具体内容了,但是多年以后他们可能还会记得,你的那次讲座非常成功。这种针对听众的讲座能给你带来许多意想不到的好处。……然而,我还是不断地碰到很多研究出色的科学家在做报告的时候完全无视听众的存在,报告晦涩难懂,让人觉得他非常傲慢无礼。我年轻的时候,如果听不懂别人的报告,就怪自己无知;现在,如果我听不懂一个人在说些什么,我就怪那个作报告的人。让报告清楚明白、不浪费我的时间是他的责任。我的座右铭是‘完全可以让任何人在任何特定时间内适当地明白任何事情。’”

 

第二、何先生的经历

 

下面我们读一下何先生讲述的他的经历,我们会发现前面提到的两条黄金法则正是他的成功经验的生动总结,何先生说:

 

1959年至1960年,我开始在哈佛学习,目标是做一篇有关控制和系统理论的博士论文。哈佛其实基本上没有这个领域的专家。我之所以选择了哈佛做研究生,是受了一本名叫《计算机控制工程》的小册子的诱惑,这本小册子正是由大名鼎鼎的Howard Aiken领导下的哈佛计算机实验室撰写的。(注:Howard Aiken通常被认为是电子计算机之父,19441955年之间他建造了Mark系列计算机。但是他关于计算机控制的观点基本上是错误的。到50年代后期的时候,他差不多快要退休了,不怎么搞研究了,但是仍然声名显赫。)”

 

“我很快发现,哈佛在控制领域做得并不出色,这个领域的一位年轻教授因为没有拿到终身职位,正准备离开哈佛,而另外一位是讲师,刚刚毕业不久,跟哈佛的合同是一年一签,开设一门反馈控制课程。所以基本上没人能指导我。”

 

“绝望中,我开始拼命读当时发表的控制领域文献,碰巧看到一篇R. E. KalmanJ. Bertram合写的文章,关于Dead Beat Control的问题。与这个问题相关的是一种叫做‘Kalman-Bertram Condition’的状态。我自己研究了这个问题以后,发现K-B状态其实是一个线性代数中的线性无关性状态。然后,我就把我的想法及其应用一起写下来,作为对Kalman论文的发展投稿了。与此同时,我写信给Kalman,请他提供更多的文献资料。”

 

“当时,Kalman还不是很有名,(他那著名的Kalman滤波的论文一年以后才发表)。他很高兴有人(而且是个研究生)仔细研究了他的工作,对他的工作怀有浓厚的兴趣。他不但寄给我一些正在撰写的论文的预印本,而且还把我对他工作的推进推荐给1960年召开的第一届美国自动控制大会(AAC),让我去做报告、发表论文。正是在这次大会上,我第一次见到了Kalman。谈话中,他发现我真的彻底地研究了他的工作,而且实际上是当时很少的几个真正认识到他的工作重要性的人之一。(注:当时几乎所有控制方面的著名工作都在应用了FourierLaplace变换方法的所谓频域领域。Kalman的方法则在动态系统上使用了时域和微分方程模型,这在当时是非常离经叛道的,主流观点对此质疑很多。但是因为我还是个研究生,还没被主流观点洗脑,所以更容易吸收这些新想法。)Kalman还邀请我和他合写了一篇文章,将动态系统中的线性无关性的想法大大拓展,提升为‘可控制性’(controllability----现在这已经是控制论中的一个基本概念了。这篇文章很快成为该领域的经典。此外,我的一个同学Stuart Dreyfus当时正在帮R. Bellman编程,我从他那里得到了Bellman撰写的Adaptive Control: A Guided Tour一书的预印本,因此能够在其他人之前从中学到很多东西。这两件事比其他任何因素都更能帮助我完成了博士论文,而且可以说我的事业由此起步。”

 

“在我上面提到的AAC大会上,我的论文收录在Kalman担任主席的会议中,而且他的那篇著名的获德雷珀奖滤波论文也是在该会议上首次公开露面。作为主席和会议组织者,出于对其他演讲者的礼貌及作为大会压轴戏的考虑,他将他的论文放在会议的最后。这对我来说是很幸运的,因为不这样的话,Kalman演讲后与其他几个控制论专家长时间的辩论将会搞得观众心烦意乱(他的这篇论文当时被理解得不深,或根本没被理解)。我是第三个演讲者,在我之前的两位演讲者论文主题是传统控制论,当时我还是一个还未完成毕业论文的不起眼的研究生。会议前我曾花了大量的时间准备并演练我的演讲。因此,我这个晚辈学生的演讲有点给人耳目一新的感觉。此外,我还预先准备了好几个问题应对听众的提问,从而能够对他们的问题给予简洁而清晰的回答。这给包括很多顶尖学者在内的听众们留下了深刻的印象。(我当时并不知道,很多年之后我才知晓。)美国西北大学电子工程系主任Gordon Murphy就是当时的听众之一。他被我在大会上的表现所打动,随后约见了哈佛的系主任,表示他想要聘请我这个他初次谋面的哈佛学生(他后来真的给了我一个非常正式的offer。)”

 

“同时,这是我生平第一次参加系统控制领域的国家会议,大大开拓了我的视野,看清了我所在领域内正在发生的重要的革命。我决定写一篇文章给哈佛的几个教授阐述控制系统学科的地位,我认为哈佛应该认识到这个发展。这一系列幸运事件使哈佛对我这个平凡的研究生另眼相看,而且决定给我提供一个助理教授职位,让我与签署我毕业论文的讲师一起工作。但是,当时进入航空航天领域阿波罗登月项目的工作前景使我十分心动,因为这一领域的工资要远远高于学术界。我是否应该选择哈佛很难抉择。出于一些说不清对错的原因,我妻子建议我应该考虑留在学术界,后来我们认识到这个选择其实是正确的。”

 

“当然,当一扇门为你开启之后,剩下的还要取决于你的付出。当你做出了职业选择之后,在接下来的五年中,你依然面临着激烈的全球性竞争。在哈佛,我和同事(签署我论文的讲师)一开始就清楚地知道这一点----我们中至多一个人能留下来。这是一场诚实、友好但残酷的竞争,我们现在仍然是很好的朋友。”

 

“我详细描述了这一系列事件和抉择是为了说明,运气、准备、主动性、建议,以及当机会来临时有能力抓住,在一个人的职业和生活中扮演了怎样的作用。……”

 

第三、何先生的一些建议

 

“靠大树”还是“靠自己”:何先生说:“我当时自己做博士的时候,没有导师,全靠自己。”这点我们从他前面讲述的经历可以看到。何先生说:“假如有了博士学位,假如是导师真的很花时间训练你,你获得博士以后不一定要靠大树。你绝对可以自己学习,当然有的时候会走一点弯路,碰两个钉子,但我觉得这个问题可以解决。假如没有好的导师帮你忙的话——有当然很好,没有可以自己闯出来。”

 

如何选择科研方向:选择研究方向是每个人都关心的问题,何先生结合自己的经验提出了切实可行的建议:“刚开始的时候我也以为必须要学会(基本知识)才能考虑这个问题,后来发现,根本没时间学完,很多事情要下决心,只要离你本行不太远,你花六个月工夫,马上可以作贡献。我的主张是不要太担心。问题是你要跳进去,人家说学游泳最好是跳下水再学,喝几口水没关系,你在外面一天到晚讲游泳理论,不下水,永远学不会。”何先生的学生贾庆山(现在是清华大学副教授)说,“就是选题方向,在这个特定的问题上,我印象很深刻。在刚刚开始接触研究的时候,何老师就指导我们说,选题目有三个问题你要先问一问自己,因为我们是工程学科,是做应用基础研究的,第一个问题是有没有一些实际的工程人员真正关心你要研究的这个问题;第二,你是不是不完全了解这个问题,你如果已经对这个问题非常了解,知道怎么做,甚至预计做的结果是什么,这可能不是一个好事情;第三,不管什么样的原因,是不是对这个问题感兴趣。如果这三个问题当中有两个回答是肯定的,这个问题就值得你去做,这是何老师在我还刚开始接触研究时就跟我讲过的。从那个时候开始做研究,到后来毕业之后自己做老师,我觉得这让我受益非常大。”我觉得何先生的经验比被称为力学的上帝的John Hutchinson教授的“What's new? Who cares?”准则更为具体和生动。

 

兴趣与现实的冲突如何解决:做自己喜欢做的事情是我们每个人的期望,但现实与理想是有差距的,在现实中我们怎么对待这个问题呢?何先生说“假如在公司里做事情,当然公司需要你解决这个问题,这是你的责任,你必须要替它解决。(如果)要解决的事情是你喜欢做的事情,(这与个人兴趣)没有冲突。假如你要做的事情,一大半都是你不喜欢的,为了生存,当然很痛苦,所以你(可能)要另外找职位。我常常跟学生讲,假如找到一个职业,50%的(工作内容)是你喜欢做的事情这是非常好的,(但)每个机会都有不开心的,但是你必须要做的事情,这是避免不了的。世界上很少(有)每一秒钟都可以做你喜欢的事情(的情况),像我这样退休了以后什么都不用管了,比较可以这样。一般你真的要有职位的话,50%是你喜欢做的事情我觉得就很好了,有的时候你必须做一些你自己不喜欢的事情。”

 

如何权衡文章的质量和数量的问题:论文的“量”与“质”很难兼得,何先生建议应该更看重“质”,他说:“在科学上用量(衡量)是绝对行不通的,我了解现在的中国为什么注重量,像(用)SCI(衡量)在国外是很少的,唯一能行得通的办法就是同行评议。但是我也了解,中国为什么现在需要用这个量,用量(衡量)有许多用不着争论,像奥运会一样,你跳高一点拿金牌,低一点拿银牌,没话讲。我觉得你们年轻人不要太注重量,当然现在可能注重一下,但迟早中国会同国外一样,慢慢重(视)质(量)。”

 

转向新问题、学会问问题:应该一生从事同一个研究方向还是应该适时换个研究方向?何先生建议:“我的个人经验,觉得老待在一行里面,不管做什么,可能科学就把你超过去了,根本没有你能做的东西了。所以我觉得应当适当转转行。当然学生物的明天说要研究历史,这是大转变,比较少。不过在生物方面,从一个问题跳到另一个问题绝对是好事。而且我主张,因为你跳到新的问题上,比钻在牛角尖里做第三代的什么问题容易得多。你转向新问题,常常先到那里,(把)树上的果子都采下来了,后来的人要爬得很高才能采下来。我主张你要常常换(研究方向),每六七年换换做的东西比较好。”

 

合格的博士学位论文是怎样的:学生总是希望从导师那里学到东西,但何先生的看法更为全面。何先生的学生贾庆山说:“我当学生的时候,何老师半开玩笑地跟我们讲过,你们当学生什么时候可以毕业呢?就是一定要教会我一样东西,不是说什么都是老师教给你。作为学生,你得教给老师一些东西,这个过程很重要。”在一篇《给寻求帮助的中国博士生一些明确的建议》的博文里何先生说:“你与导师的关系是一种赋予-索取的关系。导师关心你、指导你,作为回报,他或者她应该从你这里得到点什么,(至少应该是你对他的工作的高度尊重)。例如,我在该系列博文的第一篇(即第2224号)中就说过,一篇博士论文要在我这里通过,必须满足三个条件,其中第二个条件就是:我必须从这篇论文中学到新的东西。科学交流与讨论是双向的。最后你们要永远牢牢记住:学术道路上是没有捷径可走的,也没有所谓的灵丹妙药,有的只是勤奋的、专注的工作。通往成功的道路上没有免费的午餐。地图、路标、旅行手册能帮你少走弯路,避免误入歧途,但是路必须你亲自去走,这没有人能代替得了你。祝你们好运!”我觉得博士论文是讲究创新的,既然是“创新”就必须教会别人(包括自己的导师)一些东西,所以何先生的要求是应该的。

 

博士生怎样跟同行科学家建立联系:这个问题是每个刚步入学术道路的年轻人十分关心的一个问题,何先生建议:“1. 在你的博士研究选题领域,挑选一篇或者几篇你真正有兴趣的论文。如果论文的作者比较年轻,刚刚做教授,那也会比较好。(比如说是助理教授或者副教授,他们还在努力建立自己的声誉阶段,因此他们时间更多,也更有兴趣与其他人合作,推广自己的工作。)2. 你要自己努力研究这篇论文,真正地、彻底地理解这篇论文,达到能发表崭新的高水平见解的程度。那时,而且只有那时,你才动手给该论文的作者写信。这样一来,这位作者就会知道你是他或者她的知音。一旦他发现你是认真的,而不是在投机取巧,他会很有动力和你交流。3. 请他发给你其他论文的草稿,和他探讨工作进展,提出高水平的见解。4. 一旦你与一两位科学家建立起这样的联系,你的博士研究就算上路了,而且有专家一路指导你。”

 

即将步入社会的青年最重要的事是“娶一个好女孩”:俗话说“每个成功的男人背后都有一个坚强的女人。”这点何先生应该是深有体会的,所以何先生说:“三年前(指2005年)在我给克利夫兰州立大学作报告时的问答环节,一个学生问我,‘如果您只有一次机会,您会给一个即将步入社会的青年最重要的指点是什么?’我不假思索地回答,‘娶一个好女孩’,这也许并不是那个学生所期望的答案。三年来,我反复咀嚼这句话,愈加笃定这个信念。一、没有一个人能像你妻子那样更透彻地了解你的为人、长处和短处。二、当你在事业上越爬越高,你会听到越来越多的‘是’,越来越少的‘否’,而你的妻子是唯一拥有这样的智慧和动机,能够给你诚恳、坦率有时是逆耳忠言的人。……九、(上世纪)90年代克林顿当美国总统的时候,有一个到现在还可以引用的笑话。有一次克林顿夫妇在其当选总统后访问他们从前住的阿肯色州,他们驱车经过希拉里前男友在工作的加油站。比尔•克林顿对希拉里说,‘我想知道如果你嫁给你的前男友会怎样?’希拉里回答,‘那么他将成为总统,而你会去给汽车加油’,恰如其分地说明了终身伴侣的重要性。”

 

以上内容选自何先生的两篇博文《一个大学教授在美国的生活》、《给寻求帮助的中国博士生一些明确的建议》以及一篇访谈《何毓琦教授访谈:年轻人如何做科研》。我只把我觉得十分精辟并且像我这样的年轻人十分感兴趣的内容摘选出来,在何先生的博文《一个大学教授在美国的生活》里还有很多值得有一定学术经验的研究人员读的内容。何先生在科学网上开通了博客,搜索一下何先生的名字就可以找到。何先生的博文已经有书出版,书名是《科学人生纵横:何毓琦博文集萃》。



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