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太阳磁场计算中的困难(讨论稿)

已有 3719 次阅读 2012-3-2 23:15 |个人分类:大学观察|系统分类:科研笔记| 困难, 太阳磁, 〖扑


【按:下文是今早发送给我所参与学术群的群发邮件,现在原样保存在这里。】

大家好!

        之前已经说过不再发送“此类”邮件。在这种前提下,又发送了这封邮件。尽管感到有些尴尬,但是想借今年放弃申请任何基金的机会,就太阳磁场计算中的困难(特别是认知方面的困难),说几句话。鉴于我的思维较发散且有较大的跳跃性,如果大家发现我忽然去说另一件事情,不要感到奇怪,因为我的脑子就是这个样子。以下内容仅仅就事论事,不针对任何具体的个人(如果针对到了请抽象化)。

        如果注意到日本政坛首相的频繁更替,可能不少人会感到纳闷:日本的首相为何总是呆不住呢?我给出的答案很简单:因为很困难,干不下去。显然的事实是,首相侯选人在竞选的时候,各个踌躇满志,争个你死我活。可是上去不久后,就会发现顶不住了。为何会出现这种情况呢?因为只有进入内部才能看到那困难的问题。

       这和太阳磁场计算有何联系呢?就是都很困难!日本的首相顶不住后,很快便下来,这有很大的好处:在10年内大致就会产生10位亲眼看到那困难问题的人。对于那些很难描述的困难,有很多人能亲眼看到的话,当然是一件好事。因为前面10个人不能解决的困难,假如来了第11位把困难解决了,自然很容易获得认知或认可,至少那10位会认可。注意,这里“很快下来”特别关键,因为政局在10年内的变化要比100年后的变化小得多,之前的10人还活着,并且他们的经验有较好的可比较性。

        这就是说,只有离开了之前做过的困难问题(边界元外推在1024^2网格上,需要占有超过8000G的内存,而这对超级计算机也具有很大的挑战性),之后10年又有10人去干而干不出来,然后第11位干了出来,那么他的工作才会获得前10位人的认知,如果不是认可的话。如果不离开,而在短期内又解决不了这一困难问题,自然会演变成个人的痛苦。显然,人们没有办法不去“自顾自地”解决他们自己的问题。所以,遇到困难的问题,干了一年后出不来,快速离开似乎是明智的(当然这是对研究技能成熟的研究者而言,对于学生则另当别论)。假如之后看到有人解决了,也可以反过来对自己当初离开的决定作出评估。

        我又注意到,科学卫星发射后,服役期满就会停止使用,这对进一步发展很有好处:旧的不去新的不来。然而,太阳磁场计算的程序却没有听说有废除一说。这导致很大的困难:由于一些研究人员可能常年使用已经习惯的程序,使得新发展的程序得不到充分的利用。很显然,进行技术转换和更替,特别是科学程序的更替,需要花费很大的精力,而这些精力在文章中是看不见的,也没人给你发补贴,还容易出错。这就导致研究人员缺乏更新科学程序的积极性。一方面有了新的产品,一方面市场出现疲软,显得新的产品没有必要或优先级不高。这种局面必须打破。我建议在太阳物理界通过”学术立法“来解决这一问题,定期报废已有的程序,并重新投入资金开发,就像对待卫星那样。同时,我建议对于科学计算程序,给予应有的尊重和地位,要给程序”命名“,并象卫星数据那样,开放给所有人使用。

        还有,发展大型或小型的科研仪器,通常都是一个小组或好多小组分工、集体工作,而且每个零件都有明确的工业标准。比如分辨率提高一倍,人们就知道这是多大程度的进步。可是对于太阳磁场计算的程序,通常是一个人单兵作战,而且各方面都缺乏事先给出的那种明确的技术指标,又或者技术指标不统一,又或者技术指标的使用有较大的随意性,等等。发展科学计算程序就存在这样的困难而很少有人指出。根据我2002年以来的经验,干这项工作的人,特别是国内搞三维无力磁场计算的人,最初都会经历很大的困难,就是干了好几年也发不出文章。而要是把那付精力用在分析观测数据上,即便你发不出一大筐文章,也能发出一篮子文章,至少毕业或“交账”都不会成为一件困难的事情。

       我在2006年初因为常年计算无果,造成过于疲劳、压力过大等,最终导致情绪失常,在颜老师办公室发脾气,掀翻了他刚买的一张茶几,并摔掉了我的金属眼镜(现在戴的黑框眼镜就是那时换的);其实当时正在搞那篇后来于2007年发表的文章,但那时线性无力场似乎要被抛弃了,这使我感到无望;于是我在2006年6月30日离开了天文台。当时的头脑中出现的景象是从轮船没到岸,但我必须跳下去,然后游到对岸。。。(其实在那次爆发之前,我也常常出现砸掉硬盘的冲动)。回家休息了一段时间。到了2007年,我已回到学校,由于受到其他不知情老师的消极诱导及嘲笑,使我出现抑郁症状:有时我会用手敲打地面,第一次注意到地面其实很硬;对面走过来人,我心里会想,都活着呢?我也曾打量过宿舍楼的高度……这期间(2007年9月)我投出了后来于2009年发表的那篇文章,用实验表明Yan(1995)比Chiu&Hilton(1977)具有较大的优越性;审稿过程中遇到了很大的阻力,两年后于2009年8月接受。另外还发了两篇数学方面的小文章。换句话说,我到了研究生第七年或博士生第六年,才发表出一篇正式文章,没人能理解其中的困难,因为我发现我一直在非数学环境中搞较专业的数值计算。(我跟我那年近70的导师说起抑郁的事情时,TA用很诧异地眼神看我。当我告诉TA,欧阳修、居里夫人也有过抑郁时,TA表现的有点意外或是觉得justifiable,跟我说欧阳修是TA喜欢的诗人)。2007年7月份我还作为班长组织和主持了大学毕业10周年同学聚会,当时精神有所缓解。到了2007年10月份,忽然恢复了精神,主要是在快速算法方面有了奇妙的发现(之前的那首“煞气”很重的七律诗归因于这个发现),但相关工作未能展开(我总是试图在一篇文章中完全而彻底地解决问题,结果中途被打断了,到现在还没接上“线头”)。我从2001年入学,到2009年毕业,中间没怎么休息过。干上程序这东西,很要命。。。

       根据我的文献阅读,国内关于三维太阳无力磁场的原创性工作,最早是颜毅华研究员发表的,Yan(1995)给出了线性无力场(即常alpha无力场)的边界积分公式,Yan&Sakurai(2000)由给出了非线性无力场的原则算法(实际计算则采用较粗糙的近似),到了Yan&Z.Li(2006)给出了结合单纯形优化方法的较完善的非线性无力场算法(贺晗等人后来又做了进一步改进)。现在这些工作遇到的困难是如何进一步提高精度、扩大规模。除了技术方面的,更多的困难是,多大规模才算够?有哪些明确的技术指标?有没有共识?人们有没有看到进一步推进这些工作的必要性?由谁来决定这些工作的优先级?

        这里又要遇到“创新”阻碍“进步”的情况。在我看来,树立一颗千年大树,要比满地栽种“新”大葱、“新”杂草要重要和令人瞩目得多。过度强调创新,只能搞出来满地的“新”树桩,浪费空间和时间。有人要坚持浇灌千年大树,不行吗?那不需要花功夫吗?是不是说,为了创新就要把手头没发展壮大的树桩或树苗扔掉,而去栽种新的树苗?在我看来,所谓原创,是先有一个人创,后来又有很多人跟进才算,必须维护一定的生态环境。创新完了扔到一边没人理,不能算原创。科学基金不能一边倒地支持创新,应当具体问题具体分析,注意可持续发展。

       顺便指出,很多人分不清Yan(1995)和Yan&Sakurai(2000)。我的2009年文章在审稿过程中就有审稿人分不清这两篇文章,为了纠正他的误解,我坚持了两年。当我发现编辑在给修订后的文章重新找审稿人时,我要求让同一审稿人评审,以便纠正他对我国科学家工作的误解;结果审稿人很快回复,表示我的解释使得他消除了先前的误解,然后又要求补充一些实验。主编看到拖得时间很长了,告诉我说按审稿人的意见完成即可录用。(这项工作引起若干进展,姑且不表。)

        尽管是线性无力场,发展Yan(1995)的工作仍然有意义,因为它包含有”大矩阵“,而数学中很多有意思的问题都可以联系到矩阵。以后我会举出例子,说明研究线性无力场而得到的算法,可以应用到非线性无力场的计算中,因为后者包含迭代,而每次迭代中包含的计算过程与线性算法有相通的部分。从研究伦理的角度讲,研究线性问题时产生的新算法,必须先在用在该线性问题上发表,然后才能应用到非线性问题,否则会产生起源的错乱问题。可是,在目前的情况下,人们对线性无力场有一种狭隘的和没有说出来的排斥和轻视心理。这会严重阻碍所有相关的发展。

       未来的景象已经展现在我的眼前,而那些持有偏见的人将会发现,他们居然站在一面镜子面前。。。

       顺便说下,我2010年参加实验室年会时,主持人不知为何用轻视的眼光看我?当时导致我很不舒服,居然出现短暂的怯场,台下也出现轻微的骚动。我要在这里提出批评。我那句“人们眼中的他人常常是人们自己” 归功于这位主持。这些年我没少遇到那种“奇怪的暗示”,就是要让你自己觉得自己不行还是怎么样。我们很多教授,似乎非得把学生或其他学者看得很低才能怎么样似的;不知道国外是否有更高级的教授也会那样看待他们呢?(无意冒犯,但实在是觉得应该说出来)。 其实很多不良的心理作用,会在人们之间相互反射或传播。就好比这里的沉默,大概最初有人在其它地方发射了一支沉默之箭,使得另外一人中箭,然后他就找机会再把那箭发射给别人。还有一种可能,就是有人先在老外那里挨了一箭,以为先进,就学样发射给自己周围的人,以为正义……老外就一定文明吗?老外就是标准答案?

      继续说计算的事情。发展特殊领域中的科学计算程序时,很多业内人士很容易从直观出发,或从临时的需要出发,以为找专门搞计算的人来给算就行,做完了你走人。问题是,我在你们这领域里干了十年,这十年间数学界的同行我几乎没有时间去接触他们,而诸位也不见得把我看作内行或同行(2006年我在BIT的卫生间遇见方成老师,说我是外行,当然那也没错,我到2007年才发出一篇天文的文章)。国内搞三维太阳无力场计算的、并且一直隶属于数学系的,我不知道有谁搞了10年没离开。我写那2007文章的时候,心里总在想,我的大学是否会认我的工作呢?不在数学期刊发表的话,算数不算数呢?你们谁会遇到这样的问题呢?搞数学的人很少知道太阳无力场。再说,数学家一看”太阳“俩字可能就扭头了(所谓的"tip off"现象?)。任你解决什么问题,除非同行自行认知,你给他说只能起反作用。。。我想说的是,太阳物理学家不会因为你讲了他们不懂的问题和方法就认可你,而搞数学的也不会因为你给他们讲太阳物理就认可你。不同的领域很象两个坐标轴,比如X-轴和Y-轴。X-轴上的人只在自己这轴上比长比短,Y-轴上的人也只看自己轴上的投影。如果你两个上面都有分量,则在每个轴上的人看你时都比你实际的要短一些。特别是在竞争中,人们宁愿把你看得更短一些。于是你开始抱怨。这时,X-轴和Y-轴会说,谁让你搞交叉呢?可是呢,假如你在X=Y的方向上获得发现,X-轴和Y-轴就二话不说跑回各家的后院一通猛挖,挖完了就说,瞧,其实你那东西是从我们这里“推导”出来的呀!是那样子吗?

       以上,结合我个人的经历谈了我所看到的太阳磁场计算中的困难,暂时就这些,供后来者参考。也算是我介入太阳物理十年的感言吧。


* * *

群里的讨论,最初起源于汪老师的邮件。我想借此机会解释一下,我为何不信任国产期刊。

我在2002年10月份来到天文台,到12月初就解决了一个关键问题,得到一个算法,那时我读完研一刚转为直博,就写了一篇文章投给某学报,结果石沉大海,我很生气,当时决心以后不在国内期刊发表文章。因为我很清楚那东西很有用,就赶紧在相关网站发了一个类似声明的东西,后来到了2006年才得以发表(大修后仍然投了那学报,因为总是受到一些消极暗示的困扰,没有信心)。由于一开始被卡住,使我以后的研究都不顺利。毕业后到了2010年,我发现一篇三位德国学者署名的文章,发表时间是2009年3月,他们恰好也提出了我的那算法(他们似乎不知道我的中文文章)。我的另一篇中文期刊文章是2007年抑郁期间写的短文,是用新的线性边界元磁场外推程序处理模特的面部照片。

我就发表了这么两篇中文期刊文章。应该不会再发了(看不出必要性)。

对了,可能很多人对于在这里发言有顾虑,我觉着没必要:没有出来发言的,不是那些发言者在“发言意义下的peer”,所以他们不管说什么,只有在这里说出来了才算数;而出来发言的,总会出现言多必失的情况,故而也不会彼此责怪。特别地,我不认为会有人因此相互报复。是为文明。

另:借助那个网站声明,一位法国物理学家联系到我,我把程序给他用(另外还有一位波兰人也用过我的那小程序,我从他那里知道有Facebook),还访问了法国人的实验室(分子物理方面),至今保持联系;他作为科学共同体的一员,给我无私的帮助。我的科学精神主要是从他那里获得的(至于做实验笔记,我是从科幻片《绿巨人》中学到的)。我曾对同学说过,假如我做不出好的研究,我会觉得对不起法国人!我就是这么说的。

又及,颜毅华研究员是我在天文台期间的导师,我也很感谢他,我从他那里知道作者可以跟审稿人argue;我们都属虎,好像也都是白羊座,性格上有些相克,都比较好斗、自我中心、固执等。我希望有一天能把他的方法打造成太阳物理中的“航空母舰”,大矩阵就是船体和甲板,在那上面可以装载各种“数学武器”,训练新兵,等等。。。我对学生就是这样说的。

又及,很多学者会不停地发文章、申请基金,而另一些学者会把文章和基金看成棋盘上的棋子,在正确的时候,放置在正确的位置。。。


天亮了。我要睡觉去了。祝各位早安~


李毅伟

2012年3月2日 于太原家中。

版权所有,请勿转载。
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上天把太阳物理的秘密锁在城堡中,而把城堡的钥匙交给了应用数学家。


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