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如何突破科研中的“拐点” 精选

已有 10701 次阅读 2016-10-20 17:25 |个人分类:建言献策|系统分类:科研笔记| 建言, 科研突破

最近读了《奇点临近》一书,该书中的某些内容有可圈可点之处,有兴趣的童鞋们可看看。


《奇点临近》,(美)雷·库兹韦尔著,李庆诚等译,201110月版

http://news.163.com/15/0518/05/APSFCPRQ00014AED.html

奇点在数学、物理学、宇宙学等多个学科领域均有涉及,不过在库兹韦尔看来,奇点是未来一个时期:技术变革的节奏如此迅速,其所带来的影响如此深远,人类的生活将不可避免地发生改变。奇点临近暗含着一个重要思想:人类创造技术的节奏正在加速,技术的力量也正以指数级的速度在增长。

为形象地说明指数级增长的速度是多么令人震惊,我们先看看译著中的图1-1。容易看出,技术能力初期增长速度很慢,几乎不被察觉,但是一旦超越曲线的拐点,它呈加速增长之势。


例如,当1990年人类基因组破译工程启动时,原本计划15年完成的项目引起了批判者的强烈质疑,因当时科学家花了整整一年的时间才破译了其中的万分之一,以这样的速度需要100年左右才能完成,怎么可能用短短15年的时间就能完成整个人类基因组破译呢?可让批判者大跌眼镜的是,该项目不仅比原计划提前了两年半完成,花费也比原计划的27亿美元要低!库兹韦尔认为,大多数人对于未来技术的预测,都低估了未来发展的力量,因为这种预测主要基于“直觉线性增长”观而非“历史指数增长”观。

事实上,不仅技术增长如此,诸多自然现象的演化到达某个“拐点”后,也呈现加速发展之势。如加载条件下的岩石破裂,在体积膨胀点前后的行为不同,其前呈“无序”状态,其后呈加速“有序”状态,如图2所示。

2 在阶梯荷载下砂岩的蠕变曲线

modified after Tan and Kang,1980

俺觉得科学研究也是如此。当对自然现象演化规律的探索捅破了那层“窗户纸”(拐点)后,便会有“柳暗花明又一村”之感,以后靠惯性的驱使,一般能势如破竹般地“直捣黄龙”,揭开其“谜底”。

在“拐点”前如“盲人摸象”般的探索过程中,学者们常被假象迷惑而一筹莫展,甚至误入歧途。怎么办?必须积累丰富的多学科知识,总结前人失败的原因,大胆假设,另辟蹊径探索而不能一条道走到黑。如解决地质灾害预测难题,必须有地学、力学、非线性科学、岩石破裂原理等方面的知识储备,我看这些知识缺一不可。知识积累到一定程度,在长期的冥思苦想中,可能有一天“灵感”会降临,“灵感”只会给有准备的人。如对图2所示的“加速”现象,那不就是岩石宏观破裂(峰值强度)的前兆吗?前人守着前兆楞说没有前兆,且不探索加速破裂现象的机理,如何能打开地质灾害物理预测的大门呢?

如何判断你的研究到达拐点了呢?这得靠“小心论证”。你可以“千马行空”般地提出各种“智慧火花”(假设),但假设对不对?得靠数据或事实检验。某些学者的想象力丰富,提出了自觉靠谱的假说,这很好,但常忘记了“论证”这一抓手,导致沉浸在所谓“成功”的幻象中而不能自拔,且容不得别人的批评和质疑,这咋行呢?这只能白白浪费宝贵的时间而一无所获。

对我国的科技发展而言,虽然我国已成为论文发表数量的大国,但远不是科技强国,几十年来鲜有重大突破成果出现。我认为其原因可能是:诸多学者的研究处于“拐点”之前。如果国家能锐意改革目前科技政策的弊端,让学者们有静心科研的良好环境,使其坐得住冷板凳、耐得住寂寞,如此可以预计,在不久的将来,诸多领域的科研定能突破“拐点”,从而推动我国向科技强国大步迈进。




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