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400-115-2002
在一次高校、研究所的新材料技術科討會上,不少頂級專家從專業(yè)角度講述了各自的經(jīng)驗和體會。普遍的結論是新材料研究領域似乎只有靠勤奮,靠運氣去逮住那可遇不可求的偶然機遇;即便那閃光的偶然被抓到,也往往是不能再重現(xiàn),它又會從你眼前溜走。
會上我也作了發(fā)言:我們學理科,從事科研活動主要解決一個問題,即多因素、多指標的優(yōu)化組合問題。新材料是元素選擇和工藝條件的組合;新藥物是不同基因及合成條件的組合;新設備是材料、空間結構及工藝的組合;看病用藥是臨床藥物的組合。當因素(變量)足夠大時,組合問題已由具體專業(yè)問題轉變?yōu)閿?shù)學問題、方法學問題了。解決科研問題可以用經(jīng)驗、知識和方法來完成。我個人的觀點:方法在其中是最重要的。掌握方法,再與經(jīng)驗相結合,問題的解決要容易得多。我不贊成死讀書,要從書本中走出來。
偶然事物有其必然的規(guī)律,這點需要牢記。之所以是偶然而非必然,是因為它形成的部分條件恰恰處于臨界狀態(tài),處于必然的邊界線上,它還未被系統(tǒng)優(yōu)化,表現(xiàn)為有時出現(xiàn)有時不出現(xiàn)的不確定狀態(tài)。新材料研究者最期望的是發(fā)現(xiàn)新材料,可是茫茫大海,那偶然一定會與你相遇嗎?有恰當?shù)姆椒?,這個事件基本上是一定的。
高科技陶瓷材料是各國重點投入的科研對象,是科研領域爭奪的制高點。舉個例子說說如何發(fā)現(xiàn)無機新材料的偶然點。無機材料合成的共性規(guī)律是:恰當?shù)脑亟M合并在一定的溫度和氣氛條件下合成新材料。元素周期表現(xiàn)有一百多號元素,若去除有毒、放射性或氣態(tài)元素,假設所剩八十個元素。我們先觀察一個現(xiàn)象:在一樓地面平鋪上有均勻格子的塑料布,若任取一種粉末狀原料,從二樓將其撒下,原料粉末在塑料布上的分布一定是隨機分布。即有些格子中沒有、有些格子中有1—2顆粉末,有些有4—5顆粉末,有的更多。當40個人,每人拿兩種原料粉末,從二樓同時將80種原料粉末撒下,在地面塑料布上形成一個原料粉末堆。如果將粉末全部混均,則為一個配方樣本點。若將粉末堆壓實,再破碎為細小顆粒,則形成了數(shù)以億計的配方樣本點。將它們分別在不同的溫度、氣氛條件下合成,即獲得了近乎于全部的材料樣本點。然后根據(jù)所需要開發(fā)材料的性能和要求,從中進行發(fā)現(xiàn)。例如要尋找超導材料,則將粉末樣本置于液氮環(huán)境的磁性材料板上,能被懸浮的即為具有超導性能的偶然點,再將偶然點集中收集,進行定性、定量分析,并進行小容量的優(yōu)化研究,偶然事件就會變成必然事件。若要尋找磁性材料,可將樣本粉末平鋪桌面,在其上面用磁棒水平移動,逐步由上至下,收集被吸附的少許粉末顆粒,進行定性、定量分析,并進行小容量的優(yōu)化研究,以此類推。
這樣的做法與傳統(tǒng)的材料研究本質上的不同是:不設前提假設,丟掉傳統(tǒng)思維和理論的束縛。先完成材料樣本(大數(shù)據(jù)樣本),再依據(jù)新材料的需要從中進行篩選發(fā)現(xiàn),最后進行系統(tǒng)優(yōu)化。因為新材料、新領域本身理論不完善,并且元素的組合量巨大,靠人工逐個稱量、合成,那得花上幾百乃至數(shù)千年的時間。
近代的科技創(chuàng)新產品如飛機、汽車、艦船、冰箱、彩電、空調、手機等等,它們的技術原創(chuàng)都來自西方國家,我國基本上是榜上無名,只是后來跟風。為什么僅會是這樣一種局面,因為我們的視野太窄,思維被傳統(tǒng)、被專業(yè)知識所束縛,還沒有理解到哲學、數(shù)學和方法學的指導意義和應用價值。
前些日一位業(yè)內老友向我推薦《大數(shù)據(jù)時代》一書,值得一看。書中的思路大多與我這些年做科研工作所采納的觀點和方法一致。比如研究事物的相關關系而非因果關系;盡可能研究大數(shù)據(jù)、或盡可能系統(tǒng)地研究多因素體系;模糊比精確更重要;定性指標的定量化(數(shù)據(jù)化)等等。所不同的是現(xiàn)代大數(shù)據(jù)充分利用網(wǎng)絡的離散數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)的分析功能,而我們則對特定目標進行研究,并力求獲得近乎唯一性的答案。
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