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          哈佛大學終身教授:年輕人只有這樣才能做好科研

          2018-06-08

          何毓琦先生是哈佛大學終身教授、美國工程院院士、中國科學院及中國工程院外籍院士。何先生從博士畢業到獲得哈佛大學終身教授職位僅用四年時間,長期從事系統控制科學及工程應用研究,在控制理論領域的多個方向做出了重大貢獻,是動態系統現代控制理論的創導者之一。

          何先生的一生可謂我們年輕人的楷模。何先生晚年開始撰寫博客,給年輕人講述自己的人生經驗。我在讀書的時候就聽說過何先生的大名,有幸讀過何先生的幾篇博文。因為我自己已經走上學術之路,所以頗有感觸。

          我想如果我讀博士的時候能夠讀到何先生的這些博文,現在一定是另外一番景象。即使現在讀了這些博文我仍然覺得十分受用,仍然把何先生講的這些建議作為我行動的指南。

           

          我聽說做任何事情有三個準則:首先,你要懂得游戲規則,如果不懂游戲規則只能是瞎玩,一輩子都玩不出什么成績;其次,按游戲規則玩,這樣才不會被踢出局;然后,你要比別人玩得更好,這樣你就會很成功。

          何先生的話道出了學術領域的游戲規則和比別人玩得更好的方法。按何先生的經驗去做,就會感覺舉重若輕,就會覺得“天下本無事,庸人自擾之。”

          第一、黃金法則兩條

          何先生總結出做科研的兩條黃金法則。第一,盡早建立你的國際學術聲譽。第二,擅長寫作和演講,了解什么是最前沿的課題,也就是所謂的“時勢造英雄”。何先生說,這兩條黃金法則“意味著你必須讓全世界知道你是誰。

          怎么才能做到這一點呢?在優秀的學術期刊上發表文章,在學術會議上好好介紹你的研究。很多科學家以為搞科研是最最重要的,相比之下,寫論文和做報告不那么重要。但是實際上,除非你提出了相對論或者搞定了人類基因圖譜,你的研究要跟成千上萬和你一樣聰明的人競爭。

          實際上,我個人認為,有個好想法,寫篇好文章和給個好報告是三項獨立的而且同等重要的工作。每一項工作要付出的艱苦努力都是完全不同的。要想做個好報告,僅僅從論文里復制拷貝制作一套PPT是遠遠不夠的,對著論文照本宣科也是遠遠不夠的。

          我們經常看到一些本來才華橫溢的科學家做的報告慘不忍睹,令人不忍卒聽。實際上,一個好的報告應該能夠讓一般聽眾聽懂,同時又給專家同行留下非常深刻的印象。統計數據表明,一篇普通的發表了的科技論文的讀者只有5位,其中還包括了論文的編輯和審稿人。但是,一次優秀的講座的聽眾可能多達數十人、數百人甚至數千人。

          大多數聽眾一個月后大概都不記得你講座的具體內容了,但是多年以后他們可能還會記得,你的那次講座非常成功。這種針對聽眾的講座能給你帶來許多意想不到的好處。然而,我還是不斷地碰到很多研究出色的科學家在做報告的時候完全無視聽眾的存在,報告晦澀難懂,讓人覺得他非常傲慢無禮。

          我年輕的時候,如果聽不懂別人的報告,就怪自己無知;現在,如果我聽不懂一個人在說些什么,我就怪那個作報告的人。讓報告清楚明白、不浪費我的時間是他的責任。我的座右銘是”完全可以讓任何人在任何特定時間內適當地明白任何事情。”

          圖片來源:千圖網

          第二、何先生的經歷

          下面我們讀一下何先生講述的他的經歷,我們會發現前面提到的兩條黃金法則正是他的成功經驗的生動總結,何先生說:

          “1959年至1960年,我開始在哈佛學習,目標是做一篇有關控制和系統理論的博士論文。哈佛其實基本上沒有這個領域的專家。我之所以選擇了哈佛做研究生,是受了一本名叫《計算機控制工程》的小冊子的誘惑,這本小冊子正是由大名鼎鼎的Howard Aiken領導下的哈佛計算機實驗室撰寫的。(注:Howard Aiken通常被認為是電子計算機之父,1944至1955年之間他建造了Mark系列計算機。但是他關于計算機控制的觀點基本上是錯誤的。到50年代后期的時候,他差不多快要退休了,不怎么搞研究了,但是仍然聲名顯赫。)”

          “我很快發現,哈佛在控制領域做得并不出色,這個領域的一位年輕教授因為沒有拿到終身職位,正準備離開哈佛,而另外一位是講師,剛剛畢業不久,跟哈佛的合同是一年一簽,開設一門反饋控制課程。所以基本上沒人能指導我。”

          “絕望中,我開始拼命讀當時發表的控制領域文獻,碰巧看到一篇R. E. Kalman和J. Bertram合寫的文章,關于Dead Beat Control的問題。與這個問題相關的是一種叫做‘Kalman-Bertram Condition’的狀態。我自己研究了這個問題以后,發現K-B狀態其實是一個線性代數中的線性無關性狀態。然后,我就把我的想法及其應用一起寫下來,作為對Kalman論文的發展投稿了。與此同時,我寫信給Kalman,請他提供更多的文獻資料。”

          “當時,Kalman還不是很有名,(他那著名的Kalman濾波的論文一年以后才發表)。他很高興有人(而且是個研究生)仔細研究了他的工作,對他的工作懷有濃厚的興趣。他不但寄給我一些正在撰寫的論文的預印本,而且還把我對他工作的推進推薦給1960年召開的第一屆美國自動控制大會(AAC),讓我去做報告、發表論文。正是在這次大會上,我第一次見到了Kalman。談話中,他發現我真的徹底地研究了他的工作,而且實際上是當時很少的幾個真正認識到他的工作重要性的人之一。(注:當時幾乎所有控制方面的著名工作都在應用了Fourier與Laplace變換方法的所謂頻域領域。Kalman的方法則在動態系統上使用了時域和微分方程模型,這在當時是非常離經叛道的,主流觀點對此質疑很多。但是因為我還是個研究生,還沒被主流觀點洗腦,所以更容易吸收這些新想法。)Kalman還邀請我和他合寫了一篇文章,將動態系統中的線性無關性的想法大大拓展,提升為‘可控制性’(controllability)—-現在這已經是控制論中的一個基本概念了。這篇文章很快成為該領域的經典。此外,我的一個同學Stuart Dreyfus當時正在幫R. Bellman編程,我從他那里得到了Bellman撰寫的Adaptive Control: A Guided Tour一書的預印本,因此能夠在其他人之前從中學到很多東西。這兩件事比其他任何因素都更能幫助我完成了博士論文,而且可以說我的事業由此起步。”

          “在我上面提到的AAC大會上,我的論文收錄在Kalman擔任主席的會議中,而且他的那篇著名的獲德雷珀獎濾波論文也是在該會議上首次公開露面。作為主席和會議組織者,出于對其他演講者的禮貌及作為大會壓軸戲的考慮,他將他的論文放在會議的最后。這對我來說是很幸運的,因為不這樣的話,Kalman演講后與其他幾個控制論專家長時間的辯論將會搞得觀眾心煩意亂(他的這篇論文當時被理解得不深,或根本沒被理解)。我是第三個演講者,在我之前的兩位演講者論文主題是傳統控制論,當時我還是一個還未完成畢業論文的不起眼的研究生。會議前我曾花了大量的時間準備并演練我的演講。因此,我這個晚輩學生的演講有點給人耳目一新的感覺。此外,我還預先準備了好幾個問題應對聽眾的提問,從而能夠對他們的問題給予簡潔而清晰的回答。這給包括很多頂尖學者在內的聽眾們留下了深刻的印象。(我當時并不知道,很多年之后我才知曉。)美國西北大學電子工程系主任Gordon Murphy就是當時的聽眾之一。他被我在大會上的表現所打動,隨后約見了哈佛的系主任,表示他想要聘請我這個他初次謀面的哈佛學生(他后來真的給了我一個非常正式的offer。)”

          “同時,這是我生平第一次參加系統控制領域的國家會議,大大開拓了我的視野,看清了我所在領域內正在發生的重要的革命。我決定寫一篇文章給哈佛的幾個教授闡述控制系統學科的地位,我認為哈佛應該認識到這個發展。這一系列幸運事件使哈佛對我這個平凡的研究生另眼相看,而且決定給我提供一個助理教授職位,讓我與簽署我畢業論文的講師一起工作。但是,當時進入航空航天領域阿波羅登月項目的工作前景使我十分心動,因為這一領域的工資要遠遠高于學術界。我是否應該選擇哈佛很難抉擇。出于一些說不清對錯的原因,我妻子建議我應該考慮留在學術界,后來我們認識到這個選擇其實是正確的。”

          “當然,當一扇門為你開啟之后,剩下的還要取決于你的付出。當你做出了職業選擇之后,在接下來的五年中,你依然面臨著激烈的全球性競爭。在哈佛,我和同事(簽署我論文的講師)一開始就清楚地知道這一點—-我們中至多一個人能留下來。這是一場誠實、友好但殘酷的競爭,我們現在仍然是很好的朋友。”

          “我詳細描述了這一系列事件和抉擇是為了說明,運氣、準備、主動性、建議,以及當機會來臨時有能力抓住,在一個人的職業和生活中扮演了怎樣的作用。……”

          第三、何先生的一些建議

          “靠大樹”還是“靠自己”:

          何先生說:“我當時自己做博士的時候,沒有導師,全靠自己。”這點我們從他前面講述的經歷可以看到。何先生說:“假如有了博士學位,假如是導師真的很花時間訓練你,你獲得博士以后不一定要靠大樹。你絕對可以自己學習,當然有的時候會走一點彎路,碰兩個釘子,但我覺得這個問題可以解決。假如沒有好的導師幫你忙的話——有當然很好,沒有可以自己闖出來。”

          如何選擇科研方向:

          選擇研究方向是每個人都關心的問題,何先生結合自己的經驗提出了切實可行的建議:“剛開始的時候我也以為必須要學會(基本知識)才能考慮這個問題,后來發現,根本沒時間學完,很多事情要下決心,只要離你本行不太遠,你花六個月工夫,馬上可以作貢獻。我的主張是不要太擔心。問題是你要跳進去,人家說學游泳最好是跳下水再學,喝幾口水沒關系,你在外面一天到晚講游泳理論,不下水,永遠學不會。”

          何先生的學生賈慶山(現在是清華大學副教授)說,“就是選題方向,在這個特定的問題上,我印象很深刻。在剛剛開始接觸研究的時候,何老師就指導我們說,選題目有三個問題你要先問一問自己,因為我們是工程學科,是做應用基礎研究的,第一個問題是有沒有一些實際的工程人員真正關心你要研究的這個問題;第二,你是不是不完全了解這個問題,你如果已經對這個問題非常了解,知道怎么做,甚至預計做的結果是什么,這可能不是一個好事情;第三,不管什么樣的原因,是不是對這個問題感興趣。如果這三個問題當中有兩個回答是肯定的,這個問題就值得你去做,這是何老師在我還剛開始接觸研究時就跟我講過的。從那個時候開始做研究,到后來畢業之后自己做老師,我覺得這讓我受益非常大。”我覺得何先生的經驗比被稱為力學的上帝的John Hutchinson教授的“What’s new?Who cares?”準則更為具體和生動。

          圖片來源:千圖網

          興趣與現實的沖突如何解決:

          做自己喜歡做的事情是我們每個人的期望,但現實與理想是有差距的,在現實中我們怎么對待這個問題呢?

          何先生說“假如在公司里做事情,當然公司需要你解決這個問題,這是你的責任,你必須要替它解決。(如果)要解決的事情是你喜歡做的事情,(這與個人興趣)沒有沖突。假如你要做的事情,一大半都是你不喜歡的,為了生存,當然很痛苦,所以你(可能)要另外找職位。我常常跟學生講,假如找到一個職業,50%的(工作內容)是你喜歡做的事情這是非常好的,(但)每個機會都有不開心的,但是你必須要做的事情,這是避免不了的。世界上很少(有)每一秒鐘都可以做你喜歡的事情(的情況),像我這樣退休了以后什么都不用管了,比較可以這樣。一般你真的要有職位的話,50%是你喜歡做的事情我覺得就很好了,有的時候你必須做一些你自己不喜歡的事情。”

          如何權衡文章的質量和數量的問題:

          論文的“量”與“質”很難兼得,何先生建議應該更看重“質”。

          他說:“在科學上用量(衡量)是絕對行不通的,我了解現在的中國為什么注重量,像(用)SCI(衡量)在國外是很少的,唯一能行得通的辦法就是同行評議。但是我也了解,中國為什么現在需要用這個量,用量(衡量)有許多用不著爭論,像奧運會一樣,你跳高一點拿金牌,低一點拿銀牌,沒話講。我覺得你們年輕人不要太注重量,當然現在可能注重一下,但遲早中國會同國外一樣,慢慢重(視)質(量)。”

          轉向新問題、學會問問題:

          應該一生從事同一個研究方向還是應該適時換個研究方向?

          何先生建議:“我的個人經驗,覺得老待在一行里面,不管做什么,可能科學就把你超過去了,根本沒有你能做的東西了。所以我覺得應當適當轉轉行。當然學生物的明天說要研究歷史,這是大轉變,比較少。不過在生物方面,從一個問題跳到另一個問題絕對是好事。而且我主張,因為你跳到新的問題上,比鉆在牛角尖里做第三代的什么問題容易得多。你轉向新問題,常常先到那里,(把)樹上的果子都采下來了,后來的人要爬得很高才能采下來。我主張你要常常換(研究方向),每六七年換換做的東西比較好。”

          合格的博士學位論文是怎樣的:

          學生總是希望從導師那里學到東西,但何先生的看法更為全面。何先生的學生賈慶山說:“我當學生的時候,何老師半開玩笑地跟我們講過,你們當學生什么時候可以畢業呢?就是一定要教會我一樣東西,不是說什么都是老師教給你。作為學生,你得教給老師一些東西,這個過程很重要。”

          在一篇《給尋求幫助的中國博士生一些明確的建議》的博文里何先生說:“你與導師的關系是一種“賦予—索取”的關系。導師關心你、指導你,作為回報,他或者她應該從你這里得到點什么,(至少應該是你對他的工作的高度尊重)。例如,我在該系列博文的第一篇(即第2224號)中就說過,一篇博士論文要在我這里通過,必須滿足三個條件,其中第二個條件就是:我必須從這篇論文中學到新的東西。科學交流與討論是雙向的。最后你們要永遠牢牢記住:學術道路上是沒有捷徑可走的,也沒有所謂的靈丹妙藥,有的只是勤奮的、專注的工作。通往成功的道路上沒有免費的午餐。地圖、路標、旅行手冊能幫你少走彎路,避免誤入歧途,但是路必須你親自去走,這沒有人能代替得了你。祝你們好運!”

          我覺得博士論文是講究創新的,既然是“創新”就必須教會別人(包括自己的導師)一些東西,所以何先生的要求是應該的。

          博士生怎樣跟同行科學家建立聯系:

          這個問題是每個剛步入學術道路的年輕人十分關心的一個問題。何先生建議:

          1.?在你的博士研究選題領域,挑選一篇或者幾篇你真正有興趣的論文。如果論文的作者比較年輕,剛剛做教授,那也會比較好。(比如說是助理教授或者副教授,他們還在努力建立自己的聲譽階段,因此他們時間更多,也更有興趣與其他人合作,推廣自己的工作。)

          2.?你要自己努力研究這篇論文,真正地、徹底地理解這篇論文,達到能發表嶄新的高水平見解的程度。那時,而且只有那時,你才動手給該論文的作者寫信。這樣一來,這位作者就會知道你是他或者她的知音。一旦他發現你是認真的,而不是在投機取巧,他會很有動力和你交流。

          3.?請他發給你其他論文的草稿,和他探討工作進展,提出高水平的見解。

          4.?一旦你與一兩位科學家建立起這樣的聯系,你的博士研究就算上路了,而且有專家一路指導你。”

          即將步入社會的青年最重要的事是“娶一個好女孩”:

          俗話說,每個成功的男人背后都有一個堅強的女人。這點何先生應該是深有體會的,所以何先生說:“三年前(指2005年)在我給克利夫蘭州立大學作報告時的問答環節,一個學生問我,‘如果您只有一次機會,您會給一個即將步入社會的青年最重要的指點是什么?’我不假思索地回答,‘娶一個好女孩’,這也許并不是那個學生所期望的答案。三年來,我反復咀嚼這句話,愈加篤定這個信念。一、沒有一個人能像你妻子那樣更透徹地了解你的為人、長處和短處。二、當你在事業上越爬越高,你會聽到越來越多的‘是’,越來越少的‘否’,而你的妻子是唯一擁有這樣的智慧和動機,能夠給你誠懇、坦率有時是逆耳忠言的人。……九、(上世紀)90年代克林頓當美國總統的時候,有一個到現在還可以引用的笑話。有一次克林頓夫婦在其當選總統后訪問他們從前住的阿肯色州,他們驅車經過希拉里前男友在工作的加油站。比爾?克林頓對希拉里說,‘我想知道如果你嫁給你的前男友會怎樣?’希拉里回答,‘那么他將成為總統,而你會去給汽車加油’,恰如其分地說明了終身伴侶的重要性。”

           

          以上內容選自何先生的兩篇博文《一個大學教授在美國的生活》、《給尋求幫助的中國博士生一些明確的建議》以及一篇訪談《何毓琦教授訪談:年輕人如何做科研》。

          我只把我覺得十分精辟并且像我這樣的年輕人十分感興趣的內容摘選出來,在何先生的博文《一個大學教授在美國的生活》里還有很多值得有一定學術經驗的研究人員讀的內容。

          本文轉載自:壹學者(my1xuezhe)

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