交大要闻
[学者笔谈]过敏意:做学问的四段论
[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。
■ 做学术研究,重在思考与实践。做学问可以做的很“实”,也可以做的很“形”。那么什么是学术研究的“实”呢?答案应该比较明确的:那就是研究的实质、研究的目标、问题的解。
■ 做学问当心无旁骛,切忌像猴子掰玉米,掰一路扔一路,到最后什么也没得到。
■ 我们要对得起自己产出的产品,论文要精益求精,如果结果自己不满意就拿出去发表,白纸黑字,以后永远也抹消不掉。
■ 优美的理论都是简洁的。前辈学者还说,读书做学问有一个由薄到厚,再由厚到薄的过程。
我浏览了“学者笔谈”这个栏目,觉得每位老师的文章都是洋洋洒洒、妙笔生花。内容也涵盖了教学、科研、人生感悟、人才培养、人文素质等热门话题,该说的都说了。那么,我的笔谈,该说些什么呢?想到平时和学生们在一起讨论学术问题的点点滴滴,感到可以总结一下与大家分享,算是从另一侧面谈些感悟。
形与实
做学术研究,重在思考与实践。做学问可以做的很“实”,也可以做的很“形”。那么什么是学术研究的“实”呢?答案应该比较明确的:那就是研究的实质、研究的目标、问题的解。那么,什么又是学术研究的“形”呢?可以理解为研究过程的形式、规范等。如果再问,在学术研究中你是取“形”还是要“实”?答案似乎也是明确的:当然要“实”-得结果。我们做学问不就是要求解、找真相、得结果吗?确实如此。但另一方面,在求实的过程中也不能忽略对“形”的追求,有时候往往就是形决定了实。
众所周知,日本社会注重规则,讲究形式,从小接受循规蹈矩、不给别人添麻烦的教育,可谓深入人心。在学术界也是如此,大多数教授上班都是西装革履,开学术会议报告论文更是如此。每周的研讨会雷打不动,写论文时格式严谨、规范。我刚到日本时,一次实验室全体出动到外地去开实验室内部讨论会,整个过程俨然像一次正规的对外学术会议,有组委会,有邀请报告,有一般报告,程序册也是印刷得非常精美。我当时心里想,有这时间还不如多看点论文,多做点实验。我们中国人常说只要达到目的,手段可以不计。但后来发现日本同学干这些事有条不紊,轻松愉快。实验报告也是条理清楚、规范明确。可以说,对形式的追求始终贯穿在日本的学术界。正是这种对过程的完美追求使得他们厚积薄发,进入二十一世纪以来多次获得诺贝尔奖。
我现在在和学生讨论时也经常谈到,许多结果并不能按预期所得。也许你在研究一个课题时,本来按照你的设计某一算法应该得到好的性能,但实验结果偏偏比预期的要差。虽然没有得到想要的结果,但是否所作的工作就前功尽弃了呢?也不尽然,这时候形式和过程就非常重要。许多中间结果也是可以很激动人心的。
我有一次在一个学术会议上碰到一个同行,闲聊之间他告诉我:他看了我的一篇九十年代初发表在国内一本很一般刊物的,有关用时序逻辑进行程序验证的论文,给他很大启发,到现在还在研究这个课题。当时我听了非常吃惊:那篇论文可以说是我研究生刚毕业不久的一篇习作,结果很粗糙,我自己也几乎忘记了这篇论文的存在。就是这么一篇粗浅之作却产生了一定的影响,高兴之余我不免感叹, 都说现在的论文90%是垃圾,但你不知道哪天垃圾就变成了金子。而且形式和过程的训练对青年学者和学生来说都是学术生涯必须跨出的一步。
所以,我说,形和实我们都要注重。这样我们就能一丝不苟,事半功倍,得到预期结果。
专与杂
术业有专攻。许多大科学家毕其一生解决一个问题,如陈景润、怀尔斯,前者将哥德巴赫猜想的证明推进到“1+2”,后者于1994年证明了著名的费马定理。前辈学者经常告诫我们:做学问当心无旁骛,切忌像猴子掰玉米,掰一路扔一路,到最后什么也没得到。
但是,计算机科学有其特殊性。与那些经过数百年发展后比较成熟,已经是理论指导实践的学科相比(最近的“上帝粒子”的发现即为一例),计算机科学是一门理论始终落后于实践、发展短暂又变化极为迅速的学科。许多5-10年前还在用的编程工具和实用软件,现在几乎已经是古董。而许多出现的新现象又缺乏理论支撑。 这就要求计算机科学家知识更新快,学术接触面广,对新生事物保持一种敏感度和新鲜感。我本人出国前师从南京大学徐家福、郑国梁教授从事软件工程的研究,在九十年代初已经有相当的功底和一定的影响。但出国后正好日本筑波大学研制当时世界最快的计算机CP-PACS,我的导师正好是这台超级计算机的软件总设计师。我毅然转行从事并行计算系统的研究,虽然转身过程很辛苦,但还是得到了比较满意的结果。读博期间和博士毕业的前几年在《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》等期刊和国际高水平会议上发表了一系列文章。回国后正好赶上国家在普适计算领域设了很多课题,我又从事了几年的普适计算研究。现在又从事云计算和海量信息系统的研究。 可以说每次转型都比较辛苦,要付出很多,但同时也拓宽了研究领域,获益匪浅。况且可以融会贯通,将几个不同的研究方向相互借鉴,开阔研究思路。况且计算机科学也很难泾渭分明,比如现在很多人工智能的结果和方法就用在并行算法的优化中。现在我带领课题组同时在进行着云计算、数据挖掘和分布式系统的研究,将这几个方向贯通起来,就形成了一个比较大的课题。
所以,我们既要钦佩那些几十年如一日,在所专长领域默默琢磨,不达目的誓不休的锲而不舍的同行,又要学习哪些不断调整专业方向,紧跟国际潮流,结合国家需求的同道。
粗与精
刚到日本留学时候一次出去打工,工作是到一个钣金小作坊将一批下水道铁制盖板反面的焊接毛刺磨平。当时就很奇怪: 这些下水道的盖板铺到马路上后也许它的反面永远也不会被人们看到,也不影响它的使用,将它们打磨得光滑锃亮有什么意义?小作坊的老板说,盖板的反面铺到马路上后也许人们永远也看不见,但它们是我这里出去的产品,不能让用户觉得我的活粗糙。日本民族正是靠着这种深入骨髓的精益求精、一丝不苟的精神,实现了经济腾飞。至今垄断着一些精细电子产品市场。
这事给我很深启发:我们要对得起自己产出的产品,论文要精益求精,如果结果自己不满意就拿出去发表,白纸黑字,以后永远也抹消不掉。对学生也是这样,从实验室走出去的同学,都要让他们觉得这几年有所收益,有所长进。
我经常和我的博士生们说,文章要分精读和粗读两种。对某些经典著作和著名国际会议的好文章要精读,逐字逐句。而对一些立意相差不大的文章,读1-2篇,其他可粗读。
但是否对一个问题的研究一定要等解决的完美无缺再发表呢?似乎也不尽然。 大家知道,田中耕一因发明了“对生物大分子的质谱分析法”获得了2002年的诺贝尔化学奖。这件事在日本引起了极大轰动。当时我在日本工作和生活,看到电视台采访2001年的诺贝尔化学奖获奖者野依良治教授时,该教授透露他刚与2000年的获奖者白川英树教授联系过,都不知道田中耕一何许人也。原因是他只是岛津制作所的一名普通工程师。他这篇引起得奖的论文发表在一个很小规模的研讨会(workshop)上,当时没有引起任何人的注意。但美国科学家约翰•芬恩注意到了,他完善了这种测定方法。最后结果大家可能已猜到,他和田中一起分享了诺贝尔奖。
所以,结果的粗和精该相对而言。精益求精是必须,但有时一个很好的创意,一个很好的设想,虽然不那么完美,拿出来后也许会引起意想不到的反应。要掌握好这个度。
简与繁
优美的理论都是简洁的。前辈学者还说,读书做学问有一个由薄到厚,再由厚到薄的过程。在计算机科学中,简与繁的矛盾处处存在:操作系统使用越来越简化,但占用内存却越来越多,开销越来越大了。JAVA语言将平台统一了,但实现却越来越困难了。微博比博客要快捷简洁的多,但“微博控”们随时发布又使得其不胜其烦。
在国内写项目申请书,课题总是立的很大。一个面上基金项目,恨不得将相关问题全解决。等立项了发现解决不了这么繁复的问题,交差时候又千方百计拼凑。许多计算机科学的研究者,总喜欢用“建模”这个词,希望有一个统一的模型,来描述所研究的问题,达到理论与实际的高度统一,简化系统。但到目前为止,公认的、管用的模型还不是很多。
我在筑波大学博士毕业后去NEC工作的时间里,参与研制了一种大型软件开发语言,叫HOLON。这种语言的好处就是规范化标准化,开发软件不用专注于算法,就像建筑工人只要关注预制件的搭配,不用关注设计一样。但这套系统的后台非常繁琐,最后还是无法推广开去。现在常用的还是C++和Java。我在读博期间提出了一种分布式存储超级计算机的数据再分配方法,其中的关键技术是一种叫做LDD(Local Distribution Descriptor)的简洁的、对局部数据的统一描述方法。当时坚信这种方法很好,也有很多人跟着一起做,但后来发现编译时的开销太大,性能并没有提高多少。后来还是两位台湾学者继续研究解决了性能问题。
我在和博士生们讨论时,经常说,能简即简,不能简不要勉强。有时候繁琐一点反而效果更好。密码设定不是越繁越安全吗?计算机本来是帮助人们简单生活的,现在生活却变得越来越复杂了……
学者小传
过敏意,上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机系主任,国家杰出青年基金获得者。
1982年和1986年分别在南京大学计算机系获得本科和硕士学位,后留校任教。1998年在日本筑波大学获得计算机科学博士学位。同年进入NEC公司工作,任研究员。2000年10月起转日本会津大学工作,至2009年分别任会津大学计算机软件系讲师,副教授,教授,研究生院副院长。2001年至2002年作为日本文部省的在外研究员,任美国乔治亚州立大学的访问教授.
过敏意教授主要从事并行处理、普适计算、软件工程方面的研究。在并行算法、并行编译、分布式计算方面的研究成果,被国际同行多次引用,影响广泛,多次被邀作国际会议大会特邀报告。
过敏意教授回国后已完成国家自然科学基金重点项目,863目标导向项目,863探索导向项目等课题。发表论文300多篇,SCI期刊文章80多篇,并多次获得国际学术会议的最佳论文奖。在Springer和John Wiley & Sons出版专著2本。现任著名国际期刊《IEEE Transactions on Computers》和《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》的编委,曾任国际期刊《International Journal of Embedded Systems》的主编。