开小灶，烧冷灶！年轻教授，如何发现科研蓝海？
纳米人
2022-01-05
编者注：2022年1月4日上午10点，纳米人将邀请世界著名科学家UCLA杨阳教授作题为“如何从“交叉学科”找到科研的蓝海”的线上报告，以下为杨老师关于这次讲座内容的预告提要。这篇文章在于为资源比较少的学校和老师提供發展科研蓝海的攻略。本篇文章是基于我个人4年在工业界加上24年做UCLA工学院材料学科教授的经验，虽然不见得适用于所有的科研领域，但是精神应该是相通的。我于北京时间2021年10月22号在北京大学新工科论坛提到了如何做好学术上的战略布局，以及开阔未来科研的蓝海。讲完之后得到了很多反响。其实很多人知道我真正的兴趣在于培育人才，而做科研只是其中的一个过程。在这个报告之后，我和纳米人的刘源老师联系，我觉得我可以与他的平台的观众分享另外一个观点，那就是如何做好“交叉(合作)学科”。（本文所指的”交叉学科”也包括了合作学科在内。因为有些时候就算是相同的学科，但是出发点不一样，也可以产生很大效果。）我对交叉学科这个课题情有独钟，因為我覺得當傳統科學研究已經觸及天花板的時候，交叉學科是一個很有用的工具，來突破已有的限制。第一点：从小做起，从冷烧起 — “开小灶, 烧冷灶”的科研智慧我在西湖大学任职近一年半的时间，对西湖大学相对比较了解，但是，国内绝大部分的高校不同于西湖大学，所以在准备纳米人这个报告时，我并不能把当年到西湖大学的想法，直接依样画葫芦地分享，因为这和大部分国内的情况不符合。我必须要 ‘think out of box’，找到一个更适合国内大部分高校老师们的办法。我回想我们当年在UCLA课题组建立起一个传统，那时候我们总是有一小部分人马被预留下来布局未来的蓝海。这个传统就是“开小灶, 烧冷灶”，而且这种布局是一种细水长流，放长线钓大鱼的操作。而且这种做法多次帮助我们课题组找到科研蓝海。我认为做好交叉学科的一个关键是认识到真正的交叉学科是具有高风险的(不是 简单地模仿)。因为这些想法是很 risky 的，所以布局的规模千万不能大。如果规模太大，一旦做不出来就会影响整个课题组的未来。因此这种小的布局有点类似于“开小灶”的做法，我们一定要让我们有时间去实现这些高风险的想法。假如把所有的资源都投入进去的话，我们资源本就不丰富的年轻老师（或者是单位）会压力太大，持续不下去。为此我把这个操作的重点具体总结如下：1. 做好的科研其实往往不需要很多钱，而是需要有耐心做下去。根据我的观察，国内有两个现象。第一个是什么热门就往什么地方走，因为这样子做最安全。但是从我的角度来看，最安全的走法往往也是最不安全的走法。跟风的本质就是缺乏自信心。第二点是我经常听到国内的老师说，上级对论文的数量和质量有要求，而且offer letter也写了三年考核一次，考核的时候要有多少篇SCI，Science或者 Nature 子刊等等。所以我要提出一个概念，不管你的资源怎么样，一定要挪出20%的资源来做冷门的东西。20%的资源意味着这是一个“小灶”，冷门的东西意味着这烧的是一个“冷灶”。“开小灶”这种东西，给人无限的遐想，一方面好像是在“合规“和“不合规“的界限上，另一方面又鼓励别人”think out of the box“ 。愿意开小灶的人一般都是愿意冒险的人。我觉得这是给有活力，有想法的人提供的一条出路，但是“开小灶”一定要遵守科学的规则。2. 当冷灶烧热，这个东西就成了你的。因为新的，冷门的东西往往是高风险的，而且很有可能是短期之内不见得看得到结果，再加上每一个人都有经费的压力，所以一定要从小的做起，不要贪多。3. 我之后会举例支持我的这个观点。比方说UCLA 李晓春老师，他当初就有一个想法，想解决在金属合金中的纳米颗粒的形成问题。这个研究课题在2000-2005年在美国很盛行，但是当时的相关研究最后都以失败告终。那时李晓春老师嗅到了一丝的可能性，觉得他可以做出来。他在这条路上“一条巷子走到黑”，直到2015年发了一篇Nature文章，改变了金属合金领域的游戏规则。另外一个例子是UCLA 缪建伟老师的3D电子显微镜成像。2009年，缪老师在台北飞往洛杉矶的航班上想到了一个问题，为什么电子显微镜的成像不能够达到三维原子分辨的水平? 他决定挑战这件事情，他说服UCLA理学院院长支持了$50,000美金的项目启动经费，在接下来的两年时间，他和两个研究生利用周末的时间来做这件事情 (因为在周末电子显微镜的使用费用是工作日的半价)。他们的第一个研究成果在2012年发表在Nature。然后他在这个新开创的领域一共发了5篇Nature，3篇Nature Materials和1篇Science 综述文章。这个方法完全改变了电子显微镜的游戏规则。现在利用他的三维电子显微镜成像，可以看到非晶材料的三维原子结构。更多的例子会在我1月4号的报告中分享。所以我想表达的就是这种探险的东西千万不能千军万马一拥而上，一定要慢慢地做，细水长流。这就是开小灶，烧冷灶的观念的精髓。事实上，在犹太人的文化中，有一个“二八定律”，这个定律告诉我们，百分之八十的成果是百分之二十的人做出来的，或者说百分之八十的成果是百分之二十的努力换来的。而我们之所以要开小灶，烧冷灶，就是希望用现在百分之二十的资源带来未来的蓝海新方向。因为只动用了20%的资源并不会造成太大的负担，所以每一个教授还是可以用剩下80%的资源去应对其他的需求。总的来说我们在这里强调的是细水长流，来日方长的科研精神。4. How to choose a topic：冷灶的内容一定要有一个有意义的合理的切入点。有意义是指研究角度要新颖而且是以自己的能力可以做出来的。合理是指不能违反科学定律。在選擇了一個題目之後，我們還是要常常思考，我們走的方向對不對？如果方向不對，要適時地調整。因為科學的範圍太廣，所以我們不能夠全方面覆盖。另外，一个新课题的最好的切入点，往往是听取别人的报告，或者和不同领域的老师喝一杯咖啡，吃一个简单的午餐的时候互相介绍自己的领域。有些时候伟大的概念，往往出自于简单的想法。重点在于老师们能不能够有这个沉淀下来的心，发现这些简单的想法。5. 还有要强调的就是“复利效应“，它指的是成就是时间的函数。你不可能今天做，明天就有回馈。细水长流就是让时间站在自己的这一侧。所謂的‘复利效应’，從我的理解上来说就是我們保持一個良好習慣，堅持地走下去，‘不知不覺’就積累了巨大的回饋。覆利效應一個最重要的因素就是持續做下去，一定要有長時間的積累。比方說每天適當的運動30分鐘，持續下去，可能要好几个月之後的效果才會慢慢地顯現出來。但是我们希望的是这个20%的持续投入，在几年之后会有重大的回馈，就像是复利效应。6. 因为烧的资源少，所以经济压力也不会很大。我们要谈到的是“research economic”。让自己的科研做得更有声有色的同时经费依然能够控制得住。注重细节。事实上我会建议年轻教授们要有simple mind。创造力往往来源于对一件事情的执着，甚至于到了忘我的境界。所以这个时候一个人的潜意识会替他工作。很可能，无意之间新的点子就跳出来了。所以一定要让自己的生活及思想简单，不然好的创意永远出不来。这也就是为什么我不建议年轻教授去开公司，年纪轻轻就去开公司很可能就把自己很便宜地卖了。优渥的条件不见得是最重要的，有些时候人在困境中反而更能发挥自己的潜力。我在西湖大学做院长的时候，尽可能的让教授专心于他们的科研，能够不开会就不要开会，就算要开会也是长话短说。因为有很多的结果，是需要被反复推敲的。当我们每天都忙于不同的会议的时候，就算结果做出来了，最重要的地方可能反而就被忽略了，因为这些地方往往潜藏在一些其他的数据之中。举个例子，当年的Polymer OLED，其实材料本身最开始并不是用于发光。为了去测一层材料的绝缘特性，那几位学生拿了层有荧光特性的高分子，然后加了很高的电压。因为他们和做光学的课题组共用一个实验室，所以实验室常常是处于暗房的状态。当他们做实验的时候因为他们是在黑暗之中，所以才看到了这个微弱发光的现象。这个发现在1989年发表了一篇Nature文章，开阔了出一个新的领域。假如说，当初的人不留意细节，没有好奇心了的话，这个现象就可能跑掉了。做交叉学科一定要有诚信，特别是当对方分享他的点子给我们的时候。我们一定不能够把这个点子拿来就当作自己的。这样的例子有太多，失去诚信之后，与别人合作的路也走不远。所以合作过程中要多给予对方认可(credit)，感谢对方。另外，科研数据不诚实，到最后害的是你自己。这就是为什么很多人的数据到最后没办法重复最后受人质疑，害了自己。发文章尽可能让别人能够重复才是发文章的目的，传播知识，而不是把东西藏在自己的兜里，不拿出来。（这样子的话不如就不发表文章。）课题组的文化是极其重要的，你期望你的课题组将来是什么样子，你就要先往那个方向去努力。你身边的人很重要，这也就是为什么成功的人，身边总是有类似的成功人士。每一个人的逻辑思维，就会吸引和你类似逻辑思维的人。一定要和比你聪明的人在一起，这些人可以帮助你的成长，同时纠正你的错误。实验室都是依靠学生来获得成果，所以我们一定要想办法发挥学生的长处。这也是老师教育学生的重要的一点。鼓励学生去思考，不只是循规蹈矩，think out of the box。我们要训练学生作为未来的人才，而不是劳动力。当我们把学生对科研的激情激发起来，学生自然会全力以赴，根本就不用限制他们在实验室的时间。我曾经观察到有一些老师对自己的学生非常的严苛，甚至于要求学生早上要八点到校，晚上要九点才能回家。我觉得这些规矩反而会产生负作用。还有的老师喜欢扣学生的工资，我觉得这些都没有必要。我觉得我们作为老师，要鼓励学生，让学生对科研产生兴趣。假如我们经费有问题，也要和学生解释，因为学生就是课题组的最宝贵的资产。另外就是要能容错，允许学生犯错。犯错之后没关系，重点是我们学到了什么，我们从错误中也能找到出路。如果我们不给学生犯错的空间，数据就有可能造假。建立一个好的课题组文化是最重要的事情之一，关于这个课题请参考我2021年 1月4号在纳米人的一篇文章。（八次打破世界纪录，培养四十余位青年教授，UCLA杨阳：伯乐如何打造千里马）另外，实验记录本可以真实地记录科学研究的过程和结果，更重要的是可以记录自己对科学的思维。一个很好的例子是居里夫人的实验记录本。实验记录本还有另外一个很重要的功能，就是可以帮助还原现场。最后, 我希望国内善心人士能够筹建一个非营利性质的基金会（比方说取名字叫做”冷灶基金会”）来帮助国内的年轻老师们来做交叉学科的研究。据我个人的了解，已经有少数人开始做这方面的规划，比方说，杭州的本源基金会[1]就已经有了初步的规模和活动。 那些资源比较少的学校和老师们也应该有一些希望和机会来“开小灶，烧冷灶”。科学研究是一个很好玩的事情，不必什么东西都变得很功利。美国有一个公司叫做3M， 他们给科研人员15%的自由时间来从事他们好奇心驱使的研究。结果这15%的投资给3M公司带来的巨大的回馈。这也是我写本文的出发点，假如能够激发国内老师们创新的原动力，我认为我这篇文章会带来很大的impacts。同时也希望如果将来国内老师们受惠的话，也能够回馈社会，把更多的资源帮助下一代的年轻人，让他们能够享受到创新的挑战和喜悦。谢谢大家的阅读。后记：我是一个感恩的人，“Y6”这个事情出来之后，我心里在思考的是我能够做什么，防止Y6这个事情在别人的身上发生。所以我想到的就是假如我能够和各位分享我们课题组的心得，希望我们分享的这些经验能够帮助国内的年轻人。对年轻人最重要的帮助，不是给他一条鱼，而是教他怎么钓鱼。（古人说：授人以鱼不如授人以渔。）我希望这篇文章以及我1月4号的报告算是一个抛砖引玉，能够引起大家的共鸣。另外很重要的一点是必须要让年轻人有一个正确的价值观：荣誉是靠自己的努力而不是靠其他非常规的手段争取来的，因为当一个人有这种非分的思想的时候，这个人的科学研究生涯基本上就结束了。特别是当一个人开始编故事，并且陷入其中，就没完没了。因为对科学的不诚实，科学背后的那只手就会暴露出来了。[1] 本源基金会: https://mp.weixin.qq.com/s/zKqVjpKC39IfMKepDv_OKA
