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    光明日报 2015年09月11日 星期五

    科技随笔

    科学研究要勇于攻坚克难、开疆拓土

    作者:郭雷 本报记者詹媛 《光明日报》( 2015年09月11日 10版)

        “要获得预期的证明,唯一的办法是选择一条完全不同于过去的途径。”这是德国数学家希尔伯特当年在证明果尔丹定理时所想的。1983年,我在中科院系统科学所读研究生时,在康斯坦西·瑞德所著的《希尔伯特》中初遇此言,虽在书中作了标记,但彼时并无切身感悟。

        不久之后,我开始了研究生期间的第一项工作:研究当传统的“持续激励”条件不满足随机梯度算法的收敛性问题。没想到前人所用的鞅论和微分方程方法遇到了本质困难,我常常被逼到走投无路、山穷水尽的地步,在屡战屡败、屡败屡战中,我最终探索出一条与过去完全不同的新路,即直接处理随机矩阵无穷乘积的有效方法,从而实现了随机梯度算法研究上的突破。这时蓦然想起希尔伯特所言,产生强烈共鸣。

        科学成果创新至少依赖两个重要方面。一是科学概念的创新,这是建立新理论的基石和知识进步的阶梯;一是科学方法的创新,这能让人类不断拓展自身的认知能力,推动科学向纵深发展。作为一名理论科学工作者,我在过去30多年中所取得的代表性成果,主要得益于理论方法上的创新,得益于“选择一条完全不同于过去的途径”。当然,重要创新往往都是“站在巨人肩上”所作出的关键性突破。

        科学研究过程中极其关键的一步是选题。我最看重两类情形:一是攻坚克难,在重要科学难题研究上取得突破;二是开疆拓土,提出新问题、发现新现象或开启新方向。这两类情形常常密切关联,往往都伴随着科学方法上的创新。

        为什么特别看重这两类情形?我认为,对科学研究来讲,套用现成的方法去解决一些与前人工作类似的问题,这与学生做习题在本质上是一样的,虽然可以训练人才或增加论文的数量指标,却不是科学家应有的追求、境界和责任。爱因斯坦曾说:“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性,从新的角度看旧问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”我对爱因斯坦的这一观点深以为然,并将此视作一个科学家该有的境界——不拘泥于现有方法、不囿于现存理论,提出新的科学问题、发现新现象和新规律、发明新理论和新方法,开拓前人未踏足的新疆土。因此,寻找、选择、提出和形成恰当的、真正重要的科学问题,是科研创新过程的首要一步。

        诚然,无论是面向已知的科学难题,还是研究新的科学问题,都有较大风险和挑战性。许多人往往顾虑重重,担心一旦失败就会一无所获。投身这类研究的确需要更大的勇气、更强的综合素质、更坚韧不拔的毅力。

        对于面向著名难题的工作,虽然在短期内难有重大突破,但一旦有实质性进展或得到有意义的“副产品”,都可能是了不起的成果,并被同行较快认可,这远胜于在无足轻重问题上的“巨大”进展。

        对于提出新问题或开启新方向性的工作,被认可的过程往往较长,因为任何新生事物都有一个发展、完善和被接受的过程。科学体系是一个复杂适应系统,它虽是开放的,但也是保守的,否则无法保证这一体系的可靠性。因此,对于科学创新工作,特别是改变传统观念或研究范式的创新,被冷落或受质疑,甚至遭受打击等,在古今中外都不是孤例,这也可以看作是科学发展中的一条规律。这就需要我们以更坚定的信心、更强大的毅力、更坦然的心态和更长远的眼光来对待。

        (作者郭雷为中国科学院院士,本报记者詹媛采访整理)

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