科研：多思考本質問題

從事科研工作有十幾年了，走了很多彎路。我原來做小波分析及其應用，整天想的是怎么發(fā)點文章，但是多年后發(fā)現(xiàn)，雖然垃圾文章發(fā)了一大堆，但是真正有意義的文章幾乎沒有幾篇。這是怎么了？終于有一天想通了，做科研的路子只有一條，那就是多思考本質問題。那么什么是本質問題呢？怎么思考本質問題呢？一、領域內工具的弱點是本質問題。任何一個領域的課題都有冷熱的時期，在熱門的時候，往往做點修補性的，組合型的文章比較容易發(fā)表，但是這些文章最終都不會被記憶，有時候甚至連鋪路石的資格都當不上。小波分析領域的發(fā)起者之一mallat的風格非常值得學習。他發(fā)表了著名的多尺度分析理論之后，并沒有停留在多尺度分析的邊角討論上。實際上，圍繞多尺度分析的各種細節(jié)討論至少發(fā)表了幾千篇高等級雜志的理論文章，但是mallat沒有做任何的這樣的工作。他很快就開始做MatchingPursuit，就是從小波的缺點出發(fā)，研究更具有靈活性的工具。雖然歷史證明，他的新方法并不具有真正的優(yōu)勢。但是，當我96年讀他的文章的時候，我還是為他的勇氣和風格感到贊嘆。當然，他的做法引起了Donoho的注意，后者把2范數(shù)改成了1范數(shù)，就提出了今天特別熱門的所謂稀疏表示，這也算是Mallat做的貢獻。做科研，尤其是年輕人，非常希望多發(fā)點文章，很容易走入熱門工具的細節(jié)討論中，這作為科研訓練是有意義的，但是作為長期的科研行為，卻是非常有害的。因為一個工具的出現(xiàn)，往往是大的框架基本定型，剩下的僅僅是某個縫隙或者局部還不夠美觀，這樣的科研做多了，就成了真正的小工人，好工作是出不來的。如果想做大的工作，那就要停止做這些小工人的活。沒見過天天砌磚頭的人還能成為建筑大師的。二、領域內的理論的缺陷是本質問題。任何一個熱門的領域都有這樣的情況，那就是大家都感覺到有很多問題，但是在這些問題背后，只有幾個值得深入討論的問題。比如，最近幾年比較火熱的Hilbert--huang變換（簡稱HHT）（當然主要在華人世界里），簡單應用型的文章發(fā)表了上千篇，但是其本質問題沒有得到有效地解決。HHT的核心問題就是形式化問題，也就是需要一個完整的數(shù)學描述，而非靠經(jīng)驗。沒有嚴謹數(shù)學描述的工具還不會得到很好的承認?？墒?，真正考慮這個問題的人往往會覺得這個問題太難。實際上，很多美國的很牛的一些數(shù)學家曾經(jīng)努力過。Huang本人也去普林斯頓講學多次，但是至今沒有很好的數(shù)學表示。這樣的問題就是本質問題。做點應用是無可厚非的，但是只適合初學者做練習，對于已經(jīng)成熟的科研人員來說，就是浪費精力。畢竟，做簡單的應用，也就是多跑跑程序，看看數(shù)據(jù)。這不是最好的科研形式。在這個領域，我也做了8年了，雖然沒有真正的解決好HHT的數(shù)學理論問題，但是也提出了一套新的方法：基于算子的信號自適應分析方法。如果我也是象以前一樣，只考慮做點應用，估計也會一樣沒有什么收獲。而且，由此出發(fā)，我還轉向了和另外一類看似完全不相關的領域的結合部開始研究，最近似乎看到了點希望。思考領域內的理論缺陷總能帶來新的思想。三、應用問題的徹底解決是本質問題。做應用基礎研究實際上很難做?？此剖诌叺睦碚摶蛘咚惴üぞ吆芏?，但是真正拿到應用中，才發(fā)現(xiàn)，那些看似很漂亮的工具大多數(shù)是花架子，不能真正實用。整天忙于思考無用的理論工具的探討，還不如真正瞄準實際問題。在機器學習領域，德國有個牛人，他研究機器學習的方法很簡單，就是做一個實際應用?？纯船F(xiàn)有工具有什么毛病，如果有毛病，根據(jù)這個應用，提出一些很具體的本質的提高方法，過去十幾年，他不斷地在機器學習領域創(chuàng)造了很多有意義的算法，都要歸功于他不依賴于工具，而是瞄準實際問題的解決。如果把實用問題作為首要的因素考慮，那么就不會很隨意的思考花哨的工具。我們國家并不是理論研究不好，而是應用做的不好。大量的工程問題缺少真正意義上的投入可是這些工程問題本身具有重要的現(xiàn)實意義，解決起來并不是很容易。通過認真思考這些很具體的應用問題，就能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有理論的大量不足，然后逐個開始思考，最終總能有真正的收獲。那么用什么方式思考本質問題呢？這個問題很復雜，我覺得如下兩個方面需要特別注意：一、思考本質問題要有持續(xù)性。既然是本質問題，往往就不會是很容易就解決的特點，但是也不是那種解決不了的問題。要想做本質的問題，唯一的做法就是堅持不懈的思考，時刻都要去除內心那種隨意做點文章的誘惑。這一點，法國人給我們做了很多的榜樣。法國科學家有不少都是喜歡做本質問題的，而且是孤獨的一個人做了十幾年，最后終成正果。這些人從來都不會跟風，不做熱門的課題，只做自己認為是好的問題。因為，一個本質問題的解決可能需要不止一個思想上的提高，而是一整套的解決方案的提出，短暫的研究可能只想到了其中一個點，但是拿不出整體解決方案，也是半途而廢。二、思考本質問題要去除內心的暗示。研究本質問題的一個很重要的心理障礙就是自信的不足。從別人，尤其是牛人那里會不斷的得到一些口頭表示，說某某問題不好解決。這時候，外界的干擾就會是個很大的難題。一旦我們沒有信心去做這些問題，那么思考的效果就很差，因為很多路線就不能放開手腳思考。集體的暗示使我們裹足不前，真正做到去除這些暗示帶來的影響，也許就離解決問題不遠了。在一本書《原始思維》中，詳細探討了人類心理，我們大多數(shù)人看似活得是自己，實際上并非如此，大都是按照集體意識在行事。這種集體意識往往是中庸的，可是本質問題的解決不能靠集體意識，一定只能靠自己的特有的思想?？偟膩碚f，個人以為，做科研少做點錦上添花的工作，多思考本質問題是有益無害的。有很多工作如果我們換個角度思考我們就很容易看清楚其本質。假如我們不做某個小改進，是否會有別人來做，假如別人也很快就能做，那這個問題往往不是什么好問題。只