科研：多思考本質(zhì)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(yīng)用，整天想的是怎么發(fā)點(diǎn)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(zhì)問題。那么什么是本質(zhì)問題呢？怎么思考本質(zhì)問題呢？一、領(lǐng)域內(nèi)工具的弱點(diǎn)是本質(zhì)問題。任何一個領(lǐng)域的課題都有冷熱的時期，在熱門的時候，往往做點(diǎn)修補(bǔ)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(dāng)不上。小波分析領(lǐng)域的發(fā)起者之一mallat的風(fēng)格非常值得學(xué)習(xí)。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(shí)際上，圍繞多尺度分析的各種細(xì)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(diǎn)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(dāng)我96年讀他的文章的時候，我還是為他的勇氣和風(fēng)格感到贊嘆。當(dāng)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(xiàn)。做科研，尤其是年輕人，非常希望多發(fā)點(diǎn)文章，很容易走入熱門工具的細(xì)節(jié)討論中，這作為科研訓(xùn)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?yàn)橐粋€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(lǐng)域內(nèi)的理論的缺陷是本質(zhì)問題。任何一個熱門的領(lǐng)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(dāng)然主要在華人世界里），簡單應(yīng)用型的文章發(fā)表了上千篇，但是其本質(zhì)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(xué)描述，而非靠經(jīng)驗(yàn)。沒有嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)學(xué)描述的工具還不會得到很好的承認(rèn)。可是，真正考慮這個問題的人往往會覺得這個問題太難。實(shí)際上，很多美國的很牛的一些數(shù)學(xué)家曾經(jīng)努力過。Huang本人也去普林斯頓講學(xué)多次，但是至今沒有很好的數(shù)學(xué)表示。這樣的問題就是本質(zhì)問題。做點(diǎn)應(yīng)用是無可厚非的，但是只適合初學(xué)者做練習(xí)，對于已經(jīng)成熟的科研人員來說，就是浪費(fèi)精力。畢竟，做簡單的應(yīng)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(lǐng)域，我也做了8年了，雖然沒有真正的解決好HHT的數(shù)學(xué)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(yīng)分析方法。如果我也是象以前一樣，只考慮做點(diǎn)應(yīng)用，估計(jì)也會一樣沒有什么收獲。而且，由此出發(fā)，我還轉(zhuǎn)向了和另外一類看似完全不相關(guān)的領(lǐng)域的結(jié)合部開始研究，最近似乎看到了點(diǎn)希望。思考領(lǐng)域內(nèi)的理論缺陷總能帶來新的思想。三、應(yīng)用問題的徹底解決是本質(zhì)問題。做應(yīng)用基礎(chǔ)研究實(shí)際上很難做。看似手邊的理論或者算法工具很多，但是真正拿到應(yīng)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(shí)用。整天忙于思考無用的理論工具的探討，還不如真正瞄準(zhǔn)實(shí)際問題。在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，德國有個牛人，他研究機(jī)器學(xué)習(xí)的方法很簡單，就是做一個實(shí)際應(yīng)用。看看現(xiàn)有工具有什么毛病，如果有毛病，根據(jù)這個應(yīng)用，提出一些很具體的本質(zhì)的提高方法，過去十幾年，他不斷地在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域創(chuàng)造了很多有意義的算法，都要?dú)w功于他不依賴于工具，而是瞄準(zhǔn)實(shí)際問題的解決。如果把實(shí)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(yīng)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(shí)意義，解決起來并不是很容易。通過認(rèn)真思考這些很具體的應(yīng)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(zhì)問題呢？這個問題很復(fù)雜，我覺得如下兩個方面需要特別注意：一、思考本質(zhì)問題要有持續(xù)性。既然是本質(zhì)問題，往往就不會是很容易就解決的特點(diǎn)，但是也不是那種解決不了的問題。要想做本質(zhì)的問題，唯一的做法就是堅(jiān)持不懈的思考，時刻都要去除內(nèi)心那種隨意做點(diǎn)文章的誘惑。這一點(diǎn)，法國人給我們做了很多的榜樣。法國科學(xué)家有不少都是喜歡做本質(zhì)問題的，而且是孤獨(dú)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(fēng)，不做熱門的課題，只做自己認(rèn)為是好的問題。因?yàn)椋粋€本質(zhì)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(diǎn)，但是拿不出整體解決方案，也是半途而廢。二、思考本質(zhì)問題要去除內(nèi)心的暗示。研究本質(zhì)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?yàn)楹芏嗦肪€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(yuǎn)了。在一本書《原始思維》中，詳細(xì)探討了人類心理，我們大多數(shù)人看似活得是自己，實(shí)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(zhì)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。總的來說，個人以為，做科研少做點(diǎn)錦上添花的工作，多思考本質(zhì)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(zhì)。假如我們不做某個小改進(jìn)，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