学好专业 做好研究 达到创新

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1、学好专业 做好研究 达到创新*学好专业 做好研究 达到创新北京大学工学院黄 琳 学好专业 做好研究 达到创新*内容知识学习研究学好专业 做好研究 达到创新*一.知识、知识产权和对知识的态度1.1 对待知识的两种观点（社会与国家层面）培根 知识就是力量社会进步，打掉桎梏，发展生产力我们在50年代接过口号，要发展国家：杂志知识就是力量秦始皇 焚书坑儒，愚民，便于统治 文革 知识越多越反动 结果 生产力破坏 社会倒退 人民于浩劫之中 结论 任何诋毁知识与科学作用的政策都是失败的反动政策 今天 尊重科学进步 鼓励学习 渴求知识学好专业 做好研究 达到创新* 对待知识的两种观点(个人层面)封建社会 书中

2、自有 黄金屋 千钟粟 颜如玉匡扶社稷 造福一方 济世救民特点 独尊儒术 自然科学不受重视例 李时珍 张三丰 归同一类 方技今天 学习为自己的前途以国家繁荣 社会进步 人民幸福为己任特点 个人前途与国家需求可以统一社会 人文 自然科学 技术等均有用武之地学好专业 做好研究 达到创新*1.2 我们以前对自然科学、技术的认识与影响国情 来源于农业经济、封建社会，没有经历过资本主义科技发展阶段 并不真正清楚知识的力量，也不懂知识产权 更不知道知识需要积累，积累需要时间现象 只承认体力劳动，不承认或贬低脑力劳动 只买设备，不买软件，成了摆设 科研成了窗口事业与宣传工具，基础研究归统战部，成果人才归宣传部

3、 长期仿制，不研究所以然 结果闭关,计划经济，有严重问题但被盖住学好专业 做好研究 达到创新*1.3 形势变化后的进一步思考改革 开放不是整天斗，而要把经济搞上去，民富且国强 “科技是第一生产力”，认识到科技作用 经济全球化，按世界通用规矩办事现象自己没有，买国外仪器一定高价，自己弄出一定降价 生产一个MP3，专利费占利润3/4外国反倾销调查，几乎全是低端产品结论70年代初，1M存贮的费用一座豪宅，现在一张手纸 知识是很值钱的 必须有自己知识产权，必须创新事例 软件 2006年 中 国 6家主体企业 61项专利IBM 3651项，获专利收入170亿美元 2011,6,6 中国智能电视发展受制于

4、人(中央台 )学好专业 做好研究 达到创新*二.学习是研究的前提与基础（学好专业不可糊弄）2.1 学习是手段或过程，但要有目的过程目的小时候好好学习天天向上大 学勤奋学习积累知识，增长才干研究生研究是学习过程的一部分出成果，创新最关键，还要积累知识走向工作知识更新要不断学习用最好的理论,方法去研究问题学好专业 做好研究 达到创新*2.2 培养目标是专业科学家培养目标是专业科学家（工作者），不是民间科学家功底深厚有严格的训练 刻苦未必严格 扎实的基础 书看得多未必扎实 銭学森 科学研究是金字塔的事,底要宽广专业科学家应有的兴趣 专注重要的科学技术问题 天空奇特景观已不可能再是专业天文学家关注的问

5、题一般只把竞赛作为培养人或社会科普的事而自己应专注科学问题不可能由一个人在很短时间就把人类几百年成果全弄明白, 要成为专业科学家也要一对一培养，由导师根据学生特点进 行指导，绝不是批量生产。学好专业 做好研究 达到创新* 科学是老实人的事业 科学知识已经是一个复杂而巨大的体系,几百年积累 新的突破必须在掌握已前成果的基础上,巨人的肩膀 学的东西以后要起作用,糊弄要遭报复,别存侥幸 与专业音乐家比拟 成才都要严格按规矩训练,刻苦+悟性 宁可培养知识不足的也不要养成坏习惯的 不可能完全自学成才2.3 学习态度必须认真学好专业 做好研究 达到创新*2.4 学习的几个境界专心 心无旁骛 是必要的也是最

6、基本的理顺 一个定理，理论 从头到尾弄明白 每一步都顺弄懂 比较难，顺了懂了，弄明白为什么必须这样看透 战略上把握 将书看薄例如：数学分析的理论归为 极限与极限换号弄懂与看透 理顺后思考是关键 5-10分钟先强制做（包括写出来），后来习惯了就比别人站得高学好专业 做好研究 达到创新*2.5 弄清问题，思想,理论框架，方法，规范看书 由厚变薄 把前人的大量知识变成自己的智慧问题 为什么要做，如何提出，如何做？思想 尽可能用简单的话叙述出来框架 解决这个问题的路线图方法 特别的技巧，主要的方法,精致的处理规范 已有的规范了的结果与方法一定要清楚（包括查）清楚上面的东西，然后试着自己做一遍 当然不是

7、每个命题都能这样分解得全学好专业 做好研究 达到创新*例子一：一个定理的框架Hurwitz判据 书上很少有证明顺序主子式均正定思路不是三角形，用初等变换化成三角形 构造一个n+1阶多项式，与f(s)同为Hurwtiz证明，用一个同伦 有n+1阶多项式q构建n次多项式p，使其之间也具行列式初等变换与形式的数学归纳法完成学好专业 做好研究 达到创新*例子二：一个学科分支也应理出框架 H 控制器设计给定系统按工程要求 定W1，W2广义对象状态空间 实现两个Ricati 方程借助二次最 优理论方法求得两个解得到控制器每一个箭头都有一堆事情要做学好专业 做好研究 达到创新*2.6 本质常源于简单的想法

8、Lebesgue积分和Rieman积分数硬币 1分 2 分 5 分 1角 5角 1元 混在一起Riemann 和 一个个数再累加 Lebesgue和 先分类，再分别乘个数，再相加最近在控制中出现的Lebesgue采样在DEDS优化中有用面积的Rieman近似面积的Lebesgue近似 两边极限相等学好专业 做好研究 达到创新*理解 任意给定一角定能三等分对任给一角仅用园规与无标度直尺不能三等分 仅用园规与直尺可三等分某些给定角重要的是定位 任给 园规与直尺判定 尺规作图可能性准则 x=F(a,b,c,)x, a,b,c 线段F 有艰次有理运算,开平方,齐次式类比 任给三个控制对象是否存在控制器

9、同时 镇定这三个对 象是无理可判断启示 可以研究特定对象族的同时镇定问题判定 充要条件归为两对象可同时强镇定,后者是无理可判断2.7 准确理解内涵：一角三等分的启示 学好专业 做好研究 达到创新*2.8 不要以为表面上笨就一定不好（鸡兔同笼）给定 头数 a 脚数 b求 鸡数 x 兔数 y算术全是兔的脚数 -b = 2倍鸡数 b- 全为鸡的脚数 = 2倍兔数代数a = x+y 4y+2x = b 求解容易凑法任设x1 2x1+4（a-x1）b x1增加自由度数 新问题：增加控制通道对系统性能有什么影响问题是新的 也许在系统性能研究上起重要作用 两种可能结果 形成方向 值得研究的问题不仅取决于问题

10、的价值也取决于研究本身(进展, 与计算机的结合,瓶颈的克服,实际应用等)学好专业 做好研究 达到创新*3.2 什么是创造力与创新创造力 （Originality）:凡能以个人之心思才力，特别发明一物或成就一事之能力，谓之创造力。创造力为天才所特有，教育上重视之。 辞源，p202，1931发明一物或成就一事 新的业绩与新的有前途的事 基础 心思才力 天才所特有 天才+勤奋 所产生出来的创新 新结果 新结果也不一定是创新有价值 科学上的价值 进一步发展的价值经得住考验 特别是长期考验学好专业 做好研究 达到创新*对科研说来概念是新的，有科学意义，并且是可操作的方法是新的，或至少是方法的新的有机巧妙

11、的结合揭示新现象，现象可重复，导出新的有价值的结论创新给人的第一感觉应该是惊讶，当然惊讶未必就是创新， 结果是完全想得到的，也就一般化了。学好专业 做好研究 达到创新*3.3 创新必须经得住时间捡验创新不是肥皂泡 (不能自已吹) 用时间来捡验正确性 生命力(应用,推动学科,并不是简单的引用数) 创新不指望一开始就得到公认Kalman 线性系统的可控性 可观测性在IFAC会上受责难 技术科学的创新要用于实际才有前途工程上要用经得住考验的,从创新到可用还有一段过程 创新不是投机取巧对已有的要用科学的态度,严谨周密的考虑想清楚合理性而 不是心血来潮学好专业 做好研究 达到创新*3.4 研究一定要耐得

12、住寂寞从科学研究的规律看，创造性思维一定要有宁静的环境科学的任何分支都已经是一个庞大的知识体系； 做科学研究不应只做哪些略加思考就能得到的结果； 真正有意义的重要结果需要深思熟虑。 （不要把别人想得太笨，也没有天上掉馅饼的主要成果）科学研究必须着眼解决科学问题，这需要关注追求数量可以满足一时之需，但最后生产很多无用之物， 垃圾文章； 心无旁骛，不去想生活上事，业务上不去想什么SCI，不 去想什么引用率，一门心思想问题。学好专业 做好研究 达到创新*科学研究的过程（特别是理论）是一个反复的过程过程 三个人在两个校园弄了四个月证明，反例，不断反复，最后完善举例 棱边定理： 在多项式空间中任何一个次

13、数非退化 的有界凸多面体，其根在一个单连通区域D 内的充要条件 是该多面体的全部一维棱边的根均在D 内。体会 一门心思求解答，各种方法都试试“成功了”仔细检查,力求严谨出了错 决不气馁, 找到原因学好专业 做好研究 达到创新*3.5 研究是一个不断深入的过程 以处处连续处处不可微为例 这是数学分析理论中里程碑的成果（一百年以上） 可微的严格概念出自于Cauchy 最早认识的不可微点是孤立的，一个或多个，进一步认识 是可以有无穷多个再进一步就是把那些矮的迭加到大的上面来。这就构造出 处处连续处处不可微的函数Van der Waerden 函数学好专业 做好研究 达到创新*对待这一问题的态度(三种

14、境界)可以有这样的结果吗，处处连续处处不可微？这不可能。（依赖于错误的直觉）这还没有结论。（至少还不能证明连续函数的不可导点集一定是稀疏的）这是一个十分深刻的理论问题学好专业 做好研究 达到创新*3.6 理论框架,方法与研究问题的对应（主要针对数学工具） 数学的不同理论解决的中心问题是什么？ 数学分析理论，各种极限，极限换号 线性代数，线性空间变换的分类，各类的特征及其矩阵表现数学理论工具的选择是解决控制理论问题的关键 鲁棒控制：Wanham Davison一开始引进robust是基于连续依赖性的。无穷小摄动时期 现代鲁棒控制：有界摄动时期，不能依靠根对系数的连续依赖性。寻求的方法值映射或值集

15、 并不是越高深的数学工具就一定管用 更不能在研究上故弄玄虚，把初等的编成高深莫测的 问题具体提供的信息量就多而具体。解决问题不能以 牺牲大量有用信息为代价。学好专业 做好研究 达到创新*3.7 灵感与科学思维灵感 脑科学结论远不清楚 脑 应该有硬件和软件，而软件通过学习与训练而成积累 两层含义知识与信息（技巧知识） 数据库 信息管理 快速提取 抓住本质 积累 丰而不死 ，提取快，就容易实现问题与已知信息的对接常用脑 灵活掌握 聪敏缜密思维不同学科有不一样的科学思维方法。 数学的，物理的，但共同点是必须是科学的框架式思维搜索式思维解决问题的大的框架（分阶段、方法构想，战略性思维）具体落实缜密思维（数学的细致处理，物理力学中的过细加密考虑）灵感与缜密思维都来源于勤奋学好专业 做好研究 达到创新*3.8 研究要重实质进展而不是形式与数量研究目的 弄清楚事情