跨学科课题研究系列思考之一:选题

上一篇 / 下一篇  2010-09-14 10:14:22

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  如果说三年前我是有专业的,现在就说不清楚了。先简单介绍一下我的背景。我的科研分成三个阶段:98年以前,博士学习,学习小波分析(数学专业),做了些课题的训练;98-07年,从事图像处理方面的研究,但是集中在小波分析的应用,做了些图像处理的文章。培养了一定的工程研究的感觉。07年之后开始拓展空间,现在主要集中在两个方面:刑侦技术中的监控录像处理技术和系统研究以及中药注射剂的质量控制的技术研究。两个课题从不同的起点开始,目前也处于不同的进展状态。前者已经有了成熟的系统在公安行业推广应用,并取得了一定的效益。后者才刚刚起步,但是也显示出了很好的发展潜力。前者算是图像处理的应用延伸,后者纯粹是横空出世(对我而言),算是典型的跨学科。涉及三个大专业:精密仪器,中药学(包含化学),电子工程。很多老师都强调跨学科的研究很重要,那我就讲讲我自己的跨学科研究的一开始的一点体会,算是抛砖引玉吧。不过,跨学科做科研难度很大,需要做的事情很多,我准备一边做,一边总结,先讲讲我是怎么做选题的。

  首先,跨学科也要强调知识的延续性。跨学科不等于另立炉灶,重新在一个新领域里打拼,这样除了极个别的情况,肯定是死路一条。毕竟多年的知识积累是科研的必要基础,不重视基础的延续性是没有办法在新领域里迅速的建立自己的局部优势从而获得资助。

  做中药研究之前,做的是一个横向课题。该课题是由于当时课题组经费紧张(经费的压力很大,现在看来也不是坏事),临时碰到了一个课题,感觉能做点,就接下来了。做白酒的质量控制。我估计大家能喝酒或者喜欢喝酒的人肯定不少,但是对中国白酒有深入认识的人肯定不多。白酒行业基本上还是延续古老的模式,现代的科学技术在真正的生产一线用的是很少的,尤其是关键的基酒的质量把关上,还是依靠有经验的品酒师来判定酒的质量好坏。成品酒勾调结果的好坏也完全依赖品酒师的经验。

  这些问题本质上是借助于一定的检测手段判断质量的经典问题。那就首先研究了现有的分析化学有关的检测仪器,根据甲方的判断,红外技术是一个可行的方向,那就重点学习了有关红外仪器的原理和产品的现状。该领域在分析化学中是个经典的领域,但是我们国家在该领域还缺乏有竞争力的产品。最后瞄准了(同样根据甲方建议,其他仪器甲方做过论证,不太符合白酒的特点或者生产的实际要求,不多介绍理由)傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪。

  经过几个月的努力学习,对FTIR的原理和特点有了一定的了解。了解之后才发现,这个东西名字虽然陌生,但是底层的知识我们并不是很陌生。FTIR是典型的数字型的仪器,底层除了光学器件之外,重要的还有大量的信号处理算法。随后就查阅了几乎所有的有关处理算法,发现这个领域很冷清,国外进口的仪器中正在使用的算法都是上个世纪80年代之前就定型了。近30年来几乎没有什么本质的变化。根据我个人对信号处理的研究现状的理解,30年来还是有不少的新理论和新方法出现,那就意味着仪器的光谱信号处理有潜在的提升空间。第一个着眼点就有了。

  在具体应用FTIR的过程中,做定量和定性分析,当然为了完成工程的需要,把现有的所有可能的定量分析和定性分析方法也都梳理了一遍,并且在工程中进行了检验,发现,套用现有的方法都不能彻底解决白酒的问题,那就意味着,需要深入研究白酒的化学特点和生产特点,形成有效地先验知识,然后才能很好的把这些先验融合到已有的定量和定性模型中,形成新的模型。第二个着眼点就此确定。上述两点,形式上是用精密光学仪器解决化工问题,实际上底层依赖的还是信号处理和数学,没有跑出原有的知识体系。

  但是,白酒做得再好,国家也不会鼓励人人喝白酒。白酒产业不是国家感兴趣的战略产业,那么跟白酒类似的东西还有什么呢?中药注射剂,碰巧甲方同样是中药行业的佼佼者。我就提出,除了做白酒的应用外,重点拓展在中药注射液的质量控制上做好课题研究。又经过几个月对中药的分离过程的学习,也跟企业生产线上工程师的咨询,发现FTIR在中药分离过程中是个可能甚至是可行的课题。从知识体系上来看,选题就此确定。重点研究FTIR检测技术在中药注射剂的生产中的应用,进一步研究中药注射剂生产的质量控制系统。

  其次,跨学科的研究需要跨学科的资源。既然是跨学科的课题,那么显然会包括原有资源不能完全适应研究需要的问题。这时候需要拿到相应的跨学科的资源,包括:意向企业、经费、其他行业研究机构等。

  大多数中国的企业看似重视科研,其实本质上并没有真正意识到科研的价值,不愿意做长期的投入,基本上急功近利,希望很快的拿到科研成果,点石成金,提高生产率。这些企业并不是很好的合作伙伴,对课题的帮助只能是暂时的,甚至是有害的。也有一些企业比较有眼光,有魄力,希望长期坚持做研发。这样的企业是跨学科课题的优质资源。有意向的企业往往也会带来一定的研究经费,虽然开始不多,但是随着信用的积累,企业的投入能力是足够的。

  除了企业之外,还要在相关其他领域寻找合作伙伴。毕竟,科学不是小孩玩的游戏。对于不熟悉的东西还是谦虚的请教相关专家比较好。这时候,也需要找到对该问题比较感兴趣的,并且双方有共同语言的研究机构,进行深入的合作。其实,大家都意识到,很多课题需要跨学科合作才有出息,但是很少有合作成功的例子,我想可能是主动联系的人少吧。我是那种比较直爽的人,我以为做双赢的事情容易推销出去。果然,很快就寻求到了某中医药大学的著名专家,相谈甚欢。这样,不熟悉专业的资源也基本上落实了。

  再次,跨学科的课题需要跨学科的人才。跨学科的课题当然需要不同专业的人参加才比较好。比如,上面说到的某专家,他们对于信号处理和数学模型就欠缺相应的团队。我就特别需要中药学的专家,分析化学仪器的专家和队员。通过培养已有的学生,建立校级合作,院所和企业的深入交流,这个问题也不是不能克服的问题。

  最后,跨学科的课题研究要有跑马拉松的心理准备。任何一个好课题,都不是知识简单应用一下就能解决的。尤其是跨学科的问题。现在虽然知识流动是公开的,但是简单的应用是不能解决深层的问题。学科间交流的障碍也会延缓课题的研究速度。而且,工程问题本身充满了变数,要对一个非常复杂的既有体系进行深入的剖析,并且转化成相应的技术问题,然后解决这些问题,那就肯定不是一两年就能解决的。上次与合作企业老总谈合作的时候,他强调这个起码要做5年以上,我说,我准备20年。因为20年后我就要退休了。如果有机会,如果到那时候还没有做的比较成熟,那就还继续,只要有条件。

  到了每年基金申请的时候,就递交了课题的申请,也有幸获得了重点课题的资助,课题的基础越来越好。现在课题逐渐走上正轨,经过两年多的积累,获得了一些经验,发表了一些文章,多了一些认识,交了一批朋友。做这样的课题上了瘾。

  后记:做跨学科的课题对我来说是头一次,肯定碰到的困难会很多(这个课题听提来就很不好做)。我希望不断地总结经验,避免重大的失误。同时,也希望听到同是科研工作者的其他老师的意见,就此希望写下系列关于跨学科课题的思考,算是对自己的一种鞭策。


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