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麻省理工学院终身教授讲创新:那是小孩子的游戏

2019-11-28 13:05:31 | 西红信息门户网

什么是创新

应用科学(工程技术)的目的是利用已知知识创造社会价值,造福人类。基础科学的目的是创造新知识,扩大知识的范围,满足人类的好奇心。所以基础科学就是创新。

创新是一个众所周知的名字。但是创新到底意味着什么呢?创新应该面临什么样的挑战?不同的人可能对这个看似简单的问题有不同的看法。所以我们需要讨论什么是创新。如果我们想创新,我们必须首先理解什么是创新。

我们有我们知道的东西,这就是我们所说的知识。我们有我们知道或不知道的事情,如未解决的问题、尚未被证明的推测、尚未达到的技术水平等。这是一个未知类型。但这还不是全部。除了我们知道和不知道的,我们还有我们不知道和不知道的。科学研究不仅要把“知不知道”变成“知道”,还要把“不知道不知道”变成“知不知道”,从而进一步把它们变成“知道”。把“你不知道和不知道的”变成“知道”是最高水平的创新,也是最重要的创新。我什么都不知道。我真的什么都不知道。做这种科学研究就像老虎在天上吃东西,什么也说不出来。这正是“山穷水尽,无路可逃;当柳树暗而花亮时,就有了另一个村庄。”

把未知变成未知就是问问题。

因此,科学更重要的创新在于提问。要发展新知识,必须能够问新问题。但是提出新问题并没有那么简单。通常如果你能说出这个问题,这意味着你仍在先前知识的范围内。

这种问题可能并不新鲜。通常你甚至不能谈论真正的新问题。因为没有人想到或看到新问题的目标。所以这个东西甚至没有名字,我们甚至没有提问的语言,我们也不能说出任何问题。当我还是个孩子的时候,我在一本科普书中看到了一个原始部落的故事。这个部落只有四个词可以数:一、二、三、多、多。当这个部落的人想要描述一大群鹿时,他们会遇到一个他们无法分辨的情况。

因此,要提出真正的新问题,我们应该让我们的想象力自由流动,冲破语言的枷锁,冲破数学的牢笼。当你觉得自己遇到了如此难以言喻的问题时,这可能是你遇到了一个“大金矿”和新疆知识边界的信号。这是一个激动人心的时刻,也是老子“道可以是道,但不能是道”的意境。在这种没有语言和数学的状态下,我们如何继续发展,我们如何做研究,我们如何思考?这是科学创新面临的挑战。

我们已经看到,真正的科学创新没有目标和方向。

因为这些目标和方向甚至没有名字。命名这些目标是科学创新的一部分。描述新知识的语言和数学的发明也是科学创新的一部分。只有当创新结束时,我们才能说出问题和新知识。

因此,真正的科学创新不能被规划或推广,也不能成为一个充满活力的国家重点项目。然而,作为一名创新科学家,如果没有目标或方向,这项工作将如何进行?对个人来说,创新的内涵是设定美的标准。在创新之前,每个人都不知道什么是美,也不知道走向何方。此时,每个研究者都可能有自己对美的感知,有不同的看待问题的方式,并有不同的努力方向。但是慢慢地,一个人对美的认识和思考会被越来越多的人欣赏和接受,从而成为美的标准和每个人努力的共同方向。这是创新过程。可以看出,科学创新和艺术创新是非常相互联系的。当然,科学创新仍然需要通过实验测试。未经实验批准的创新将不被接受。

牛顿对物体运动规律的发现是一个创新的例子。牛顿意识到天空中行星的运动和苹果落到地球上实际上是相同的物理现象。但是当他想定量描述这些物体的运动时,他发现自己什么也说不出来。因为没有数学语言来描述非匀速运动。所以牛顿成了数学家,发明了微积分,这样他就可以写下物体运动的规律。这是物理的发现首次出现在数学发现之前。

中国创新面临的挑战

中国科学活动和科学教育的目的过于强烈和明确。要么寄更多的论文,要么在考试中得高分。大多数科学研究都是针对未知事物的:我们解决他人提出的问题,实现他人设定的目标,并努力按照他人设定的良好标准做得更好。这种科学研究确实非常重要,但它只是一种追赶和模仿他人的心态。可悲的是,这种研究被许多人视为整个科学研究。教育主要是学习你所知道的。许多人认为掌握已知知识是教育的全部。

有一次,我遇到一个在中国顶尖大学学习的大学生。他告诉我,他能在一生中做最好的事情。他可以在他想做的任何方面做得最好,他可以在任何方面做得最好。他从未失败过。学校考试的第一名、奥林匹克数学金牌和顶尖大学的入学考试确实是许多学生渴望并努力成为的。中国父母不知道让他们的孩子成为这样一个恶霸有多难。

但听到这些后,我有点难过。中国的尖子生,中国对未来的希望,如何终生遵循别人的标准。当别人说什么是好的,他们会尽力去做他们想做的事情,就好像他们已经失去了灵魂。但是你的想法、见解、激情和精神在哪里呢?目前,我国大多数中小学教育都是应试教育,目的是提高学生的考试成绩,失去教育的本质和核心价值。因为好学生不等于有前途的学生。这种教育对下一代和中国未来领导世界的愿景都是有害的。

创新的心态和价值观

要创新和做基础科学研究,首先必须有创新的心态和创新的价值观。这种心态和价值观其实很简单,那就是追求你喜欢的东西。

但是在中国做这样一件简单的事情似乎非常困难。在中国,成年人总是教导他们的孩子追求每个人认为好的和社会认为重要的东西,而不是强调他们自己的爱好和好奇心。当一个人把自己的爱好追求到极致时,他经常会发现自己所追求的与公众认为好的和重要的不一致。由于中国的文化传统,我们应该避免用头射鸟,避免让大树招风,走中间路线。这时,我们可能会承受巨大的压力,可能会有不确定的恐慌,觉得我们的追求是垃圾,从而放弃对我们爱好的追求。

因此,要在中国追求自己的爱好,尤其是在极端的程度上,一个人需要有创新的勇气,敢于成为世界第一,有不怕孤独的耐心。做创新研究时,你是世界上唯一一个做这项工作的人。你的工作,通常是五年、六年、八年、十年,并不是每个人都认可的。我们怎么能坚持下去呢?这个创新研究所所需要的勇气和耐心只能来自于一个人自己的价值观和对自己对美的感知的自信:我认为美就是美。只要你追求你认为美丽的东西,你就会感到满足,工作可以持续进行,不管别人是否同意你,也不管你是否孤独。如果你的追求真的很美,迟早会被每个人欣赏和认可,每个人都会效仿。那么你自己的美丽标准就变成了公共标准。每个人都将在你的标准指导下进行研究以寻求发展。这是创新在新疆开启的知识,也是创新引领的新世界潮流。

人类天生好奇,有满足好奇心的自然欲望。然而,我们的社会已经向我们的孩子灌输了相互矛盾的价值观。他们必须问这件事是否能赚钱,哪个选择能赚更多的钱。这种巧妙的计算不适用于创新。我们的教育系统也产生了许多熟悉世界的“天才”。

然而,这些精致的知识可能会扭曲人们对世界的观察。人们只能通过这些知识间接地观察世界,并被束缚在已知知识的笼子里。这不利于我们对旧知识的颠覆和新疆知识的发展。相反,创新的起点是人类天生的好奇心和天真无邪。

如上所述,人们希望他们追求的美是真正的美,是每个人都能认同的美。事实上,由一个人的好奇心和天真引起的追求通常是每个人都接受的美。让我们在这里欣赏格罗滕迪克关于纯真的精辟论述:

在我们寻求普遍真理的过程中,给探索注入活力和生机是完全幼稚的。自从我们出生以来,我们就在这个完全无辜的状态下观察到了一切。虽然我们经常觉得这不在桌面上,承认这一点也不好意思,但这种纯真永远在我们心中。这种天真结合了谦逊和狂热,使我们能够洞察事物的本质和内涵,让它们进入我们的内心,成为我们自己的东西...天才、不屈不挠的雄心和不屈不挠的信念不能让我们突破从已知世界到未知世界的无形和不可逾越的界限。只有纯真才能让我们跨越这个边界。在这个过程中,没有知识的地方,只有我们倾听一切,沉浸在儿童游戏中。

当科学家创新时,他们沉浸在儿童游戏中。

如何培养创新能力?

这是一个大问题,应该有各种方法。在这里,我只想谈谈我自己的经验和看法,并提供一些有价值的建议。

教育的目标之一是掌握知识。然而,教育更重要的目的是培养学生提问的能力,培养学生对美的认知和追求,使学生形成自己的世界观和做事风格。因此,学校应该特别珍惜学生自己的好奇心,他们自己的美感和自己的风格。为了引导和加强这些好奇心和认知,让学生选择自己的班级(甚至是非标准班级)并走自己的路。避免培养具有相同优势的标准人才。应该鼓励学生创新,努力与众不同。避免统一思想。应该鼓励学生使用非标准的方法来解决问题。应该为正确的非标准答案添加分数,而不是分数。这样,就有希望培养出具有自己风格和灵魂的创新人才。

我自己有一个更喜欢的学习方法。我称之为“零敲碎打的学习”,这实际上是广泛的阅读。阅读许多课外书籍和科普文章(即使阅读教科书,也要避免阅读教师使用的教科书)。这些书和文章,因为它们超出了我所学课程的范围,常常超出了我的理解。这些乱七八糟的东西放在一起,我的头脑就像一罐浆糊。你总是认为一锅浆糊不好,你会考虑如何使它变得光滑。但是我还没有学到任何知识,所以我编了一个故事,把它们放在一起,试图理解我不懂的东西。我想了一整天,想了一整天,这样我可以得到很好的锻炼。这种“拼接”过程尤为重要。一方面,这种将推测拼凑在一起的过程非常类似于进行创新研究的想法。这使我们能够在学生阶段接受创新研究的培训。另一方面,我后来上的课都是关于我以前拼凑的问题。你对老师说的话会帮助你抓住要点,轻松学习。因此,在学习这门课程之前,如果你遇到问题和现象,你应该首先考虑它们。这个想法不一定是正确的,但是思考的过程尤其重要。一旦你在脑海中思考这个问题并有自己的疑问,你就会知道在上节课你想解决什么问题,所以听课的效率会非常高。

拼凑猜测还有另一个好处。老师教的正确知识可以被视为一条线。探索把猜想拼凑起来可以让你看到这条线附近的表面。表面上的事情可能不对,但它们可能是未来发展新思路的开始。理解线附近的表面也可以帮助你对现有的知识理论有自己的判断和评价,这些理论是腐朽的和牵强的,是美丽的。将来做研究的时候,我希望把腐烂的理论变得更加美丽。判断和评价知识和理论也是教育的主要目标之一。

在中国,公认的好老师和教科书把知识打包好,一次给学生一勺。这种教师和教科书剥夺了学生猜测和拼凑的机会,不利于创新型学生的培养。让我举个例子。有一节关于收音机的课。老师教学生如何在这里连接电阻器,如何在那里连接电容器,如何正确连接三极管,等等。你按照老师的指示一步步走,终于制作出一台收音机,可以听各种各样的收音机。用这种方式教学后,学生们非常满意,觉得自己已经掌握了收音机。但这不是真的。如果假装的收音机听起来不响,真正有能力的学生会试着用各种方法找出问题并发出哑收音机的声音。换句话说,我们培养人才的目标不是安装收音机,而是修理它们。我们需要训练能玩游戏、拼凑和猜测的人。

如何进行创新研究?

这个问题甚至更大,不同的人会有不同的看法。在这里,我想谈谈我自己的看法。在“大跃进”时期,有一句口号:“人民有多勇敢,田地有多生产”。这句话在生产实践中使用是荒谬的,但在中国的科学研究和创新中使用却是非常恰当的。目前,许多中国学生和研究人员都有很强的能力,但是他们没有那么大胆。只敢跟在别人后面,不敢往前冲。因此,现阶段在中国开展创新研究,必须大胆、充满信心、敢于坚持追求美、敢于做自己做的事、敢于做别人做不到的事。如果没有人做你做的事,那么不要惊慌,也不要认为你做的事是垃圾。此时,我们应该思考我们做了什么,我们在哪里吸引自己,我们不能让自己去哪里,以便获得信心,如果我们继续这样做,我们就不会害怕孤独。在追求自己认可的美的过程中,一步一步满足自己的好奇心,这样无论别人是否同意,都可以让自己一直这样做。因此,拥有自信、好奇心和对美的追求是非常重要的。我的上述观点基于以下判断:我认为中国已经具备创新的能力和基础。现在最缺乏的只是创新的心态和理念。

此外,中国目前的科学研究政策是鼓励发表文章,提高引用率,并引导科学研究进入撰写文章和阐明引用的“工程技术”活动。这种科研氛围适合于增加科学活动的数量,并在历史上发挥了积极作用。然而,它不适合提高科学活动的质量或创新研究。如何完善科研政策将是我们需要面对的挑战。

作者:温小刚(作者是麻省理工学院终身教授和格林讲座教授)。本文稍加编辑:金万霞,责任编辑:江鹏

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