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科研方法之逻辑法的实例大骗子

科研方法之逻辑法的实例

科研方法有很多种,其中有一种是叫逻辑法,有的朋友对逻辑法在科研实践中的应用比较陌生。本次我结合上海大学戴世强教授的著作《科研方略18讲》介绍一下。戴教授以伽利略的例子来说明什么是逻辑法。在伽利略之前,古希腊思想家亚里士多德(公元前384—322年)断言:物体从高空落下的快慢与相同物体的重量成正比,重者下落快,轻者下落慢。针对这一学说,伽利略利用逻辑学的方法进行分析,认为:假如一块大石头以某种速度下降,那么,按照亚里士多德的论断,一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起,那这块重量等于两块石头重量之和的新石头 ,将以何种速度下降呢?如果仍按亚里士多德的论断,势必得出截然相反的两个结论:一方面,新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度,因为加上了一块以较慢速度下降的石头,会使第一块大石头下降的速度减缓;另一方面,新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度,因为把两块石头捆在一起,它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立,可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。朋友们,你看,这是不是逻辑学中的自相矛盾啊?所以可以推导出亚里士多德的学说是错误的。这就是逻辑法在科学研究中的应用。

编舟记

第六篇——科学方法论

勇敢怀疑,顽强求证勇敢怀疑,先从自己做起。追求科学,正确的心态是第一位的。很多人听不得分析问题,特别是会证明自己错的分析!他们表面争强好胜,喋喋不休,其实思维简单,性格懦弱,行为幼稚。不过可以通过正确的练习来“脱敏”!可以先从反躬自省自己分析问题的方式开始。大部分人分析问题的主要方式,一般来源于父母,亲戚朋友这类身边的人,影响最大的是电影电视,我们从中学习穿着打扮,待人接物,恋爱结婚,工作生活等等一系列对问题的看法和思考方式,导演取代了以往由作家担任的这个社会引领者的角色,也体现着整个社会最主流,也是最基础的思维水平(如果比这个还低,就连思维水平都算不上了)!现在的互联网时代,导演的作用在弱化,。。。顺着这个思路大家自己总结!对于自己的想法源于何处有所了解,有所警觉,可以审视思想来源是否验证过,避免自己钻牛角尖或者误入歧途!目前来讲,大家能够警惕就足够。这里面其实也有经济学的分析工具,高手用起来可以达到出神入化的程度!以后我们会做示范!顽强求证,就是前文所说科学原则的具体表现。一方面我们怀着必胜的决心努力探索,另一方面,也要有功成不必在我的觉悟!因为也会有难以克服的条件制约。例如:要证实某些问题还需要客观条件支持。爱因斯坦很早就提出黑洞假设,但是受制于技术条件直到最近才真正证实黑洞的存在。(他已经过世很多年)这其实也是一种信仰吧!勇敢顽强,对于人生也是如此。我们怀着必胜的决心探索、改造自己的人生。一帆风顺当然不错,但是绝不害怕艰难险阻。上文所说7、80岁的年轻人并非夸张,而是我亲眼所见。尽管不同意他们的某些说法,也会现场提出质疑’砸场子’!(人太多,慌得一屁)!但是对他们的学习和探索精神仍旧表示钦佩。当然我们要为此做足准备!这个准备,首先从武装自己的头脑开始!武装头脑,是指要掌握“方法”。方法,是要达成某个目标所要采取的一系列行动、步骤、措施和技术。从治理国家,建宇宙飞船、到做一顿菜都会涉及到要采取什么方法来完成。对某类方法进行一般化的总结形成理论。就是方法论!科学方法论:科学方法论是各种科学分析方法的总原则,是严密科学分析的总前提,可以保证我们最后的分析结论不会跑偏!而经济学里有很多具体的分析方法,每次使用,我们都要回溯一下是否符合科学方法论的要求,直到烂熟于心成为思维习惯!这个层级关系和应用方式一定要注意!科学方法论会涉及到一点点科学哲学的范畴。因为我们不是搞理论研究所以做一个大概了解即可。主要目的是在以后的学习过程中能够明白科学的分析方法是怎么构建起来的。看不明白也可以跳过,不影响后期学习。就像你开车,只需要掌握驾驶方法,不需要了解人体力学等等知识一样!现在人类社会的科学一般是指实证科学,我们不研究“看不见,摸不着”的虚拟东东。但是有很多重要的科学领域恰恰是构建在“看不见,摸不着”之上,例如理论物理、、、以及将会学到的经济学。实证科学可以让我们避免滑入神学。理论科学可以让我们视野更加广阔深远。但是我们怎么来调和这种貌似矛盾对立的情况?其实很简单,具体方法有点像中西医结合,摘取各自有效的部分进行组合,怎么摘取,怎么组合其实很深的学问,不过我们只需要照抄大师的方法即可。这里有个简单原则,虚拟之物虽然不能直接观察,但是也需要间接观察到。例如引力,是物理学的基本假设。我们认为它存在,并不是因为我们能够看得见,摸得着引力,而是通过物体向下坠落来观察的。这个假设在没有找到反例之前。我们认为它就是正确的,在此基础之上构建很多具体的应用。这类无法直接观察到的基本假设,我们也是经过可复现,可证伪的验证流程,最后才用这个高度抽象的理论来指导具体的、可观察的科学活动。在经济学领域,我们的基本假设是【自私假设】。从具体事例来说李老师推荐的《学医七年》也有相关描述。现在的医生为了达到更好的医疗水平,早就要求融会贯通中西医医学理论,不仅国内有,国外也有(以前我是通过表象做的间接判断,这本书应该可以做更有力的证明)。因为大家的目的是要解决问题,而不是要闲来无事讨论谁是正宗医学。只要围绕解决具体(真实世界)问题,一切知识就会升华成为我所用的“方法”、“手段”!注意,这一点超重要!大概了解到这里就可以了。该话题其实非常、非常艰深,之所以简单处理是因为不这么做,要走到上手解决问题这一步就会绕得太远,困难重重。我就曾经被绕得死去活来!科学方法论前文已经做过很多示范(如第一篇红十字会最典型),我们通过观察、调查某个或某类现象,得出结论。这些结论在没有经过科学验证之前,我们称为假设。这些假设需要进行逻辑或事实方面的验证。如果被反例推翻,这个结论为错。如果一直找不到反例,我们暂时认为对,可以拿来应用。用自然科学的分析过程来辅助理解。我们观察到中药对于某些病有疗效(无论是实际观察还是间接观察),从实际观察中我们可以假设中药确实有这个功效,那就在实验室搞清楚这些中药的成分,分离成分以后针对病灶或者病原体进行实验,如果某类成分有效,并且反复出现一致的效果(事实验证)。可以断定是该成分在起作用。这就是青蒿素产生的过程了。可证伪的逻辑部分在于,我们找到的这类成分不一定对,但暂时观察不出错误。我们可以暂时认为该成分有效,并用于指导痢疾药物的生产和使用!以上就是科学方法论的全部内容。有了正确的思维方式,你的判断就有坚实的科学理论做基础,也有助于让你养成坚决果断的行为习惯!科学方法论的原则很清晰明了,不过困难之处在于怎么对现象做科学分析、验证。前面说过经济学中有很多分析工具来辅助我们完成。科学验证的方法,一般情况下会首先采用逻辑验证。简单讲就是用“脑子想”。逻辑验证不仅能够解决事实掌握不足的问题,而且由于成本低也可以是最先采用的验证方式。当然,如果事实清晰,也可以一开始就采用事实来进行验证。什么是逻辑验证?最广为人知的逻辑验证方法可能是亚里士多德的“三段论”!对此没有概念的,可以自己去做一个了解。前文也说过,经济学的逻辑验证方法并不复杂,所以基本用不到数学来辅助推演。但是推理过程中有一些重要的错误会经常犯,就算是高手如果不注意也难幸免。我们接下来会对这些典型错误进行逐一说明!一、宿命论:常见于鸡汤类文字,经常会碰到!是我们首先需要警惕的。变化方式很多,但它的本质很简单:你无法了解任何事情。当然它会通过各种方式来显得高大上,有道理!例子:你所认为的,只是你所认为的。——好莱坞某电影大片对白“你的知识有限,问题无限。但是有些人就妄图用有限的知识来分析无限的问题,还总以为自己是对的。你要敬畏,要谦虚,否则你不理智,你不清醒等等”————这就是把哲学书当鸡汤书来读,脑子不好使的那种思维方式!以前会认真的问他,既然如此,你又怎么知道你这句话是对的???而现在,我直接绕远一点,避免碰到!我们前面科学原则也说过,宿命论者缺乏基本科学常识。他们可能满嘴讨论的是科学,哲学,其实已经滑到神学去了!经院哲学院扯这类问题,扯了1千多年都扯不清。我可没有那么多时间来耗!你有你的观点,我有我的观点。这类说法,对于找不出确切答案的情况时就会出现。这其实就是维持原状。这种解决问题的方法,在其他方面可能存在,在科学界是不存在的!例如:日心说,地心说真相只有一个。科学范畴里怎么可能出现,日心说也对,地心说也对的情况?从逻辑上首先就不过关!遇到我们暂时无法解决或解释的问题,该怎么办?科学方论里已经有答案。想通以后,科学方法论在理解上你就可以算是基本过关。二、用事实解释事实用事实解释事实!一方面,不容易抓到事物的本质。本质这个词后面的意思是规律,是关键局限。另一方面,事实解释事实容易造成逻辑陷阱。更深的解释是张教授的解释,无法形成理论,对于构建知识,了解世界毫无用处。敏锐的同学可能注意到,翻开经济学的教材,有很多数学推导的例子,甚至还要画图形来解释。这些都是事实,为什么说经济学用不到数学呢?看过《自然科学的哲学》这本书的同学应该会看到,在分析医院案例的后面,重点介绍了一种逻辑推理错误叫做“肯定后件的谬误”,这也是典型的“用事实解释事实”!用现在的疫情来举个例子。最开始是怀疑(假设)蝙蝠,因为这货是个病毒携带大王。逻辑推理的思路是:武汉海鲜市场最早发现新冠,海鲜市场里有蝙蝠售卖,它是病毒携带大王(貌似还带有新冠近亲),所以推断新冠病源来自蝙蝠。然而,昨天在北京新发地发现新冠病毒,来源于一块切三文鱼的案板!能够直接推论新冠是来源于三文鱼吗?回到上面“经济学用数学”的例子,经济学教科书里有用到数学,不能推出数学是学好经济学的必要条件。例如体育中也用到数学,生理学包括心理学等等学科。但是这些知识并不是成为优秀运动员的必备条件,这些学科成绩差也能成为伟大的运动员。同理,数学是不是经济学的必备条件,后期经济学部分如有必要,我们会拆解其中的典型数学案例进行说明!“用事实解释事实”的错误,实在是太多,可以说满大街都是,却被大家熟视无睹!随便举个例子:如前段时间社会上非常有名的《异类》“1万小时定理”,文章一开始说的上半年出生的人更有机会成为专业人士。这种明显荒谬的事情我就不说了,也可以看出是典型的“用事实解释事实”。按这个逻辑,我也可以发明自己的理论——爱穿西服的人更有机会成为专业人士、、、还有,我摆地摊能不能赚钱,我做直播能不能赚钱,我产业升级能不能超过美国。我xxx能不能xxx。上至庙堂之高,下处江湖之远,只要稍微留心一下,满坑满谷都是这类思维谬误。不容易抓到本质的意思是,有可能碰运气撞对关键局限。最直接的害处是考虑问题难以深入,浅尝即止!那要怎么分析才对?经济学阶段会详细讲!1万小时这个部分,迷惑性就要大得多。因为从传统观念上来说,刻苦努力才能有所成就,很多成功人士的励志故事也告诉我们这个道理。从现象上看,专业人士也是常年保持刻苦练习才能让他们的水平处于高位。网上也有不少批驳1万小时的文章,有些说到点子上,方法不对,光靠刻苦努力是没有效果的。中国有一个家喻户晓的成语叫“南辕北辙”,说的就是这种情况了。要避免用事实解释事实,需要用到很多办法例如边际分析,均衡等等来筛选出关键局限。有可能是单一方法就行,有可能需要各类方法组合使用。这些都是经济学分析工具的具体应用,以后还会示范、详解!三、定义不清(模糊和不清是同意反复的词汇,所以用定义不清好像更明确,清晰一些)然而,1万小时这个理论还有一个更大的问题,就是【定义不清】,像爱因斯坦一样的高度是专业人士,还是只要熟练掌握某项技能就是专业人士。搅来搅去的最后结果是你搞不清楚他说的是对,还是错。模糊的提出问题,只会得到模糊的答案。这类问题同样满坑满谷到处都是。很多人考虑不清楚问题,争论某类问题很长时间没有结果,往往都是这个原因导致的。随手举个例子:俞敏洪的演讲:”要努力奋斗,能不能成功是概率问题。“(这说明他也意识到努力奋斗,并不是成功的关键局限)有没有发现,它不仅是宿命论而且犯了用事实解释事实的错误,除此之外,成功的定义到底什么,也是个模糊的概念。看看科学家是怎么解决这类模糊问题的。再次感谢自己能够耐着性子把科学史啃完,以史为鉴实在是太好用的分析角度。科学的启蒙阶段是从【分类】开始,有个博物学就是专门做此事的,我怀疑这是人类面对未知(对某些现象没有明确定义)时自发形成的研究方法,因为一方面分类分析的方式可追溯到上古时期,后续至四大文明古国的重点学科,农学,医学、数学、、、无一例外都是对事物进行分类开始的研究总结。另一方面,据我观察,目前很多新兴行业在初始混乱的情况下,要进行学习研究往往都是先从分门别类开始,这绝对是自发的。因为行业之间的区别之大,研究人员的构成之杂都有云泥之别,不可能有人能够事前组织。我学过太多杂七杂八的东东,这方面应该有发言权。分类的目的,首先就是要对事物定义清晰。最直接的作用是缩小研究范围,降低研究难度。奥卡姆剃刀之’奥卡姆双刀’!如果事物本身就有清晰的定义。可以直接引用别人的定义(记得百度一下)!如果某条定义有多个解释时,我们可以用奥卡姆剃刀来解决。“如无必要,勿增实体”的意思用在理论部分是“理论以简单为上”,相同意思下,选择最容易理解的那条。相同难度下,选择解释力最广泛的那条。(自己去找相关资料,我就不举例了!)选择好了以后,理解不了怎么办?这就要用到第二刀——“验证以事实为上”,把复杂的理论拉到真实世界里,用小例子辅助理解。第二刀虽然是我自己加上去的,但是来头不小,除了李老师一直强调要举例说明,也受到费曼教授用冰水和橡皮筋解释航天飞机事故的启发以及实证科学的终极要求。奥卡姆双刀我用了很长时间,攻无不克,百战百胜!有兴趣的同学可以专门了解一下奥卡姆剃刀,看看理论可以强大到什么程度。貌似简单的一句话,怎样对人类社会起到巨大影响。而我们研习经济学,这些强大工具要熟练掌握。一旦分析问题,背后都是它们在做支撑,你不厉害都不行!理论的尺度——套套逻辑和特殊理论这个问题放在此处,一直感觉太深了。因为很多人如果初次接触科学方法论,肯定连怎么系统的分析问题都不会,难以体会套套逻辑的精妙之处!我自己也是搞了很长时间才有一点点感觉,慢慢能够用起来!套套逻辑,有些没学会的同学一直以为它代表言之无物,同意反复是个贬义词。其实它更大的作用“把握大方向”,四足动物有四条腿,自私的人是自私的(极大化)。换言之,之所以这么做是因为对他有好处,这其实是理论的起点!不仅绝对正确,而且有着超广泛的解释力,一句话就概括完整个经济学的内容。而特殊理论是只能解释某个现象的理论,情况稍微变化就不能对其作出解释。这种例子很多,例如华为十大管理法则,摩根投资十大准则、、作者找不到关键局限,只是把研究对象的优势(成功经验)进行罗列,这是理论的终点——就是没有理论。一方面,要运用起来成本很高。找不到关键局限的情况下,要借鉴别人的成功,唯一办法就是全盘照搬。历史上大的事件来讲,日本在开放国门以后,全盘西化获得成功。但是苏联也要“西化”却遭遇灭顶之灾。记得以前有一个“家乡鸡”,贴着肯德基开店。人家在哪里开,它就开在对面,除了供应的食材略不一样,尽量模仿肯德基的成功经验。一开始受到媒体、资本的热捧。结果没几年就消失了。怎么会出现这种情况?其实很简单,前面也说了特殊理论只是罗列对方的经验,然而要实际运用还需要结合自身的具体情况。如果找不到关键局限,灵活运用是不可能的。这也是“学我者生,像我者死”的准确含义了。没有解释力的特殊理论是没有价值的,因为运用的风险太高!我们分析问题,找出很多局限条件在影响现象变化,用经济分析工具剥离出去的局限条件越多,就越向套套逻辑靠拢,解释力就越正确、越广泛、。至于要分离出多少才行,其实没有定论。要看具体情况!我个人经验,很多问题的关键局限往往只有一条,也就是说最好剥离到只剩一条为止。无论再大的问题,中美,中俄,中印关系还是超市买一送一这类细微生活现象都是如此。当然,如果一条不行,就要再加一条(我暂时只碰到过一次多条关键局限,而且还没想清楚是不是真的需要多条关键局限才能解释)!这段其实不好理解,不过,用起来并不复杂,经济学部分会进行详细演示,看我们怎么灵犀一指,一招点出关键局限。科学方法论不是知识,是思维方式。需要借助各种分析工具才能达成研究目的。建议抄在纸上,贴在办公桌上,分析问题时经常对照一下,直到养成思维习惯为止。办法虽然笨,但是效果很好!下一篇会进入经济学领域,从【个人赚钱】开始讲起,融入经济学知识的同时,无论是理论还是实例都是基于科学方法论的基础之上。所以请各位时刻要问自己:1、对方的结论是什么?2、怎么验证?3、验证方法里有没有这篇文章提到的各种谬误?(非真实,除了本文里的解释外还有一部分内容。前文已经讲过,就是碰到对方的论据,先上网查查是不是真有此事还是他臆想的,这就是落实到具体操作层面了)4、验证出来的关键局限,我是不是真的理解,需不需要用【奥卡姆双刀】来处理?5、关键局限处在哪个理论尺度,有没有找到真正的关键局限?反复强调,我们要掌握的分析工具包括科学方论不是知识,你纸面能理解明白,并没有什么用。而是思维方式,要运用到解决真实问题才算掌握。现在还有同学一上来就伸手要答案,你学了这么长时间,到底是在搞什么名堂?气抖冷~~

人鱼

科研启蒙之3:科研中那些通用的“方法”

我能参加科研吗?每个孩子都有好奇心,从内心发出的兴趣与想法实现起来是最有效的。那么“科研”会适合你,只要你勇于开始,只要你兴趣,你就会投入精力,去探索就能有发现。了解真正的科研是什么,才能找到最适合自己的,了解究竟哪些能力能获得提升,了解自己真正想要的。那么什么是真正的科研? 你理解的“科研”是真的吗?美国创新教育促进会联合北京科技教育促进会、工匠铺名校科研项目组、湖南省机器人科技教育学会、秦皇岛市青少年科技教育协会邀请来自耶鲁大学、牛津大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校等世界一流大学及实验室研究专家学者们带你一起来 “what is research”科研启蒙系列公开课。相关阅读:科研启蒙之1:科研是什么?与学习有什么区别?科研启蒙之2:新人如何进入科研?8大注意事项▽科研启蒙公开课精粹▽第三讲【研究中的通用“方法”】【教师简介】尤洋:加州大学伯克利分校计算机博士候选人尤洋博士是一位西贝尔学者,目前在加州大学伯克利分校计算机系读博士学位。研究兴趣包括高性能计算,并行算法以及机器学习。他当前的研究重点是大规模深度学习训练算法的分布式优化。尤博士曾创造ImageNet训练速度的世界记录,并被ScienceDaily等几十家媒体广泛报道。尤博士近三年来以第一作者的身份,在NIPS、Supercomputing、IPDPS、ICS等国际重要会议或期刊上发表论文近十余篇。他曾以第一作者的身份获得国际并行与分布式处理大会(IPDPS)的最佳论文(0.8%获奖率),和国际并行处理大会(ICPP)的最佳论文(0.3%获奖率)。尤博士曾获得清华大学优秀毕业生、北京市优秀毕业生、国家奖学金,以及清华大学计算机系数额最高的西贝尔奖学金。他还在2017年获得美国计算机协会(ACM)唯一颁给在读博士生的乔治·迈克尔高性能计算奖学金。他也获得了颁给伯克利优秀毕业生的Lotfi A. Zadeh Prize。尤博士曾经在IBM沃森研究中心、英伟达总部、微软总部以及谷歌总部实习。【分享正文】以计算机研究分析基础,介绍研究中的通用“方法”计算机现在已然成为各个科学研究的一部分。此前进行传统科学研究需要具备三要素:第一是理论,做任何事情之前我们都需要学习东西,要先有理论。比如牛顿第一定律、牛顿第二定律。比如牛顿某一天发现苹果砸到他头上了,然后他要先提出一套理论,再试图去解释这个事情。第二是实验,有了理论后,我们要验证提出的理论是否正确,就需要做实验。比如我们要制造一辆汽车,会先做一辆样品车去撞一下,看这汽车在事故中表现如何;或制造iphone手机也要做无数次的测试,而这些测试都是实验。第三是模拟,人们使用计算机可以采用数值模拟做很多实验,去完成那些不好直接作的实验,或代价太高的实验。而我认为大约从2000年以后,科学研究又有了些微小变化。跟传统科学研究一样,现在依然需要理论、实验和模拟。但现在更重要的是有数据分析。我认为,特别最近十年左右,人们制造了无穷无尽的数据。比如随着智能手机即移动端的普及,每天每个人都会制造很多数据;同样,各工业各领域的无人机、传感器,如麦田里的传感器,高山里的传感器,一直在不断地采集数据;美国视频网站YouTube也曾经发布过一项数据统计,从2015年开始他们的视频数量呈指数级增长。这些数据增长的速度是非常可怕的,可能在未来的某一天,我们不知道是否有足够的容量去储存。所以数据分析非常非常重要。只有在这些海量数据中找出有效信息,才对我们的经济、生活、科研有更好的帮助。下面我就简单地介绍一下,计算机科学研究的一些常用方法。可以把计算机科学中所有的问题分为三类:第一种是提出问题型研究。第二种是解决问题型研究。第三种是解释原因型研究。1 什么是提出问题型研究?提出问题型研究就是从现实中找出问题,面对问题提出研究方向。假设针对现有系统,如微软操作系统或苹果手机的IOS系统;或针对现有一些理论,如现在计算机科学的核心基础——计算复杂度理论;或者针对各种软件,如微信、淘宝等。我们去分析他们有什么缺陷,讨论现有解决方案的利弊端,做出权衡。不管解决方案再好,也都需要有一定取舍。而其中所谓利弊,也会随着科学技术的发展产生变化。之前可能是利大于弊的事情,随着新技术更新,可能就变成弊大于利了。当然也可能反之。简单举例解释一下。给大家介绍一个摩尔定律,即芯片单位体积的晶体管数量每18个月翻一倍。用更好懂的语言解释就是,计算机处理器CPU的速度每18个月提高一倍,计算机或手机速度每18个月会快一倍。摩尔定律非常重要,可以说它是整个计算机产业发展的基础,指导并支撑了计算机产业在过去几十年的发展。各大计算机巨头,如微软、谷歌、英特尔等会根据摩尔定律去投资,去扩张。由此,提出一些问题,为什么晶体管每18个月会翻一倍呢?是什么保证了这一结果?这样的代价是什么?又会导致什么问题?会不会哪一天这个定律就不行了?我们该如何拯救这个摩尔定律,继续支持计算机产业的高速发展呢?还有一个定理叫安迪-比尔定理:“Andy gives, Bill takes away”。安迪指英特尔前CEO安迪·格鲁夫,比尔指微软前任CEO比尔·盖茨,这句话的意思是,硬件提高的性能很快被软件消耗掉了,这是对IT产业中软件和硬件升级换代关系的一个概括。当CPU速度每18个月提高一倍,软件通过不断升级更新就会很快把这些提升消耗掉。软硬件都在不断快速提升,呈现良好互动。现在的很多应用如抖音、阿里巴巴,在二十多年前根本无法想象,因为硬件无法支撑。曾经比尔·盖茨开玩笑说,如果汽车行业能像计算机产业一样发展,那我们应该用25美元就能买一辆车,加一箱油能够跑1000英里。回到原来的问题,为什么计算机行业可以持续做到单位体积内晶体管的数量每18个月翻一倍呢?就是要不断把晶体管做小,芯片就会变得越来越密。这会导致什么问题呢?在2000年左右,就有一些计算机科学家做了研究,他们发现如果按照这种趋势发展,不进行人为管控,大概到202X年计算机芯片就可以用来做烧烤了,再过几年可能计算机芯片的温度就要跟太阳温度一样高了。正是这群科学家,用正确的数学模型去估计摩尔定律持续发展会导致什么样的问题,从而变相拯救了计算机行业。后面我会再介绍如何解决这个问题。所以我想用以上例子,解释什么是“提出问题型研究”。计算机科学发展飞快,过程中会遇到很多问题,提出问题很重要的。如果能提出一些关键性问题,能够避免你走入一些错误的方向,甚至有可能拯救整个产业。2什么是解决问题型研究?就是当我们已经知道了一些问题,从而想提出一些解决方案。比如如何使我们的程序运行速度更快?如何设计出一个围棋程序战胜人类?2016年就谷歌开发出了一个软件,能够击败人类最好的围棋运动员。如何比人类更快更好的识别和分类图片?现在这种技术已经很普及了,包括很多摄像头有人脸识别技术,在十多年前都是很不成熟的。如何实现网页排序算法?今天在谷歌或百度搜索一下,它就总能把最相关的页面呈现在最前面。这背后是一个Page Rank算法。以上几个例子,都属于“解决问题型研究”。刚才,我还向大家提出一个很重要的问题——如果按摩尔定律不断发展,最后会导致计算机芯片温度可能比太阳还高。那计算机行业是怎么解决这个问题的呢?通过不断研究,我们提出的方法就是多处理器。以前,计算机芯片只有一个处理器——中央处理器,行业术语也称之为“核”。而现在我们尽量采用多核处理器,比如我们现在的手机都有四核或八核。这一解决方案成功应用后,至少到目前为止,摩尔定律还能很好的得到保证。这些都属于“解决问题型研究”。3 什么是解释原因型研究?即指我们已经有了一个解决方案,但人们想弄清楚这种方案为什么是可行的。比如一个人尝试了无穷种方案,其中有一次可行了,但他却不明白为什么这个方案是可行的,所以人们就想试图做出解释。包括现在最热门的人工智能,其实是没有理论依据的。现在,我们实现人工智能的方法还是通过给机器一堆数据,然后进行刚才提到的监督学习和非监督学习,但其实我们并不理解机器深度学习模式究竟是如何实现的,实际现在的人工智能系统是不可靠的,人类还并不太理解它是怎么回事儿。所以现在很多人在研究,试图解释清楚,只有当我们真正理解它为什么工作之后,才能更好地控制它们。否则有一天,科技发展到一定水平我们无法控制人工智能了,那是一件非常危险的事情。想做这种类型的研究,一般需要有很强的数学和理论背景,如微积分、线性代数、数值优化、概率论等。往往我们需要对问题做出合理的假设,使得问题尽量符合真实的应用场景。我们通常也会指出人们之前的认知误区。所以这一类型研究对理论和数学要求非常高。当然这种理论研究也是非常重要的,比如计算机领域的最高科学奖一般都会颁给在计算机理论上做出很大贡献的科学家。举个“解释原因型研究”的案例。人们当前使用批量随机梯度下降法去求解人工智能优化问题。人们观察到当我们把批量数增大时,系统的精度会提升。但是,当把批量增加到特别大时,系统的精度会下降。为什么?能否从优化和泛化角度做出合理的解释?比如,我们给机器一万张图片学习人脸识别,不能一次性把一万张图片给它,而要分批给它,如每批给100张去学,或每批给1000张去学。你会发现一个很有意思的事情,就是每次给它1000张和给它100张的学习效果是不一样的。而这又是为什么?这现在是计算机科学研究的一个热点。在解决问题的过程中,我们如何使用计算机?在利用计算机解决问题时,算法的使用和选择非常重要。那么就要关注算法复杂度。什么是算法复杂度?指算法在编写成可执行程序后,运行时所需要的资源(时间资源、内存资源)。同一问题用不同算法解决,而算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率。举一个简单示例:对N个数排序。当n=10时,对9、2、7、5、1、0、6、3、4、8排序,排序完是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。排序是很简单的计算机科学问题,你有什么好的算法呢?而当N的规模不同时,我们要采取的方法也会不一样。当N=1000?N=100万?N=10亿?我们要对1000个数、100万个数、10亿个数进行排序,要用什么方法呢?当N规模越大,比较复杂的算法消耗资源也越多。在计算机科学研究中,我们往往不知道N是多少,或者今天写一套软件程序,可能十年甚至二十年后我们还希望能使用它,今天N只是1000,10年后也许就变成了10亿。所以我们在设计软件时,必须要考虑算法复杂度,考虑算法的可持续发展性。其次,各个学科都在使用计算机以及超级计算机进行模式实验。随着计算机普及,现在各个学科包括物理、化学、生物、地理、天文、工程等都会在研究中使用计算机进行模拟实验。而使用超级计算机进行模拟实验的情况也越来越多,当具体实验问题太大、太小、太快、太慢、太贵或太危险时,都可以采用模拟实验。比如研究宇宙天文,天文数字非常庞大,又很难用人类肉眼去做实验,如捕捉小行星等,就可以用计算机模拟。比如分子层面的蛋白质折叠等,牵扯状态太多,做实验也很困难,也可以用计算机去模拟。比如设计高效能飞机引擎,速度太快,实验数据很难捕捉,就可以先用计算机模拟引擎在各种环境下的性能如何。比如全球气候变化,人类要观测几百年甚至上千年才会一些气候变化特征,单靠实测性研究几乎不可能。现在普遍是科学家采集一些数据,然后运用计算机模拟。比如核爆模拟实验,虽然各国达成协定后,都不再做真实的核爆实验,但是使用超级计算机仍可以进行核爆模拟实验。关于科研中计算机、超级计算机的算法及其使用的知识,稍后再有单独文章进行介绍。有兴趣的读者欢迎持续关注。最后,进行计算机科学研究、人工智能进行研究需要哪些工具。现在最热门的编程模型就是python,它是一种很好的免费数据分析工具。如果需要编程框架,可以使用谷歌的tensorflow或facebook的pytorch,也是免费工具。书籍方面的话,姚期智可能会在9月份出一本书叫《人工智能(高中版)》,他是我国目前最好的计算机科学家,最权威的人工智能专家。以下为问答精选Q1:中学生对科学研究有兴趣的话,在实验设计数据收集和分析等方面您有什么好的建议吗?尤博士:我认为中学生最好先找一个老师去指导你,比如去大学实验室,教授可能会安排他的博士生去一步步对你进行指导。加州伯克利分校每年会招一些高中生甚至初中生到实验室参与研究,由于我们知道他们没有经验,首先会一步一步教他们怎么做,如第一周会告诉他们怎么样采集数据?采集哪些数据?怎么使用软件?对中学生,我们的态度就是手把手教。Q2:从您的专业角度来看,对于中学教师,如何帮助学生进行科学研究?尤博士:教师引导高中生、初中生参与科学研究,首先必须充分沟通,了解学生究竟有什么疑惑,具体问题是什么,可能对教师来讲很简单的问题,学生没有相关专业背景,可能就会觉得是很难的问题。如果教师不理解学生的内心想法和困难,就很容易造成误解。不了解学生,给他安排了非常艰难的任务,很容易给学生挫败感,就会让他逐渐对科研失去感兴趣。另外,教师可以为学生搭建适合的科研平台,比如与大学实验室或课题组建立联系。Q3:您对跨专业读博士有什么好的建议吗?尤博士:我认为跨专业读博士很常见,以人工智能为例,它需要很多数学基础,如果本科学数学,研究生学人工智能,可能比本科就读计算机的同学还会更有优势。很多计算机专业的学生,数学理论功底没有数学专业强。本科学数学不管转到哪个科学都是蛮有需要的。如果本科是物理专业的话,也很容易转到计算机或者其他学科。备注:有兴趣了解更多创新教育、国际教育资讯,欢迎私信或关注微信订阅号“东西视野EDU”。#科技#

成年礼

科研没有灵感?你可以这样做!

作为科研人的一份子,小伙伴们都十分清楚,在科研的路上会遇到很多的问题与困难,总是避免不了感到迷茫。老话说得好,“万事开头难”,做科研也不例外。空有做科研的动力,没有开始科研的思路,应该如何获得灵感呢?不妨尝试一下诗远君下面总结的方法:一、阅读文献超过半数的科研灵感,都来自于文献的阅读。阅读文献并不是单纯以量的多少作为标准,而更需要注重参阅文献的质。阅读文献需要消耗较多的时间和精力,显然并不能称得上是获得科研灵感的捷径,但是,大多数科研人之所以选择这种方法获取灵感,正说明了从文献当中获得灵感的可靠性。可以说,排除机遇与偶然,阅读优质文献是获得科研灵感最行之有效的方法,并且是其他方法无法取代的。如果想要减少阅读文献投入的时间和精力,应当运用一些阅读技巧,如选择优质文献阅读,差异化地泛读或精读等。二、关注生活中的细节牛顿坐在苹果树下,被苹果砸到,发现了万有引力定律;阿基米德泡了个澡,水溢了出来,发现了浮力。可以见得,在科研没有灵感的时候,说不准,生活里的小细节就会让你灵光一现。三、多做小研究、小实验如果想不出科研思路,何不尝试动手做一做小研究、小实验呢?在研究和实验的过程中,常常会发生一些让人意想不到的状况,把这些意外状况转化成新的发现,也是获取科研灵感的很不错的方法。四、养成做记录的习惯做记录的习惯,可以让我们及时发现问题。尤其是在当下互联网科研资源丰富的情况下,经常做一些笔记十分必要。网上有大量资源,而作为科研人,我们要有能力处理这些信息,让这些资源为我们所用。如果用大脑来记忆这海量的资源,恐怕有些困难,好记性不如烂笔头,随时做一些记录,能为获得灵感带来意想不到的帮助。五、沟通与合作很多公司在开会时,都会用到头脑风暴来想出好点子,对于做科研道理也是如此。沟通与合作对于科研来说十分重要,在沟通与合作的过程中,会出现许多知识与思维的碰撞,很多时候,科研的灵感正是在这碰撞的火花当中产生的。六、转移注意力如果苦思冥想也没有灵感,把注意力转换到其他事物上也是不错的选择。在办公室里想不到的思路,很有可能在你做其他事的时候突然显现。比如,在找不到一样物件的时候,一心寻找也无济于事,但是可能在转移注意后,受到某一点刺激而回想起来。有心栽花花不开,无心插柳柳成荫,的确是有道理的。七、持之以恒在尝试了多种方法之后,还是没有获得灵感,该怎么办呢?首先要把心态放端正,并不是努力了就一定有回报,有些时候也需要运气。即使暂时没有收获,也应当继续坚持,一次又一次地尝试,能够持之以恒,不轻言弃,幸运总会降临的。希望科研的伙伴们能够通过这些方法得到灵感,获得科研大丰收~更多科研出版资讯,敬请关注。学术资源获取请私信

非常贼

有四种科学方法,或许能够实现人类的“永生”之梦!

庄子曾说过:“人生天地之间,若白驹过隙,忽然而已” ,人生在世难免感慨时光如同白驹过隙,在短暂的生命中,我们每一个人都会经历生老病死,在这个过程中有太多的情感难以割舍和表达。而“永生”可谓是每一个历史阶段人类都想去追求的最终极的梦想,因为人类畏惧死亡,人类想永远地存活在这个人世间。继秦始皇之后,历代的帝王将相们都会想尽办法来延长自己的生命,对“长生不老药”的渴望可以说达到了痴迷的程度,可也因此,当时的死亡率飞速上升,原因就是因为这些药吃多了产生的中毒现象。但当时的人并不知情,一心沉迷于这些能够延年益寿的“长生不老药”,可谓是愚昧。现如今,人们虽然只能从小说或电视剧中见到过“长生不老药”,但就现代人对于“永生”也是不倦追求,从而使得各类神奇的抗衰老剂和保健品获得了不错的销量。然而即便我们现代的科技水平十分发达,医疗水平也在不断地进步,可是人类的平均寿命仍然远不足100岁。根据世界卫生组织发布的2015年版《世界卫生统计》报告显示,2013年日本人平均寿命为84岁,蝉联全球第一。面对拥有138亿年历史的宇宙,人类的寿命显得及其的短暂。于是有科学家认为,人类可以通过一些特殊的方式来实现“永生”。例如利用冷冻遗体暂时保存自己的肉身,等到医疗技术成熟的时候进行复活。该方法有一定的可行之处,但是实际上在伦理等方面也将面临着巨大的考验。还有一种方式就是通过对人体的改造来实现“永生”,从一些电影中都可以看到“改造人”的事例,例如机械战警、奥秘博士赛博人等。其实“改造人”就是将人的一半身体与一半机器连接起来,金属可不会像肉体那样会老化,并且机械很少会“生病”,就算“生病”也能够及时替换掉,一切似乎都想得如此的完美,但考虑到它的复杂程度,以目前人类的科技和医疗水平还无法改造人。此外,人类还可以通过细胞疗法来实现“永生”。其实有种海洋生物能够轻而易举地一种存活下去,这就是“灯塔水母”,说出来你可能不信,但实际情况是这种水母它从卵分裂成幼体,幼体变成稍微大一点的青年,青年变成中年,随后是老年,按常理老年之后它应该死掉,但是它并不是这样的,它从老年又变成了幼体,从而实现了“不死之身”!科学家就从中搜寻它们所具有而咱们没有的才能,发现水母是使用干细胞来取得重生细胞。所以剖析各种细胞老化的规律,寻找出克服细胞衰老的方法就可以现实人类的长生不老!不过随着科技的进步,科学家们渐渐对生命的存在有了新的认识,比如量子力学中“意识决定物质”,或许人类能够实现意识上的永恒,也就实现了另一个意义上的永生。总之,上述说法都存在一定的弊端,人类未必能够轻易实现,加上相关技术并不成熟,某些学术领域存在着巨大的瓶颈,所以现在看来仍不太现实!不过通过人们的不断研究与探索,在不就的将来或许真的能够实现人类的“永生”之梦!笔者:酷猫杂谈

柏油路

科学思维与方法缺失已成科研发展瓶颈

来源:科技日报人们经常说要弘扬科学精神,科学精神在科研过程中如何体现?怎样激发科学研究内生动力?近日,科技日报记者采访了中国科学院山西煤炭化学研究所所长王建国。团队协作精神也是科学精神的一方面科技日报:怎样理解科学精神,它包含哪些内容?王建国:要理解科学精神,首先要理解科学的内涵。科学,不单单是指科学知识本身,更重要的是指科学的态度、科学的方法、科学的思想和科学的精神,其中尤为重要的是科学的精神。所谓科学精神,是人们在长期的科学实践活动中形成的共同信念、价值标准和行为规范的总称。它表达的是一种敢于坚持科学思想的勇气和不断追求真理的意识,表现为求实精神、实证精神、探索精神、理性精神、创新精神、怀疑精神、独立精神和原理精神等。1996年,我在北京去德国的飞机上碰到的一件事对我触动很大。我的邻座是一位60多岁的德国老人,聊天时得知他只是一位普通的工人,但当他在饭前打完胰岛素后拿出一张很大的记录纸时,我惊呆了。上面密密麻麻但非常清晰地记录着过去几个月来他的血糖值和胰岛素给药数据,还有血糖随时间的变化曲线图,记录之详尽、规范让我们有些研究生的实验记录相形见绌。到了德国后我发现,飞机上遇到的情况并非偶然,科学精神已经渗入到了德国大众的意识深层。德国人的厨房里普遍都有带刻度的容器、秤等计量工具,菜谱书籍也都有明确的配方和制作程序,而不像我们的菜谱,这个“少许”,那个“适量”。科学精神约束科学家的行为,是科学家在科学领域内取得成功的保证。耐得住寂寞、求真务实、探索……这些都是科学精神必不可少的内容,也是科研工作者必须具备的素养。除了这些,我认为团队协作精神也是科学精神的一方面。所谓团队精神,简单来说就是大局意识、协作精神和服务精神的集中体现。核心是协同合作,挥洒个性、表现特长保证了成员共同完成任务目标,而明确的协作意愿和协作方式则产生了真正的内心动力。 随着科学研究越来越复杂,现在搞科研需要一批人、一个团队才能完成。团队成员都应该在自己的岗位上尽心尽力,主动为了整体而甘当配角,自愿为团队放弃私利。其实科学研究的过程,也是团结协作的过程,我们看到的伟大科学成果背后都是整个科研团队共同努力的结果。以论文数和期刊评估成果违背科学精神科技日报:怎样激发科学研究内生动力?王建国:科学研究,有些可以形成关键技术而转变为现实生产力,为人类造福;有些将来可能转变为生产力;还有一些只是为了满足人们认识自然的好奇心,但可以改变人们的世界观。从事科学研究的人很多,但大部分是把科学研究作为职业,其贡献是积累数据、传播科学思想、普及科学知识与科学精神,这是完全必要的。只有极少部分人是从本质上热爱科学、探求未知,他们就是喜欢科学,不求名利,研究不明白,吃不下睡不着。现在我们热衷于过早、过度评估评价科学研究成果,早先是看发表了多少SCI论文,后来是看论文刊登在什么杂志上,产生了很多不良后果,从根本上违背了科学精神。其实,发表论文的数目和发表的期刊并不能准确反映研究工作的意义与重要性。很多科研工作在多年后才能体现其价值,历史上许多重要的科学研究成果发表在“很不起眼”的杂志上。我认为,对科学研究应该少评估、少评判、少评价,为科研工作者营造一种宽松的氛围。如果要评价,也应该更加注重研究成果本身的科学内涵。让科学家们能真正安下心来潜心研究,为一些重大的科学目标或者技术目标去做科研,科研的内生动力才能更好地激发,科研的功利性自然就会减少。科学思维与方法的缺乏使所得结果更像“偶遇”科技日报:我们的科研现状如何?突出的问题在哪里?王建国:我认为,我们的原始创新能力低下,基础研究薄弱,重大理论突破和原创引领性成果乏善可陈,甚至学术造假,浮夸浮躁等现象频发,根本原因不仅在于科学精神缺失,科学思维与方法的缺乏也是重要因素。长期的应试教育,使我们拥有了很多“知识”,却没能掌握获取知识的能力与方法。我们很多研究工作所采用的方法难免让人联想到“奇技淫巧”,而不是源于基本原理、令人信服的科学方法,所得结果也更像是一种“偶遇”,而不是基于普遍科学原理的一种必然,很多工作甚至是将本来就复杂的现象更加复杂化,而不是简单化、条理化,没有找到现象背后的本质规律,科学价值不大。科学思想与方法的缺乏和我们的文化传统与推理方式有关。战国时期,诸子百家中有一学派叫名家,极其善辩,他们讨论概念的形成,追究概念的不同及其相互关系,如“白马非马”“坚白论”等,看起来很枯燥,其实很重要,可惜历来对其评价不高,甚至被认为是诡辩。逻辑推理分两种,归纳推理与演绎推理。归纳推理是从个体现象中发现普遍规律,演绎推理是在普遍规律下分析个体现象。这两种方法我们掌握、应用得都不够好,我们可以从个体现象中总结出一些经验规律,但上升不到科学的层面,如我们的“四大发明”;我们掌握了很多“死知识”,但不能很好地利用普遍规律去分析个体现象。(记者 王海滨)

毛嫱丽姬

正确的方向 科学的方法

“八八战略”实施15年来,浙江进一步发挥环境优势,积极推进基础设施建设。 浙江在线记者 杨晓轩 李翔 于诗奇 拍友 邵滢 摄浙江在线7月11日讯(浙江在线记者 刘乐平 陈文文 陈佳莹 见习记者 来逸晨 通讯员 程昊 俞思衍 孙艺秋 陈锦青 张泽民 吴敏力 袁伟江)“八八战略”是引领浙江发展的总纲领、推进浙江各项工作的总方略。从东海之滨到钱江源头,从太湖南岸到瓯江之畔,从嘉兴南湖到余姚四明山区……15年来,浙江始终以“八八战略”为根本遵循,汇聚起发展的磅礴动力,造就了之江大地的时代巨变。在改革开放40周年、“八八战略”实施15周年之际,习近平总书记专门对浙江工作作出重要指示,在之江大地引发强烈反响。只要方向正确,就不怕路途遥远。浙江干部群众纷纷表示,习近平总书记对浙江工作的重要指示精神为浙江发展进一步指明了方向,让我们牢记习近平总书记对浙江的殷殷嘱托,坚定不移沿着“八八战略”指引的路子走下去。把准“定盘星”“八八战略”管方向管全局管长远“八八战略”是“一张蓝图绘到底”“一任接着一任干”的战略,它不是管一地一域的,也不是管五年十年的,而是管方向的、管全局的、管长远的。最近,杭钢随园智汇坊开业。作为杭钢集团旗下浙江杭钢健康产业投资管理有限公司的首个落地项目,它标志着杭钢向健康养老产业迈出了坚实一步。在杭钢转型发展的重要关头,时任浙江省委书记习近平曾两次到杭钢集团考察指导。习近平总书记对浙江工作作出重要指示的消息传来,杭钢集团广大党员干部为之振奋、倍受鼓舞。10日下午,杭钢集团组织集团中层以上领导干部进行传达学习,要求把习近平总书记的重要指示精神迅速传达到集团每一位党员。杭钢集团董事长陈月亮表示,习近平总书记的重要指示充分体现了对浙江的高度重视和深情关怀,充分表达了对浙江的殷切期望,同时也充分证明了今日浙江的改革发展成果正是在“八八战略”指引下“一张蓝图绘到底”的结果。如今的杭钢,经济效益是历史上最高时期的两倍,实现了“产能压缩、结构优化、效率倍增、平稳转型”的目标。这些正是得益于“八八战略”的指引,得益于坚定不移地贯彻习近平总书记当年两次到杭钢调研时所作出的重要指示精神。“杭钢转型升级之路要想走得更好更快,一定要以‘八八战略’为指引。”陈月亮表示,杭钢人将以实际行动努力实现“杭钢强起来、发展高质量”,为浙江“两个高水平”建设作出新的更大贡献。近日,湖州市南浔区喜讯连连:南浔高端装备制造业(特种设备)标准化试点入围国家试点,南浔产业新城高端智能制造装备产业园获国内机器人行业“金手指奖”……南浔区委书记夏坚定告诉记者,南浔区是2003年新设的湖州市市辖区,“八八战略”实施的15年,正是南浔区从建区到发展壮大的15年。“如今,南浔的电梯产量占全省的50%、全国的10%,亩均税收达到25.51万元。我深刻地感受到,南浔区这些年发展所取得的成绩,正是沿着‘八八战略’指引的正确方向,坚持走新型工业化道路,实现创新驱动发展的成果。”夏坚定表示,接下来,南浔区将以实干奋力谱写深化“八八战略”、推动高质量发展的南浔新篇章。“最近我一直关注浙江日报有关‘八八战略’实施15周年的报道。习近平总书记对浙江工作作出重要指示,作为浙江企业家,我由衷地感到自豪!”接到记者的电话,沁园集团创始人、水艺集团董事长叶建荣迫不及待地跟记者分享他的感悟。作为民营企业家,叶建荣认为,“八八战略”是一个方向、一种指引,“对我们民企而言,找准方向尤其重要。吃透市场、吃透政策,企业的发展正是在‘八八战略’所指引的大方向下取得的。”叶建荣说,这些年,从战略目标的调整到产业布局的拓展,再到一个一个目标的实现,水艺集团一直是沿着这个方向在走。如今,水艺集团已从一个小微企业发展成拥有沁园、甬潮等五个关联业务板块的产业集群。“转型不会一蹴而就,这么多年的探索让我们感觉到方向走对了,对未来我们很有信心。”叶建荣说。今年3月,习近平总书记回信勉励余姚横坎头村全体党员,努力建设富裕、文明、宜居的美丽乡村。横坎头村党委书记张志灿从新闻里得知习近平总书记对浙江工作作出重要指示,第一时间就向全村党员干部作了传达。电话那头,张志灿的声音响亮:“我们横坎头村人对习近平总书记的话最有感触了。15年前习近平总书记到村里调研过,‘八八战略’一直指引着我们横坎头村的发展。”15年来,横坎头村牢记习近平总书记的嘱托,按“八八战略”的要求,利用绿色资源,壮大特色农业,村庄面貌发生了翻天覆地的变化。如今的横坎头村,正挖掘红色资源、坚持绿色发展,努力打造全国革命老区样板村和乡村振兴示范村。当前和今后一个时期,是浙江高水平谱写实现“两个一百年”奋斗目标新篇章的关键时期。省发展规划研究院首席研究员潘毅刚表示,“八八战略”为浙江过去15年的发展提供了根本遵循。从“八八战略”实践中,我们看到了五大发展理念的萌芽以及结合一域实际的灵活应用,它生动地讲出了五大发展理念引领全面发展的普适性真理,也为浙江未来继续干在实处、走在前列、勇立潮头提供了清晰的指导方针。用好“金钥匙”推动浙江高质量发展更上层楼“八八战略”是推动各项工作的“金钥匙”,它内含的方法论,已经潜移默化地运用于浙江经济社会发展的方方面面。“我们贯彻‘八八战略’每深入一步,高质量发展的实践就向前一步。”长兴县地质环境管理站站长顾成贤,在5年多的矿山复绿工作中,致力于让每一个矿山山头都变成绿色。长兴最多时共有矿山企业200余家,曾有人用“开膛剖肚”“千疮百孔”来形容长兴的山体。目前,长兴已完成近66个边坡复绿项目,绿化裸露山体1789.17万平方米。在矿地利用的数量和利用方式的多样性上,长兴已走在全省前列。“我们花大力气整治矿山,累计投入4亿多元,让长兴的矿山山头披上了绿装。”头一天晚上7时多才回到家的顾成贤,一天跑了3处山头。“习近平总书记对浙江工作的重要指示传来,一早我就和同事们进行了学习。在‘八八战略’的指引下,长兴这些年来实施废弃矿山综合整治,推动废弃矿山治理与耕地保护相结合。习近平总书记的重要指示让我们的干劲更足了,我们一定能让矿山变回青山。”顾成贤满怀信心地说。15年来扎实打下的基础,让浙江在新时代面对新形势有了更充足的底气。温岭有一个“上市公司党建联盟”,这个特殊的联盟正在打造“党建强、发展强”的上市公司示范集群。“党建强,发展才有持续力。”利欧集团浙江泵业有限公司党委书记林仁勇告诉记者。10日一整天,利欧集团党委组织党员突击队深入4个厂区,逐一清理安全隐患,扎实开展防台工作。利欧集团党委联合温岭当地31家企业的党组织成立“上市公司党建联盟”,积极探索上市公司党建工作新载体。“基层党组织是‘八八战略’的一线践行者,我们将用红色力量为推动温岭民营经济再创新辉煌注入新动力。”林仁勇说。10日,绍兴市上虞区章镇镇镇长王佳琦在浙江新闻客户端上看到习近平总书记对浙江工作的重要指示时,正在该镇新叶村种植大户叶志军的猕猴桃大棚基地里,和农林专家一起查看猕猴桃的生长情况。章镇镇现有1.2万亩红心猕猴桃基地,170余家合作社和18个星级采摘基地。去年,章镇镇猕猴桃卖了1.6亿元,今年有望突破2亿元。眼下当地正准备串点成线,发展全域旅游。王佳琦说:“‘八八战略’是宝贵财富,是我们工作的‘金钥匙’。我们要用实际行动继续深入贯彻‘八八战略’,抓住产业兴旺这个乡村振兴的牛鼻子,把章镇镇打造成长三角游客乡村游的新选择。”绍兴市柯桥区委书记沈志江9日晚看到习近平总书记对浙江工作作出重要指示的报道后,马上转发微信朋友圈,和同事、好友一起分享喜悦之情。“回忆起当年习近平总书记走遍浙江大地的一步一履,回想起习近平总书记对柯桥和中国轻纺城的殷切期望,我们感慨万分。这些年,我们始终坚持以‘八八战略’为指引,充分发挥市场、产业、改革等方面的优势,对标看齐、扬长补短,实现了‘水上布街’到‘国际纺都’的跨越。我们加快纺织印染等传统产业改造提升,全面推进印染产业集聚提升,在全国率先建成创新、集聚、绿色、高端的印染产业转型升级示范区。我们以企业投资项目行政审批集成式改革省级试点为牛鼻子,推动‘最多跑一次’改革在柯桥纵深推进。”沈志江说,全区上下将按照习近平总书记对浙江工作的重要指示精神,以创新者、奋斗者的姿态,一张蓝图绘到底,一任接着一任干。“八八战略”指引浙江实现新型工业化,迈向高质量发展。省经信委主任张耕一看到习近平总书记的重要指示,难掩振奋。他告诉记者,“八八战略”的提出,标志着浙江从全面工业化阶段进入新型工业化阶段。15年来,省委、省政府一任接着一任干,加快工业经济转型升级步伐,走出了一条符合实际、富有特色的工业化道路,尤其是数字经济正成为浙江经济发展的新支柱。继2003年出台《数字浙江建设规划纲要》后,15年来,我省以“数字浙江”建设为统领,坚持以信息化带动工业化,以信息化促进产业结构优化升级。2017年,全省数字经济规模达1.96万亿元,占GDP比重达37.8%、对经济的贡献率达55%,各项指标均居全国第一方阵。而今,浙江更把“数字经济”作为“一号工程”,大力发展数字产业,推动传统产业的数字化转型,加快构建以数字经济为核心、新经济为引领的现代化经济体系,努力为“两个高水平”建设贡献不竭动力。在“八八战略”指引下,浙江进一步发挥城乡协调发展优势,统筹城乡经济社会发展,加快推进城乡一体化。 拍友 王江红 摄握紧“接力棒”在坚持中发展,在继承中创新没有继承,就没有发展;没有创新,就没有未来。15年前,一颗“种子”落地生根;15年里,“八八战略”以其旺盛的生命力,始终滋养着浙江的全方位发展。从机关效能建设到“最多跑一次”改革,浙江“刀刃向内”的自我改革不断创新,以“最多跑一次”改革为突破口撬动各领域的改革。台州市是浙江“无差别受理”的先行试点地区。近日,台州市行政服务中心经历了又一次的迭代升级,对进驻中心的1224个事项实行“无差别受理”,办事效率再提升36%,真正实现了群众办事“进一门、找一窗、办成事”。“学习了习近平总书记对浙江工作的重要指示精神,我们心潮澎湃、深受鼓舞、倍感振奋,对‘最多跑一次’改革的信心更足了,思路更清晰了,目标更明确了。”台州市行政服务中心常务副主任何晓霞说。作为全国民营经济的发源地之一,近年来,台州以“八八战略”为指引,持之以恒推进“最多跑一次”改革,不断优化营商环境。“未来我们将全力打造审批事项最少、办事效率最高、投资环境最优、企业获得感最强的城市。”何晓霞说。走进德清县浙江欧诗漫集团有限公司,敞亮整洁的化妆品GMP生产车间里,32条珍珠系列护肤品自动生产流水线正开足马力……“2017年,欧诗漫的亩均税收为35万元,到2020年左右,我们的亩均税收将超65万元。”欧诗漫集团副总经理杨安全兴奋地说,习近平总书记对浙江工作作出的重要指示更加坚定了企业上下坚持高质量发展的信心和决心,“一个企业的高质量发展,就是占用最少的社会资源、产出最大的效益。”当前,欧诗漫集团所在的德清县建起了推进高质量发展的“标准地”制度体系,“亩均论英雄”这一创新机制已成为欧诗漫集团乃至所有德清企业的共识。这些年来,新昌县在“八八战略”的指引下,全力打造国家县域创新驱动发展示范区,实现了“腾笼换鸟、凤凰涅槃”。“新昌高新园区作为新昌先进制造业发展的桥头堡,正积极推动高端制造、生命健康两大主导产业发展,加快通用航空、新材料、新一代信息技术三大新兴产业快速发展,形成集群优势。”新昌省级高新技术产业园区管委会常务副主任何溢强说。勇立潮头方显担当。作为浙江开放的排头兵,今年上半年,义乌市预计实现出口额1235亿元,同比增长超过10%;“义新欧”中欧班列发运集装箱同比翻番;到义乌采购的外商达到26.8万人次,创历史新高。“习近平总书记不但指引着浙江的今天,更关心着浙江的明天。他的重要指示,给我们温暖,给我们力量,给我们指明了前行的方向。”义乌市改革办主任陈峻峰说。习近平总书记曾多次到义乌调研,感慨义乌的发展是“莫名其妙”“无中生有”“点石成金”。15年来,在“八八战略”指引下,义乌走出了一条内陆城市开放发展的独特路子。陈峻峰说:“实践证明,‘八八战略’充满战略思维和辩证思维,舒展全球视野和全局胸襟,秉持问题导向和务实精神,指引义乌长风万里破浪前行。”未来的义乌,将围绕建设“世界小商品之都”目标,主动变革一切不适应生产力发展的生产关系,勇当“一带一路”建设的尖兵。河水清清,知了声声,大运河畔游人如织……习近平总书记对浙江工作作出的重要指示,在杭州歌剧舞剧院院长崔巍看来,是亲切的关怀和莫大的鼓励,更是催人奋进的“动员令”。2003年以来,在“加快建设文化大省”的精神指引下,人文荟萃的浙江一路踏歌而行,唱响了一曲曲余音绕梁、不绝于耳的文化之歌。作为在大运河滋养下成长起来的文艺工作者,崔巍对保护和传承运河文化总有一种内生驱动力和高度自觉。4年前,为庆祝中国大运河成功申遗,《遇见大运河》在杭州大剧院首演。4年来,《遇见大运河》跨越三大洲,行程10万公里,“遇见”了16万名观众,将具有独特杭州韵味的中国故事传向世界。“今天的《遇见大运河》是一部真正意义上的文化遗产传播剧,未来这一条由舞蹈搭建起的文化‘新丝路’,还会越走越远。”崔巍说。

三代殊继

从科学史三大假说说起

今天我们来讲讲科研过程中一个非常重要的方法——假说。有的时候,我们在开始一项研究,但可能发现相关知识很缺乏,没有有效的确定的基础,我们很难直接进行研究。因此,我们有时候会先假设各种现象之间的逻辑关系,在针对与此进行测试和进一步研究。这种方法叫做假说。假说是一种可检验的预测,可以是一个错误的或一个真实的陈述,之后在研究中检验其真实性。比如,一位研究农村重男轻女的学者,很难针对这个课题直接下手,不过,他可以先构建以下假说:一个社会的文盲率越高,重男轻女就会越严重;一个社会的父权制越高,重男轻女就会越严重;一个社会的传统习俗越多,重男轻女就会越严重;然后他会根据这几个假说,进行相关的调查研究,最后得出结论,再进行对比。假说是对可以观察到的现象的一种试探性的、可验证的解释。假设的范围很窄——不像理论,理论涵盖了广泛的可观察到的现象,并从许多不同的证据中得出结论。而假说一定要简单明了,并且可以反复测试验证。下面我们来说说科学史上最著名的三个假说,看了这几个例子,一定会假说这种研究方法更加了解。1. 伊凡·巴甫洛夫(Ivan Pavlov)和他的狗(1903-1935)这就是著名的条件反射实验。伊凡·巴甫洛夫是生理学家、心理学家、医生,曾获得诺贝尔生理学奖,也是经典条件反射理论及高级神经活动学说的奠基人。伊凡·巴甫洛夫和他的狗自1903年起,这位前苏联的科学家开始了一系列长达数十年的条件反射研究。他做了一个假说:狗狗受到条件反射的影响。给饿了的狗狗一盘食物,它会流口水。在这种情况下,刺激(食物)会自动触发特定的反应(流口水)。后者是对前者的一种天生的、未习得的反应。而铃声是一种中性刺激。对狗狗来说,这种声音没有内在的意义,如果它以前从未听到过,这种声音就不会引起本能的反应。相比之下,但看到食物肯定会。那么如果在狗狗接受食物之前,经常接触相同的中性刺激(铃声)的狗狗,会将这种中性刺激与进食行为联系起来。最终,当遇到这种中性刺激(铃声)时,狗狗应该开始以可预测的速度流口水——甚至在没有给它食物的时候。狗狗的进食条件反射实验因此,当巴甫洛夫和他的实验室助手在喂食前摇铃,研究人员让狗在心理上将铃声与进餐时间联系起来。由于反复暴露在铃声中,狗在进食之前就开始流口水。在这个实验里,巴甫洛夫还引入了量化这个概念——他通过测量每只狗产生的唾液量,来量化它们的反应。巴甫洛夫和他的助手们之后又做了一个更复杂的实验,来研究条件反射。一只狗狗总是在进食时,听到节拍器以每分钟60下的速度敲击。而当它听到每分钟40拍的慢节奏敲击后,就再也吃不到东西了。2. 艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的辐射棱镜(1665)在牛顿之前,光的颜色是一个谜。牛顿1665年的实验牛顿做了一个假说:白光是可见光谱中所有颜色的混合。因为这些颜色的波长各不相同,那么当一束阳光穿过玻璃棱镜时,每种颜色都会以不同的角度折射,单独分离。1665年夏天,他在英国剑桥的一间黑暗的房间里进行玻璃棱镜的实验。他在一个百叶窗上开了一个四分之一英寸(0.63厘米)的圆孔,让一束阳光照进这个地方。然后他对着这束光线举起棱镜,一个长方形的、五颜六色的光投射到对面的墙上。投射到墙上的光,有33.65厘米高,6.6厘米宽,从上到下依次是红色,橙色,黄色,绿色,蓝色,靛蓝色和紫色的光,正好是彩虹的颜色。牛顿推断,阳光由彩虹所有颜色的光的混合,而棱镜以不同的角度弯曲(折射)它们,可以将颜色分离出来。光的棱镜实验不过,他不能百分百确定。所以牛顿用一个小变化重复了这个实验。这一次,他拿了第二个棱镜,让它拦截彩虹状的光线。当折射的颜色进入新的棱镜,它们重新组合成一个圆形的白色光束。换句话说,牛顿取了一束白光,把它分成一束不同的颜色,然后重新组合。最终证明了他的假说。罗伯特·潘恩(Robert Paine)的海星(1963-1969)罗伯特·潘恩是一名生态学家,对顶级捕食者在环境中的作用十分着迷。他在上世纪60年代,做出了一个假说:捕食者的数量限制了作为他们食物的生物的数量。那么当一个地区,一种主要的捕食者被消灭后,被捕食的物种会变得更多。紫海星(学名奥克拉赫海星)紫海星(学名奥克拉赫海星)大部分生活在海边岩石上,以贻贝、帽贝、藤壶、蜗牛等为食。根据这个假说,如果没有了紫海星,贻贝、藤壶和蜗牛的数量会激增。1963年6月,他在华盛顿州的Mukkaw湾开始了这项雄心勃勃的实验。在实验之前,潘恩观察记录了居住在他决定测试的地区的15种不同的动物和藻类。之后,潘恩在十年间,一直清理Mukkaw湾的紫海星,尽力让一部分海岸线的岩石部分完全没有海星,并一直记录这个地区物种数量的变化。罗伯特·潘恩收集海岸的紫海星,扔回海他的记录显示,没有紫海星的控制,藤壶的数量激增。随后,加利福尼亚贻贝取代藤壶,它们主宰了这片土地。通过大量地将自己固定在岩石上,贻贝逐渐淘汰了其他生命形式。之后,这里变得不适宜很多物种生存,甚至连海绵、海葵和藻类等紫海星不吃的生物也不见了。潘恩发现,所有这些物种在附近他未触及的另一片海岸线上仍然繁衍生息,这就排除了总环境变化的影响。这个实验证明他的假说错了,最终他发现处于食物链顶端的动物不仅会影响到它们捕食的动物。除掉顶级捕食者会引发连锁反应,从根本上改变整个生态系统。假说-研究-实验在上面三个例子里,我们可以看到假说这种方法在科研中的重要性:1. 为今后的研究指明了方向;2. 它指定了研究人员的关注点;3. 它有助于设计研究技术;4. 它防止盲目研究;5. 它保证了准确性和精确性。但是,一定要注意这一点,就是做的假说一定可以要有预测性,一定能被重复验证,最好能用科学方法量化。在提出一个假说并设计实验时,一定要仔细的思考,去掉其他可能影响的变量。如果喜欢这篇文章,请关注刘老师,每天带来硬核科普。

好妻子

灵活综合运用科学的研究方法,你我都能成为科技大咖

为什么太阳会东升西落?为什么有春夏秋冬?为什么地球是圆的?为什么飞机能翱翔蓝天?为什么鱼能在水中畅游?为什么人类会诞生?这些物理、化学和生命现象都是由于大自然规律天然存在的,不随人的主观意志而转移。人类虽然无法改变和创造规律,但能够认识规律、利用规律去探索神奇的大自然。图1.浩瀚的星空探索自然是科技界同仁的使命,它以自然界为研究对象,目标就是要揭示自然界各种事物和现象的性质及其发展规律。我们对于自然规律的认识是随着自然科学的发展而逐步深入的,也有理由相信,随着人类对于大自然的认知逐渐加深,各种自然规律也将逐渐变得系统和完整。研究方法概论对自然界的探索,是一个观察、提问、假设、推理、验证的螺旋渐进过程。在这个过程中离不开研究方法的支撑,如培根的实验法、笛卡儿的解析法、伽利略的理想实验法、牛顿采用的公理化方法、归纳与演绎法;卢瑟福的模型法、康德的思辨与假说法、门捷列夫的分类比较法等等。没有研究方法的科学研究探索就成了无源之水、无本之木,就不可能取得实质性的研究成果。以基础科学理论研究为例,通过观察实验和模拟等方法,使用工具和仪器设备,获得研究对象的第一手事实材料,并加以整理和加工,再使用一系列归纳、演绎、假说等方法上升为科学理论,最后运用科学理论解释和预测新的现象。图2.英国科学家牛顿研究方法是人们在从事科学研究过程中不断总结、提炼出来的,从不同的维度和不同的层次出发,可以产生多种不同的分类。从研究方法的层级或者使用范围来分,自然科学的研究方法一般可以划分成三类:一是最普适的哲学方法和逻辑方法,为一切科学所采用;二是各门自然科学的一般性研究方法,如观察、实验、模拟、归纳等方法;三是某些学科特殊的研究方法,如生物和医学学研究中的解剖法、飞机设计中的试飞法等,它们其实也是特殊的观察法或实验法。从认识探索的历程和深度来看,可以分为经验方法和理论方法。很难有一个完全统一的分类。同时,随着科学的进步与发展,研究方法本身也在动态发展。因此,自然科学研究方法在不同维度和不同层次上呈立体网络状结构。其中,归纳和演绎是科学研究中被使用得最频繁的研究方法。多年前,我看过一篇杨振宁老先生谈学习和研究方法的文章,记忆深刻。很多人可能都知道,杨老先生大学毕业于西南联大,他总结我们中国学习自然科学的研究方法,主要是“演绎法”,往往直接从牛顿三大定律,热力学定律等基础出发,然后推演出一些结果。然而,对于这些定律如何产生的研究和了解不多,也就不容易产生有重大意义的原创性成果。他到美国学习后发现,世界著名物理学大学费米、泰勒等是从实际试验的结果中,运用归纳的原理,采用的是“归纳法”。这两种方法对杨老先生的研究工作,产生了很大的影响。图3.著名科学家杨振宁归纳法归纳法就是由一系列特殊性的前提概括出一般性的结论,简单说就是由个别到一般。往下分,归纳法又可以分成求同法、存异法、共用法、共变法、残余法,其在科学研究方法中占有重要的历史地位。自然科学中的很多定律和公式都是通过观察、研究个别现象后,从杂乱的经验事实中间,对它们进行总结归纳出来的,从而掌握了自然界的普通性规律。例如,法拉第发现磁转电的方法就是典型的归纳法。话说1820年,奥斯特成功地发现电产生磁现象后,无数科学家都在探索如何通过磁产生电。法拉第自1821年就开始了磁生电的研究,为了防止磁铁对电流表产生影响,他用了很长的导线把电流表接到隔壁的房间里。他的实验方法是,把磁铁插到线圈中以后,再跑到隔壁房间里看电流表指针是否偏转,10年来他一直没有看到电流表指针偏转过。直到1831年10月17日,这一天由于种种原因,电流表就放在线圈不远处,当法拉第把磁铁快速地插入线圈时,突然电流表指针奇迹般地摆动了一下,又回到零刻度线。当他急忙把磁铁从线圈中拔出来时,指针又向相反方向摆动了,从此他归纳总结出切割磁力线产生电流的规律,从而将人类带入电的时代。图4.法拉第发现电磁感应尽管归纳法极大地推动了自然科学前进的步伐,在科学发展史上具有无可替代的作用,但是它也不是万能的,也有它的局限性。著名哲学家休谟首先思考和发现归纳法的局限性,提出了著名的“休谟问题”,即归纳推理的根据何在?对归纳法的有效性、合理性提出了质疑。因为归纳是以直观的感性经验为基础,只能根据已经掌握的少部分事实或现象进行归纳,作出的结论可能带有很大的偶然性,甚至会出现与客观事实相矛盾的情况。所以思格斯指出:“我们用世界上的一切归纳法都永远不能把归纳过程弄清楚”。图5.英国哲学家休谟演绎法演绎法是从一般到个别的推理方法,揭示的是个别和一般的必然联系。它不仅能够作出科学预见,为新的科学发现提供指导性的线索,还将使科学研究沿着正确方向前进。理论的威力在于正确地预测,只要推理的前提是正确的,推理形式是合乎逻辑的,推理的结论也必然是正确的。比如,门捷列夫通过近20年的坚持不懈,收集和掌握了海量的元素数据,并从中掌握了元素周期规律。他不仅预见了当时未被发现的镓、锗、钪等元素的存在,而且还预先确定了这些新元素的性质,并得到科学的证实,轰动了整个欧洲。1849年,科学家根据牛顿的万有引力定律,成功地预测了海王星的运动轨道。爱因斯坦曾预测有弯曲一定范围的空间和弯曲的光,后来都被证实。图6.门捷列夫及元素周期表演绎法的局限性主要有两点:一是由于人们有时机械地套用“三段论”,将得出错误的结论;二是有时共性不能涵盖所有的个体特性。导致演绎法不能保证结论的正确,以及不能正确地反映变化的客观世界。流体力学4大研究方法除了这两种基本研究方法外,每个学科可能都有一些各自独特的研究方法。我是流体力学专业出身,就以流体力学为例。通常,开展流体力学的工作主要有4种研究方法:现场观测法、实验模拟法、理论分析法和数值计算法四个方面。现场观测法从流体力学的学科历史来看,流体力学始于人们对各种流动现象的观测。面对奔腾的河流,孔子发出了:“逝者如斯夫,不舍昼夜”的感叹,古希腊哲学家赫拉克利特说“人不能两次踏进同一条河流”。阿基米德在澡盆中,看到溢出的水,提出了流体静力学的一个重要原理——阿基米德原理。 丹尼尔·伯努利通过观察发现流速与静压关系的伯努利原理。在流体力学史上还有很多这样的例子,发现自然界的各种流动现象,通过各种仪器进行观察,从而总结出流体运动的规律,再反过来预测流动现象的演变。但此方法有明显的局限性,最主要的体现在两个方面,一是一些流动现象受特定条件的影响,有时不能完成重复发生;二是成本比较大,需要花费大量的人财物。图7.阿基米德发现浮力定律实验模拟法为了克服现场观测的缺点,人们制造了多种实验装置和设备,建立了多个专项和综合实验室。实验基本上能可控、重复流动现象,可以让人们仔细、反复地观测物理现象,直接测量相关物理量,从而揭示流动机理、发现流动规律,建立物理模型和理论,同时还能检验理论的正确性。流体力学史上很多重要的发现都是通过实验发现或证实的,比如意大利物理学家伽俐略利用实验演示了在空气中物体运动所受到的阻力;托里拆利通过大气压力测量实验,证明了恒定孔口出流的基本规律;牛顿用摆和垂直落球在水和空气中进行了绕流阻力实验;由法国工程师皮托发明、世界流体力学大师普朗特改进的风速管,可同时测量流体总压和静压。随着技术的进步,风洞和水洞成为实验流体力学中两种主要的实验设备。风洞是一种特殊的管道,通过产生可以调节的气流,使实验段中的模型流场能够模拟或部分模拟实际流场。水洞更容易实现流动显示和定量测量,对进行湍流和边界层等基础科学问题的研究以及一些实际工程问题具有重要价值。图8.风洞试验及试验模型理论分析法理论分析法是在感性认识的基础上,在一定的理论指导下,综合运用归纳与演绎、比较与分类、分析与综合等逻辑方法,采用数学理论和方法,实现定量化分析,来认识事物的本质及其规律的一种科学分析方法,是流体力学分析研究的一种高级形式。尽管人们对流动的认识和探索进行了几千年,但只有到了欧拉方程和伯努利方程的建立,才是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,开启了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的新阶段。无数物理学家和力学家进行了大量的探索,例如:拉格朗日的无旋运动、亥姆霍兹的涡旋运动、达朗伯佯谬,一直到纳维-斯托克斯方程,即著名的NS方程,它是流体动力学的理论基础。由于纳维-斯托克斯方程是一组非线性的偏微分方程,很难求出解析解。在流体力学理论分析中,常常根据特定的物理性质和具体环境,抓住主要因素、忽略次要因素进行抽象化、简化流体物理性质,减少自变量和减少未知函数,建立特定的力学理论模型,这样可以简化数学方程、克服数学上的困难,进一步深入地研究流体的平衡和运动性质。例如普朗特学派逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和粘性力。数值计算法由于物体几何外形的复杂,以及非线性偏微分方程组求解的困难,早在20世纪初就有人提出用数值方法来解流体力学问题的思想。就是将流场区域离散化,分成许多个子区域,并确定每个区域中的节点,从而生成网格。将控制方程在网格上离散,就可以将偏微分格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组。求出方程组的近似解后,结合流场情况以及一些理论常识,解释这些计算值的物理含义和流动机理。在正式计算之前,通常还要通过经典模型算例,将计算结果与实验结果进行比较,以验证计算方法和参数设置。由于网格点数量大,要求的计算资源比较高。只有电子计算机问世以来,数值模拟才成为现实。相对于实验来说,数值模拟具有廉价、全流场、三维复杂流动分析,不受实验设备的研制、流场无干扰等特点。图9.飞机流场数值计算现场观测的现象和实验结果,只有在具备一定的理论基础时,才会有意识地从分散的、看似无联系的现象和数据中找到规律性的东西,甚至发现新理论。理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验模拟来校验力学数学模型。因此,在解决重大实际问题时,单一方法都是有缺点与不足的,必须多维度多层次综合运用多种方法。只有掌握了科学的研究方法,我们才能在国家科技强国战略中建功立业。

叶青

如何学习才能记住一切?科学方法三招(中)——培养良好习惯

我是微博大V,粉丝接近300万,我也是孩子的父亲,和许多家长一样,我希望把孩子培养成有理想、有知识、有能力、有道德的栋梁之材,我会在这里持续分享有关的内容。昨天谈到记忆的技术,今天继续谈学习的重要助力,记忆的另外一个影响因素,良好的习惯。1、花足够的时间如果你真的想对某个知识点建立持久的记忆,你需要大量的时间来理解、消化和回顾这些应该记住的内容。 在考试前要给自己至少几周的时间学习。最后一分钟的死记硬背并不能帮助你掌握所学的知识,而且会让你感到疲倦、压力巨大和信息超载。 学霸没有一个是混出来的俗话说一分耕耘一分收获,对于那些重要的知识,我们必须花更多的时间才能把它更深刻的记住。我本人对于学习那些需要死记硬背的知识不是很擅长,或许也是兴趣不在的原因,但对于理工科的那些知识来说,我发现要把他们深刻的记住,理解是极其重要的一环,而这种理解需要投入大量的时间,需要自己去进行很多的推理、很多的延伸……那些学习成绩好的人,有些是真有天分,到无一例外的是,他们都投入了有效时间。2、保持良好的睡眠卫生习惯大多数人需要每天7-9个小时的睡眠才能达到最佳状态。 充足的睡眠不仅能给你能量,帮助你集中精神,还能帮助你更好的学习和记忆。 当你睡觉时,你的大脑会处理你新学到的信息,因此你可能会发现,经过短暂的小睡或一夜好眠之后,你会更好地理解某些难以理解的知识。通过培养良好的“睡眠卫生习惯”,可以最大限度地利用睡眠来帮助你学习。 良好的睡眠习惯很重要白天不要打盹超过20-30分钟。避免在睡觉前4-6小时摄入兴奋剂,如咖啡因或尼古丁。晚上饮酒过量也会扰乱你的睡眠。 每天至少锻炼10分钟,提高睡眠质量。避免吃可能会引起胃灼热或消化不良的晚餐,如辛辣、酸性或油腻的食物。 养成规律的、放松的睡前习惯。 收起你的电脑或智能手机,做一些冥想或轻松的伸展,来一个温暖的淋浴或泡一下浴缸。 每晚睡前留出30分钟来放松。3、健康饮食健康的饮食可以给你足够的能量,让你能够集中注意力和记住知识。西方推荐学生多吃瘦肉蛋白质(鱼,瘦肉等)、全谷物、水果和蔬菜,以及含有健康脂肪的食物(如植物油、坚果等)。此外,每天都应该整天喝足够的水,以保持水分。 食物是人类不可缺少的需要特别说明的是,一些健康的脂肪,比如DHA,实际上可以提高你的记忆力。多吃鱼类,或吃鱼油补充剂,可以通过饮食获得更多的DHA。吃很重要,但不能瞎吃4、适当休息如果你试图强迫自己在一个座位上学习太久,你可能很快就会打瞌睡,或者发现自己的思维开始游荡。 为了使你的学习更高效和更有效,试着一次学习一个小时,在课间休息5-15分钟,吃零食,伸伸腿,或者低着头打个小盹。 课间休息的安排是科学的5、如何培养孩子的好习惯?培养孩子的好习惯,需要家长的大力帮助。因为孩子的自制力刚开始是比较弱的,如果这个时候没有家长的介入,那么孩子很难养成一个良好的习惯。什么时候该睡觉?学习应该持续多长时间?两次学习期间应该间隔多长时间?什么时候该玩?孩子刚开始学习的时候总会有些懵懂关于科学学习的各种疑问很多,孩子甚至根本不知道还有科学学习这种说法。家长是孩子最重要的导师,在这些方面必须给他们强大的支持。我非常同意有些老师说的,关于孩子的学习,不仅仅是学校的事儿,也是家长的事儿。我们没有办法指望一个小孩在刚开始学习的时候,就已经懂得这么多。家长毫无疑问将对孩子的学习产生影响家长可以跟孩子一起讨论,周末孩子的学习和玩耍时间怎么分配?然后和他们一起研究各种方案的实际效果,告诉他们哪种方案更好,为什么,和孩子一起开展学习方法的实验……我相信用心的家长会帮助他们的孩子建立起更加健康,更加适合学习的习惯。