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【深度】科學家、工程師、科學家的三種認識嚴重影響我們的科技發展

科學和技術有著密切的關係。但是,真正認識清楚的人卻不多。這些模糊認識,嚴重影響我國高科技的發展。

首先,從科學家和工程師的角度看問題,答案往往是不一樣的:科學家常常發現自己的研究有用,工程師經常覺得前沿的研究沒有用。為什麼會有這樣的差別呢?

某個科學家有了科學發現以後,就會發表出來。很多人會看到這個成果。假如科學家的論文發表在檔次比較高的期刊上,成果就會傳播較廣。這時,會有人試圖“用用試試”。其中,世界上總有幾個人可能會發現應用效果不錯,可能會發論文出來呼應。過了幾年,科學家發現好幾個人用到了自己的成果。這時,他一定非常開心:我的研究是有用的!

但從工程師的角度看,情況就不一樣了。面臨的問題是具體問題。他的目的是儘快解決自己眼前的問題。為了這個目的,一般會選擇自己熟悉的、成熟的辦法。科學家的研究成果不一定成熟、多數人也不一定知道,工程師就不一定喜歡用。在工程師的一生中,用的可能都是大學裡學的、許多年前就成熟的東西。這時,他就會覺得:科學研究的用處不大(當然,不同專業領域的感受是不一樣的)。

解決技術問題時,應該多從工程師的角度考慮問題、多聽聽工程師是怎麼說的。科學家的話語權過強的時候,會誤導工程師的工作。如果領導分不清科學家和工程師,科技政策就會被誤導,影響我國的技術發展。 進一步分析:工程師感覺科學研究的作用不大,本質上是“當前的科學研究”和“當前的技術創新”關聯度不高,往往不是在同一個時間點上出現。

工程師承認科學原理有用,但用到的科學原理往往不新鮮、往往不是當代科學家研究出來的。換句話說,在工程師看來,在同一個專案程序中,“透過某項科學研究、才解決了技術創新問題”的情況其實非常罕見。即所謂“一槍難打兩隻兔子”。人們經常發現:先進的技術往往不實用,實用的技術往往不先進。

以上是工程師體會到的現實。但如果從論文、獲獎專案的角度調查,是發現不了這個現實的。因為論文和獲獎專案往往都存在“倖存者偏差”。為了發論文、申報獎項,即便是沒有用到先進理論,也要包裝出來。否則就沒有辦法發表或獲獎。

所以,現實中“包裝”出來的獲獎專案,理論和應用往往是兩層皮。這個專案中有理論研究,也有應用成果。但先進的理論其實對應用成果的作用其實不大。把兩者綁在一起,只是為了滿足評委的胃口、滿足評獎的要求才扯到一起來的。

下面,我從一個工程師的角度,進一步分析科學與技術的關係。

前面提到科學研究和技術創新的分離,實質就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步:

有些技術出現在理論出現若干年之後。比如,牛頓提出人造地球衛星的原理,過了幾百年才真正實現。還有些技術則是出現在理論出現之前。比如,瓦特發明了蒸汽機,才有人研究熱力學;橡膠發明50年以後,才有了高分子科學。” 這就是“科學研究”與相關的“技術創新”不同步。這種“不同步”,導致工程師覺得科學研究的價值低。

人們把“科學”和“技術”並稱為“科技”,體現了科學對技術的推動作用。如果以10年、100年的時間尺度衡量的話,這個答案顯然是對的,科學研究明顯地推動了技術的發展。但是,如果以年為時間尺度的話,新技術往往不是當前的科學發現推動的。所以,一線的技術人員傾向於強調科學和技術的不同。這樣的道理,外行不一定需要知道,專門從事科技工作的人則需要明白。否則,考核機制和工作重點都會出現問題。

另外一個問題經常被問到:工程師是如何利用科學原理的。

按照TRIZ(TRIZ是發明問題解決理論 ,俄語縮寫)的思想,科學發明本質是利用物質的屬性。科學研究讓我們認識了這些物質屬性。但是,用好這些物理屬性並不容易,需要有很好的組合。如果理論足夠好,就能夠把組合的效果計算出來。這是最理想的情況,也是未來發展的趨勢。

但是,工程技術問題受到各種條件的限制,理想不容易實現。 其中的一個原因是:科學原理是描述因果關係的:有因則必有果。而工程師從事的是“求逆”的過程:要達到特定的效果,應該怎麼做?為了達到某一個目的,工程設計的結果不是惟一的、甚至可能沒有“最優”。所以,設計工作往往是需要有經驗的人來完成。這裡需要的就是工程師的經驗。當然,科學原理可以用來驗證人類的設計是不是符合要求。

在實際應用過程中,科學原理的應用也會受到限制。比如,傳熱過程就需要知道物性引數、邊界條件。但這些可能沒有辦法準確得到。這個時候,就需要試驗來解決問題,找到最優點。

高技術往往體現在細節上。人類的設計總是在一定假設下開展的,否則複雜度太高就沒有辦法操作。但現實中總是會出現各種干擾、偏離理想狀態。高科技的難點,最終往往就體現在在極端條件下抑制干擾、實現極端的精確和穩定。為此,需要解決很多問題。

工程師解決問題的時候,就像程式設計師找BUG一樣:每一個地方似乎都是對的,但結果卻不對。這個時候,必須回頭檢驗自己的假設,到底哪裡出了問題。這裡憑藉的往往也是經驗:否則,每一個細節都考慮的話,幾輩子都想不完,問題解決會遙遙無期。

遇到這樣的問題,科學研究可能也會有一定的作用:工程師猜出一個結果來的時候,要科學家去驗證一下。但前提是“先有工程師的猜測,再有針對性的科學研究”。

因為科學家和工程師其實屬於不同的專業。在高科技領域,必須強調這種差異。

打個比方:在水平比較低的單位主辦的運動會上,一個人可能既是長跑冠軍又是短跑冠軍。但在奧運會這樣高階的賽事上,長跑和短跑是兩種不同的運動。必須有針對性的訓練,才能培養出世界冠軍。同樣,在頂級的技術競爭中,也必須知道這種差別。工程師和科學家的專業是不一樣的,必須讓專業的人做專業的事。

有人提出:科學院的科學家為什麼不能改行做工程師?這個當然是可以的。就像可以讓劉翔跑100米短跑,肯定比絕大多數人跑得快。但這個做法好嗎?另外,有人提出:科學院是有一些搞工程的人。他們為什麼不能去解決“卡脖子”的問題?這裡其實涉及到另外一個問題:什麼樣的組織適合做這樣的事情?

對於這些“卡脖子”的技術問題,我國其實已經“重視”了很多年了。為什麼過去沒有解決,甚至越來越遠?這個問題必須想透了再去做,否則還會是老樣子:開始的時候決心很大,最後拍拍屁股走人。解決這些長期沒有解決好的問題,就像下一盤困難的殘局,必須想得深、想得細。如果想得不夠深、不夠細,結果一定是失敗的。

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