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莫宅:从事基础科研的十大通用方法论

2023-1-14 21:07| 发布者: 南极| 查看: 622| 评论: 1|原作者: 莫宅|来自: 毛旗网

摘要:   在从事基础科研的研究思维里,有一批科研方法论的不同定位和路径选择,这些研究方法源于哲学思维的不同,导致了基础科研的结论会走向截然不同的方向,是格致而得到“求真之理”的知见,还是思维偏邪走向怪诞不经 ...

  在从事基础科研的研究思维里,有一批科研方法论的不同定位和路径选择,这些研究方法源于哲学思维的不同,导致了基础科研的结论会走向截然不同的方向,是格致而得到“求真之理”的知见,还是思维偏邪走向怪诞不经,走火人魔,这是科研前置的哲学思维决定的。

  一、数学和物理的关系定位

  对物理现象的观察观测、获取认知的学术特征,主要靠实证建立,猜想的成分不多,而数学的学术特征是从逻辑符号运算关系的推演起步,这就是所谓的“代数”。通过运用代数符号的运算来获得逻辑模拟的输出,因此代数运算过程中可能因符号而发生实体世界未曾有过的输出,比如虎数,数学研究因此会有个性化和猜想的可能性学术。数学这个学科的实证性不够强,有思维浪漫的特征,欧美诺奖发布体系从不考虑数学,诺奖都是基于物理的性质。

  物理的结论可以否定数学,数学却很难否定物理,数学是物理的表达,是后罟的。数学如果否定了物理,也是基于前置的物理常数的背景支撑,比如π值实际精度高于车轮。搞工程科研的人,需要牢牢抓住物理的实证学术,不要沉迷于数学公式的运用,不成熟的公式里只要漏掉了一个物理项,在工程中往往就会不可用、走不通。

  二、科研和科幻的关系定位

  科研需要验证开路,得到物理性的结论。而科幻不需要验证,都是用作者视野。的逻辑想象,推演构造一个相似人类世界的过程和景象。科幻是天马行空的文学思维,而科研是有具体事物输出的。当前有些科幻内容,或许是未来百年后的科研内容,但在当前不具备基础条件的时期,这些内容还是科幻范畴,比如制造反車力K碟(UFO)的技术。有的所谓数学是幻想出一种高维的图形模型,在现实世界中没有可观测、可验证的对应关系,比如十维的“丘成桐-卡拉比流形”,实际上今天还是科幻的范畴,未来它是不是能成为有物理基础的科研,现在不可定论。

  三、论文和验证的关系定位

  论文是逻辑推演的观点为主,试验数据为辅,论文中的数据很少有大规模,多样化实证的数据,多为实验室中的小样本数据,因此学术论文多有验证性不足的特点。不能“相信论文”,只能“参考论文”,而要相信物理试验,可信验证更为关键。需要日后大数量的、多重的反复验证及技术应用,才能知道过去那篇论文的观点究竟是否可信、可靠、可用。

  任何学术期刊上发表的新颖论文观点,都不能立即代表“科学”,因为它有99.9999999.....%的可能性是错误的。“即便是发表在《NATURE》,《 SCIENCE》等一流学术期刊上的论文”,2018年日本诺奖得丰本庶佑说。

  四、现象和抽象的关系定位

  发现现象和逻辑抽象,是能够进行科研思维、发展学术的主要途径。因而要反复及高精度的对一个现象进行大数量级观察、观测,比如采用设立天文台、使用显微镜、做数据库记录、进行概率统计等工具性措施,从大数量级的现象重复中我们可以发现客观事物规律发生的特征,这就是“抽象”。

  抽象思维的对不对,符不符合客观事物及规律,这就是科研思维的水平所在。

  五、定义和训诂的关系定位

  定义就是科研术语成熟后的事物,是观察、观测的核心认知,训诂就是在定义完善的过程中不停地进行思考。训诂会导致不同宽窄、不同范畴的同一类定义结论,概念定义是理论体系构建的最前置。不同的基础概念定义会导致完全不同的科研认知,因此要重视概念定义的变动和训诂。

  比如我们设定了一个东西叫做“计算机软件”,那么隐含着就有了“计算机硬件”,顺理成章地普遍在教科书上阐述“计算机=软件+硬件”。事实上,这是一个常见的设备现象,与计算机的基础原理是不符的。Computer本质上是电子信号自动化的机器设备,通过门电路的逻辑关系能够表达数学计算,也能控制目标任务、还能等效于智能处理,Computer的技术非常复杂。

  六、仿真和验证的关系定位

  计算机“仿真”学术实际上就是技术进化后的工程草图,“仿真”不能完全当。真,实体验证的高可信是基于多层次、大数量验证获得的。美国女大学生用计算机“仿真”模拟的黒洞图像,把它理解为“黒洞拍照”,显然是思维上犯了。“把仿真当真”的错误,这和我们日常的拍照截然不同,人类照相机的照片是具有曾经用手触摸过的验证感受。仿真是起步,验证是推进。

  七、失效和可靠性的关系定位

  事物的效应和失效是对立的,失效发生的概率持续降低,就是系统可靠性的持续提升。失效的控制过程,就是设法提升系统可靠性的研究推进过程,产品,事物的表面现象可以是一样的,但失效却是五花八门的--高温失效、低温失效、电磁辐射失效、腐蚀失效等,控制了多种多样物理环境特征的失效,就是获得了高精度、大范围的可靠性。

  工程科研就是功能效应和失效控制之间的总体把握。

  八、技术物理和系统工程的关系
  处理系统工程是围绕物理建立的,关键是技术物理,而不是理论物理。当代理论物理学当中夹杂了大量的“说不清”,比如相对论、量子、黒洞等等,因而难以构建成为技术应用的系统工程,还很不成熟!

  某一门技术的系统工程的成熟,是技术物理效应的可靠性提升带来的,比如大型民航飞机的高度安全就是要达到10的9次方安全运行起降次数,这是政府局方的审查要求。

  九、机器计算和自动控制的学术关系

  机器计算的技术过程就是化繁为简,用电子信号的机器来工作,获得计算输出是系统目标、控制目标的实现。计算是控制的手段,二者是外和内的环路嵌套关系,因此计算技术和控制技术二者不宜进行学科、学术的切割。

  信息计算与自动控制切割了就是系统的离散化,耦合了就是高效的一体化,我国“863计划”的信息科学与自控科学的学术定位对此做出过误判。

  十、暂时真理和持续进化的关系

  “科学”的认知有持续进化的特征,这种进化形成了人类文明的进化,“科学的内容不是固化不变的。科学认知是一种当前的“暂时性真理”,波普尔定义Science为“可质疑的”事物。但历史上的很多学术权威却常把科学树立为不可质疑的”,并且把自己不同的新颖认知推向“异端邪说”,比如牛顿和今天我国喜欢贬斥民科的一批学者。创新的认知即便不是“科学真理”,但它可能某些条件下“有理”,并不能确认它就是“异端邪说”。

  我们要持续推动人类文明的科学进化,就要保持对“现有科学”结论的质疑、怀疑、审视。

  以上通用的十个研究方法,是我进行科学思维和技术研究的方法论哲学的说明。以此思维方法和特定路径为工具,我长期从事“中国适航科学”、民航航电设备,智能飞控算法,功能芯片设计,操作控制系统等控制科学方向的各类工程科研。

  2023年1月13日晨撰写于兰州百年黄河铁桥边  望见大河奔流

  (作者是国家工信部入库评委、民航局岗位专家、中科院高工)

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引用 云淡 2023-1-14 22:43
诂(gǔ),用通行的话解释古代语言文字或方言字义:训诂。解诂。字诂。

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