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创新之路-自动化学报退稿说明-“钱学森之问”

huhush1  发表于 2010/8/14 12:18:38      1774 查看 1 回复  [上一主题]  [下一主题]

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    看到“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”的“钱学森之问”,就想到笔者文章“HHS自控调节理念”的“退稿说明”,而这个“退稿说明”是中国自动化技术权威杂志发给的,代表中国自动化学界对学术发展的指导思想,而自动化又是科学技术的前沿,因而感到“退稿说明”好像从某些角度回答了“钱学森之问”。

       碰到用程序控制“过渡过程”的问题,学习自控方法时,感到“经典自控理论”是在想办法,把模拟电路控制系统中不同性质的零部件(机械的、电子的),转换成可互连的传递函数,连成整体后,通过分析模拟电路的控制性能,来确定各零部件的参数。而现在是要解决用计算机程序的控制方法,计算机程序利用的是电脑,没有那么多零部件,还需要这个转换吗?直接用微分前的物理公式多省事,于是笔者提出“HHS自控调节理念”,核心是一个过渡过程可用多个物理公式来描述,它的不同阶段,可用最适合的物理公式来控制,并编写几个典型算法以及调试算法的工具。详细请看gkong.com的自控设计论坛huhush的“三论何必穿PC新鞋,走PID独木桥,详解HHS自控理念”系列贴子。可下载算法、工具,供对比探讨。

    “钱学森之问”:2005年温家宝总理在看望著名物理学家钱学森时,钱老曾发出这样的感慨:回过头来看,这么多年培养的学生,还没有哪一个的学术成就,能跟民国时期培养的大师相比!钱学森认为:“现在中国没有完全发展起来,一个重要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,没有自己独特的创新的东西,老是‘冒’不出杰出人才。”   举例说国家最高科学技术奖自2000年设立以来,共有14位科学家获奖,其中就有11个是1951年前大学毕业的。

    “退稿说明”是这样回答的:“在控制理论与技术的发展历程中,存在着两种不同的"研究哲学"。工程和应用背景的学者们比较喜于和长于"从物理到物理"的研究哲学,直接面向实际问题和实际对象,对已经揭示的控制原理和规律能够提供直观和易于理解的阐述,在工程教育和现场应用中具有不可忽视的作用,但一般不易于发现新现象和新规律,形成严密的控制理论。数学和理论背景的学者们比较喜于和长于"从数学到数学"的研究哲学,面向系统问题和理论模型,对已经揭示和正在形成的控制原理能够发现新现象和提供新规律,形成比较严密的理论但还属于有待应用学者们再研究的基础理论,毕竟马克思也认为"一门科学,只有当它成功地应用了数学,才能看做很好地发展了的",但不易于为众多的工程师们所理解和认同,处于"曲高和寡"的尴尬状态。多年以前,就有有识之士倡导和力行 "从物理到数学,再从数学到物理"的研究哲学,以期避免一种倾向掩盖另一种倾向,但这何尝是一件容易的事。鉴于本刊的征稿范围,不可能也不准备成为这种讨论的场地,敬请本文作者予以理解,”

    回答一:“在控制理论与技术的发展历程中,存在着两种不同的"研究哲学"”。

    真的存在着两种不同的"研究哲学"吗?

    首先,物理的定律绝大多数都是用数学公式表达和应用的,因此绝对不可能存在"从物理到物理"这种方法。笔者的文章是提到“用物理规律控制物理过程”,但也用了立方程、解方程的数学方法,而且文中介绍了几个应用例子都是“算法”,怎么就给文章判个"从物理到物理"

    其次,自控界存在"从数学到数学"的方法吗?经典自控理论的第一步就是建数学模型,就是从物理到数学,而且是关键的一步(如何建非线性系统和时变系统的数学模型,是现代控制理论要攻克的难题),不仅如此,在从前一个数学到后一个数学之间,肯定要观察前一个数学在实际应用中的优缺点,这是“数学——物理”过程,“后一个数学”搞成了,不需要到物理过程中检验吗?所以自控界也不存在"从数学到数学"的方法。

    为何要制造两法谁好之争的战场?如果搞自动化的后辈们都被教育成只崇尚并不存在的"从数学到数学",崇尚理论脱离实际,我国的自动化界一定“老是‘冒’不出杰出人才”。

    因这方面的问题涉及科学发展的根本问题,要多说几句。

    “科学”就是“自然——逻辑推理——自然”过程。数学是逻辑推理中量化的、精确的部分,但不能说它就比其它的逻辑推理高一等或好一等,更不能说,只有数学才能创新。

    科学的第一步是观察(实验详查),然后“逻辑推理”,发现自然现象的因果关系。自然现象是“有因必有果”和“有果必有因”的,丝毫对应的。自然现象的“因”和“果”是深不可测的,因此我们才不断进行科学研究,不断提出“为什么”,寻找自然现象中更多的“因”和更多的“果”。

    逻辑推理没有高低之分,不能说1+1=2的逻辑价值就低于微分方程逻辑的。因为没有1+1=2的逻辑基础,连数学这门学科都不存在了,谈何微分方程。而创新恰恰常发生在这类1+1=2的基础逻辑上。因它是基础,在上面可盖各种高楼大厦。又因它看似简单,易被忽视或意想不到。好多的发明专利就是窗户纸——一捅就破。(问个有趣的问题:人类发现1+1=2所花的时间与1+1=2至微分方程花的时间相比,那个长?)

    苹果从树上掉下,人人都见、世世代代都见,而牛顿见了就有所创新了,他是"从数学到数学"吗?他看到苹果从树上掉下,触发了脑中已有的一个“文字逻辑推理”——物体在外力作用下才能改变运动状态,于是去找这个外力,在数值上去确定这个外力,于是有了万有引力定律。“在数值上去确定这个外力”只是发现万有引力定律过程中的一个步骤。(苹果-牛顿-万有引力可能是个故事,也可能牛顿是从天体做圆周运动,其向心从何而来的逻辑推理,有了物体间有引力的想法,但改变不了“文字逻辑推理”是“发现”的起源。)

    就拿自动化学报推崇的"从数学到数学"来说,在从前一个数学到后一个数学之间,肯定要观察前一个数学在实际应用中的优缺点、可能从那个方向改进或突破,这不就是“文字逻辑推理”吗?这,才是发明创造的起源。

    当发现有新“因”后,就应立即问是否会有新“果”,当发现有新“果”后,就应立即问是否会有新“因”,探寻这新“因”“果”就是科学研究,科研课题就出来了,创新开始了。

    要多‘冒’出杰出人才,就要多培养会逻辑推理的人,善于逻辑推理的人,遇事都要逻辑推理一番的人,细微中发现新“因”“果”。

    培养方法是讲清前人如何由“因”及“果”的,如何由不同“因”及不同“果”的, 如何由不同“果”及不同“因”的,以及用前人的“果”时,一定要搞清这个“果”的“因”和你现在的“因”是否相同。而不是只讲“果”(知识)。

    人们对“有果必有因”常常忽视,这是造假得逞事件层出不穷的根本原因。造假的方法是把他的“果”吹得天花乱坠,头头是道,“因”是牵强附会、专家顶替、只字不提。统计一下我们的高中毕业生上当的比率,就是我们教育水平的重要指标。

    产生“经典自控理论”的“因”,是要分析模拟电路的控制性能,模拟电路利用的是放大器、电阻、电感、电容。现在是要分析计算机程序的控制性能,计算机程序利用的是电脑,“因”有如此大的变化,“果”是否跟着变,不值得探讨吗?特提出“HHS自控调节理念”这个“果”供探讨不应该吗?

        

    回答二:“直接面向实际问题和实际对象,……不易……形成严密的控制理论”。

    “退稿说明”把“严密的控制理论”推崇为科研的终极目标。把人也分成有无“理论背景”两个等级,而且搞工程的工程师们属没有“理论背景”级。于是,自动化文章中,一会是“经典控制理论”,一会是“现代控制理论,还有“智能控制理论”……开口闭口就是“理论”。于是笔者在和自动化界的人交流HHS自控调节理念时,有多位问,“你的理论依据是什么”,“是属于……理论”。看来“理论”是自动化界的“灵魂”。

    引导学子热衷从“理论”到“理论”,推崇“曲高”理论,不检讨为何“和寡”,把“和寡”怪罪于“众多的工程师”,自然“老是‘冒’不出杰出人才”。

   

    仔细看看现实,“理论”这个词被附加上褒贬含义,弄成意义含糊不清而又事关重大的词汇,而且“理论”泛滥成灾,冒出不少“养生理论”。

    它事关重大:是否有“理论依据”或够不够“理论水平”往往决定一项创新研究的命运。对一个人,“理论水平”往往决定人生。因提出***“理论”,***人就可红极一时。诱人的“理论”迷魂阵正在束缚人们的创造力,尤其是对学子的影响。

    然而“理论”究竟是什么东西?有确切的定义吗?“理论”是真理的代名词吗?“形成严密理论”就是创新吗?论文就是“理论”吗?文章的和人的“理论水平”的评价点有那些,高和低的标准是什么?

   

    谁能回答这个问题?

    笔者只能就此问题谈点零乱的看法:

    牛顿运动定律算“理论”吗?如果是,则这类“理论”属于对一定条件下的自然现象的描述(因果关系)——常说的自然规律,当我们用它的公式计算需要的驱动力时,又可把它看成是一种方法。

    说“自然现象的描述——常说的自然规律”,两者不是一回事吗?笔者感到不是一回事。自然界是错综复杂、深不可测的,人只能看到它在某个条件下某个方面的现象,然后定性地或定量地把它描述出来。千万记住,它是在我们所具有的观察手段下得到的、某个条件下的、某个方面的,所以不能轻易说,它就是自然规律。

    这类“理论”,它不是人为“形成”的,是发现的;评价它,只能从它符合自然现象的程度上来分。决无“曲高”“曲低”之分。

    看看“经典控制理论”这个“理论”的实质,它是把系统转换为“微分方程-拉普拉斯变换-传递函数”类型的数学模型,然后用数学方法去分析它的性能,得到改进系统性能的方法。所以是属于方法类的“理论”。现代控制理论也类似。

    只有符合自然变化规律的方法才能用,能用的方法也就含有描述自然规律的成份。

    这类“理论”,可由人发明出来。方法是针对某个课题的,评价它,只能就该课题而言,评价点是:效果、适用范围、成本和容易掌握的程度。显然,对后一点,是越简单越好,而不是越深奥越好。常听见师傅训徒弟:“这样简单就解决了,搞得那么复杂,真笨!”。显然是无法用“曲高”“曲低”去评价的。

    至于“***理论”,其实是***的观点,若不是胡编乱造,它可划分到上述两类之中。

    对看破红尘的人,“理论”就是那么回事,而对初出道的学子来说,有天大的影响。

    “理论”叫得越响的学科,其进步越慢。发展越慢的学科,越拿“新”“理论”玩。

    拿“理论”这个含糊不清的词来忽悠学术界,对“‘冒’出杰出人才”有百害而无一利。

    回答三:人有“工程和应用背景的学者们”和“数学和理论背景的学者们”之分。

“数学和理论背景的学者们”研究的成果是“曲高”的。言外之意,“工程和应用背景的学者们”研究的成果是“曲低”,自动化创新的重任只能“数学和理论背景的学者们”才能担当,自动化学报的殿堂只能由他们来登。

“工程和应用背景的学者们”!你们在学校都学了些什么!,一点理论也没学!叫你们“学者”真有点高抬了

    这不就是“老是‘冒’不出杰出人才”的“背景”吗?

   

    回答四:“鉴于本刊的征稿范围,不可能也不准备成为这种讨论的场地”。

    笔者的文章只是提出一种自动控制新思路,要说明新思路好,自然要和现思路做些比较,并说明笔者的思路是怎么产生的。这不属自动化学报的征稿范围吗?

    “退稿说明”并没评价此思路本身——有没有道理、有没有新意,而是拉扯到"从物理到物理""从数学到数学"两种科学研究哲学谁好之争中。

    更有意思的是,一方面说本杂志不参与这个讨论,但又对讨论下了结论,武断地肯定一方:"从数学到数学"才能“形成比较严密的理论”——有前途。更有甚者,还拿马克思压人。

    学术杂志是百家争鸣的地方,现却在搞一言堂。一言堂的学术环境正是“‘冒’不出杰出人才”的原因。

   

    要解决“钱学森之问”,除了政府、学校采取有力措施外,我们每个与科技有关的人,都要出力。分析出现“钱学森之问”的原因,努力避免和克服,形成一个没有上述缺陷的好环境,尤其对于我们的学子们。鉴于此,笔者发此议论。

(“HHS自控调节理念”文章见gkong.com 自控设计论坛 huhush 的相关帖子)
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