研究生和科研工作者必讀蒲慕明科研人生的精彩演講

自讀研究生到現在，我聽過不下300場科學報告，從碩博生、博士后到知名學者、院士和諾貝爾獎獲得者。每場報告下來，我總會問自己從中學到了什么，如果能夠有一兩點哪怕很小的所得，就算是不虛此行。論及近16年來哪次報告對我的科研生涯影響最深遠，首推在清華大學聆聽蒲慕明院士關于創新研究和科研人生的演講。這幾天想給學生寫一個該怎樣成為一名優秀的研究生的短文，一下就想到了先生的演講內容。通過簡單查閱資料，發現蒲先生在中科院神經所和遺傳所都曾經做過相似的一個演講。特別是遺傳所的趙暉、于浩彭兩位學弟已將蒲先生的完整錄音整理成文，這個錄音版的內容與我在清華大學所聽內容基本一致，因此逐字抄錄下來，以饗讀者，同時再一次深深感悟蒲先生的學術思想。

另外，唐小卿的科學網博客有這個演講的另一個版本和理解，大家可以參考閱讀。http://blog.sciencenet.cn/blog-77930-40670.html

蒲先生的演講可以分成四個部分——首先談科學研究的創新性問題，其次是研究生做科學研究應該注意什么，第三是研究有哪些類型和方法，最后是如何看待科學人生的樂趣和挫折。

一、科學研究的創新性

1.      創新的種類

創新就是新穎，看到新的現象，提出新的假說和理論，開發新的分析方法，都是創新。對于剛開始做研究的學生，提不出什么很新的理論或假說，但是可以對收集的數據采用新的分析方法，這也是創新。我們的分析方法都是照著前人研究做的，別人用什么分析方法、比較哪些內容、怎樣進行比較、怎么作圖，我們也照葫蘆畫瓢，有樣學樣地去分析。但如果我們能夠用更好的方法對自己收集獲得的數據進行不一樣的分析，并用不一樣的作圖方式進行呈現，這其實也是一種創新。因為，新的分析和作圖方法常常得到新的信息。生物學里我們公認的很多所謂“參數”其實都是粗略的，不完整的，所以新的分析方法是創新的第一步，尤其是對學生來說。

創新的種類有很多。開發出新的方法和技術，這是創新。為舊的假說提出新的證據，即使沒有提出新的假說，但也是創新。找到兩個原本認為無關的已知現象聯系到一起去，即使沒有發現新的現象，但也是創新。因此，創新并不僅僅局限于發現新的現象，和開發新的方法技術。點點滴滴都有創新。

2.      創新的重要性

雖然創新的種類很多，但并不是每一個新的東西我們都覺得重要，因為很多新的其實是雞毛蒜皮的小事，雖然新，但沒有意思。所以新必須聯系到重要性。你的創新工作大家一聽，“我怎么沒有想到！”要有令人驚訝的成分。所以創新的下一個是重要性。

重要性就是在某個領域里是否做出了公認重要的問題，對這個領域是否有重要貢獻。我們可以把重要問題分為幾類：（1）第一類問題是我們還不知道怎么下手，沒有可下手的線索。比如意識問題，意識是什么東西？這個問題很重要，我們要了解人首先要了解自我意識是什么，但怎么下手？比如發育中的形態建成，一維遺傳信息如何演變三維細胞和組織結構？再比如許多中醫理論的現代醫學內涵是什么？中醫的證候如何用現代醫學術語來解釋？人體經絡的物質基礎是什么？等等。（2）第二類問題是我們都知道重要，而且只要有錢有足夠的人力就可以解決。比如人類基因組測序，比如美國的阿波羅計劃和我國的兩彈一星工程。這類問題遲早都能解決，只要我們下定決心去做。（3）第三類問題是我們最常面臨的問題。就是我們過去有一些線索，但靠這些線索我們能否解決這些問題還沒有把握，這需要我們去做抉擇。做重要的問題需要承擔一定風險，就看你為解決重要問題敢冒多大險，比如可能面臨好多年都發表不出像樣的文章，無法完成各種考核和基金申請。

諾獎得住Peter B Medawar說科學是“The art of soluble”。字面意思是科學是一種解決問題的藝術，其實還有更深一層意思，就是科學是尋找可以解決的問題的藝術。以你現在的能力、現有的技術或手段，這個問題是否可以解決。這不是幾句話可以講清楚的，我們可能要做一輩子，在什么時候做什么重要抉擇，這就是科學。

3.      創新的連續性

創新工作還有一個特點就是連續性。常常有許多民間科學家聲稱他們通過突發奇想，創造了一套新的理論，從來沒有人想到過。這不是我們的創新，我們都是站在其它科學家的肩膀上，是其它科學家工作的延續。用現在的科學語言、科學方法解決你現在面臨的問題。即使是愛因斯坦的工作也是連續的，他的相對論也是基于場論和過去的實驗結果。他雖然有很新的東西，但也是建立在別人的基礎上。所以創新是連續的，都是對以往的修正和補充。

4.      創新的完整性

創新工作要講完整性。什么是完整性，就是好的創新工作必須是所有必需的證據都有，但不是說所有的細節都要。像素描，主要的幾筆能夠把人物的精髓畫出來，這幾筆就是必要的，但很多細節反而是非必要的。

為什么說創新工作要有完整性呢？因為一項工作的完整性會影響這項工作的影響力。比如說一個人有個結論，十年前也有人做過，下過同樣的結論的，但為什么別人不重視他，而現在這個人做出來了，大家就都同意是做出來了呢？因為十年前同樣的結論缺少必要的證據，所以沒有得到重視。所以，證據的完整性對創新工作的影響力非常重要。

完整性包括主要的證據，還包括排除對結果其它可能的解釋。常常寫一個論文，證據很多，送去發表，審稿意見回來說你這些沒有道理，因為另一種途徑可以解釋你的現象，就是完整性缺少排除其它可能性。即使你沒有排除的證據，但你討論到了其它可能性，那其他人就不好批評你。你的工作如何敘述，放在什么框架里進行研究討論，都是完整性的一部分。很多先驅的工作被忽視，可能是時候未到，其重要性還無法被人理解，但大部分時候是先驅工作還不夠完整。

5.      創新的獨特性

有人認為一個現象只要存在，就早晚被人觀察到，因此現象的發現不具有獨特性。然而，雖然不同的研究途徑可以得到相同的結論，但不同途徑的工作一樣重要。有人說文章別人已經發了，和我得出的結論相同，我的工作就不能發表了。但如果你做的研究和別人途徑不同，雖然結論一致，但有獨特性，還是可以發表的。而且，相同的證據，可信度可以大不相同，比如實驗error bar比別人大很多，可信度就低。一個人做的實驗漂不漂亮，與實驗過程徹不徹底、嚴不嚴謹都有關。所以，同樣的實驗也有獨特性，因為可信度不同，影響力也不同。另外，同樣的結果，有不同的表述方法，為什么做這個實驗，按什么順序表述結果，論點支持的假說和不支持的假說，為什么不支持，還有不同的寫論文的風格，每一個論文都不一樣，即便是同樣的東西。每個人都有不同的風格，做科學家慢慢就有獨特性出來，每篇好的論文都是一件藝術品。讀論文不僅要看內容，還要看表述方式與寫作風格，這都要品味學習。

6.      創新的及時性

創新工作是有及時性的。你的工作什么時候做出來的，出來太晚就不是創新了，科學競爭越來越激烈。

二、研究生做科研應該注意什么？

1.      知道一個科學發現是怎樣產生的比知道這個發現更重要。

讀文獻聽報告，不要只記住結論，還要知道結論是如何得來的，是怎樣產生的，要多問Who? Where? Why? 讀文獻要知道是誰做的？為什么要做這個工作？結論可不可靠？

了解科學發現，要知道產生重要工作的背景，這在教科書里常常被忽略，只給了結果，而科學文獻常常是被扭曲的。現在的科學文獻很像是八股文，從前言到結果順理成章，天經地義。其實大多數科學發現都是碰來的，你要知道它的歷史，是怎么來的，你才會碰到。論文只會告訴我們科學發現的最終結果，而不會告訴我們其中的曲折過程。我們只有知道大家工作是怎么來的，在你碰到機遇時才會做出類似的抉擇，開展自己的創新工作。所以聽報告時學生要會提問，如果實在提不出，可以問：“你為什么做這項實驗？”

2.      知道從哪里找信息比知道信息更重要

 現在的文獻信息量太大，讀得太多當你想的時候一下就想到了別人的工作，對你自己的工作會有抑制性和限制性，導致我們無法做出正確的判斷。讀什么呢？讀重要工作的歷史，讀好的綜述，這個領域怎么發展。查文獻是去檢測你的結果，不要任意下載什么文獻都讀。建議新的電腦上都貼上一個標簽“過度無選擇性的閱讀有礙健康”

3.      知道怎樣去敘述一件事比知道這件事更重要

聽了和看了的內容，你沒有講述出來，還不是自己的東西。敘述是邏輯整合的過程，什么先說，什么后說，因果關系是清楚的。你把東西裝載腦子里，最好的方式是告訴別人你看了這個文章，它為什么重要。為什么口頭報告很重要呢？是你把知道的信息整合講出來，該講的講，不該講的不講。這個訓練非常重要。

科學是一個社會現象，做科學是要跟人交流，交流就需要敘述，包括寫的敘述和說的敘述。做科學的樂趣很大一部分源于跟他人的交流，同行懂你的東西，說你的東西做的漂亮。交流過程中得到人家的肯定，是科學樂趣的主要來源。還有就是去申請postdoc，現在流行skype-和phone- interveiw，就是檢測你的口頭交流能力，敘述你的想法，對未來實驗室的貢獻等。有效的科學交流是需要訓練的。而交流的能力是所有職業都需要的。

4.      知道什么是“未知的” 比知道什么是“已知的”更重要

教科書常常不告訴你什么是未知的，只告訴你已知的。但是做科學就是要把未知的變成已知的。所以，你要知道什么是未知的，你才能去做。加入什么事情都知道，那么科學就沒有什么好做的了。現存的知識存在不完整性和不可靠性，科學進展就是要修正現存的知識。好的教科書和好的綜述會告訴你什么是未知。好的綜述要看conclusion remark，告訴你什么東西是未知的，什么東西是下一步要去解決的。

5.      自我教育比找到好導師更重要

  讀一些偉大科學家自述創新的過程，是學會創新的最好途徑。創新是怎么學來的？就是跟最會創新的人學。最重要的創新是怎么發現的？就像偵探小說一樣，很有意思。他們會介紹當時面臨的最大問題是什么？有什么困難和挑戰？在那種情況下，他們是怎樣去想，怎樣去繞過這個問題去思索。

特別推薦一本書，所有同學和所有的科學家無論老少都可以去讀Peter Medavar寫的《Advice To A Young Scientists》。蒲慕明先生讀這本書時已經45歲，他每隔幾年去看一下都有新的收獲。他以一個很好的科學家的眼光去Interview一大群生物學家。他說，你的創新工作是怎么做的？你的獲取歷史是什么？有名的人都在這里被采訪過，非常好的一本科學記錄。

很多人不喜歡讀書，而是喜歡上網，那么建議你看最好的科學家網站www.webofstories.com，最好的科學家每個人都有幾個鐘頭的訪問稿，從最年輕的時候開始，他們所有時期的重要工作，他們是怎樣去做的，所有的自述并不是從頭到尾，而是隔五分鐘。你只要進入這個網站，就可以隨便跳到一個感興趣的，比如沃森談克里克，克里克談沃森，很方便。

三、研究的類型和方式

1. 探索性研究和假說驅動性研究   

研究的方式有很多，主要的有兩種，一種是探索性的研究，一種是假說驅動型的研究。探索性研究的目標是找新現象。就是你要去探索，但是你沒有目標，就像大海撈針一樣，不知道會探索出什么東西來。比如對于已經通過動物或人體試驗證明有效的新型化合物，探究其體內的作用機理；利用各種組學技術發現可能受藥物調控的潛在基因和蛋白；在隨機誘變的群體中尋找潛在的基因突變體等等。

雖然探索性研究沒有既定目標，但事實上，大海撈針也需要很多引導。不然，你的探索不會成功。引導的因素是什么呢？有些是直覺，有些是想象，有些是經驗，有些是膽識，還有一些是模糊的假說。我們說探索不是假說推動的，但是常常有模糊的假說。最好的例子就是細胞重新編程。山中伸彌的諾貝爾獎就說，IPS是要從體細胞變回干細胞。這是探索性的，他只有一個非常模糊的假說。假說就是，分化過程是轉錄因子主導的，各種轉錄因子造成分化。我現在假想也許有轉錄因子，讓體細胞向反方向造成分化，我只要找到對的轉錄因子就可以有效。這是一個模糊的假說，但是怎樣去找？還需要一些直覺，一些選擇，這是探索性的研究，但帶有一點導向。在山中伸彌的工作之后有人提出，能不能通過重編程，將alpha胰島細胞直接變成beta胰島細胞？這樣就不需要先變成干細胞再分化成別的細胞了。如果都是轉錄因子，為什么不可以呢？一個中國學生花了3年時間去做，也選擇了各種組合，最后選出來了。

假說驅動型研究比較固定。我們已經看到了某種現象，比如我們的目的就是提出一個非常明確的假說，來說這樣的假說可以說明這個自然現象。然后，我要證明我的假說是不是正確。這樣的現象常常是已知現象中的有意思的現象，在中間提出一個令人驚訝的、別人沒有想到的關系。

好的假說必須提出一個好的因果關系。某個基因在發育中很重要，這不是一個假說。有因果關系，從A到B，才是假說。假說驅動的研究是非常基本的研究途徑。通常一個假說要給一個因果關系。檢測假說，其實就是為這個因果關系尋找證據。舉個例子，你發現系統里A導致C(A—C)，已知另一個系統B導致C(B—C)，你把它們連接到一起提出假說，就是A到C必須通過B，即A—B—C。要檢測這個關系，就是拿掉B，看A有沒有辦法產生C。假如沒有B，A照樣可以產生C，則假說被推翻，沒有繼續下一步的必要。反過來，假如沒有B，A不能產生C，則B是A—C的必要條件。同時你還要檢測其它現象，比如在你的系統里是否能夠看到A—B和B—C？如果你發現A—B，同時即使沒有A，也可以檢測到B—C，則B是A—C的充分條件。既是充分也是必要條件的B，那么A—B—C的因果關系在你的系統里就暫時可以成立了。事實上，大部分科研就是研究因果關系。

我們的研究生在課題報告的時候，ABCDE因果關系一大堆，他要做的實驗都是不完整的。如果你的研究涉及ABCDE一大堆分子，你就要找出最重要的ABC，先把三者解決了，然后在做ABCDE。你會發現，光做ABC就需要做很久，就能出一篇Cell，就不需要做ABCDE。因為你要做完整一個工作，完整性看起來很簡單，但事實上并非如此。當然，還有很多細節，你拿走B的時候，處理是不是特異的，是不是在拿走B時，其它的東西也被破壞了？例如你用藥劑阻斷B，這個藥劑是不是有充分的特異性，其它條件有沒有改變？還有很多藥理實驗沒有100%的效果，你怎么對待這樣的結果？我們最常見的就是B被阻斷之后，A造成C的數量大大減少，一般會認為這個假設成立。但為什么C沒有完全消失？是因為B的阻斷不徹底還是A可能有不同的途徑可以達到C，也就是A—D—C。假如后面的情況成立，那你的假說就失去了強度，你一定要回來找原因，到底為什么阻斷B只是部分地有效。如果用多種方法阻斷B都只能得到部分效果，那就應該尋找D，在A—C中，D可能比B更重要。這樣你就應該放棄原先的假說，即便原來的假說非常新穎，非常吸引人。你是堅持還是放棄原有假說變成了一個關鍵的問題。

我們假定A—B—C，但真正的關系可能是A—D—C，B可能只是影響D，是D存在的必要條件。拿掉B會影響A到C，但不表示B就是因果關系中的一環。即使B—C是充分的，但因果關系仍可能是A—D—C。要真正令人信服，你必須