当工程师遇到科学家

原创 郭朝晖 蝈蝈创新随笔 昨天

  科学和技术有着密切的关系。但是，真正认识清楚的人却不多。这些模糊认识，严重影响我国高科技的发展。

  首先，从科学家和工程师的角度看问题，答案往往是不一样的：科学家常常发现自己的研究有用，工程师经常觉得前沿的研究没有用。为什么会有这样的差别呢？

  某个科学家有了科学发现以后，就会发表出来。很多人会看到这个成果。假如科学家的论文发表在档次比较高的期刊上，成果就会传播较广。这时，会有人试图“用用试试”。其中，世界上总有几个人可能会发现应用效果不错，可能会发论文出来呼应。过了几年，科学家发现好几个人用到了自己的成果。这时，他一定非常开心：我的研究是有用的！

  但从工程师的角度看，情况就不一样了。面临的问题是具体问题。他的目的是尽快解决自己眼前的问题。为了这个目的，一般会选择自己熟悉的、成熟的办法。科学家的研究成果不一定成熟、多数人也不一定知道，工程师就不一定喜欢用。在工程师的一生中，用的可能都是大学里学的、许多年前就成熟的东西。这时，他就会觉得：科学研究的用处不大（当然，不同专业领域的感受是不一样的）。

  解决技术问题时，应该多从工程师的角度考虑问题、多听听工程师是怎么说的。科学家的话语权过强的时候，会误导工程师的工作。如果领导分不清科学家和工程师，科技政策就会被误导，影响我国的技术发展。

  进一步分析：工程师感觉科学研究的作用不大，本质上是“当前的科学研究”和“当前的技术创新”关联度不高，往往不是在同一个时间点上出现。

  工程师承认科学原理有用，但用到的科学原理往往不新鲜、往往不是当代科学家研究出来的。换句话说，在工程师看来，在同一个项目进程中，“通过某项科学研究、才解决了技术创新问题”的情况其实非常罕见。即所谓“一枪难打两只兔子”。人们经常发现：先进的技术往往不实用，实用的技术往往不先进。

   以上是工程师体会到的现实。但如果从论文、获奖项目的角度调查，是发现不了这个现实的。因为论文和获奖项目往往都存在“幸存者偏差”。为了发论文、申报奖项，即便是没有用到先进理论，也要包装出来。否则就没有办法发表或获奖。

   所以，现实中“包装”出来的获奖项目，理论和应用往往是两层皮。这个项目中有理论研究，也有应用成果。但先进的理论其实对应用成果的作用其实不大。把两者绑在一起，只是为了满足评委的胃口、满足评奖的要求才扯到一起来的。

  下面，我从一个工程师的角度，进一步分析科学与技术的关系

  前面提到科学研究和技术创新的分离，实质就是“科学研究”与相关的“技术创新”不同步：

  有些技术出现在理论出现若干年之后。比如，牛顿提出人造地球卫星的原理，过了几百年才真正实现。还有些技术则是出现在理论出现之前。比如，瓦特发明了蒸汽机，才有人研究热力学；橡胶发明50年以后，才有了高分子科学。” 这就是“科学研究”与相关的“技术创新”不同步。这种“不同步”，导致工程师觉得科学研究的价值低。

   人们把“科学”和“技术”并称为“科技”，体现了科学对技术的推动作用。如果以10年、100年的时间尺度衡量的话，这个答案显然是对的，科学研究明显地推动了技术的发展。但是，如果以年为时间尺度的话，新技术往往不是当前的科学发现推动的。所以，一线的技术人员倾向于强调科学和技术的不同。这样的道理，外行不一定需要知道，专门从事科技工作的人则需要明白。否则，考核机制和工作重点都会出现问题。

  另外一个问题经常被问到：工程师是如何利用科学原理的。

  按照TRIZ的思想，科学发明本质是利用物质的属性。科学研究让我们认识了这些物质属性。但是，用好这些物理属性并不容易，需要有很好的组合。如果理论足够好，就能够把组合的效果计算出来。这是最理想的情况，也是未来发展的趋势。

  但是，工程技术问题受到各种条件的限制，理想不容易实现。

  其中的一个原因是：科学原理是描述因果关系的：有因则必有果。而工程师从事的是“求逆”的过程：要达到特定的效果，应该怎么做？为了达到某一个目的，工程设计的结果不是惟一的、甚至可能没有“最优”。所以，设计工作往往是需要有经验的人来完成。这里需要的就是工程师的经验。当然，科学原理可以用来验证人类的设计是不是符合要求。

   在实际应用过程中，科学原理的应用也会受到限制。比如，传热过程就需要知道物性参数、边界条件。但这些可能没有办法准确得到。这个时候，就需要试验来解决问题，找到最优点。

   高技术往往体现在细节上。人类的设计总是在一定假设下开展的，否则复杂度太高就没有办法操作。但现实中总是会出现各种干扰、偏离理想状态。高科技的难点，最终往往就体现在在极端条件下抑制干扰、实现极端的精确和稳定。为此，需要解决很多问题。

   工程师解决问题的时候，就像程序员找BUG一样：每一个地方似乎都是对的，但结果却不对。这个时候，必须回头检验自己的假设，到底哪里出了问题。这里凭借的往往也是经验：否则，每一个细节都考虑的话，几辈子都想不完，问题解决会遥遥无期。

   遇到这样的问题，科学研究可能也会有一定的作用：工程师猜出一个结果来的时候，要科学家去验证一下。但前提是“先有工程师的猜测，再有针对性的科学研究”。

   在我的前一篇文章中，谈到科学院不一定适合搞“卡脖子”的技术问题。就是因为科学家和工程师其实属于不同的专业。在高科技领域，必须强调这种差异。

   打个比方：在水平比较低的单位主办的运动会上，一个人可能既是长跑冠军又是短跑冠军。但在奥运会这样高级的赛事上，长跑和短跑是两种不同的运动。必须有针对性的训练，才能培养出世界冠军。同样，在顶级的技术竞争中，也必须知道这种差别。工程师和科学家的专业是不一样的，必须让专业的人做专业的事。

   有人提出：科学院的科学家为什么不能改行做工程师？这个当然是可以的。就像可以让刘翔跑100米短跑，肯定比绝大多数人跑得快。但这个做法好吗？另外，有人提出：科学院是有一些搞工程的人。他们为什么不能去解决“卡脖子”的问题？这里其实涉及到另外一个问题：什么样的组织适合做这样的事情？

   对于这些“卡脖子”的技术问题，我国其实已经“重视”了很多年了。为什么过去没有解决，甚至越来越远？这个问题必须想透了再去做，否则还会是老样子：开始的时候决心很大，最后拍拍屁股走人。解决这些长期没有解决好的问题，就像下一盘困难的残局，必须想得深、想得细。如果想得不够深、不够细，结果一定是失败的。