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1. 达摩面壁,慧可立雪——研究所学什么

1. 达摩面壁,慧可立雪——研究所学什么

作者: 孙小鑫的心 | 来源:发表于2019-11-29 21:10 被阅读0次

    绝大多数研究生都知道,念研究所就是为了要学习「做研究的方法」和「解决问题的方法」。但是,什么是「研究的方法」?毕业后有用吗?很多人不知道如何作答。此外,产业界、政府机构和学术界解决问题的方法有什么不同?先进国家和台湾所需要解决的问题,以及解决问题的方法是否相同?这就更少有人能答得上来。

    有些人说研究所学的以后不一定会有用;有人更干脆的说,研究所本来就是象牙塔,里面教的跟外面所需要的根本不相干,毕业后当然不会有用。

    的确,硕、博士班所学到的知识未来往往用不着,因为你毕业后的工作内容跟论文的研究主题可能毫无关系;但是,产业界、政府机构和学术界解决问题的方法和程序大同小异,所以你学到的研究方法是可以一辈子受用的。

    不管是学术界或实务界,典型的研究(research)工作有两种,其一是为一个重要的问题寻找严谨而可靠的答案(answer to a problem),其次是为现存或未来的问题寻找更好的解决方案(solution to a problem)。而「研究的方法」就是找出这些答案或解决方案的方法。

    你可以用这些研究方法来解决职场上所遭遇到的问题,也可以用它来回答人生中许多重大的问题。譬如研究基金或股票的涨跌,研判国际财经新闻报道的正确性与完整性,或者从网络上的各种医疗咨询为自己和家人寻找可靠的医师和疗法。

    所以研究所里面学到的方法,是一种可以终生受用的能力。


    研究的目的是寻找正确的答案

    要找到似是而非的答案很容易,你在网络上问任何问题,都会有人给你答案;只不过这些答案不一定可信,你要如何分辨这些咨询的可靠性或互补性?也许这个问题已经有许多人在网络上给过不同角度的可靠答案,但是你要用什么方法才能找到它们,并且辨识它们?如果你的搜寻策略不恰当,它们将会被掩埋在网络上数不尽的谬误、粗劣资讯中,你要如何进行一系列的搜寻和筛选,才能过滤掉没有用的资讯?当你找到它们之后,要如何分析、对比才能拼凑出问题的完整答案?

    要找到正确的答案绝非容易的事,它需要一套严谨的训练过程,才能培养出找到答案的方法和能力。这就是研究所存在的第一个目的。

    如果你要为重大的问题寻找正确的答案,你将需要一系列的方法和能力:(1)搜寻相关文献,研判文献的可靠性与品质,并迅速过滤品质较差的;(2)分析优质文献的观点、证据与推论过程,以确定它们各自的得失与短长;(3)比对不同文献的见解与相互的批评,以便找出所有文献中仍有待进一步厘清的疑点;(4)汇整既有文献中可靠的部分,拼凑出事实的较完整面貌,并盘点其中尚待厘清的疑点;(5)对尚待厘清的部分进行第一手的调查或研究,以便获得问题的完整答案——这就是研究的方法和完整的程序。

    请注意,这五项能力的前四项都跟文献回顾或批判性思考有关,只有最后一项跟创新有关。而且文献回顾并不只是要消极吸收既有的知识,更要积极对既有知识进行批判、汇整与评价,甚至还要从过去的文献寻找创新与突破的线索。所以,文献回顾在研究工作中扮演着攸关成败的角色,它可以提升研究人员的批判能力,甚至还可以孕育出创新的策略,是创新变得比较容易,也可以降低研究过程的风险和成本。

    当你在职场或人生中面对任何重大的问题、困扰或抉择,而必须在众说纷纭中找到正确的答案时,你就会发现论文研究过程中所学到的方法,可以帮你找到最值得相信的答案,以及该采取保留态度的疑点。譬如,当你最关心的人不幸罹患癌症或不常见的疾病,而你又不确知地方医院的诊所与处方是否可信,也不知道是否需要劳师动众转移到病床严重不足的台大医院,或者该找台大医院的哪一位医师时,你将会发现,研究所里所学到的方法和能力,可以帮你厘清问题。


    最省时省力的创新策略

    无论是学术界或企业界,研究的踪迹目标都是为了创新:学术界在寻找具有突破性、革命性的原创(original)答案,企业界在寻找破坏性创造(creative destruction)的新颖技术或方法,以便设计和生产出杀手级产品,垄断市场扩大利润。

    然而,创新的过程不可以完全依赖灵感和运气,因为它们的不确定性和风险都太高,而且它们都是学不来的。

    真正好的研究方法,是先从批判性的文献回顾,了解前人的失败经验和教训,以避免重蹈前人走过的陷阱和坎坷路,从而降低风险和缩短研究所需要的时间和资源;接着充分吸收前人的智慧,站在巨人的肩膀上,以便先立于不败之地;最后才能分析既有答案的缺点与不足处,用自己的创意(聪明和运气)想出改进的办法,以便突破既有,推陈出新。

    创新并非莽张飞式的蛮干,而是先吸收既有的优点和教训,再把创意用在刀口上——用在完成最后一里路。学术研究更不是「与过去无关」的创新,而是一边攀登巨人的肩膀,一边从俯视全局的高度寻找创新的机会,规划创新的策略与路径。

    所以,研究工作的第一步是批判性的文献回顾,而不是关起门来闭门造车。如果想要回避掉文献回顾,完全靠自己的聪明来产生创意,往往会以为在从事创新的研究,其实研究的主题、方法、证据与论证过程毫无新颖之处,而且视野还远比既有的研究更狭隘,观点与证据更粗糙,论证过程更薄弱而充满谬误推论。这种研究风格被称为「闭门造车」(re-invent the wheel),意指人类使用并改良轮子已经有两千年的历史,如果你完全罔顾过去累积的经验和智慧,而自以为是的打造出一个三角形或四方形的轮子,这种「新颖」的答案远不如既有的圆形车轮,而是一种毫无价值的倒退——我们会在下一章看到具体的案例,用以说明「闭门造车」的后果。

    也就是说,「研究=站在巨人的肩膀上+创意」:先进行批判性的文献回顾,再用前人的经验与智慧,降低研究的风险和成本,缩短完成计划的时间,并且提高研究的成果与品质。

    牛顿说:「如果我看得比别人更远,那是因为我站在巨人的肩膀上」。他之前的两大巨人就是伽利略(Galileo Galilei, 1564-1642)和开普勒(Johannes Kepler, 1571—1630),前者的钟摆实验和自由落体实验揭露了地球上的运动定律,后者的行星轨道观察和理论总结了天体的运动定律,而牛顿三大运动定律则是统合两者的理论——如果没有伽利略和开普勒的理论当前导,牛顿恐怕终其一生都不可能完成其旷世巨作。加入连牛顿这样的天才都必须要「站在巨人的肩膀上」,一般人更加如此。


    太空竞赛的教训——文献回顾在应用研究中的重要性

    影响研究成果与品质的关键因素有三个:个人才智,运气和文献回顾的能力。愈是具有革命性、原创性的研究成果,愈需要仰赖个人的才智和运气,但是研究失败的机会也愈高。反之,愈是应用导向的研究,愈需要控制风险与成本,而且也愈是仰赖文献回顾的能力。美苏太空竞赛就是很好的案例。

    太空竞赛的胜负攸关一个国家发射间谍行星和长程核子导向飞弹的能力,因此美国率先在一九五五年宣布太空计划,预定要在两年内发射第一枚人造行星。苏联马上跟进,但是却在两年后先驰得点,完成行星的轨道运行;而晚两个月发射的美国的火箭却在全国瞩目中爆炸,使苏联赢得了第一回合的胜利。随后,苏联太空人又在一九六一年完成轨道任务后安全返航,创下人类太空旅行的第一个记录,再次打败美国。

    为了抗衡苏联太空科技的潜在威力,肯尼迪总统争取到国会的支持,宣布要以比苏联多一倍的预算加速太空科技的发展。虽然许多美国人已经对太空总署的能力严重欠缺信心,阿波罗十一号却出乎意料地在一九六九年登陆月球,终于让美国超越苏联。

    如果只是盲目地增加人员和经费,美国不可能后来居上。根据后来的研究和评估,居功厥伟的是科技人员文献回顾能力的巨幅提升,而幕后英雄则是图书馆界对学术文献的索引编撰有了突破性的发展,使得跨科系、跨领域的知识流通变得很方便。

    其实,美国赢得太空竞赛所所需要的许多理论和技术,都早已存在于美国的学术刊物中。但是负责太空计划的人并不知道这些理论和技术的存在,而拥有这些理论和技术的人则不知道太空计划里需要该理论和技术。譬如说,美苏两国科学家都想要解出一个最佳化控制的关键定理,以便计算出最省燃料的轨道飞行策略。为了达成这个任务,苏联要求一群杰出的数学家去研究最佳化理论。这个小组不负众望在一九五八年破解了这个问题,并且在一九六一年将研究结果集结成书。但是,后来的研究却发现美国数学家麦克·夏恩(Edward J. McShane 1904-1989)早在一九三九年就已经解决了这个问题,并且发表在一个跟太空计划无关的纯数学领域里,而知道该定理的数学家从来没去想过它的实际用途——一九六零年代以前的学术界像是一座又一座的孤岛,不同领域的专家学者鲜少知道其他领域的研究与成果。此外,当时图书馆的目录与索引(index)是以书本(或整本期刊)为单位,而没有针对已发表的学术期刊论文编撰目录、摘要或索引。由于这两项缺失,学术界的许多智慧都被淹没在黑暗的角落里,乏人问津。

    为了促进既有知识的流通与应用,美国太空科学学会从一九六一年起开始出版学术期刊索引摘要《国
    际太空摘要》(International Aerospace Abstract),它的覆盖范围包括全世界跟航空与太空科技有关的期刊、专业杂志、学术会议论文、学术会议论文集(proceedings)、学术文献的翻译,以及学位论文,让这些文献以摘要的形式出现,以便于查索与流通。此外,美国太空总署(NASA)在一九六三年开始出版期刊《太空科学与技术报告》(Scientific and Technical Aerospace Reports),它实际上是引文索引(citation index),将过去一个月以来被引述过的全球政府研究报告、专利,以及学位论文整理成摘要,以促进既有知识的流通。这些学术论文的摘要和索引,将大量过去累积的科学与技术文献摊在阳光下,突破知识流通的障碍,使得美国的太空科技突飞猛进,也使二十世纪后半叶的理工学科进步神速。

    因此,太空计划的最大挑战并不是如何「拓展人类既有知识的边界」,而是如何让「既有知识」内那些需要它们的人知道其存在(exists for those who are in need)。这个故事告诉我们:提升应用研究的首要关键是促进知识流通,而不是强化基础研究。


    后进国家的优势——文献回顾与台湾的发展策略

    就台湾这样的后进国家而言,技术升级与社会发展主要是仰赖批判性的文献回顾,以及灵活运用的能力,而不是革命性的创见或基础研究。

    台湾无论待解决的工程问题或社会问题,国外先进国家都有现成的解决办法,而且他们的智慧也已经用学术文献、专利、专书、报告等形式提供大家参考。你要你懂的既有学术与技术文献的搜寻、阅读、分析、批判、汇整与活用,就可以「用最少量的智慧与创新,在最短时间内产出最佳的解决方案」。

    先进国家的技术进步靠的是革命性的创新,因而必须面度高风险、高成本,较长的研发时间,以及较高的不确定性。反之,后进国家的技术升级靠缩短与先进国家的技术落差,并且在有专利封锁的地方寻找替代性方案。因此,后进国家的技术升级远比先进国家容易——这就是后进国家的关键性优势,而发挥这个优势的关键,在于娴熟的文献回顾能力和活用的能力。

    譬如刚从剑桥大学回国任教时,我曾协助一家企业研发比例式油压阀。我请该公司派人到大陆带回一整套油压技术手册的影印本,该技术手册汇整了许多苏联和德国的油压技术文献,以及油压课本里找不到的关键数据和经验公式,整套书的总厚度超过一公尺。

    我从中挑出需要用的章节,交给一个硕士生去读,另一个硕士生则到这家公司建立实验设备,以便进行各种必要的数据量测和理论模型验证。三年后,我们汇整出设计与制造比例式油压阀所需要的完整理论、计算式、关键数据,并且在这基础上发展出非线性的动态模拟程式,以及一套设计的方法与流程。我们用了一点巧思,使设计流程比学术界已知的方式更方便,而我们的动态模拟程式误差只有百分之三,远低于当时学术界常见的百分之三十误差,因而这个研究成果后来被发表在国际顶尖的学术期刊上。

    同样值得一提的是,先进国家花了四十年的时间才走过的技术发展历程,我们只用了两个硕士生和三年的时间就完成,并有所超越。而我们所花的心力,九成是用来「爬到巨人的肩膀上」,一成的力气是在活用,最后再加上一点点的巧思。


    红色供应链的威胁与台湾产业的未来

    解决问题最快、最省钱且风险最小的办法是抄袭既有,而非创新。假如现成的答案就够好用,那就可以省去做研究的风险、投资,以及时程难以预估的不确定性了。所以,从前台湾企业界的做法都是请日本退休师傅来教导过时的技术和产品,后来的高科技产业则花钱买进口设备、技术和专利授权。但是,不积极追求技术升级的结果,台湾拥有的技术,大陆也都慢慢学会了,台湾买得到的技术,大陆也买得到了,红色供应链开始取代台湾供应链,造成今天台湾产业、经济与社会发展的多重困境。

    务实的改善办法是以娴熟的文献回顾能力,吸收国外的既有知识和技术,再加上最小的创意去突破专利封锁与公共领域(public domain)资讯的不足,以便在最低成本、最低风险与最短研发时间的条件下,进行技术升级与创新。

    可惜的是,老一辈的经营者和管理者普遍欠缺管理创新与研发的能力,而念过硕、博士的研发主管则没有掌握到后进国家和先进国家的差异,一味闭门造车或抄袭美国式的研发,而没有能力发挥文献回顾的积极效益和后发优势。因此企业界这些年的自主研发经验惨痛,成本高而效益差,使得大家对研发与创新很不乐观。

    不过技术升级与创新是台湾企业未来生死存亡的关键。台湾的企业必须越来越重视技术升级与创新、研发,而使得过去形同陌路的学术界与产业界有越来越多的对话空间,认真在研究所学会文献回顾和研究方法的人,将会发现这些能力越来越有实用价值。

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