利用学习科研基金申请书(proposal)的四个星期时间,姬玄幻仔细观察课题组的运作模式。几个星期的观察让姬玄幻发现这里的研究教育方式与棉花糖市的各个大学完全不同。学生自行发现问题,包括科研难点攻关、研究方法问题、教学问题等。每周三学生把本星期发现的问题汇报给导师。当问题问到痛点,导师会痛痛快快地跟学生讲解一个小时。学生没有找到关键问题结症所在,那每周三的见面就是礼貌性地打声招呼,然后说拜拜。
本科毕业后在工程领域工作五年的姬玄幻还在惦记着棉花糖市工程项目运作方式,“给我的任务,给我的指令呢?没有。通通没有。任务单是自己派给自己的。指令是自己给自己下达的”。时间是生命的一部分。命运掌握在每个人自己手里。一个星期又一个星期过去,仅仅看申请书让姬玄幻依然找不着北。
姬玄幻不清楚这是棉花糖市和北境市教育方式的不同,还是技术和工程之间的鸿沟。他知道在科学、技术、和工程这三座大山之间有两条深不可测的鸿沟。工程讲究的是系统分工,各部门协调协作。也就是各个部门需要认真理解和执行上级下达的指令,在规定时间内高质量地完成所分派的任务。相反地,在研究生学业中从事凯撒教授所给的申请书这种应用科学技术研究要迈出第一步,即开题报告。开题报告是对当前本领域技术状况的一个综述,寻找结症所在。并提出解决问题的思路,这个思路可以是最终导致问题的解决;也可以是证明这条技术路线不可行,让后来的科研人员不要将错误重复第二次。
技术主要是指应用科学,将最新的或合适的科学原理应用在本技术领域上。技术成果可以是开拓出一个新的领域,也可以是对传统领域的提升并实现传统领域不能完成的事情或者降低传统领域的成本。
由于从来没有爬过理论科学这座大山,姬玄幻并不知道技术和科学这两座大山之间的鸿沟是如何逾越的。对这座大山的认识也仅仅是从一些理论科学家的视频、讲座、个别沟通中得到一个模糊的印象。理论研究需要有思维,有感性。例如,理论物理学家强调有物理思维或感观(envision),这个思维是建立在强大数学功底的基础上的。从应用科学转到理论科学,需要建立理论科学思维或感观。
这时的姬玄幻是在工程和技术这两座大山之间的鸿沟里挣扎。
工程设计行业的国家标准、行业标准、和地方标准的编写往往是由标准编写委员会里面的老家伙来完成。工程师、设计师、或施工人员在执行标准的过程中,有一万个疑问,可能只有不到一个疑问最后被证实是标准出错误。最典型的路桥土建标准错误是在 1995 年阪神大地震中暴露出来的(单墩)高架桥的桥墩钢筋高度标准错误。日本根据震害调查提出了修订的《建筑基准法》,对已有建筑物进行耐震鉴定和改修。总之,优秀的工程项目从业人员会非常习惯于领悟标准的精神,以自己最大的能力严丝合缝地执行标准的各项规定。
这样的工作模式是科研工作者应该摒弃的。科研工作者第一要务应该具有发现问题的能力。具有解答问题的思路和科学验证方法是第二个能力。执行能力则相对靠后。
在准备开题报告时,研究生需要大量阅读自己领域内的最新科研文章。只不过是阅读量太大,导致研究生太忙了。他不应该把时间花在综述文章的写作上。如果他将这些最新科研成果写成一篇甚至几篇综述文章,可能就会错过开题报告答辩的时间。
对本领域最新科技成果的舆情分析,最基本的入门方法是穷举课题组法。就是将本领域所有的课题组罗列出来,这包括每个课题组在本领域所做过的实验、得出的结论、实验开展前的背景(就是实验的动机)。
当凯撒教授将科研基金申请书(proposal)交给菜鸟姬玄幻时,五年设计工作带给姬玄幻几个工作习惯成为姬玄幻开展研究工作巨大的绊脚石。姬玄幻以前工程设计工作习惯是这样的。首先在交付物中贯彻执行标准、法律法规的精神,它们类似于法律条款的立法精神。其次是注意细节。例如在图纸上画错一台泵基础的位置,可能会导致施工队的返工。第三是先弄懂所有相关的法律法规和标准的每一条规定再下手绘制工艺流程图和工艺设备平面布置图。
很不幸的这几条旧职业习惯都是研究生开题报告前做舆情分析的大敌。首先、搞技术研究工作需要有质疑精神。其次、对 800 多篇参考文献,要紧抓重点,不能逐字阅读。要快速提炼每一篇参考文献的实验背景、实验目的、和实验结果。梳理每一个子领域概况及当前关键问题。第三、对于记忆力差的姬玄幻,只能一个子领域接着一个子领域地做梳理工作。否则读完最后一个子领域,早就忘记第一个子领域的情况了。有关这方面的详细描述参考“针对姬玄幻的定制培养”一章。
在化学系20多年的凯撒教授当然看得出姬玄幻的窘境。他认为姬玄幻只看科研基金申请书(proposal),从未实际操作过实验,没有感性认识,让朴运气博士带着姬玄幻做了几次实验。他同时准备姬玄幻的暑假工作。一年级两个学期的化学系研究生助理工作不包括暑假。也就是说,如果姬玄幻暑假没有找到项目,就没有工资收入了。经费紧张的凯撒教授没有多余的科研资金在暑假聘请姬玄幻当研究助理(research assistant)。
凯撒教授交给姬玄幻 300 来页科研基金申请书(proposal)的申请金额是 150 万美元。与这种申请金额巨大的申请书不一样,美国多家科研基金还接受小金额申请书,甚至有些学术会议也能够拨出数万美元资金来资助某项科研活动。
学术会议一般由本专业的科技社团来组织。中国之外的知名科技社团可以参考《国外知名科技社团要览》(ISBN9787513081849,2022年6月第1版)。国际科技组织负责标准、协议的制定,部分科技组织会提供奖学金或者研发资金。国际科技组织名录可以参考《国际科技组织概览》(ISBN9787030753984,2023年4月第1版)。
适用于研究生、博士后、助理教授撰写科研基金申请书的指导书籍有很多,例如,《申请科研基金:从科研创意到科研资助》(ISBN9787567908512,2017年11月第1版)。
在导师的指导下,姬玄幻与本校土木工程系(civil engineering)一位助理教授一起写了 40 多页的申请书,提交到美国环境保护署(Environmental Protection Agency,EPA)下的一个会议并获得批准,资助金额是 2 万美元。两个课题组各出一名一年级研究生,姬玄幻和毕业自同济大学木土木工程系的钟苦儿。
钟苦儿的老板只有他一个学生。土木工程系各个课题组办公室在学校边缘一片空地上用集装箱搭建起来的一个临时办公区内。临时办公区一共有 16 个集装箱,上层八个,下层八个。除土木工程系外,工学院其他科研经费紧张的系全在这里面办公。铁锈地带熟练技工、工程师、和管理人员在大量失业,哪里有多余的钱给到学校工程系教授们搞科研。最要命的是集装箱内竟然不装空调,把风扇开到最大,微胖的姬玄幻还是大汗淋漓。姬玄幻感慨这里的工作环境和棉花糖市工地上的民工宿舍和施工队办公室没什么两样。钟苦儿说冬天下雪有积雪覆盖在集装箱顶部还不是很冷;但是春天积雪融化时是一年中最冷的时候。姬玄幻心想,“北境州立大学土木工程系有多么穷啊。钟苦儿老板在建筑、结构、给排水、消防等主要研究方向通通申请不到科研资金,只好转到自来水厂水源质量这种环保科研方向上,而且还是一个只有两万块钱的小项目。”
在这个小项目中,钟苦儿负责到附近自来水厂用水河流的上游取水样回到实验室模拟水厂过滤系统,过滤一定量河水后(以过滤时间来区分),将过滤器上的过滤饼(cake)取下送姬玄幻。姬玄幻负责测量各种元素的水平分布以及过滤饼截断面上的径向分布。通过测量不同取水点、不同季节(时间)过滤饼的元素分布情况,给自来水厂过滤膜的配置提供依据。
项目顺利地完成了。在第三学期开始一个月后,由姬玄幻和钟苦儿老板一起写的结题报告也提交给学术会议并获得好评。不过腹黑的凯撒教授没打算和钟苦儿老板继续合作,他有更大的打算。就这样,硕博连读研究生钟苦儿第三个学期在没有其他助学金的情况下,提前半年硕士毕业走人了。备注,北境州立大学工学硕士学制是两年。姬玄幻从两万元经费中得到 3500 元暑假工资。剩余的钱用于购买实验耗材做实验和支付钟苦儿暑假及第三学期的工资。姬玄幻听说钟苦儿毕业后回中国去了。
在姬玄幻入组之前,凯撒教授做过两大科研方向,半导体硅及芯片方向和高分子材料方向。姬玄幻是第三个方向(环境保护方向)的开荒牛。不过他只让姬玄幻干一个暑假就转到高分子材料方向上。老板在环境保护方向有其他想法和安排。在半导体硅方向和高分子材料方向中使用理查德管理的材料实验室装置来分析材料的研究方法已经有十多年历史了。将这些昂贵的仪器用于环保研究方向还处于刚起步阶段,采用这种科研方法的环境保护课题组不多。在半导体硅方向上,老板的毕业生有去德州仪器(Texas Instruments,TI)的。在高分子材料方向上,有毕业生去陶氏化学(Dow Chemical)、柯达、博士伦(Bausch & Lomb)等公司。凯撒教授从事半导体硅研究的时间不长,主要是因为芯片产业过于庞大复杂。不管是光刻机还是硅芯片表面及三维分析科研项目,往往是几个甚至十几个课题组一起申请一个项目。虽然项目资质金额可以达到几百万美元,最后分到每个课题组却是杯水车薪,更不要说协调数量众多课题组研究工作需要大量时间精力。自从十年前北境州立大学电子工程系(Electrical Engineering)某老教授退休之后,凯撒教授就不再主攻硅材料分析了。
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