偶然与必然.蹭飞

在一次高校、研究所的新材料技术科讨会上，不少顶级专家从专业角度讲述了各自的经验和体会。普遍的结论是新材料研究领域似乎只有靠勤奋，靠运气去逮住那可遇不可求的偶然机遇;即便那闪光的偶然被抓到，也往往是不能再重现，它又会从你眼前溜走。

会上我也作了发言：我们学理科，从事科研活动主要解决一个问题，即多因素、多指标的优化组合问题。新材料是元素选择和工艺条件的组合;新药物是不同基因及合成条件的组合;新设备是材料、空间结构及工艺的组合;看病用药是临床药物的组合。当因素(变量)足够大时，组合问题已由具体专业问题转变为数学问题、方法学问题了。解决科研问题可以用经验、知识和方法来完成。我个人的观点：方法在其中是最重要的。掌握方法，再与经验相结合，问题的解决要容易得多。我不赞成死读书，要从书本中走出来。

而由于FAT整理起来也慢偶然事物有其必然的规律，这点需要牢记。之所以是偶然而非必然，是因为它形成的部分条件恰恰处于临界状态，处于必然的边界线上，它还未被系统优化，表现为有时出现有时不出现的不确定状态。新材料研究者最期望的是发现新材料，可是茫茫大海，那偶然一定会与你相遇吗?有恰当的方法，这个事件基本上是一定的。

高科技陶瓷材料是各国重点投入的科研对象，是科研领域争夺的制高点。举个例子说说如何发现无机新材料的偶然点。无机材料合成的共性规律是：恰当的元素组合并在一定的温度和气氛条件下合成新材料。元素周期表现有一百多号元素，若去除有毒、放射性或气态元素，假设所剩八十个元素。我们先观察一个现象：在一楼地面平铺上有均匀格子的塑料布，若任取一种粉末状原料，从二楼将其撒下，原料粉末在塑料布上的分布一定是随机分布。即有些格子中没有、有些格子中有1 2颗粉末，有些有4 5颗粉末，有的更多。当40个人，每人拿两种原料粉末，从二楼同时将80种原料粉末撒下，在地面塑料布上形成一个原料粉末堆。如果将粉末全部混均，则为一个配方样本点。若将粉末堆压实，再破碎为细小颗粒，则形成了数以亿计的配方样本点。将它们分别在不同的温度、气氛条件下合成，即获得了近乎于全部的材料样本点。然后根据所需要开发材料的性能和要求，从中进行发现。例如要寻找超导材料，则将粉末样本置于液氮环境的磁性材料板上，能被悬浮的即为具有超导性能的偶然点，再将偶然点集中收集，进行定性、定量分析，并进行小容量的优化研究，偶然事件就会变成必然事件。若要寻找磁性材料，可将样本粉末平铺桌面，在其上面用磁棒水平移动，逐步由上至下，收集被吸附的少许粉末颗粒，进行定性、定量分析，并进行小容量的优化研究，以此类推。

这样的做法与传统的材料研究本质上的不同是：不设前提假设，丢掉传统思维和理论的束缚。先完成材料样本(大数据样本)，再依据新材料的需要从中进行筛选发现，最后进行系统优化。因为新材料、新领域本身理论不完善，并且元素的组合量巨大，靠人工逐个称量、合成，那得花上几百乃至数千年的时间。

近代的科技创新产品如飞机、汽车、舰船、冰箱、彩电、空调、等等，它们的技术原创都来自西方国家，我国基本上是榜上无名，只是后来跟风。为什么仅会是这样一种局面，因为我们的视野太窄，思维被传统、被专业知识所束缚，还没有理解到哲学、数学和方法学的指导意义和应用价值。

前些日一位业内老友向我推荐《大数据时代》一书，值得一看。书中的思路大多与我这些年做科研工作所采纳的观点和方法一致。比如研究事物的相关关系而非因果关系;尽可能研究大数据、或尽可能系统地研究多因素体系;模糊比精确更重要;定性指标的定量化(数据化)等等。所不同的是现代大数据充分利用络的离散数据的收集和数据的分析功能，而我们则对特定目标进行研究，并力求获得近乎唯一性的答案。