跨越科研的懵懂岁月——访对地观测中心副主任张兵

  • 步凯 王国煜 (2014年以后的旧数据)
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    永丰乡,唐家岭,邓庄南路,蚁族,这几个名字恐怕不会让人们将它们与中国科学院的研究机构联系起来。这个在几年前还是典型的城乡结合部的地区,正在悄然发生着改变。
    在西二旗下了城铁,打车15分钟,穿越一片枯黄的玉米秸秆地,一组现代化的建筑群出现在记者眼前,颇有些恍如隔世的感觉——中国科学院北京新技术基地,一个现代化的对地观测与数字地球科学中心就建在这里。
    张兵,中国科学院对地观测与数字地球科学中心副主任、博士生导师。孙旭,中国科学院对地观测与数字地球科学中心二年级博士生,在他们的眼里,这片新的科学城,正象征着中国空间科研力量的崛起。
    “你们怎么过来的啊,从玉泉路那么远……;北边的那一片是空间技术研究院,正在建。在这里挺好,安静,适合搞科研。”
    几句话的简单交流,记者感受到张兵老师的热情和坦诚。
   

    课程教学是提高创新能力的保障
    张兵说,他自从2005年开始就在中国科学院研究生院讲授高光谱遥感课程。曾经有一位亚太空间合作组织在华培训班的马来西亚学员给张兵留言说,张兵的课是他唯一一门没有打过瞌睡的课。“我本身在科研的第一线,在研究生院上课能够把我这个团队最新的成果融入到课程的教学当中,向同学们介绍这个研究领域的科研进展。”
    课堂上,张兵注重与学生的互动和讨论,激发学生新的想法;考试中,张兵一直坚持闭卷考试,这样使学生能够更加牢固地掌握专业知识。
    张兵说他从内心里喜欢教学工作,多年来《高光谱遥感》课的网上学生评议各项指标都是优秀。已经是中心副主任的张兵,在身负科研、行政工作的同时,仍然在认真思考着研究生院的基础课程教育。“学校请了不少在科研第一线的研究所里的老师去上课,这和我当年在中科院读研时相比,是一个改革和创新。”
    张兵认为,课程创新是教育创新的重要内容,是研究生创新能力培养的基本保障。他建议,在学生评价的基础上,请一些资深教师参与听课评议,近而形成一套完整的课程遴选制度,形成“能进能出”的课程开设机制。   

    跨越科研的懵懂岁月
    孙旭是对地观测中心二年级的博士生,从硕士入学就师从张兵老师,至今已经是第五个年头。谈吐中孙旭显得快人快语,思维灵敏且缜密。
    孙旭本科毕业于清华大学数学与数学科学系应用数学专业,经历了对于遥感“懵懂无知”到“倾情投入”的转变。“玉泉路的集中教学,那段时光很美好。虽然进入了一个陌生的领域,什么也不知道,但是有新鲜感。这种新鲜感对我的促进很大,让我开始重新定位自己学习的方向。”
    孙旭认为,科研实践创新和课程之间的联系是十分紧密的。研一的课程学习是打基础的阶段,选择的课程要跟导师做好沟通。他还建议大家有时间多去旁听一些课。
    “不过一般说来,只有真正进入了科研实践之后才更加了解需要什么方向的知识,我自己就是这样,开始跟着做项目了才渐渐发现自己过去有些知识还没有学全,有时候做起科研来会力不从心。”
    孙旭目前经常抽时间回研究生院听课,觉得很有收获,只是进入科研项目之后没那么多时间了。“在研究所跟大学不同,大学除了上课就是去图书馆看书,在研究所总会有具体的科研问题需要解决,事情忙,很充实。”
    “当然啦,研一的时候自己的时间还是会多一点,也可以出去玩一玩,比如跟女同学联谊联谊。”说到此,孙旭的脸上露出了灿烂的笑容。     

    学科交叉和科技平台至关重要
    遥感作为新兴的学科领域,是科研创新的肥沃土壤。来自数学、光学、通讯等若干个领域、不同背景的研究人才聚在一起很好地组成了一个团队。
    张兵认为,遥感学科本身就是一门交叉科学,需要把每个人原有的知识很好地融入到研究生教育和科研之中。“现在一些大型科研设备对于创新很重要,不像过去,一组简单的实验就能得到新的成果。现代的科研创新在于平台,即如何把不同领域研究资源和研究发现集成在一起。另外,一个好的平台要有宽松的氛围,要鼓 励学生自己探索。”
    从硕士、博士生,再到现在的对地观测中心主任,张兵的成长背景是典型的中科院自主培养。他认为,科学是无国界的,如果在国外有求学经历特别是科研经历,研究的深度很深的话,科研能力确实是优于国内培养的研究生。但国外背景在跨学科的交叉上也有其短处,“海外背景的研究人员一般研究领域比较窄,在大项目规划上和综合性上不如国内一些高层次专家,现在随着中国经济实力的不断增强,国内有些方面的科研经费支持比国外还多。”
    孙旭对这一点有着切身的体会,学科交叉的研究在孙旭的论文中有着突出的体现。 
    孙旭论文暂定的题目是《基于群智能算法的高光谱遥感图像端元提取方法研究》,融合了生物学,数学,计算机模拟等领域的知识。
    “蚁群的行进路线是个生物学问题,来源于对蚁群寻找食物的行进路线的观察。之后是数学理论上对蚁群算法的运用,并且结合了人工智能,计算机模拟,有了这些理论的和技术的基础,运用到遥感观测的领域。”
    说起为何会决定采用这样一个选题,孙旭说:“我大学就是学应用数学的,数学是一切学科的基础,现在做遥感;蚁群方法运用到遥感领域研究的还比较少,新颖,也算是一个创新吧。”孙旭还提到,遥感是一个实操性强的学科,但是仍然应该有理论方法的支撑,从技术的应用上不断推敲科学的方法,他希望他的研究能够在这一方面有所补充。   

    早日确立方向 保证学习及科研效果
    张兵认为,遥感领域丰富的学科交叉是一把双刃剑。“大家觉得做遥感的人什么都懂一点,知道一点,面面俱到,但是都不专业,像个万金油。”对于这一问题,张兵特别强调了为学生提早确定研究方向的重要性。
    “第一年我一般不叫学生从研究生院过来,路太远,就让学生好好学基础课,基础打扎实。真要叫研一的学生回来的话一般是两种情况,有学生答辩或者研讨会来旁听,还有就是有什么娱乐活动请他们参加。”张兵笑着说。
    早给学生制定研究方向至关重要。张兵根据学生已有的知识背景以及研究兴趣来确定学生的研究方向,并以此合理安排他们参加的科研项目,让学生在参与科研的过程当中不断认识和反思自己的研究内容。“其实研究生的时间很短暂,要是不抓紧真有可能一事无成。”
    在张兵老师的指导下,孙旭的研究侧重于遥感与数学相结合。这是孙旭几年研究生学习一以贯之的方向。提早确定研究方向让孙旭获益匪浅。
    “我喜欢新玩意,人工智能啊,基于混沌与分形的研究啊之类的。”孙旭说到兴起,又觉得说的悬了,执意把我们的记录本拿过去,把“混沌与分形”这部分划掉了,要求说“这段删了,不要写”。孙旭坦陈,尽管有很多新想法,一般都不太靠谱,没什么深入的了解,只是一个单纯的想法,对一些知识的掌握广而不专。
    但是,新的想法不等于科研的创新。孙旭认为,应当有所侧重的合理利用学科交叉的平台,新想法要依托于自己的研究方向,减少无用功。从硕士到博士,背景知识、研究范围和研究方向要能很好的契合在一起,这样才能在一个专业的领域做深、做专,然后把自己的想法结合进去,才有创新的优势。“创新不能瞎创,在每个领域都想创新,那创出来的基本不是新的。”    

    创新的实践来源于好奇心
    孙旭说,生活中的很多细节都能促使他产生新的想法。“要多听多看。听就是听一些知名学者的报告,看就是看一些新鲜的理论。多想一想和自己要研究的问题有没有联系。”在孙旭看来,书店、网络、科普杂志以及朋友聊天等等都是扩展自己视野的好机会。他经常看的包括科学松鼠会,维基百科等网站,也有《环球科学》等书刊。“生活中不是没有新理论,而是缺少发现新理论的眼睛,有时候还是因为我们的科学素养不够。”
    孙旭解释说,“遥感是一个应用型很强的学科。简单地说,就是如何应用新的方法得到被遥感对象的更多更准确的信息。”当记者问及有没有他的新想法被用于具体的科研项目之中的例子,他谈到:“这个不好说,有些涉密的项目,不能跟你们说。”但孙旭同时表示,课题组召开组会,其实就是大家贡献自己想法解决问题攻克难题的过程。“某一个特定项目提出需求,我们研究解决的方法。问题的解决这一过程本身就有创新的因素,要不问题就解决不了了。”    

    创新不能缺失所担负的社会责任
    2008年,汶川特大地震。张兵连续几天几夜坚守在工作岗位,在北京中心接收从四川灾区传回来的航空遥感图像,并于5月18日下午和晚上先后作为采访嘉宾参加了中国网的网络直播以及中央电视台新闻频道的电视直播。回忆起当时那段生活,张兵仍然记忆犹新。
    “你们要是注意看了那个报道的话,能够发现我当时显得很疲惫,眼皮都是耷拉着的,无精打采。当时确实是连续几天没怎么休息。5月12号地震发生,5月14号我们的遥感飞机起飞,之后就开始传图像,我在北京中心组织科技人员接收数据、处理图像、分析灾情,很紧张,压力很大。之后院里领导通知去接收媒体直播访问,我拿着图像就直接去了。”
    “我们当时通过航空遥感,看到了几个堰塞湖,最大的那个唐家山堰塞湖,当时还没有唐家山堰塞湖这个名字,地理位置在北川县城的西北面、范围很大。我们还在汶川县草坡乡的一栋楼房上发现了SOS700的一个求救信号,我们就猜测当地有700人被困,立刻把这一讯息向有关部门和四川前线做了汇报。”
    作为对地观测中心的副主任,除了科研工作之外,还有不少行政事务。张兵坦言,行政事务对自己的科研还是有一定影响,“没办法,就是自己挤时间,比如说别人工作10个小时,我工作12个。另外就是发挥团队的作用。”
    张兵说,目前中国的科技体制仍存在许多问题,如果科研体制的问题梳理的更顺畅一些,以我们国家现在对科研的投入,应该能够产生出更多更好的科研成果。
    中国科学院对地观测与数字地球科学中心九楼。窗外不远处是在建的京包高速,以及早已通车的地铁13号线,不时有地铁列车驶过。这趟终点站分别在西直门和东直门,经过天通苑、回龙观、五道口等繁华地区的列车,在开过这片地域的时候多少显得有些孤单。
    然而正是在这里,像张兵一样的众多科研人员正在攻克着一个个科学难题,中国科研事业的生力军也正在成长。到2020年,使我国的自主创新能力显著增强,科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强,基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强,取得一批在世界上具有重大影响的科学技术成果,进入创新型国家行列,为全面建设小康社会提供强有力的支撑。这样的目标正在这座新兴的科学城中逐步实现。
                          (步凯、王国煜,中科院研究生院人文学院硕士生)