2023-04-17開創性研究有哪些類型?——對日常學習的啟示

? ? ? ? 首先,需要界定一下什么叫做“開創性”研究?我想,至少需要滿足以下幾個條件才可以稱之為“開創性”研究:1. 在此之前(比如說十年之內),沒有人研究相關問題;2. 在此之后,有較多人跟進研究相關問題;3. 相關研究方向的重要性(既可以是理論上的,也可以是應用上的)足夠突出;4. 經過一段時間之后,得到較為廣泛的認可,雖然在一段時間之內可能不被認可。在這樣的標準之下,相對論屬于開創性工作,而牛頓三定律和萬有引力定律就不能算。后者的重要性體現在用統一的數學公式解釋了之前數百年人們觀測到的各種運動的現象,從而抽提出一般的規律。

? ? ? ? 那么,開創性的科研發現是怎么做出來的呢?在我看來,除了一種情況,其它所有的開創性研究都是在前人研究的基礎上發展出來的。這唯一的例外是:(A0). 偶然的發現。比如,青霉素的發現,牛痘的發現。這種開創性研究帶有一定的偶然性,非人力所能掌控,我們唯一能做的就是時刻準備著一雙善于發現的雙眼,養成良好的工作習慣,思維習慣。這樣一來,如果某一天意外地觀察到某種“異常”的現象,或許就開啟了一系列后續的開創性工作。

? ? ? ? 因為上述這種情況極為特殊,且難以被人力所掌控,所以我們更關心的是還有哪些方式方法是更可能被人力掌控的呢?根據我個人的閱讀和理解,至少還包括如下這些做出“開創性研究”的途徑:(A). 通過借鑒其它領域,其它學科的概念,方法,理論去研究老問題或啟發新問題(比如數學家蒙哥馬利推進黎曼猜想的重大貢獻的靈感就來自于一次偶然參加的物理學報告中了解到的一個公式;腦科學中跨領域的借鑒更是比比皆是);(B). 用新工具解決停滯的老問題比如DNA雙螺旋結構的發現,還有最近剛剛獲得沃爾夫獎的RNA逆向修飾的研究工作:2023-04-15開創性研究的一種常見模式:用新技術重新研究“被人遺忘”的老問題 - 簡書 (jianshu.com));(C). 用新工具,新系統,新觀察探究以前無法被研究的老問題(比如近些年腦科學領域熱門的關于Cognitive map的相關研究;以及對于意識的大腦基礎的相關研究;我覺得相對論,進化論應該也屬于這一范疇,因為前者最初是基于想象中的場景(所謂的思想實驗,即新的系統),而推演出的結論,而后者是基于大量的新觀察得出的理論);(D). 在交叉領域研究以前被忽視的新問題(比如腦科學中多巴胺在獎賞依賴的學習中的作用的相關研究,它屬于神經科學和行為心理學的交叉范疇;但同時這個領域也屬于基于意外的觀察被開創出來的);(E). 基于新技術,新數據衍生出來的新問題(比如,近年來隨著高通量信號記錄工具的出現,如何去理解成千上萬乃至更大規模的神經元如何相互協作以使得大腦具備各種高級認知功能,這不僅在理論上,也在數學算法上給腦科學研究人員提出了很多巨大的新問題,新挑戰);

? ? ? ? 綜合考察上述幾種可能的做出開創性研究的模式,我們可以得出以下幾點觀察:1. (A)既可以應用于老問題,也可以帶出新問題;2. (B)屬于曾經被人研究過但是已經停滯的老問題;3. (C)屬于原本就存在卻不曾有人研究過的老問題;4. (D)(E)屬于前人不曾考慮到的新問題。就我個人的理解,從(A)-(E)的次序,在操作層面,大體也代表了從簡單到容易的逐層遞進的順序。即,要想提出前人不曾想到過的新的問題(D)和(E),其挑戰性是最大的,除非你有新的技術工具創造出來的新的數據,新的理論,或者找到了全新的交叉領域,否則幾乎不可能做到。即俗話所說的“太陽底下沒有新鮮事”。相對而言,從其它領域借鑒概念,方法和理論從而獲得啟發是最容易做到的(A)(可以通過廣泛交流和廣泛閱讀來實現)。其次是用新工具去研究已經停滯的老問題(B)。而要想創造出新的系統去研究以前無法研究的問題其難度處于居中的位置(C)

? ? ? ? 經過上述分析,我們能得到什么啟示呢?我想至少應該在平時的學習過程中努力做到以下幾點:1. 在自己還沒有找到重要的研究領域之前,要廣泛閱讀不同領域的文獻,積極從不同的領域尋找啟發點;2. 緊密追蹤前沿技術進展,并思考可以用它研究什么老的問題;3. 不能僅僅閱讀頂尖雜志的最新文獻,還要特別留意在之前二三十年的研究歷史中有哪些處于停滯不前的研究方向(很有可能是發表在一些不知名的小雜志上的文獻),以及它們停滯不前的阻礙是什么;4. 積極思考當前的技術條件,或自己可能創造出哪些實驗系統可以用來探究以前無法被研究的問題;5. 要有從交叉學科的角度考慮問題的思維習慣;6. 思考新的技術,新的數據可以啟發哪些新問題。從可操作性角度來看(當然,這不適用于那些具備開發新技術新工具的能力的研究人員),上述要點的重要性應該是從高到低排序的。

? ? ? ? 最后,我們不難明白為什么市面上討論得最多的創新的方法就是通過創造“新的組合”“新的連接”來實現的,比如《思維不設限》(2023-01-22創新的源泉:交叉融合 - 簡書 (jianshu.com))《走出思維的泥潭》(2021-11-30如何做出科學創新? - 簡書 (jianshu.com))《類比思維》(2022-04-05《類比思維》一書小結 - 簡書 (jianshu.com))《偉大創意的誕生》《多樣性紅利》等書籍。

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