【专访】没有理科的强大支撑 工科走不了多远
27.11.2013 16:21
本文来源: 电子科技大学
刚到电子科大不久，就听到了李校长非常具有前瞻性和国际视野的报告，让人非常振奋。
我2006年赴MIT学习，在那里生活了近5年，对国外著名大学的发展有一些粗浅的观察和体会，确实感觉到它们的发展和转型历程与李校长报告中所述不谋而合。
MIT在上个世纪60年代主要是给美军做雷达、隐身等军事技术，单科性十分明显。但到了现在，MIT已经成了一个综合型的著名大学，不仅坚持其在军事电子方面的特色，而且拓展到了医学等其他学科。
我总觉得，MIT跟我们学校很相像。它的面积很小，就像我们的沙河校区。如果仔细观察它的硬件条件，发现其设备并不是很新、很先进，有的甚至是70年代、60年代的设备，但因为它在学科交叉、学科拓展方面的创新，使得这些旧设备竟然可以化腐朽为神奇，在新的学科领域做出优异的成绩。
这一点，与李校长在报告中所讲的主要观点异曲同工。例如，将电子信息技术与医学领域相结合，就是一个很好的交叉点。MIT有一个“Harvard-MIT Health Sciences and Technology”研究中心，其主旨就是结合科学、工程和药学等研究领域解决人类健康方面的问题，在国际上很有名，我的好几个同学都在那里读博士。这至少说明，MIT也是十分重视电子技术与医学的交叉结合。据我所知，MIT的材料科学、电子技术等专业都是与医学密切相关的。
MIT也有一个在光学方面非常强的研究团队。光学技术既可以用于通信、遥感等方面，也可以用于人体的探测与检查。MIT的材料系有一个教授，名叫Angela Belcher，主要专注于以电子技术为基础研究病毒、细胞等生命科学问题。
哈佛大学更是如此。它本身就有医学院，很多教授在Apply Science（应用科学）方面的研究也往生物、医学等领域靠拢。现在做得非常热门的药物磁性导向（targeting）技术，就是一个融会电磁学、纳米科学、生物学、医学等学科的典型案例。
正如李校长分析的那样，MIT等大学的发展轨迹实际上就是从单科性向多科性发展的过程。但是，需要注意的是，MIT是从原有的基础上进行拓展的，即秉承了电子信息技术领域的学科特色。我们刚才提到它的设备并不先进，但它能够交叉、创新地运用到其他学科领域，这就是依托原有学科优势、技术优势的结果。
这与一些更侧重于理学学科的研究机构具有很大的不同。例如，劳伦斯实验室等，其目的并不是转化或应用现有的优势技术，而是要发现未知。因此，他们对设备的要求很高，以便发现更新的东西。而MIT则主要靠交叉和转化。
理工融合也是一个大的发展趋势，是学科交叉、融合的一个体现。我认为，一个工科做得非常好的大学，必然在理科方面也毫不逊色，因为没有理科的强大支撑，工科走不了多远。
我目前所从事的材料科学，表面上是一种工程技术，但支撑它的其实是更为基础的凝聚态物理学，也就是说，它的根基还在于物理学。比如，要做吸波材料，肯定要使其性能达到一定的指标。怎样达到呢？工程学的做法一般是把已知的材料拿来组合、试验、测量，但理工融合的做法可能会很不同，它先从物理上去探索原子、电子的排布结构与波函数、吸波功能之间的关系，求解最佳的排布结构，这样就能直接知道需要什么样的材料。
现代材料学的发展，在世界范围内都表现出了理工融合的趋势。在材料学中，物理学中的“第一性原理计算”也被引入进来，为材料学的研究奠定基础。
所谓第一性原理的计算，指的是从第一性原理（即量子理论）出发，针对实际材料体系和所研究的问题进行数值计算，在具体处理时做合理的近似。随着计算机技术的发展， 高性能 、高精度、大容量的计算得以应用。在材料科学领域， 第一性原理计算越发重要。通过建立模型，选择相应的计算基组和赝势描述，可模拟材料的结构组成和预测各种物理化学参数， 从而为新材料的设计提供依据。
MIT的材料学现在就是这样的。MIT材料系有一个教授叫Gerbrand Ceder，他现在做的是材料学，但最开始却是做理学研究的，即“第一性原理的计算”。通过“第一性原理”的研究和计算，他就能知道要做锂离子电池需要什么样的材料比较好。这种做法，就是先从物理学去计算它，然后从工程学去实现它。这种方法的优势十分明显，打个比方，如果你要一种一种地去试材料，那么，你可能要尝试十年；而如果事先计算出了结果，那么可能用一年时间就可以取得工程实现。
现在，MIT材料系的Professor Mazari、Professor Grossman等新引进的人才，都在强化这种研究方法，从此也可以看出像MIT这样的在工科非常强的学校在其人才引进标准中对理学研究者的重视。
这一趋势在Micron等公司里，也十分明显，让人惊讶。按照一般人的理解，公司里就是纯粹做工程了，但事实恰恰相反，我在Micron公司工作的时候就发现，他们也引进了许多做“第一性原理计算”的工程师。
大团队牵引，也是李校长在报告中提出的一个很好的战略。这是一种集中优势、重点发展的思路，也是不同学科力量交叉、协同的发展路径。在国外，例如UCSD（加州大学圣地亚哥分校）就有一个磁记录中心(CMRR)，凝聚了一个大团队，形成了一个class（学派），在国际上都很有名气。我们学校从去年开始也作了一个THz协同创新中心，也是这种形式。我有一个同学在国外做THz研究，他告诉我说，“一说起中国的THz，人们马上就会想到电子科大”。
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27.11.2013 16:21
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为认真贯彻落实中央、省委省政府、省委教育工委和省教成都医学院
