科研方向的选择

科研方向的选择

从科学技术的持续发展来说，国际上普遍都把新理论概念的思考蕴酿和换代技术的基础探索工作放在高校，由教授们自由选题去做。企业能从高校得到的主要应是技术储备，是一种战略层次上的支持。目前，国内由于某种误导，有个高校竟然提出我们的实验室就在工厂车间的口号。如此的深度近视眼迟早将成为历史上的一个教训。作为一个高校的教授该如何选择研究方向，我只能就我自已的专业领域来阐述一些看法。

选择研究课题和方向的原则在于四个方面的考虑。

1. 目标---雄鹰展翅，意在天宫! 高校的着眼点是顶天的声誉!

2. 大局观---要在深入了解和分析有关领域进展全貌的基础上进行选择。

3. 可行性---研究工作的总体设计。

4. 特色---有所为, 有所不为。

前两项一目了然，无需多作解释。可行性方面涉及很多因素，例如可能争取到的经费支持，梯队构成，实验装置的性能，理论计算方法的适宜与否。但是*终决定成败的则往往是主持人提出的总体设计。一个课题组即便由多名教授、副教授组成，他们也只是凡人，能做成几件事已非常了不起，关键是要选择把精力投于哪个领域或哪些课题。

这里，说一下我自己的一个经历。90年代中我们在上海组织了不锈钢母液的顶底复吹转炉熔融还原工业试验。后来，冶金界得到了一个国家攀登计划项目：熔融还原。以全国一盘棋为原则，上海不锈钢母液熔融还原研究的项目负责人被聘为攀登计划项目顾问组成员，我作为技术负责人被聘为专家组成员，重庆大学的张丙怀教授(在日本以熔融还原为题获得学位的博士)也被聘为专家组成员。大概4~5次专家组会议之后，突然宣布改组顾问组和顾问组，我们都被除名。因此，事后我就告诫我的学生：让开大路，占领两厢。

可见选择一个”热门”领域, 你必然会卷入激烈的竞争之中。你不能不考虑对手的实力包括社会上的地位、争取经费的活动、组织团队的能力和研究工作的特色。你的胜算就在你是否已有先验的研究成果，而能以**的路子在该领域中围成”两只眼”(围棋术语)。倘若你确信有此能力则可争一争，但还需要坚忍不拔的努力才会给你带来某种光环。所以，”有所不为” 对一个课题组来说是明智的。

”有所为” 指的是弱者要争取和强者同步开展新领域的研究，以免再度落后。一般来说人们是不会去找一个冷门课题来做的。但冷门和热门之差，并非仅是有无需求之别。一门技术发展到某种程度后，留下了几根难啃的骨头，其后的进展就等待着新的突破。敢于啃骨头者就进入了冷门，这需要莫大的勇气。其成果就如阳春白雪一开始不会得到多少同行的呼应，但影响是深层次的。更要注意有些课题其作用是多方面的，基础研究尤其如此。要知道，高校的竞争是几代教授之间的相互竞争。这一代冷门的研究成果就是下一代争取热门课题的敲门砖。换句话说，高校和企业合作时要把横向课题作为纵向研究的延伸和推广。下文将通过一些实例来讨论。

我的专业领域较广，但主体还是钢铁冶金。一战至二战期间，钢铁冶金是世界各国科技水平的标志。我报考北京钢铁学院时”以钢为纲，钢铁挂帅”的口号还没有提出来。但时至今日，钢铁冶金已经不再是国民经济发展中的领头羊，一个国家的发达与否不再以钢铁生产作为*重要的指标。在这个意义上, 作为一个行业, 钢铁冶金已经渡过了历史进程中它的*高点。自然, 这绝不是说日后钢铁冶金不需要再有所发展了。人类历史**从石器时代开始，经过铜器时代才是铁器时代。在铁器时代的漫长岁月中, 炼铜技术仍有长足的进步。如果把水泥看作人造的石器, 那么石器也在日新月异。人类在未来的若干个世纪中还离不开钢铁材料，钢铁冶金也仍然有它的发展空间，问题是要看准它在有限的支持下将何去何从。

中国是当前世界上**钢铁生产大国，这是市场转移的结果，并非科技竞争优胜的结果。我国还不是钢铁生产的强国，因为优质钢种生产技术及先进设备制造方面落后，还没有自主开发的成套技术输出。国外有人预测：20年内我国的生产水平可能接近先进国家，但研发和管理水平将依然落后。

经过约一个世纪的发展，现代化钢铁生产过程的许多技术大体上都已成熟。所以，现今的热门课题是怎样把钢铁冶金企业从一大污染源改造成绿色的循环经济，另一个则是生产过程的高度自动控制和优化，能以更低的成本提供更优的产品。有人说，今后世界上进一步发展钢铁冶金技术的重任历史地落在中国人身上。如果我们仍在传统思维和知识的基础上，又怎么可能取得新的突飞猛进？俗话说，没有金刚钻，别揽瓷器活。只靠常规武器，已难于深层次地扩大战果。

我认为21世纪中钢铁冶金学的发展重点在于两个方面：信息论冶金学以及多种物理场综合作用下的冶金过程。

21世纪是信息时代，冶金工业必须实现充分的信息化改造。这一改造应从基础知识的模型化开始, 直到生产过程的数字化控制。它由五个平台构成。

信息论冶金学的基层平台：依靠先进的物理学-化学的测试手段和研究方法，获取可靠的微观-介观结构的全貌，了解其变化规律，并和物性沟通。

研究微结构之所以重要，是因为控制火法冶金过程的基础就在人们对熔点上下有关物性的认识。从根本上说，各种不同的物性都取决于物质的微结构。从微结构出发才能正确判断物性测定结果，理解物性的变化规律以及各种物性间的关系。这也正是“熔态物理“的领域。

信息论冶金学的第二层平台是在沟通微结构和物性的基础上，把长年来积累所成的冶金热力学和动力学基本理论全部模型化和数字化。此平台属于宏观范畴，但涉及事物本质。和传统的理论体系对照，它不再是唯象的。

信息论冶金学的第三层平台是基于热力学模型、动力学模型和传输现象研究的技术创新。这样模型化的新技术将能顺利地转化为生产力。

这第三层平台强调在技术创新过程中掌握真实的边界条件，创建真正适用的传输模型。因此要求系统发展高温测试手段。要求解答非典型传输规律和多场耦合、反应耦合问题。由上世纪80年代起，冶金反应工程学曾是一个时髦的术语。化学反应工程学已是化学学科中一个成熟的分支。但我以为冶金反应工程学迄今还不没有条件成为冶金学的一门独立的分支。从所周知，冶金学是从化学分离出来的。之所以能成功地分离出来，**是因为有一套独立的高温研究体系和手段开发成功。所谓冶金反应工程学实际上只是各学科通用的传输规律再加上非在线测得的边界条件，通过某种可调参数使针对某一具体目标的计算结果可被人们接受。这自然不是能得到普遍规律的科学。

信息论冶金学的第四层平台是生产规模下的过程仿真和控制。此平台是第三层平台在规模上的扩大与延伸。同时，又用先进的信息技术处理生产过程的多种参数从另一方向优化运行。在此平台上可以检验信息论冶金学的成熟程度。

信息论冶金学的第五层平台是钢材的设计。它以前四个平台为基础，由合金设计、性能预报、生产技术设计组成。后者中还包括压力加工作用的机理模型研究。

创建信息论冶金学并非着眼于开拓一个新分支，而是用信息论的思路和方法

梳理并整编原有的知识，建成更高层次上新一代的冶金学。其宗旨是由表观触及本质，由定性升至定量，由局部走向全面，构成可调用的集成知识。

看到一份2006年5月发表的资料“Report of theNational Science Foundation Blue Ribbon Panel on Simulation Based EngineeringScience”。我这里提出的信息论冶金学概念和该资料所介绍的Simulation Based EngineeringScience (SBES) 是如此的一致。

真空冶金是人们利用外场取得成功的实例。现在**性能的钢材几乎都得用真空冶金方法生产。低频电磁场在精炼和连铸中也有了一些成功的应用，但多数还未曾显示出不可取代的效果。将外场引入冶金及材料制备过程是一个漫长时期内的工作。正如真空冶金从实验室走进工业规模需要以大型真空装置的开发为前提，目前的外场　(包括强磁场、功率超声场、脉冲电场、脉冲磁场以及由选择性高传输强度膜造成的分离浓度场等)只能在实验室用于基础研究。这是一个未知领域的探索：探索有哪些特殊的效能可用于优质材料的制备，探索外场综合作用下微结构特征的变化，以求在原子-离子簇的层次上说明外场诱发的现象。