科研上如何创新-蒲慕明

turbulencest

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从水滴到彩虹——2010年中科院神经科学研究所年会蒲慕明所长报告~依旧由方琪同学根据录音整理，欢迎转载分享~^^

来源： 方琪的日志
这应该是这次年会唯一一份文字记录，也就是说N年后有同学查的话，也只能找到这篇文章，算是为神经科学的发展做出小小的一份贡献。考虑到年会中所有的报告都是未发表的结果，因此禁止摄像、摄影和录音，不过我想蒲慕明所长的讲话还
是值得冒偷偷录音的风险的。其他一些有趣的信息我稍后几天会整理出来。蒲先生还是很擅长说冷笑话的。欢迎转载分享，让更多的同学感受到科学的魅力~^^

2010年中科院神经科学研究所年会蒲慕明所长报告

2010 12月28日 16:30

不会拖太长，今年这报告做完要赶飞机……首先我想先说说这次年会，非常不寻常的年会，这次来参加的外来单位是最多的，往年我们最多只请一个单位，今年我们请了三个单位[中科院生物物理所、复旦大学脑科学研究院、浙江大学医学部]，每一个组的发言机会少一些，但是呢我们题目的内容更丰富，交流有更多的机会。我想大家听完三天的演讲都有些感想，在三天前我还没有决定要讲什么，在听完之后我觉得要把这个问题再提出来。创新，创新性的人，创新性的研究，我们现在都讲创新嘛，全国都在讲创新，报纸上每一天都要看到在讲创新。我想[说说]我对创新的看法，有些话我至今讲过很多次，有些话有些在神经所待的时间长的会觉得我很啰嗦，但是我现在有资格啰嗦了，因为我是老人家……^^

创新，什么是创新呢，我们先来想想看，什么叫真正的创新研究。创新的研究有很多种，做理论的，你对自然现象有一种新的看法，提出一个新的概念，新的理论，这是理论科学家的创新；对于我们生物学，大部分都是做实验科学的，实验上的创新有很多种了，比如说，有一种是观察到新的现象，别人没有看到的现象你看到了，你设计了一个非常巧妙的实验，
能够review natural phenomenon，这些自然现象只有在你实验条件下才看得到，别人却看不到，比如sub-molecular, sub-atomic这些现象，都是在物理学上各种新的技术，比如加速器有了后才看到的现象。生物学以前看不清楚的，two-photon看得更清楚，新的microscopy methods看得更清楚。这些都是创新，技术上的创新，看到新的现象的创新。

还有一种创新呢，就是并没有说你发现新的现象，但是你把两个别人看到的现象的因果关系搞清楚了，提出一个新的联系，推进我们对自然界的了解。别人看到了这一个现象，又看到了那一个现象，但大家不知道这两个现象的关系，你把这关系搞清楚了，这也是创新。还有呢，即使你没有这个，你用了别人看到的现象，但是你有新的分析方法，把这个现象能够解释得更好，这也是一个创新。我现在就想我们常常说创新，对很多刚刚开始做research的，你说我怎么能够做创新呢，我现在只能用我已经学会的技术，都是人家的技术，看到人家的现象。怎么样即使是在初学的时候你也可以有创新的机会呢？我觉得一个最简单的例子就是说你有 data拿到，一般你要分析data，microscopy data也好，你的biochemistry data也好，你分析的方法是什么？你都是照着人家以前发表的文章，人家怎么做你就怎么做，这是最常见的。那事实上呢，你做一个研究生，做 original research，你应该想到在别人的分析方法的基础上你是不是能进一步做更好的分析，更定量的、甚至画图的方式都是新的，别人没有这样子画过图，你画出这个图就是新的。我常常有研究生把data拿来说我不知道怎么分析，啊这是最好的情况！因为你不知道怎么分析，说明人家没有做过这个data，你没有范例可循，不能照着别人做过的作图方法分析。这是创新最好的时候，最好的机会；你要想出一个办法，能过作出分析，这就是方法上的创新。还有画图也是，paper出来一看最boring的就是都是人家做过的方法，你没有更进一步；虽然是类似的data，用一种新的方法present出来，让人眼目一新，这就是创新。

创新有各个level的创新，我们大家都是做research的，比如说我们分析dendrite branch，我看到这个方面大家都是照着以前的分析方法，但是很多细节没有考虑进去，比如看dendrite length, branch point，你就忽略掉其他很多parameters，你可能忽略掉很多细节没有看到：数spine number，以前没有看spine intensity，现在从quantification角度看spine intensity事实上也是information。所以我很高兴看到于翔组的同学报道的时候认为spine intensity differences也有information，这就很好，大部分做spine analysis的都没做这一点。Any one more step in analysis都是在座的甚至刚开始的同学可以试一试的。还有你把别的领域的方法拿来用到你的research里，在你的范畴里面人家没用这个方法做实验的，你把它引过来，这也是创新。

还有大家都说创新就是找新的东西、看到新的现象、得到新的知识。这是一种创新，但是还有一种创新我认为甚至更重要的，做的很少。现在大家做 research，我看到这次[年会上]present的，你们做的工作跟别的世界上其他实验室，在欧洲、美洲的实验室，其实差不了太多，跟他们都有竞争性，而且不见得可以竞争得过，因为好的实验室，在海外的实验室，他们有很好的资源、很好的设备、很好的学生、很好的环境，你要和他们竞争，假如你在这个领域里是刚进入，那你就在劣势之中。所以我说研究有两类创新：一种创新真的是早期的，前面的人做了什么，下一步是什么，你要找到下面新的知识、新的方法，这是创新；还有一种创新呢，事实上不叫创新，我叫做“回顾式的研究 ”，你是用现在的方法去看老问题，你不一定要提出新的理论、新的现象，你能够针对人家现在看到的现象，你去reinvestigate it，用新的方法去reinvestigate it。比如你现在把争论的问题解决，这也是创新；虽然不是你提出
的问题、不是你看到的现象，但是你用了新的分析方法、新的实验。甚至教科书上的东西你拿来，那些观念和理论都是根据30/40年以前的实验、很老的技术、看到的粗浅的data得到结论，但是已经进入教科书，因为很重要，而没有人再去检测这些问题。你是用现代新的方法去设计实验重复看老的问题，老的 hypothesis，检验它们是不是对。基本上重复实验，但一定要用新的方法。我相信50%[实验结果]是confirm原先结果的，有50%[原先的实验结果]是not solid。大家知道，on average教科书上的东西50%是错误的need to be revised，但我们不知道是哪50%咯，所以你又可以做这个工作。这是win-win situation，大家都喜欢新的知识，没有人repeat，repeat实验没有credit，所以人家说大师20、30年前已经做了，我现在做不是找麻烦么？但是，很有可能你把这个问题重新open，其实这种回顾式的research是一种创新工
作，它的结果跟早期的东西一样重要，因为科学的进展都是不断revise我们现在的知识么，在revise的过程你可以因为很多新的知识、新的现象积累了，造成你不得不改变现在的看法，现在我们一般都是这样子。新的知识开始积累的时候呢，有不合的现象都会被隐没，跟着hypothesis不合多到一定程度呢，你就非改hypothesis不可，非改变现在的理论不可；这
就是我们所谓的paradigm shift，Thomas Kuhn的paradigm shift。Paradigm shift就是新的知识出现以后非改不可。但是我说的这种回顾式的研究方式呢，直接去attack，去check
the foundation of current opinion, right？你直接看哪里有cleft，你把这foundation either consolidate，或者就把它打翻。假如你有50% chance you are to win；另外50%你也不是loser，因为你用新的方法confirm了老的现象，你也可以publish paper，也是重要的paper，因为你[的结果]是重要的confirmation。我一直鼓吹了至少十年，就是go back to the old hypothesis, do experiment, repeat experiment，我可以说我自己实验室里面做得成功的东西，好几个东西，都是revisit the hypothesis。这是revisit the old hypothesis得到的好处，你可以open a new area， especially for young investigators。所以there are many forms of innovation，不是一定要新。但是我们说每个人做original research，on principle 都是新的，我们今天年会看到的东西都是人家没有做过的实验，但是是不是very innovative research呢？大部分的都不是，都是follow current trends，大家的hypothesis也都是check，增加一点自己的，没有真正的potential to be really innovative。为什么？ 因为你解决的问题不是hard question，都是细节，大的框架的问题是最重要的问题。不是说新的工作就是innovative，innovative work要有element of surprise, element that raise people’s eyebrow受人瞩目，哎呀我怎么没想到这个现象，看到你的结果会有惊讶的成分在里面，有hint，这才是innovative research。为什么这样子呢？为什么大家会瞩目，会惊讶呢？[因为]不觉得当然是这样子的，不是那种不新鲜的
，在我expectation中的现象。就是说真正的创新工作必须跟重要性连在一起，innovative sciences必须是important, unsolved problem。

什么是important unsolved problem呢？有两种unsolved problem。一种unsolved problem是我们知道总有一天能够解决的，problem that known to be solvable，我们说九
十年代时要sequence human genome，那是important problem，大家都知道的。肯定是solvable，只要你去做sequence，就是时间长，那时候机器没那么好。但是你知道If
you have the resources, man power, you can attack the problem.现在我们做neuroscience，the important solvable problem就是connectome。In principle,
we can map every connection in the brain, what we need to have is hundreds of man power.根据现在的技术，hundreds of labs work hundreds of years, you will map every branch every connection.技术就在那儿，怎么样analysis，怎么样make sense of it。现在国外有很多centre要做这个，包括看过都有centre of neural connectome，要map the connections in the cortex。假如说中国要做这个方面也不是不可能，只要你去做。但是我觉得这个不是解决问题最好的办法。Genome出来了，并没有解决什么 disease的
问题，还是要知道基因的功能。It is important, but it isn’t the
best problem you should spend your life on it.因为human genome这种东西，当初90年代没有测序的机器，现在测序只要一个月的时间，以前做了十年，so those people spent
ten years in the 90s regret.他用这些时间可以做更重要的问题。

第二类问题have little or no clue how it can be solved.现在有很多问题还没解决，为什么呢？因为我们不知道怎么下手最好。有一些clue我们可以下手，language, perception,
even more complicated, consciousness，都是很重要的问题。我们神经科学最重要的问题就是了解human brain，human brain最重要的就是human specific properties, but
we have little clue how to do it.这个时候就是关键，这些重要的问题是可以解决的，你可以找到一个办法，这是发挥你智力的地方。

下面就提到怎么样选问题。Peter Madewar说过，我想这话大家都听过，我再讲一遍。Peter Madewar是immunologist, Nobel Prize Winner, the wisest man in biology in 20th century to me.他写了很多东西，我们的阅览室你去读，非常有意思。他说Science is art of soluble.这里他的意思不是怎么样解决问题就是科学。他真正的意思是It is finding a problem that is “soluble” at this time by you. 你要选的是在你的
手中、在这个时候是soluble的重要的问题。怎么选呢，这个art不是几句话可以讲清楚的，是一辈子要学的。每个人学的方式都不同、得到的结论不同、选择的问题不同，每个人有每个人的style。这个差别在于，在选择问题的时候你总是有些clue，但是你怎么样愿意为这些clue冒险，你是愿意做比较 safe的research还是冒险的research，每个人的style不一样，他的art不一样，每个人做science有他自己的方式。我觉得这是最重要的，怎么样去选，包括现在也是，你选择一个很难的问题，是不是在你手中可以解决。假如你觉得有信心，可以克服situation deficiency，你也可以冒，可以选。这是一个很大的问题，所以要讲到胡适的话，胡适说要“大胆假设、小心求证”，当然他是说考证的事。做科学也一样，你要做innovative science，做别人没有做过的事，要找到新的，这就像探险一样，要走出新的路子。探险的过程你一定要冒险，不然就不是探险；你不冒险就得不到好处，找不到宝藏，找不到新的路径[这让我想到“夫夷以近，则游者众；险以远，则至者少。而世之奇伟、
瑰怪、非常之观，常在于险远，而人之所罕至焉，故非有志者不能至也”]。所以要大胆的假设，propose you hypothesis, propose you goal. 我想到这段话：

In biology, any mechanism you can imagine, as long as it is useful to
the organism and doesn’t violate physical and chemical principles, is
likely to be utilized by the organism. (Poo’s Dictum)

It’s your imagination to dream out these hypotheses. 这种hypothesis不能想
你的动机一样，violate principles.( = =b )只要是合理的假说，你就能pursue，这
就是大胆假设。这句话我讲过很多，大概我听到人家说过，还是哪本书上看过，所以我就要找
这句话，但我总是找不到，既然找不到呢，我就claim它是我自己的……^^

你不能说这个idea是从哪里来的，这是很重要的一件事，everybody wants to claim
intellectual property. 但是很难，是跟人家讲话人家告诉你的呢，还是人家告诉你
一半，你自己想一半呢，hard to say. 所以我认为in science, not in technology,
intellectual property is nonsense.假如每个人都要想intellectual property那就
天下大乱，科学界有没有交流，没有真正的进展了。过去20世纪的科学进展到了21世纪
还是这样的话，就要走下坡路。21世纪的科学进展就是靠communication。一直到80、90年代，molecular biology搞出来把科学商业化了，搞得现在乌烟瘴气[蒲先生果然是可敬的理想主义者啊].

怎样创新呢，这个我上课讲过，有一些同学可能忘掉了，所以我要再讲。

1.   Knowing how the facts are obtained is more important than knowing
the facts.他怎么做的，为什么会想到做这个工作的，他在paper上是不会说的。Most important findings are unexpectable，都不是原来想做的，[真正的目的]他不会告诉你，不会在paper上告诉你，这是写paper的style，科学的八股文造成的结果。但是我们可以知道，我们常常有一流的科学家经过，我叫同学们问问题，下次你想不到问题，silence的话你就举手，问一个问题standard question，就说why do you do that experiment，我告诉你你会得到最好的答案，他会说Ah, that’s interesting! We were doing this thing, and then we find that and finally got it. ^^所以[别人]innovation的过程，you have to dig for it. 我说为什么我们要和这些来访者共进午餐呢，就是能问他们问题。

这里有5个W( What, Who, When, Where, Why). 后面这四个W就是history，就是the
basis of innovative work. 你知道每一个创新的工作是怎么来的，这就有潜移默化的
功能。这本书[The Eighth Day of Creation]我已经告诉大家很多了，我们今天的头等奖就是
这本书。这本书我有1979年的原版，保存了30年了，是今年的一奖。

2． Knowing how to find the facts is more important than knowing how the
facts.

有太多的信息，知道这些信息反而对你不好，现在有information overload problem.
因为太多的信息会confine your imagination。因为每个信息都像是事实，非常肯定的说我发现了这个，我发现了那个，所以读了一大堆paper，你什么事情也做不成，你什么事情也不敢做，因为你的思路都被限制了。So do not simply download and read all the paper.越是低年级的同学越是要注意这件事，再进一个lab之前，读几篇review paper是最重要的，不要所有的paper都去读，再做一个工作的过程中你需要读的时候再读，不要一天到晚在那里download paper，这像吸烟一样对你有害。Excess in-selected reading is bad for your health. [我想到Pope的那句”Too much learning is a dangerous thing.” ^^]

3.  Knowing how to present the facts is more important than knowing how
the facts.

我们人的思维很奇怪的，你一定要训练你自己讲出来，讲的过程中就是integration。
All presentation is a process of logical integration.把你的idea的因果关系
lineally presented,理出一条线来，什么话该说，什么事先说，什么事后说。General
talk很重要，年会上的presentation我觉得都有很大的进步，大家都很认真。science is a
social phenomenon， 把我关在一个岛上，给我无穷的资源，不让我跟人家讲话，可以做
research，whether I like to be？我不会去做research，我宁愿整天去晒太阳……^^ [蒲先生真是太可爱了] 我想我做的东西没有人appreciate，你的东西要让人家了解，你才会觉得自己做something useful。所以你一定要有social communication，一定要和人家交流，闭门造车不讲话，埋头做实验，那是不行的。而且part of fun in science is communication. 我们知道以前molecular biology，a group of 40 people is responsible for moving the molecular biology forward. 他们自己有一个RNA Tie Club，参加这个Club的人每个人都有一条领带，是一个amino acid，他们要解决coding，核酸是怎么编码的，他们都对这个问题有兴趣，他们都不publish paper；这个Tie Club的功能就是unpublished communications, letters, short notes，他们的fun就在这个地方，很多Francis Crick重要的paper都没有发表，都在RNA Club的communication。

4.  What’s unknown is more important than what has been known.
你要知道什么是unsolved problem，还要知道什么是soluble problem。所有现在的知
识都是不完整的，都是有问题的，不可靠的。或者把questionable的问题修正，或者得到不知
道的知识。这里重要的就是读review paper；我刚刚说读review paper很重要，因为你不需要读太多的paper。就是你读review paper要选择，你要了解哪个review Journal是最好的，写review的人是不是有一个overview，是不是在这个领域很有经验。有很多review paper有几百个reference，reference越多这个review paper越糟，因为他不知道怎么选择，他把所有reliable和unreliable的东西混在一起，他不敢得罪人。真正好的review是把重要的东西讲出来，什么是知道的，什么是不知道的他总结得很清楚，有很多东西好像是知道的，他说
不知道，他说we don’t know, is debatable.你要知道什么是unknown，什么是known，不要看哪个paper reference最多你就选择哪一个，这会有相反的效果。

5.  Educating yourself is more important than finding someone to educate
you.
我们常常抱怨我们的环境，没有Cavendish Lab，导师在那里指导你，你进去有50%的机
会拿Nobel prize。但是时代进步了，我们不需要这些大师在我们身边了，为什么呢？因为
firsthand account现在很多了，每一个著名的大科学家都有写出来的东西告诉你怎么去做
innovative science，而且比他在你旁边讲得还清楚，因为写出来的东西都是他思考过的，都非常精华。我们的读书室里你可以去读，你要大师指导就去那里念书吧。还有很多自传，他们怎么样make their discovery. 还有你不想看书，只想上网^^，那你就上这个网http://webofstories.com有几个同学上过这个网，喜不喜欢这个网？只要你喜欢 science，你就下不来，这里面都是几个小时的interview，他讲他的历史，他为什么能做这个实验，他的经验是什么。

我们时间有限，还有十几分钟。我就讲几个notes，刚才讲了大胆假设，小心求证还没
说。

Cautionary notes for innovative research:

Be rigorous in every step of your work;

Be receptive to criticism;

Learn to deal with frustration.

大胆假设就是你要保证你的冒险有成果，选一条没有人走过的路，选到你该选的路, be
rigorous in every step,你在前面的finding lose，得到的结论其实不是实验结果supported，你lose a step，可能导致你走向弯路。你如果想要得到一个目标，就要忠实于你的结果。

在这个过程中还要接受批评，批评是什么呢？Paper出去，reviewer给你的criticism，
你必须要接受，很多人说reviewer都是antagonist，想要打压你，也许有这么些人不fair，但是大部分reviewer，尤其是good quality journal的，他的review是公平的。他不敢不公平，因为他不公平，下次Journal editor不会让他review，大部分人会为自己的career考虑。而且大部分的reviewer是有用的，我觉得我们神经所前十年最大的成果，就是publication往上提了，因为早期的PI尊重reviewer的意见；人家给你什么批评，你回头就把这个问题解决，再送回去。所以be receptive to criticism, even sometime it is negative.而大部分人就放弃了。

第三个就是learn to deal with frustration，做innovation不是容易的事。假如是容
易的事，别人都做了，还要你来做么？所以解决重要问题，必定会碰到很多挫折，花的时间
会长，得到reward的时间可能很慢，但是你要达到目标非得忍受。挫折很多了，比如说拿不到fund的frustration，做不出实验的 frustration。有很多人问我，怎么样是一个好科学家，成
功的科学家，我说你学到怎样learn to deal with frustration，就是成功的保证。这个是极为重要的，我说adversity breeds creativity，就是说没有frustration你做不出好东西，一帆风顺的环境哪，常常不能激发你做出最好的工作。我们说画家、作家最好的作品正好是在最困苦的时候[文章憎命达]，等他赚了大钱作品都不好。徐悲鸿在巴黎学画画，肚子饿了买面包的钱都没有；抗战的时候在后方画的那些历史画、人物画，五百壮士，都是最困苦的时候，那个时侯为什么他画出来的画最好呢？我觉得有个道理，就是在约在困苦的时候呢，somehow，我不知道为什么，越能激发你的创造力，一定要突破这个困境，创造就能出来。徐悲鸿的故事还很interesting，他非要画出很多画来，因为他要付，你如果想要知道故事的话……[蒲先生下面讲了一个很冷的冷笑话^^]他的前任夫人一定要拿到他的画，一定要几百幅，他才可以离婚；所以他为了要离婚，就非画画不可，在极端困苦、极端挫折之下，就画出了很多好画。所以进一步说呢，你现在觉得日子很舒服，经费用不完，出paper一般中上的paper没问题，那就说明你需要进入困境，你必须要找到更难的问题，才能突破这个困境。有些很著名的科学家每十年换一个领域，我们的board member Charles Stevens[ UCSD, HHMI,NAS member ]就是这样，因为他觉得原来这个领域做得差不多了，没什么challenge，新的问题就是challenge，challenge就是困境，困境你突破的话，就又上一个台阶[这里我们就知道了为什么不是每个人都做得到蒲先生这样的成就的]。

OK. Thanks you! Happy New Year!

最后Q&A，蒲先生给一位一年级研究生新生的建议是Learn to Enjoy Frustration!

通流

没想到知名的科学家也在谈论这样的题目。不知道创新这样的能力真的可以教吗？我敢说他在国外肯定不会发这样的议论。

周华

创新其实总结起来就两条，一是确定哪些工作是别人没做过的，二是你去把这些工作做出来。