孙子兵法与化学研究课件.ppt

1、孙子兵法与化学研究 -个人科研成功和失败经验教训的探讨 计篇计篇n孙子曰：兵者，国之大事，死生之地，存亡之道，不可不察也。n注：科学研究有点像打仗。一个科研组，搞得好就越来越兴旺，搞不好就因为不出成果，没有经费，人员散伙而消亡。因此我们必须研究科研的战略战术问题。n孙子曰：故经之以五事。一曰道，二曰天，三曰地，四曰将，五曰法。n要注意五件事：指导思想，社会环境，学科状况，研究骨干情况，研究组规矩和风气。n天时不如地利，地利不如人和。主要靠我们自己。n（有了人和，可以捡天时地利允许的做。）夫未战而庙算胜者，得算多也；未战而庙算不胜者，夫未战而庙算胜者，得算多也；未战而庙算不胜者，得算少也。多算胜

2、，少算不胜，而况于无算乎？吾得算少也。多算胜，少算不胜，而况于无算乎？吾于此观之，胜负见矣。是故胜兵先胜而后求战，败于此观之，胜负见矣。是故胜兵先胜而后求战，败兵先战而后求胜。兵先战而后求胜。n出兵前的庙算庙算=研究工作定课题研究工作定课题n立课题的重要性：课题目标正确，所定的技术路线切合实际，所予见的技术关键和克服困难的方法对头，就能保证项目的顺利完成。n定课题犯错误例：文献未查全，重复前人工作；规定的目标无价值或不可行；忽视某种致命困难；忽视某种必要设备或人才，忽视某种不可抗拒的社会因素。就注定要失败。以弱胜强，后来居上的艺术：以弱胜强，后来居上的艺术：“庙算庙算”n主观指导的正确与否，影

3、响到优势劣势和主动被动的变化。观于强大之军打败仗，弱小之军 打胜仗的历史事实而益信。中外历史上这类事情是多得很的。中国如晋楚城濮之战，楚汉成皋之战，韩信破赵之战，新汉昆阳之战，袁曹官渡之战，吴魏赤壁之战，吴蜀彝陵之战，秦晋淝水之战等等。外国如拿破仑的多数战役，。都是以少击众，以劣势对优势而获胜。（毛泽东：论持久战）客观条件好客观条件好“庙算庙算”失误而失败例子失误而失败例子n19561964：炼钛新方法：十二年科学规划，苏联考察，领导支持，20人队伍。无结果而终。（除客观原因：“此路不通”外）失误（1）只想成功未准备失败，连“副产品”也没有；没有通过任务建立学科；（2）长期任务想短期完成，屡战

4、屡败；（3）没有摸清主要学科工具，是工业真空而非物化：氧化铝工作的成功带来盲目性。n此项失败浪费了我2533岁宝贵岁月和败坏了我负责的研究组的大好形势。十二年科学规划第十二年科学规划第5757项：钛冶金研究项：钛冶金研究-练钛练钛新方法研究新方法研究n钛：轻金属，可制造高温高强度合金，是制造导弹和飞机的重要材料。它非常容易吸收氧，氮，变成很脆的无用物质。制造纯钛很不容易。n是用四氯化钛镁还原（Kroll法，产品贵如银)n TiCl4+2Mg=Ti+MgCl2 n(Al冶金：电解法比还原法成本低很多）nTiCl4 电解 TiO2 电解研究n19551964 美国，苏联新技术竞争一个焦点，最后双双

5、失败。举客观条件恶劣但举客观条件恶劣但“庙算庙算”好而成功例子好而成功例子n1966年开始文革，我因19561966年十年来上海一些中学邀请我向学生介绍我自学外语的经验。被四人帮造反派诬陷为“宣传崇洋媚外”“走白专道路”而被批判。被赶出实验室，送往上海冶炼厂劳动改造。根据当时的情况，我为自己制定了“白天结合劳动与工人合作搞生产技术革新，晚上回家攻读量子化学，一张纸，一支笔，一把计算尺，处理文献数据研究化学键理论”，从而在极端困难的环境下取得主动，开创了科研工作新局面。应用研究基础研究取得双丰收。具体如下：应用研究的丰硕成果应用研究的丰硕成果n结合工厂劳动，先后取得“镍钴萃取煤油代替二甲苯”“炭

6、酸钠反萃锌”“三价铬回收”均投入生产并在全国同行推广。事情越做越大，以致从一个厂发展到几个厂联合研究，成立”上海市嗅敏协作组“，研制气敏半导体和“嗅敏仪”投产并在全国广泛应用。在上海冶炼厂根据我们研究结果建立“铅阳极泥回收金，银，锑的新车间”。由于和工厂合作好，场面越做越大，科研工作也走出困境。基础研究的丰硕成果n通过晚上学习量子化学和化学键理论，用笔算方法处理无机化合物的数据，发现用电负性差和元素的“电荷半径比”（z/r k)的函数为坐标，可以总结无机化学不少半经验规律。我把这称为“键参数函数方法”。得到当时化学界的认可，在“中国科学”“化学学报”“金属学报”发表了一系列学术论文，并在197

7、6年在“科学出版社”出版了专著“键参数函数及其应用”，在化学界有一定影响。n更重要的是：这为我进军计算机化学奠定了基础。n可见“庙算”的重要性。计利以听，乃为之势，以佐其外计利以听，乃为之势，以佐其外n激水之疾，至于漂石者，势也。n故善战者，求之于势，不责于人。n故善战人之势，如转圆石于千仞之山者，势也。n刘伯诚七亘村之战（日军必经，路旁草长容易埋伏）n吴魏赤壁之战：n（诸葛亮：欲破曹公，须用火攻，万事齐备，只欠东风“。东风就是势）n（杜牧：“东风不与周郎便，铜雀春深锁二乔”）n学科势：学科战线交错，“犬牙交错的战争”“我已三面包围了同蒲路，四面包围了太原城”（毛泽东：论持久战），攻打三面包围

8、的学科领域。就是利用学科势。如智能熔盐相图数据库会战。n战隆勿登，勿迎水流。不要无谓反潮流。因为很费劲。要反时应先顺潮流走一段。例如对量子化学，对热力学评估。n社会势：势有“正势”，有“反势”都可利用。前者如“纳米专项”“循环经济”（响应号召），后者如多看俄文资料之类（好舵手能利用四面风）。n灵活利用形势“趋利避害”，但不要说假话，不要害人。不要哗众取宠。故将有五危：必死，可杀也，必生，可虏也故将有五危：必死，可杀也，必生，可虏也n胆大还是胆小？做坏了不得了的事（新技术投产，成果发表，登报，易出人身事故，弄坏贵重设备的事）胆小（不做或预备失败了如何处置）n举例“西湖会议”-国共合作n不可能出大

9、毛病的事（自己学新知识，顶多无用；做简易预备实验，火力侦察；新想法化钱不多的验证。）胆大。n为何模式识别优化近百个项目无一失败？三军之众，可使必受敌而无败者，奇正是也n当敌为正，旁出为奇。大抵用兵皆有奇正，无奇正而胜者，幸胜也，浪战也。n（韩信背水战例，背水为正，轻骑为奇）n唐太宗：“以奇为正，。以正为奇”n一学科为正，另一学科为奇,正为战场，奇为工具。n做计算化学为正，介入计算机科学为奇（利用学科差距“发电”），上大为正，交大为奇。n熔盐化学为正，计算机化学为奇。计算机化学为正，熔盐相图验证为奇（俄国老太说：you are clever!)n纳米专项为正，铝冶金知识为奇。凡战者，以正合，以奇

10、胜。故善出奇者，无穷如天凡战者，以正合，以奇胜。故善出奇者，无穷如天地，不竭如江河。地，不竭如江河。战势不过奇正，奇正之变，不可胜穷也战势不过奇正，奇正之变，不可胜穷也。n曹操：“正者当敌，奇兵从旁击不备也”n本门学科为正，旁门学科为奇：50年代做氧化铝，用物相分析为奇。60年代做熔盐物理化学，以统计物理为奇。总而言之，多掌握一种工具，就可以做别人做不到的事。n有正无奇事倍功半，有奇无正成不了大事有正无奇事倍功半，有奇无正成不了大事。行千里而不劳者，行于无人之地也，攻而必取者，行千里而不劳者，行于无人之地也，攻而必取者，攻其所不守也；进而不可御者，冲其虚也；退而不攻其所不守也；进而不可御者，冲

11、其虚也；退而不可追者，速而不可及也可追者，速而不可及也。兵形象水，水之形，避高而趋下，兵之形，避试实而击虚。n邓艾战术：行七百里无人地，直下成都平原。蜀降。n毛泽东二万五千里长征：“更喜岷山千里雪更喜岷山千里雪，三军过后尽开颜三军过后尽开颜”n要学同行不学的许多东西，找出别人因缺乏知识没注意到的“肥肉”，如SVM在化学中的应用。n出冷门，人大惊，秘密在后勤！故知战之地，知战之日，则可千里而会战；不知战故知战之地，知战之日，则可千里而会战；不知战地，不知战日，则左不能救右，右不能救左；前不地，不知战日，则左不能救右，右不能救左；前不能救后，后不能救前。而况远者数十里，近者数里能救后，后不能救前。

12、而况远者数十里，近者数里乎乎n知道用什么方法，什么设备，什么人员，什么合作者，解决什么课题到什么程度，知道会遇到什么困难可以用什么方法解决。就可以一往无前轻易取胜。不然就被动。n谢安淝水布阵。事先测量水深。找骑马可渡处。n当然100%预料成功的事少有，能八九不离十，就算是常胜将军。n为了基本吃准，要火力侦察。做预备实验。故策之而知得失之计，形之而知死生之地，故策之而知得失之计，形之而知死生之地，角之而知有余不足之处角之而知有余不足之处n化不大力气作预备实验。设想一些难点先摸一摸。n以萃取拜耳法为例：18烷基酚没有，不能实验，就用12烷基酚试萃取，反萃。怀疑出沉淀油水分不开。试下来没问题，才敢于

13、在郑州轻研院发表“狂想曲”，引起中国铝业公司很大兴趣。已立项。是故智者之谋，是故智者之谋，必杂于利害，杂于利，则务可信也。必杂于利害，杂于利，则务可信也。杂于害，则患可解也杂于害，则患可解也故用兵之法，无持其不来，持我有以待也。故用兵之法，无持其不来，持我有以待也。传曰：传曰：”不备不虞，不可以师不备不虞，不可以师“n作研究课题，必然有目标，就是“利”。此目标合乎实际，课题的“立项依据”可靠。就有信心完成。否则不会有好结果。n但立项前后，都必须努力估计可能遇到的困难，甚至主动作火力侦察。以便早点发现难点，早点准备克服的方案早点发现难点，早点准备克服的方案。不然容易被动甚至失败。（728相容性问

14、题）n重要，要害问题，设三道防线。n扬长避短为主，扬长补短为辅。军行有险阻，山林，。者，必谨覆索之，此伏间军行有险阻，山林，。者，必谨覆索之，此伏间之所处也。之所处也。兵怒而相迎，久而不合，又不相去，必谨察之兵怒而相迎，久而不合，又不相去，必谨察之。n研究计划实施过程中，遇到可能出毛病的地方就要小心思考，这些环节容易出现意外的障碍和困难。n一种很容易被人想到的技术路线，人家从来没采用过，就要好好想想人家为何不用，是不是另有我们没注意到的缺陷。n举例：728项目为合外国人不用KNO3-NaNO2为载热剂。n BeF2+2KNO3BeO+2KF+2NO2+1/2O2n万一管子漏了出大量气体胀破核反

15、应堆放射污染常间长江三角洲就不得了。n早点注意到就不会那么被动故上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。故上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。攻城之法，为不得已攻城之法，为不得已n伐谋伐谋：靠谋略取胜。靠思想上创新取胜。n实例：开始工作就有高明的点子，因此不化多大力气就取胜。（找突破口）n（如2002年支持向量机会战）n伐交伐交：找同盟军。组织有互补性的班子。n实例1：不同单位，不同学科“强强联合”n实例2：桃园三结义，刘备集团的优势n伐交的关键：高瞻远瞩，利益均沾。不要光想自己占小便宜不顾别人。n伐兵伐兵：水来土挡，兵到将迎。n大凡科研实践，100%预料准的不多，预料70%和关键就不错。

16、剩下的遇到问题临时想办法。有所为而为，进退有据（小伐谋）是必要。n攻城攻城：杀士三分之一，而城不拔者，此攻之灾也。n遇到问题想不出点子，盲目做实验碰运气，虽难全避免，此事越少越好。带头人水平越高，此种情形越少。但不能全免（科学是探未知，能早点恍然大悟，也算是常胜将军）攻其无备，出其不意攻其无备，出其不意，此兵家之胜，不可先传也将不能料敌。兵无选锋，曰北n出其不意：找前人没想到的突破口；束缚于传统的不敢想突破口。就是出其不意。n”突击点选在左翼，恰当敌之弱点，容易取胜，选在右翼，碰在敌人的钉子上，难于奏效。（毛泽东：论持久战）n“先以自己的局部优势和主动，向著敌人的局部劣势和被动，一战而胜，再及

17、其余，各个击破，全局因而转成了优势，转成了主动。（同上）氧化铝研究的三次选锋氧化铝研究的三次选锋n五十年代：固相相分析（X-射线衍射分析，差热分析，结晶光学分析）n九十年代：溶液结构研究（Raman,红外，紫外光谱，结合量化计算）n近年：萃取新流程，纳米氧化铝，煤化工技术。凡先处战地而待敌者佚，后处战地而趋战者劳 n先处战地方法1：研究室（组，所）的学科布局。包括定方向，定设备，培养人员，组织协作关系，都不能随波逐流，要有展望眼光。学术发展要后来居上，要占“热门中冷门，冷门中热门”n先处战地方法2：脑中有一批问题，一有机会就想，不断思考，成熟了为项目。n举例1：NaHSO4调节PH.n举例2：

18、高钙煤提取氧化铝 n先处战地方法3：做预备实验。找好战场。n秦晋淝水之战：谢安亲自调查战场，发现淝水河水浅骑马能过，背靠八公山森林茂密。决心在淝水南岸布阵等秦兵。n先处战地方法4：找合适的内行合作。”反客为主之计“。故善用兵着，譬如率然。率然者，常山之蛇也。击故善用兵着，譬如率然。率然者，常山之蛇也。击其首则尾至，击其尾则首至，击其中则首尾并至，其首则尾至，击其尾则首至，击其中则首尾并至，敢问：兵可使如率然乎？曰：可敢问：兵可使如率然乎？曰：可。n1。自我配合：若掌握几种工具，互相配合，就能提高水平，发挥特色。n举例：用模式识别-数据挖掘算法评估相图，用差热分析，X-射线衍射作实验验证，从而发现新化合物。计算与实验相得益彰。n2。组织协作：不同学科的专家合作解决一个问题。n举例：高钙煤问题。故曰：知己知彼，百战不殆。不知彼而知己，一胜故曰：知己知彼，百战不殆。不知彼而知己，一胜一负，不知彼，不知己，每战必殆一负，不知彼，不知己，每战必殆n彼：课题的学科基础，前人已作的有关工作，存在的问题在哪里，可以用什么办法解决，要用什么设备和工具，估计可能遇到什么困难，如果作不好会出现什么情况，需要什么样的人来作才合适。n己：作上述工作的各种条件是否具备，和国内同行相比我们的优势和劣势如何，我们应如何扬长避短和扬长补短。