四张桌布上后浪激荡:在生活中发现问题,用跨学科思维造飞机
澎湃新闻
2020-11-01 20:18

黄浦江畔,4张桌布,4位院士,55位来自全国的“小科学家”,一同上了别开生面的一堂科学互动课。

11月1日,第三届世界顶尖科学家论坛进入第三天,也迎来本届论坛最受期待的一个环节——桌布讨论。按照往届惯例,从全中国选拔出的55名15-19岁的“小科学家”会分组参与讨论,并将自己的想法记录在桌布上,因此这个环节也被称为“桌布论坛”。

“我觉得这样的活动形式非常好,特别是在激发学生科学兴趣上。邀请一些顶级的科学家,跟他们分享一些自己做科研的经历,来启发这些小科学家的科学精神,激发热情。”南方科技大学工学院院长、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士徐政和在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时称。

从身边的小科学问题出发,开放讨论、团队合作、相互辩论等都成了这堂科学课上最有意义的注脚。

从身边的科学问题出发

在自由讨论环节开始前,这堂课邀请了8位学生代表对自己感兴趣的科学问题做了简短的报告。

来自上海浦东新区民办协和双语学校的郭秦菘带来了自己设计的蛇形机器人。他提到自己暑期在广东茂名市一个农村中无意发现了农药喷洒过剩的问题。于是,郭秦菘设计了一款蛇形机器人,想利用机器人和图像识别来帮助农民更精准地喷洒农药。

郭秦菘同学展示蛇形机器人

“为了解决这个问题,我去了两次这个地方。第一次真的是无意发现。然后从问题出发,这是一个涉及机器人控制、图像识别和社会需求等跨学科的问题。我需要去了解问题的社会需求,实际要产生什么样的改进。”郭秦菘说。

苏子原是南京外国语学校的高二学生,他的课题灵感同样来源于生活中的发现。他所在的高中有700多名足球爱好者,每天放学后会有100多个学生留下来踢球,但学校里的运动场地有限,最夸张的时候一个足球场里有16支球队同时在操场上踢球。

苏子原意识到,这是当下城市运动设施不足的一个缩影,也产生了改进这一情况的想法。于是,通过一系列调研分析,“动力方”项目就此诞生,他认为这为促进城市居民锻炼的提供了新方案。

这堂课上学生们研究的问题还涉及:影响考试成绩的因素有哪些、如何降低噪音扰民、变色涂料的应用、中华绒螯蟹精巢连接蛋白innexin的基因克隆与分析等等。学生们透露,这些都是自己日常生活中遇到或者感兴趣的问题,希望能通过自己研究进行解决。

“前面的八个报告都是将自己身边的事作为课题来研究,并希望通过自己的研究能够解决一些实际的问题。尽管他们的研究方法和得出结论在我们看来可能比较粗钱,但在这个过程中确实提高了分析问题和解决问题的能力,我觉得从他们身上能看到中国科技的希望。”中国科学院院士马大为说。

4张桌布

今年世界顶尖科学家论坛给4桌“小科学家”准备了4个话题,学生们与院士讨论后,以图画的形式来展现自己团队的成果。

这四个话题分别为:

科研的发展是否有迹可循,参与讨论的院士是中国工程院院士谢友柏;

近年来诺贝尔奖出现学科交叉、多向发展的情况,这对科研具有怎样的指导价值,参与讨论的院士是加拿大皇家科学院院士徐政和;

利用科学技术加速消除贫困的进程、减少或解决可能存在的阻力的方式,参与讨论的院士是中国科学院院士杨雄里;

基于数据的深度学习所带来的问题与瓶颈,参与讨论的院士是中国科学院院士马大为。

其中,围绕第二个话题,13名学生以飞机上应用的技术为例,解释了跨学研究的价值。与院士头脑风暴后,他们从仿生学、材料学、计算机科学、卫星通信等多个学科的角度,诠释了要让一架飞机正常飞起所需的技术。

“讨论的时候,我终于向院士问出了我一直想问的问题:为什么跨学科它成为了一个所有东西的根基。实际上回答就是自然现象本身就是跨学科,所以如果我们要研究自然现象,并且把应用在生活中,跨学科必不可少。”郭秦菘说。

围绕基于数据的深度学习所带来的问题与瓶颈话题,第四组学生知无不言。深度学习的“黑箱”问题,数据结构,图像识别、算力成本等当下人工智能领域遇到的挑战,在这张桌子上反复提及。发散思维后,这组“小科学家”还将话题引向了人脑和人工智能之间区别的讨论。

人脑的创造思维、学习能力都是机器所不具备的,如何让计算机学会这些人脑的功能,通过这次的讨论,或许会成为这些学生未来研究的课题。

第四组的科学导师马大为在点评时提到:“人类思维有一个优势就是跳跃性的思维,天然思维在一段时间内很难去突破,那么跳跃思维就是我们自己创造的,所以,对所有领域来讲,创造可能是最重要的。而一般重复性的劳动可能将来都会被AI去代替。”

值得一提的是,四个小组最后交出的图画都非常有意思,科学技术、人工智能、教育和贫困等抽象概念在学生们的画中都成了一个个可以解释且具象的符号。澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者也收集了最终的四张图画,或许读者们可以自行猜一猜,各组学生们想表达的内容。

寄语后浪

在现场,人工智能话题最火,受到了学生们的热烈讨论,院士们也各自发表了看法。对于人脑与电脑的关系,谢友柏表示,他一直以来的观点就是电脑只有在受过教育的人教育以后才能够工作。

杨雄里并不完全认同,“刚刚那句话我觉得不完全正确,因为现在人工智能的发展超出了我们的预料,它能够自己学习,这在某种程度上也是在受教育。不过有一点我完全赞同,就是人工智能的发展从总体上而言是不可能超过人脑。”

此外,院士们也把一些过来人的心得带给在座的“小科学家”。

马大为提了两点建议:一是要好好地把基础学好,不是为了考试,而是为了能够真正地站在一个巨人的肩膀上去创造。现在是知识爆炸的时代,不管大专业,还是将来自己研究的小方向,实际上都已经有人做到了很深的程度,假如没有很好地理解和欣赏,没有对他人成果有很高的敬畏,是很难有大创造的。

二是做科研要有一个淡定的心理。因为科研不是一天两天能够做出来,而是需要很长时间的艰苦探索,那么也许哪一天就灵光一现,出来一个能够为世界解决大问题的想法,但这绝对是经过大量的时间消磨和失败过程后积累出来的。

“今天社会对大家搞科研并没有给很宽松的环境。老师整天在考学生,创造力都消磨掉了;大学的校长在考老师,每天看他发了多少文章,拿了多少经费,给大学的数字增加份额;社会又在考大学,很多主流媒体、自媒体都在拼命地统计这个大学的排名多少等简单的数字,发了多少高水平的文章,拿了多少经费,甚至有几个杰青、院士等,这都是世俗的东西,没有体现出来真正科学对社会的影响。”

马大为强调道,真正重大的研究、重大的发现对社会的影响,绝对不是用数字来衡量。

杨雄里则将一句黑格尔的话送给小科学家们,即“要尊重权威,同时又要挑战权威”。

杨雄里解释道,我们尊重权威是一种基本原则,但在这个过程中一定不要被权威的话所束缚,要不然就不可能进步,科研就是不断创造新的东西,所以既要尊重权威,又要挑战权威。

编辑 曹亮

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