創(chuàng)新成才不斷求索課件

創(chuàng)新成才不斷求索吳海龍(

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)我們每個(gè)青年學(xué)生都渴望自己能夠盡快有所成就，成為某一個(gè)領(lǐng)域的專家，成為成功人士。如何成功，實(shí)際上沒有一個(gè)固定的模式或答案。毛主席生前有兩句話，始終激勵(lì)著我們這一代人。第一句話是“人是要有一點(diǎn)精神的”。人要有目標(biāo)、有對生活的追求。在人生的每一個(gè)階段，有了目標(biāo)，有了追求，這樣就會(huì)比較踏實(shí)，不會(huì)跟著時(shí)髦走，會(huì)朝著自己所設(shè)定的目標(biāo)，努力去做每一件工作，并把工作做好。當(dāng)然，不會(huì)跟著時(shí)髦走，與與時(shí)俱進(jìn)不相矛盾。我本人是1978年9月考入湖南大學(xué)的。限于當(dāng)時(shí)的條件和歷史的原因，我們這一代人所受的教育是非常殘缺的，沒有接受過什么正規(guī)的人文和數(shù)理化教育。進(jìn)入大學(xué)以后，感到自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)的殘缺和基礎(chǔ)的薄弱，但同時(shí)也感覺到自己有歷史使命感。所以學(xué)習(xí)較努力，特別是到了圖書館，看到那么多的書，非常興奮，經(jīng)常在課外時(shí)間閱讀不同的書，想把很多過去沒學(xué)到的知識(shí)補(bǔ)一下，感覺生活充實(shí)，有奔頭，有目標(biāo)，想為國家做點(diǎn)事，為民族做點(diǎn)貢獻(xiàn)。本人還自薦報(bào)名參選校學(xué)生會(huì)工作，有意識(shí)地鍛煉自己的綜合能力。因此，刻苦努力與勤奮好學(xué)是我們那一代大學(xué)生的光輝寫照。但實(shí)際上，與在座的各位比起來，可能基礎(chǔ)要差很多。在大學(xué)三年級(jí)時(shí)，知道可考碩士研究生，開始利用假期復(fù)習(xí)努力。后來考上了湖大的碩士研究生。我在湖大求學(xué)過程中，遇到了多位非常好的導(dǎo)師，他們都是中國知識(shí)分子的代表，是我們學(xué)習(xí)的榜樣。一位是姚守拙院士，一位是俞汝勤院士，還有沈國勵(lì)老師、張志華系主任、陳貽文老師、省環(huán)保局曾北?？偣こ處煹?。我從他們身上學(xué)到了很多，他們也給我很多幫助，包括做人做學(xué)問的幫助。他們學(xué)識(shí)非常淵博，并且人品也非常好。大家知道有一句名言，叫做：榜樣的力量是無窮的。他們的言傳身教，確實(shí)是給我們很大的幫助。從事科研工作的幾點(diǎn)體會(huì)：第一，要從“大處著眼”。選擇課題的時(shí)候，一定要選一些大的、有重要影響的問題，要選擇一些對科學(xué)前沿或者對于實(shí)際應(yīng)用有重要意義的課題。每個(gè)學(xué)科都像一棵大樹。即使是“樹干”，也有樹枝和樹葉。重大的問題，就是“樹干”的問題，我們應(yīng)該更多的去找一些“樹干”問題。需要高屋建瓴。需要有“會(huì)當(dāng)臨絕頂，一覽眾山小”的氣概。當(dāng)然，“樹枝”和“樹葉”也很重要，有時(shí)候也需要做。第三，要“勤于思考”要把科學(xué)研究作為一項(xiàng)事業(yè)，要努力去發(fā)現(xiàn)問題，并且找到解決問題的辦法。第四，要“善于合作”每個(gè)人的能力是有限的，每個(gè)人都有長處。如果能夠和更多的人合作，取長補(bǔ)短，往往就能把自己的能力擴(kuò)展了。因?yàn)橥ㄟ^合作，你可以通過你的長處來幫助別人，別人則通過他的長處來幫助你。以目前國內(nèi)的條件，我們怎么樣才能做出比較好的工作？我個(gè)人認(rèn)為：我們做大學(xué)本科畢業(yè)論文時(shí)，姚守拙老師和沈國勵(lì)老師叫我們做PVF膜生物堿藥物電極。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室條件很差，但選題較好，后來我的本科畢業(yè)論文發(fā)表在藥物分析雜志，評(píng)價(jià)不錯(cuò)。本科畢業(yè)后，攻讀俞院士的碩士研究生（82年9月），當(dāng)時(shí)條件也很差，但俞老師指導(dǎo)有方，使我在液膜酸度化學(xué)傳感器方面的研究工作，有了實(shí)質(zhì)性的突破，即有創(chuàng)新性。剛開始，在跟蹤消化國外前沿工作的基礎(chǔ)上，做了大量的探索性實(shí)驗(yàn)，但失敗的多。我們注意不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，自信：失敗是成功之母。從實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)了某種趨勢，就自己定向合成，又經(jīng)克服重重困難，最后，制成了以甲基二正十八烷胺為中性載體的PVC膜pH離子選擇電極，性能超過前人的報(bào)道。后來發(fā)表于國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的TALANTA學(xué)術(shù)期刊。1、不一定不好的條件就做不出相對較好的甚至前沿的工作有十幾個(gè)國家的30多位同行來信索取，有國內(nèi)外同行的綜述論文引用，有權(quán)威專著引用撰述，將我們的工作與當(dāng)時(shí)國際上著名的瑞士Simon學(xué)派的工作并列介紹。這個(gè)工作確實(shí)是比較有特色的，即使過了十七八年，還是不斷地有人引用，還有人在繼續(xù)開展這方面的工作。跨國公司FLUKA十多年來一直在銷售這一活性物，并列出我們的論文。這些工作也成為了俞汝勤院士他們1987年獲得國家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)的科研成果的組成部分之一。這里，切入點(diǎn)的選擇十分關(guān)鍵，當(dāng)時(shí)的條件確實(shí)比現(xiàn)在要差很多，但這個(gè)例子說明，只要找到合適的切入點(diǎn)，并且用一些新的方法來研究老的問題，就會(huì)柳暗花明，就會(huì)找到一些新的突破。這是一本pH測定專著的封面多處引用了俞等的工作,與世界著名的瑞士W.Simon小組的工作并列。因?yàn)檫@樣往往可以把復(fù)雜的問題簡單化，從而獲得事半功倍的效果。我在國內(nèi)攻讀的理學(xué)博士學(xué)位，工作主要由三部分組成。論文挺長的。有一部分是做分析化學(xué)計(jì)量學(xué)中多元校正。我將它演化為十五種方法，做過系統(tǒng)比較。但總感覺存在欠缺，有局限性?？赡芘c當(dāng)時(shí)我們實(shí)驗(yàn)室的分析儀器只能測得光譜有關(guān)，一個(gè)樣品得到一條光譜，多個(gè)樣品才能構(gòu)成一個(gè)兩維數(shù)據(jù)陣列，即矩陣。數(shù)學(xué)領(lǐng)域一般討論線性模型，只有一步。而我們分析化學(xué)做定量分析，需要兩步。多元校正卻由兩個(gè)不同的線性模型所組成。數(shù)學(xué)模型與實(shí)際解決問題之間存在脫離，主要是實(shí)際樣品十分復(fù)雜，存在未知干擾及背景，因此，兩個(gè)線性模型之間有可能存在系統(tǒng)誤差。2、做研究要善于抓住問題的關(guān)鍵。應(yīng)用三線性成分模型，去解決復(fù)雜體系中待測成分的解析問題。在算法的編程中，則利用具有數(shù)學(xué)意義的主成分分解步驟去解決計(jì)算中因共線性可能引起的誤差放大問題。圖三維數(shù)據(jù)陣三線性模型的循環(huán)對稱性

證明了4條定理。定理1：無模型誤差時(shí)，存在化學(xué)秩偏大的解使分辨誤差為0。定理2證明了交替三線性分辨因子是對應(yīng)的真實(shí)化學(xué)因子的線性組合。定理3證明了使分辨誤差為0的解為真實(shí)化學(xué)因子。定理4證明了如化學(xué)秩估計(jì)偏大，交替三線性分辨的解包含真實(shí)化學(xué)因子。從這些定理的證明為構(gòu)建全新的高階數(shù)據(jù)解析方法提供了理論依據(jù)。圖四個(gè)用于模擬的合成樣的三維熒光光譜，含有一個(gè)待測組分和一個(gè)未知干擾組分。樣品組成：＃1（標(biāo)樣）

:1.0,0.0;＃2（標(biāo)樣）

:2.0,0.0;＃3（待測樣）

:1.0,1.0;＃4（待測樣）

:2.0,1.0.

圖利用ATLD算法所獲得的熒光模擬數(shù)據(jù)集的一組結(jié)果。C:相對濃度矩陣；A:相對激發(fā)光譜；B:相對發(fā)射光譜。噪聲水平為0.5%。預(yù)設(shè)因子數(shù)為3。未知試樣3#和＃4中感興趣組分的濃度估計(jì)的回收率為接近100.0%。

在該文發(fā)表后沒多久，國際化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)會(huì)創(chuàng)始人和前會(huì)長、“化學(xué)計(jì)量學(xué)之父”、美國華盛頓大學(xué)Kowalski教授等在他們撰寫的綜述性文章中，就將我們的論文作為了原創(chuàng)性工作，以A4大小篇幅予以引用介紹，并給予較高評(píng)價(jià)?；貒?，俞老師希望我繼續(xù)從事這方面的工作，輔帶博士生、碩士生，又取得了突破性進(jìn)展。后來，國際化學(xué)計(jì)量學(xué)鼻祖、美國著名資深學(xué)者M(jìn)alinowski教授的名著以新增章節(jié)形式獨(dú)立介紹我們的工作。該書是化學(xué)計(jì)量學(xué)的經(jīng)典著作，在美國20年來分析化學(xué)領(lǐng)域引用次數(shù)最多的25部書籍中排名第四，被稱作是“曾經(jīng)教育了一整代化學(xué)計(jì)量學(xué)家”的著作。該書新增的三個(gè)章節(jié)，以長達(dá)4頁的顯著篇幅介紹并評(píng)述了我們的工作，收入了我們發(fā)展的三個(gè)三線性分辨及校正新方法。

化學(xué)計(jì)量學(xué)創(chuàng)始人之一的Kowalski及其小組在為《分析化學(xué)百科全書》撰寫的高階校正的章節(jié)中，詳細(xì)闡述了我們建立的交替三線性分解方法。Kowalski等指出，交替三線性分解方法盡管沒有采用約束，反而改善了傳統(tǒng)方法，其收斂比傳統(tǒng)方法快。Kowalski等指出交替三線性分解方法一般情況下給出的濃度預(yù)測優(yōu)于傳統(tǒng)方法，且收斂速度大大加快。美國Malinowski教授的專著“Factoranalysisinchemistry”第三版（2002年出版，JohnWiley&Sons,Inc.）詳細(xì)介紹了本室建立的五種新的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法。本鄰域的主要理論期刊國際化學(xué)計(jì)量學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)刊物“JournalofChemetrics”曾為Malinovski教授出版榮譽(yù)專集,該刊的北美主編Gemperline教授為專集撰寫專論,指出Malinowski教授的專著”Factoranalysisinchemistry”是曾經(jīng)教育了一整代化學(xué)計(jì)量學(xué)家的著作.Malinowski教授的專著“FactorAnalysisinChemistry”是20年來分析化學(xué)領(lǐng)域在美國引用次數(shù)最多的25部書籍之一，引用次數(shù)名列第四。特別值得指出的是，該書新增的講述三線性分解方法的章節(jié)中，其三個(gè)部分皆為本室發(fā)展的三種新型的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，長達(dá)4頁，即交替三線性分解方法、交替同時(shí)對角化方法與偽交替最小二乘方法。Malinowski指出，若兩因子在某方向相似而在其它兩方向不同，傳統(tǒng)方法收斂極慢或不能收斂于化學(xué)解，而Wu等提出的三線性數(shù)據(jù)解析新思想——交替三線性分解方法克服了這一困難。Malinowski指出，傳統(tǒng)方法對于三線性模型化學(xué)秩估計(jì)過于敏感。如三線性模型化學(xué)秩估計(jì)不當(dāng)，傳統(tǒng)方法將陷入計(jì)算滯緩區(qū)，產(chǎn)生無化學(xué)意義的解。我們設(shè)計(jì)的三線性數(shù)據(jù)解析新方法——交替同時(shí)對角化方法卻具有化學(xué)秩估計(jì)的穩(wěn)定性，它不僅克服了傳統(tǒng)方法所涉及的兩因子退化問題，且收斂大大加速。結(jié)合發(fā)現(xiàn)的雙對稱性與交替三線性分解方法的思想，本室提出的偽交替最小二乘方法也為Malinowski的專著收入，并指出偽交替最小二乘方法是交替三線性分解的進(jìn)一步改進(jìn)，它免除了交替三線性分解對三個(gè)方向?qū)ΨQ性的要求。Malinowski的專著中高階數(shù)據(jù)解析章節(jié)收入的本項(xiàng)目三個(gè)三線性分辨新方法。H.L.Wu,Y.Q.Feng,M.ShibukawaandK.Oguma,AnalyticalSciences,1997,13,99-106.H.L.Wu,M.ShibukawaandK.Oguma,JournalofChemometrics,1998,12,1-26.H.L.Wu,R.Q.Yu,M.ShibukawaandK.Oguma,AnalyticalSciences,2000,16,217-220.J.H.Jiang,H.L.Wu,Z.P.ChenandR.Q.Yu,AnalyticalChemistry,1999,71,4254-4262.J.H.Jiang,H.L.Wu,Y.LiandR.Q.Yu,JournalofChemometrics,1999,13,557-578.Y.Li,J.H.Jiang,H.L.Wu,Z.P.ChenandR.Q.Yu,ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems,2000,52,33-43.J.H.Jiang,H.L.Wu,Y.LiandR.Q.Yu,JournalofChemometrics,2000,1415-36.Z.P.Chen,H.L.Wu,J.H.Jiang,Y.LiandR.Q.Yu,ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems,2000,52,75-86.Y.Z.Cao,Z.P.Chen,C.Y.Mo,H.L.Wu,andR.Q.Yu,Analyst,2000,125,2303-2310.Z.P.Chen,H.L.Wu,Y.LiandR.Q.Yu,Analytica

Chimica

Acta,2000,423187-196.Y.X.Tan,J.H.Jiang,H.L.Wu,H.CuiandR.Q.Yu,Analytica

Chimica

Acta,2000,412,195-202.三線性數(shù)據(jù)分析的部分研究成果：活躍于國際化學(xué)計(jì)量學(xué)研究領(lǐng)域前沿的幾位著名人士撰寫了專題綜述論文，將國際心理計(jì)量學(xué)界、化學(xué)計(jì)量學(xué)界當(dāng)時(shí)認(rèn)為最好的兩個(gè)代表性算法與我們發(fā)展的六個(gè)新算法進(jìn)行了系統(tǒng)比較。阿根廷、西班牙幾個(gè)研究小組采用我們發(fā)展的方法用于多個(gè)熒光分析體系，短短數(shù)年先后在國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了近十篇學(xué)術(shù)論文。這些論文表明，我們發(fā)展的自加權(quán)交替三線性分解算法（SWATLD）是國際同類工作中性能最好的，映證了我們主導(dǎo)的研究工作在國際的原創(chuàng)性和先進(jìn)性，并預(yù)示了較大的發(fā)展應(yīng)用潛力。

西班牙BohoyoGil研究組在食品藥物殘留分析中使用我們提出的SWATLD法，取得了好的結(jié)果蜜蜂樣中磺胺測定從分析結(jié)果的橢圓聯(lián)合置信區(qū)間圖判斷，使用SWATLD法的結(jié)果稍優(yōu)于PARAFAC法。

阿根庭研究組：人血中萘普生與水楊酸及人尿中萘普生、水楊酸及代謝產(chǎn)物水楊尿酸的測定

他們使用PARAFAC法與SWATLD法，人血中萘普生與水楊酸的測定結(jié)果，對高濃度水楊酸，僅SWATLD結(jié)果合格

對高濃度水楊酸，僅SWATLD結(jié)果合格。可能是由于SWATLD對偏離線性較不敏感阿根庭研究組：用于藥物與血清中布洛芬的測定

阿根庭研究組作者寫道：SWATLD方法具有收斂快、對計(jì)算用的組分?jǐn)?shù)不敏感等優(yōu)點(diǎn)?！案鶕?jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，比其它三線性方法的結(jié)果更好”阿根庭研究組:用于血清中復(fù)雜背景下吡羅昔康的直接測定血清中吡羅昔康測定結(jié)果

分析結(jié)果的橢圓聯(lián)合置信區(qū)間圖（EJCR）。

SWATLD方法的結(jié)果較好西班牙研究組：血清與藥物中酰胺咪嗪的測定選擇了使用PARAFAC法與SWATLD法并與N-PLS比較PARAFAC法與SWATLD法給出了最好的結(jié)果西班牙Espinosa-Mansilla研究小組用我們提出的自加權(quán)交替三線性分解算法SWATLD解決人尿氟代喹諾酮代謝產(chǎn)物分析的難題獲得成功他們試驗(yàn)用自加權(quán)交替三線性分解算法SWATLD并與PARAFAC比較SWATLD：不要求預(yù)知體系中組分?jǐn)?shù)人尿中氟代喹諾酮代謝產(chǎn)物分析：五種方法的分析結(jié)果比較作者優(yōu)先推薦SWATLD方法。此法運(yùn)算速度也最快我們在三線性分解成分分析的理論及應(yīng)用方面的系列研究工作，作為“復(fù)雜體系成分分析與波譜解析的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究”這一科研成果的第一組成部分，先后獲得了2002年度湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和2003年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（俞汝勤、梁逸曾、吳海龍、沈國勵(lì)、蔣健暉）。俞汝勤院士領(lǐng)銜的“復(fù)雜體系成分分析及波譜結(jié)構(gòu)解析的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究”（俞汝勤、梁逸曾、吳海龍、沈國勵(lì)、蔣健暉）榮獲2003年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)3、要善于做學(xué)科交叉，善于合作，互相取長補(bǔ)短。對于我們來說，一直想解決復(fù)雜體系的解析這一難題。我們已有了許多現(xiàn)代分析儀器，可獲得大量的測試數(shù)據(jù)。但我們的目的是解決實(shí)際的分析問題，不是數(shù)據(jù)。我們要用到數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的知識(shí)，當(dāng)然化學(xué)的知識(shí)是不可少的。這樣，我們需要注意學(xué)科交叉，需要不斷學(xué)習(xí)。4、要有好的想法（idea）和踏實(shí)的工作能力

我特別希望同學(xué)們，能夠更多地去培養(yǎng)自己的實(shí)際工作能力，包括實(shí)驗(yàn)方面的動(dòng)手能力。中國的大學(xué)生，與國外的比，與美國、歐洲、日本的比，我個(gè)人覺得理論方面和基礎(chǔ)知識(shí)方面不比他們差，甚至可能比他們還要雄厚一點(diǎn)，但是在動(dòng)手能力方面，解決實(shí)際問題的能力方面，我覺得還是需要加強(qiáng)。否則，雖然你有很多好的想法，但由于沒有實(shí)際動(dòng)手能力或者這方面能力比較弱，有時(shí)候可能什么都做不出來。對于在座的各位而言，打好基本功，十分重要。首先要把自己的課程學(xué)好，只有具備基礎(chǔ)知識(shí)，才能談到創(chuàng)新。我給高年級(jí)本科生及研究生上課，包括化學(xué)計(jì)量學(xué)、化學(xué)信息學(xué)、分子定向設(shè)計(jì)等，要用到許多數(shù)學(xué)知識(shí)，經(jīng)常有同學(xué)跟我說，以前