学长经验谈|从“掏出心来”到“埋下头去”—给即将就读研究生的学弟学妹们

前言

傅老师大约是去年3月邀请我给本科的同学们写一份稿子，让我谈谈对本科学习的想法。当时正好有些其他事情耽搁，拖了很久才写了一些零散的话，也不是很满意，但还是凑合着交了。时隔一年，同学们反映回来说看完还有些新的问题，主要都是关于博士阶段学习和科研的。想想也是，17级的学弟学妹们马上都要毕业了。本想稍微修改前文，并把答复附在最后作为补充。转念又觉得对前文不甚满意，仔细修改还不如重写来得方便。再一想，不如把对这些问题的回答新整理成一篇短文，作为前文的续篇。两文相较之下，一则反映出一年来想法上的一些进展，这种时间上的连续性或许对学弟学妹更有借鉴作用，二则也作为进一步补充，写法上可以更具体一些。事实上，我觉得我并不很有资格谈论研究生的学习和科研，毕竟我尚没有太突出的工作，也仍然在读。但仗着自己粗粗做过几年科研，也不管是不是敝帚自珍，在此也是硬着头皮写一些体会和感触，希望能给学弟学妹们一些借鉴。

一、三头六臂

相比在本科阶段要“睁开眼看”，意识到问题的存在，尽全力培养自己各方面的能力，并保持积极的热情和改变世界的信心。博士阶段更需要进一步埋下头来，磨炼自己的专业能力。既保证面面俱到，不失全局；也要做到一技精通，在专业领域有一招制胜的法宝。这显然是更高的要求，有的时候事情多起来，真的觉得需要“三头六臂”，甚至是好几个分身才行。在我看来，修炼出“三头六臂”是在博士阶段必须要做到的，这不仅对于专业素养的提高有着重要帮助，也对未来高效处理实际问题十分必要。

几大误区

在刚刚开始研究生阶段时，需要面对的一个问题就是多个项目并行。之前的学习大多数都是“上课-考试”的单线程任务。但到了研究生阶段，实则是一边学习一边应用的并行模式。很多同学，包括我自己在一开始都有些不适应，总觉得应该先全学明白了再去干活儿，或者把工作全干明白了再跟导师讨论。这实际上是不对的。在研究生阶段，并不会有一个专门独立的时间去系统学习，而是应该在工作的同时不断提升认知水平、接触前沿工作并与导师持续交流。有的老师会给新生一年的缓冲期，让新生多多读文献。这是一个很好的学习机会，但也是可遇不可求的。更多的情况下，还是一边进行科研，一边学习探索。这需要自身不断调整和改进学习方法，尝试更好的时间规划。

另一个误区就是过分信任教科书。在本科及之前的阶段，知识是现成的、体系化的，因而可以系统性地以成书的方式教授、讲解和学习。但是到了研究生阶段，大家实则已经站在了专业领域的最前沿，因而对于科技领域，一切总结成书的材料都会或多或少显得过时。在这种情况下，紧跟最新的专业文献对于养成前瞻性、战略性的科研视野有着极大的帮助。作为北大培养的博士生，理应是行业内的领军人物，所以应该及早的有意识的培养自己的专业眼光——读文献是一个最初步也是相当有效的方法。这一点如果更细地说来可以有三个注意点：

i) 大量文献阅读。

ii) 把握核心文献。

iii) 前沿文献追踪。

在我本科刚刚接触科研的时候，黄如老师就教导我们要大量阅读文献。为何“大量”？何为“大量”？打个比方，刚来北大的时候，如果朋友甲告诉我们：“康博思的鸡腿饭好吃”，我们未必会理解，也未必相信。第一，何为“康博思”？第二，何为“鸡腿饭”？第三，鸡腿饭到底好不好吃？我们并不知道。这就好像在论文中看到了很多并不理解的专业名词和结论。如果我成天到晚抱着这句话使劲儿研究，不仅大家会觉得我脑子有薄弱环节，我自己也会始终觉得费解。这时候，我们不妨问问其他人：“康博思”是什么？“鸡腿饭”是什么？可能有的人也不知道，但问过几个人之后就会有人同样没头没尾地说：“康博思”之前在现在“家园”食堂的位置。会有人说“家园”食堂是新建的，在“康博思”拆了以后，卖“鸡腿饭”的窗口搬到了“学五”。会有人说“鸡腿饭”是怎么怎么做的云云。这样就稍微清楚了些——原来“康博思”是以前一个食堂的名字，“鸡腿饭”是一个菜肴的名字。但是又会产生新的疑惑——什么是“家园”？什么是“学五”？以及老问题——“鸡腿饭”到底好不好吃？于是就要问更多的人，产生更多的问题，直到有一天基本确定“鸡腿饭可能比较好吃”这一判断后，自己去了对应的食堂，买了鸡腿饭尝了尝，才能下定论。

大家看着这个例子荒唐，但事实上，在刚刚接触科研的时候，每个人都会有这样的困惑和窘境：初次接触研究课题，什么都不太明白。上网搜到第一篇文献，看得懵懵登登，就好比有人没头没尾地说了一句“康博思的鸡腿饭好吃”一样。如果死守着这一篇文献从头看到尾，不仅容易看着后面忘了前面，自己也会始终稀里糊涂。这时候就需要更多的文献——看不明白没关系，多接纳一些参考就好了。更多的文献，譬如10篇，20篇，会给我们提供更多的信息，就类似上个例子中第一次小规模询问一样。人们会通过各种方式对“康博思鸡腿饭好吃”这一句话进行解释，虽然有的可能答非所问，虽然有的可能引发新的疑惑，但是没关系，就算是囫囵吞枣，逐渐的，我们也会具备更深入的理解。如果阅读更多的文献，譬如100篇，200篇——当然，这不是要全部逐字逐句地理解，而是可能只是对其中的一些扫上几眼，对感兴趣的图多想两分钟——那么我们所获得的信息将会越来越多，之前的疑问也会逐渐烟消云散，直到最终我们对“康博思的鸡腿饭好不好吃”这一命题有了相对客观的理解以后，我们就有了去实验的基础。而这，恰恰就是一个比较经典的文献调研的过程，是科研最为基础的环节。

在接触每个新的领域时，大家都会接触这样一个阶段。看的越多，获得的信息越全面，在进行实验设计的时候底气就约足。对于我来说，从小就有个寻根究底的毛病——倘若偶然看到一个电视剧或是文章片段感到有兴趣，在时间允许的时候，一定要把全集找来从头到尾都读上一边。这个毛病一直延续到现在的科研上——称其为“毛病”，是因为它会耗费很多时间，如果不能找到比较快速高效的阅读方法，不建议大家这样尝试。（从技巧上，阅读相关方向引用量最高的20篇文献和近一年引用量最高的10篇文献就足以对领域的全貌有一个相当充分的了解了。）但是不得不说这样的效果也是相当突出的。就微电子器件方向而言，一个小的研究方向上有用的（近十五年的，具有一定科技水平的）文章大约在2500篇左右，换着样在谷歌学术或是web of science上搜索几个相关的关键词就可以都找到。（谷歌学术的搜索页面对于一个关键词只能展示一千篇文章……）如果用这种近似疯狂的“编年史”的方法读下来，不仅会掌握专业动向，明白什么是做过的，什么是可以做的，有哪些课题组在干活儿，他们都主攻什么方向，也可以对整个方向上的发展历程，科学发展的规律，以及基本的科研“套路”产生相对深刻的理解。这样撒大网式的文献调研在之前的这几年中我一共做过6到7次，每次都是在新涉足一个领域的时候做，大约花费2个星期左右。这对我加深对专业领域的理解很有帮助。但还是要强调，这是一种很笨拙很费力气的方式，我也并非每篇文章都彻底读过。事实上，读到100篇左右，对领域中有哪几个活跃的课题组就已经有了不少了解， 而后遇到相关课题组的工作，就只要理解他们的工作进展到哪一步就可以了，一般并不会在一篇文章上花费超过3分钟的时间。阅读文章的数量并不是值得标榜的事情，知道鸡腿饭好不好吃就可以了。

其次就是要掌握领域里的核心文献。一般对于一个方向而言，这样的文献不会超过30篇。在和旁人提起时，或许只要说到某某组哪年做的什么工作大家便都会心知肚明。这样的文献往往需要仔细的阅读，其中的很多结论也是基础性的。但是想要理解什么是核心文献，就需要读上远远更多数量的文献才行。就像小时候语文老师劝大家读名著，但大家并不会判别。只有读的书多了，见过文笔和思路差的文章，才会有所体会。掌握了领域里的核心文献，基本对于今后自己或是别人科研工作的价值就可以有相对准确的判断。

最后就是要追踪最前沿的科技文献。微电子领域日新月异，每天都有大量相关文献上线。定期追踪最新文献，对于开拓视野有着极大的帮助。在这方面，领域里旗舰型期刊、会议的最新文章都是很值得读的。（比如器件方向EDL，IEDM，VLSI-T；电路方向ISSCC，JSSC；综合性的Nature, Science等等）一些公众号（如“材料人”、“纳米人”、“芯东西”等）会经常推送一些业界动态或者新的文章介绍。但这也是二手的材料，难免有些曲解或是遗漏。仅仅能作为提醒和参考而已，更多的还是要紧跟最新文献。当然，参加一些学术会议或是学术报告对于及时了解某一课题组近期动向也是非常有帮助的。这也是一种非常高效的了解行业前沿的方法。积极参加高水平的学术会议和高水平课题组成员的学术报告是一种很有效地学习方法。在对以往的工作有了比较好的了解以后，最好能固定时间进行最新的文献阅读。我个人的方法是，一般在周六或者周日的早上洗衣服时，或是平日晚上累得不想动的时候进行文献检索和阅读，不论再忙，至少保证一周有3-4个小时读文献的时间。只有多读，才能有新的想法。什么都不看、闭门造车使的是死劲儿，是很难有所得的。

抓大放小，抓主要矛盾

以上谈的仅仅是入门的过程，而后的工作才是更为重要和需要更多技巧的。随着科研的逐步开展，会有不断产生很多新的问题和项目，但人的精力是有限的，这就需要抓大放小，抓主要矛盾。这一方面要求深刻理解自己研究的核心问题，不论做什么小项，核心目标都是那一个，要适当放弃分支，抓其主干。这里岔开回应一个同学们提的问题。有的同学觉得导师给的项目要求和自己所做的项目或者自己的兴趣有些出入，这实际上可能是对项目所要解决的核心问题还没有一个很深入的认识。我在本科阶段做过好几个不同的方向，但无论是隧穿器件还是神经形态器件，我所认识到的核心问题都是如何实现超高运算效率、超低运算功耗的计算。即使到现在，到了一个不同的学校、不同的课题组，我也仍然认为这是我当下研究的核心目标，也是现阶段微电子行业发展的核心目标之一。这这样的指导下，无论自己做的是什么样的具体研究，其大方向也都是一致的，可以有效地把自己的兴趣和具体的项目要求结合起来。即使是完成规定的项目指标，我也会在其中寻找到其对我核心目标的推动意义。如果导师布置的任务真的跟自己的想法完全不吻合，不妨开诚布公地跟导师谈一谈心里的想法，看看能不能寻找到方向上的共性。话说回来，在抓主干的同时，也需要锻炼自己“分心”的能力。在导师允许的情况下，在保证主要项目进度不受影响的条件下，适当增加一到两个相关的研究项目。这对于锻炼自己的“三头六臂”是很有效的。当然，对于这点不可强求。往往在博士高年级之前，能够专注做好一个项目就已经非常出色了。如果进一步，在未来某一时刻，自己有多个并行的科研项目，也需要进一步取舍。举一个我自己的例子。譬如我现在的科研中，在头脑中考虑的并行的不同课题可能有30个左右，很多都只是通过文献调研或者简单的仿真考察可行性，以备后续研究。真正同时在实验上推进的可能只有十个左右。而这其中，我会规划在本季度之内完成2-3个项目，在下一个季度一边写作一边完成另外的3个项目，最后的3-4个项目和之前项目的总结应当在年内完成。这样即使有所拖延，也不会相差太多，很多工艺步骤也可以放在一起完成， 节约了很多的时间。当然，这一点也同样不必强求。只要不断有意识的锻炼自己，提高自己的工作效率、优化自己的工作方法，就会是有益的。

把控精度与广度，拓宽视野

在科研之外，还有太多太多需要我们关注的问题。如之前一篇文章所谈到的，社会性的问题，国家发展中遇到的种种问题，都需要我们去关注。而尝试理解这些问题并寻求解决办法需要我们在专业外也同样开展大量的阅读并不断体会思考。比较有意思的是，除了必要的课程，我几乎从来不看专业的书籍，而是把更多的时间花在了专业外书籍的阅读上。历史、政治、艺术、文学、建筑等等专业的书籍给我带来了更广阔的思维空间。正如在之前提到的，“从一切中学”，这些不同课目的书籍中所蕴含的核心思想总是惊人的一致。“大道至简”，“大巧不工”，在这样的阅读中，我不仅提升了对更加宏观的问题的理解和分析能力，也时常给自己的研究找到启发和收获。从以往大量的文献调研中，我已经隐约感到了各个科研方向的发展历程实则都惊人的相似。那么各个社会阶段呢？那么各个文化群体呢？各个不同的学科呢？这些之间有没有共性？

什么会是我们社会今后的发展方向？什么会是我们今后需要的科学技术？什么样的科学技术能更大程度地改善我们的生活方式和生活质量？什么样的方法能解决我们当下遇到的种种难题？

对于这些宏观的问题，光靠空想是不够的，就像文献调研一样，更多的灵感和经验来自于书本，来自于前人的智慧、尝试和积累。所以我在本科阶段就开始大量的阅读，在大一大二可能一年能读到上百本书。后来几年有些偏激，总觉得科研实务可能来得更有效一些，因而读书渐渐少了。但这是有问题的，很多时候会感到空虚乏力，觉得理论上的匮乏和思维上的空洞。因而后来又逐渐捡起了读书的习惯，强迫自己挤出时间看书。如之前所言，我对自己放松的时间算计的比较严格，但是仍然会强制自己一周抽出6-7个小时读400页左右的书。这可能是如厕的时候，可能是做饭的时候，可也能是等着设备抽真空的时候。阅读是奢侈的也是困难的，我们的时间越来越碎片化，仿佛不适于静下心来读一本书。短视频等媒介的轻松便捷也会更容易吸引我们的注意力，降低我们的思维深度。这是值得警惕的。

本科和研究生的阶段是我们思维最为活跃的阶段，也是逐渐接触社会和他人的阶段，因而大量的阅读极有裨益。除此之外，音乐、影视作品和纪录片也都是很好的辅助思考的媒介。我们平时的生活中可能很难接触到南方某电子厂的工人，可能很难接触到山区的孩子，可能很难接触到我们为数众多但形形色色忙碌、承受、又乐观生活着的同胞。因而需要去拓宽眼界，去探索，去体会，去思考种种的人生——如果我们未来发展某种新技术，会不会造成产业结构的改变？这样的改变会给电子厂工人的工作带来什么样的变化？他们当前的职业培训是怎样的？以后会变成什么样子？薪资水平和工作条件会发生怎样的变化？新技术的发展会不会带来法律法规上的调整？会不会带来医疗设施的更新？会让环境问题更加严重还是有所缓解？我以为这样的思考对于意识到自己工作的意义是很有帮助的。只有认识到意义，才能鼓起力量去工作，才能专、精下去以谋求改善。“象牙塔”里的人喜欢自说自话，喜欢想当然，这是真实存在的局限性。只有努力地去了解，去伸展自己的触角，才能真正有所针对地发展文化和科学技术。

科研团队

科研不是一个人能独立完成的事情。尤其在当前的环境下，大团队、跨学科合作是发展的必然趋势。这就要求我们不能只注重提升自己，而置团队于不顾。在日常的科研中，在推进工作完成的同时，也需要注意维护人际关系，营造团结共进的氛围。很幸运的是，在至今我工作过的课题组都有着这样良好的风气。而这种风气的维持和强化需要每个人的投入。即便在刚开始科研的时候，自己在专业水平上有所不足，但也并不妨碍在需要的时候站出来，在不影响主要工作的情况下，积极主动地帮助别人做一些工作。对于我来说，从刚刚进组时帮着师兄师姐作图、测试，到现在进行日常设备维护、帮助完成实验、文章等，虽然工作内容有所变化，但是热情都是一样的。我也粗略算过，我在这些“帮忙”的事上可能总共花费了40%-50%的精力。看上去如果把这些精力全部用在自己的科研上，或许能有更多的产出。但事实上，我的一点点投入或许就能推动其他人90%的工作进度，而反过来，同伴对于我的帮助也同样会使我的效率发生成倍的增长。这就是团队合作的优势和魅力。越发团结友善的团队，其效率和战斗力都是惊人的。而这需要每个人的不断投入和维护。

另一点就是注重团队间的合作，特别是在微电子这种跨学科的领域中。一个人即便再聪明，其能力和知识面也有限。在接触一个陌生领域的时候，如果能找到具备相应专业知识的合作者，互相取长补短，会带来很多的新思路和新方法。作为器件方向的学生，在我目前的科研中，和材料、电路、算法等方面的学生、博士后、老师有着相当紧密的合作。很多时候我们一边讨论一边就完成了一个工作，这样的效率是相当高的，也能在极短时间内实现自身能力的提升。

良好的记录习惯

良好的记录习惯对于高效的科研是非常有用的。这包括了实验记录，与导师、合作者的讨论记录，样品/程序/文档的标记方法和时间表的制定等等。即便我只是在这方面有初步的尝试，也感受到了很多好处。事实上，每个人都会有其独特的记录方法。在过去的这几年中，我也在不断摸索不同的方法，以提高记录效率，同时方便日后查找。虽然我也暂时未能找到一个对于自己很有效的办法，但是这确实是一个需要大家重视的方面。如果能及早意识到这一点，并尽早开始尝试，对于未来的科研会很有帮助。

二、做艺术家

作为北大的学生，我们在专业上不应该只满足于做一个出色的技术人员，而要尝试去做一个“艺术家”。科学技术和艺术实则是相似相通的。其工作的过程虽然更加严谨繁琐，但是也需要“灵感”与“即兴创作”。斯坦尼斯拉夫斯基在谈到演员演技的时候说第一类当是能随时入戏，随时随地融入角色，每次都开始体验和创作；第二类便是刻板的演技，在初次表演时能体会到角色感情，而后进行机械但可重复地照搬；第三类便是过火的演技，只强调套路，而完全不体会感情。学习和科研也是如此。第一类当属天才，对于我们中的绝大多数，至少是对于我而言可望却不可即。但我们至少应当保证自己是第二种，即可以通过科学的方法进行自己的工作，可持续地进行科研探索，也能时不时地迸发灵感，进行创作。在这种条件下，我们可以时不时地感受到探索的冲动，并收获快乐。譬如有的时候我会凌晨四点从床上蹦起来，去桌边记下一个方案，或是跑到实验室去验证一个想法。我觉得这是很舒畅的事，并不会感到疲惫。也因此，我并没有一个很规律的时间表，强制要求自己几点到几点干什么。对于我来说，那会是一种束缚，当然这也是一种很不好的自我放任——就像熬夜刷剧一样，虽然热情在那里，但也应当有所克制。

所以有的同学希望我给出一个时间表，类似于一年级打基础，二年级做实验，三年级开始准备毕业要的3篇SCI云云。我感到很为难。我更希望大家能把博士阶段看成学术道路上一个很好的练习期——我们不用为了经费过分发愁，在最开始的时候也不用为找不到方向而烦忧，有充分的试错、锻炼、分析、理解的机会，我们也还能在最后的学生阶段花时间思考人生，不为家庭和生计过分烦恼。这是多么好的一个阶段。如果大家对于未来的道路想的很清楚，也稍微考虑过我前面多次提到的更宏大的历史进程，那么这样一段单纯的投入在研究中的时光会是非常难忘而且高产的。意识到自己研究的意义，思考未来需要的技术，评估新技术将会带来的影响，能做到这几点，实际上已经保证了一个个优秀工作的诞生。这比单纯盘算什么时候能凑够三篇SCI会舒畅而轻松的多。我不能举莫扎特或是达芬奇的例子，那没有说服力。但是就算对于一个平庸的音乐家或者画家，去要求他在规定期限内完成一幅创作也是过于荒谬的事情。灵感的产生是不能预测的，但是倘若不断通过科学的方法进行培育和引导，它也可以是源源不断的。一旦一个艺术家有了灵感，即便是通宵，他也可以把作品连夜创作出来。科研也是如此，一旦有了想法，一定要给自己一个严格的期限完成。毕竟，新颖性对于微电子等新技术领域是极为重要的。

能读完这么多实在不容易。这当然是我以为很重要的一些话，但我也知道就算是我自己，看到这样的文章，多半也不一定有心情仔细读一遍。所以真的感谢能耐心读到这里的朋友。希望这些话不是我一厢情愿的唠叨，而真的能对于大家略有些启发和帮助。

感谢！共勉！

2021年3月

作者简介：朱嘉迪，北京大学信息科学技术学院微电子系2018届本科毕业生，现博士就读于麻省理工学院电子工程与计算机科学系。在北大期间共在Advanced Materials、Applied Physic Reviews、IEEE Electron Device Letters等专业国际顶级期刊、会议发表论文20余篇，3篇文章入选全球TOP 1% ESI高被引论文，多篇论文入选期刊封面、编辑精选等。担任IEEE Electron Device Letters, IEEE Transactions on Electronic Devices审稿人。曾获北京大学学生“五·四”奖章、国家奖学金、北京市优秀毕业生、北京大学三好学生标兵、北京大学“创新奖”等多项各级荣誉奖励。