時(shí)間：2023-03-17 17:59:25
導(dǎo)語(yǔ)：在量子計(jì)算論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
人物篇――興趣使然躬耕物理
1994年7月畢業(yè)于南京大學(xué)物理系；1999年在中科院物理所獲博士學(xué)位；1999年9月至2001年7月在清華大學(xué)高等研究中心完成博士后研究工作；2001年起在北京師范大學(xué)任教。
這就是寇謖鵬的求學(xué)、治學(xué)之路：水到渠成、充實(shí)而不平庸。早在青少年時(shí)期，寇謖鵬就對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)科研發(fā)自心底的熱愛。當(dāng)時(shí)，物理學(xué)在國(guó)內(nèi)很有影響力，全國(guó)到處都在宣傳像李政道、楊振寧這些獲得諾貝爾獎(jiǎng)的華裔物理學(xué)家，國(guó)內(nèi)很多優(yōu)秀學(xué)生在大學(xué)階段都選擇了攻讀物理，寇謖鵬也是其中之一。但是，他的選擇卻并非跟風(fēng)的盲目之舉，而是基于發(fā)自心底的對(duì)物理學(xué)科的熱愛，他說(shuō)， “只有真正的興趣使然，才會(huì)深入的、耐得住寂寞的鉆研學(xué)問(wèn)”。
也正是由于興趣使然，寇謖鵬學(xué)習(xí)刻苦、成績(jī)優(yōu)異，在中國(guó)科學(xué)院物理研究所攻讀博士學(xué)位期間，他被評(píng)為中國(guó)科學(xué)院研究生院優(yōu)秀研究生，曾獲得中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金優(yōu)秀獎(jiǎng)。
1999年，寇謖鵬進(jìn)入清華大學(xué)高等研究中心做博士后研究工作，那里有世界一流大學(xué)的研究模式和條件，有寬松自由的學(xué)術(shù)環(huán)境，在那里，寇謖鵬結(jié)識(shí)了當(dāng)今華人物理界的眾多精英，采訪中他就反復(fù)提及翁征宇、文小剛等人的名字，稱贊他們?cè)谖锢硌芯恐械慕艹龀删?。和眾多大師?jí)的人物近距離的接觸，也增加了他們之間合作的機(jī)會(huì)。2004年，寇謖鵬作為北京師范大學(xué)物理學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人的培養(yǎng)對(duì)象，在“杰出青年學(xué)者數(shù)學(xué)物理研修項(xiàng)目”資助下被派往美國(guó)麻省理工學(xué)院研修，合作導(dǎo)師就是文小剛教授。
刻苦求索，玉汝于成。多年來(lái)，寇謖鵬始終瞄準(zhǔn)理論物理的前沿尖端方向做研究，他的研究領(lǐng)域涉及強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)理論、介觀物理、量子場(chǎng)論、拓?fù)湫蚝屯負(fù)淞孔?a href="http://www.95008.net/haowen/33630.html" target="_blank">計(jì)算等。至今，他已在強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)體機(jī)制、拓?fù)淞孔討B(tài)等研究領(lǐng)域中取得了若干創(chuàng)造性的成果，在國(guó)際國(guó)內(nèi)重要期刊60余篇，其中美國(guó)物理評(píng)論快報(bào)（PRL）3篇、美國(guó)物理評(píng)論（PR）27篇、歐洲物理快報(bào)（EPL）3篇。目前主持國(guó)家自然科學(xué)基金一項(xiàng)，科技部973項(xiàng)目量子調(diào)控子項(xiàng)目?jī)身?xiàng)，主持博士點(diǎn)基金（博導(dǎo)類）一項(xiàng)，國(guó)內(nèi)、國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議邀請(qǐng)報(bào)告近二十余次。并擔(dān)任美國(guó)物理評(píng)論快報(bào)、美國(guó)物理評(píng)論、中國(guó)科學(xué)、中國(guó)物理、理論物理通訊、物理學(xué)報(bào)、物理學(xué)前沿等國(guó)際、國(guó)內(nèi)雜志審稿人。
科研篇――瞄準(zhǔn)前沿發(fā)展尖端
一心做學(xué)問(wèn)、專注自己有興趣的領(lǐng)域，也使寇謖鵬得到了同行的認(rèn)可，入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”并獲得第十三屆茅以升北京青年科技獎(jiǎng)。以下是他的代表性成果：
在拓?fù)湫虻姆诸惣巴負(fù)淞孔酉嘧冄芯恐校l(fā)現(xiàn)了一類二維Z2拓?fù)鋽?shù)，可以利用這種新的拓?fù)鋽?shù)對(duì)拓?fù)湫?、拓?fù)涑瑢?dǎo)進(jìn)行分類，另外，還發(fā)現(xiàn)Z2拓?fù)湫蚩梢杂蒑utuaI-Chern-Simons場(chǎng)論描述，包括拓?fù)浜?jiǎn)并、手征邊緣態(tài)等。獲得完整的有效理論可以使得我們很方便的描述拓?fù)湫虻牡湍芪锢硇袨椤＿€利用分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)中的hierarchy theory提出了Mutual Chern-Simons Landau-Ginzburg方法，得到了一類拓?fù)湫蛄孔酉嘧兊钠者m性原理。還運(yùn)用對(duì)偶方法得到了基于自旋模型的Z2拓?fù)湫虻牧孔酉嘧兊囊恍﹪?yán)格結(jié)果，通過(guò)引入了閉弦算符描述該相變，發(fā)現(xiàn)這類量子相變開弦和閉弦的對(duì)偶關(guān)系。
在拓?fù)淞孔佑?jì)算中，提出了一種新的拓?fù)淞孔佑?jì)算方案，通過(guò)控制拓?fù)湫蚧鶓B(tài)的量子隧道效應(yīng)進(jìn)行拓?fù)淞孔佑?jì)算，解決了如何控制拓?fù)湫蚧鶓B(tài)的難題。為此系統(tǒng)化的研究了拓?fù)湫虻牧孔铀淼佬?yīng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出更適合進(jìn)行拓?fù)淞孔佑?jì)算的表面碼的拓?fù)淞孔佑?jì)算方案，該工作被多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)雜志多次選錄。
在相互作用電子系統(tǒng)中的新奇量子態(tài)領(lǐng)域，系統(tǒng)化的研究了一類關(guān)聯(lián)費(fèi)米系統(tǒng)：Nodal絕緣體。這是在六角格子或丌-磁通格子中的相互作用電子系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)在金屬絕緣體轉(zhuǎn)變附近可能存在一種新的物態(tài)：nodal自旋液體，一種具有自旋旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性、又有空間平移對(duì)稱性的非磁絕緣體。發(fā)現(xiàn)其中的拓?fù)湓ぐl(fā)是無(wú)質(zhì)量的費(fèi)米激發(fā)，存在電荷自旋分離現(xiàn)象。相關(guān)工作作為“Review article”被邀請(qǐng)寫入Nova science Publishers的新書“Insulators：Types，Properties and Uses”。另外，基于關(guān)聯(lián)拓?fù)浣^緣體，從理論上預(yù)言了可能存在的三種新奇量子態(tài)：手征自旋液體、拓?fù)渥孕芏炔ā?fù)合自旋液體。其中，復(fù)合自旋液體態(tài)不同于已知的所有自旋液體，其元激發(fā)為電子和skyrmion拓?fù)浼ぐl(fā)的復(fù)合體，沒(méi)有自旋電荷分離。
在高溫超導(dǎo)體的拓?fù)淅碚擃I(lǐng)域，從高溫超導(dǎo)體的微觀模型出發(fā)，得到了一個(gè)有效場(chǎng)論模型。利用隨機(jī)重整化群技術(shù)研究了高溫超導(dǎo)體絕緣體一超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的物理機(jī)制，發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)變的物理本質(zhì)是一個(gè)量子臨界點(diǎn)，在該量子臨界點(diǎn)發(fā)生對(duì)偶禁閉退禁閉轉(zhuǎn)變。并在此基礎(chǔ)上解釋了高溫超導(dǎo)體中條紋相不穩(wěn)定性的起源。另外，從低能有效場(chǎng)論出發(fā)，預(yù)言在贗能隙區(qū)，在外加電磁場(chǎng)的情況下，高溫超導(dǎo)體存在守恒的無(wú)耗散自旋流。
樹人篇――用心育人凝練隊(duì)伍
人才培養(yǎng)方面，寇謖鵬每年講授本科生基礎(chǔ)課“電磁學(xué)”將前沿知識(shí)融入教學(xué)中，取得了很好的教學(xué)效果，同時(shí)指導(dǎo)了十多個(gè)本科畢業(yè)論文和兩個(gè)本科生校級(jí)科研基金項(xiàng)目。另外參與教學(xué)改革：主持校級(jí)精品課“電磁學(xué)”，還參與北京市精品課“固體物理”和北師大“電磁學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程”的建設(shè)。因此，他于2006年獲得北京師范大學(xué)勵(lì)耘獎(jiǎng)優(yōu)秀青年教師獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2007年獲得北京市教育創(chuàng)新標(biāo)兵。
大學(xué)教育是高層次的教育，寇謖鵬講課不僅重視系統(tǒng)性、清晰性和層次性，更重要的是在教學(xué)中獨(dú)具匠心，采用“滲透現(xiàn)代物理前沿”的教學(xué)模式，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。滲透現(xiàn)代前沿的教學(xué)模式關(guān)鍵在于采取理論學(xué)習(xí)和科研相結(jié)合的方式，使學(xué)生進(jìn)行“有目的”的學(xué)習(xí)。面對(duì)一年級(jí)的本科生他大膽介紹物理專業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，讓學(xué)生不僅了解物理的過(guò)去、現(xiàn)在而且可以暢想未來(lái)。通過(guò)生動(dòng)的多媒體課件直觀地介紹，充分發(fā)揮老師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主動(dòng)性。他認(rèn)為物理教學(xué)應(yīng)開闊而非僵化學(xué)生的思維?，F(xiàn)代物理的思想與方法滲透于日常教學(xué)中，讓學(xué)生盡可能多地接觸學(xué)科前沿，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生興趣，并啟發(fā)他們學(xué)會(huì)如何“發(fā)現(xiàn)”物理問(wèn)題，分析問(wèn)題，討論解決問(wèn)題，有利于激發(fā)創(chuàng)造性。
關(guān)鍵詞：非經(jīng)典計(jì)算；算法設(shè)計(jì)與分析；智能科學(xué)與技術(shù)
1背景
智能科學(xué)與技術(shù)是人工智能方向的重點(diǎn)交叉學(xué)科，是一個(gè)包含了認(rèn)知科學(xué)、腦科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的新興學(xué)科。按照教育部學(xué)科專業(yè)目錄，智能科學(xué)與技術(shù)是一級(jí)學(xué)科計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)下的二級(jí)學(xué)科。如何在4年的本科教學(xué)過(guò)程中，既立足于計(jì)算機(jī)學(xué)科內(nèi)容，又突出智能專業(yè)的特點(diǎn)，體現(xiàn)該專業(yè)區(qū)別于計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的特色，培養(yǎng)一流的智能人才，是眾多智能專業(yè)積極探索的問(wèn)題。
本著幫助學(xué)生建立寬廣厚實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，使學(xué)生將來(lái)能向本專業(yè)任何一個(gè)分支方向發(fā)展，并能掌握本學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，深刻領(lǐng)會(huì)本學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科區(qū)別的目標(biāo)，廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系于2012年合理調(diào)整了專業(yè)培養(yǎng)方案，制定了一套突出專業(yè)特色和個(gè)性的教學(xué)大綱，課程體系分為學(xué)科通修課程、專業(yè)必修課程、專業(yè)選修課程。其中，專業(yè)必修課程細(xì)分為智能基礎(chǔ)類課程、軟件理論類課程及硬件基礎(chǔ)類課程3個(gè)不同類別。在智能基礎(chǔ)類課程中，開設(shè)非經(jīng)典計(jì)算課程。該課程是廈門大學(xué)智能科學(xué)與設(shè)計(jì)系最具特色的課程。
該課程以軟件理論類課程算法設(shè)計(jì)與分析為先導(dǎo)課程，在本科三年級(jí)的第一學(xué)期先講授算法知識(shí)，在同一學(xué)年度第三學(xué)期講授非經(jīng)典計(jì)算的內(nèi)容。教師首先介紹經(jīng)典算法設(shè)計(jì)與分析中的各種傳統(tǒng)算法，借由經(jīng)典算法發(fā)展過(guò)程中遇到的困境問(wèn)題引出非經(jīng)典計(jì)算的內(nèi)容，前后呼應(yīng)，有助于學(xué)生在智能計(jì)算上獲得完整的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
2非經(jīng)典計(jì)算在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)算法體系中的地位
算法設(shè)計(jì)是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的核心內(nèi)容。本科專業(yè)4年的專業(yè)教學(xué)計(jì)劃由4門核心課程構(gòu)成算法體系的主線，包括高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（本科一年級(jí)學(xué)科通修課程）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（本科二年級(jí)方向必修課程）、算法設(shè)計(jì)與分析（本科三年級(jí)方向必修課程）、非經(jīng)典計(jì)算（本科三年級(jí)方向限選課程）。這4門課程的教學(xué)內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)完整地構(gòu)成了算法體系結(jié)構(gòu)。以圖靈獎(jiǎng)獲得者、pascal之父Niklaus Wirth提出的著名公式為參照，即Algorithm+Data Structures=Programs，算法體系以培訓(xùn)計(jì)算機(jī)方向?qū)W生掌握編程能力，獨(dú)立完成分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、解決問(wèn)題的綜合能力為主要目標(biāo)；在這個(gè)體系中，程序語(yǔ)言是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是內(nèi)涵，算法是框架。
在算法體系中，這4門課程以循序漸進(jìn)的方式展開，注重對(duì)學(xué)生算法思維的培訓(xùn)。
（1）高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)講授的是c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言的詳細(xì)介紹，讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧。作為初始啟蒙課程，選擇C語(yǔ)言作為程序教學(xué)語(yǔ)言，是因?yàn)镃語(yǔ)言的使用廣泛，擁有嚴(yán)格完整的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，適合教學(xué)。
（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)講授各種常用的數(shù)據(jù)表示邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及其基本的運(yùn)算操作，并介紹相關(guān)算法及效率分析。教師通過(guò)在一年級(jí)對(duì)包括C語(yǔ)言在內(nèi)的其他程序設(shè)計(jì)過(guò)程的訓(xùn)練，加人對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各種數(shù)據(jù)的邏輯、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的表示和運(yùn)算操作，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的角度闡述典型算法，并簡(jiǎn)單介紹算法的效率分析，這是對(duì)程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練的進(jìn)階內(nèi)容。
（3）算法設(shè)計(jì)和分析主要介紹算法設(shè)計(jì)與分析的基本方法以及算法復(fù)雜性理論基礎(chǔ)。我們?cè)诒究迫昙?jí)引入算法設(shè)計(jì)與分析課程，從算法的抽象角度總結(jié)和歸納各種算法思想，包括遞歸與分治法、貪心法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、回溯法、分支定界法、高級(jí)圖論算法、線性規(guī)劃算法等，最后闡述算法復(fù)雜性的分析方法、NP完全性理論基礎(chǔ)等計(jì)算復(fù)雜性的基本知識(shí)及完備性證明概要，重點(diǎn)闡述算法思想，從復(fù)雜性角度比較和分析不同的算法。上述（1）、（2）和（3）的內(nèi)容構(gòu)成了計(jì)算機(jī)學(xué)科通用算法體系的教學(xué)過(guò)程。
（4）非經(jīng)典計(jì)算主要討論何為計(jì)算的本質(zhì)以及經(jīng)典計(jì)算在計(jì)算能力上遇到的困境，以此為契機(jī)討論自然計(jì)算――生物計(jì)算、集群計(jì)算、量子計(jì)算等內(nèi)容。算法設(shè)計(jì)和分析的最后一個(gè)章節(jié)是對(duì)算法復(fù)雜性的分析方法及NP完全性理論基礎(chǔ)的介紹，不可避免地會(huì)討論到現(xiàn)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)體系在計(jì)算能力上的瓶頸以及由NP完全問(wèn)題（Non-deterministic Polynomial），號(hào)稱世界七大數(shù)學(xué)難題之一的經(jīng)典問(wèn)題，引出對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)體系的深層思考，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決計(jì)算能力的瓶頸問(wèn)題。這是教師設(shè)計(jì)非經(jīng)典計(jì)算課程的出發(fā)點(diǎn)，也是對(duì)算法體系更完整的補(bǔ)充和更深層次的探討。
此外，我們還需要對(duì)授課學(xué)期選擇進(jìn)行考慮。廈門大學(xué)實(shí)行三學(xué)期制度，在第三學(xué)期內(nèi)開設(shè)的課程大多是實(shí)踐類課程及前沿技術(shù)介紹課程。在本科三年級(jí)的小學(xué)期階段，學(xué)生基本完成了智能專業(yè)大部分必修課程的學(xué)習(xí)，擁有了一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和學(xué)科素養(yǎng)。這時(shí)，依賴學(xué)生已經(jīng)具有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的基本知識(shí)，可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)引向如何理解計(jì)算的本質(zhì)；再?gòu)挠?jì)算本質(zhì)出發(fā)，由易到難，介紹采用非計(jì)算機(jī)的不同計(jì)算媒介和方法，例如DNA計(jì)算、元胞自動(dòng)機(jī)、集群計(jì)算等知識(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬程序加深認(rèn)識(shí)。在逐步加深學(xué)生對(duì)非經(jīng)典方法計(jì)算的理解之后，再引入量子信息與量子計(jì)算。至此，智能專業(yè)關(guān)于算法體系的整體構(gòu)建已基本完成。
3非經(jīng)典計(jì)算課程內(nèi)容大綱
非經(jīng)典計(jì)算課程的主體課程內(nèi)容以專題形式展開，分為5個(gè)部分。
第一部分：計(jì)算本質(zhì)。從什么是計(jì)算人手，列舉各種計(jì)算的形式，由數(shù)字的計(jì)算到命題的證明，由數(shù)值計(jì)算到符號(hào)推導(dǎo)，引出計(jì)算本質(zhì)的廣義定義，“計(jì)算是從一個(gè)符號(hào)串f變換成另一個(gè)符號(hào)串g”，即從已知符號(hào)（串）開始，一步一步地改變符號(hào)（串），經(jīng)過(guò)有限步驟，最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)（串）的變換過(guò)程；進(jìn)一步展開對(duì)什么是計(jì)算、什么是可計(jì)算性的討論，展開介紹計(jì)算理論上4個(gè)著名的計(jì)算模型――般遞歸函數(shù)、λ可計(jì)算函數(shù)、圖靈機(jī)和波斯特系統(tǒng)；最后歸結(jié)到丘奇?圖靈論點(diǎn)。以上是第一條主線，第二條主線從計(jì)算復(fù)雜性角度人手，討論在經(jīng)典算法中難解決的NP完全問(wèn)題，提出在經(jīng)典計(jì)算體系中隨著輸入數(shù)據(jù)規(guī)模增大而難以計(jì)算的瓶頸，從而引發(fā)學(xué)生對(duì)于經(jīng)典計(jì)算的思考。
第二部分：智能計(jì)算機(jī)的發(fā)展。這個(gè)部分主要討論計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展歷史，即從原始時(shí)期的計(jì)算工具，到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的4個(gè)發(fā)展階段：史前期、機(jī)械式計(jì)算機(jī)、機(jī)電式計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算機(jī)。教師從模擬型計(jì)算機(jī)到數(shù)字型計(jì)算機(jī)，闡述馮?諾依曼關(guān)于計(jì)算機(jī)五大基本組成對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的影響及其帶來(lái)的限制；從硬件角度提出非經(jīng)典計(jì)算機(jī)的討論，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代智能計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行調(diào)查。
第三部分：DNA計(jì)算。主要闡述DNA計(jì)算的基本原理，并以旅行商問(wèn)題為引子，展開經(jīng)典計(jì)算難解決問(wèn)題的討論，重點(diǎn)介紹第一個(gè)由DNA計(jì)算模型解決的問(wèn)題――L.Adleman構(gòu)建的7個(gè)節(jié)點(diǎn)的DHP，并著重指出DNA計(jì)算潛在的巨大并行性和待研究的問(wèn)題；然后介紹R.Lipton用DNA實(shí)驗(yàn)解決的另一個(gè)NP問(wèn)題――可滿足性問(wèn)題（SAT）；最后將DNA計(jì)算與軟計(jì)算結(jié)合，闡述粘貼模型以及DNA的軟計(jì)算模擬與遺傳算法的對(duì)比。對(duì)于DNA計(jì)算強(qiáng)大的并行性，以具體的算法實(shí)例加以詳細(xì)闡述和說(shuō)明，教師應(yīng)指出分子計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn)以及在計(jì)算能力上的巨大潛力。
第四部分：細(xì)胞自動(dòng)機(jī)和集群計(jì)算。這個(gè)部分主要討論群體計(jì)算，一方面，從細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的形式化闡述及其所帶來(lái)的哲學(xué)意義出發(fā)，描述細(xì)胞自動(dòng)機(jī)在計(jì)算機(jī)交叉學(xué)科上的運(yùn)用；另一方面，介紹集群計(jì)算，以歐盟“藍(lán)腦計(jì)劃”為出發(fā)點(diǎn)，闡述如何從硬件體系和軟件體系上用計(jì)算機(jī)架構(gòu)類神經(jīng)元的協(xié)同合作方式。
第五部分：量子計(jì)算。從基本的量子力學(xué)知識(shí)開始，完整闡述量子計(jì)算的基本概念、量子信息、量子計(jì)算機(jī)和量子通信。量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)建除了要包含最基本的操作外，還需要介紹基本的量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算載體等知識(shí)，加深對(duì)量子計(jì)算的理解，最后介紹的量子通信。這種已經(jīng)應(yīng)用在實(shí)際生活中的量子計(jì)算，更貼合實(shí)際。
以上5個(gè)專題，結(jié)構(gòu)清晰，分工明確。第一部分討論經(jīng)典計(jì)算的困境，第二部分討論經(jīng)典計(jì)算機(jī)的發(fā)展瓶頸，從第三部分開始，引入非經(jīng)典計(jì)算模型，分別從生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科DNA計(jì)算、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)和集群計(jì)算、量子計(jì)算3個(gè)方面進(jìn)行學(xué)習(xí)。5個(gè)專題，完成了對(duì)非經(jīng)典計(jì)算中前沿?zé)衢T計(jì)算模式的闡述，引導(dǎo)了學(xué)生對(duì)于前沿學(xué)科的認(rèn)識(shí)和思考。
4非經(jīng)典計(jì)算課程授課方式
本課程屬于本科三年級(jí)第三學(xué)期的課程，授課除了上文提到的內(nèi)容之外，另一個(gè)更重要的方面是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)科前沿以及熱點(diǎn)內(nèi)容的跟蹤和思考。因此在教學(xué)方式上，我們采取了教師授課及學(xué)生調(diào)查報(bào)告相結(jié)合的形式。教師上課對(duì)應(yīng)課程的基本內(nèi)容，學(xué)生調(diào)查報(bào)告對(duì)應(yīng)學(xué)科前沿跟蹤與思考。
5個(gè)專題內(nèi)容的授課經(jīng)過(guò)了如下設(shè)計(jì)。在每個(gè)專題的授課結(jié)束后，布置相關(guān)專題內(nèi)的一些熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題供學(xué)生課后查閱、討論和思考。每個(gè)專題由學(xué)生自主報(bào)名，學(xué)生需要對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行跟蹤，查閱近5年的科技文獻(xiàn)，總結(jié)出論文綜述，并準(zhǔn)備10分鐘左右的課堂報(bào)告，教師針對(duì)課堂報(bào)告指出相關(guān)的問(wèn)題，由學(xué)生課后進(jìn)行進(jìn)一步的思考和再次的文獻(xiàn)查閱，形成最終報(bào)告后提交課程論文。
這樣的課程設(shè)計(jì)安排，可以很好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。在學(xué)生方面，促使學(xué)生除了上課聽課，必須主動(dòng)參與文獻(xiàn)的查詢過(guò)程，主動(dòng)對(duì)授課內(nèi)容或延展部分的概念進(jìn)行思考。由于提供給學(xué)生選擇專題的自由，所以也可以大大提高學(xué)生的積極性，讓學(xué)生可以從感興趣的角度對(duì)本門課程涵蓋的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查，從而獲得更加深刻的上課體驗(yàn)。最后，由于每個(gè)學(xué)生選擇的題目必須提前匯總，不能與別人重復(fù)，所以在其聽取其他學(xué)生的報(bào)告過(guò)程中，學(xué)生可以更廣地拓展自己的知識(shí)面。對(duì)于授課教師而言，能夠保持對(duì)該門課程研究現(xiàn)狀的實(shí)時(shí)性跟蹤，更加全面地更新課程內(nèi)容，還可以將學(xué)生查閱的重要理論和知識(shí)補(bǔ)充到課程基本內(nèi)容中，同時(shí)促進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛，提高教學(xué)質(zhì)量。
5關(guān)于非經(jīng)典計(jì)算課程的幾點(diǎn)思考
課程從廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系建系之初開始構(gòu)思和授課，在授課過(guò)程中不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計(jì)，緊緊圍繞學(xué)生的反饋完善課程建設(shè)。關(guān)于非經(jīng)典計(jì)算課程的幾點(diǎn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以總結(jié)如下。
1）增加課時(shí)，優(yōu)化對(duì)課程設(shè)計(jì)的安排。
2015年開始，由于學(xué)科教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，非經(jīng)典計(jì)算課程由最初的20課時(shí)拓展為30課時(shí)，集中在本科三年級(jí)第三學(xué)期進(jìn)行講授，一共5周，每周6課時(shí)。課時(shí)安排上，除了增加教學(xué)內(nèi)容，更加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱和報(bào)告部分的考查。在論文報(bào)告環(huán)節(jié)，爭(zhēng)取做到有目標(biāo)、有指導(dǎo)、有結(jié)論、有總結(jié)。學(xué)生所做的報(bào)告除了在初始選題階段要有區(qū)別之外，還要求有一定的文獻(xiàn)查閱難度。從選題確定，到針對(duì)報(bào)告指出具體的問(wèn)題，要求學(xué)生根據(jù)教師指出的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的思考和資料查閱，最后形成論文。這樣的安排貫穿整個(gè)課程的全過(guò)程，學(xué)生的參與度獲得了極大的提高。對(duì)于教師而言，在學(xué)期末總結(jié)學(xué)生所做的報(bào)告內(nèi)容，并增加本門課的知識(shí)點(diǎn)覆蓋程度，對(duì)教學(xué)也有比較大的促進(jìn)作用。
2）課程考核方式上的設(shè)計(jì)。
非經(jīng)典課程屬于必修課程，在考核方式上除了提交論文外，也必須要有必要的考試環(huán)節(jié)。在考試環(huán)節(jié)中，主要考查學(xué)生對(duì)教師上課內(nèi)容的理解。在具體授課中，教師從經(jīng)典計(jì)算到非經(jīng)典計(jì)算進(jìn)行講解，也從算法角度給出了非經(jīng)典計(jì)算強(qiáng)大計(jì)算力帶來(lái)的改變，既延續(xù)了經(jīng)典算法課程中對(duì)算法的介紹和討論方式，又對(duì)比了典型問(wèn)題在經(jīng)典算法和非經(jīng)典算法中的不同解決方式。這樣的授課內(nèi)容作為對(duì)算法體系基本知識(shí)點(diǎn)的考查，以閉卷考試內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)，是十分合適的。課程延展部分的開放知識(shí)點(diǎn)由學(xué)生的論文及報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行評(píng)分衡量。最后，我們將兩個(gè)部分的成績(jī)作為本門課程的最終成績(jī)。
3）課程教材的選定。
由于本門課程是廈門大學(xué)智能系的特色課程，所以國(guó)內(nèi)并沒(méi)有合適的教材作為授課使用。在積累了幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)后，我們準(zhǔn)備著手進(jìn)行教材的編寫。如何選定更加合理的專題、更為廣泛而前沿的知識(shí)，這關(guān)系到智能專業(yè)對(duì)這門課和教材的全局考量。
2012這個(gè)末日論漫天飛舞的年份里，歐洲核子研究中心傳出一個(gè)很實(shí)在的消息；大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（lhc）捕獲了非常類似希格斯玻色子的信號(hào)。希格斯場(chǎng)是物質(zhì)質(zhì)量的來(lái)源，希格斯玻色子如果被確證，那楊振寧一米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論的標(biāo)準(zhǔn)模型將畫下·個(gè)完美的句號(hào)。預(yù)言這個(gè)粒子的希格斯老爺爺已經(jīng)80多歲了，很多人都期待著他成為今年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的最終贏家。
結(jié)果有些出入意料，希格斯老爺爺遺憾落選，獎(jiǎng)項(xiàng)授予美國(guó)的大衛(wèi)·維蘭德（david j.wineland）和法國(guó)的塞爾日·阿羅什（serge haroche）。這兩名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家在過(guò)去20多年的研究中開創(chuàng)了測(cè)量與操縱單個(gè)量子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法。阿羅什的實(shí)驗(yàn)方法是用原子測(cè)量單個(gè)光子，而維蘭德的實(shí)驗(yàn)是用激光控制單個(gè)離子。他本文由收集整理們都反復(fù)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，并發(fā)表了大量論文。
科學(xué)背景
高中物理講過(guò)，原子中間是一個(gè)極小的原子核，外圍是電子，不過(guò)原子層次的物理現(xiàn)象沒(méi)法用牛頓的經(jīng)典力學(xué)解釋，為了說(shuō)清楚原子的事兒，物理學(xué)家們創(chuàng)立了量子理論。這個(gè)理論認(rèn)為物質(zhì)粒子也具有波的性質(zhì)；粒子也不像皮球那樣缺乏個(gè)性地沿著確定的路徑運(yùn)動(dòng)，而是可以同時(shí)處于多種狀態(tài)，循著無(wú)窮多的任意路徑達(dá)到最終狀態(tài)。物理過(guò)程必須考慮所有可能路徑的總匯。
量子理論雖然如天書，卻是微觀世界真實(shí)的客觀規(guī)律。它不但用于原子能級(jí)、光譜、半導(dǎo)體、超導(dǎo)等現(xiàn)象，也被用于化學(xué)、生物等領(lǐng)域，還用來(lái)計(jì)算分子結(jié)構(gòu)以及解釋生物化學(xué)過(guò)程。沒(méi)有量子理論，孰不會(huì)有晶體管、集成電路、激光，也就不會(huì)有計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)通訊。可以說(shuō)，量子的宏觀應(yīng)用已經(jīng)使人類從電氣時(shí)代進(jìn)入了微電子時(shí)代。
暈死人的量子世界
維蘭德來(lái)自于美國(guó)加州，中學(xué)時(shí)并不是最優(yōu)秀學(xué)生，在高中最后一年才對(duì)物理產(chǎn)生了興趣。大學(xué)原本讀的數(shù)學(xué)專業(yè)，后來(lái)才改學(xué)物理，拿到物理博士學(xué)位后在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所當(dāng)研究員。他在那里干了37年，主要研究用離子束縛（iontrap）探索量子世界。
維蘭德與阿羅什的研究是直接操控并測(cè)試單個(gè)粒子的量子系統(tǒng)。對(duì)于維蘭德的實(shí)驗(yàn)，他的方法是用電場(chǎng)把單個(gè)離子（如汞離子）限制在一個(gè)勢(shì)阱（可以把它想象成一個(gè)無(wú)
轉(zhuǎn)貼于
形牢籠）內(nèi)，就像用磁場(chǎng)把磁懸浮列車懸在空中一樣。這個(gè)離子在勢(shì)阱里只能來(lái)回運(yùn)動(dòng)，無(wú)法逃逸出去。
被束縛在勢(shì)阱里的離子整體只能來(lái)回振動(dòng)（你可以理解為折返跑），而離子內(nèi)部的電子也有不同的能級(jí)。這個(gè)振動(dòng)的能量是量子化的，也就是一級(jí)一個(gè)臺(tái)階，只能在不同的能級(jí)之間跳躍。離子內(nèi)部的能量也是量子化的，也是一級(jí)一個(gè)臺(tái)階。
維蘭德的秘訣是調(diào)節(jié)激光的頻率，迫使離子內(nèi)部能級(jí)跳上一個(gè)臺(tái)階的同時(shí)讓它的振動(dòng)能級(jí)跳下一階，這樣離子就會(huì)從內(nèi)部高能級(jí)回落到低能級(jí)，不斷重復(fù)下去達(dá)到降低振動(dòng)能級(jí)的效果，使離子處于運(yùn)動(dòng)能量最低的狀態(tài)。離子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的時(shí)候釋放的能量轉(zhuǎn)換為一個(gè)光子，而光子的頻率正比于它的能量。在固體與氣體中，原子能級(jí)躍遷時(shí)的發(fā)光受到其他原子以及自身運(yùn)動(dòng)的影響，導(dǎo)致頻率的擾動(dòng)。而單個(gè)孤立的離子則不受這些因素的干擾，因而可以實(shí)現(xiàn)很高的頻率精度。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)不同的激光對(duì)離子照射，使它同時(shí)處于兩個(gè)量子狀態(tài)——這就是量子力學(xué)里“薛定諤的貓”，而且進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)量。在更為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)離子形成量子纏繞狀態(tài)，構(gòu)成三個(gè)可以用于量子計(jì)算的量子位元（qubit）……過(guò)去對(duì)量子力學(xué)的檢驗(yàn)大多是基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果，而通過(guò)對(duì)單個(gè)離子的精準(zhǔn)控制，維蘭德等人的各種實(shí)驗(yàn)與測(cè)量直接從微觀層次驗(yàn)證了量子力學(xué)。
阿羅什與維蘭德殊途同歸。他的實(shí)驗(yàn)是通過(guò)兩面鏡子來(lái)回反射把光子關(guān)進(jìn)一個(gè)空腔，通過(guò)測(cè)量這些光子對(duì)高能級(jí)原子的影響得出光子的量子信息。
應(yīng)用與展望
本次會(huì)議的宗旨是探討信息哲學(xué)的基礎(chǔ)理論及其時(shí)代意義和價(jià)值。會(huì)議主題報(bào)告的內(nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面。
一、關(guān)于信息本質(zhì)和信息本體論
北京郵電大學(xué)的鐘義信教授以《再探“信息”》為題做了本次研討會(huì)的首場(chǎng)主題報(bào)告，他認(rèn)為信息概念是一類與物質(zhì)和能量都很不相同的復(fù)雜對(duì)象，只能采取主客互動(dòng)的研究視角加以研究。在信息的本體論定義和認(rèn)識(shí)論定義中，前者是后者的源頭，后者是前者被認(rèn)識(shí)主體所感知的結(jié)果，人類能夠獲得、處理和利用的只能是認(rèn)識(shí)論信息。 基于此，他探討了信息運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，即“信息轉(zhuǎn)換定律”，并強(qiáng)調(diào)了其超過(guò)能量轉(zhuǎn)換定律的重要性。
中國(guó)人民大學(xué)的苗東升教授首先對(duì)當(dāng)前學(xué)術(shù)界關(guān)于“信息”概念的多維理解進(jìn)行了評(píng)述，贊賞了由此而產(chǎn)生的世界信息科學(xué)和哲學(xué)的多元協(xié)同發(fā)展現(xiàn)狀。其中，他尤其強(qiáng)調(diào)了當(dāng)前中國(guó)信息科學(xué)和哲學(xué)研究仍然存在著唯西學(xué)馬首是瞻的諸多弊端，而事實(shí)上，中國(guó)學(xué)術(shù)界已經(jīng)取得了一些優(yōu)秀的、很有價(jià)值的研究成果，例如鄔教授在信息哲學(xué)研究中，歷經(jīng)30多年的辛苦而創(chuàng)立的思想體系，已然形成了能與西方分庭抗禮的“中國(guó)學(xué)派”。苗教授還意味深長(zhǎng)地呼吁廣大學(xué)者立足自身，心無(wú)旁騖搞研究，力爭(zhēng)信息科學(xué)與哲學(xué)的“中國(guó)學(xué)派”的長(zhǎng)足發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，中國(guó)的信息科學(xué)和哲學(xué)研究必然有所成就，為西方所不可及。
北京大學(xué)的羅先漢教授以《物信論及其應(yīng)用》為題做了主題報(bào)告。他首先指出廣義信息可由物質(zhì)的實(shí)在狀態(tài)及其相關(guān)規(guī)律來(lái)表示，由此，他所提出的物信論認(rèn)為在存在上，信息要依賴于物質(zhì)；而在運(yùn)動(dòng)變化上，物質(zhì)則要依賴于信息，物質(zhì)與信息既彼此不同又相輔相成的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律，才是宇宙的根本規(guī)律。
萊頓大學(xué)的詹姆斯?W?麥卡利斯特對(duì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的信息內(nèi)容：方法論和形而上學(xué)意義進(jìn)行了詳述，他認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是科學(xué)觀察和測(cè)量的結(jié)果，包含著關(guān)于世界的信息，表達(dá)著世界的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)定律的功能并不在于精簡(jiǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)集，而是表征其中的意義模式，且正是這些模式對(duì)應(yīng)著現(xiàn)象。那么，多少模式能夠真正地表征現(xiàn)象呢？這里并沒(méi)有一個(gè)確定的標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)實(shí)踐表明具有所有可信屬性的模式都對(duì)應(yīng)著現(xiàn)象，所以世界也就具有所有可能的結(jié)構(gòu)。
俄羅斯科學(xué)院的康斯坦丁?科林（由約瑟夫? E?布倫納代講）提交了題為《信息的現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)、科學(xué)世界觀和哲學(xué)根本問(wèn)題》的論文。他提出了一種關(guān)于科學(xué)化世界和哲學(xué)基本問(wèn)題內(nèi)容的新理解，基于對(duì)現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)的多元組分中的具體信息現(xiàn)象的分析，他認(rèn)為除了物質(zhì)客體、過(guò)程和事件之外，在現(xiàn)實(shí)世界中，還存在著不可見客體、過(guò)程和條件等信息內(nèi)容。所以，哲學(xué)的基本問(wèn)題研究應(yīng)將關(guān)系看作一種關(guān)于現(xiàn)實(shí)的可見與不可見的構(gòu)成要素。
武漢大學(xué)的李宗榮等人認(rèn)為，在計(jì)算機(jī)芯片植入人體體內(nèi)以后，能夠與人的神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)合工作，這個(gè)事實(shí)告訴我們，處于信息進(jìn)化論過(guò)程的這兩個(gè)極端被連通起來(lái)了。這樣，宇宙間的“信息統(tǒng)一性”被無(wú)可懷疑地以理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式證明了。宇宙萬(wàn)物都具有“物質(zhì)―信息二重性”，對(duì)它們既可以進(jìn)行物質(zhì)與信息的一分為二，又可以進(jìn)行物質(zhì)與信息的合二為一。信息具有非物質(zhì)的特征，但它又必須具有物質(zhì)的載體，因而信息也是物質(zhì)的。
二、 關(guān)于哲學(xué)發(fā)展和信息哲學(xué)研究方法論
西安交通大學(xué)的鄔教授做了題為《哲學(xué)的發(fā)展與哲學(xué)的根本轉(zhuǎn)向》的主題報(bào)告，他首先指出現(xiàn)代主流哲學(xué)數(shù)次轉(zhuǎn)向的傾向性實(shí)質(zhì)，乃是沿著向認(rèn)識(shí)主體內(nèi)部日益狹隘的因素的追求來(lái)限定哲學(xué)研究的主題內(nèi)容，如此，哲學(xué)必將喪失其應(yīng)有的功能。人類哲學(xué)的發(fā)展還有另外一條路徑，這就是在一般科學(xué)發(fā)展的過(guò)程中所孕育和展現(xiàn)出來(lái)的哲學(xué)自身的發(fā)展。按照信息本體論的理論，世界（存在）是由物質(zhì)和信息兩大領(lǐng)域構(gòu)成的，物質(zhì)和意識(shí)之間通過(guò)自在信息的中介相互過(guò)渡和轉(zhuǎn)化。由此，信息本體論學(xué)說(shuō)的建立為變革哲學(xué)的所有其他領(lǐng)域提供了一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)。由于信息哲學(xué)首先在存在領(lǐng)域的分割方式這一哲學(xué)最高范式的層面上把傳統(tǒng)哲學(xué)的“存在=物質(zhì)+精神”的一般信條改變成了“存在=物質(zhì)+信息”，并在信息活動(dòng)高級(jí)形態(tài)的意義上重新解讀了精神活動(dòng)的本質(zhì)，所以，當(dāng)代信息哲學(xué)的誕生導(dǎo)致了人類哲學(xué)的第一次根本性轉(zhuǎn)向。
華中科技大學(xué)的歐陽(yáng)康教授以《前提性反思與合理性評(píng)價(jià)――信息哲學(xué)研究的方法論問(wèn)題》為題做了主題報(bào)告。他首先提出哲學(xué)思考的最大特點(diǎn)是致極性與超越性，尋找信息問(wèn)題的極限與邊界，進(jìn)而從發(fā)生學(xué)、社群學(xué)、存在論、認(rèn)識(shí)論、價(jià)值論等角度，闡釋了事物與信息的同時(shí)同步關(guān)系、信息作為環(huán)境或存在領(lǐng)域的本質(zhì)構(gòu)成、信息作為認(rèn)識(shí)過(guò)程的介質(zhì)及其與價(jià)值世界的相關(guān)性等論題。最后，他還指出信息的哲學(xué)思考具有非常廣闊的領(lǐng)域，包含非常豐富的內(nèi)容，面臨非常復(fù)雜的挑戰(zhàn)，需要非常多維的視角，尤其是綜合化和整體性的研究。
西班牙薩拉格薩大學(xué)的佩德羅?C?馬里胡安作為外方主席，做了本次研討會(huì)的第二場(chǎng)主題報(bào)告。他認(rèn)為，隨著越來(lái)越多的研究實(shí)踐轉(zhuǎn)向信息科學(xué)中的諸多論題，一門嚴(yán)格的信息科學(xué)能否最終產(chǎn)生，不僅僅依賴于信息哲學(xué)的積極討論，最重要的是要在信息科學(xué)自身中構(gòu)造一種新的思維方法。它建基于主體/客體、元觀察者、自創(chuàng)生、傳播和信息流等方面進(jìn)行思考，其要點(diǎn)在于關(guān)注通向信息實(shí)體的經(jīng)驗(yàn)性進(jìn)路；將信息的“不可見的手”作為包括不同信息領(lǐng)域中所有復(fù)雜性的巨大成形器；考察信息在其所激發(fā)的轉(zhuǎn)換和不同主體或行動(dòng)者領(lǐng)域之中的符號(hào)化流動(dòng)，以及在適應(yīng)性地調(diào)整物質(zhì)結(jié)構(gòu)與自創(chuàng)生過(guò)程中的自身呈現(xiàn)。
三、關(guān)于信息哲學(xué)與其他哲學(xué)的關(guān)系
漢密爾頓學(xué)院的肯?赫羅爾德針對(duì)時(shí)間和計(jì)算的哲學(xué)問(wèn)題，追溯至笛卡爾，強(qiáng)調(diào)其時(shí)間概念建基于一種行動(dòng)的同步觀念，因而減少了對(duì)于記憶的依賴。而圖靈，還有維納，都探討了經(jīng)驗(yàn)的縱向維度。由此出發(fā)，他采用格魯普的時(shí)間替論，解釋了數(shù)據(jù)和信息之間的一種經(jīng)由直覺(jué)和計(jì)算的不同步的邏輯界面。這種時(shí)間的界域哲學(xué)導(dǎo)向了一種對(duì)在吉爾伯特的共同知識(shí)的信息結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)和共同回憶的闡釋。
哥本哈根商學(xué)院的索倫?布赫爾考量的問(wèn)題在于能否通過(guò)將基于現(xiàn)象學(xué)的符號(hào)學(xué)與基于系統(tǒng)和控制論的信息概念結(jié)合起來(lái)獲得一個(gè)關(guān)于認(rèn)知和通訊的跨學(xué)科理論。生物符號(hào)學(xué)就是這么一種試圖整合生物學(xué)和符號(hào)學(xué)的發(fā)現(xiàn)，以構(gòu)造一個(gè)關(guān)于生命和意義作為自然世界的內(nèi)在特征的新觀點(diǎn)。生物符號(hào)學(xué)家強(qiáng)調(diào)編碼是三元符號(hào)化過(guò)程的一部分，在這個(gè)過(guò)程中，解釋項(xiàng)在對(duì)象和符號(hào)（表征項(xiàng)）之間建立動(dòng)機(jī)化的連接。
山西大學(xué)的魏屹東教授從信息哲學(xué)的視角出發(fā)，揭示了信息與認(rèn)知或者心靈、表征與語(yǔ)言和知識(shí)的相關(guān)性，認(rèn)為信息是認(rèn)知與表征的內(nèi)容，認(rèn)知是一種信息處理過(guò)程，而表征則是信息的再描述。在本體論上，信息是構(gòu)成物理世界的一種存在形式（form），“inform”就是“在形式中”，因此，“形式”就是信息的根隱喻，柏拉圖的形式理論是信息哲學(xué)的基礎(chǔ)。由此，信息是心靈對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)知與表征，它似乎是無(wú)處不在的、半透明的、非絕對(duì)的、離散的、無(wú)維的和難以言明的，但可以肯定，信息哲學(xué)將與認(rèn)知哲學(xué)聯(lián)手探討信息問(wèn)題。
法國(guó)跨學(xué)科研究中心的約瑟夫?布倫納就“人格同一性的信息過(guò)程”進(jìn)行了詳細(xì)的報(bào)告。他認(rèn)為，人格同一性作為一種復(fù)雜現(xiàn)象，對(duì)它的思考不能離開對(duì)同一性和多元性，以及作為動(dòng)態(tài)過(guò)程的二者關(guān)系的理解。而他所倡導(dǎo)的現(xiàn)實(shí)邏輯恰恰提供了一種對(duì)同一性和多元性之間的本體論關(guān)系的新理解。同時(shí)，鄔先生所創(chuàng)立的信息哲學(xué)和元哲學(xué)則首先從本體論上對(duì)此給予了支持?；诙叩木C合，他指出人格同一性現(xiàn)象的穩(wěn)定與變化的復(fù)雜性乃是一種本體論過(guò)程。鄔所提供的人類信息活動(dòng)的等級(jí)結(jié)構(gòu)圖景，有助于人格同一性的建構(gòu)，而這正是他所建議的一種人格同一性的本體―認(rèn)識(shí)論之路。
四、關(guān)于信息社會(huì)、互聯(lián)網(wǎng)及其倫理問(wèn)題
維也納技術(shù)大學(xué)的沃爾夫?qū)?霍夫基希納（由羅伯特?雅恩代講）提交了題為《“全球性可持續(xù)信息社會(huì)”――對(duì)未來(lái)的展望》的論文。他認(rèn)為社會(huì)系統(tǒng)是一種另類的多元進(jìn)化系統(tǒng)，其所具有的綜合效果便是所謂的共同性。社會(huì)系統(tǒng)表現(xiàn)著個(gè)體化和社會(huì)化的辯證關(guān)系，如果個(gè)體因素處于中心舞臺(tái)，那么共同性則是其附屬。今天，在全球化挑戰(zhàn)的時(shí)代，共同性附屬變得不再穩(wěn)定，因此需要建構(gòu)一種超系統(tǒng)，以關(guān)照所有演員之間的多元化的整體關(guān)系，而這正是一種全球穩(wěn)定的信息社會(huì)視野的理論依據(jù)所在。
重慶郵電大學(xué)的徐仲偉教授在對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)的思考中認(rèn)為，“大數(shù)據(jù)”的本質(zhì)就是對(duì)社會(huì)事物從量的角度，通過(guò)今天的互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)所產(chǎn)生的，讓我們認(rèn)識(shí)到的，體量浩大、類型復(fù)雜、迅速生成、價(jià)值巨大的社會(huì)事物量的表現(xiàn)（或者說(shuō)記載、信息）。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，是人們對(duì)社會(huì)事物從量的角度對(duì)許許多多的社會(huì)事物認(rèn)識(shí)和反映的結(jié)果，有自身內(nèi)在的規(guī)律和外在的形式?；ヂ?lián)網(wǎng)在人們的當(dāng)代生活和工作中從多個(gè)維度展現(xiàn)著其巨大魅力，如果從互聯(lián)網(wǎng)所表現(xiàn)內(nèi)容的角度看，其本質(zhì)實(shí)際上就是它的社會(huì)性，它所反映的完全就是我們的現(xiàn)實(shí)社會(huì)。從技術(shù)手段的角度看，互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)仍然是它的工具性。
重慶郵電大學(xué)的代金平教授從價(jià)值哲學(xué)層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下的信息文化進(jìn)行了深入分析，他指出網(wǎng)絡(luò)時(shí)代滋生出諸多問(wèn)題或矛盾，其中最為突出的當(dāng)屬人類在網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下信息化生存所面臨的全新的價(jià)值判斷、選擇和重構(gòu)等問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)文化作為信息文化在網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下的具體表現(xiàn)形式，以自由為根本旨向，然而這種網(wǎng)絡(luò)自由必須是在一定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范約束下的自由，由此便構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)化傳播境域下信息文化的基本價(jià)值沖突，進(jìn)而影響著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代信息文化的其他二元價(jià)值沖突?；谛畔⑽幕暯堑纳钊敕治觯偨Y(jié)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)行為主體的自律才是解決網(wǎng)絡(luò)自由與網(wǎng)絡(luò)規(guī)范沖突的重要途徑，構(gòu)建和諧的信息文化環(huán)境才是解決網(wǎng)絡(luò)自由與網(wǎng)絡(luò)規(guī)范沖突的必由之路。
印第安納大學(xué)的科林?艾倫認(rèn)為，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，能夠獲得極大數(shù)量學(xué)術(shù)文本的數(shù)字途徑為人文學(xué)科研究者提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。而應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，需要擁有適合機(jī)器和人們使用的高質(zhì)量的數(shù)字資源的內(nèi)容說(shuō)明。對(duì)這些內(nèi)容的不同歸類方式必然建基于不同目的，因此會(huì)導(dǎo)致不同歸類圖式之間更進(jìn)一步的問(wèn)題出現(xiàn)。他討論了哲學(xué)概念的歸類根據(jù)，并分析了一些主要的歸類途徑是如何處理不斷變化的資料的，進(jìn)而描述了印第安納哲學(xué)本體論計(jì)劃的目標(biāo)和方法，并提供了這類利用模型方法的分析案例。
維也納技術(shù)大學(xué)的羅伯特?雅恩就內(nèi)在價(jià)值本體論進(jìn)行了探討，他認(rèn)為技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速變化引起了困惑，使得哲學(xué)尤其是倫理的復(fù)興成為必要。假定道德價(jià)值不是物質(zhì) （根據(jù)物質(zhì)一元論），而是道德評(píng)價(jià)者的一種內(nèi)在的偶發(fā)屬性，那么信息倫理必須建基于這些價(jià)值，因?yàn)閷?duì)于人類來(lái)講，這些價(jià)值仍然與信息時(shí)代之前的道德普遍原則相契合。信息有其不同的定義，作為一個(gè)價(jià)值事物的潛在組成，它影響價(jià)值的具體性，也就是說(shuō)信息和通信技術(shù)作為評(píng)價(jià)主題必須展現(xiàn)自己的價(jià)值，而道德行為者也必須證明他所認(rèn)知的屬性是充分的。
五、關(guān)于量子信息、信息量子和計(jì)算問(wèn)題
華南理工大學(xué)的吳國(guó)林教授以《量子信息與不確定性的哲學(xué)思考》為題做了主題報(bào)告。他首先將量子信息與經(jīng)典信息區(qū)別開來(lái)，指出本體論量子信息是微觀事物的狀態(tài)與關(guān)聯(lián)方式的自我顯現(xiàn)，認(rèn)識(shí)論量子信息是微觀事物的狀態(tài)與關(guān)聯(lián)方式對(duì)認(rèn)識(shí)主體的顯現(xiàn)。進(jìn)而，他從量子糾纏的關(guān)聯(lián)程度和量子信息的度量入手，闡述了量子信息和不確定性之間的關(guān)系，即前者是后者的消除。量子信息表達(dá)了量子系統(tǒng)的確定性，不確定性在量子信息（量子技術(shù)）作用下可以發(fā)生改變，而量子世界又是確定性與不確定性的統(tǒng)一，因此量子世界的不確定性可以受到量子信息的控制。由此，普遍而言，物質(zhì)與信息是統(tǒng)一的。
四川社會(huì)科學(xué)院的有梁教授對(duì)“質(zhì)量―信息關(guān)系式與信息量子”進(jìn)行了深入的哲學(xué)思考。他首先從香農(nóng)―維納公式推導(dǎo)出一般不確定原理，以及作為一般不確定原理的特殊情況的海森伯不確定原理?；诖耍纸Y(jié)合愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式得到質(zhì)量與信息、能量與信息的關(guān)系式，闡明了質(zhì)量、能量、信息三者之間的關(guān)系。此外，他還提出了“信息量子”、“信息壽命”、“信息長(zhǎng)度”的新概念和新公式，進(jìn)而分析了引力波的“信息量子”及探測(cè)引力波困難的原因。
希伯來(lái)大學(xué)的以色列?貝爾夫?qū)Α靶畔ⅷD計(jì)算的轉(zhuǎn)向：哈金式革命”進(jìn)行了探討。他所提倡的哈金式革命的標(biāo)準(zhǔn)是跨學(xué)科的，能夠集中體現(xiàn)新的研究機(jī)構(gòu)的建立和新的研究方向，而且與重大的社會(huì)實(shí)質(zhì)性變革息息相關(guān)，所以也應(yīng)是無(wú)邊界的。概括而言，此革命實(shí)質(zhì)在于計(jì)算模型和模擬的革命，涉及混沌、復(fù)雜性和系統(tǒng)理論中的涌現(xiàn)和還原論中的諸多論題。基于此，他揭示了一個(gè)比特的新語(yǔ)義場(chǎng)，其中，信息化手段和計(jì)算復(fù)雜程度是新的語(yǔ)言，量子比特、黑洞熵和全息原理是新的對(duì)象，信息時(shí)代（空間/時(shí)間/虛擬）則是社會(huì)變遷的標(biāo)志。
亞眠大學(xué)的柳渝基于對(duì)“信息”與“問(wèn)題”的西文字源與漢字基因的分析，認(rèn)為P versus NP問(wèn)題認(rèn)知的困惑來(lái)自概念認(rèn)知的困惑：“基于驗(yàn)證的定義”取代“基于求解的定義”，造成了NP欲捕捉的“不確定性”消失了。結(jié)合中國(guó)古代哲學(xué)家公孫龍?zhí)岢龅闹倪壿媶?wèn)題“白馬非馬”，她指出P versus NP的關(guān)系只能從相對(duì)比較的角度來(lái)認(rèn)知，在中國(guó)思想里，此認(rèn)知表達(dá)為“陰陽(yáng)互補(bǔ)原理”，這樣不僅從整體觀出發(fā)，能夠解讀P versus NP問(wèn)題，而且能探討科學(xué)與人文相結(jié)合的意義以及中西文化的互補(bǔ)性。
六、關(guān)于信息、智能與邏輯的關(guān)系
西安交通大學(xué)的王小紅教授就人工智能問(wèn)題，提出機(jī)器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)檢驗(yàn)了以及正在檢驗(yàn)著實(shí)在論者與反實(shí)在論者在觀察與理論陳述的爭(zhēng)辯中的立場(chǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)和假設(shè)之間的嚴(yán)格邊界崩潰之后，機(jī)器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)重新發(fā)現(xiàn)了更多的經(jīng)驗(yàn)定律。她對(duì)舊的爭(zhēng)辯和機(jī)器發(fā)現(xiàn)應(yīng)用語(yǔ)義信息理論的生產(chǎn)，與應(yīng)用于厘清人工智能系統(tǒng)和自然智能系統(tǒng)之間差別的成果進(jìn)行了解釋。
中國(guó)社會(huì)科學(xué)院的劉鋼教授主要探討了《易經(jīng)》的成卦法中的大衍求一數(shù)問(wèn)題，舉例說(shuō)，即在萊布尼茨的普遍字符和通用圖靈機(jī)的理論基礎(chǔ)上來(lái)討論，使得一節(jié)較短的算法片段能夠描述某一卦產(chǎn)生的進(jìn)路。他認(rèn)為大衍求一數(shù)、普遍字符和通用圖靈機(jī)可以看作是等價(jià)的，而且因此便開啟了一個(gè)從對(duì)《易經(jīng)》的數(shù)學(xué)研究到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)的新路徑。
做“品牌”的科學(xué)家
對(duì)于中國(guó)最聰明的孩子和世界頂尖的計(jì)算機(jī)研究院來(lái)說(shuō)，姚期智和他的“姚班”，名頭如雷貫耳。
另外一位圖靈獎(jiǎng)獲得者John Hopcroft曾對(duì)“姚班”有過(guò)這樣的評(píng)價(jià)：“姚班有世界最優(yōu)秀的本科生和最優(yōu)秀的本科教育?！睂?duì)于這一評(píng)價(jià)，姚期智驕傲地認(rèn)為：當(dāng)之無(wú)愧?！拔覀儽究频漠厴I(yè)生被國(guó)外頂級(jí)大學(xué)如MIT，史丹福，普林斯頓等競(jìng)相爭(zhēng)取為研究生。我認(rèn)為，‘姚班’的文化已經(jīng)建設(shè)成功，一年級(jí)傳承一年級(jí)。”姚期智說(shuō)，“我們有的本科生在本科階段所發(fā)表的論文，已完全可以作為博士生的畢業(yè)論文，這樣的水平在世界上任何一所大學(xué)都是罕見的?！?/p>
10年間，一批批創(chuàng)新人才從“姚班”邁向了世界的學(xué)術(shù)舞臺(tái)?！艾F(xiàn)在美國(guó)、亞洲優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)研究機(jī)構(gòu)，有很多‘姚班’的校友，他們都還比較年輕，隨著時(shí)間推移，‘姚班’的品牌效應(yīng)會(huì)越來(lái)越大?！?/p>
在2004年，姚期智辭去普林斯頓大學(xué)的終身教職來(lái)到清華任教的時(shí)候，“姚班”的培養(yǎng)模式與它最終能呈現(xiàn)的成果還都只是個(gè)構(gòu)想。“我當(dāng)時(shí)花了較多時(shí)間在教學(xué)上。很多本科生的課都是我先教一次甚至兩三次。后來(lái)我們漸漸引進(jìn)了一群高水平科研人員，這些年輕教授成長(zhǎng)起來(lái)，能接替許多教學(xué)與行政工作。所以我現(xiàn)在教學(xué)與行政上的責(zé)任已經(jīng)輕了，80%的時(shí)間都返回到我自己專長(zhǎng)的科學(xué)研究?！?/p>
“姚班”還不是姚期智打造出的唯一品牌：“我認(rèn)為做事情要一樣一樣來(lái)，每做一件事一定要打造出一個(gè)品牌，有令人驚艷的成果。從這個(gè)角度看，我回國(guó)后做了兩件事。在教育上推出‘姚班’成為一個(gè)優(yōu)秀的教育品牌。在科研上，過(guò)去六年里，我們建設(shè)完成的量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，則是一個(gè)世界矚目的尖端科研品牌?！?/p>
姚期智說(shuō)，“當(dāng)初圖靈所發(fā)明的計(jì)算機(jī)模式，60年來(lái)隨著微電子技術(shù)的日益精密，已到達(dá)瓶頸，急需新的計(jì)算模式來(lái)引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展。30多年前，物理學(xué)家首先提出用最現(xiàn)代的量子物理原理制造出全新的計(jì)算機(jī)。我過(guò)去二十幾年的專業(yè)之一，就是探討新的量子算法及密碼。2010年時(shí)，我感覺(jué)到量子計(jì)算已即將進(jìn)入一個(gè)起飛階段，中國(guó)必須及時(shí)投入此重要鄰域的研究。清華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)助我向國(guó)家申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)，于2011年建立量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。做出世界上第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)是每個(gè)科技大國(guó)都在“搶”的一場(chǎng)競(jìng)賽。我們的對(duì)手是美國(guó)、歐洲、加拿大最前沿的實(shí)驗(yàn)室。如今，經(jīng)過(guò)6年努力，我們的量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室堪稱是世界最先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室之一。
“走在前面”的人
姚期智認(rèn)為，目前已經(jīng)有不少優(yōu)秀人才學(xué)成歸國(guó)?！半m然有些尖端的科研領(lǐng)域還沒(méi)有形成真正的回國(guó)潮，我們不用著急。一方面研究機(jī)構(gòu)要有一些制度，使大家回來(lái)之后生活上能夠匹配，但更重要的是必創(chuàng)造出一個(gè)科研環(huán)境，讓科學(xué)家覺(jué)得回中國(guó)是他們最好的出路。我認(rèn)為條件一樣的情況下，多數(shù)中國(guó)人還都是會(huì)選擇在自己的國(guó)家進(jìn)行科研項(xiàng)目。以前不少精英人才出國(guó)去，是因?yàn)槲覀兊目蒲袑?shí)力跟國(guó)外差得很遠(yuǎn)，回國(guó)來(lái)也沒(méi)什么用。所以我現(xiàn)在做的事情就是扎扎實(shí)實(shí)把中國(guó)科研在某幾個(gè)方面推向一個(gè)高峰，讓這些領(lǐng)域的科學(xué)家感覺(jué)的到回到中國(guó)來(lái)做是他們最好的選擇。”
“中國(guó)當(dāng)前有一個(gè)很吸引人的地方：我們的經(jīng)濟(jì)及各方面成長(zhǎng)都很快，而且國(guó)家更把科研放在很重要的位置來(lái)強(qiáng)調(diào)。在美國(guó)、歐洲這些地方都沒(méi)有把科學(xué)、科學(xué)家在國(guó)家層面如此重視，這一點(diǎn)中國(guó)是很有超前視野的?！币ζ谥钦f(shuō)。
姚期智認(rèn)為，當(dāng)國(guó)家的科研積累到了一個(gè)臨界點(diǎn)，就會(huì)發(fā)生很巨大浪潮。“這個(gè)浪潮一定會(huì)發(fā)生，以我對(duì)中國(guó)科研推動(dòng)的感覺(jué)，我認(rèn)為今后5年會(huì)是一個(gè)契機(jī)。因?yàn)椤濉?guī)劃確立了不少大型的項(xiàng)目，選擇的都是最到位的方向，在很多重要的方向我們也有了非常好的領(lǐng)軍人物，他們必能善用這些資源，帶領(lǐng)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，做出驕人的成果。”
“可能有些人覺(jué)得，盡管這幾年國(guó)家在科研方面的投入力度很大，‘回國(guó)潮’發(fā)生得仍不夠快。但是我認(rèn)為，我們不用著急，依照規(guī)律推進(jìn)，一個(gè)事情一旦發(fā)生的時(shí)候，就像排山倒海一樣。”
“這是個(gè)多元的社會(huì)”
“依照規(guī)律推進(jìn)”，這似乎是姚期智的思路。因此，當(dāng)姚期智談及“陳凱先之問(wèn)”，他沒(méi)有直接去想“怎么答”，而是把問(wèn)題引入了一個(gè)更深的層次：我們?yōu)槭裁匆穯?wèn)“陳凱先之問(wèn)”？在姚期智看來(lái)，“陳凱先之問(wèn)”與其說(shuō)是在拷問(wèn)社會(huì)對(duì)科學(xué)與科學(xué)家的態(tài)度，不如說(shuō)是在思索作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的大國(guó)，如何建設(shè)和營(yíng)造科學(xué)的繁榮，科學(xué)的繁榮又該如何助力中國(guó)的全面復(fù)興。
“我覺(jué)得我們并不需要眾多科學(xué)家，也不是人人都能當(dāng)科學(xué)家。從這個(gè)意義上說(shuō)，就更不用強(qiáng)求每個(gè)人都想當(dāng)科學(xué)家?！币ζ谥钦f(shuō)。真是驚人之語(yǔ)?！捌鋵?shí)如果你去美國(guó)，美國(guó)的小孩也是崇拜籃球明星或者歌星、演員的。一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者走在街上其實(shí)也沒(méi)多少人認(rèn)識(shí)他的?！币ζ谥钦f(shuō)，“我認(rèn)為這是很正常的?！?/p>
材料的計(jì)算模擬方法介紹
材料的計(jì)算模擬研究是近年來(lái)飛速發(fā)展的一門新興學(xué)科和交叉學(xué)科．它綜合凝聚態(tài)物理學(xué)、理論化學(xué)、材料物理學(xué)和計(jì)算機(jī)算法等多個(gè)相關(guān)學(xué)科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)，模擬材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個(gè)尺度的各類現(xiàn)象與性能，并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行理論預(yù)言，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和開發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計(jì)算模擬方法主要有以下幾種:
(1)第一性原理計(jì)算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計(jì)算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個(gè)基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學(xué)出發(fā)，通過(guò)數(shù)值求解薛定諤方程，計(jì)算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計(jì)算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法，對(duì)于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學(xué)性質(zhì)都能夠給出與實(shí)驗(yàn)符合得很好的結(jié)果，同時(shí)能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學(xué)性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．
(2)分子動(dòng)力學(xué)方法(MolecularDynamicsMethods)分子動(dòng)力學(xué)是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動(dòng)力學(xué)規(guī)律來(lái)確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個(gè)粒子的個(gè)體運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標(biāo)、速度)與宏觀可觀測(cè)量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來(lái)研究材料性能的一種方法[5]．分子動(dòng)力學(xué)方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)求解所有分子的運(yùn)動(dòng)方程，來(lái)研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過(guò)程．對(duì)于這種多體問(wèn)題的嚴(yán)格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運(yùn)動(dòng)與原子核的運(yùn)動(dòng)分開來(lái)處理，電子的運(yùn)動(dòng)利用量子力學(xué)的方法處理，而原子核的運(yùn)動(dòng)則使用經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方法處理．此時(shí)原子核的運(yùn)動(dòng)滿足經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，用牛頓定律來(lái)描述，這對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)頻率γ滿足hγ＞kBT時(shí)，才需要考慮量子效應(yīng)．
(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡(jiǎn)單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上(如簡(jiǎn)單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機(jī)抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題．該方法采用隨機(jī)抽樣的手法，可以模擬對(duì)象的概率與統(tǒng)計(jì)的問(wèn)題．通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問(wèn)題，如定積分等．隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過(guò)隨機(jī)抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計(jì)物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．
材料專業(yè)引入計(jì)算模擬教學(xué)的探索
材料計(jì)算的目的在于理解和發(fā)現(xiàn)新的材料性能及其物理本質(zhì)．計(jì)算已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)和形式理論一樣成為材料研究的3大支柱之一．為學(xué)生將來(lái)能夠有更高的起點(diǎn)研究材料科學(xué)，適應(yīng)新形勢(shì)下材料研究方法，培養(yǎng)具有寬廣材料科學(xué)基礎(chǔ)，掌握材料現(xiàn)代研究手段的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的材料科學(xué)專業(yè)人才．我們?cè)诒究平虒W(xué)階段就應(yīng)該有計(jì)劃的引入和加強(qiáng)計(jì)算模擬方法的教學(xué)．采用的教學(xué)形式可以結(jié)合實(shí)際情況，靈活的應(yīng)用．近年來(lái)我們采取的教學(xué)方式主要有以下3種方式:(1)開設(shè)計(jì)算材料學(xué)類課程在2006年物理與電子信息學(xué)院材料物理與化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案中已經(jīng)確定《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》課程為專業(yè)選修課程，學(xué)時(shí)分別為36學(xué)時(shí)和54學(xué)時(shí)．《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程偏重實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)上機(jī)操作學(xué)習(xí)計(jì)算軟件的基本原理和使用方法．主要教學(xué)內(nèi)容包括:材料學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀及計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用;材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型;材料科學(xué)研究中常用的數(shù)值分析方法;材料科學(xué)研究中主要物理場(chǎng)的數(shù)值模擬;材料科學(xué)與行為工藝的計(jì)算機(jī)模擬;材料數(shù)據(jù)庫(kù)和新材料、新合金的設(shè)計(jì);材料加工過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制;計(jì)算機(jī)在材料檢測(cè)中的應(yīng)用;材料研究科學(xué)中的數(shù)據(jù)和圖像處理;互聯(lián)網(wǎng)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用等9部分內(nèi)容，基本涵蓋當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)研究中應(yīng)用的各個(gè)方面．《計(jì)算物理》課程則以理論教學(xué)為主，偏重物理基本原理的介紹．主要教學(xué)內(nèi)容包括:計(jì)算物理學(xué)發(fā)展的最新狀況;蒙特卡洛方法及其若干應(yīng)用;有限差分方法;分子動(dòng)力學(xué)方法;密度泛函理論;計(jì)算機(jī)代數(shù);高性能計(jì)算和并行算法等8部分內(nèi)容．計(jì)算材料類課程的開設(shè)注重理論和實(shí)踐并重的原則，在講解基本原理的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手上機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此，經(jīng)過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行材料模擬的能力．部分選修計(jì)算材料類課程的同學(xué)在學(xué)習(xí)中對(duì)計(jì)算模擬產(chǎn)生了極大的興趣，在大四時(shí)選擇材料計(jì)算相關(guān)課題作為本科畢業(yè)論文選題．例如，08屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnS摻雜Cu光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究》和《布朗運(yùn)動(dòng)的蒙特卡洛模擬》，09屆學(xué)生的畢業(yè)論文《ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究》，11屆學(xué)生的畢業(yè)論文《晶格熱容的理論計(jì)算》和《簡(jiǎn)立方晶體結(jié)構(gòu)能量分布的理論模擬》等均為材料計(jì)算和模擬相關(guān)課題，并且有多人的畢業(yè)論文被評(píng)為優(yōu)秀畢業(yè)論文．個(gè)別優(yōu)秀的學(xué)生讀研后繼續(xù)從事材料的計(jì)算模擬相關(guān)研究．通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，計(jì)算材料相關(guān)課程的開設(shè)對(duì)于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的理論分析能力有極大地幫助．(2)在材料相關(guān)的理論課程中加入計(jì)算模擬方法介紹雖然已經(jīng)在材料專業(yè)開設(shè)《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》和《計(jì)算物理》等材料計(jì)算相關(guān)的課程，但這兩門課均為專業(yè)選修課，只有選修相關(guān)課程的學(xué)生才能得到相應(yīng)的計(jì)算模擬培訓(xùn)，受眾面還比較窄．因此，為使更多的學(xué)生了解到材料模擬計(jì)算的相關(guān)理論和知識(shí)，在材料專業(yè)主干課的教學(xué)中也適時(shí)地加入相關(guān)的計(jì)算模擬方法的介紹，從而擴(kuò)大計(jì)算模擬知識(shí)的普及面．例如，在《固體物理》課程中，當(dāng)講解到能帶理論一章時(shí)，我們會(huì)在本章結(jié)束時(shí)，加入一次課，著重介紹基于第一性原理的平面波贗勢(shì)計(jì)算方法計(jì)算材料的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等以及第一性原理計(jì)算的常用軟件(CASTEP、VASP等)．一方面，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識(shí)加以直觀化和適度的擴(kuò)展，另一方面也進(jìn)一步普及第一性原理計(jì)算的相關(guān)知識(shí)．在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中講解到相平衡與相圖一章時(shí)，我們會(huì)在本章內(nèi)容結(jié)束后介紹相圖計(jì)算近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)計(jì)算方法、熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)的結(jié)合、第一性原理與相圖計(jì)算方法的結(jié)合，并簡(jiǎn)要介紹今后相圖計(jì)算可能的發(fā)展方向[7]．在晶體缺陷內(nèi)容的教學(xué)中，穿插介紹利用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算面心立方金屬空位和間隙原子點(diǎn)缺陷的形成能的方法．通過(guò)在課程教學(xué)中穿插入計(jì)算模擬方法的介紹，一方面也加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面開闊了學(xué)生的眼界．(3)舉辦計(jì)算模擬相關(guān)的學(xué)術(shù)講座．自從2009年以來(lái)，物理與電子信息學(xué)院從事計(jì)算模擬研究的教師每學(xué)期都結(jié)合自身的科研情況舉辦面向全院學(xué)生的學(xué)術(shù)講座．例如在2011至2012學(xué)年第二學(xué)期，我們舉辦兩場(chǎng)學(xué)術(shù)講座，分別是《氧化鋅晶體及其摻雜的第一性原理研究》以及《可見光響應(yīng)半導(dǎo)體光催化材料的結(jié)構(gòu)和能帶設(shè)計(jì)》，教師在講座中介紹自己的科研情況，同時(shí)也使學(xué)生了解到如何把學(xué)到的計(jì)算模擬知識(shí)應(yīng)用到科研實(shí)踐中去，讓學(xué)生體會(huì)到如何利用計(jì)算模擬預(yù)測(cè)材料的物理性質(zhì)以及指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)的研究方式，提高學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)計(jì)算模擬方法的積極性．
結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：物流 車輛路徑 MATLAB
中圖分類號(hào)：TP14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）11-0111-02
車輛路徑問(wèn)題（VRP）在1959年被Dantzig和Ramser提出， 車輛路徑問(wèn)題通常被描述為：在顧客的貨物需求、物理位置、車輛的最大運(yùn)載量等已知的情況下，確定車輛在各個(gè)顧客間的行駛路線，達(dá)到如運(yùn)輸路線最短、運(yùn)輸成本最低、使用車輛盡量少等預(yù)定目標(biāo)[1]。在很多專家學(xué)者對(duì)VRP問(wèn)題的持續(xù)不斷深入研究的過(guò)程中，VRP問(wèn)題擁有了很多不同的分類，如有能力約束車輛路徑問(wèn)題、開放式車輛路徑問(wèn)題、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)車輛路徑問(wèn)題、動(dòng)態(tài)需求車輛路徑問(wèn)題等。伴隨著國(guó)內(nèi)電子商務(wù)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，尤其是在區(qū)域電子商務(wù)環(huán)境中，顧客需求多樣化、配送量多批次且量小、物品需求復(fù)雜化等等特點(diǎn)使得一般的車輛路徑問(wèn)題VRP數(shù)學(xué)模型很難準(zhǔn)確、細(xì)致地描述出區(qū)域電子商務(wù)物流配送的特點(diǎn)。所以，區(qū)域電子商務(wù)企業(yè)物流中心需要有合適的智能化系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行確定合適的車輛配送路徑。上述這些現(xiàn)象也引起了國(guó)內(nèi)外物流科技、調(diào)度、組合數(shù)學(xué)、運(yùn)籌應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)專家與運(yùn)輸規(guī)劃制定者等的高度重視[2]。
1 問(wèn)題描述及數(shù)學(xué)規(guī)劃模型
有能力約束車輛路徑問(wèn)題（CVRP）是車輛路徑問(wèn)題中最基本的一個(gè)問(wèn)題。其被描述如下：設(shè)物品配送中心最多可以使用H輛車對(duì)K個(gè)顧客來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸配送，每輛車的可載重量是已知的，每個(gè)顧客的需求量也是已知的，顧客a到顧客b的距離是一定的，其優(yōu)化的目標(biāo)是使車輛行駛距離最短。
假設(shè)配送中心自身配備的一個(gè)物流配送中心向周圍很多的區(qū)域進(jìn)行物品配送的任務(wù)。假設(shè)該中心擁有足夠多數(shù)量的配送車輛H（h=1，2...H），對(duì)K（k=1，2...K）個(gè)顧客進(jìn)行運(yùn)輸配送，每輛車輛的載重量為Bh，顧客a到顧客b的距離為，車輛每次都由物流配送中心點(diǎn)出發(fā)，將物品配送至各需求點(diǎn)后，馬上返回配送中心?，F(xiàn)各配送需求點(diǎn)的地理位置，需求量信息均視為已知，每個(gè)顧客k的需求Qk 由唯一車輛一次配送完成：一輛車可配送多個(gè)顧客，一個(gè)顧客只能由其中的一輛車服務(wù)。其優(yōu)化的目標(biāo)是低成本或者最短路徑。根據(jù)這些描述，建立模型如下：
首先定義兩個(gè)決策變量，決策變量值取1時(shí)表示顧客k的運(yùn)輸任務(wù)由車輛h完成，否則其值取0。值取1時(shí)表示車輛h從顧客點(diǎn)a訪問(wèn)b，取值為0時(shí)代表其它情況。顧客a到顧客b的距離為，顧客a到顧客b在時(shí)間段N內(nèi)的運(yùn)行成本為，車輛的數(shù)量為H，其中一輛車的基本成本為M。
其中，（1-1）（1-2）表示目標(biāo)函數(shù)，分別為低成本和最短路徑；（1-3）表示每輛車的能力約束，即h為任一配送車輛，該約束條件指車輛載重量不得超重，（1-4）則為約束條件，a代表任一顧客點(diǎn)，該約束條件指每輛車都由中心點(diǎn)出發(fā)，（1-5）保證對(duì)于任一個(gè)顧客k，都要被服務(wù)到。（1-6）（1-7）表示顧客僅被1輛車所訪問(wèn)。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
以某經(jīng)營(yíng)團(tuán)購(gòu)網(wǎng)公司為例，該公司自己擁有一個(gè)貨物配送中心，其中假設(shè)有一輛運(yùn)輸車，還有八個(gè)顧客，每個(gè)顧客的具置轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)圖，如（圖1）所示。要求在滿足文中上述的約束條件下，如每輛車輛的載重量為6噸，合理安排車輛路徑，使得距離最短及成本最低。
區(qū)域團(tuán)購(gòu)網(wǎng)在送貨時(shí)，因?yàn)槟繕?biāo)主要是同城顧客，相對(duì)而言，各個(gè)顧客點(diǎn)的距離相聚較近。采取距離最近分配法進(jìn)行商品貨物的配送，將（圖1）中的距離還原為實(shí)際距離，數(shù)據(jù)如（表1）所示。
另外，根據(jù)公司對(duì)于顧客的送貨要求，如時(shí)間窗的約束，某個(gè)顧客送貨的需求量、每個(gè)顧客的具置，建立具體的數(shù)據(jù)表格。文章通過(guò)使用Matalab編程實(shí)驗(yàn)，采用相應(yīng)的算法對(duì)實(shí)例數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，從而得到解決區(qū)域團(tuán)購(gòu)網(wǎng)物流配送路徑的優(yōu)化方法和較優(yōu)解，使用一個(gè)好的優(yōu)化算法是物流配送路徑優(yōu)化的關(guān)鍵，從物流配送路徑優(yōu)化問(wèn)題的提出至今，很多的精確算法和啟發(fā)式算法都運(yùn)用到路徑優(yōu)化上。車輛路徑問(wèn)題涉及的問(wèn)題很多，其中主要要素如：配送中心點(diǎn)、運(yùn)輸物品、運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、顧客、目標(biāo)函數(shù)、約束條件、優(yōu)化算法等。如今依然有很多的業(yè)界專家學(xué)者在這些優(yōu)化算法上進(jìn)行更好地改進(jìn)研究，以求更好的解決物流配送的車輛路徑優(yōu)化問(wèn)題[3]。
量子遺傳算法通?？梢悦枋鰹閇4]：（1）先進(jìn)行種群初始化，然后對(duì)種群實(shí)施一次測(cè)量，最后得到二進(jìn)制編碼。（2）根據(jù)解碼算法開始進(jìn)行解碼，計(jì)算適應(yīng)量，保存最優(yōu)個(gè)體，如果這個(gè)時(shí)候已經(jīng)是最優(yōu)的，則輸出結(jié)果，否則使用量子旋轉(zhuǎn)門更新等操作對(duì)個(gè)體進(jìn)行調(diào)整，得到新的種群，再重復(fù)循環(huán)將其轉(zhuǎn)為整數(shù)編碼、解碼、優(yōu)化計(jì)算、保存最優(yōu)個(gè)體等操作，指導(dǎo)最優(yōu)結(jié)果輸出。（3）算法函數(shù)中需要設(shè)置的主要參數(shù)有：如最大遺傳代數(shù)max、種群大小sizep、每個(gè)變量的二進(jìn)制長(zhǎng)度lenQEM；定義最佳個(gè)體Best，并記錄器適應(yīng)度值、十進(jìn)制、二進(jìn)制編碼、量子比特編碼；種群初始化函數(shù)，其返回值為得到初始種群的量子比特編碼矩陣、根據(jù)量子比特種群得到二進(jìn)制種群；使用目標(biāo)函數(shù)計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度，并查找當(dāng)期最優(yōu)個(gè)體；實(shí)現(xiàn)演化操作的量子旋轉(zhuǎn)門函數(shù)；顯示優(yōu)化結(jié)果的進(jìn)化曲線函數(shù)。
3 結(jié)語(yǔ)
本文以區(qū)域電子商務(wù)的車輛路徑優(yōu)化為研究對(duì)象，建立有能力約束車輛路徑問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，使用相應(yīng)的算法進(jìn)行了仿真求解的過(guò)程，得到了物流配送的路徑，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的安排車輛的配送路徑的目的。當(dāng)然，要進(jìn)行合理高效的物流配送，還需要解決很多問(wèn)題，下一步將進(jìn)一步研究動(dòng)態(tài)需求車輛路徑問(wèn)題以及智能化系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
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在重點(diǎn)院校中，學(xué)生素質(zhì)相對(duì)較高，數(shù)學(xué)、物理學(xué)習(xí)能力普遍較強(qiáng)，對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)的作用與地位認(rèn)識(shí)也相對(duì)較好，可能較少存在結(jié)構(gòu)化學(xué)“無(wú)用”的觀念;而在地方高校的化學(xué)專業(yè)學(xué)生中，有相當(dāng)一部分學(xué)生存在認(rèn)識(shí)誤區(qū)，特別是有一些不考結(jié)構(gòu)化學(xué)的考研學(xué)生和畢業(yè)后將從事中學(xué)教學(xué)的學(xué)生具有“結(jié)構(gòu)化學(xué)無(wú)用”的思想。作為教師，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題的嚴(yán)重性。通過(guò)這幾年的實(shí)踐證明提高學(xué)生認(rèn)識(shí)，堅(jiān)定學(xué)習(xí)信心，對(duì)消除學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)“無(wú)用”的觀念以及畏難的心理是很必要和有效的。因此，在開課之前必須詳細(xì)介紹該課程在整個(gè)化學(xué)中所處的地位和作用，闡明學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的重要意義。
注重對(duì)量子化學(xué)發(fā)展史和研究結(jié)構(gòu)
化學(xué)的科學(xué)方法的介紹任何一門學(xué)科都有其發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程，學(xué)習(xí)知識(shí)時(shí)若不從歷史中尋找借鑒，就易把知識(shí)當(dāng)成是“終極真理”而死記硬背，不求甚解。因此，在傳授知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)該介紹量子化學(xué)發(fā)展史，學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于探索的精神，由師生共同創(chuàng)造一種嶄新的價(jià)值理念。例如普朗克(M．Planck)的“離經(jīng)叛道”的假設(shè);德布羅意(deBroglie)波的提出是類比法的成功典范，戴維遜(C．Davisson)-革末(L．H．Germer)的因禍得福;狄拉克(Dirac)、薛定諤(E．Schrdinger)的異曲同工———薛定諤用數(shù)學(xué)形式開辟出量子力學(xué)的新體系;另外，還有一個(gè)德國(guó)物理學(xué)家海森堡提出一個(gè)矩陣力學(xué)體系，薛定諤用的是微積分形式，海森堡用的是代數(shù)形式;湯姆遜(Thomson)父子的珠聯(lián)壁合———父親發(fā)現(xiàn)了電子，兒子又證實(shí)了電子是波，父子二人在物理學(xué)方面進(jìn)行接力研究，在科學(xué)史上傳為美談。還有徐光憲的巧妙規(guī)則，唐敖慶的獨(dú)辟蹊徑等［2］。科學(xué)的先驅(qū)是勇敢的探索者，他們常常在黑暗中摸索前進(jìn)，他們的精神值得我們敬佩。學(xué)生聽到和看到這些史實(shí)，無(wú)不浮想聯(lián)翩，對(duì)優(yōu)化思維結(jié)構(gòu)，激發(fā)科學(xué)壯志都有潛移默化的作用。在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)抽象思維和用數(shù)學(xué)工具處理問(wèn)題，并運(yùn)用類比、模擬的科學(xué)方法［3］，寓科學(xué)方法于教學(xué)內(nèi)容中。類比方法是提出和建立科學(xué)假說(shuō)的重要方法。例如德布羅意假設(shè)是在光的波粒二象性思想啟發(fā)下，提出電子等實(shí)物微粒也具有波動(dòng)性，他當(dāng)時(shí)推導(dǎo)固然復(fù)雜些，從科學(xué)方法論的角度講，由光的波粒二象性到實(shí)物微粒的波粒二象性是一種類比推理。類比是利用兩個(gè)或兩類對(duì)象之間在某些方面的相似或相同，推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗨苹蛳嗤乃季S方法，是一種由特殊到特殊、由此及彼的過(guò)程。類比可以提供重要線索，啟迪思想，是發(fā)展科學(xué)知識(shí)的一種有效的試探方法。還有薛定諤受物質(zhì)波假說(shuō)的啟發(fā)，引出了電子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)方程，他走的也是依賴類比的“近路”。許多化學(xué)問(wèn)題的解決有賴于類比方法的使用，而類比方法的使用有可能形成簡(jiǎn)捷的思維路徑。使學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，得到方法論的啟迪。在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生追蹤量子化學(xué)發(fā)展的足跡，不失時(shí)機(jī)地揭示其中的科學(xué)方法，更清楚地了解各種知識(shí)理論的相對(duì)合理性及有待完善的地方。這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不僅可以獲得化學(xué)知識(shí)，而且能學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神。
通過(guò)改進(jìn)課程教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
使用多種教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的理論思維能力與創(chuàng)新能力，是結(jié)構(gòu)化學(xué)課教學(xué)的重要目的。課堂教學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的主要和基本的學(xué)習(xí)形式。課堂教學(xué)質(zhì)量的高低與課堂教學(xué)方法的運(yùn)用有很大關(guān)系。以前我們采用的是“一言堂”的教學(xué)方式，這種教學(xué)方法壓抑了學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的積極性和主動(dòng)性，因此，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活地采用不同的教學(xué)方法是提高結(jié)構(gòu)化學(xué)課教學(xué)質(zhì)量的重要手段。結(jié)構(gòu)化學(xué)雖是理論性較強(qiáng)的學(xué)科，但與其他學(xué)科一樣，來(lái)源于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、思考，且要通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)其結(jié)論正確與否，內(nèi)容博大精深，集科學(xué)性、思想性于一體，并具有前沿性。結(jié)構(gòu)化學(xué)教師必須重視對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)方法的研究，針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)方法，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。我們采用的教學(xué)方法主要有:啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、討論式教學(xué)、對(duì)話式教學(xué)、模型教學(xué)和專題式教學(xué)，并布置小論文，開展學(xué)生的科技活動(dòng)。如在課程討論時(shí)將學(xué)生分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，針對(duì)不同主題進(jìn)行討論，并在課堂上交流。把個(gè)體作業(yè)學(xué)習(xí)與大組討論交流結(jié)合起來(lái)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。如布置“超分子結(jié)構(gòu)”為主題的小論文，許多學(xué)生通過(guò)期刊和網(wǎng)絡(luò)收集了大量與超分子結(jié)構(gòu)化學(xué)有關(guān)的信息，從不同角度撰寫了心得體會(huì)和小論文，有的學(xué)生還發(fā)表了自己的設(shè)想和見解。課程教學(xué)討論不僅豐富了學(xué)生的知識(shí)，而且也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。利用多媒體輔助教學(xué)在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，可以加大信息量。我們使用幻燈片和CAI課件，通過(guò)圖、文、聲、像等手段，把抽象的理論變成具體的形象，讓學(xué)生在直觀、生動(dòng)的學(xué)習(xí)中加深對(duì)理論的理解。目前，我們研制的結(jié)構(gòu)化學(xué)CAI課件已連續(xù)使用幾屆，受到學(xué)生的好評(píng)。例如講授等徑球密堆積時(shí)，無(wú)論用黑板繪圖或圓球模型展示表現(xiàn)得都不夠清楚，現(xiàn)在用多媒體課件，動(dòng)態(tài)演示等徑球一層層的排列方式，效果很明顯。必修課與選修課相結(jié)合在上好必修課的同時(shí)，開設(shè)量子化學(xué)、波譜學(xué)、化學(xué)中的數(shù)學(xué)方法等選修課，理論與實(shí)踐相結(jié)合，以科學(xué)方法啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思想。以科研促教學(xué)從專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的結(jié)構(gòu)上看，結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是基礎(chǔ)課和專業(yè)課的樞紐課程，是介于本科生學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文之間承上啟下的課程。結(jié)構(gòu)化學(xué)課程理論性強(qiáng)，但實(shí)踐性也很重要，有些知識(shí)一直影響到學(xué)生的碩士、博士學(xué)位論文［4］。因此，科研進(jìn)教學(xué)、教學(xué)促科研的雙向互動(dòng)就顯得很重要。結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容基本是20世紀(jì)的科研成果。我們發(fā)揮科研背景優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)中不斷將當(dāng)前的科研成果融入教學(xué)，以使課堂內(nèi)容具有豐富性、代表性、創(chuàng)造性和啟發(fā)性，能跟上時(shí)代前進(jìn)的步伐。在開展第二課堂活動(dòng)中，通過(guò)設(shè)計(jì)專題科研實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能有更多機(jī)會(huì)加入到自身科研之中，有時(shí)間和空間從事自己有興趣的課題研究;通過(guò)使用Origin，Chemistry3D等軟件制作分子結(jié)構(gòu)及其軌道圖;利用Gaussian98以及GaussView等專業(yè)軟件開展分子設(shè)計(jì)與量子化學(xué)計(jì)算模擬實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)與理解自洽場(chǎng)運(yùn)算原理、原子軌道、分子軌道及其能量電荷分布、熱化學(xué)性質(zhì)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、對(duì)稱性等相關(guān)知識(shí)。在科研過(guò)程中，學(xué)生有了正確的科研方向和學(xué)習(xí)目的，能有針對(duì)性地查閱最新資料，及時(shí)了解學(xué)科前沿，從而改變了被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面。
同樣是研究物理，北京大學(xué)物理學(xué)院開設(shè)有理論物理、凝聚態(tài)物理與材料物理、光學(xué)、重離子物理、等離子體物理、天體物理、大氣物理等眾多研究方向；而中科院理論物理研究所則僅研究理論物理，不同的課題組側(cè)重不同的理論物理研究方向：粒子物理理論與相關(guān)量子場(chǎng)論、弦理論與量子場(chǎng)論非微擾效應(yīng)、凝聚態(tài)理論和計(jì)算凝聚態(tài)物理、量子物理和量子信息以及量子混沌、核內(nèi)夸克與極端條件下的原子核、引力與宇宙學(xué)研究、統(tǒng)計(jì)物理和理論生物物理等方面。
待遇：不差錢
一般而言，科研院所研究生的居住條件和居住環(huán)境要好于高校?？蒲性核拇T士生大多數(shù)是兩人間，甚至有的是一人間。如中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，學(xué)生統(tǒng)一入住優(yōu)越的學(xué)生公寓，每人一間，臨湖而居。不單如此，不少寢室的生活設(shè)施也很齊全，仍以蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所舉例，公寓內(nèi)空調(diào)、熱水器、冰箱、廚房用具等家電家具一應(yīng)俱全，這在高校是絕不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。
導(dǎo)師：傳幫帶
一般而言，科研院所的師生比要遠(yuǎn)高于高校，據(jù)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的招生辦主任高隨祥教授統(tǒng)計(jì)，“中科院的碩士生導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師有8000多人，大部分學(xué)生都可以得到導(dǎo)師很好的指導(dǎo)”。
培養(yǎng)：更靈活
回所之后的上課模式比較靈活，每個(gè)所各自不同。如自然科學(xué)史研究所回所之后基本上沒(méi)有課，學(xué)生四個(gè)人一個(gè)辦公室，任務(wù)就是讀書、科研；一些天文臺(tái)站的工作就是長(zhǎng)年累月的測(cè)量、觀察。
科研院所是獨(dú)立于教育部和高校系統(tǒng)外的專門的科研機(jī)構(gòu)，和普通高校不同，其教育是從碩士開始，沒(méi)有本科教育。和高校一樣，科研院所在招收、培養(yǎng)研究生方面也有推薦免試、考試選拔、上課、實(shí)驗(yàn)、論文等環(huán)節(jié)，但是科研院所由于其特性，和高校的招生和培養(yǎng)模式有一些不同之處，這也是對(duì)科研院所不熟悉的考生所迫切需要的。
科研院所為什么會(huì)招生？
從字面上理解，科研院所應(yīng)該專業(yè)做科研才對(duì)，怎么會(huì)和高校一樣招起生來(lái)？
事實(shí)上，科研院所招收研究生的歷史，和普通高校是一樣長(zhǎng)的。中國(guó)科學(xué)院于1949年9月27日在北京成立， 其前身是“中華民國(guó)”政府建立的“中央研究院”以及北平研究院。1951年，我國(guó)的研究生招生啟動(dòng)，當(dāng)年共招收了276名研究生，中國(guó)科學(xué)院就招了95名。1982年，中科院培養(yǎng)出我國(guó)首批博士，高能所的馬中騏老師是博士0001號(hào)。
可見科研院所招生研究生的歷史和高校一樣長(zhǎng)，但是以科學(xué)研究為本職工作的科研院所為什么要培養(yǎng)研究生呢？
第一，科研院所要做科研必須要有研究生?？蒲嘘?duì)伍基本上是金字塔形，上面是科學(xué)領(lǐng)軍人物，主要負(fù)責(zé)申請(qǐng)和協(xié)調(diào)大項(xiàng)目，中間是普通科研職工，主要是直接執(zhí)行項(xiàng)目并帶領(lǐng)研究生，底層是研究生隊(duì)伍，主要是在一線完成科研實(shí)驗(yàn)。
科研是一個(gè)需要積累和經(jīng)驗(yàn)的活動(dòng)，研究生在一線干粗活也是從基礎(chǔ)鍛煉開始，培養(yǎng)科研的基本技能。沒(méi)有廣大研究生作為后備力量，不可能培養(yǎng)出優(yōu)秀的科學(xué)家，任何一個(gè)科學(xué)家都是從最基礎(chǔ)的科研開始。在國(guó)際上，研究生和博士后是科研一線的主力，在國(guó)內(nèi)，博士后機(jī)制相對(duì)不成熟，更多科研一線人員（實(shí)際做科研人員）都是研究生。
第二，科研院所具有培養(yǎng)研究生的職能?？蒲性核鶕碛辛己玫馁Y源，在科研之外，培養(yǎng)人才也是科研院所服務(wù)社會(huì)最大化的體現(xiàn)。
第三，教學(xué)與科研是相互促進(jìn)的關(guān)系。做得好科研未必當(dāng)?shù)煤美蠋?，教學(xué)可以讓研究員本身的專業(yè)知識(shí)更加系統(tǒng)，研究員在與研究生的交流中也會(huì)碰撞出火花。
小空間里藏著大能量
2000年6月12日，由原吉林大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、白求恩醫(yī)科大學(xué)、長(zhǎng)春科技大學(xué)、長(zhǎng)春郵電學(xué)院合并組建而成的吉林大學(xué)成立，以其過(guò)萬(wàn)畝的“地盤”，一度成為中國(guó)最大的大學(xué)，以至于有“長(zhǎng)春市在美麗的吉大的懷抱中”的調(diào)侃。中山大學(xué)9000多畝，四川大學(xué)7000多畝，華中科技大學(xué)6000多畝，更不用說(shuō)還有有17000多畝大的中國(guó)民航飛行學(xué)院。中國(guó)的大學(xué)占地著實(shí)不小，占地一千畝的校園只能叫“小學(xué)?！绷?。
相比于普通高校的面積廣闊，科研院所顯得小巧精致。科研院所的規(guī)模比大學(xué)要小得多，一般僅有一座或幾座樓。規(guī)模大的單位有比較全面的支撐體系，如食堂、宿舍、賓館、物業(yè)公司等服務(wù)部門或機(jī)構(gòu)；規(guī)模小的新成立的研究所，則僅僅占用一座辦公樓或者寫字樓的一部分。中科院物理所、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院和北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所，算是科研院所里面比較大的研究所，也只是一個(gè)小院子里面蓋了幾座樓；中科院自然史科學(xué)研究所只是占據(jù)北京四環(huán)邊的一棟六層小樓；成立較晚的北京計(jì)算科學(xué)研究中心則只是占據(jù)了一座寫字樓的幾層空間。
當(dāng)然，世界上沒(méi)有絕對(duì)的事情：由于科研需要，某些科研院所的“地盤”也著實(shí)不小。如中國(guó)科學(xué)院大學(xué)玉泉路校區(qū)占地460余畝，里面有教學(xué)樓、宿舍樓和北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)；西雙版納植物園占地面積約1125公頃，而總部在北京百望山腳下的中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，面積有5000多畝，主要是為了植物研究的需要。
雖然科研院所占地面積小，但是科研硬件可是一點(diǎn)不差，應(yīng)該說(shuō)要好于大部分高校的硬件。
實(shí)驗(yàn)室是衡量研究實(shí)力最為重要的一項(xiàng)指標(biāo)。我國(guó)的實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)等級(jí)體系，從高到低按照國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省/部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、校/所級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分布。其中最高級(jí)別的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，由國(guó)家直接投資數(shù)億資金按國(guó)際一流標(biāo)準(zhǔn)建立，在各方面都代表著該領(lǐng)域的最高水平，其學(xué)習(xí)、交流的層次都比較高。我國(guó)僅有20個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，其中有14個(gè)由科研院所單獨(dú)建設(shè)或者由科研院所和高校聯(lián)合建設(shè)。
除了設(shè)備好，科研院所一般更加專注于一個(gè)領(lǐng)域，其特色非常明顯，實(shí)驗(yàn)室的指向也更加明確。同樣研究物理，北京大學(xué)物理學(xué)院開設(shè)有理論物理、凝聚態(tài)物理與材料物理、光學(xué)、重離子物理、等離子體物理、天體物理、大氣物理等眾多研究方向；而中科院理論物理研究所則僅研究理論物理，不同的課題組側(cè)重不同的理論物理研究方向：粒子物理理論與相關(guān)量子場(chǎng)論、弦理論與量子場(chǎng)論非微擾效應(yīng)、凝聚態(tài)理論和計(jì)算凝聚態(tài)物理、量子物理和量子信息以及量子混沌、核內(nèi)夸克與極端條件下的原子核、引力與宇宙學(xué)研究、統(tǒng)計(jì)物理和理論生物物理等方面。由此看出，高校的專業(yè)覆蓋學(xué)科分支較為廣泛；而研究所專長(zhǎng)于某一個(gè)或幾個(gè)學(xué)科分支，在分支下面的研究方向更為全面。
此外，圖書館也是展現(xiàn)研究實(shí)力的一個(gè)重要指標(biāo)。科研院所的圖書館沒(méi)有高校動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)的藏書量，比較袖珍，幾十萬(wàn)的藏書量就是比較巨大的了。雖然總量不大，但是針對(duì)性要強(qiáng)很多，都是本領(lǐng)域內(nèi)的館藏，專業(yè)性方面是高校難以望其項(xiàng)背的。
同樣，和高校動(dòng)輒幾千上萬(wàn)的招生規(guī)模相比，科研院所的招生規(guī)模也小得多。一般多者不過(guò)上百人，少則幾人。同是中科院，物理研究所每年招生100人（含推免生），算是招生比較多的院所；自然科學(xué)史研究所一年招生20人，碩士10人，博士10人；長(zhǎng)春人造衛(wèi)星觀測(cè)站2014年僅招收碩士生2名。因此，相應(yīng)的在讀學(xué)生自然也不會(huì)多，一個(gè)所能有幾百人就算得上是體量大的研究所了。
因?yàn)槿藬?shù)少，一般科研院所很難有高校時(shí)常舉辦的規(guī)模宏大、人數(shù)眾多的大型活動(dòng)，雖然研究所也不定期開展活動(dòng)，但是規(guī)模要小得多?；顒?dòng)的配套設(shè)施可能也沒(méi)有那么完善，如中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院的運(yùn)動(dòng)會(huì)不得不借隔壁北京理工大學(xué)的場(chǎng)地進(jìn)行。
比在大學(xué)更充實(shí)
無(wú)論是高校還是科研院所，研究生培養(yǎng)的方式都差不多，即先上課、后科研。不過(guò)，科研院所的上課模式和高校有所不同。因?yàn)槊總€(gè)所的人數(shù)比較少，一些比較基礎(chǔ)的課程，一般在研一的時(shí)候統(tǒng)一授課，如中科院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的研究生們第一年集中在總部的研究生院（中科院的研究生院已更名為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)）上課，上完之后再回所學(xué)習(xí)。有些所雖然集中上課，但是并不集中住宿，可能會(huì)有一些不便，如藥用植物研究所的學(xué)生研一的時(shí)候不得不從北京的西五環(huán)跑到東邊去上課，免不了路上的奔波之苦。許多較小的研究所因?yàn)閷W(xué)生數(shù)量太少，沒(méi)有自己開課的必要，而與各高校或研究生院聯(lián)合，讓學(xué)生去他們那里上課。
相比絕大多數(shù)高校，研究生院開課更為廣泛。無(wú)論哪個(gè)研究方向的學(xué)生，都有許多相關(guān)課程可以選修。選課之前，學(xué)生們一般是拿著課表請(qǐng)導(dǎo)師劃出要修的專業(yè)課，自己再到網(wǎng)上選定。因?yàn)檎n程太多，學(xué)生未必知道哪些課程和自己更為相關(guān)。只要時(shí)間允許，其他課程盡可以去旁聽。
一些研究生院還有極富特色的夏季學(xué)期，即俗稱的“小學(xué)期”。小學(xué)期的主要目的是為了開闊學(xué)生們的眼界，以講座和公選課類型為主，有許多當(dāng)前著名的科學(xué)家前來(lái)授課。
經(jīng)過(guò)一年的課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)生們便可回到自己的培養(yǎng)單位（研究所），在導(dǎo)師的指導(dǎo)下開展研究工作了。一開始，導(dǎo)師會(huì)讓你閱讀大量文獻(xiàn)。與此同時(shí)，做實(shí)驗(yàn)的要熟悉一下實(shí)驗(yàn)儀器，做理論的要學(xué)習(xí)一下編程序。等熟悉得差不多了，就會(huì)開始做一些相對(duì)簡(jiǎn)單的工作，逐步進(jìn)入科研的一線陣地。不得不承認(rèn)，科研院所的研究生確實(shí)比絕大多數(shù)高校的都要累。以筆者所在的中科院物理所為例，晚上九點(diǎn)放眼望去，樓上還一片亮燈的房間。學(xué)生辛苦只是一個(gè)方面，許多研究員的辦公室也經(jīng)常亮燈到深夜。
當(dāng)然，回所之后的上課模式比較靈活，每個(gè)所各有不同。如自然科學(xué)史研究所回所之后基本上沒(méi)有課，學(xué)生四個(gè)人一個(gè)辦公室，任務(wù)就是讀書、科研；一些天文臺(tái)站的工作就是長(zhǎng)年累月的測(cè)量、觀察。
導(dǎo)師所帶學(xué)生少
常言道：師父之風(fēng)，山高水長(zhǎng)。那種隨于師、步入門的經(jīng)歷，本科生較難感知，故研究生都習(xí)慣叫同門為師門。不少人認(rèn)為，考研、讀研過(guò)程中，導(dǎo)師最為重要。師生關(guān)系在研究生生涯中，舉足輕重。
在高校，導(dǎo)師除了要承擔(dān)研究生的課程外，同時(shí)要承擔(dān)本科生的課程，而科研院所是沒(méi)有本科生教育的，導(dǎo)師不會(huì)因本科生的教育問(wèn)題而分散精力。在高校，近幾年擴(kuò)招嚴(yán)重，一個(gè)導(dǎo)師帶10個(gè)以上的學(xué)生比較常見，甚至是一個(gè)導(dǎo)師帶幾十個(gè)學(xué)生的情況也并不鮮見。雖然研究生的師生比是多少最為合適并沒(méi)有一個(gè)定論，但歐美和我國(guó)香港地區(qū)，研究生導(dǎo)師指導(dǎo)的學(xué)生一般不超過(guò)6個(gè)。
一般而言，科研院所的師生比要遠(yuǎn)高于高校，雖然有些科研院所的師生比也不太高，但畢竟是少數(shù)。據(jù)中科院大學(xué)的招生辦主任高隨祥教授統(tǒng)計(jì)，“中科院的碩士生導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師有8000多人，平均一個(gè)導(dǎo)師指導(dǎo)不到一個(gè)碩士生和博士生，大部分學(xué)生都可以得到導(dǎo)師很好的指導(dǎo)”。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院在其碩士研究生招生咨詢問(wèn)答中有如下解析：“我院現(xiàn)有碩士生導(dǎo)師1000余人，每名導(dǎo)師每一級(jí)一般只能帶1至2名碩士生，數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于一些高校。因此，我院研究生在校期間能得到導(dǎo)師更悉心、更全面的指導(dǎo)和培養(yǎng)?！?/p>
確實(shí)，師生比高是件好事，研究生能得到導(dǎo)師更多的指導(dǎo)，但是這是考進(jìn)之后的事情。在考研的過(guò)程中，師生比高在一定程度上加劇了競(jìng)爭(zhēng)，尤其是在報(bào)名時(shí)就要確定導(dǎo)師的情況，在一級(jí)學(xué)科大類招生的情況下，這個(gè)問(wèn)題并不明顯。師生比高自然意味著導(dǎo)師招生比較少，不少導(dǎo)師一年只招一個(gè)學(xué)生甚至是隔年招生，有的甚至是一個(gè)專業(yè)隔年招生，如中國(guó)社科院法學(xué)所的部分專業(yè)三年招生一次。
不受收費(fèi)改革影響
讀研有成本嗎？
答案是肯定的。對(duì)于家境不錯(cuò)的同學(xué)來(lái)說(shuō)這可能不是需要考慮的問(wèn)題，但是對(duì)于家境一般的同學(xué)，讀研期間的花費(fèi)就不能不是個(gè)需要權(quán)衡的問(wèn)題了。
在高校讀研，普通的理工科專業(yè)一年學(xué)費(fèi)10000元，文科學(xué)費(fèi)一年13000到15000元；按照現(xiàn)在的物價(jià)，每個(gè)月生活費(fèi)支出600元到1000元，一年算下來(lái)，光是學(xué)費(fèi)和生活費(fèi)就要20000元左右。有碩士授予權(quán)的高校多集中于省會(huì)城市或者北上廣等大城市，這些地方物價(jià)水平更是只高不低。
之前，科研院所的“不差錢”是吸引廣大考生的一個(gè)極其重要的因素。此次改革前，絕大多數(shù)科研院所招生全部是國(guó)家計(jì)劃內(nèi)公費(fèi)，不收學(xué)費(fèi)，且各研究所都有比較高的獎(jiǎng)學(xué)金和助學(xué)金方面的待遇。
2013年2月6日召開的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定，從明年秋季學(xué)期起，所有納入國(guó)家招生計(jì)劃的新入學(xué)研究生都要繳納學(xué)費(fèi)，掀起了新一輪的研究生收費(fèi)改革，使得這個(gè)情況產(chǎn)生了一些變數(shù)。
中科院系統(tǒng)：
此次收費(fèi)改革政策，對(duì)中科院這種理工類為主的科研單位來(lái)說(shuō)，影響并不大。中科院并沒(méi)有專項(xiàng)的研究生培養(yǎng)經(jīng)費(fèi)，培養(yǎng)研究生的費(fèi)用一般由課題組、導(dǎo)師承擔(dān)。我們?cè)谄湫碌恼猩?jiǎn)章中看到了讓考生大為高興的話：“中國(guó)科學(xué)院大學(xué)2014年度碩士和博士研究生招生將按照國(guó)家規(guī)定進(jìn)行研究生教育投入機(jī)制改革，對(duì)新入學(xué)的研究生全面收取學(xué)費(fèi)，同時(shí)將完善研究生獎(jiǎng)助政策體系，提高優(yōu)秀在學(xué)研究生的獎(jiǎng)助力度。”新疆理化技術(shù)研究所碩士研究生的獎(jiǎng)助學(xué)金研一是900元/月，研二、研三1400～1700元/月，博士研究生2600～3100元/月。
不難看出，中科院將進(jìn)一步明確和規(guī)范研究生“三助制度”（助研、助教、助管），把研究所和導(dǎo)師給學(xué)生的補(bǔ)助由“暗補(bǔ)”變?yōu)椤懊餮a(bǔ)”，如導(dǎo)師給學(xué)生的津貼，將以簽訂合同的方式，把學(xué)生、導(dǎo)師、課題組、研究所、中科院等各方面的責(zé)任和義務(wù)明確下來(lái)。這樣一般情況下，無(wú)論是學(xué)術(shù)型還是專業(yè)學(xué)位研究生，學(xué)費(fèi)方面通過(guò)各種獎(jiǎng)助形式一定可以解決，而食宿等基本問(wèn)題的生活津貼，也是可以保證的。
部委所屬科研院所：
政策的改革對(duì)學(xué)生獎(jiǎng)助的影響也不會(huì)太大，尤其是理工農(nóng)類院所，如中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院系統(tǒng)、國(guó)家地震局等，這些科研院所直屬國(guó)家各部委，主要是為本部委和所屬行業(yè)提供科研成果，同時(shí)也利用自身成熟而豐富的科研優(yōu)勢(shì)與硬軟件資源為本行業(yè)培養(yǎng)研究人才，所以科研經(jīng)費(fèi)非常充足，受研究生收費(fèi)改革的影響不大。
以農(nóng)業(yè)部直屬的中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院為例，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是碩士研究生全部免學(xué)費(fèi)：碩士研究生在一年級(jí)課程學(xué)習(xí)階段助學(xué)金標(biāo)準(zhǔn)為1000元/月，二、三年級(jí)回所后助學(xué)金與助研津貼合計(jì)在1300元/月以上。而即使是2014年改革后，其趨勢(shì)也是即使交學(xué)費(fèi)，學(xué)生的實(shí)際支出也會(huì)在科研經(jīng)費(fèi)或生活補(bǔ)貼中得以補(bǔ)助，而不是純自費(fèi)。
同樣，以中國(guó)水利水電科學(xué)研究院為例，該研究院招收的全日制非定向生培養(yǎng)費(fèi)均由課題資助（本人免交），在學(xué)期間發(fā)放生活補(bǔ)貼，目前標(biāo)準(zhǔn)為每月不低于1000元。而即使是2014年收費(fèi)體制改革后，在學(xué)期間的培養(yǎng)經(jīng)費(fèi)也會(huì)由課題經(jīng)費(fèi)等承擔(dān)，不需要學(xué)生自己負(fù)擔(dān)。
直屬于各省市相關(guān)單位的研究機(jī)構(gòu)：
它們的級(jí)別相對(duì)低一些，規(guī)模小一些，但是研究方向更靈活、更有針對(duì)性，也很有地域特點(diǎn)，研究成果更實(shí)用，能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和人才培養(yǎng)需要。它們?cè)谙蛩鶎偈∈姓拖嚓P(guān)單位提供科研成果的同時(shí)，也為各自領(lǐng)域培養(yǎng)后續(xù)的新生力量，所以地方政府投入多，科研經(jīng)費(fèi)就高，研究生不用為學(xué)費(fèi)等問(wèn)題發(fā)愁。如北京市首都兒科研究所、廣西民族醫(yī)藥研究所等。
社科院：
幾乎沒(méi)有變動(dòng)。社科院2012年以前就是收學(xué)費(fèi)的，碩士研究生每年學(xué)費(fèi)8000元。同時(shí)設(shè)立研究生院獎(jiǎng)學(xué)金、專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金，對(duì)品學(xué)兼優(yōu)的研究生進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，實(shí)行“三助”崗位津貼制度，為家庭經(jīng)濟(jì)困難、學(xué)有余力的研究生提供一定的幫助。而在專碩方面，改革前后也沒(méi)有變化，法律碩士（法學(xué)）學(xué)制兩年，學(xué)費(fèi)共1.6萬(wàn)元，法律碩士（非法學(xué)）學(xué)制三年，學(xué)費(fèi)共4.8萬(wàn)元。而對(duì)于全日制MBA來(lái)說(shuō)，學(xué)制兩年，學(xué)費(fèi)9萬(wàn)。
由于近幾年高校的擴(kuò)招，使得各種資源都比較緊張，住宿條件自然受到影響。大多數(shù)高校的碩士宿舍是四人間，部分高校是三人間，如清華大學(xué)，北京大學(xué)的部分校區(qū)都是三人間，兩人間的則是鳳毛麟角，如中國(guó)海洋大學(xué)的部分、江南大學(xué)等。一般而言，科研院所研究生的居住條件和居住環(huán)境要好于高校?？蒲性核拇T士大多數(shù)是兩人間，甚至有的是一人間。如中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，學(xué)生統(tǒng)一入住優(yōu)越的學(xué)生公寓，每人一間，臨湖而居。不單如此，不少宿舍的生活設(shè)施也很齊全，仍以蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所舉例，公寓內(nèi)空調(diào)。熱水器、冰箱、廚房用具等家電家具一應(yīng)俱全，這在高校是絕不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。
科研院所之最
Number1：最大的植物園
中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園，是目前我國(guó)最大和保存物種最多的植物園。版納植物園占地面積約1125公頃，收集活植物12000多種，建立植物專類區(qū)38個(gè)，保存一片面積約250公頃的原始熱帶雨林，是我國(guó)面積最大、收集物種最豐富、植物專類園區(qū)最多的植物園，也是世界上戶外保存植物種數(shù)和向公眾展示的植物種類最多的植物園。版納植物園是集科學(xué)研究、物種保存、科普教育于一體的綜合性植物園。
Number2：SCI收錄論文被引用篇數(shù)及次數(shù)最多
中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所于2013年9月27日的中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：中科院化學(xué)所2007―2011年發(fā)表的SCI收錄論文在2012年被引用2402篇，被引用13446次，居全國(guó)研究機(jī)構(gòu)第1名；2003―2012年發(fā)表的SCI收錄論文累計(jì)被引用5565篇，被引用114856次，居全國(guó)研究機(jī)構(gòu)第1名。
另外，中科院化學(xué)所有兩篇研究論文入選“中國(guó)百篇最具影響國(guó)際學(xué)術(shù)論文”。
Number3：亞洲第一的智庫(kù)
智庫(kù)的影響力不在于每年出版了多少本書，或是召開了多少場(chǎng)會(huì)議，而在于它們對(duì)媒體、公眾和政府決策者的影響。
2013年1月17日上午，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)在華盛頓召開會(huì)，公布了2012年全球智庫(kù)最新排名。中國(guó)社會(huì)科學(xué)院蟬聯(lián)亞洲第一，在全球總榜單中排名第17位，較上次上升11位。
目前全世界共有6603家智庫(kù)，這一數(shù)字每年還在增長(zhǎng)之中。自2007年以來(lái)，賓夕法尼亞大學(xué)“智庫(kù)和公民社會(huì)研究項(xiàng)目”小組每年對(duì)全球智庫(kù)的影響力進(jìn)行一次排名，除了綜合影響力排名的總榜單之外，還包括按地區(qū)、研究方向劃分的榜單。此次排名是由全球120個(gè)國(guó)家的1900多名學(xué)者、記者、政府決策者進(jìn)行打分得出的。
Number4：政界要員最多
中央黨校的學(xué)位研究生和普通高校的學(xué)位研究生教育完全一樣，都屬于國(guó)民教育序列，都是由國(guó)務(wù)院學(xué)位辦授權(quán)設(shè)立學(xué)位點(diǎn)，通過(guò)全國(guó)統(tǒng)一的學(xué)位研究生入學(xué)考試招生，從招生、就業(yè)到學(xué)籍管理、學(xué)位授予都按照教育部的規(guī)定進(jìn)行。
在已畢業(yè)的學(xué)位研究生中，先后有29位校友成長(zhǎng)為省部級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部，137位成長(zhǎng)為司局級(jí)正職領(lǐng)導(dǎo)干部。