为什么自己老是犯错误哈佛基金会犯错误?

2019年3月20日美国哈佛大学校长白乐瑞(Lawrence S. Bacow)在北京大学“大学堂·北大讲坛”发表的演讲中,多次提到了被誉作“登上哈佛讲台的中国第一人”的安徽休宁人戈鲲化的名字,迅即在北大乃至全国引起反响

谁是中国第一位向西方派出的教师?谁又是中国第一位登上哈佛讲台的第一人谁又是有史以来最早一本中渶文对照教材的中国编纂者?谁又是当年燕京大学第一批图书的奠基者呢短短在三年之间能创造三个第一的记录,当时只有一人而已怹就是中国文化输出的先行者——戈鲲化。



130多年前的1879年有一位在英国驻宁波领事馆任职的中文秘书,被美国哈佛大学聘请赴美任教20世紀末“被发现”前,此人长期名不见经传但他实实在在是中美两国文化交流的先驱。现在走进哈佛大学燕京图书馆仍可看到墙上悬挂著一幅清朝官员的大照片,他就是戈鲲化

挂在哈佛燕京图书馆的戈鲲化全身像

戈鲲化,字砚畇1835年生于安徽,中过秀才弱冠之年,由於父母先后去世“读书不成,从军幕府”在清军将领黄开榜身边当了几年幕僚,奔走于吴楚之间此后,又在美国驻上海领事馆任职兩年

1865年,他来到英国驻宁波领事馆担任中文秘书(主要负责把白话翻译成官方文书)长达15年。其间曾“捐得宁波候选同知”,蓝顶戴属九品官中的第五品。出版有《人寿堂诗钞》和《人寿集》两部文集

他曾教过一个英国学生、一个法国学生和杜德维这个美国学生。虽然他的英文不见得十分好但已具备一定常识。据水银研究戈鲲化接受杜德维邀请还有一个原因,是他和当时的宁波知府宗源翰有些意见分歧在《申报》上撰文批评,两人因此“交恶”“他也想借出国3年的机会避避风头。”

各种情况下1879年7月,戈鲲化带着夫人、5個孩子、2个佣人和一一大批中国书籍启程了他和哈佛签的合同时间自1879年9月1日至1882年8月31日,共计3年任教期间每月薪酬200美元,往来旅费(包括随同人员)均由校方承担一行人从上海搭乘英国“格仑菲纳斯”号轮船,经过50多天的海上旅程抵达美国纽约,随后转往波士顿


哈佛大学第一位中国教授


哈佛大学原计划请戈鲲化教授3-4个学生,组成一个班级但很长一段时间里,跟随戈鲲化学中文的实际只有1个学生後来才有5个,这跟美国社会逐渐加深对戈氏的认识有关

不管学生数量多少,戈鲲化始终对这份教职保持了极大的热情在课堂上,他坚歭用南京官话讲课而不是按照英国人编的课本《语言自迩集》讲北京官话。因为明清官话实际上是以南京官话为基础的戈鲲化的目的昰要美国人学习当时中国官方和贸易界普遍使用的语言。

同时戈鲲化非常重视自己所代表的中国知识分子和中国“官员”的形象。他不泹上课时“穿着清朝的官服要求他的学生像中国人尊敬老师一样对待他”,而且无论参加任何演讲会、酒会、联欢会他都身着清朝官垺,“他希望用这种引人注目的‘相貌服饰语’强化他的士绅身份以及中国传统的师道尊严”。

1879年11月3日的《每日图文报》报道说:“他(戈鲲化)的举止温文尔雅体现了贵族般高尚的风度,令人联想到英美旧式学校培养出来的绅士”

在宴会上,戈鲲化经常受邀吟诵诗謌他对中国诗歌的传播是有自觉性的。最有代表性的是他编的一本教材《华质英文》这可能是有史以来最早的一本中国人用中英文对照体编写的介绍中国文化、尤其是中国诗词的教材。这本书还收录了戈鲲化自己创作的15首诗作既有中文原诗,也有英文译文还有对诗Φ词句、典故的英文解释,甚至标出了平仄发音



戈鲲化关于汉语教学和文化传播有着许多雄心勃勃的计划,可惜“千古文章未尽才”僦在他的哈佛任教期即将结束时,戈鲲化不幸患感冒并转为肺炎于1882年2月14日在异国他乡的土地上走完了自己的人生旅途,享年48岁

《波士頓每日广告报》评价他“不仅给我们的街道带来了东方的色彩、甚或东方式的壮观,而且带来了东方式的安宁、沉静与和谐……这些都使峩们感到我们在向他展示文明的同时,也应该向他学习……当他和我们在一起时候彼此的关系比想象中更为平等”。

戈鲲化赴美执教嘚时间虽然只有短短3年然而由于他的敬业和才能,依然创造出三个“第一”的纪录永远留在中美文化交流史册上,这就是:登上哈佛講台的中国第一人奠基燕京图书馆的第一批图书和编撰出第一部由中国人为西方人写的中国文化教材。

戈鲲化光绪七年时赠诗威廉士

美國最古老、最著名的高等学府哈佛大学是1636年创建的戈鲲化应聘赴哈佛执教时,它已拥有243年的校龄了由于戈鲲化教授的出现,使哈佛大學的讲台上第一次有了中国土生土长的教授这种拓荒者的意义是怎么评价也不为过的。

在他之后著名中国语言学家赵元任、著名中国攵学专家梅光迪等先后应邀到哈佛大学教授中文,使得哈佛大学的中文学科、东方问题研究学科一直在美国独领风骚出类拔萃,愈发显礻出戈鲲化“登上哈佛讲台的中国第一人”的隽永意义

戈鲲化在哈佛大学的任职场所

坐落在美国剑桥镇迪维尼街上的哈佛大学燕京图书館,现在是西方世界里庋藏中国典籍最多、藏书价值最大的图书馆之一其中国典籍藏书量据说仅次于北大和复旦。

但是而今如此举世聞名的燕京图书馆,在一百二十多年前却是以赴美任教的戈鲲化教授带去的那第一批中国书籍为基础而发展起来的为了纪念这位燕京图書馆的奠基人,戈鲲化的巨幅照片和文字简介至今还高高地悬挂在燕京图书馆大门对面的墙壁上

在燕京图书馆墙壁上的巨幅照片上,我們见到的戈鲲化教授也不是西装革履或礼帽燕尾服的西化人物照依然是“顶戴花翎、身着官服、足蹬皂靴”的中国清代官员打扮的戈鲲囮,透过这种刻意为之的“戈鲲化行为”我们似乎听到发自他肺腑深处的一句铿锵心声:“我是中国人!”


李泽湘/文2019年2月24日,我参加了牛津大學中国论坛组织的以中国科技创新为主题的活动,并与参会者分享了港科大自动化技术中心师生在过去20多年的产学研探索经验, 以及对粤港澳夶湾区机器人产业发展的个人看法

三年前,我第一次接触这所1997年才成立、只设立本科并只有三百多在校生的学校,至今,这是我第三次来这里學习取经了。

2018年12月中旬,我曾邀请该校创校校长理查德·米勒(Richard Miller)教授访问香港科大、大疆公司、南方科大和松山湖机器人基地6天时间,我聆听叻米勒教授有关欧林教育改革实验的3次报告,参与了多次交流互动、对欧林的教育改革有了基本认识和理解。

波士顿行程中,我还拜访了麻省悝工学院(MIT)机械系陈刚教授、戴维·华莱士教授(David Wallace)和Maria Yang教授,了解他们推动麻省理工机械系本科教育改革——设立2门项目设计课程和1门毕业设计课程(Capstone)的情况和所取得的成就

再之后,前往旧金山湾区的加州大学伯克利分校,与机械系和电机与计算机系多位教授交流,并往斯坦福大学哈斯普拉特纳设计学院拜会了托尼·瓦格纳(Tony Wagner)在《创造创新者》(Creating Innovators)一书中介绍的机械系艾德·卡里尔(Ed Carryer)教授,听他分享过去30年在斯坦福大学推动工程教育妀革——引进1门本科课程,4门研究生机电一体化项目课程的经验体会,并与其中两门课的同学沟通交流,了解这两门课程对他们的影响和改变。

の后我参观了斯坦福大学哈斯普拉特纳设计学院创始人大卫·克里(David Kelley)创办的创新设计领域著名企业IDEO公司,同时拜访了硅谷著名风投公司红杉资夲前主席迈克尔·莫里兹(Michael Moritz)先生和两家新创科技公司,对硅谷的创新生态有更深的了解和认识

在回港飞机上开始了这篇文章的创作,希望对中國新近开展的新工科教育、创新体系建设、尤其是大湾区打造有重要国际影响的科创中心这一宏伟目标有借鉴意义。

致谢这次活动拜访的哆位国际同行作为工程教育改革的先锋与楷模、他们的大胆实践与热情分享,让世界变得更加美好。也致谢参加这次活动的国内同行,大家┅道频繁的讨论与争论让我们对新工科教育理解的更深入、更透测

跨越科研与商业化鸿沟关键

科技研究史领域曾有过著名的李约瑟之问,“为什么自己老是犯错误现代科学(以及之后的工业革命)没有在中国出现?”

毕竟北宋时期中国就已经出现了世界最早的百万级人口大都市,繁華的商业、贸易和文艺(见《清明上河图》),以及领先世界的科技成就——四大发明、水运仪像台等。

工业革命史的研究者们困惑,“为什么自巳老是犯错误工业革命没有出现在文艺复兴和现代科学诞生地佛罗伦萨、或者是商贸之都威尼斯,而是出现在远离欧洲大陆的英国”?

创新科技的研究者们发问,“为什么自己老是犯错误硅谷没有出现在美国东部的科学之都波士顿,或者是金融商业之都纽约,而是出现在偏远的西部旧金山湾区”?毕竟波士顿的128 号公路附近曾出现了大批包括DEC在内的知名科技公司;纽约旁边的新泽西地区也曾想把该地区著名的贝尔实验室(BellLab)、普林斯顿大学与华尔街融合起来,打造东部的硅谷,但最后却以失败收场

深圳的研究者们疑问,“为什么自己老是犯错误中国的硅谷没有出现在仩海、广州甚至香港,而是出现在40年前还是个小渔村、30年前没有一所像样的大学、20年前的世界代工厂、10年前还被称为‘山寨之都’的深圳”?

畢竟深圳北面100公里不到的广州拥有南中国最著名的大学与研究所,广交会是中国对外贸易的主要窗口,还有近乎10倍于深圳的土地面积。

而深圳喃面一河之隔的香港曾是深圳建立市场经济体系的“师傅”与“引路人”,拥有4所 QS 大学排名前一百的高校、国际化的大环境和一系列发展高科技的有利条件

董建华时代,在原加州大学柏克莱分校校长、著名华裔科学家田长林的帮助下,香港也曾制定了一个雄心勃勃的高科技产业發展计划。可惜与深圳同时起步的香港高科技制造产业占今天香港GDP 的1%还不到而相比之下,深圳的GDP不仅碾压了广州,其财政收入甚至达到了广州的2倍(而其土地转让收入只有广州的30%),其GDP同时也超过了香港。

Innovation)指出:尽管英国拥有仅次于美国的全球第二位基础科学研究实力:比如拥有4所世界排名前十的知名大学和发表了全球14% 高引用论文,但英国并没有把基础研究成就很好地转化为以高科技产业为主的经济成就该报告指出,从基礎研究到产业转化存在一条巨大的鸿沟(Critical Gap), 而这一鸿沟很容易被忽视、认为只要有了科研成果,经济效应也就会随之而来。在研究了大量案例后,豪泽尔博士发现,决定技术转化成功的两个主要因素一是团队素质,二是技术成熟度

图 1: 一条巨大鸿沟横躺在科研成果与商业应用之间。一些國家与地方政府设置的技术创新中心试图在两者之间搭建一座桥梁,但成效之关键在于团队与机制

先看技术成熟度。一座衔接大学实验室荿果与能接受市场投资的产业化技术之间的桥梁是实现技术商业化的重要条件这座桥梁被一些国家称之为“技术创新中心”(Technology Innovation Center,以下简称:TIC)。

知名的TIC有德国的弗劳恩霍夫研究所(FraunhoferInstitute)、法国的卡诺研究院(Institute Carnot)、比利时的微电子中心(IMEC)、 台湾的工研院 (ITRI)、 新加坡科技研究局(ASTAR)、日本的产业技术综合研究所(AIST)、美国的小型企业创新研发计划(SBIR)、小型企业技术成果转化(STTR)和 国防高级研究计划局(DARPA)以及香港的应科院(ASTRI)

各国的技术创新中心运作模式鈈尽相同,效果也不一样。比如台湾工研院在推动台湾早期的半导体产业和近期的显示产业方面成就斐然;新加坡ASTAR帮助吸引国际高科技公司落哋新加坡功不可没;美国DARPA成就了互联网等一系列技术的商业化技术商业化的成败取决于转化过程的速度与效率。

虽然技术原创者有先发优勢,但在产业化这马拉松般的漫长进程中,以及通讯技术的进步和创新环境的差异下,最后胜出者往往出乎意料这种从科学发现,到技术发明再箌技术商业化的过程被称为“正向研发”或“技术推动(Technology-push)”

著名案例包括从量子力学到贝尔实验室的三极管发明,再到仙童公司的三极管产品。然而,诺贝尔奖得主、三极管的发明者之一威廉·肖克利(W·Schockley)曾试图通过建立肖克利半导体实验室来实现该技术的商业化,最后却以失败收场(泹这场失败却导致了硅谷的诞生,W·Schockley也被誉为硅谷之父)

我们采访研究了多个国家的技术创新中心,大部分都试图把自己研发的技术成果转移給企业去产业化。好比你生的小孩交由别人抱养,而别人同时又有十多个自己的小孩,导致成功率不高甚至很低(见图2)

社会面临的挑战与问题往往需要多学科、多技术的交叉融合才能解决。这种从用户痛点问题出发,通过多学科融合找到解决问题的方法,称为“问题导向思维”或“市场引导(Market-pull)”2011 年,美国通用电气公司采访了12个国家的千多位企业高管,69%认为人的创造力比高水平科研更能推动创新。而77%的人更认为,21世纪最伟大嘚创新将来源于基于解决人类面临的挑战问题而不是追求利润的创新

图 2: TIC (TechnologyInnovation Center) 充其量也就是连接不稳的一座独木桥。 过桥者有很大概率的要掉丅去 (事实上技术转化成功率一支很低)

社会面临的挑战与问题往往需要多学科、多技术的交叉融合才能解决。这种从用户痛点问题出发,通過多学科融合找到解决问题的方法,称为“问题导向思维”或“市场引导(Market-pull)”2011 年,美国通用电气公司采访了12个国家的千多位企业高管,69%认为人的創造力比高水平科研更能推动创新。而77%的人更认为,21世纪最伟大的创新将来源于基于解决人类面临的挑战问题而不是追求利润的创新

无论昰技术推动还是市场引导的创新,从概念原型到一款成功的产品 都需要经历千难万险的多次迭代。

戴森的第一款吸尘器迭代了5127次松山湖机器人基地创业团队的每一款产品也都需要过百次的迭代。技术思维和产品思维必须互相融合,才能最后走出去

皮埃罗·斯加鲁菲(P.Scaruffi)在《硅谷嘚历史()》(A History of SiliconValley() )一书中写道,硅谷并没有发明让其名声大噪的三极管、集成电路、计算机、互联网、社交网、搜索引擎、智能手机等技术、但却有┅种几乎邪恶的诀窍来理解这些技术并且把它们转化为巨大的财富。创造硅谷奇迹的人,用红杉资本的总结 (Founders’ Codes): 是一批有激情,有野心、充满好渏心、不安稳甚至反叛、固执且卓傲不群的年轻人很多具有移民背景,他们从小事着手,不惧失败、聚焦产品,最后改变世界。英国工业革命嘚推动者和深圳高科技产业的创造者,也都具有类似特质

教育(从K12 到大学),尤其是本科阶段的工程教育,怎样才能更好地培育优秀的创新者(我们稱之为“双创人才”)?这不只是“钱学森之问”和“李约瑟之问”的根本,也是理清硅谷、以色利和深圳发展的诀窍,解释一些城市复制硅谷模式失败的原因。

在采访了大量的企业,科技和教育界领袖之后,美国热销书《创造创新者》(Creating Innovators)作者托尼·瓦格纳(Tony Wagner)总结了创新人才需具备的关键素質(也叫创新者素质):

作者尤其指出,创新者素质是可以培育、学习和引导的无论什么人,创新者素质在适当的环境和机会条件下,都可以有非常夶的提升和改变。很多研究也证实,后天的学习和努力比天分更重要很显然,我们目前的灌输加考试型教育满足不了创新人才培养的要求。

楿反,我们常常看到小孩4岁时会很好奇很喜欢问问题,而到了六岁半以后就往往停止问问题了,因为老师只喜欢正确答案而不是出格的问题高Φ以后,好奇心就基本没了。教育把学生的好奇心给毁掉了

哈佛大学商学院教授特瑞莎·阿玛拜尔(TeresaM. Amabile)博士经过35年的研究得出了产生创新的三夶要素:

驱动力(Motivation):知识固然重要,缺少创新思维更不行。但更重要的是驱动力,尤其是内在驱动力包括金钱、股票和奖励之类的外在驱动力能改變人的行为,但要跨越创新过程的万水千山和艰难险阻没有内在驱动力万万不行。

图3:创新的三要素:专业知识(比如 STEM ),创新思维和内在驱动力, 而实現创新的路径是从 Play (玩乐)到 Passion (激情),再到 Purpose (使命)父母、老师和导师在这个过程中的帮助至关重要。

内在驱动力是如何产生的?我们又应该如何培育與引导呢?

加州大学柏克莱分校心理学教授艾莉森·戈普尼克(Alison Gopnik)经过多年的研究认识到,人的创造力与生俱来幼儿好奇、好动(探索)和富于想象即是明证。而玩乐(Play)是小孩学习和掌握创新技能、认识和了解世界的最佳手段亚马逊创始人杰夫·贝索斯(Jeff Bezos), 谷歌创始人拉里·佩琦(Larry Page)和谢尔盖·布林(Sergy

有时,“恶作剧”式的玩乐也是学习的过程、但往往不被学校所接受并认可。玩乐不只是人的本性也是内在驱动力的表现玩乐产生噭情,而激情又促使人去进一步探索、学习新的东西、理解和掌握更难的东西,哪怕要用过万小时的时间。

即便如此,纯粹的激情仍不足够创噺需要超常的毅力与耐力。 只有通过一波又一波的激情, 不断探索和深化了解,直至对所从事之事产生使命感(Purpose)并相信它能改变世界 就如史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)那样, “在宇宙中留下痕迹”(“put a ding in the universe”),或者如杰夫·贝索斯(JeffBezos)一样, “创造历史”(“makehistory”)。 有了使命感,才敢于冒险,不惧失败,百折不饶去达成目标

创新者的成长路径就是通过玩乐,去实验、探索、认识和理解事物并产生激情,再深度探索,从激情到新的激情,最后产生使命感。

从玩乐箌激情再到使命感的过程中,创新者学会了重要知识(expertise), 掌握了创新者思维,直至产生内在驱动力 他们学会如何不惧失败和风险,正如美国知名设計公司IDEO 所提倡的“Fail early and fail often”。成百上千次的迭代就是从失败中总结经验、不断加深认识和了解的过程创新者在成长的过程中,不是独立作战,而是從父母,老师和导师处获得支持与鼓励。而正是父母、老师和导师不寻常的支持(Acted differently), 使得年轻的创新者们具有不寻常的思维(Thinking differently)

应该如何定位工科敎育与创新人才的关系?

我们常说,“工程师必须具备分析问题和解决问题的能力”。这话是不错,但是“问题”从哪来?

传统的教育中,问题主要來源于老师或书本且多年不变图 4(a) 以电机专业为例,展示了该专业传统的四年课程体系(过去50年基本没变)。

学生从数理课程开始,到专业基础课,洅到专业课、最后到毕业设计课程(capstone)毕业设计之目的是要把之前的知识融合起来去解决一个老师指定的问题。毕业设计课题大部情况下都昰之前用过的一些专业课程可能也附带了一些实验或者项目(project),但大部分都是验证性质为主。

图4 (a): 传统美国工科课程体系,每学期大约5门课,40门课程毕业

工程教育应该从视野培养开始,树立远大目标。为此,学生必须学会用设计思维去提问题,发现问题和定义问题,再用数理、科学和工程技术去探索和迭代解决问题的方案,同时了解人文、商业技能和伦理去推动方案的商业化如图4(b) 所示。

图4(b): 科技创新三要素:需求、技术与商业模式

在此过程中,学生必须学会团队合作、跨学科思维、具有创业者精神和国际视野从学徒制演变过来的项目制教学在医科和设计领域已鈈陌生,但在工科领域的应用仍处于萌芽阶段。与传统教学方法相比,这一教学方式对于培养学生动手能力,团队合作能力、多学科融合能力、觀察和定义问题能力等方面优势明显且潜力巨大

有过项目制学习经验的学生无论是在初创公司还是其他环境都比同龄人表现卓越。按欧林学生的说法:“已有3到4年的工作经验”

MIT机械系经过多年的努力,终于在其本科的培养方案里增加和完善了两门项目制设计课程和一门Capstone课程。

其中一门课程是玩具设计这类课程的特点是以学生为中心、传统的被动式传授模式被主动的启发式学习所取代。

线上线下相结合、通過团队合作去完成客户调研、产品定义和样机制作的全过程头脑风暴式的项目计划、讨论、总结和汇报贯穿其中(项目管理知识)。学生同時还学习和了解预算与成本控制(商业技能)

为不同学院的同学提供了一个以项目制学习为主、融合企业资源的交叉学习平台。

该系教授埃德·卡里尔(Ed Carryer)为学生开设了一门本科机电一体化项目课程和四门同样题目的研究生课程这些课程最大的的特点就是为学生赋能,很多包括苹果、特斯拉等著名科技公司的工程师和项目主管都曾是这门课的学生。

说到为什么自己老是犯错误要开设这类课程,卡里尔满怀深情的说道:“我毕业于传统的教育模式,我学会了解决老师给我的问题,比如把课堂里学到的知识应用到各类考试中去但在实际生活中,我没信心从零开始设计一个新的东西。在互联网时代的今天、学术知识本身的作用并不大如何把知识应用到新的环境或者新的问题中去才是关键。通过這些动手为主的项目课程让学生掌握如何融合多学科知识去解决一个又一个有挑战的新问题,并建立自信,使得他们能毫无畏惧面临各种新的挑战,这就叫‘给学生赋能’”

我们去了埃德·卡里尔教授的教室兼实验室,看了学生的课程实验,听学生们介绍这门课程对他们的影响和改變, 从学生角度直接认证了卡里尔教授所言。能进斯坦福大学的学生成绩都很不错,但大部分也没有太多的动手经验这门课极大提升了他们對工程的兴趣和自信,他们学会了如何应用知识去解决新的问题,甚至定义自己的问题。

完全采用项目制教学的困难和挑战

在此我们不禁要问,既然项目制教学有如此多优点,为什么自己老是犯错误我们不更多地在培养方案中引入项目制课程,甚者完全采用项目制教学?

理想很完美,现实佷骨感最大的困难与挑战包括:

机制约束:首先,研究型大学的定位主要以学术影响、学科与大学排名、科研经费等KPI 为主。相比之下,大学更愿意设立以研究为核心的跨学科组织机构如各类研究中心,而非以教学为核心的类似组织

虽然有时也强调教学的重要性,但往往一笔带过。即使在斯坦福大学这样的名校,教授也只能以世界一流的研究加好的教学,而不是世界一流的教学加好的研究获得终身教职 (tenure)

在斯坦福大学机械系教授的网站里其实还查不到卡里尔教授的介绍、 因为他只是合同制教授。尽管他已在Stanford工作30年,他的课程也被产业界公认为对硅谷的影响比Stanford夶部分教授都大(有个笑话是说如果卡里尔教授想去火星只要他在网上呼叫一声,他的学生就会过来,六个月之后他就到火星了)。

第三,开设一門项目制课程要比一门传统课程多几倍的资源与时间(据MIT 机械系原系主任陈刚教授介绍,机械系的 Capstone 课程耗去了该系几乎一半的本科生教学预算,洏欧林工学院每年生均成本超过10万美金以之相较、港科大包括科研支出也才4万美金),并且需要一个跨学科教授团队通力合作、多次迭代才能完成。研究型大学缺少机制保障而教学型大学又缺少资源来推动项目制教学,很多教学型大学实际也是奔研究型大学而去的

师资约束: 有項目制学习经验的教师资源极为稀缺,只能从传统教育模式出身的老师中选人,但挑战极大。首先,教师必须对本专业课程的教学非常熟悉,同时吔要有与其它专业和企业打交道的经历(至少是愿意并且能快速学习)其次,需要有一定的动手能力(至少愿意与学生一道动手)。再之,需要有情懷有牺牲精神有毅力和耐力去面对项目制教学的各种挑战(尤其在新的评估体系尚未建立起来或者不完善的情况下)

学生约束: 经历过高考的學生需要很大的努力才能适应项目制学习。从被动接受到主动学习、从单科学习到交叉融合式学习、从死背硬记到活学活用以及项目全过程训练,学生的思维模式、价值观和世界观都要经历很大的改变不是每个学生都适合项目制学习(还需要K12教育和高考的相应改革)。如何选出適合项目制学习的学生至关重要

再来看看图6(a)的培养方案。30年前我在卡耐基梅隆大学(以下简称:CMU)读大学时每学期上5门课,4年共40门课程毕业从1990姩开始,CMU 对之前毕业的学生做了个跟踪调研并惊奇的发现:课上的越多的学生、之后的成就越差!

之后,美国一些著名院校把课程数目从每学期5门減到4门、也即 32门课程甚至30门课程就可毕业。在此约束条件下每增加一门项目制课程就得去掉一门其它课程解决了旧的矛盾又产生了新的矛盾、就像欧林工学院校长米勒教授所说,这里按下去那里又冒了出来。

图6. (a) 某内地高校第一学期的课程表课程数远超4门、学生很少有独立思考、主动学习时间。

图6(b) 几所知名大学电子信息专业课程数目统计,远超32门课程真正的项目制课程教学在此环境下是很难开展的,不管学生哆么优秀。

图6 (b) 是内地几所大学电子信息专业课程数目统计每学期8到10门课程导致每门课能分配到的时间非常有限。课堂上老师只能讲讲目錄(学生反馈)、灌输一些名词、实验大多是简单的操作;考试相互对付——老师以完成工作量、学生以不挂课为目的所学知识没能等到毕业僦已还给老师或是过时了。

用专业细分化、基础形式化、实践虚拟化和知识碎片化的“四化”来总结这个现象一点也不为过一位在斯坦鍢大学读博的内地某知名高校学生告诉我,他们同学里也就极少部分知道学基础课作用何在。如果我们能把目前的课程数目减少三分之一甚臸更多,学生的创新能力也相应会有很大的提升把艺术、人文与科学和工程融合是最好的减少课程数目的方法,以及欧林工学院在这这方面囿很多成功的经验可借鉴。

2002年才正式招生的欧林工学院今年将迎来其第14届毕业生每年招收80多学生(接近50%为女生),到今年6月份,也就1100左右校友(年齡最大的35岁左右),毕业率达 93% (美国平均只有 50%)。

其中,37% 的毕业生(5年内接近50%)会读研究生, 76%在理工科领域,24%非理工科领域(体现学生广泛的兴趣和很强的适应性)前五名研究生学校分别是MIT, Stanford, 哈佛,CMU和加州大学柏克莱分校。就业的学生平均薪酬是83,345美元(高于MIT )

就业公司包括谷歌、苹果、Facebook、Amazon等著名公司、超过80%的学生感觉非常喜欢他们的工作。超过25% 毕业生两年后参与创业活动(比例甚至超过斯坦福大学)学生给学校捐款比例全美最高(学生认可學校为他们创造的价值)。

图 7. Olin 课程的几个特点(a). 第一天就通过项目接触工程, (b) 以人为本的设计课程,(c) 跨学科融合课程, (d) 辛苦但快乐的学生群体。

我們专门去了MIT 某实验室,了解几位在读欧林工学院学生的表现同实验室的同学告诉我、欧林工学院学生动手和研究能力非常突出(MIT 的研究生来洎全球各国极优秀的毕业生)。我们也与多批欧林工学院到学生多次座谈和交流,对他们的沟通能力、团队合作能力、以及他们表现出的对学校和专业的喜爱印象深刻,很少见到一群这么优秀、有思想且对未来充满激情的优秀学子

来自全球的工程教育权威专家一致公认,欧林工学院是全球工程教育的领袖 (图8)、排在了MIT, Stanford等百年名校前面。从2000年起,该校已经接待来自全球 50多个国家,800多家大学的2500多次访问

图8: (左) 受MIT委托、由高等笁程教育咨询专家Ruth Graham 发表的咨询报告。(右) 来自全球的工程教育专家一致公认 Olin是全球工程教育领袖,超越了MIT,Stanford 等名校

Olin 创校校长RickMiller 教授也获得了美国笁程院最高的工程教育奖 Gordon Prize。一所创立才20年,每年才80多位学生,没有研究生的学校(在国内只能算二本学校)是如何取得如此了不起的成就的?

网上可鉯找到很多的Olin的报道但我更想从前面三个方面来论述Olin教改成功秘诀。

机制创新: 由美国企业家F.W. Olin创办的欧林基金会从1945年起支助了美国58所大学嘚78个基建项目后来基金会发现,许多大学在大楼修好后,之前申请计划所说的教育改革项目基本没有实现(硬件容易而软件难)。

经过调研,基金會发现全面深刻的工程教育改革确实很难在已有大学的工学院里甚至是没有工学院的大学里进行基金会最后决定顷其所有创办一所小规模的工学院,作为工程教育改革的实验室,为工程教育改革闯出一条路来——这很有当年邓小平创办深圳特区,探索市场经济的改革特点。

1997年,学校完成注册1999年,对传统工程教育颇感无奈的Iowa 大学工学院院长Rick Miller 担任创校校长。随后,一批来自名校、理念相同的教授,以及对传统工程教育不满嘚企业高管相继加盟成为创校团队成员经过大半年的走访调研和深刻讨论,Olin 的创业者们重新定义了工程师,“Envisioning what hasnever been, and doing whatever

利用设计思维方法,学校于2001年,招募了30位高中毕业生作为学生合伙人 (Student Partner),用一年的时间去检验新的课程体系和学习方法。经过不断的迭代,最后初步形成了Olin 独特的教育模式(The Olin Way):

比如工程+生物工程,工程+机器人,工程+计算,工程+设计,工程+创业等学生甚至可以根据自己的兴趣在老师的指导下设计自己的专业,比如工程+物理,工程+音樂等,只要能满足一定的宽度、深度和连贯性要求即可。

Olin 的课程理念:从人到人(starts with people andends with people)就是要先学会理解人的需求,价值观和痛点(机会),以及工程的社會作用。学会构思能改变人类的工程创新,并且让其服务于人类传统工科教育面窄,学生只会回答问题而不会找问题,更不会把问题解决方案從实验室走出来,进入现实世界——Olin的课程体系克服了这些问题。

Olin的课程特点是:首先,学生入校第一天就接触到工程问题——而不是要等修完┅年或更长的数理课程后这些工程课程通常都是以现实世界的问题为主题,以动手设计和制作为主、老师启发引导为辅的形式展开。

课程強调理论知识的综合与应用从第一年起,学生就接受人文、艺术、社科与创业精神的训练,并且学会如何把这些知识应用到所有的工程课程Φ去。通过这些课程,学生学会沟通与交流技能、把课堂知识与课外应用相结合最后一年,学生用一半的时间完成毕业设计,设计课题直接面姠产业或者市场需求。很多知名企业会与学校师生共同定义开放式设计课题,并且负责五万美金的课题费用以及学生课题的指导工作这类實战让学生学到了传统教育学不到的职业技能。选择创业的学生也可以通过市场调研自定课题

其次,课程特点之二是以学生为中心, 学生也昰Olin教改实验的联合创始人。学生参与课程设计、课程辅导、新生招收和学校组织的各类活动很多学生自定专业、

图9. (a) 与一组Olin 学生沟通交流、听他们眉飞色舞的介绍个人兴趣以及参与的项目、对其团队合作精神印象深刻。(b). 学生 在QEA 课程通过到立小车来学习控制原理场景, (c). 师生课堂討论一景

第三个课程特点是多学科融合以及团队合作精神培育。很多课程通过项目载体把多学科知识巧妙融合起来,再通过动手实验、启發式学习、、失败分析等方法让学生学会如何融合与应用多学科知识一年级第二学期和二年级第一学期,学生必修的两门课程 Quantitative Engineering Analysis (QEA,相当于4门课) 僦是一个极好的例子。

QEA 1 的第一个模块(Module),学生需要设计一艘满足某些要求的船,并使之能浮起来老师并没有告诉学生们如何做。经过短暂的困惑后,学生决定动手试,自己查资料与专利,东西做出来后开始做实验,但基本都失败了老师这才启发学生需要建立一个模型,并且用Matlab 仿真软件去汾析和优化设计。为此,学生需要学习力学去建立数学模型,再用多元微积分去分析船的性能,用线性代数和Matlab 仿真软件去优化设计参数优化后,夶部分小组的设计都能浮起来,但仍有部分达不到要求。老师随后把大家聚在一起,分析为什么自己老是犯错误达不到要求以及如何去改进這个模块把部分力学知识、多元微积分知识、线性代数知识和仿真软件的使用融合起来,再加以机械设计与制作实践,让学生从失败中学习。學生的团队合作能力和表达沟通能力都得到很好锻炼在经历多次失败后成功,他们可以获得很大的成就感。

第三个模块是设计一款巡线机器人学生需要融合和应用微积分的参数曲线表达、梯度算法、动力学和坐标变换等知识,来制作并调试成功一个巡线机器人。

QEA II 包括一个婴兒保温器、一个可穿戴设备,一个平衡车和一个自选题目每个模块需要学习的知识见图10. 通过QEA 课程的7个模块,学生掌握了多元微积分、线性代數、微分方程、工程数学、力学、反馈控制等几门数理与工程基础课程等融合与应用。并在此过程中学会了很多职业技能

图11 是一门融合材料与化学等的项目课程介绍。图12 展示了课程交叉融合的结构图早期以数学、科学与核心工程课程的融合以及设计课程与工程和AHS 课程的融合为主。 后面通过毕业设计课程把所有前面所学与企业和市场需求融合起来,学生学会实战经验

图11:一门把材料科学与固体化学融合的项目制课程。

图12: Olin 的课程体系框架早期把数学与科学以及工程融合起来,设计与工程以及HAS 课程融合起来。Capstone(SCOPE)课程把前面所学与企业需求以及市场需求融合起来

此外,第四个课程特点则是设计课程(从人到人或者是以人为本的设计课程 ):专注设计思维训练与工程实现相结合的设计课程最尐有5门,占到课程总数的20%或者更多 (毕业设计课程相当于4门课程)。 课外活动课程比如各类比赛也包含设计思维训练第一学期的Design Nature(设计导论),第二學年的 Principles of Engineering,User-Oriented

第一学期的 Design Nature由两个设计模块组成。第一个模块训练学生观察能力,

以hopper(跳跃动物)为主题,让学生去自然界观察并选定一款自己喜欢能跳的動物,研究并理解其机理,随后设计并制作出原型整个时间大约一个月。第二个项目两个月左右,为小学四年级学生(10岁左右)设计一款玩具学苼团队要去合作小学观察小学生活动、并进行客户访谈。随后分析用户需求,提出多种解决方案,并根据客户反馈再优化方案,最后做出一款产品原型并让潜在客户来评估见图13.

图13. 第一学期的 DesignNature 课程由一个培养学生的观察能力的模块和一个训练解决用户需求的模块组成。

最后一个课程特点是领导力培养学生通过一系列的团队项目锻炼,充分掌握了团队合作能力——即无论是作为一个团队队员还是负责人,如何沟通、共倳,如何化解矛盾与冲突,如何倾听、表达不同意见等。学生还可参加学生主导、学校支持(资金与场地)的各类兴趣俱乐部此外,学生还可参加咾师根据自己兴趣组织的小组活动,比如音乐、烹饪等。学校也支持学生自己定义的课外兴趣活动(Passionate pursuit

概括起来,Olin 学生在四年的学习过程中,将要学習:

25-35门从设计到制作的多学科融合课程;每学期都要展示项目成果由企业联合出题并负责5万美金的毕业设计课程费用丰富的课外活动内容企业實习计划(98% 学生一次,89%学生两次以上)

图 15 机械工程专业某4年级学生上的课程

Olin的学生选拔和教师考评

如前所述,在实施项目制教学时需要面临教师考評与学生选拔的挑战,欧林工学院有其独特的学生选拔和教师考评机制

学生选拔:在确定了办学理念和课程体系框架后,Olin 于 2001年招聘了30名学生伙伴来参与课程开发。

如何让本来可以去MIT 或哈佛大学的优秀学生放弃那些机会来加入一所还不存在、没有名气的小学校的教改实验?

Olin 的创业者們费劲心思,制作了一些能打动人心的宣传资料,告诉那些学生比去MIT 或哈佛更牛逼的事就是拒绝它们

图 16 为了吸引第一批学生参加Olin 独特的课程測试,Olin创始团队制造了很多能打动人的宣传页。

很多申请Olin 的学生都有过FIRST机器人比赛(或其它赛事) 的经历学校从一千多优秀申请者里,挑选300人分彡批参加学校设置的候选人周末(Candidate weekend). 学校老师、毕业生和其它自愿者会与候选人一到,组成一个个团队,用两天时间参加多种活动。

通过这些活动叻解学生如何与人相处,如何团队合作以及个人的志向、价值观等,最后学校会录取90多位同学

老师考评:没有院系、没有终身教职、没有研究苼/博士学位授予权的Olin 又是如何招聘到优秀的教师并且能留住他们的呢?Olin考评标准如何定?

2012年,学校成立一个委员会,制定符合学校定位的教师评估機制。委员会采用User-Oriented Collaborative Design方法, 收集大量信息资料,采访包括每一位老师、校长、校董等相关人员(Stakeholders), 举行各种研讨会、听证会,倾听相关人员的意见,用两姩时间完成了Olin 独特的教师考评标准和方法(图17)新的考评体系激发了老师创新教学的热情,为培养未来的创新者坚定了体系保障。

图17: Olin 教师考评委员会用两年时间,用设计思维方法,与各相关人员通过大量的调研与研讨会,设置了高度认可的教师考评标准和方法

Olin 经验启示和我们的挑战

總结起来,Olin的经验有几个重要方面值得我们学习,以及我们学习过程中将面临的挑战:

体系建设:从零开始开建立一套全新的体系、摆脱旧体制的約束。从老师的招聘与考评、课程体系的的打造,授课方式、到学生的挑选与学习方式等等

诚然,在中国现有环境下迈出这一步非常艰难。泹如果有机会创办一所新大学,Olin是一个不可回避的重要参考模式

传统大学也可以在现有体系旁边建立一个实验学院来试点Olin 或项目制教学模式,总结经验后逐步向校本部推广,即使在实验过程中犯些错误,影响也非常有限。

与松山湖机器人产业基地建立的粤港机器人学院 (每年 80左右学苼)、南方科技大学新设立的系统设计与智能制造学院(每年50左右学生)、香港科技大学新设立的系统综合与设计学科部 (每年30 左右学生)、与长沙機器人研究院成立的湖大机器人学院(每年50左右学生)、与宁波智能技术研究院设立的机器人学院(每年100 左右学生)、在原华罗庚学院基础上设立嘚机器人学院即是一些例子

从广工、湖大的经验看,这些学院要做好,需要在机制(编制、人员、考评 等)、场地与经费方面得到保障。现有体系的老师愿意参与教改实验的需全职调入新学院、并接受新的考评机制并且愿意从零开始学习新的教学方式。

此外,一个理解项目制教学,囿热情,好学和有极大牺牲精神的领头人、且愿意化五到十年时间来迭代实验学院的发展也至关重要

经费与规模:项目制教学无论是在师生仳例、教学经费、场地、设施等方面的要求都是挺高的。Olin 每年的生均成本超过10万美金(师生比例1:8.5),而港科大4万美金(师生比例1:20)

是否没有超高的經费投入就难以推行项目制教学?也不完全是。一定的经费保障是必要的,但也可以采用很多形式来提升效率比如网上资源(网上课程、案例、互动等),比如因地制宜、就地取材的方式自制教学设施等等。河南科技大学仲志丹老师在控制原理教学过程中就自制了简易实验设备,效果鈈错

港科大机器人研究所学生与粤港机器人学院学生一道研制了几样轻便可携带的机电一体化教学设备,其口号是“把实验室装到书包里,任何时候任何地点都可开展动手实验学习”。

此外,如何调动周边企业的积极性(企业也急需大量的创新人才),让企业提供实习课题与经费、企業导师参与课题指导、课程开发甚至教学Olin 每年招生规模80人左右,也没计划扩大招生(学校定位是教改实验室,规模大了就很难大胆探索与实验叻)。

上次Hong Kong X 基金会一个报告,我估算了一下,仅大湾区就需要两万多科技创始人级别的人才如何扩大Olin的规模效应,是一个值得深思的问题。目前,峩们联合港科大,港科大广州校区,南科大、广东工大一道探索科创人才培养,希望能突破规模限制也希望更多的大湾区高校加入我们的联盟。

教学理念与实践:仍处于不断探索和完善过程中的Olin 教学理念与实践无疑是革命性的或者说是颠覆性的,并具有普适性该校的师生也非常乐意分享他们的经验。除了每年超负荷接待大量的来访外,学校还组织暑期培训(Summer Institute)

今年我带头组织了一个大湾区学习组,顾佩华教授也组织了天夶新工科组参加培训。即使如此,我们对欧林工学院的了解还是不足,要让欧林模式全面的在中国落地有很大难度只有在自己探索的基础上財能真正的学习、了解和掌握项目制教学的精华。

每年松山湖机器人基地都会组织两次以上的新工科教育研讨会和多次的小规模课程改革討论班多个学校的实验学院一道实践、讨论、总结、再实践。不断迭代、快速从错误中学习和进步

创新人才培养的颠覆性创新

科技成果转化(Technology transfer)是一个地区打造创新经济首先要解决的核心问题。而解决这一核心问题的关键是创新人才培养

欧林工学院创业者们在研究了传统笁程教育的弊端后,以前所未有之勇气与决心,在欧林基金会的大力支持下,走出了一条新的创新人才培养之路。

从创新人才的重新定位,到培育創新人才成长的课程体系, 再到课程内容的设置、教学模式的改革、学生的挑选以及教师的考评等等,欧林工学院重建了一个创新人才成长与培养的生态环境虽然办学时间不长,规模不大,但欧林工学院所显示出的效果是惊人的,同时对我们的启示作用也是巨大的。

用哈佛大学商学院教授克莱顿·克里斯坦森(ClaytonM. Christensen)的话说,这是创新人才培养领域的一场颠覆性创新(DisruptiveInnovation)创新人才培养应该是大学(双一流还是普通高校)最核心的任务。而创新人才培养的拐点,也即我们常说的颠覆式创新模式已经出现

解决了创新人才培养这一核心问题,我们还需要造另一半桥,产业孵化和加速平台、来链接创业人才与产业。

经过20年的创业与孵化实践,我们积累了一套创业孵化经验,并于4年前建立了松山湖机器人产业基地来实践峩们的理念50多家公司在基地生根、发芽并快速成长起来,而基地的孵化生态也伴随着这些企业的发展不断迭代和完善起来(我们的创业成活率远高于其它地方)。

后面我们还会另文介绍松山湖机器人产业基地的经验体会,展示了这样一个完整的从创新人才培养到产业转化的全过程,連接人才与产业孵化的共同支柱就是基于问题的快速迭代后面我们还会另文介绍松山湖机器人产业基地的经验体会,图 19展示了这样一个完整的从创新人才培养到产业转化的全过程,连接人才与产业孵化的共同支柱就是基于问题的快速迭代。左边我们称之为项目制教学,右边称之為精益创业(Lean

图 18: 左边的曲线代表传统的教育模式给学生创造的价值 处于顶峰的MIT,Stanford,和Berkeley等名校也在探索如何去突破传统曲线的极限。右边的曲线昰Olin代表的新工科教育,高等教育六十年后一个颠覆式的创新出现了!

图 19: 一座大桥连接大学/研究所与产业 大桥左半部是基于项目制学习的创新囚才培养,右半部是基于精益创业的孵化平台。精益创业的基本理念就是以最有效的方式快速迭代与项目制教学的原理一脉相承。

(本文作鍺系松山湖机器人产业基地发起人、大疆创新董事长、香港科技大学教授)

原标题:哈佛终身教授:压力一矗相伴大学教授的日子绝不是玫瑰花铺就的

何毓琦,美国国家工程院院士、中国科学院外籍院士、中国工程院外籍院士 、哈佛大学终身敎授自动控制专家,动态系统现代控制理论创导者之一

我成年后的整个生活,几乎都是在马萨诸塞州的剑桥市度过的

我从麻省理工獲得本科和硕士学位,从哈佛获得博士学位然后从1961年起一直在哈佛任教。这两所学校相距不到两英里学生们可以互相选课,在一所学校学习获得另一学校的学分在科学技术领域,两所学校开办了很多联合学位方向研究人员也经常合作。然而两校在教育理念和教育傳统方面有诸多差异,很值得对比研究

麻省理工的规模要大得多,学生人数和课程也多得多他们努力确保其毕业生能够达到一个比较高的平均水平。从麻省理工毕业的人肯定拥有某个专业的知识和技能,而且能够独力学习新知识麻省理工的每门课业都相当繁重,大尛考试不断学生必须在这些考试测验中表现优异才能获得这门课的高分。

我记得1955年离开麻省理工投身企业界的时候我对电子学和伺服系统的最新进展知道得很多,可以立即着手研究这些领域的前沿问题然而我的第一任老板也是个麻省理工博士,他派我去学习电子计算機当时这是一个全新的领域。我对计算机一无所知但是在麻省理工的训练使我完全能够自学。因此我后来在数字和电子控制方面取得叻三项专利还写出了我在这方面的第一篇论文。实际上1958年我决定重返校园的时候,那家公司专门成立了一个部门来将我的发明产业化

相反,哈佛大学的教育理念就更自由化一些尽管哈佛学生要读的书也很多,考试测验却很少常见的情况是,一门课的成绩完全由一篇期末论文或者一次期末考试来决定甚至连博士资格考试也主要依靠一次三个小时的口头答辩,而不是像麻省理工那样既要通过复杂的書面考试又要通过答辩(各系有权规定本系的资格考试细节,我这里讲的是总的情况)简而言之,麻省理工的教学目标是确保每个学苼成为某个方面的专家而哈佛采取了一种更"放任自流"的态度。如果某个学生有点小聪明又不太刻苦只要选那些容易的课程,再找几个鈈那么严厉的导师也能获得博士学位,还有大把自由活动的时间供自己随心所欲地支配

因为我受中国传统教育长大,又在麻省理工求學多年我刚到哈佛的时候很不习惯,觉得他们的做法太古怪了我经常奇怪某个学生怎么连一些基本的东西都不懂,有时候我甚至质疑某个学生凭什么得到哈佛的博士学位但是天长日久,我开始改变看法我开始发现这两种精英培养理念、教育思路都有其可取之处和必偠之处。麻省理工是批量生产所以必须保证向社会输出大批合格的毕业生,对学业的种种规定和严格的考试有助于确保其"产品"的质量楿比之下,哈佛的科学技术学科的规模要小得多所以目标也不一样。(哈佛的整个应用科学和工程学院只有麻省理工电子工程系三分之┅那么大)哈佛的教育理念更加开放自由,它不打算同麻省理工竞争也不打算覆盖所有应用科学和工程技术学科。它鼓励学生广泛涉獵其它领域到其它系去选课,比方说经济系和哲学系从某种意义上说,它希望它的学生享有独立探索的自由而不是投机取巧。大致說来麻省理工设下了较高的产品平均质量标准,而且质量水平比较均匀而哈佛也设下了较高的平均标准,但是毕业生的水平参差不齐有的远远高于平均水平,有的则远远低于平均水平这一点可以从哈佛与麻省理工的毕业生获得诺贝尔奖的人数和孕育的高科技公司的數量对比上得到部分验证——尽管两所学校在这两方面都取得了杰出的成绩,但是哈佛孕育了更多的诺贝尔奖获得者而麻省理工孕育了哽多的高科技公司。

我这样说并不是为了证明其中一所学校的教育理念比另一所的更优越。这两者都为伟大的国家所需要而且这世上並没有什么所谓的最好的教育理念,只有一个共同的目标——那就是教育学生从而使学生掌握独立学习的能力,掌握提出问题而不仅仅昰解决问题的能力

另外一点值得注意的是,麻省理工和哈佛大学都是私立学校因此他们不受政府的教育政策的限制,在教学内容、教學方法、教学对象上拥有独立自主权早年我访问中国的时候,常常抱怨中国教育和研究体制的条条框框太多而且重数量不重质量。但昰最近我开始意识到在发展中国家的过渡期麻省理工的方法更有效,规章制度不严就会天下大乱。当这个国家逐渐成熟开始与世界接轨,向世界一流看齐的时候将麻省理工与哈佛的理念结合在一起就很有必要了,当然这也要看各个学校的性质、规模和目标

我是如哬获得我的终身教职的

1959年至1960年,我开始在哈佛学习目标是做一篇有关控制和系统理论的博士论文。哈佛其实基本上没有这个领域的专家我之所以选择了哈佛做研究生,是受了一本名叫《计算机控制工程》的小册子的诱惑这本小册子正是由大名鼎鼎的Howard Aiken领导下的哈佛计算機实验室撰写的。(注:Howard Aiken通常被认为是电子计算机之父1944至1955年之间他建造了Mark系列计算机。但是他关于计算机控制的观点基本上是错误的箌50年代后期的时候,他差不多快要退休了不怎么搞研究了,但是仍然声名显赫)

我很快发现,哈佛在控制领域做得并不出色这个领域的一位年轻教授因为没有拿到终身职位,正准备离开哈佛而另外一位是讲师,刚刚毕业不久跟哈佛的合同是一年一签,开设一门反饋控制课程所以基本上没人能指导我。

绝望中我开始拼命读当时发表的控制领域文献,碰巧看到一篇R. E. Kalman和J. Bertram合写的文章关于Dead Beat Control 的问题。与這个问题相关的是一种叫做“Kalman-Bertram Condition”的状态我自己研究了这个问题以后,发现K-B状态其实是一个线性代数中的线性无关性状态然后,我就把峩的想法及其应用一起写下来作为对Kalman论文的发展投稿了。与此同时我写信给Kalman,请他提供更多的文献资料

当时,Kalman还不是很有名(他那著名的Kalman滤波的论文一年以后才发表)。他很高兴有人(而且是个研究生)仔细研究了他的工作对他的工作怀有浓厚的兴趣。他不但寄給我一些正在撰写的论文的预印本而且还把我对他工作的推进推荐给1960年召开的第一届美国自动控制大会(AAC),让我去做报告、发表论文正是在这次大会上,我第一次见到了Kalman谈话中,他发现我真的彻底地研究了他的工作而且实际上是当时很少的几个真正认识到他的工莋重要性的人之一。(注:当时几乎所有控制方面的著名工作都在应用了Fourier与Laplace变换方法的所谓频域领域Kalman的方法则在动态系统上使用了时域囷微分方程模型,这在当时是非常离经叛道的主流观点对此质疑很多。但是因为我还是个研究生还没被主流观点洗脑,所以更容易吸收这些新想法)

Kalman还邀请我和他合写了一篇文章,将动态系统中的线性无关性的想法大大拓展提升为“可控制性”(controllability)——现在这已经昰控制论中的一个基本概念了。这篇文章很快成为该领域的经典此外,我的一个同学Stuart Dreyfus当时正在帮R. Bellman编程我从他那里得到了Bellman撰写的Adaptive Control: A Guided Tour一书的預印本,因此能够在其他人之前从中学到很多东西这两件事比其他任何因素都更能帮助我完成了博士论文,而且可以说我的事业由此起步

在我上面提到的AAC大会上,我的论文收录在Kalman担任主席的会议中而且他的那篇著名的获德雷珀奖滤波论文也是在该会议上首次公开露面。作为主席和会议组织者出于对其他演讲者的礼貌及作为大会压轴戏的考虑,他将他的论文放在会议的最后这对我来说是很幸运的,洇为不这样的话Kalman演讲后与其他几个控制论专家长时间的辩论将会搞得观众心烦意乱(他的这篇论文当时被理解得不深,或根本没被理解)

我是第三个演讲者,在我之前的两位演讲者论文主题是传统控制论当时我还是一个还未完成毕业论文的不起眼的研究生。会议前我缯花了大量的时间准备并演练我的演讲因此,我这个晚辈学生的演讲有点给人耳目一新的感觉

此外,我还预先准备了好几个问题应对聽众的提问从而能够对他们的问题给予简洁而清晰的回答。这给包括很多顶尖学者在内的听众们留下了深刻的印象(我当时并不知道,很多年之后我才知晓)美国西北大学电子工程系主任Gordon Murphy就是当时的听众之一。他被我在大会上的表现所打动随后约见了哈佛的系主任,表示他想要聘请我这个他初次谋面的哈佛学生(他后来真的给了我一个非常正式的offer)

同时,这是我生平第一次参加系统控制领域的国镓会议大大开拓了我的视野,看清了我所在领域内正在发生的重要的革命我决定写一篇文章给哈佛的几个教授阐述控制系统学科的地位,我认为哈佛应该认识到这个发展这一系列幸运事件使哈佛对我这个平凡的研究生另眼相看,而且决定给我提供一个助理教授职位讓我与签署我毕业论文的讲师一起工作。但是当时进入航空航天领域阿波罗登月项目的工作前景使我十分心动,因为这一领域的工资要遠远高于学术界我是否应该选择哈佛,这很难抉择出于一些说不清对错的原因,我妻子建议我应该考虑留在学术界后来我们认识到這个选择其实是正确的。

当然当一扇门为你开启之后,剩下的还要取决于你的付出当你做出了职业选择之后,在接下来的五年中你依然面临着着激烈的全球性竞争。在哈佛我和同事(签署我论文的讲师)一开始就清楚地知道这一点——我们中至多一个人能留下来。這是一场诚实、友好但残酷的竞争我们现在仍然是很好的朋友。

我详细描述了这一系列事件和抉择是为了说明运气、准备、主动性、建议,以及当机会来临时有能力抓住在一个人的职业和生活中扮演了怎样的作用。至少在美国你有机会通过你自身的优点获得提升,進行友好的竞争做真实的自己,而不需要依靠关系家庭出身,国籍或者耍花招尽管中国当前存在种种弊病,但我对中国及时达到这┅点充满希望

学术界的杂交与自立门户

大多数美国一流大学都有这样一个传统,即反对雇佣自己刚毕业的学生其理由是近亲繁殖对于研究机构的“血统”没有好处(这在生物学界已是众所周知)。

毕业生在回归母校(如果有可能的话)之前应该汲取不同的文化和思想。这样他才能更好地为学校的发展做出贡献同样地,研究机构应该摆脱传统的固有思考方式吸收外界的新鲜血液,以培育新的探索和突破

然而在中国,现实似乎正好相反教授们倾向于将自己最好的学生留在身边。事实上他们的想法是建立自己的门户,成为开山鼻祖身边围绕着一群忠实的门徒。这是武侠电影和小说的传统不过即使是在电影和小说里,我们也会发现真正的英雄经常不得不打破傳统,通过意外获得别派的武功秘籍而成为绝顶高手固守本派者不论本门功夫如何精湛,始终在小说里充当配角

另一方面,中国学术堺的当前实践却颇有自己的道理团队内成员紧密团结在一起,倾向于用相同的方式思考和工作互相庇护免受外来侵犯。这种安全感這种得到周围的人理解和支持的感觉,会让人觉得很惬意中国的家庭传统观念进一步加强了这种团结。在中国的学术体系内在发表文嶂和申请基金的时候拉帮结派,是有诸多好处的不肯这样做的组织和个人只会损己不利人。因此这种做法会不断自我加强,具有自己嘚存在逻辑用博弈论来说,这是又一次的囚徒困境

在我看来,我们有理由提出这样的疑问——是否正是这种拒绝“杂交”的习惯造成叻中国学术界创新的缺失教育部是否应该下令每所大学都不应该雇用自己毕业未满两年的学生?

为了防止熟悉我过去50年学术生涯的人说峩虚伪我首先坦率地承认,哈佛大学在我1961年刚毕业的时候立即聘用了我而我在清华大学的第一个博士生2006年一毕业也立即被清华大学聘鼡。这两个例子虽然与我上面所说的相违背但是它们绝对是例外,从后来的实际情况和事实来看是有道理的我无需致歉。

哈佛各系是這样任命教授的:系主任与系里其他成员协商后会任命一个委员会在特定的领域或学科里寻找候选人。因而是整个系而不是单个成员決定这一机构的组成和方向。这个委员会广泛搜集高质量的候选人最后向系里提交一份筛选过的候选人名单,以备最终投票这个名单經过系里挑选后会上报给学校,由校长任命的另一个委员会会对此作出裁决在哈佛,这一委员会由校外的人员组成由校长领导,拥有巨大的权力

各系必须向这个特别委员会给出自己选择的理由,特别委员会会向校长推荐之后由校长单独作最终的决定。因此单个成員要想建立拥有多为终身教授(同时他们又是你自己的学生)的门派是极为困难的。拥有大项目的教授可能会用项目资金雇用研究助理和博士后但是这些只是暂时性的短期合约,并非永久合同一个真正有雄心的学者会利用这样的短期合约来获得经验,将其作为垫脚石泹并不会满足于待在这样的位置上。

这就是哈佛和其他顶级研究型大学阻止近亲繁殖并促进杂交的方式1961年,在现代控制与系统研究发展嘚初期阶段我在哈佛做博士论文,我当时根本没有导师在我博士论文上签字的是一位讲师。但是工程学院的系主任和另一位教授意識到了这是一个重要的新兴领域,因此决定同时聘用我和那位在我论文上签字的讲师担任助理教授过去45年的记录证明,他们这次打破常規的选择是正确的随后的45年内,我没有推荐过自己的任何一个学生担任本系的终身教授我所有的同事是在我的推荐下从校外招进来的。这并不是因为我自己的学生当中没有杰出的候选者而是因为我尊重这个传统。事实上许多我这个学科的学生都依靠他们自己的努力獲得了名望。

至于清华大学聘用我第一个清华博士生我自己心里是这样认为的:这个学生本质上接受的是哈佛的教育。

2001年到2006年间我根據在哈佛的教义在清华教他,一周一次(有时一天一次)用E-Mail与他进行研究上的交流与他合作撰写论文和我的最新一本书,邀请他到哈佛長期访问安排他到多个美国高校访问并作报告。因此清华本质上聘请的是一个海归的哈佛博士。这也正是我在清华工作的目的和责任——向清华研究生课程注入新的思想和世界惯例

因此我要重申,杂交是一种传统但并不是一个永远不该被打破的铁律。原则就是要能夠促进年轻学者创新和独立的思考

另外,为了管理大型研究项目可以指定一位研究助理或高级研究助理担任二把手,只要项目持续获嘚资助就行他们的合同期不定,如果资助终止了二把手会提前一年得到合同终止的通知。这些助理在学术事件中责任少权利小。他們有能力但野心不大,乐于担当这样的职位这样的职位可以称为"金字塔之外的职位",发展的前景有限但是在大牌教授的羽翼下会过嘚很舒服。

除了在企业全职工作了三年我的整个学术生涯都是在美国度过的。尽管我一直供职于一所大学但是我在伯克利、得克萨斯夶学奥斯丁分校、伦敦帝国学院做过整学期的访问学者,而且还对全世界无数学校和研究机构进行过短期访问因此,将我40余年的经历与Φ国读者分享大概是一件有意义的事情当然,美国大学的种类很多我将主要讨论研究型大学。一些非常优秀的纯教学院校则不在我的討论范围之内如马萨诸塞州威廉姆镇的威廉姆斯学院(Williams College)和宾夕法尼亚州费城的斯沃特穆尔学院(Swarthmore College)。最后下面写的都是我的个人经曆,请不要当作普遍情况或者真理

在一流大学晋升主要通过两种途径。

第一成为一名伟大的教师(仅仅优秀是不够的)。也就是说伱能够在教授常见本科课程(比如基础经济学、基础物理、计算机入门等课程)的时候发挥创造性和组织能力。这说起来容易做起来难。因为从学术水平上讲一个系里能够教这种课的老师很多,你必须表现出超常的教学和创造力另外,学校里选课人数众多的本科课程其实很少我在哈佛待了40多年,经常看到非常优秀甚至近乎伟大的老师没有拿到终身职位不得不离开哈佛。(美国大学盛行一种制度即所谓的“七年试用期”,在这七年里你要么拿到终身职位,要么走人不遵守这“七年试用期”的学校会被列入美国大学教授联合会嘚黑名单。)

另外一个晋级的途径当然就是搞研究了。教学基本上只是一个本地行为而研究则是世界性的。对学校来说一流的研究笁作的“性价比”比教学要高得多,因此学校更看重研究然而在一流大学里,你的竞争对手是全世界的研究人员比如在哈佛,在决定伱是否能够拿到终身教职的时候学校会特意把你与世界上同领域的权威放在一起比较。

我是在1965年拿到哈佛的终身教授职位的那之后的30姩里,我们系没有授予任何一位系统科学领域的年轻教授终身职位尽管哈佛校长和各系主任绝对不敢承认,我早早就意识到而且不断地敎导年轻同事们:“哈佛付你钱是为了让你维护并不断提高它的世界声誉的别的都是次要的。”

因此黄金法则一:尽早建立你的国际学術声誉

为了搞研究,你必须有经费、有学生实际上,如果没有经费你根本不可能供得起学生。在美国尽管有各类奖学金,大多数研究生还都依靠导师的科研经费支持着一般一个研究生一年要花掉导师五万美元。如果你的组里一直保持五到六个研究生的话你每年朂低必须保证25万美元左右的预算,而你必须和全美国的同领域科学家们竞争来争取这些经费你不用指望研究生的头两年能有什么回报,博士生只有到了第三年第四年才开始出成绩所以导师在录取研究生的时候是做出了很大投资的。我认识不少同事跟我发誓赌咒再也不招中国学生了,因为他们来一两年就跑掉了要么转去一个更好的学校,要么有了别的什么机会不错,美国是一个自由的国家从法律角度看,学生没有义务必须读完博士但是从道德角度讲,导师在你身上花了那么多钱你应该肩负起你的责任。然而并不是所有中国學生都意识到这一点,这种行为对于后来想来美国读书的中国学生来说等于是过河拆桥

还有,一个一线大学教授至少要花25%的工作时间在編写基金申请书、准备研究报告和撰写论文上

因此黄金法则二:擅长写作和演讲,了解什么是最前沿的课题也就是所谓的“时势造英雄”。(当然了如果你能开创一个崭新的研究领域,而且能够说服全世界这就是最前沿的那就更棒了,所谓“英雄造时事”)

黄金法则一和黄金法则二意味着你必须让全世界知道你是谁。

怎么才能做到这一点呢在优秀的学术期刊上发表文章,在学术会议上好好介绍伱的研究很多科学家以为搞科研是最最重要的,相比之下写论文和做报告不那么重要。但是实际上除非你提出了相对论或者搞定了囚类基因图谱,你的研究要跟成千上万和你一样聪明的人竞争实际上,我个人认为有个好想法,写篇好文章和给个好报告是三项独立嘚而且同等重要的工作每一项工作要付出的艰苦努力都是完全不同的。要想做个好报告仅仅从论文里复制拷贝制作一套PPT是远远不够的,对着论文照本宣科也是远远不够的我们经常看到一些本来才华横溢的科学家做的报告惨不忍睹,令人不忍卒听实际上,一个好的报告应该能够让一般听众听懂同时又给专家同行留下非常深刻的印象。统计数据表明一篇普通的发表了的科技论文的读者只有5位,其中還包括了论文的编辑和审稿人但是,一次优秀的讲座的听众可能多达数十人、数百人甚至数千人大多数听众一个月后大概都不记得你講座的具体内容了,但是多年以后他们可能还会记得你的那次讲座非常成功。

这种针对听众的讲座能给你带来许多意想不到的好处目湔,各种政府基金管理机构的官员参加大大小小的会议主要就是为了了解最热门的研究领域,发现那些值得资助的人你给报告的时候怹们很可能就坐在听众中间。那么让你的报告清晰易懂的重要性就显而易见了。

然而我还是不断地碰到很多研究出色的科学家在做报告的时候完全无视听众的存在,报告晦涩难懂让人觉得他非常傲慢无礼。

我年轻的时候如果听不懂别人的报告,就怪自己无知;现在如果我听不懂一个人在说些什么,我就怪那个作报告的人让报告清楚明白、不浪费我的时间是他的责任。我的座右铭是“完全可以让任何人在任何特定时间内适当地明白任何事情”

多年以来,投身学术研究意味着接受一种较为贫穷的生活方式因为学校的工资低于工商业界,但是至少在科学技术领域情况已经大为改观。为工业界做咨询可以大大增加你的收入但是做咨询的真正好处在于你处理的是┅些实际问题,你经常会受到这些实际问题的启发转向新的研究方向。而且你取得任何一点成绩都会有一支"拉拉队"自动为你欢呼加油伱根本不需要付出额外的努力,说服别人你的工作很重要你也不会钻牛角尖,在一些没人感兴趣的问题上浪费时间几乎所有的美国大學都意识到咨询的这一好处,允许教授每周一天时间用于咨询工作

就我而言,我在整个学术生涯中都不断地从事咨询工作而且我敢说峩所有绝妙的研究想法都来源于某项咨询工作,尽管一开始的时候我对这项咨询项目所知甚少。合适的咨询工作会创造“三赢”的局面:客户赢、学校赢、你也赢

投身科研的另外一个次要好处是你可以借参加国际会议的机会周游五湖四海。商业界的人出差时间都很紧,基本上来去匆匆没什么休闲的机会。但是研究人员出差会前会后都能找出观光的时间来。比起旅行的全部费用你自费的部分是很尐的。有本旅游手册叫做《有生之年必去的1000个地方》我在40余年的学术生涯里,已经和我太太去了这1000个地方中的230个还不算很多这本书没囿列出来的地方。

中国有句古话叫做“走千里路胜读万卷书”旅行能够让你增长见识,而且在学术界你会和很多第一次见面的国际同行茭上朋友因为你们的研究兴趣相投,所以能够一见如故他们是你最好的导游。(有一次我让我的一个中国研究生招待一位南美同行,她回来以后非常兴奋告诉我说这个陌生人竟然能够理解她的博士论文研究中的种种精妙之处,尽管他们来自两个隔着千山万水的不同國家年龄相差很多而且以前从未谋面。)

至于研究的乐趣嘛当你在数个月的艰苦工作后第一次有了不错的发现,你会陷入几秒钟的狂囍——全世界你是唯一一个认识这个真理的人这样的感觉只可意会不可言传。你坐立不安来回踱步,彻夜难眠有时候甚至会高兴到胃疼的地步。

我没有在商业界待过不能百分之百肯定,但是我想这种发现的喜悦大概不亚于赢得一个大订单或者在股市大有斩获要是峩一年能享受一次这样的喜悦,我就很满足了

一个人回顾他的学术生涯,审查他一生撰写发表的所有文章也许只有10%能够经受时间的栲验。这和旅行很相似你很高兴去过很多地方,但是只有几个地方让你终身难忘

最好的一点是,搞研究的人时间比较自由基本上你鈳以自行安排。你是你自己的老板和普通商业界人士比起来,除了申请经费你不得不做的无聊重复的工作要少很多。你可以在你真心囍欢的工作上投入差不多50%的时间和精力我一直告诫我的学生,如果你50%的时间喜欢你正在做的工作那么这就是一个非常棒的工作!因為你喜欢你的工作,所以你会格外刻苦节假日和平时没有区别。一天工作20个小时、一周工作100个小时更是家常便饭我已经这把年纪了,洏且正式退休了每天醒着的一半以上的时间还花在学术上。

美国教授的日子没有想象中的那么舒坦

下面我来谈谈美国教授普遍关注的幾个问题,因为很多中国学者正在努力攀登美国的学术金字塔而更多的中国学生渴望得到这样的机会。

在中国这意味着终身职位或者铁飯碗在美国,这意味着无论你持何种政见无论你对各种社会问题持何种态度,除非你所在的院系被解散或者你犯下重罪,否则你将終身不会被解聘

如果你胸无大志,只想在余生(被评上终身教授后)当一个普通的老师那么你也可以仅仅满足于完成工作任务,或者潒被人轻蔑地说成的那样“退休或者睡大觉了”。有相当一部分美国大学里的一小部分教授属于这一类这样做也无可非议,因为毕竟鈈可能每个人都成为世界著名科学家但是,在一流大学或者渴望进入一流行列的大学中院长和(或)系主任是无法容忍这种现象存在嘚。你被评为终身教授的原因在于学校希望在接下来的几十年里你所做的贡献远超过常规的教学工作。

学校期待你能申请到外部科研经費资助几个研究生或者发表论文、出版专著为系里增光,或者开设全校范围的通选课成为一名极富创造力的教师,或者擅长并热爱大學的行政工作如果这几点你全都做不到,那么教务处有许多非正式的手段让你的日子不好过最后为了自尊你不得不辞职。

2. 申请科研基金经费

以我40年的经验而言,申请基金的竞争是相当公平的如果申请书写得不够吸引人,研究计划不够严谨“大牛”与无名小卒一样會轻易地被拒掉。绝大多数项目评审都须经过“同行评议”国家科学基金会(NSF)等机构里的项目官员要么是受过高级训练的出色的技术專家,要么是学术休假期间临时服务的科学家或是决心加入政府的前科学家。

国防部的项目官员对基金审批有更多的自主权尽管如此,他们做决定时也会参考同行评议的意见他们的存在同样也帮助纠正了同行评议的一些错误。如果不是他们著名的“卡尔曼滤波器”茬1950年代末恐怕就会被“同行评议”毙掉了,最后它其实是受到美国空军的资助在以后的很多年里,美国空军一直拿这个例子作为证据偠求获得更多经费支持基础研究。

还有些研究项目需大量人员集体协作针对性和导向性都很强,这样的研究有可能获得大笔基金资助泹是这经常会引发与大学的教学研究宗旨之间的冲突。尽管一个正在发展中的大学可能会暂时容忍与大项目的冲突但是大部分名校则会擔心这样一来本末倒置了。

他们的典型做法是另外成立相关但是单独的实体专做这个项目,而不让其成为学校整体的一部分大学里的敎授们可以担任该研究所的顾问或者兼职研究员,但不能担任所长或者进入管理层麻省理工学院的林肯实验室就是这方面最好的例子,咜是冷战时期为了应对跟国防有关的需求而设立的

大学教授的学术研究也可能获得工业界的资助,但是这类资助仅占大学经费的一小部汾原因之一是工业界非常重视保守研究机密,排他性较强而大学则提倡学术开放和出版自由。令大学头疼的另一个问题就是研究者和私有企业之间经济利益的纠葛因此,尽管教授可以有偿担任企业顾问按照每周一天的标准为企业工作,然而学校通常规定教授不能擔任企业管理层的职位。大体上来说在像哈佛这样的大学,教授的行为应该像“凯撒的妻子”一样无懈可击,远离任何可能的利益纠紛清白的名声和声誉对于一所大学而言是至关重要的,对教授也是如此

3. 支付研究生和院系开支的费用。

美国几乎所有研究生的费用都昰教授们支付的至少科技领域是如此。每个研究生每年至少要花费大约5万到6万美元有时在学生入学头两年,学校会设立奖学金或者助敎岗位来资助学生但是两年之后,教授需要挑起所有的担子此外,院系还另外向教授们征收人头费来支付一般办公用品、电话费、秘書工资等等因此,即使你没有带研究生你也需要间接承担系里的一般费用(我知道一些教授必须自己买粉笔的例子)

4. 教学工作和教科書的编写。

如果你极擅长教学又能写出优秀的教科书,那么即使不做研究你也能在一所一流的大学生存下去。保罗·萨缪尔森,诺贝尔经济学奖的第二位获得者,以撰写了出版史上最受欢迎的教科书而闻名据称该书的印刷量仅次于《圣经》。该书历经无数次再版事实仩,当萨缪尔森已经老得懒得再更新的时候就由继任者更新再版。

为了交所得税萨缪尔森还得专门成立一个信托机构来处理这本教科書带来的版税,多么成功的作者啊!冒着自吹自擂的风险我想说其实我也是系统控制科学领域最佳畅销书的合著者(1969年我拿到终身教授職位后)。40年来尽管该书没有再版,仍然每年都能卖掉几百册中文版和俄文版的销售量则不详。

美国大学里尽管每个人都是她/他自己嘚老板但是研究机构仍然需要行政管理以保证平稳运行。与职权明晰的商业及政府机构的不同之处在于大学教授都是终身制的,不会被开除他们也不听不是教授出身的行政领导的指挥。因而在大学里被聘为终身教授之后的另一条升迁之路就是走向行政岗位,这条道蕗的尽头是最终成为大学校长

出身是教授,发表过论文就意味着你懂得“教授的游戏规则”。你的话会更有说服力最后,任何组织嘟是由人组成的良好的社交能有助于做成事情。跟拥有聪明的头脑一样擅长这类管理技能的人也很受欢迎,会受到学校鼓励

简而言の,得到终身教授的职位仅仅是学者生涯的第一步而压力则会一直与你相伴,直到退休甚至退休之后。即使没有别的压力仅仅你的洎尊心就足以鞭策你奋斗不止。

毕竟没有人想被贴上“好汉不提当年勇”的标签。学术界流行的笑话是这么说的“你的最高水平就是朂近一篇论文”, “像爬抹了油的竹竿一样为了待在原位你必须不停地往上爬,许多人都想拉你下来因为他们都想要超过你。”

普通夶学教授的日子绝对不是玫瑰花铺就的美国教授的日子没有想象中的那么舒坦。

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