我对创新的体会
中国工程院院士 周世宁
中国是一个有着五千年历史的文明古国，人口占世界的1／5，但在近代的科学技术史上，中国的发明创造实在太少了，这和中国的地位是不相称的。我们要响应中央领导的号召，努力创新，创造出一大批具有自主知识产权的产品，振兴中华，为人类做出贡献。
大学生群体作为社会发展的有生力量，具备创新能力是极其必要的。“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛恰恰给大学生们提供了这样一个锻炼的机会和施展才华的舞台。
下面，我想就创新人才的素质这一方面，根据自身的体会，做一个简要的论述。创新人才的素质应当具有下列六个方面：
坚定的自信
为什么把自信作为素质的首要品质?这是由创新的特点来确定的。创新的关键是“新”，是做前人没有做过的事。从某种意义上讲，创新是个人行为，能不能成功，要看实践的结果。这里充满风险和困难，创新者必须对自己的选择和决定具有坚定的信心，才能开始进行研究工作。在工作的过程中出现问题和失败是必然的，这就更需要坚定的信念，才能克服困难取得胜利。所以对创新者来说，需要自信、自信、再自信。在任何困难的情况下，都应坚信经过自己反复思考的奋斗目标是有科学依据的，是一定能实现的，这是创新成功的基础。
创新者必须还要有强烈的创新愿望，时刻注意周围的新技术、新工艺和新事物，千方百计把它们应用到工作中来，所以我们要勤奋学习，善于思考，勇于实践。创新思维一定要建立在科学的基础上，加上深入细致的实践，才能使理想转变为现实。根据我的体验，一项新的创造往往要经过多次失败，才能取得成功。不要把失败当成痛苦和打击，而要把它当成一个过程，所以内心要充满自信，相信自己的选择、分析和决策是正确的。要有坚强的心理素质，遇到任何困难和挫折，不动摇，不退却，这就是创新成功的必经之路。
深厚的理论基础和广博的知识面
创新的想法必须建立在科学的基础上，特别是原始创新是建立在深厚的基本理论之上的，所以学习一定要扎实。要做到学深学透、学会学活是不容易的，但是一旦你真正掌握了理论，它就会显示出强大的力量，取得你事先难以想象的好结果。
怎样才能做到学习渗透呢?我的个人感受是必须在学习中反复思考。考试得100分，仅仅是第一步，要深刻体会理论的来龙去脉、理论的关键之处，把握科学家怎样发明理论的思维方法，这样才能理解前人智慧的一部分精髓，这样你才有可能用对、用好理论。技术的创新可分为两种类型，即从原始创新到移植创新。原始创新是根据基本理论从源头上创新，这需要深厚的基本理论知识，这个难度大，是很不容易的。移植创新是将其他领域中的新技术、新工艺，经过改造运用到自己的工作中来。这就需要广博的知识面和丰富的联想能力以及灵活运用的经验和技巧，这两者都要求我们要勤奋地学习和善于深刻地思考，但是一般说来，移植创新是创新的主要方面，所以我们要努力扩大我们的知识面，在创新的道路上，不存在专业对口学习和应用的要求。
强烈的创新愿望
对创新者来说，强烈的创新愿望是发现问题和提出问题的前提。创新人才的重要品质在于时刻关注着周围的新事物和技术进步，不断地学习，不断地探索。在我们的周围经常可以看到一些学习优秀、业务水平很高的国内外著名大学的毕业生，虽然他们工作良好，但缺少发明创造，没有发挥出自身的潜能，做出突出的成就。其中最重要的就是自身没有强烈追求创新的愿望。
丰富的想象力是创造发明的动力和源泉，而中国的传统思想是不利于创新的。如“标新立异”、“异想天开”，都是贬义词，“行高于众，人必非之”、“木秀于林，风必摧之”、“出头的椽子先烂”、“枪打出头鸟”等思想都是不利于创新的。
青少年时代是人生想象力最丰富的时期，而目前的教育方法大多是扼杀想象力的。做题要符合标准答案，不管做得对不对，差一点就要扣分；作业和试题多得做不完，根本没有时间去思考，去想象，去探索，把学生训练成做题机器，使学生仅仅满足于会解题水平。这样的教育方法是不利于培养大师级人才的，所以长期以来我国没有诺贝尔奖的获得者，近几年国家自然科学一等奖和国家发明一等奖的连续空缺也说明了这一问题。
一个优秀的创新人才要善于从似乎无关的事物和现象中，抽象出关键的机理和思路，并且加以扩展和应用，这也是移植创新的重要途径。
良好的分析能力和实践技能
世界上的事物都不是孤立存在的，是受到多种因素影响的，而各个因素又是时问、空间的函数，是在一定条件下发展变化的。这就给创造发明造成了困难，要做到少走弯路，首先要从宏观上分析我们的思路，是否合乎道理，是否科学可行。一个优秀的创新人才应具有这样的能力：从许多的因素中，找出最关键的因素，分析它的运动过程和作用，然后加以控制和利用。关键因素有的是硬件，有的是软件，这里除了需要深厚的理论基础，也需要经验，是一个比较复杂的也是很重要的问题。
从事工程的科技工作者必须具有机械、电气方面的知识和操作技能，这样在设计构思时，就能比较切合实际，加快研制工作的进程。千万不可重理论，轻实际，而且经验也是非常重要的，因为大量的发明创造都是通过巧妙的结构和各种材料特性的综合利用产生的。例如18世纪的工业革命是从蒸汽机开始的，人们对蒸汽的力量知道得很早，但找不到利用它的方法和机构，直到瓦特将蒸汽推动的活塞，通过连杆和曲柄，将往复运动变成旋转运动，再通过齿轮和凸轮控制进气阀和排气阀，才使蒸汽的力量能连续的工作，做成完整的蒸汽机，应用到火车、机车和纺织业，从而推动了工业革命。
虽然日前已进入电脑时代，但机电一体化仍是非常重要的专业，因为现代化是通过各种机械来实现的。当前人才招聘市场上，许多单位高薪聘请各类高级技师和技工的强烈要求，充分说明了这一问题。
掌握正确的研究方法
首先要明确创新研究的目标和要求，然后选择技术途径。用作图分析法，在纸上列出各个影响因素，用不同颜色的线条勾画出各因素在时间、空间上的关系，用极限判别法分析各个因素的地位和作用，确定技术关键和关键因素及其解决方案。进行简单的定性试验，看看设计思路是否对路，有没有重大的错误。进行小型的定量试验，进一步审查设计中有没有问题，然后加以总结。完善现有的试验方案和系统，再将成果应用于实际。推广研究成果，扩展其应用领域。
在判断项目的可行性时，要经过理论计算或计算机模拟，只有技术可行、经济合理，才能进入试验研究阶段。在多因素作用的大系统中，应用极限判别法是非常重要的，它可以判明哪些因素是次要的，可以将它删除，这就大大减少了次要的或无关的干扰，可以集中力量来解决主要问题。
健全的体魄和坚强的心理承受能力
在紧张剧烈的市场竞争环境中，每个人都在心理上承受着巨大的压力。繁忙的工作，复杂的问题，要求我们在任何情况下，都要保持乐观的情绪，敏锐的观察分析能力和健康的身体。
创新工作是一种尝试和探索，不可能一蹴而就，所以创新者要具有坚强的心理承受能力，要有坚韧不拔的意志，能够承受失败的挫折。从某种意义上来说，在创新的道路卜，坚韧的意志比优秀的学习成绩还要可贵，学习成绩好的人容易找一点，而意志坚强的人就难求了。学习好、意志坚定的人是真正的优秀创新人才。要有坚强的心理素质，不把失败当成痛苦和打击，而把它当成一个过程，只要创新的思路正确，就一定能成功。另一方面，创新者也要有能够承受成功和荣誉的能力，在名利面前保持冷静头脑，这样才能做到与时俱进，再创辉煌。
周世宁 中国工程院院士、著名矿井瓦斯防治专家、中国矿业大学教授、博士生导师，创建了煤层瓦斯流动理论体系。
自信与知识是创新的动力与源泉
王德明
陆伟在硕士研究生入学初，基础略显薄弱，尤其是外语与其他基础好的同学相比还有差距，但他发展全面，爱好广泛，积极要求进步，又善于与同学沟通与交流，表现出了良好的素质，他很快用自信展现了自己独特的魅力，深得老师与同学的信赖。在学习上始终以“永远不服输、永远争第一、永远不向困难低头”的矿大采矿精神自励，表现为特别能吃苦，每天到实验室最早，又离开最晚，我和我的同事们对他的印象就是他是一个特别勤奋的学生。他的自信与勤奋，很快得到了回报，研一时他就以良好的成绩通过了英语六级考试，各科学习成绩也进步很快，表明了他有很好的发展潜力，最后被批准提前攻博，因此我也很重视对他创新能力的培养。
我先安排他配合他的师兄做一些关于煤的自燃基础特性的试验工作。煤的自燃特性研究是一项十分复杂与艰巨的工作，国内外都开展了大量的研究，但在煤自燃倾向性鉴定方法方面一直都没有新的进展，主要是在测定方法上没有新的突破。陆伟与他的师兄们注意到了国内现有的基于物理吸附氧量的煤自燃倾向性鉴定方法的不足，该方法只反映出煤外在的表面物理吸附特性，并不能反映出煤内在的氧化自燃的动力学特性。他开始对煤自燃倾向性鉴定的方法感兴趣，就下决心要研究一种基于测试煤氧动力学特性的煤自燃倾向性测定方法及装置，对追求实现目标的渴望和自信成为了他进行创新的动力。
为了掌握该领域国内外的最新研究动态和知识，他对国内外的研究状况进行了认真调研。首先他到国内从事煤炭自燃研究较早的煤炭科学研究总院抚顺分院进行了调研，并与相关专家进行了较深入的讨论。然后又到国内煤炭自然发火较严重的枣庄矿业集团柴里煤矿调研煤在井下的白燃规律，并撰写出十多万字的调研与分析报告。同时还与他的师兄们一道，积极与国外在煤炭自燃特性研究方面有重要影响的知名学者，如英国阿伯丁大学的J．C．Jone教授和新西兰的科学院院士chen x．D．教授进行联系和请教，此外通过发电子邮件方式对国外主要产煤国家研究煤炭自燃的单位与学者进行调研，了解各国在该领域的最新研究进展。掌握国内外的最新研究动态和本领域相关的知识是他取得创新成果的重要源泉。
通过对国内外的调研与分析，他确定了研究目标，于是开始了紧张的试验研究工作。他的基本思路是，采用综合高效的绝热技术，使煤样在与环境绝热的状况下与氧发生反应并释放出热量而使煤样温度不断上升，以此来模拟煤的自然发火过程，通过测试与计算煤低温氧化过程中的活化能，以此鉴定煤的自燃倾向性强弱。由于该试验过程能很好地反映出煤的低温氧化动力学特性，因此是一项较为科学地评价煤自燃倾向性的方法。由于对小型绝热低温氧化实验炉需要较精确控制试验煤样环境温度的技术，我国过去在采用小型实验炉研究方面缺少成功的经验，难以试验出煤的自然升温过程。国内都采用大型实验炉，实验煤量从1吨到15吨。由于大型实验炉耗时太长且较难实现重复测试，不能作为常规的测试手段和方法，只能作为小型实验炉法测试结果的佐证。为了使小煤样能实现自然升温，他认真研究了煤低温氧化过程的产热量；为了尽量做到绝热，他对热的传导过程作了深入的研究，精心设计了实验炉的煤样绝热罐；又通过改进进气量的方法和控制进气量，最大限度地保证热量的不损失。由于采用绝热的方法进行试验，煤在低温氧化过程中的放热量是很少的，要使这些热量在绝热环境中聚积，尤其是不宜发生氧化自热的无烟煤，其过程就相当长，一般需要几天的时间，有时需要数周的时间，在这些过程中都得耐心地进行观测，认真记录，并保证设备的运行良好，否则就会前功尽弃。因此，他和他的伙伴们连续数天得不到休息。经过了整整一年多的努力，最终取得了突破。记得在一天夜里，他们用自制的小型测试装备将煤在自然状态下，通过自身的产热量使其升温并最后自燃冒烟，这标志着我国在煤自燃小型实验炉模拟煤自燃过程方面取得了突破，陆伟与他的师兄们兴奋得彻夜难眠，我为他们的成功感到骄傲，更被他们的敬业精神所感动。
王德明，博士、教授、博士生导师。中国矿业大学安全工程学院院长，国家安全生产专家组专家，中国煤炭劳保学会矿井通风专业委员会主任委员，煤炭行业专业技术拔尖人才，政府特殊津贴获得者。
源 泉
——献给我的恩师王德明教授
陆 伟
我的硕博指导老师王德明教授，是资源开采与安全国家重点实验室主任，国家安全生产专家组成员，矿井通风专业委员会主任委员，是我国著名的矿井安全方面的专家和学者。正是由于他呕心沥血的培养指导，对我生活和学习上的关心照顾，我才能够在学术上取得一点小小的成绩，才能够在强者如云的第九届“挑战杯”竞赛上获得一等奖。
记得是在2001年9月初的一天，王老师找到了我，我们进行了简单的面谈后，我非常荣幸地成为了他众多弟子中的一员。王老师是我们所学专业的权威专家，是学科带头人，能够接受他的指导是我们这个专业学生梦寐以求的事情。当时我竟有点不敢相信这是事实，因为我在本科时有比较好的专业思想，成绩虽然不错，但也绝非特别优秀。可能是我各方面综合条件还不错，值得培养的缘故，王老师收下了我。
由于之前一直没有正式做过科研工作，面对并不清晰的科研方向和大量的科研难题，在一年多时间内我一直不得要领，非常不适应这样的现状，而且由于当时煤炭系统效益差，科研工作开展起来也非常困难。但是王老师并没有对所从事的科研工作失去信心，更没有对我失去信心，他对我们说：“能源是我国经济的基础，而且能源安全又是能源事业的保障，我们所从事的研究，是利国利民的，对个人的发展也是大有前途的。”在他的鼓励下，我打起了精神，很快进入了科学研究的新阶段。由于我在本科阶段的学习是涉猎广而不精，王老师针对这种状况，教育我说：“科研工作有自己的规律性，不但要思维发散，更重要的是需要集中思想，攻克一个又一个的难题，才能一步一步地向前进，这样才可能登上科学的高峰。”此后，我遵循他的教诲和思想去做学问，使我在这以后的学习中受益匪浅。
我现在还清楚地记得一件对我影响至深的事。那是在美国“9·11”事件后，王老师在我们“火灾学”课程上，让我们写一篇小论文作为课程考试。我写了世贸大厦为什么在飞机撞击时没有立刻倒塌，而是在大火烧了几十分钟后突然倒塌的分析论文，提出了世贸大厦倒塌的“重锤理论”，即飞机的撞击和数十吨航空煤油的燃烧使大约四层楼失去支撑作用，燃烧楼层以上的数十层楼像一个重锤一样向下砸去，即使再坚固的结构也会瞬间崩塌。王老师读后，觉得我的分析有一定道理，并让我在他主持的一次会议上向大家宣读，最后还给我了95
分的高分，这使得我非常受鼓舞。其实，这也是我在街边看见修鞋师傅用锤子钉鞋时候突然灵感一来，提出的一个“歪理邪说”，但是王老师非但没有责备我，反而鼓励我，说我善于总结，勤于思考，“走路都在想问题”，那肯定能够出成果。从此我对科研的信心大增，并且养成了对一一个问题不思考透彻绝不罢休的好习惯。
在读研究生的五年中，我主要结合王老师的一个“973”项目对煤自燃特性及其机理进行研究。由于煤结构的复杂性，一直没有一种好的理论比较充分科学地解释煤自燃的发生原因和发展过程，以前只是比较笼统地将其归结为煤与氧的相互作用，总结出了一个所谓的“煤氧复合”理论。由于煤自燃离不开煤与氧这两个主体，因此这个理论并没有从本质上解决什么问题。在这种情况下，王老师鼓励我攻克这个难题，并引导我说：“虽然煤的结构非常复杂，但是是不是可以将其低温氧化能力按照一定标准进行分类，把煤自燃的宏观特性和微观结构变化规律结合起来研究，可能会得出一个好的理论。”我顺着这个思路，在进行了大量实验和理论研究的基础上，提出了“煤自燃逐步自活化反应机理”的理论，该理论能够充分解释煤自燃的发生发展过程及其表现处理的各种宏观微观现象，受到业内人士的高度评价。
王老师在科研上，最看重的是创新，不轻易走别人走过的路，并且非常注重与实践相结合，以解决实践中的问题。他经常教育我们说：“再好的理论，如果不能够以解决实际中的问题为出发点，就不能够为社会创造任何效益。”他发现我国矿井防灭火中用大量泥浆等浆材作为矿井防灭火常规手段，不但浪费了大量资源，而且成本高，还因为浆液向高处堆积，向远处运移效果差的状况，提出了将浆液发泡形成三相泡沫对矿井隐蔽火区进行治理的新技术。由于对浆液进行了充分发泡，有效减少了原材料的使用量，并能很快将大空间火区填充，
使防灭火的效果明显得到提高。现在，三相泡沫技术已经成为我国比较通用的矿井防灭火技术，为业界所称道。在王老师这种立足解决实践中问题的思想指导下，我也发明了将阻化剂利用泡沫为载体输送到易于发火区域进行防灭火的高倍阻化泡沫。三相泡沫以灭火为优，而高倍阻化泡沫以防火见长，两者相得益彰。
我在第九届“挑战杯”竞赛上的作品“基于绝热氧化的煤自燃倾向性鉴定方法与装置”的提出，也是在王老师长期对煤自燃研究的基础上提出的。王老师认为我国现行的以煤物理吸附氧气量为指标的煤自燃倾向性鉴定标准是不科学的，于是指导我用煤自燃本身特性来鉴定煤自燃的倾向性。在王老师的启发下，我提出了以模拟煤自燃过程的方法来对煤自燃倾向性进行鉴定。但是由于煤低温氧化过程产生热量非常之微弱，要使实验成功，必须要采取非常绝热的措施将这微小的热量保存在煤体中而不散失掉。为了达到这一个效果，王老师对我提出的方案审了又审，否定、肯定了好几次。当我们终于用100g左右小煤样成功模拟出煤的自燃发火过程时，立即打电话给王老师。我记得当时是在冬天非常冷的一个清晨，他立刻就跑到了实验室和我们分享成功的喜悦。当我把参加“挑战杯”竞赛的作品文稿给王老师审查时候，他非常快地就返回给了我，我以为他仅仅是浏览了一下，因为这之前我已经仔细校对了好几遍。可是当我打开文稿一看，才发现王老师竟然非常仔细的一字一句地审阅过，因为很多句子下面都有他用笔勾过的痕迹，并且还帮我改正了好几处非常隐蔽的错误。
王老师担负了许多重大科研任务以及非常繁杂的行政工作，从我做他研究生起，我好像从来没有见过王老师有过整天的休息时间。他几乎一半的时间都是在矿井安全生产第一线和各种学术会议中度过的。他走路的速度之快，以至于我们和他一起走的时候都要小跑才能够跟得上。虽然王老师工作忙，但是他只要能够抽出一点时间，就会把我们召集起来，检查我们的科研工作，了解我们生活学习上的困难，无私地帮助我们解决各种问题。
2006年6月，我博士毕业，需要去新的岗位工作，不得不离开敬爱的王老师。在我宣读完博士论文感谢王老师的时候，泪水夺眶而出竟说不出话来。我想这泪水中不仅包含对王老师的难舍之意，更包含了我对王老师在长达五年中对我辛勤栽培的感激之情。
在五年的研究生生活中，王老师的培养和指导为我今后的成才之路打下了坚实的基础。但是我认为更为重要的是王老师教给我为人、做事、治学的道理，给了我一种永远不服输、永远不向困难低头、永远争第一的精神，我想这将是我一生用之不尽的源泉。
陆伟，中国矿业大学博士研究生，主要从事煤自燃机理和防治方面的研究工作，师从我国著名矿山安全专家王德明教授。曾荣获第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
