结构优化与集成创新

科学网作者：顾伯洪
2023年6月18日 星期日

一个研究机构或者一个研究部门的科研产出，取决于里面科研人员的科研产出，这里面是严格的1+1=2。但是现在需要产生倍增效应，通过结构优化，把这些人组织起来开展集成创新，使得1+1>2N（N≧1）。假如每个研究成果是标量，没有关联的研究成果和科研产出很难整合，倍增效应很难显现；假如是矢量，则有方向效应，结构优化的倍增效应是可以达到的。

结构优化来自于工程力学并应用于土木和建筑工程、机械工程等领域，通过合理分配不同结构单元的空间位置，达到尺寸优化、形状优化和拓扑优化。这里头涉及到很多计算方法。现在结构优化已经被广义化，各行各业都在结构优化，比如产业结构优化、人力资源结构优化等。

要实现结构优化，实现有组织的科研，达到集成创新的效果。必须是每个研究人员是矢量。标量化的科研产出无法整合，即使整合出来，这个研究机构或者研究部门的科研产出也是拼拼凑凑，一眼就看得出来。矢量化的科研产出，假如方向不一致或者截然相反，那整合在一起的结果比标量化结果还要糟糕。

有组织的科研一定是有方向的科研，这样才能在确定的边界条件下按照设计目标（例如：重量最轻、刚度最大、成本最低）得出最佳设计方案，实现结构优化之后的有组织性。
方向主要来自于重大项目、个人和团队效益。

重大项目的牵引力是开展有组织科研、实现结构优化的关键。现在政府层面的重大重点项目每年都发布公开指南，当然指南的编制工作也是有组织科研的前奏曲。政府的科研资金是具有严格约束的边界条件，各路专家开展前期论证编制项目指南，再进行指南论证、定稿与发布，大家再积极争取项目，然后再在项目框架内开展科研工作。虽然每个人员的研究内容不一样，但是大的方向是一致的。这是有组织的科研最有效的方式。

一个机构或者部门可能通过个人和团队效益的调控来组织科研活动。不管是成果的认定、还是收益的调节、研究条件的配置等，都是一种调节杠杆。这就是领导的艺术。热力学第二定律在管理学中同样使用，一个放任自流的科研团队肯定是无序化的，在要真正攻坚的时刻绝对拿不出好成果。要有序化，必须注入额外的能量。这个能量就是组织者的智慧、配套的效益和措施等。

常说自由探索科研和有组织科研，其实自由探索科研也是有组织科研的一部分。每个研究人员的自由探索科研，于其本人而言是有系列性、有组织性的研究活动，在每个自由探索方向肯定会有人开展相似的研究，自由探索的成果往往也能蕴含着本质性的突破，所以及时组织该自由探索的研究人员共同研讨，往往就是国家重大项目的起源。

有组织的科研中最为人诟病的是“学阀”垄断学术资源的情况。某些重大项目负责人成为了包工头或者分包商，科研产出与研究经费不成正比，与其这样，还不如打成原形、等自由探索成熟之后再来汇聚团队。看看这些负责人单打独斗的能力如何，兼具武功和组织能力的人再来领衔团队开展大项目研究。

结构优化就是优化矢量方向，方向汇聚好了，每个研究人员的力量激发出来了，集成创新就水到渠成。假如纯粹讲集成创新而不梳理矢量的方向，这样的集成创新就是一锅大杂烩，是结构混沌而不是结构优化。