1、創(chuàng)新成才 不斷求索吳 海 龍( E-mail: )1我們每個青年學(xué)生都渴望自己能夠盡快有所成就，成為某一個領(lǐng)域的專家，成為成功人士。如何成功，實際上沒有一個固定的模式或答案。2毛主席生前有兩句話，始終激勵著我們這一代人。第一句話是“人是要有一點精神的”。人要有目標(biāo)、有對生活的追求。在人生的每一個階段，有了目標(biāo)，有了追求，這樣就會比較踏實，不會跟著時髦走，會朝著自己所設(shè)定的目標(biāo)，努力去做每一件工作，并把工作做好。當(dāng)然，不會跟著時髦走，與與時俱進(jìn)不相矛盾。3第二句話是“世界上怕就怕認(rèn)真二字”。很多時候，同樣做一件事情，認(rèn)真和不認(rèn)真的結(jié)果非常不一樣。如果我們在做每一件事情的時候，對待每一次選擇的時候

2、，更認(rèn)真一點，可能結(jié)果就會不一樣。作為科學(xué)家，更應(yīng)該對自己的事業(yè)和工作認(rèn)真，要有一種追求完美的精神。4我本人是1978年9月考入湖南大學(xué)的。限于當(dāng)時的條件和歷史的原因，我們這一代人所受的教育是非常殘缺的，沒有接受過什么正規(guī)的人文和數(shù)理化教育。進(jìn)入大學(xué)以后，感到自己的知識結(jié)構(gòu)的殘缺和基礎(chǔ)的薄弱，但同時也感覺到自己有歷史使命感。所以學(xué)習(xí)較努力，特別是到了圖書館，看到那么多的書，非常興奮，經(jīng)常在課外時間閱讀不同的書，想把很多過去沒學(xué)到的知識補一下，感覺生活充實，有奔頭，有目標(biāo)，想為國家做點事，為民族做點貢獻(xiàn)。本人還自薦報名參選校學(xué)生會工作，有意識地鍛煉自己的綜合能力。因此，刻苦努力與勤奮好學(xué)是我們那

3、一代大學(xué)生的光輝寫照。但實際上，與在座的各位比起來，可能基礎(chǔ)要差很多。在大學(xué)三年級時，知道可考碩士研究生，開始利用假期復(fù)習(xí)努力。后來考上了湖大的碩士研究生。5我在湖大求學(xué)過程中，遇到了多位非常好的導(dǎo)師，他們都是中國知識分子的代表，是我們學(xué)習(xí)的榜樣。一位是姚守拙院士，一位是俞汝勤院士，還有沈國勵老師、張志華系主任、陳貽文老師、省環(huán)保局曾北?？偣こ處煹取Ｎ覐乃麄兩砩蠈W(xué)到了很多，他們也給我很多幫助，包括做人做學(xué)問的幫助。他們學(xué)識非常淵博，并且人品也非常好。大家知道有一句名言，叫做：榜樣的力量是無窮的。他們的言傳身教，確實是給我們很大的幫助。6從事科研工作的幾點體會：第一，要從“大處著眼”。選擇課題的

4、時候，一定要選一些大的、有重要影響的問題，要選擇一些對科學(xué)前沿或者對于實際應(yīng)用有重要意義的課題。每個學(xué)科都像一棵大樹。即使是“樹干”，也有樹枝和樹葉。重大的問題，就是“樹干”的問題，我們應(yīng)該更多的去找一些“樹干”問題。需要高屋建瓴。需要有“會當(dāng)臨絕頂，一覽眾山小”的氣概。當(dāng)然，“樹枝”和“樹葉”也很重要，有時候也需要做。7第二，要從“小處著手”。根據(jù)自己實驗室的條件和自己的能力，把大的問題，落實到小的事情和小的課題上，一步一步往前走。這樣就能鍛煉自己的動手能力，以及分析和解決問題的能力。8第三，要“勤于思考”要把科學(xué)研究作為一項事業(yè)，要努力去發(fā)現(xiàn)問題，并且找到解決問題的辦法。9第四，要“善于合

5、作”每個人的能力是有限的，每個人都有長處。如果能夠和更多的人合作，取長補短，往往就能把自己的能力擴(kuò)展了。因為通過合作，你可以通過你的長處來幫助別人，別人則通過他的長處來幫助你。10以目前國內(nèi)的條件，我們怎么樣才能做出比較好的工作？我個人認(rèn)為：我們做大學(xué)本科畢業(yè)論文時，姚守拙老師和沈國勵老師叫我們做PVF膜生物堿藥物電極。當(dāng)時實驗室條件很差，但選題較好，后來我的本科畢業(yè)論文發(fā)表在藥物分析雜志，評價不錯。本科畢業(yè)后，攻讀俞院士的碩士研究生（82年9月），當(dāng)時條件也很差，但俞老師指導(dǎo)有方，使我在液膜酸度化學(xué)傳感器方面的研究工作，有了實質(zhì)性的突破，即有創(chuàng)新性。剛開始，在跟蹤消化國外前沿工作的基礎(chǔ)上，做

6、了大量的探索性實驗，但失敗的多。我們注意不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，自信：失敗是成功之母。從實驗中，我們發(fā)現(xiàn)了某種趨勢，就自己定向合成，又經(jīng)克服重重困難，最后，制成了以甲基二正十八烷胺為中性載體的PVC膜pH離子選擇電極，性能超過前人的報道。后來發(fā)表于國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）的TALANTA學(xué)術(shù)期刊。 1、不一定不好的條件就做不出相對較好的甚至前沿的工作1112有十幾個國家的30多位同行來信索取，有國內(nèi)外同行的綜述論文引用，有權(quán)威專著引用撰述，將我們的工作與當(dāng)時國際上著名的瑞士Simon學(xué)派的工作并列介紹。這個工作確實是比較有特色的，即使過了十七八年，還是不斷地有人引用，還有人在繼續(xù)開展這

7、方面的工作。跨國公司FLUKA十多年來一直在銷售這一活性物，并列出我們的論文。這些工作也成為了俞汝勤院士他們1987年獲得國家自然科學(xué)三等獎的科研成果的組成部分之一。這里，切入點的選擇十分關(guān)鍵，當(dāng)時的條件確實比現(xiàn)在要差很多，但這個例子說明，只要找到合適的切入點，并且用一些新的方法來研究老的問題，就會柳暗花明，就會找到一些新的突破。13這是一本 pH 測定專著的封面14多處引用了俞等的工作,與世界著名的瑞士W. Simon小組的工作并列。15歐洲跨國試劑公司FLUKA161718因為這樣往往可以把復(fù)雜的問題簡單化，從而獲得事半功倍的效果。我在國內(nèi)攻讀的理學(xué)博士學(xué)位，工作主要由三部分組成。論文挺長

8、的。有一部分是做分析化學(xué)計量學(xué)中多元校正。我將它演化為十五種方法，做過系統(tǒng)比較。但總感覺存在欠缺，有局限性?？赡芘c當(dāng)時我們實驗室的分析儀器只能測得光譜有關(guān)，一個樣品得到一條光譜，多個樣品才能構(gòu)成一個兩維數(shù)據(jù)陣列，即矩陣。數(shù)學(xué)領(lǐng)域一般討論線性模型，只有一步。而我們分析化學(xué)做定量分析，需要兩步。多元校正卻由兩個不同的線性模型所組成。數(shù)學(xué)模型與實際解決問題之間存在脫離，主要是實際樣品十分復(fù)雜，存在未知干擾及背景，因此，兩個線性模型之間有可能存在系統(tǒng)誤差。 2、做研究要善于抓住問題的關(guān)鍵。19后來，在日本留學(xué)期間，當(dāng)我有一天知道有儀器可以一次測到一個相應(yīng)數(shù)據(jù)陣時，我馬上記起了原來的困惑，通過閱讀他人的

9、文獻(xiàn)，感覺必須站在更高的角度來分析問題，我從行為科學(xué)中獲取靈感。這行為科學(xué)包括心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、言語學(xué)、社會學(xué)等。將各類問題上升為三線性成分模型，我結(jié)合分析化學(xué)實際，獨立開辟了一個研究新領(lǐng)域。根據(jù)交替最小二乘原理，利用計算機(jī)及原來在湖南大學(xué)學(xué)的MATLAB編程語言，作了許多嘗試，最后獲得較圓滿成功。一篇重要論文的初稿有100多頁，發(fā)表于國際化學(xué)計量學(xué)學(xué)會的Journal of Chemometrics期刊上。 化學(xué)計量學(xué)是化學(xué)量測的基礎(chǔ)理論和方法學(xué)，涉及化學(xué)量測的設(shè)計、優(yōu)化及實現(xiàn)的方法學(xué)和量測數(shù)據(jù)中化學(xué)信息的表述、提取與解析的方法學(xué)。20212223Hai-Long Wu, et al., Jo

10、urnal of Chemometrics, 1998, 12: 1-26.24應(yīng)用三線性成分模型，去解決復(fù)雜體系中待測成分的解析問題。在算法的編程中，則利用具有數(shù)學(xué)意義的主成分分解步驟去解決計算中因共線性可能引起的誤差放大問題。25圖 三維數(shù)據(jù)陣三線性模型的循環(huán)對稱性26三維數(shù)據(jù)陣的化學(xué)秩估計開展三線性數(shù)據(jù)化學(xué)秩估計研究，建立了三線性數(shù)據(jù)化學(xué)秩的基本公式及多種新方法，進(jìn)一步改善了三線性分辨方法的穩(wěn)定性與收斂性。27證明了交替三線性分解方法法對于化學(xué)秩估計偏大的穩(wěn)定性，為構(gòu)建具有此類性質(zhì)的高階數(shù)據(jù)解析方法以及有效處理高階數(shù)據(jù)化學(xué)秩估計問題提供了理論依據(jù)。28 證明了 4 條定理。 定理1： 無

11、模型誤差時，存在化學(xué)秩偏大的解使分辨誤差為0。29定理2證明了交替三線性分辨因子是對應(yīng)的真實化學(xué)因子的線性組合。30定理 3證明了使分辨誤差為0的解為真實化學(xué)因子。31定理4 證明了如化學(xué)秩估計偏大，交替三線性分辨的解包含真實化學(xué)因子。32從這些定理的證明為構(gòu)建全新的高階數(shù)據(jù)解析方法提供了理論依據(jù)。3334圖 四個用于模擬的合成樣的三維熒光光譜，含有一個待測組分和一個未知干擾組分。樣品組成： 1 （標(biāo)樣） : 1.0, 0.0; 2 （標(biāo)樣） : 2.0, 0.0; 3 （待測樣） : 1.0, 1.0; 4 （待測樣） : 2.0, 1.0.35 圖 利用ATLD算法所獲得的熒光模擬數(shù)據(jù)集的

12、一組結(jié)果。C: 相對濃度矩陣；A:相對激發(fā)光譜；B: 相對發(fā)射光譜。 噪聲水平為0.5% 。預(yù)設(shè)因子數(shù)為3。 未知試樣3#和4中感興趣組分的濃度估計的回收率為接近100.0%。 36在該文發(fā)表后沒多久，國際化學(xué)計量學(xué)學(xué)會創(chuàng)始人和前會長、“化學(xué)計量學(xué)之父”、美國華盛頓大學(xué)Kowalski教授等在他們撰寫的綜述性文章中，就將我們的論文作為了原創(chuàng)性工作，以A4大小篇幅予以引用介紹，并給予較高評價?；貒?，俞老師希望我繼續(xù)從事這方面的工作，輔帶博士生、碩士生，又取得了突破性進(jìn)展。后來，國際化學(xué)計量學(xué)鼻祖、美國著名資深學(xué)者M(jìn)alinowski教授的名著以新增章節(jié)形式獨立介紹我們的工作。該書是化學(xué)計量學(xué)的

13、經(jīng)典著作，在美國20年來分析化學(xué)領(lǐng)域引用次數(shù)最多的25部書籍中排名第四，被稱作是“曾經(jīng)教育了一整代化學(xué)計量學(xué)家”的著作。該書新增的三個章節(jié)，以長達(dá)4頁的顯著篇幅介紹并評述了我們的工作，收入了我們發(fā)展的三個三線性分辨及校正新方法。 37化學(xué)計量學(xué)創(chuàng)始人之一的Kowalski及其小組在為分析化學(xué)百科全書撰寫的高階校正的章節(jié)中，詳細(xì)闡述了我們建立的交替三線性分解方法。38Kowalski等指出，交替三線性分解方法盡管沒有采用約束，反而改善了傳統(tǒng)方法，其收斂比傳統(tǒng)方法快。39Kowalski等指出交替三線性分解方法一般情況下給出的濃度預(yù)測優(yōu)于傳統(tǒng)方法，且收斂速度大大加快。40美國Malinowski教

14、授的專著“Factor analysis in chemistry” 第三版（2002年出版，John Wiley & Sons, Inc.）詳細(xì)介紹了本室建立的五種新的化學(xué)計量學(xué)方法。41本鄰域的主要理論期刊國際化學(xué)計量學(xué)會的學(xué)術(shù)刊物“Journal of Chemetrics” 曾為Malinovski教授出版榮譽專集,該刊的北美主編Gemperline教授為專集撰寫專論,指出Malinowski教授的專著”Factor analysis in chemistry”是曾經(jīng)教育了一整代化學(xué)計量學(xué)家的著作.42Malinowski教授的專著“Factor Analysis in Chemist

15、ry” 是20年來分析化學(xué)領(lǐng)域在美國引用次數(shù)最多的25部書籍之一，引用次數(shù)名列第四。43特別值得指出的是，該書新增的講述三線性分解方法的章節(jié)中，其三個部分皆為本室發(fā)展的三種新型的化學(xué)計量學(xué)方法，長達(dá)4頁，即交替三線性分解方法、交替同時對角化方法與偽交替最小二乘方法。44Malinowski指出，若兩因子在某方向相似而在其它兩方向不同，傳統(tǒng)方法收斂極慢或不能收斂于化學(xué)解，而Wu等提出的三線性數(shù)據(jù)解析新思想交替三線性分解方法克服了這一困難。45Malinowski指出，傳統(tǒng)方法對于三線性模型化學(xué)秩估計過于敏感。如三線性模型化學(xué)秩估計不當(dāng)，傳統(tǒng)方法將陷入計算滯緩區(qū)，產(chǎn)生無化學(xué)意義的解。我們設(shè)計的三線

16、性數(shù)據(jù)解析新方法交替同時對角化方法卻具有化學(xué)秩估計的穩(wěn)定性，它不僅克服了傳統(tǒng)方法所涉及的兩因子退化問題，且收斂大大加速。46結(jié)合發(fā)現(xiàn)的雙對稱性與交替三線性分解方法的思想，本室提出的偽交替最小二乘方法也為Malinowski的專著收入，并指出偽交替最小二乘方法是交替三線性分解的進(jìn)一步改進(jìn)，它免除了交替三線性分解對三個方向?qū)ΨQ性的要求。47Malinowski的專著中高階數(shù)據(jù)解析章節(jié)收入的本項目三個三線性分辨新方法。48H. L. Wu, Y. Q. Feng, M. Shibukawa and K. Oguma, Analytical Sciences, 1997,13, 99-106.H. L

17、. Wu, M. Shibukawa and K. Oguma, Journal of Chemometrics, 1998,12,1-26.H. L. Wu, R. Q. Yu, M. Shibukawa and K. Oguma, Analytical Sciences, 2000,16,217-220.J. H. Jiang, H. L. Wu, Z. P. Chen and R. Q. Yu, Analytical Chemistry, 1999,71,4254-4262.J. H. Jiang, H. L. Wu, Y. Li and R. Q. Yu, Journal of Che

18、mometrics, 1999,13,557-578.Y. Li, J. H. Jiang, H. L. Wu, Z. P. Chen and R. Q. Yu, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2000, 52, 33-43.J. H. Jiang, H. L. Wu, Y. Li and R. Q. Yu, Journal of Chemometrics, 2000,14 15-36.Z. P. Chen, H. L. Wu, J. H. Jiang, Y. Li and R. Q. Yu, Chemometrics and

19、 Intelligent Laboratory Systems, 2000, 52, 75-86.Y. Z. Cao, Z. P. Chen, C. Y. Mo, H. L. Wu, and R. Q. Yu, Analyst, 2000, 125, 2303-2310.Z. P. Chen, H. L. Wu, Y. Li and R. Q. Yu, Analytica Chimica Acta, 2000, 423 187-196.Y. X. Tan, J. H. Jiang, H. L. Wu, H. Cui and R. Q. Yu, Analytica Chimica Acta, 2

20、000, 412, 195-202.三線性數(shù)據(jù)分析的部分研究成果：49活躍于國際化學(xué)計量學(xué)研究領(lǐng)域前沿的幾位著名人士撰寫了專題綜述論文，將國際心理計量學(xué)界、化學(xué)計量學(xué)界當(dāng)時認(rèn)為最好的兩個代表性算法與我們發(fā)展的六個新算法進(jìn)行了系統(tǒng)比較。阿根廷、西班牙幾個研究小組采用我們發(fā)展的方法用于多個熒光分析體系，短短數(shù)年先后在國際著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了近十篇學(xué)術(shù)論文。這些論文表明，我們發(fā)展的自加權(quán)交替三線性分解算法（SWATLD）是國際同類工作中性能最好的，映證了我們主導(dǎo)的研究工作在國際的原創(chuàng)性和先進(jìn)性，并預(yù)示了較大的發(fā)展應(yīng)用潛力。 505152西班牙Bohoyo Gil研究組在食品藥物殘留分析中使用我們提出

21、的SWATLD法，取得了好的結(jié)果蜜蜂樣中磺胺測定53從分析結(jié)果的橢圓聯(lián)合置信區(qū)間圖判斷，使用SWATLD法的結(jié)果稍優(yōu)于PARAFAC法。 54阿根庭研究組：人血中萘普生與水楊酸及人尿中萘普生、水楊酸及代謝產(chǎn)物水楊尿酸的測定55 他們使用PARAFAC法與SWATLD 法，人血中萘普生與水楊酸的測定結(jié)果，對高濃度水楊酸，僅SWATLD結(jié)果合格56 對高濃度水楊酸，僅SWATLD結(jié)果合格。可能是由于SWATLD 對偏離線性較不敏感57阿根庭研究組：用于藥物與血清中布洛芬的測定58 阿根庭研究組作者寫道：SWATLD方法具有收斂快、對計算用的組分?jǐn)?shù)不敏感等優(yōu)點?！案鶕?jù)我們的經(jīng)驗，比其它三線性方法的結(jié)

22、果更好”59阿根庭研究組:用于血清中復(fù)雜背景下吡羅昔康的直接測定60血清中吡羅昔康測定結(jié)果61 分析結(jié)果的橢圓聯(lián)合置信區(qū)間圖（EJCR）。 SWATLD方法的結(jié)果較好62西班牙研究組：血清與藥物中酰胺咪嗪的測定63選擇了使用PARAFAC法與SWATLD法并與N-PLS比較64PARAFAC法與SWATLD法給出了最好的結(jié)果65西班牙Espinosa-Mansilla研究小組用我們提出的自加權(quán)交替三線性分解算法SWATLD解決人尿氟代喹諾酮代謝產(chǎn)物分析的難題獲得成功66他們試驗用自加權(quán)交替三線性分解算法SWATLD并與PARAFAC比較67SWATLD：不要求預(yù)知體系中組分?jǐn)?shù)68人尿中氟代喹諾

23、酮代謝產(chǎn)物分析：五種方法的分析結(jié)果比較69作者優(yōu)先推薦SWATLD方法。此法運算速度也最快70我們在三線性分解成分分析的理論及應(yīng)用方面的系列研究工作，作為“復(fù)雜體系成分分析與波譜解析的化學(xué)計量學(xué)研究”這一科研成果的第一組成部分，先后獲得了2002年度湖南省科技進(jìn)步一等獎和2003年度國家自然科學(xué)二等獎（俞汝勤、梁逸曾、吳海龍、沈國勵、蔣健暉）。71 俞汝勤院士領(lǐng)銜的“復(fù)雜體系成分分析及波譜結(jié)構(gòu)解析的化學(xué)計量學(xué)研究” （俞汝勤、梁逸曾、吳海龍、沈國勵、蔣健暉 ）榮獲2003年度國家自然科學(xué)二等獎727374757677783、要善于做學(xué)科交叉，善于合作，互相取長補短。對于我們來說，一直想解決復(fù)雜

24、體系的解析這一難題。我們已有了許多現(xiàn)代分析儀器，可獲得大量的測試數(shù)據(jù)。但我們的目的是解決實際的分析問題，不是數(shù)據(jù)。我們要用到數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機(jī)科學(xué)方面的知識，當(dāng)然化學(xué)的知識是不可少的。這樣，我們需要注意學(xué)科交叉，需要不斷學(xué)習(xí)。794、要有好的想法（idea）和踏實的工作能力 我特別希望同學(xué)們，能夠更多地去培養(yǎng)自己的實際工作能力，包括實驗方面的動手能力。中國的大學(xué)生，與國外的比，與美國、歐洲、日本的比，我個人覺得理論方面和基礎(chǔ)知識方面不比他們差，甚至可能比他們還要雄厚一點，但是在動手能力方面，解決實際問題的能力方面，我覺得還是需要加強(qiáng)。否則，雖然你有很多好的想法，但由于沒有實際動手能力或者這方面能力比較弱，有時候可能什么都做不出來。 80對于在座的各位而言，打好基本功，十分重要。首先要把自己的課程學(xué)好，只有具備基礎(chǔ)知識，才能