Broacview® www.broadvfew.com.cn 考元、 電子工業出版社． PUBLISHING HOUSE OF ELECTRONICS INDUSTRY http://www.phei.com.cn 山
Broadview® www.broadview.com.cm BROADVIEW INFORMATION CO.，LTD. ◎ 本書是由管理和培育出世界上最大的機器人研究所的卡內基•梅隆大學教授金出武雄先生對其日常研究、生活和學習的經驗進行收集整理而成的一本小冊子。 ◎ 書中用作者親身經歷的大量事例極具趣味地描述了許多有效的科研法則，例如，“海闊天空的構思”、“跳出現有的成功”、“KISS方法”、“用情景推動研究進展”、“運用智慧體力”、“從‘做不到’重新開始”、 “在與他人的交流中完善自己的構想”等。 ◎ 本書還用大量的篇幅，語重心長地為下一代即將承擔未來的年輕人如何進行科研、如何進行創新、想得到一定成就應該具備什麼樣的能力提供了必要和及時的指導。 ◎ 本書不僅適合科研人士，應該說是適合任何讀者閱讀，因為它能對自己工作、學習和生活在解決問題方面會有許多參考價值。 ISBN 7-121-02939-1 9 787121 029394> www.dearbook.com.cn 網上訂購： 第二書店•第一服務責任編輯：孫學瑛責任美編：張子建本書貼有鐳射防偽標誌， 凡沒有防偽標誌者，屬盜版圖書。 ISBN 7-121-02939-1 定價：25.00元考元問題解決の 技術電子工業出版社• Publishing House of Electronics Industry 北京•BEIJING
內容簡介本書是由管理和培育出世界上最大的機器人研究所的卡耐基•梅隆大學教授 Takeo Kanade 對其日常研究、生活和學習的經驗進行收集整理而成的一本小冊子。本書不僅用作者親身經歷的大量事例極具趣味地描述了許多有效的科研法則，如“海闊天空的構思”、“眺出現有的成功”、“KISS 方法”、“用情景推動研究進展”、“智慧體力”、“從‘做不到’重新開始”、“在與他人的交流中完善自己的構想”，等等，而且更是用大量的篇幅、語重心長地為下一代即將承擔未來的年輕人如何進行科研，如何進行創新，想得到一定成就應該具備什麼樣的能力提供了必要及時的指導。 本書不僅適合科研人土，應該說是適合任何讀者閱讀，因為它能對自己工作、學習和生活在解決問題方面會有許多參考價值。 本書尤其適合在校大學生、研究生在思考如何培養自身能力，如何發展自我的時候參考閱讀。 Shiroto Noyoni Kangae Kuroto Toshite Jikko Suru by Takeo Kanade Copyright © 2003 by Takeo Kanade All rights reserved. Original Japanese Edition published by PHP Institute, Inc. Simplified Chinese translation rights aranged with PHP Institute, Inc. Through Japan Foreign Rights Centre. No part of this book may be reproduced or transmitted in any for or by any means, electronic or mechanical， including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission in writing from the Proprietor. 本書中文簡體版專有出版權由 PHP Institute, Inc.授予電子工業出版社，未經許可，不得以任何方式複製或抄襲本節的任何部分。 版權貿易合同登記號圖字：01-2005-1634 圖書在版編目（CIP）資料像外行一樣思考，像專家一樣實踐科研成功之道/（日）金出武雄著；馬金成，王國強譯.一北京：電子工業出版社，2006.8 ISBN 7-121-02939-1 I. 像•II.①金•②馬•③王•班.科學研究一研究方法 IV.G304 中國版本圖書館CIP 資料核字（2006）第083468號責任編輯：孫學瑛印刷：北京智力達印刷有限公司出版發行：電子工業出版社北京市海淀區萬壽路173信箱郵編 100036 經開印定銷：各地新華書店本：980x640 1/16 印張：14.5 字數：133千字次：2006年8月第1次印刷價：25.00元凡購買電子工業出版社的圖書，如有缺損問題，請向購買書店調換。若書店售缺，請與本社發行部聯絡。聯絡電話：（010）68279077。質量投訴請發郵件至 zlts @phei.com.cn，盜版侵權舉報請發郵件至 [email protected]。
序 1991年，當我還在卡內基•梅隆大學讀博士的時候，就結識了金出武雄（Takeo Kanade）教授。作為一位研究機器人的科學家，金出教授在學術上的成就，令許多人高山仰止。我還記得他的很多精彩演講，特別是他關於寫論文要像寫偵探小說那樣引人入勝的獨特觀點。 金出教授嚴謹治學的精神，更是我們學習的榜樣。每天深夜我開車回家，途經他的辦公室，總能見到他還在忙碌的身影。 在本書中，金出教授依據自己幾十年科研和教學的體驗，利用日常研究和生活中經常能夠遇到的事例作為論據，深入淺出地向我們講述了一種看似簡單、卻極其深奧的科研法則——像外行一樣思考，像專家一樣實踐。 在看似枯燥的科學研究的工作中，有許多思想和方法值得我們去關注，比如，要勇於捨棄固有的思想、最大程度地發揮構想能力、積極主動地與同行交流等。這就需要我們的年輕學生在他們的科研道路之初，就能瞭解和掌握科研成功的一些最根本的道理和技巧，這也正是本書的真正價值所在。 金出教授在美國研究教學多年，對美國科研創新文化有自己獨到的見解。在本書中還有很多關於日本學生與美國學生的比較。他更大膽批評日本學生溝通技巧的不足及創新精神的欠缺。他的很多建議對於今天的中國和我們中國學生，也非常有參考價值。中國正面臨著在全球經濟、科技、人才的一體化程序當中，如何找到自己的長項和弱處，以保持創新發展進步的課題。 科學研究是一項嚴謹的工作，但又是一項非常有趣的工作。科學研究的成果將潛移默化地影響著我們未來的生活。因此，我希望未來能有更多的人從科學研究中找到快樂，在快樂中發現人類未來文明的希望。 沈向淨微軟亞洲研究院院長 •IV•
向創新發出邀請 NO1 培育擔負電腦科學的尖端和未來的年輕頭腦。 現在的我，作為美國卡耐基•梅隆大學（CMU）的電腦科學和機器人研究所的教授，已經把美國作為我生活的據點了。 坐落在賓夕法尼亞州匹茲堡市內的美國卡耐基•梅隆大學，以計算機科學而聞名，和麻省理工學院（MIT）及斯坦福大學一起被公認為電腦科學技術最強的三所大學。CMU 的很多教授都獲得過有計算機界諾貝爾獎之稱的圖靈獎。而且，研究所裡面，聚集了來自美國， 乃至全世界的年富力強、充滿自信的頭腦。儘管美國被認為是世界上計算機技術最發達的國家，我們仍然要繼續深入研究並培育肩負未來的年輕頭腦。 我去美國是在1980年的春天，那時，我三十五歲。在那之前， 我是京都大學的學生，並考上研究生，然後做了大學老師助教、教授助理，走的是典型的日本大學教師的道路。之後，我向從來沒有想過在美國生活的妻子許諾，我們只待五年的時間，於是就帶著五歲的兒於和只有九個月的女兒來到美國。然而從那以後，這個承諾一直沒能實現，不知不覺中，二十多年過去了。在美國期間，我參與了人工智能、帶攝像眼的機器人和系統開發等各種各樣的研究。 這其中包括：自動駕駛橫穿了美洲大陸的汽車：能夠進行火星探查和火山口探查的機器人；能夠自己控制飛行的直升飛機：透過固定攝像機、飛機上的相機來自動監視廣闊範圍的監視系統：以三維的數據模擬現實的房間，能夠在穹形空間內，使用可以在觀眾周圍環繞並且顯示的新型影片回放系統等。 從 1991年開始的十年間，作為機器人研究所的所長，我得到了在擁有兩百多人的研究專家、全世界最具盛名的機器人研究所裡鍛鍊的機會。華爾街日報也特別刊登了《在機器人研究所的幫助下》的文章，並將匹茲堡定為全美重點發展的十三個城市之一，稱之“機器堡”（Roboburg）。 美國的大學厭惡形式，重視自的氣氛。聚集在一起的教授同事和學生們來自世界各地，都有著各自國家的文化。與其說是指導年輕的研究生和工作人員，不如說和他們在一起，思考新的機器人技術理論，開發各種各樣的系統。雖然說研究有壓力，但其中充滿了樂趣。 NO2 簡單的思考經過那段研究生活，我最為感慨的就是：成功的觀念往往是極其簡單、明快的。美國著名學者從世界上極為普通的問題入手，開始進行研究。 比如會提出如下普通的問題： “要是能做到這種事，不是很有趣嗎？” “難道你不覺得這樣有些不方便？” “人們為什麼能做這種事情呢？” 卡耐基•梅隆大學的權威，H•西蒙教授曾在經濟學方面獲得諾貝爾經濟學獎，心理學方面獲得堪稱日本文化勳章的總統獎章，計算 •VI•
機科學方面獲得學術界最高的獎項圖靈獎，被譽為現代的文藝復興者。他經常使用被稱為“河內之塔”的迷題來探討人解決問題的能力是怎樣的一種構造。 通常會有這種情況：人們在聽到那些很難的事情或者是很重要的發明的構想時，往往都會認為：“什麼呀！就這我也能想到！” 實際上，電腦科學與技術方面的基本思路是極其簡單的，有時候甚至被認為是外行人的想法。現代因特網的原型是20世紀60年代的最初的計算機網路計劃。而發起這項計劃的便是美國國防部 （DARPA）的專案經理B•卡恩。他最初的想法是：“如果把計算機都連線起來的話，軍事上要是遭受前蘇聯的攻擊，即使一處計算機被破壞也可以繼續工作，而經濟上，美國東西海岸有三小時的時差，把計算的任務分散開來會比較有利。”這種想法，多少是有些超越常規的。 還有，在電腦科學中，有一種叫做“同步”的重要技術。比如像旅行社和飛機場售票處都可以便捷地加入機票預訂、變更等資訊。 這種“同步”技術就是在多個程式中需要共享一個檔案（就像預約記錄檔案）時所使用的技術。 如果在一個程式修改檔案的同時也允許其他的程式修改檔案，勢必會產生檔案內容衝突。如果軟體技術人員對這種衝突一無所知的話，會引起很多麻煩。 “同步”就是防止這種現象產生的高階技術。它的基本構成部分是軟體科學巨人 E•戴庫斯特拉發明的“訊號量”。而“訊號量”一詞，正如字面意思所指，最初就是鐵路中使用的臂板訊號機。當列車經過某一線路區間時，臂板如果是放下的，表示列車可以透過（也就是可以開始修改檔案）。但是，當列車進入時，臂板就會抬起。如果臂板是拾起的，則表示不可以進入。列車從區間離開時（就是修改文件結束），臂板落下，接著處理下一輛列車。“同步”就是這樣一種原 •VII•
理。雖然表面看起來很難，其實也只不過是在計算機上實現了臂板信號機的功能。 NO3 像外行一樣思考，像專家一樣實踐構思，必須單純，坦率，自由，簡單。那麼，影響這種坦率、自由構思的最大障礙是什麼呢？是對知識的輕率態度—自以為已經知道了。 一旦以為自己有了知識，就裝做無所不知的樣子說“哦！那個很難”“不應該那樣考慮”。像我們這樣被稱為大學教授的業內人士，經常會說：“你這個想法啊，那幾年也有人這麼做過，但是沒有成功。” 就像是在顯示自己的博學一樣。其實，所謂的專家是學會了分析“這樣情況下應該怎樣做才能夠達到成功”的人。一心認為自己對這個領域非常熟悉的話，很容易使自己產生構思的視野變得狹窄。 最初的構思往往來自於各種希望和想像。比如：“要是能這樣就好了”“如果這種時候能這樣的話，應該可以成功”。即使是從未有過的希望和想像也無所謂。擺脫束縛反而會產生全新的構思。關鍵在於積極的態度，堅信“一定能成功”。 但是，將構思轉換成現實還是需要豐富的知識和熟練的技術。構思再好，蹩腳的作品也不能很好地執行，因為畢竟術業有專攻。 計算機的發展過程也證明了這一點。早期的計算機體積大、價格高，需要特別穩定的電源，需要一個條件完備的有空調的機房。接著出現了微型機，其電源只需要普通的插座，可以放置在普通的房間， 有了像玩具一樣的磁帶裝置。對用慣了大型機的人來說，迷你型的機器看起來有點靠不住，但迷你型計算機的出現已經表明計算機從一個用於科學計算的機器過渡到了一個可以控制系統的機器。將計算機的應用範圍廣泛擴大的，既不是IBM 也不是 UNISYS，而是新出現的 DEC公司。 •VIl•
進一步使計算機能夠做到每人一臺，能夠放在桌子上，成為個人從事日常事務處理的PC，這種IT 革命的源頭發起人是計算機行業外的施樂公司的Palo Alto 部門。還有，模擬機器人、寵物機器人的先行者，也是被公認為非專業開發機器人的本田公司和 SONY 公司。但是 DEC 也好，施樂也好，本田以及 SONY 都是毋庸置疑的超一流的技術公司。所以才能將構思付諸現實。 我確信這種現象是研究開發的秘訣，並總結成一句“像外行一樣思考，像專家一樣實踐”，當我將這句話告訴我的朋友和學生時，本書的標題便是由此而來的。 NO4 長期旅居國外的生活詢問那些長期在國外居住的人，總有兩個共同現象。 一個是我稱之為“外行社會學”的現象。和我們相比，他們張口便開始說：“在美國啊，在日本啊⋯⋯”因為每天生活在各種習慣與思維方式不同的社會中，即使不是自己的專業，也總是不由自主地發表關於文化或者社會制度方面的意見，並且在言語中經常穿插些自己的軼聞趣事。 另一個就是特別愛國的現象。當有關於日本的話題出現時，就開始站在一個日本人的立場，因此假使被表揚，心情固然很好：但若是被批評，就開始辯護並反擊，於是不知不覺中開始把自己當成日本人的代表，愛因情緒高漲起來。在電視裡看見日本人受到不公正的待遇時就不由得滿腔憤慨。與此同時，雖然自己不會說“我可是日本人的代表”，卻總要求別人接受自己對日本的想法。 因此，如果和各種日本人一起吃飯的話，總會提起這樣的事。前面提到的“像外行一樣思考，像專家一樣實踐”也是其中之一。 聽過我所說的之後，有很多人表示“你的話，全是謊話、幾乎都是謊話、是玩笑、像是真話、是真話、是自吹自擂、雖然是很有建設 •IX•
性的想法但⋯•雜七雜八很有意思”。於是我想，要不要把這些收集起來，寫一本書。這本書就這樣誕生了。 在日本，我們可以假定大家能夠在沉默中交流文化和看法。但本書所記述的內容，並不限於美國，而是透過來自世界各國的、有著不同的文化與看法的人互相接近，奮鬥、研究、解決問題之後得出的經驗。 因此，作為一個研究人員的趣事，書中所舉的例子和事實是本書的核心。但是，我所陳述的思想並不限於研究所、家庭、商業、 事務所、工廠，等等，我認這是廣泛適用的。希望大家在讀的時候，能夠相應地把“研究問題”替換成“新計劃”，“大學”替換成 “公司”，“學生”替換成“部下”，等等。 字首 meta 的意思是“關於那個的，更高層次的”。副標題“解決問題的高階技術”中的“高階”就是這個意思。 實際上，我們每天的生活，就是在不斷地解決問題。如果，這本書的內容能給人們提供一條解決問題的新途徑的話，我將不勝榮幸。 最後，對於努力收集關於我的錄音磁帶，以及我在學會和雜誌等發表過的各種文章並最終整理成書的山田修、岡村啟嗣和 PHP 研究所出版社的木南勇二表示衷心的感謝！ 金出武雄 2003年5月美國賓夕法尼亞州匹茲堡市 •X
日永