【中國科學報】陳有華:算一算 更接近科學真相
時間:2024-01-31

 
 

  

 

  陳有華 受訪者供圖 

   本報記者 楊晨 

  陳有華的書桌上,有一個A4紙大小的厚皮記事本。里面少有文字記述,更多的是一行行推導公式,或者折線圖。

  “像這幅圖,就是我模擬的物種隨氣候變化的衰減趨勢,然后再根據這個猜想,結合數據驗證建立模型?!标愑腥A向記者介紹,這樣的“草稿本”摞起來,足足有他半個人高。“從大學開始,我就有一邊思考一邊打草稿的習慣,寫下來,學術思路會更清晰?!?/p>

  數學計算和推導是陳有華工作中必不可少的一環。他是中國科學院成都生物研究所的一名研究員,長期從事生物多樣性保護中統計建模這一細分方向研究,即將數理統計方法融入多樣性研究,讓復雜的生態學現象與過程描述更定量化。

  雖然草稿本里大部分推算以失敗告終,但陳有華堅信,科研的本質是追求量變到質變的過程。“路漫長且曲折,靠的是堅持?!?/p>

  尋真相 把生物多樣性研究“定量化” 

  在廣闊的生物界,繁衍著豐富多彩的動植物。但在陳有華的視角里,這個世界就像一個沙盤,“小林子里,有兩棲動物、爬行動物、昆蟲,也有草地、灌叢和參天大樹,偶爾有鳥群飛過?!倍龅模褪歉┥泶蛄恐潮P的每一個角落。

  以生物學為基礎,他著眼多樣性研究,將涉獵的領域拓展至生態學,并深入探討生物與環境的關系。

  “然而這個過程中,光靠觀察和實驗還不夠?!彼趯暧^生態以及進化保護的研究中引入了數理統計學的方法和理論,盡量讓生物多樣性研究更加定量化?!坝腥藭X得,自己所收集的數據夠全了,不必再去統計和推斷?!钡愑腥A堅持認為,所有的自然科學研究都有不確定性。

  地球探測衛星的視角再廣,也無法完全看清地面每平方米內的每個物種個體;紅外相機的安裝盡管為野外調查提供了極大便利,但也存在可靠性問題?!斑@些還是得靠數學統計幫忙回答?!标愑腥A說,即使實驗控制得再精妙,測量誤差永遠存在。而數理工具的運用,就是讓結果更精準、更逼近科學真相。

  最近,他從艾倫 圖靈密碼學理論中獲得靈感,基于泊松分布開發了一個簡單的估算工具,用于預測野外調查中發現單個新物種的最小距離。“物種的分布一般受其生物學規律和人類活動的影響,但此次研究設計的估算工具純粹是從數字中找規律,是分析了一系列調查數據后開發的模型?!彼謱⑦@一模型升級,提高野外調查的成本效益。

  爛筆頭 在“打草稿”中撥云見日 

  生物多樣性的研究被認為“很抽象”?!暗易龅?,就是從抽象到具象,從宏觀到微觀,探討一個又一個具體問題?!痹陉愑腥A眼中,一個區域內的調查數據不僅呈現的是個體數、形態特征等信息,還隱藏和反映了多個生態學道理,例如物種共存、性狀替換或區域內資源承載力等。

  “我可以針對一組數據問無數問題,思考的過程也是將抽象‘落地’的過程?!碧岢鰡栴}后,陳有華就用數學和統計的知識去解答,化成筆下一個個公式。針對一些特定問題的解答,如果沒有現成的模型或方法,就得自己去構建。

  平時,陳有華喜歡走路或坐地鐵上班,因為這一路上他有足夠的獨處時間和精力去思考。陳有華的書桌上,總會準備一個筆記本,有了點子就進行筆算。向上或向下的變化曲線預測、一步步連貫的推導過程,都在一頁頁紙中肆意呈現。

  陳有華一坐就是大半天,雖然總是提醒自己要按時吃飯,但不想靈感被打斷,因此寧愿錯過飯點。頭腦風暴又很費腦,所以陳有華喜歡吃重油重鹽的食物,他常自嘲“過勞肥”,體形管理不太理想。

  在草稿本上天馬行空的時刻讓陳有華極為享受。最近,他正在研究“生境到底損失到何種程度才會導致物種滅絕”這一問題。從群落分析的角度,他抽絲剝繭,推導出一個大致的公式?!爱斠宦涔P,一切‘化繁為簡’、撥云見日時,感覺太美妙了?!?/p>

  數理統計學畢竟不是陳有華的專業,所以他一邊自學相關理論,一邊尋求跨界合作?!爱吘惯@項研究工作開始會很抽象,我自己要思考,也要說出來,和他人討論獲得更多啟示,就算偶爾產生分歧也無所謂?!?/p>

  如今的科學領域更加細分化?!熬拖翊髽涞母粯?,盡管細,但相互關聯,共同撐起大樹的枝繁葉茂?!?/p>

  行千里 勇于闖入“無人之境” 

  做研究,“紙上得來終覺淺”。陳有華不僅要埋頭寫,還要行千里路?!盁o論是生態學,還是生物多樣性研究,分類學都是基礎中的基礎,這也意味著野外調查的重要性?!?/p>

  一年中不少時間,陳有華的課題組都會“泡”在野外,畢竟實驗和論證所需的數據大多需要采樣來獲取??瓷?、做樣方、走樣線、查物種、做記錄……野外跑得越多,陳有華的思路就越開闊。

  不久前,陳有華和不同領域的研究人員一同到貢嘎山做生物多樣性與地質多樣性調查。受前年地震影響而閉園的海螺溝景區剛好恢復開放,一行人直奔冰川深處。

  越往里走,越難見人跡。當他們決定順著曾發生過滑坡的山體往下走時,同行人有的擔心風險而止步,陳有華則與上海一位做應用數學的學者繼續前進。

  “到了山體底部,我們發現了一些比較奇特的地質地貌,拍了不少照片?!标愑腥A覺得,這一趟來值了。這就是科研的意義:勇敢去闖無人區,看到別人看不到的風景。

  “我所涉及的研究領域,就好像一個‘無人區’。”陳有華說,數理模型的搭建往往比較復雜,需要花費大量時間?!白罱K得出的研究成果,一時也不可能徹底解決什么實際問題?!?/p>

  他對科研的信念,就是更好地認識自然,為保護生態提供數據支撐。這幾年,陳有華取得了不少科研進展,有的證明了全球林棲脊椎動物的“滅絕債務”始于第二次工業革命伊始,有的厘清了全國兩棲動物多維多樣性空間格局,并提出了一系列保護優化措施……

  “盡管目前的研究仍處在一個‘量變’的過程,也許我終其一生,都達不到‘質變’,但只要對他人的研究,以及對生態環境的保護和可持續發展有所啟發,我就很滿足了?!标愑腥A坦然地說。

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