西浦國際商學院:當化學遇到計算機編程,跨專業(yè)學霸是怎樣煉成的?


提到“化學”,很多人腦海中首先浮現(xiàn)出的是用瓶瓶罐罐做實驗的場景。但在西交利物浦大學應用化學專業(yè)畢業(yè)生葛雨欣看來,化學研究還有一個有趣的方向——計算化學(Computational Chemistry);
【MBAChina網(wǎng)訊】提到“化學”,很多人腦海中首先浮現(xiàn)出的是用瓶瓶罐罐做實驗的場景。但在西交利物浦大學應用化學專業(yè)畢業(yè)生葛雨欣看來,化學研究還有一個有趣的方向——計算化學(Computational Chemistry);在該領域,她的實驗室伴侶不是試管,而是計算機。“計算化學屬于交叉性科學,不僅需要扎實的化學功底,還需要計算機編程、數(shù)學方面的知識?!?葛雨欣的畢業(yè)論文導師、化學系丁理峰博士說。葛雨欣在本科畢業(yè)設計階段的研究成果于近期發(fā)表在了物理化學領域的高水平國際期刊《The Journal of Physical Chemistry C》上。作為論文的第一作者,葛雨欣利用分子模擬技術研究了可對抗干旱和溫室效應的新型納米多孔材料。
目前,葛雨欣作為加拿大女王大學(Queen's University)的全額獎學金獲得者,已開始了攻讀碩士的新旅程。隔著13個小時的時差,當她接通母校西浦的采訪電話時,她正在女王大學的實驗室里,工作至深夜?!案鹩晷朗堑湫偷奈髌謱W子,好學、勤奮,且始終保持著對未知領域的好奇心。”丁理峰博士評價道。從大二暑假加入丁博士帶領的SURF(夏季本科生研究基金)項目組開始,葛雨欣邁進了計算化學的大門。在丁理峰博士看來,“創(chuàng)造更多的機會讓學生參與到科研項目中來,注重對學生自主科研能力和跨學科能力的培養(yǎng)”,這正是西浦的育人特色之一。那么,面對人工智能時代帶來的沖擊和挑戰(zhàn),西浦如何培養(yǎng)學生的跨學科學習和研究能力?對于選擇申研或就業(yè)的學生來說,交叉學科的知識累積將為他們帶來哪些機遇?像葛雨欣這樣懂化學、會編程、數(shù)學知識過硬的學子是如何養(yǎng)成的?以下請看來自丁理峰博士的干貨分享。
丁理峰博士:大學教育培養(yǎng)人才,就好像培育一棵大樹一樣,“樹葉”相當于學生獲取的知識,“果實”是學生創(chuàng)造的成果,然而最重要的是對“樹干”的培養(yǎng)——“樹干”就相當于獲取知識的能力、創(chuàng)造果實的能力。大學四年是“樹干”成長最為重要的階段。以化學系的課程設置為例,我們注重的是對學生學習能力的培養(yǎng)、創(chuàng)造能力的培養(yǎng),而不是對學生進行單一的知識灌溉。眾多的化學實驗課、課堂小組項目、SURF項目、畢業(yè)設計項目……都要求學生對最前沿的科學知識點進行自發(fā)的探索和分析。丁理峰博士:我們要求所有入組的學生,在實戰(zhàn)中學習,邊做科研邊學習。葛雨欣參與的我們組的SURF和畢業(yè)設計項目,屬于計算化學的研究,除了化學功底要扎實外,還需要她利用寒暑假時間,在老師和組里博士生的指導下,學習額外的計算機編程知識和數(shù)學知識,有針對性地通過課后自學探索新的知識領域。我們也會鼓勵同學們通過在線的慕課(MOOC)進行學習,線下由老師或博士生進行知識點的反饋和指導。
(圖為西浦執(zhí)行校長席酉民教授在畢業(yè)典禮上為葛雨欣撥穗)丁理峰博士:計算化學相當于“把實驗室裝進電腦”。2013年,諾貝爾化學獎頒發(fā)給了計算化學領域的學者;當前很多有影響力的科研成果都包含了計算化學的參與。計算化學的優(yōu)勢和特點主要集中在三個方面:第一, 計算化學可以預測材料的性能和潛在應用。計算化學不僅可以對現(xiàn)有的材料進行模擬,更有吸引力的是,它還可以對新型材料的潛在應用進行模擬,提供預測。第二, 隨著計算機計算能力的飛速發(fā)展,計算化學將加快科學研究的進程,同時能讓科學研究變得更綠色、投入的資源更少。比如我們組目前使用的高性能超級計算機,能在一周內(nèi)完成對上千種不同材料吸附二氧化碳的性能測試,這在傳統(tǒng)實驗意義上是很難實現(xiàn)的。第三, 計算化學可以精確解釋在傳統(tǒng)實驗條件下無法捕捉的原子層面發(fā)生的化學以及物理現(xiàn)象,由此提供精準可靠的理論基礎,為實驗科學家
提供指導方向。
丁理峰博士:當今社會,知識更迭飛速,無論學術界還是工業(yè)界,對于復合型、交叉型人才的需求是巨大的。在學術界,越來越多的科學成果是基于不同科學領域的覆蓋,比如新材料的研發(fā),很多研究項目都需要結(jié)合化學、材料學、物理學以及計算機科學等不同領域的知識。工業(yè)界的趨勢就更明顯了,尤其是當前最熱門的人工智能領域,是各個學科融合的典型體現(xiàn)。面對這樣龐大的人才需求,擁有交叉性學科學習能力、有過跨學科研究經(jīng)歷的畢業(yè)生,就更容易在申研以及求職中獲得青睞。(記者:石露蕓 攝影:許源源 其他圖片來源:葛雨欣、Shutterstock)
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