昨天應梁國淦教授的邀請，去中研院應用科學中心演講，題目是Accelerating Big Data Applications from System Perspectives，跟從事科學研究的朋友們聊聊異質計算的應用。
首先，我一點都不意外，不少從事科學研究的朋友，早就在用GPU做科學計算，因為我當年在超級電腦上做研究，跟這個族群很熟，因為他們是最會嫌電腦不夠快的使用者。
會後閒聊時，我很籠統地問：「大家中學時讀的那些科學理論，有多少是實際上有用的？有多少科學的問題是可以用公式推導出來的？」
顯然，之所以會來做「應用科學」，應該就不是只做基礎研究和理論研究，之所以會來用GPU來做研究，應該就是希望借助計算模型，來探索實際的科學應用問題。所以大家笑笑的說，小時候學的理論，要連到應用，距離還頗大的。
小時候常見的考題：「如果只考慮地心引力，請問一公斤的棉花和一公斤的鐵從同一高度落下，何者先落地？」標準答案是「同時落地」，因為把問題簡化到只有地心引力的存在。但真實世界要考慮的因素遠遠不只這個，要考慮多的因素時，根本不可能有公式解，也不可能每個參數都去做實驗，只好想辦法建立精準的計算模型去預測物理行為。
在國外，計算方法早已與理論方法、實驗方法並列，成為科學性解決問題的重要方法，但是在國內，大部分教的還是理論和實驗，而根據這些朋友，以物理系為例，課程內容大致上還停留在二、三十年前的思維。當然，基礎理論和實驗的訓練，還是有其意義，我只是想強調，如何把這些訓練延伸，用以解決實務問題。
我在讀博士班的時候，研究過好幾個科學工程計算的應用，包括需要用到應用力學和材料科學的「汽車碰撞模擬」、需要用到電磁學的「陣列天線模擬」，現在的研究計畫需要微觀的物理模型來模擬光子和質子打進人體之後的行為。
我想對我來說，小時候的科學訓練是有幫助的，但如果沒有電腦和計算方法，這些簡化過的科學知識，只不過是知識，沒有什麼價值。因為在現實世界上，能夠用公式解答的問題實在太少。
有趣的是，就在寫這篇心得時，收到台大物理系高英哲教授的來信，計算科學是他們量子與科學工程中心（CQSE）很重要的一部分，希望我去給演講，談談我的研究。
我當然說好，我也樂見台大、中研院多多借重計算科學來從事科學研究。不光是物理系，其實很多學門都可以採用計算方法來做出重要的研究成果，但這個需要計算思維（computational thinking），大家慢慢會體會到，我們提倡中小學生應該要學學程式寫作（coding），不是為了要繁榮資訊系和資訊產業的私心，而是希望培養各行各業所需要的人才。
使用電腦發揮出特定專業領域的價值，是各個產業要進步的重要途徑，但這並不簡單，需要有能夠從理論連結到實務的人才。需要從小培養計算思維，再從大學進行跨領域的研究，才能培養這樣的人才。
喔，還有一件事（one more thing），除了計算、理論、實驗三種方法之外，「數據分析」（data analytics）也已經成為新興的第四類科學研究方法。借助強大的運算能力和機器學習，能夠做到以上三者無法達到的成就，要進行巨量的數據分析，當然就更需要計算思維了。
然而，我們要訓練學生的，當然不只是計算思維。何況，如果只是把程式設計課程加進中小學，但學生從小到大仍舊要面臨一連串的考試，那麼恐怕有了計算思維，也只能像機器人一般做些符合邏輯的工作，還是欠缺未來社會需要的活用知識的能力。
不會活用知識的事情在我們實驗室裡，每天都在發生，所以我知道會寫程式還不夠。我想不會活用的主要原因有兩個，遠因是「小時候死背解答應付考試」的後遺症，近因則是「長大後缺乏活用知識的經驗」。
先談談遠因吧。我的記憶不好，所以無法善用「死背解答應付考試」這招，但小時候怕考不好挨打，只好加強推理能力。我很羨慕那些記憶力超強的朋友，例如昨天在中研院遇到大學社團的社友，竟然還記得20多年前我們某位共同朋友的歷任女友的名字！
但雖說死背解答有助於範圍明確、考古題眾多的考試，我發現慣於如此做的學生，不但在創意和創新上較弱，更是無法融會貫通一個大領域。只要遇到新的問題，或是複雜的問題，就立馬要找人幫忙，或是萌生挫折感。
所以，我覺得我們的中小學教育過於死板，拼命塞東西給學生，樣樣都可能考，那他們很多人為了考好成績，從小就什麼都得要用背的。就算覺得很多知識都很重要，學了以後會有用，但實際上長大後真的會記得這些知識嗎？到時候會活用嗎？如果不會的話，這就是錯誤的教育思維。
我個人不喜歡以前念書時候的數學競試和現在的資訊奧林匹亞競賽這種東西，因為想贏得競賽的話，基本上得做一大堆練習、記憶一大堆考古題的解答。沒錯，這些知識很可能可以幫你在就業的面試上獲得高分，也可以證明你是個人才，但是對於一般人來說，這樣的學習方式很可能削弱了創新和活用知識的可能性。
多年前我就思索這個問題，幾年前在看到Sir Ken Robinson的「學校教育扼殺創意嗎？」（https://www.youtube.com/watch?v=gVGKAIS7Q4g）的演講後，更是開始對這個問題坐更進一步的思索（http://hungsh-ntucsie.blogspot.tw/2011/10/blog-post_6510.html），不過我看到台灣大多數朋友還是無法抗拒大環境的主流思潮，即便知道獨立思考很重要，但是一遇到自己的小孩要考高中、考大學、考研究所，就還是得回歸到如何考高分上好學校的傳統思維。
這幾天我跟幾位朋友說，今年對於台灣的產業來說是分水嶺，你們會看到舊的經營模式的沒落，以及累積研發經驗和追求創新的企圖心的崛起。我想，可能要等到這樣的氛圍成氣候時，才會讓更多人勇於擺脫主流思潮的束縛。
關於我所謂的近因「長大後缺乏活用知識的經驗」，想知道我的想法的，可以去看我今天早上寫的「怎麼這麼簡單的道理都不會活用？」（https://www.facebook.com/shihhaohung/posts/995420787167076）
因為重要，不妨再說一次：計算思維是促進「兼通理論實務」和「活用知識」的利器，產官學界應多加培養和重用這類的人才來創新和轉型。
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