双非青椒的一次绝地反击
一. 绝境
从国家研究中心的撤退,是一场盲目自信。
于刘小春而言,在来这所中部双非学校之前,最好的科研不过是一个步行5分钟的生活圈,用电子显微镜中纳米的尺度捕捉金属材料的构造规律。他曾经是中国科学院金属研究所的副研究员,是院士的学生,是沈阳材料科学国家研究中心球差电镜中心的建设者和管理员,在沈阳求学、成长、工作、成家立业,落地生根。
真正脱离这个圈子才能够理解,支撑起这些平淡与重复需要花费多大的精力,这是一位职业科学家拼尽半生登上金字塔顶端后才有可能具备的:数千万的国家重点研发计划经费、上亿规模的实验平台建设经费、还有许许多多专业的科研支撑技术团队。大树底下好乘凉,身处全国顶级的科研平台之中,让他产生了一种错觉:在哪里都能长成一棵大树。
2019年10月,刘小春来到长沙理工大学,他面对的是一个空荡荡的、一无所有的200平房间。从沈阳到长沙,两座工业城市,两千多公里的距离,一次抉择让刘小春的科研职业生涯急转直下。
作为一所直属于湖南省的双非院校,其攫取资源的能力早被学校层级所限制。许多人表示,“最难不是做科研,最难是在双非院校做科研”。
一无所有的意义是慢慢浮现出来的,那是聘用合同、他人的经验、自己的预设都无法抵达的真实。是学校在透射电子显微镜领域研究基础为零的窘境;是带着经费和样品出去发现机时合同签订不了的尴尬;是招聘来的科研助理接二连三离职而去的无奈;是科研启动经费即将花光而申请下一笔科研申请遥遥无期时的无助。
他曾经天真地以为,没有了科研平台支撑,凭借过往的人情关系,去老东家借用一下电镜还不是轻而易举的事。然后再郑重其事在项目申请书里告诉评委“虽然我现有平台的科研条件差,但可以找别的科研机构长期合作,保障项目顺利开展”。
然而事与愿违,刘小春找到某研究所技术服务部,提交了一个10万元的电镜租用合同时,对方的负责人婉拒了合作的请求。后来,他也逐渐想通了: “10万元,对一个青年科学家来说是一笔巨款,但对于一个研究所来说,不过是毛毛雨,研究所没有动力把机时对外开放”。
电镜的事情没解决,面上项目申请也被连续否了两年。拿着学校前期给的180万启动经费,刘小春想着先把人找齐了再说。那是疫情第一年稍稍平缓的夏天,游橘子洲头,再赋予每个人独一无二的编号,发放聘书,空荡荡的实验室有了点人气。
不过千辛万苦招了4个科研助理,其中3个先后离开,最长的干了一年,最短干了三个月。招到人的时候有多欢喜,离开的时候就有多难过。
“我不知道你是否经历过这种悲壮,所有人都离你而去。作为老板,一个人离职没有关系,你会觉得这可能是他自己的问题,等到第二个、第三个人纷纷离职的时候,你就会开始思考,可能是自己或系统的问题,看不到希望也没有了未来”,刘小春说道。
没有一件事情是顺利的,幸好手里还有点经费,能够飞到各地东借一下电镜,西借一下电镜,只是可以使用的机时有限,有了“上顿”没“下顿”。刘小春形容那是一种安全感的丧失,“就像别人做细胞培养,前期培养了大半年,各种前期处理都搞完了,发现最后一个阶段不可控,所有努力都白费了”。
采购了一些金属材料的制样设备、金相和力学性能检测设备后,科研启动经费基本花完了。他寄希望于学校,给校长和书记写了两封信。第一封信大致是:建议学校出资2000万,建一个高端电镜中心支撑学科发展。领导没有给任何回复。后来,他又写了一封,“我自筹1000万建电镜中心,学校只需要给我场地和政策的支持,财务独立结算”。言辞恳切,但还是没有打动校领导,对方回复说,既然是自己的钱,最好不要在学校里面搞。
这期间,刘小春曾向一位院士汇报自己的想法和经历,老人家直接说,“小春啊,你想要在长沙理工大学里自建平台搞起来,很难。”
二. 是否甘于过一种一眼到头的生活?
刘小春承认,长沙理工大学给的300万科研启动经费,对于一个年轻人来说,是一笔不小的数目。从0到1建设一个全新的金属材料研究平台不是一朝一夕可以实现的,许多人为此会花上十多年的时间。先从买一些些小设备开始,有钱了再买大型仪器,但刘小春的研究方向强烈依赖于先进的表征技术,电子显微镜是绕不开的工具。
如此执迷于电子显微镜,为什么要做撤退的抉择?
从表面上来看,是因为偶然转动的命运齿轮让人没得选。出国深造的计划被中美地缘政治角力中断,签证等了大半年迟迟没下来,先前的工作已经辞了。但往深了再追问,是所有青年科研人员都要面临的问题:是否甘于过一种清贫的、一眼到头的生活?
在沈阳金属研究所,基础科研项目经费多到用不完,可真正可以用来绩效激励的并不多。“当你发现身边做工程应用研究的同行,年终奖30-50万或者是更高,自己拿到手的则是两三万,再加上生活的压力,人就会开始怀疑科学之美的价值,也许只是小同行里孤芳自赏,当把目光逐渐拉远,很可能还会被别人嗤之以鼻”,刘小春说道。
一项对承担国家科技计划的88家研究机构的1102名科研和管理人员的调查显示,46.40% 的科研人员从国家科技计划绩效支出中获得的收入占工资收入的比例低于5%,35.89%的科研人员的这一比重在5%~20%之间。其中调研的一个承担为期4年的国家重点研发计划项目组,绩效支出总计21万元,4名科研骨干平均每人每年1万多元[1]。
出国作为“跳板”的路被堵上了,正值“双一流建设”如火如荼,地方院校高举高打在全球范围内招聘人才,科研质量、单位层级与薪酬呈倒挂之势。年薪制、协议工资、项目工资等与市场接轨的灵活分配方式,为吸引人才打开了政策空间。
顺着这波人才流动的大潮,依靠还不错的基础科研能力,刘小春来到了长沙理工大学材料学院。由原来PI下面的科研人员,变成能够自己决定研究内容,带领2位PI,十多位研究生、数名科研助理的金属研究所所长。天花板迅速被打破,留在原地意味着只有等待老一位PI退休,才可以真正做属于自己的研究。
“实现个人价值的方式有很多种,有些是有捷径的,有些只能循规蹈矩去打拼,我可能是属于走捷径的那一拨人”,刘小春总结这次抉择时说道。他从不认为双非是能躺平的地方,“压力是一定要有的,太安逸了就永远没有出头之日,在一个差的平台里能获得头部的资源,这实际上是做鸡头还是做凤尾的问题,来双非只有这种差别”。
旧有的机制不够好,一次抉择就能一劳永逸吗?显然都不是。信奉个人价值的年轻人绝不缺少出走的勇气,而缺失感悟现实后直面的能力。
在体制与市场的缝隙中,刘小春用毕生所学走出了一条不一样的路:买二手电镜、自己安装-调试-维修、用做科研的方式高水平运营低成本的电镜中心,再用富人的心态做自己的研究工作。这既区别于第三方科研检测公司,又区别于高校的仪器共享平台,能够兼顾质量与效率。
三. 建设电镜中心从头再来
仪器是人类认识世界的工具。
上世纪30年代,电子显微技术横空出世,科学家借助磁场可以会聚电子束这一原理来观察物质的骨架、血肉以及内部运行规律,其理论分辨率比光学显微镜大近二十万倍。21世纪初,随着球差校正技术的迅速商业化,人类对微观世界的探索达到原子级水平。这种通用型、基础性的设备,在生物医药、材料、新能源、半导体、化工、环境等领域掀起了一波认知革命。
于刘小春所在的材料领域而言,电子显微镜可以用来研究各种材料的微观结构和相互作用,有助于改进材料性能和开发新材料,应用广泛的纳米材料就是在电子显微技术的基础上发展起来的。
高端电子显微镜是衡量一家科研机构硬实力的重要指标,然而这类大型高端精密的仪器设备开放度并不显著。
李慧是上海大学分析测试中心副研究员,他表示,“热门电镜经常24小时工作,很难有休息的时间。至于其他设备,校外人员可以预约,一方面,预约网站内嵌于校园网,外来人员登陆不了;另一方面,几十几百块的单子,收一点点钱,开发票跑各种流程,负责设备的老师根本就不愿意干。”
吴平(化名)是一家科研院所里从事矿物研究的青年学者,对于所在科研机构设备的开发程度他也表示,“共享平台有20%机时的开放指标,但所里自己共享就使用完了,完全轮不到外来的人来用。”
刘小春这样形容自己的窘境:电镜好比“土地”和“锄头”,“现在这些生产资料都在地主手里,即使给人做长工,对方也不一定会要”,因此,他决心自己要拼力一试。
在刘小春即将步入35岁之际,他做了人生中最大一笔交易——卖房。这是一个危险的年纪,许多人的科研生涯折在了35岁。过了35岁,不能再申请国家青年基金,高校保持默契一般不会录取35岁以上的青年博士。与此同时他的小女儿也即将呱呱坠地,生活的重担愈发紧迫。或许是两年的碰壁经历让他尤为坚定,回忆起当时的经历,刘小春没有表现出丝毫的压力和担忧,云淡风轻地说,“只是把它处理掉,我不会再回沈阳,也没想过留后路”。
拿着卖房得来的200万,还有研究所同事的彩礼钱、安家费,刘小春如愿拥有了人生中第一台属于自己的电镜,一台赛默飞聚焦离子束显微镜(FIB)。有了这样的决心钱倒成了次要的事,做一点服务、攒一点钱、再买一个电镜,如此循环往复,扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM),几百上千万的设备都有了。
刘小春第一次提出scientist-hub的理念是2021年8月。当时,FIB刚刚到货,设备有大把空闲的机时,他发起了一个“60人60万”的预存活动,存一万块钱可以抵三万检测费用。这是个赔钱的买卖,刘小春解释说,“反正机时空着也是空着,到了一定年限还要折旧,不如拿出来给大家使用”。
也是在这次经历中,他认识了许多新伙伴,逐渐找到了电镜中心的生存之道。但是,高校报销回款慢,电镜中心生存并不像预想的那么顺利,2022年年初是最艰难的时刻,刘小春不得不本人为预约机时的客户提供技术服务,而这种高水平的服务在市场上是稀缺的。
同样在2022年,刘小春的一位投资合作方的临时毁约,出资1000万元共建东北电镜中心的承诺无法兑现。这一次他提出了“100位科学家共同出资1000万” 创建一个由科学家“自主决策、智力融合、协同创新”的务实研究院的想法,来度过危机。许多素未谋面的陌生人开始加入电镜中心,几万、几十万地入股,现在他身后有七十多位科学家。
有人专程从外地跑过来跟他说,“这是科研界的小岗村模式,独立自主、自立更生”;有人想和他建立稳定持续的合作关系,补足自身领域的短板;还有人说,他做了我们想做而没能做的事,即便失败了也没关系,就当是为梦想买单。这群人有一些共同的底色,并不处于学术金字塔的塔尖,经历过或是正在经历没钱没设备的阶段。
众筹买一两台电镜在科研圈并不是什么新鲜事。李慧介绍,“都是小打小闹那种,几十万买一台扫描电镜,几百万买一台FIB,有几个人就能维持下去,能有点盈利但规模不会很大”。
难得的是,两年多的时间,刘小春运行起了包括FIB、SEM、TEM、球差校正在内近20台电子显微镜,且实现了收支平衡并逐步良性循环发展起来。其科研成果登上了《Nature》、《Acta Materialia》等国际学术顶刊。
最先感受到变化的是刘小春团队里的年轻人,“关于什么是好的科研”。即便拿到了博士学位,许多人都未曾好好和数据对话过,往往是做一次检测必须要发一篇文章,否则就对不起导师提供的测试机会。刘小春介绍大部分年轻科学家发表科研论文的流程,“第一个图摆实验方法,第二个摆原材料形貌,第三个图摆性能数据,然后放若干电镜表征显微图片,叠满八九个图,开始写文章。和八股文一样,无非写得好点投个好期刊,写得差点投个一般的期刊,那样的科研成果经不起时间的洗礼和同行的反复推敲”。
“现在他们都富有了,手上有好多数据,明白做研究不是靠数据堆叠,而是靠想法靠思考,即便不写文章也不觉得浪费了”,刘小春说。
四. 在体制与市场的缝隙间生存
维持一个高端电镜中心需要花费巨大的成本。水电房租是基本的开支,耗材和维修成本是大头。单次故障维修费用少则几万,多则上百万,一些电镜管理人员为降低事故风险和维修费用往往会限制使用的频率或人次。
在高校大家习惯购买商业保险解决问题,一台电镜每年的保修费高达百万元,为了节省这方面的开支,刘小春自己培养了电镜维修工程师,负责维修电镜中心的设备。有一次TEM物镜光阑滑丝后无法使用,面对采购更换周期漫长、价格昂贵的局面,刘小春团队采取自主画图、机械加工、更换损耗件,钱就是这样一点点从手指缝中省下来的。
不仅是节流,开源同样重要。电镜中心现有的70%以上设备都是二手的,包括从苏黎世联邦理工学院退役的300KV 透射电子显微镜(Philips Tecnai F30), 从哈佛大学退役的二次离子质谱仪(Nano SIMS),从多伦多大学退役的双球差校正透射电子显微镜(FEI Titan Cube 80-300KV)。原价都需要2000-3000万元的设备,刘小春用200-300万元买回来,大大缩减了成本。有赚就有赔,其中一台日立的扫描电镜(Hitachi S4700)买回来之后,没有安装起来,总共花费了50多万元。刘小春看得很开,没有把这件事太放在心上,“生活本身就是这样,不可能每一次都赌赢了。我只需要这样想:买一台新的要花300多万,如果能用就节省了一大笔钱”。
这种优势是科研院所无法比拟的,“二手电镜再便宜也不能买,一是出了问题谁负责,二是采购的时候买个旧东西,根本没法交差”,李慧介绍道。
刘小春起初撺掇大家买电镜的时候,完全没去调查市场上有多少科研检测机构,直到最近他们才算了一下有9000多家,是一条非常内卷的赛道。这得益国家科研经费数十年的稳步增长,大家都花得起钱了,想做测试的人越来越多。
在企业做检测,效率提高了,一周之内肯定能拿到结果,但很多只能解决常规性的问题。吴平曾经参观过东部一家日资测试公司,“操作员的技能都很高,流水线式作业,比如FIB有几个步骤,挖坑提取、减薄、转移,好几个人来干这件事情,一人做一步,每个人都把自己这一步做得很精。从技术上来讲完全没有问题,但事实上没有那么多理想状态,一旦样本和标准情况不同时,他们没有办法从全局分析并且改变方案”。
云视频可以解决流水线检测的弊端,但前提是实验技术人员和委托者需要同频共振。吴平用EBSD测试举例,“如果样品装歪了或是装备有点问题,这个时候需要和现场技术人员沟通并且两人的对话在同一频道上,才能实现想要的目的”。
东南大学材料科学与工程学院青年首席教授胡晓明(化名)也提到,“外面的检测公司没法跟人解释,花了两三个小时找不出东西来,跟刘老师一说就能明白,甚至还会给你一些没想到的建议,反而对我们产出更好的成果是有帮助的”。
吴平提到自己珍贵的地外样本,一共只有三份,数量极其有限,需要在里面找到不到3微米大小的颗粒。他花了一个月的时间,用聚焦离子束提取、切片,再用透射电镜观测,只找到3个颗粒,前面两份都失败了,还有最后一份样品,他需要认真总结经验再一击即中。“你没法想象把这个拿到第三方检测机构去做,太珍贵了,但如果是刘小春老师这种水平的人来做,我是放心的,这可以给许多没有设备的年轻人提供另一条路”。
去年5月,刘小春和中科院上海微系统与信息技术研究所刘文柱等人发表于《Nature》晶硅太阳能电池变“柔”机理的封面文章就来自这样的合作。两年前的5月,通过朋友介绍,刘文柱找到刘小春希望做一个硅从本征“脆性”向轻质“柔性”转变的微观机理的研究。对方给出了研究和测试方案,刘小春起初没太在意,只把它当作一个普通的项目来执行,因为测试方案本身不太合理,所以最初的几轮测试下来,并不足以解释转变机制。
这是一个比刘小春年纪还小的青年科学家,在三个月的交流过程中刘小春感受到了几近没有防线的开诚布公,因为这份信任他觉得理应帮助一下对方。因此他愿意重新设计实验方案,并花两天的时间帮对方深度解析数据、寻找规律。
刘文柱前期也找了一些985高校的电镜中心,但都没有破解这个问题。“他们都没有深度去考虑,因为这不是自己的课题”,刘小春表示,“他把写好的文章初稿和成熟的数据全部交给我时,我就意识到,这种互信值得我付出所有的努力”。
身在科研院所,吴平理解这种 “事不关己,高高挂起”的状态。“我也经常做实验,但我从来不会去测别人的样品,自己想做的都做不完,怎么可能去做别人的,除非是关系特别好,一起攻关某一个项目”。
刘小春电镜中心的设备算不上顶尖,许多业内人士评价“大概在中等985、211高校的水平”。
“至少像双球差电镜,他们团队里是没有的,但是院士团队手里不止一台双球差。难得在于他的利用电镜率比较高,普通人用球差才能看到的效果,他用场发射透射电镜就能实现”,胡晓明介绍道,“国内和他技术水平相当的人不少,但这帮人是一个比较封闭的圈子,以前都是院士的手下,很难接近并且建立合作关系。刘老师对我们这种普通青年教师开放,比较适合大众”。
刘小春很早就有一个电镜梦。那是一台完完全全属于自己的,不必平衡各方关系,能随意支配时间的电镜。从院士团队出走,回到最广大的青年科研人员群体中来,在体制与市场的缝隙中,他凭借自己的技能赢得了属于自己的尊重与梦想。
他没有那种天才的经历,技术也没有达到无可取代的地步,但他选择提供市场稀缺的专业知识,并以平等共享的精神联合一批科学家,这是一个可以公之于众的“阳谋”。
五. 科研命运共同体
站在刘小春身后的是一批85后的年轻科研人,是平行坐标上的另一个自己。
他们的痛苦一点都不比刘小春少。88年出生的王顺(化名)是一名入职两年的青椒,学校里有一台十多年日本电子“老古董”的电镜,三天两头坏掉,一个月正常工作的时间只有五六天。管理员是半路出家来搞电镜,完全不会修,每次都找工程师来,后来工程师也厌烦不来修了。双倾杆买来只是放着,实验人员自己不操作,也不让别人用,担心把设备用坏了。
公共服务平台的设备相对好借用,而课题组与课题组间的壁垒更像是一场人的政治。另一位青年教师入职东部某985高校时没有加入任何一个课题组,实验室一无所有,自己需要的设备百分之七八十别的课题组都有。但有前辈好心地告诉她,“能用钱解决的问题就用钱解决,要不后面有许多纷争”,利益分配是一件特别难的事,“光署名感谢别人的设备肯定不行,最差也得挂个名字,遇上比较贪婪的老师,挂名字都不行得挂个通讯作者”。
通过私人关系借用时灵时不灵。王顺曾亲眼见证,一个课题组老师找另一个课题组老师借扫描电镜,俩人私交非常好,后来被团队里的老大发现了,老大还专门在群里出了通知“禁止任何老师私下帮别人去测样”,搞得大家都很尴尬。“大家逐渐形成了习惯,这是他们自己的财产,很多东西很可惜的,买回来不用就生锈了,过三四年资产排查,发现还有这些设备,直接报废掉”。
2018年,科技部开展大型仪器设备绩效评价工作,对各高校的开放共享工作起到极大的推动和促进作用,但院级的共享仍受制于人的意志。“想要改变一些东西就得壮士断腕,比如让院长来干这件事情,得罪了院里某位大人物,人家拍拍屁股走人了,相当于给学校造成了人才流失,谁来负这个责任?”,吴平说。
刘小春熟练掌握先进技术得益于他职业生涯早期的训练。他还记得最开始使用电镜的时候,“导师4点多要去接孩子放学,之后就把电镜交到我手里。电镜的管理员误以为我被培训得很好了,也就撒手不管。我假装自己用得很好,但实际上我当时连插拔样品杆转晶带轴都不会。机时充足,等管理老师走后,再慢慢地查资料摸索。有一个自己探索的过程,理解得也比别人深刻一些。也听不到管理老师的警告‘这个不能按,那个不能点’ ”。现在,他自己开始搞电镜职业技术教育与培训,他也鼓励初学者自信地从插拔样品杆开始,电镜合轴、光路调节和转晶带轴等高阶技能统统要学会。
有了电镜技术的加持,高效率的试错与迭代让他的科研工作进展比别人快一些,很快发了第一篇《Science》论文。“博士期间产出的科研成果是决定青年教师发展的分水岭,产出顶级论文去985、211更好的学校做科研,没什么成果就去普通的高校”,他说,“去中科院、去985高校或是去长沙理工这种双非学校,并不代表人智力上有多大的差异,都只是机遇和选择而已。事实上,只要肯给钱、给团队、给项目,任何人都能成长起来”。
随着我国青年科研队伍持续快速壮大,国家自然科学基金(NSFC)青年基金项目资助率仍呈现下降趋势已成不争的事实,由2013 年的25.20%降至2022年的 17.23%[2]。“结合我国历年人口出生率预计,未来10年每年的博士毕业人数仍将持续增长,到2030年左右达到峰值”,基金委在2022年度绩效评价综合报告中写道[2]。在理工科领域,马太效应尤其明显。没有进入名校及大课题组,和许多项目就从此分手,买不到设备也招不到学生。
一位师弟曾告诉他,“师兄,我没钱没设备,但我有好的想法,能不能用你的设备开展一些工作?”。他回复说:“放手去制定你的研究方案,我的科研助理和设备全力支持你的工作,成果也全部归你,这个工作中产生的费用,就先给你记着;师兄这里有一个钛合金企业的横向课题,实验数据采集的工作量由科研助理完成,你的研究背景正好是钛合金,邀请你把关一下实验方案的合理性,完成最终的数据处理向企业做一个PPT交付报告。这个项目经费的30%(可谈)归你,用来抵扣原位TEM的实验费用,剩余的经费再转给你。”
务实研究院亦是如此,大家出资成为股东,享受电镜中心使用优惠,再通过联合做横向项目的方式,获取更大的收益和参与公司分红。
他没有按照一切世俗的标准,帽子、经费、项目、职称、学校排名,去遴选参与者的学术潜力,只需要研究方向不同即可。他承诺两年之内对研究院的发展不满意,创始科学家可以收回投资,也给大家吃下定心丸。
提议发出后,有人专场从外地飞到长沙,出资30万说服刘小春接受他,帮忙分析研究院运行的优势与发现方向,“属于科研工作者自发组织,自筹经费,风险共担,致力解决我国科学研究及工业生产过程中出现的问题,个人认为意义如同安徽小岗村式改革,打破利益固化局面”。
吴平在一位仪器工程师那里听说了刘小春的故事。他和另外一位朋友之前就有对独立运营电镜中心非常感兴趣,现在有人为自己冲锋陷阵,他很快就把钱打过去了。家里人担心说道,“这人你都没见过,要不要去实验室考察一下?”。他回复道,“实验室有啥好看的,我天天在实验室里,算是为兴趣买单,而且他去做比我自己去做,实施得更好”。
王顺早在2021年就加入了scientist-hub,这两年和刘小春有过六、七次合作。他非常感激刘小春能够提供机会,不限制学校平台,每次都能从他的直播和数据分析中获得新的启发。还有许多人都是网上聊过的陌生人,一拍即合就入股了,希望“报个团做更多合作”。
从他的朋友圈里能够感受到运营一个电镜中心的琐碎,转发优惠促销活动、材料大会展位推介、管理公司回复留言制度、参观其他电镜中心、人在旅途的感想视频、在B站做演讲,在微信做电镜技术直播……
“在大多数人的心目中,学术是纯粹的、甚至近乎神圣,以探索未知世界或自然界的客观真理自居,不应该与商业化关联起来,否则就是玷污了学术的纯洁性。”刘小春表示,“但没有充足的科研经费、完备的硬件平台与技术执行团队时,科学家也要学会兼顾当下与远方,以解决自己和团队的生存问题为首要任务,保存有效科研战斗力,也是非常有意义的。”