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我博士科研經歷中的經驗和教訓
（圖片來源：千圖網）
自從2006年12月博士畢業至今，一直沒有停止和年輕的工程師以及在校學生的交流往來，有時候還會指導他們的科研和學習，分享一些自己的心得和經歷。
我常常發現很多的年輕朋友，雖然都經過本科、碩士甚至博士的多年培養，但都未能找到、更未形成一套適合自己的研究和學習方法。加之缺乏足夠的主動性，因而在提出問題、分析問題和解決問題方面能力欠缺。對于這種情況，我經常會把自己博士期間留心收集到的科研方法、科研經驗，分享給這些朋友。
一個偶然的觸動，引發我反思自己博士期間的經驗和教訓。我想鄭重的聲明：寫此博文，只是希望和朋友一起分享一下我的經驗和體會，而不是想吹噓自己。因為，我覺得只有自己的切身體會，才最深刻，才最有發言權。
我是從2001年9月至2006年12月，在南京航空航天大學自動化學院，完成碩博連讀，取得了工學博士學位。2001年9月至2003年3月是我的碩士階段，這段時間我的主要任務就是上課，修學分，具體不去說它了。
自2003年3月開始，我進入博士階段，當時我的導師指派給我的項目是國家自然基金《空天飛行器飛控系統的強穩定、強魯棒自適應的全自主智能控制研究》。我可能不是當時國內最早從事空天飛行器控制問題研究的人員，但也是相當早的研究人員，而在我的實驗室，我則絕對是最早進入這個研究領域的。
對于這個項目，我主要做了三方面的工作：
第一，全自主智能控制系統研究。我做這個研究不是因為自愿，而是因為課題申報中就有相關的研究內容，我當時花了相當多的精力去研究了所謂的基于Agent的自主控制，但事實上這部分研究對于我來說是走了彎路的，因為它既不是我實驗室的強項，也不是整個項目的研究重點，所以詳情不去多說；
第二，建立空天飛行器的數學模型。當時國內進行空天飛行器（后來稱高超聲速飛行器）控制理論和方法研究這塊兒，一個重要的瓶頸是沒有被控對象數學模型，特別是沒有6自由度、非線性、能夠反映高超聲速飛行器氣動特征的被控對象數學模型。
搞控制理論研究或者搞實際控制系統開發的朋友都知道，沒有被控對象，是根本無法談控制系統開發的。于是，我在南航大的圖書館中，一篇一篇的翻閱AIAA的論文，期望找到一個合適的被控對象模型。終于功夫不負有心人，我終于發現Journalof Dynamics, Guidance and Control雜志1998年和2000年發表的兩篇論文的引用文獻清單中，都提及美國國家空天飛行器計劃（NationalAerospace Plan，NASP）期間NASALangley研究中心曾經對外發布過一個完整的高超聲速飛行器Winged-Cone模型，于是我順藤摸瓜找到南航大圖書館的影像室，看到了縮微平片，又根據縮微平片找到了完整的PDF格式的報告。
在這份報告中，一共存在143張氣動參數圖，每張圖65個數據點，我和我的師弟方煒博士一起，采用逐點采樣的方式，將所有的數據點信息取出。然后再利用插值擬合，并結合其它文獻中對于空天飛行器、高超聲速飛行器、可重復使用飛行器等共同特點和假設，總算弄出一個還算湊合的數學模型，能夠滿足飛行控制系統理論研究的基本需要。
上面的這兩件事情一共花了我差不多兩年時間，此時日歷已經翻到了2005年。那年春節期間，我仔細回顧了過去兩年的工作，認為如果再沿著自主控制、再沿著數學建模進行下去，我博士畢業遙遙無期，原因很簡單：難寫論文。不是我不想寫，而是本身這兩件事就不適合出高質量的論文，要知道當時南航對博士的要求是至少發表三篇EI論文。
隨著時間的推移，我的壓力越來越大，誰不想早日畢業，養家糊口吶。2005年3月，我果斷的進入主業，進入非線性系統控制理論的研究。這就是我做的第三件事。
我當時主要選擇研究的理論方法叫：軌跡線性化控制方法（Trajectory Linearization Control）。這個方法是一位美籍華裔教授朱建潮（Jim J. Zhu）在1998年至2000年前后最先提出來的。直到2005年我第一次接觸時，軌跡線性化控制方法都算是很新穎的一種非線性控制方法，在國際上少有論文發表，而在國內則無人從事過這方面的研究工作。
我當時面臨一個選擇：即選擇圍繞軌跡線性化控制方法為主開展研究，還是選擇以動態逆控制或者滑模控制這類較為成熟的方法為主開展研究。
如果選擇軌跡線性化控制方法，由于這個方法比較新穎，那么假如我能掌握并形成理論突破，則很容易做出更多的成果。但做出這個選擇的風險也是巨大的：
我將不得不補充非常多的新知識。軌跡線性化控制方法的理論基礎之一是朱建朝教授在1998年之前研究的線性時變系統（LTV）微分代數譜理論，而我之前無論學習的經典控制論還是現代控制論，都很少涉及線性時變系統控制論。朱教授本身數學出身，理論功底非常扎實，選擇軌跡線性化控制方法將是對我自學能力和領悟能力的一個挑戰；
在研究的道路上，我將成為一個孤獨者。假如在研究的過程中遇到困難，我連找個交流討論的人都沒有。
反之，如果不選擇軌跡線性化控制方法，而是選擇動態逆控制或者滑模控制這類較為成熟的方法，一是這些方法在國內已經很流行，二是我所在的實驗室也已經有了多年的積累。那么，這意味著研究的難度降低、風險降低，但是也意味著我選擇跟在別人的身后，放棄了可能的開創性成果。
我為做出這個選擇，猶豫了很久，最后還是決定沿著軌跡線性化控制方向上走，只能說當時我隱隱約約覺得我可以做出成績，博士畢業應當不成問題。所以，選擇，既需要智慧，更多的是勇氣、甚至傻氣。現在想想，倒是有點后怕。
做出選擇后，我當時面臨的第一個困難：說服我的導師。
（圖片來源：pixabay）
當我告訴我的導師想做軌跡線性化控制方法方面的理論研究時，我的導師問我：別的博士都研究非線性控制方法，你為什么要研究線性方法？
我知道這是軌跡線性化控制方法中的“線性”兩個字給我的導師造成了誤解，我完全理解他的擔憂。我沒有立刻反駁我的導師，而是回去找到充分的證據，然后耐心的、以導師能夠理解的方式告訴他：這是一個最新的非線性控制方法，而不是一個線性控制方法。
我的導師聽完我的匯報之后，不僅沒有阻攔我，而且給了我一些支持和鼓勵。多年之后，當我看到李開復博士的自傳《世界因你而不同》一書提及他的博士經歷，我感觸頗深。我和李開復博士一樣，在博士期間能夠有比較自由的探索空間，這是非常幸運的一件事情。我也因此非常感謝我的導師。
從另外一個側面，我也想與年輕朋友分享一個我的經驗：當我們在向他人，特別是領導、導師匯報時，絕不要打無準備之仗。中國人往往會將得不到支持的原因歸結為別人不理解自己的想法，而不去檢討自己是否準備充分，是否以他人可以接受的方式、可以理解的方式闡述自己的觀點。在我看來，因為自己沒有把工作做實而喪失發展的機會，也是一大缺憾。
我當時面臨的第二個困難：補充大量的新知識。
為了理解軌跡線性化控制方法，我不得不從它的理論基礎開始補起，主要包括兩大部分：線性時變系統理論和非線性控制理論。特別是線性時變理論，我找了所有能夠找到的朱建潮教授和他導師發表的論文，從頭讀起。只能說，朱建潮教授的數學功底著實厲害。
也是在這段時間里，我慢慢養成了整理好每個論文、整理好讀書筆記的習慣。因為下載的論文很多，有些論文也不是一遍就能夠理解的，可能需要讀很多遍。所以，為了在最短的時間找到最需要讀的資料，為了將我不同時期撰寫的注釋都能夠在一個論文之上，我不斷強化自己的資料管理。下圖是我讀朱建潮教授的一篇經典綜述性論文時，不同時期寫下的注釋。
時至今日，盡管我已經遠離理論研究，但我能夠理解民機開發規范性的重要性、文件體系架構的重要性、數據管理的重要性，都得益于當時自己再研讀論文時養成的好習慣。我也很懷念那段心無旁騖，一心讀書的美好時光。
我當時面臨的第三個困難：如何創新？
軌跡線性化控制方法不是我的原創，對于朱建潮教授來說，他可以用同樣的方法，針對不同的被控對象開展研究，驗證其方法有效性的同時，不斷的發表論文。而我，則不能只停留在這個層次之上，原因：一是從科學進步的角度，這種重復性的工作毫無意義；二是我很難發表文章，沒有文章也就無法畢業。于是，一個艱巨的任務擺在我的面前：找出軌跡線性化的弱點，然后想辦法改進。
通過理論分析和仿真試驗，我發現軌跡線性化控制方法盡管有效，但是當實際的被控對象與用于控制器設計的對象模型存在差異時，利用軌跡線性化控制方法實現的控制律，穩定性會越來越差，直至差別足夠大時，整個控制系統從穩定系統變成不穩定的系統。這個所謂的“差別”就是控制理論專業所說的“不確定性”。找到問題的根源，也就奠定了我解決問題的基礎。此時，整個理論研究就很自然的轉化為：如何消除不確定性對原有控制系統穩定性的影響，改善整個控制系統的性能。于是乎，我又再一次踏上不斷學習，不斷尋找的道路。
在整個控制理論發展的許多年來，一個重要的消除不確定性思想和方法就是自適應控制方法，也即設計一個自學習、自適應的機制，其產生一個與系統不確定相反的值，該值可與不確定兩兩抵消，從而達到改善原有控制系統在不確定存在情況下的性能。就這樣一個思想，演化出很多具體的技術，比如神經網絡自適應技術，模糊自適應技術，干擾觀測器技術等等。經過研究后，我準備采用神經網絡自適應技術，即將神經網絡自適應技術與軌跡線性化控制方法相結合，產生新的、穩定性能更好的魯棒自適應軌跡線性化控制方法。第三個困難看似得到有效的解決。
至此，我的研究一切都看似非常的順利，當時的時間大約已經到了2005年九月份，沒有想到我真正的挑戰便從此開始。
（圖片來源：pixabay）
我面臨的第四個困難是：當我經過一系列的公式推導得到完整的魯棒自適應軌跡線性化控制算法，并利用該算法針對空天飛行器這一被控對象搭建起完整的仿真系統，一經運行時卻發現，整個控制系統是發散的！
我做了無數次的仿真，修改了無數次的參數，整個控制系統仍然是發散的，我幾乎崩潰。這篇博文寫到這里才是我最想與大家分享的，我想知道大家在遇到類似的情況時，你們會怎么做？
我當時確實動搖過信心，想放棄軌跡線性化控制方法，這是因為由于缺乏足夠信息，研究經驗也不足，我無法定位造成控制系統發散的準確原因：
我用來控制器設計的數學模型，并不是一個經過嚴格驗證的模型，我無法肯定是不是數學模型本身出的問題，我當時的想法是：假如我采用成熟的自適應控制理論和方法，至少可以降低因為創新帶來技術風險；
我確實對我的思路產生懷疑，因為將神經網絡自適應技術與軌跡線性化控制方法相結合，誰都沒有做過，包括朱建潮教授和他的團隊也沒有做過；
我給自己定的博士畢業時間節點是2006年年底，而當時已經是2005年9月，時間相當、相當緊迫。
對于我來說：假如我放棄軌跡線性化控制方法，重新改其它的控制理論方法，不是不可以，但帶來的后果是博士畢業時間拉長。同時，從研究思路上講，我覺得整個思路是沒有錯誤的，因此把眼看到手的成功輕易放棄，確實不甘心。
當時為了突破這個難題，我做了如下幾件事：
1
我將相關的非線性控制理論、軌跡線性化理論、神經網絡自適應控制理論教材和論文，重新閱讀了一遍。
我做此事的目的，是確認我的思路和我的方向是正確的。我想強調的是：現在中國人一聽到“方法論”這個詞就有些頭疼，就有些排斥，可能和我們整個國家、整個民族習慣只講理念、不重視實際操作有很大的關系，最終造成的后果就是大家排斥理論、排斥方法論。但以我個人的經驗來看，我非常重視理論研究，因為理論研究可以提供宏觀的方向，保證不會出現方向性的錯誤。所以我當時重讀論文，就為證明我的思路是正確的。
2
我開始和國內國外的很多專家討論。
包括朱建潮教授在內，我給國內外眾多研究非線性系統自適應控制、神經網絡自適應控制的專家寫過信。我這么干，完全是被逼的，因為我應當在軌跡線性化控制方法上算是“全世界第二，全中國第一”，但在魯棒自適應軌跡線性化控制方法上算是“全世界第一”，所以在身邊周圍找不到可以討論的人。
但現在回想起來，我想和大家分享的經驗是：
提問的勇氣。很多年輕的朋友遇到問題時，總喜歡自己埋頭苦干，這當然并不錯誤，但我分析中國人不愿意與專家交流、向專家咨詢的一個重要原因是勇氣不足。我建議年輕人不要怕給專家寫信，我可以很負責的對大家說：越是國外的專家，越是大的教授，越是非常樂意討論技術問題，他們的很多建議都是非常具有建設性的。我本著臉皮厚的心態給這些專家學者交流，他們給我回信，我就賺了；他們不回，我也不會去找他們算賬；
提問的方法。當我們給別人闡述問題的時候，一定要闡述清楚問題的背景和遇到的情況，這樣才能讓專家幫助你去判斷。我們提問的越簡單，得到的回答也越簡單！所以，我現在不贊同某些公司習慣性的想法和做法，即什么事情都指望供應商、什么事情都推給咨詢公司，認為只要花錢就能解決問題。要知道，即便面對的是真有水平的專家，如果我們自己無法描述清楚問題的背景和狀況，專家是不可能對癥下藥幫助我們找到答案的。
3
我還是會和實驗室的兄弟姐們不斷的討論。
在討論的過程中，我得到很多精神上的安慰，我與同門的深厚友誼就是這樣建立的。他們也會把他們的研究心得貢獻出來，給我很多專業上的建議。這里我想強調一點：中國人一直說不恥下問，但并不是所有人都能夠真正做到。比如，作為博士，大家是否會拉下面子向碩士生、甚至本科生求教？
事實上當時給我啟發最大的是我的一個碩士師弟，此人叫陳海通。盡管他是碩士，但此人的學術造詣極高，畢業后沒能出國繼續深造，確實一大遺憾。他點撥我的幾句話，讓我有很大的收獲，堅定了我解決難題的決心。所以，真正想解決技術問題，一定要有顆平常心：對于領導，院士，教授，不要過分自卑，盲從盲信；對于學歷低，經驗少的，也不要過分自傲，而要不恥下問。
（圖片來源：pixabay）
4
我暫時放棄了空天飛行器模型，而轉用簡單可靠的數學模型作為研究對象。
這樣做的好處是可以避免因空天飛行器數學模型本身帶來的研究不確定。
5
我用同樣的研究思路，采用不同的不確定消除技術。
即非線性干擾觀測器技術，重新進行理論推導、重新進行控制器設計。我驚奇的發現，對于非線性干擾觀測器技術，由于干擾觀測器構造簡單，不僅理論證明很容易，仿真實現也很容易，整個仿真過程不僅很容易通過，而且性能表現非常優異！所以，這大大增加了我最終解決自適應控制難題的信心，同時，無意中，我又多發明了一項新的非線性控制技術。
6
我說服自己的師弟和師妹，為自己建立一個小的研究團隊。
這個事情可能是我干的最經典的一件事情，我從實驗室新進的人中，挑選了三個人：一個博士，兩個碩士。我向他們充分闡明了當時的狀態，請他們考慮幫助我一起攻克難題。我對他們說的是：這是一個新的方向，只要問題解決，形成理論突破，他們畢業是非常簡單的事情。
也許是我的真誠感動了他們，他們自愿加入我的研究團隊。在這三個人中，對我幫助最大的是名叫張春雨的碩士生，這個小伙子的領悟能力極強、動手能力極高。他聽明白我的研究思路后自主的使用模糊自適應技術，形成了模糊自適應魯棒軌跡線性化控制，并且仿真一下子就獲得成功。事實上，他做的模糊方法，先于我做干擾觀測器的方法，也正是因為他的成功給了我很大的啟示，我才暫時放下神經網絡自適應的道路，轉向用干擾觀測器來驗證我的思路。
同時，張春雨在仿真中獲得的數據，成為我分析的依據，對于我最終解決問題起到很大作用。最后，我的這個團隊都正如我預想的那樣，不僅順利畢業，而且在形成理論突破之后，張春雨奇跡般的在碩士期間發表了7、8篇EI檢索論文，也就是按照南航博士的標準，他完全可以申請博士論文答辯。我從此也在實驗室落得“博導”的外號。
做完上述這些事情，我真正的回頭收拾我的神經網絡軌跡線性化控制。我重新推導了所有公式，而且不再用紙和筆推導公式，改用word里面的公式編輯器。利用word，我可以把所有的推導過程保留，并且可以用不同的顏色表明因式分解，合并同類項等等，使得整個推導過程非常清晰，避免人為差錯。也正因為如此，多年之后的今天，我的這些推導過程和結果仍然得以保留。我也重新編寫了程序，并苛求程序干凈、規范。下面兩幅圖是我當時推導公式的示例，和我編程的示例。
最終，我發現我的錯誤：真讓我哭笑不得，就僅僅錯了一個正負號！我在引入別人的神經網絡自適應控制思想的同時，想當然的也將別人的自適應調節律也引用過來。也就是，我做了大量的公式推演，但在最后一步上，我放松了警惕。而恰恰在自適應調節律問題上，我的自適應調節律剛剛和別人符號相反。所以，別人是收斂的，我是發散的。
邁過最后這個坎，我在2006年的5月基本達到南航博士畢業的要求，進入最后的博士論文撰寫，2006年7月份完成初稿，9月份完成修改稿并送外審，12月7日正式答辯并順利通過。
（圖片來源：千圖網）
后 記
至此，我整個博士經歷算是基本介紹完畢了。有時候想想，我是不是很悲催？如果一開始就把公式推導正確，我也不會繞如此之大的一個彎兒，也許能夠更快、更輕松、更順利的畢業。我是不是運氣差了一點？時隔八年之久，我仍然對當時的情形歷歷在目，確實印象太過深刻。
教 訓
第一，我本人確實有粗心大意和急躁的不足。這是打小兒就存在毛病。2005年9月份至2006年5月，是我備受煎熬的9個月，這樣的一個教訓對于我來說，足夠的慘痛。但是，這樣一個教訓的背后，我理解了這樣一個道理：人，是不可避免會犯錯誤的。
第二，我在破解難題的思路一開始就存在問題。其實最簡單和最直接的解決方案是請一個足夠細心的師妹，請她幫我把公式重新推導一遍，我只需付出半天時間外加請吃一頓飯，就可以把問題輕松搞定。由于沒有經驗，我當時想當然的分析可能是模型導致的錯誤、可能是創新帶來的風險，這些思路都不對路。
經 驗
古人云：失之東隅，收之桑榆。真的是這樣。我經歷了這樣的慘痛教訓，也收獲了意想不到的東西：
1
沒有這個慘痛教訓，我不會去訓練自己用word推導公式，當前我對設計文檔規范性的理解、對駕駛艙設計的理解、對人為差錯的理解、對軟件編程規范性的理解、對民機產品開發強調過程保證的理解，等等，等等，都得益于這樣的教訓；
2
我比較扎實的理論基礎，得益于當時反復的理論學習和理論推導。而且我的切身體會也令我重視理論、相信理論，我認為理論的重要性就在于它能夠在宏觀層面指引正確的方向；
3
盡管我是被逼的，但是我的主觀能動性被充分的調動起來，為了能夠按照預想的時間達到畢業的目標，我盡力把我當時能想到的和能做的事情都做到極致；
4
我也在解決問題的過程中，結識了一大批的專家教授，并和實驗室的師弟師妹結下深厚的友情，我想這是比我取得博士學位更寶貴的東西；
5
我認為最重要的是博士經歷對我的性格也有極大的改變。初中和高中，性格內向、老實穩重是大多數人對我的評價。然而，因為讀博士，因為遇到的困難，我不得不變得更加主動。從博士畢業至今，我逐漸習慣于建設性的思維和積極的行動，而不是無休止的抱怨或者停滯不前。所以，當人生第一次給學生講座，分享我的求學經歷之時，我仔細的想了想，寫下三句話：思路決定出路，細節決定成敗，狹路相逢勇者勝！
6
我深深體會，能力提升是以解決問題為導向的。當前中國的教育是填鴨式的功利性教育，大家一方面在抱怨教育體制存在的問題，一方面又在給自己的孩子施加巨大的壓力。填鴨式的教育將孩子自主思考的時間全部占據，沒有教會孩子分析問題、解決問題的能力。
其實讀博士并沒有想象的困難，我認為一般智力的人，只要掌握合適的方法，然后舍得花上數年的時間，持之以恒，都可以拿到博士學位。因為讀博士，無非就是給一個題目，或者一個方向，并且不告訴他正確答案，然后讓這個人自主去尋找答案。對于這樣一件事情，在美國，從幼年起便開始訓練，而在中國至少在碩士畢業之前，少有人完成。
所以，我呼吁那些天天逼著孩子學這學那的父親母親，給孩子充分自主思考的時間，哪怕孩子只是在玩兒，只要他專心致志，就不要去過多的干擾，陪著就好。
總之，無論教訓也罷，經驗也好，人真的只有經歷過才能變得成熟，而經歷往往都是要付出慘痛的代價的。所以，不必抱怨太多，靜待時光就好。
再后記
總結到這里，我對當前從事的民用航空適航審定工作，對當前關注的系統工程研究和應用問題，又增添一份信心。當前形勢并不比我在讀博士的時候更加兇險，那個時候面臨的是未知的難題，盡管最后查下來只是正負號的問題，但在沒有找到病因之前，我不敢有半點懈怠。當前推行系統工程的難點在于如何從中國的實際情況出發，并與中國的實際相結合，但這就像控制理論中的李雅普諾夫穩定性原理，只要方向正確，并不斷的實踐，系統收斂是遲早的事情。
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天中午和朋友去玉林吃了串串，辣得我肚子痛，不得不感嘆自己吃辣跟不上時代了
馬上就有朋友問，吃辣是不是會增加胃癌幾率？
實際上吃辣不僅和胃病/胃癌沒有聯系，吃辣也不會導致青春痘。（相關閱讀：《你一直都誤會了火鍋，真正讓你冒痘的食物是...》）
之前英國人做過一個研究，發現吃辣還可以降低血壓，有利于心血管健康。還有在中國做的大型隊列研究發現，吃辣多的人壽命更長，如果吃辣不喝酒，效果就更好了。
來源：Lv Jun, Qi Lu, Yu Canqing, Yang Ling, Guo Yu, ChenYiping et al. Consumption of spicy foods and total and cause specific mortality: population based cohort study BMJ 2015; 351 :h3942
如果吃辣和胃病無關，那是什么原因導致胃炎胃潰瘍，甚至胃癌呢？罪魁禍首就是今天要說的幽門螺旋桿菌了。
之前寫抗糖化科普的時候，也有讀者想要了解幽門螺旋桿菌，今天就交作業咯！
幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）發現的歷史尚不到40年， 但它和人類共同進化已經超過5萬年了，甚至可能比人類的存在時間還要長。
幽門螺旋桿菌在中國的感染率非常高，達到60%到70%，說不定你我都有感染呢。
5年前，我懷著妞妞的時候，我婆婆體檢診斷出有幽門螺旋桿菌感染。還記得當時她說，一定要治好了再來照顧寶寶，免得傳染給寶寶了。
幽門螺旋桿菌的確是具有傳染性的，并且很多人都是在幼年就感染了（曾在廣州的調查數據顯示兒童感染率高達52.4%）。幽門螺旋是目前發現的唯一能夠在胃里面生存的細菌，它的感染與胃炎、胃潰瘍和胃癌等疾病有關。
不過也不用感到太害怕，很多時候，感染并不會給我們帶來明顯的影響，甚至還有研究發現，這種病菌如果在人體內沒有“作怪”，說不定還能降低過敏的概率呢（還只是猜想，未被證實）。
因為發現的歷史不長，我們對幽門螺旋桿菌的了解還不夠全面和深入，這篇文章就來介紹一下我們目前對幽門螺旋桿菌的一些了解吧。
本文內容包括：
* 幽門螺旋桿菌發現的歷史
* 幽門螺旋桿菌感染和其他疾病的關系
* 幽門螺旋桿菌在兒童中的感染
兒童的感染癥狀
幽門螺旋桿菌的傳染性和在兒童中的患病率
需要給孩子做幽門螺旋桿菌篩查嗎？
幽門螺桿菌感染的治療
幽門螺桿菌感染能預防嗎？
幽門螺桿菌發現的歷史
幽門螺桿菌（又名幽門螺旋桿菌）自石器時代早期就已在非洲出現。二十世紀以前，全世界大多數人口都感染了這種病菌。目前，世界上也有近半數人口都正在經受這種病菌的困擾。中國的感染率是60%-70%。
發現這種致病菌之前，醫生普遍認為胃潰瘍是由壓力和辛辣飲食引起的。
許多研究人員都離發現這種病菌及其致病原理只差一步之遙，如日本的Kasai和Kobayashi對哺乳動物胃中“螺旋體”的研究和Kimura和Takemoto關于胃粘膜組織學的研究；中國的相關研究人員雖然未發現特異性病原體，但成功驗證了抗生素呋喃唑酮對胃潰瘍的治療效果；上海的姚石博士也幾乎通過電子顯微鏡研究發現了幽門螺桿菌……
20世紀80年代，Perth西澳大學的Barry Marshall和Robin Warren在實驗室里對健康和不健康的胃進行了對比。實驗結果表明幾乎所有胃炎、腸潰瘍和胃潰瘍的患者胃部都存在一種未知的細菌（后來被命名為幽門螺旋桿菌）。結果顯示幽門螺旋桿菌是導致腸道問題的根源，并且抗生素很可能是有效的治療方法。
病理學家Robin Warren博士
和Barry Marshall 教授（左圖）
2005年因為發現幽門螺旋桿菌（右圖）
而獲得諾貝爾生理學醫學獎。
Warren和Marshall得出這一研究結論并未立即被醫學界人士接受。
當時，大多數科研人員認為細菌無法在人體胃部存活。此外，醫學研究人員普遍認為生活方式因素（如飲食和壓力）才是潰瘍的主要原因，而不是細菌感染。
為了證明自己的理論，Barry Marshall喝下了患者的胃部培養液+肉湯。之后，Marshall出現了惡心，嘔吐，口臭和疲勞等腸道癥狀。胃活組織檢查證實他的胃中已經出現了幽門螺旋桿菌，也就是說的確是這種細菌引起了他的癥狀。
Marshall和Robin Warre終于驗證了幽門螺桿菌和胃炎之間的的假設。
這一重大發現將幽門螺桿菌感染與胃炎、胃潰瘍和胃癌等疾病聯系起來，也為胃潰瘍治療的研究方向指明了道路。
圖片來源：Pixabay
2005年，Marshall和Warren榮獲得諾貝爾生理學醫學獎。
潰瘍是由細菌而不是生活方式因素引起的，這一發現徹底改變了很多胃部疾病的治療方案。
潰瘍不再被認為是一種無法治愈的慢性疾病。現在，簡單的抗生素和減酸藥物配合治療就可以減輕患者的痛苦，甚至根除由幽門螺桿菌引起的腸胃疾病。
諾貝爾獎基金會評價這一突破性發現：
“Marshall和Warren的開創性發現使消化性潰瘍病不再是一種慢性、致殘的疾病，而是一種可通過短期抗生素和酸抑制劑治愈的疾病。”
這一發現同時還帶動了細菌是否可能導致其他疾病（如克羅恩病、潰瘍性結腸炎、類風濕性關節炎和動脈粥樣硬化）的研究。
不過，如今快40年已經過去了，我們依然沒有完全了解這種神秘的細菌。
幽門螺旋桿菌感染
和其他疾病的關系
圖片來源：Pixabay
如今，世界各地的研究人員普遍認為幽門螺旋桿菌是許多胃病的主要致病原因。
研究表明細菌感染是導致超過90％的腸潰瘍和高達80％的胃潰瘍的主要原因。其余的潰瘍病例主要是由于使用止痛藥（如非甾體類抗炎藥NSAIDs）引起。
盡管相關研究已經進行了很長一段時間，但仍有很多領域尚未被攻破。目前的研究方向主要包括：幽門螺旋桿菌是如何傳播的，為什么某些人會被感染，以及如何預防感染。
還有的研究方式是，幽門螺桿菌與其他疾病的關系，比如對哮喘和過敏的影響。
圖片來源：shutterstock
有研究人員認為，徹底消除這種長期（超過5萬年）與人類共生共存的古老生物成員也可能會帶來不良后果。研究發現，這種細菌不僅會影響人類的胃腸道健康，還與一些其他疾病具有某些復雜關系。比如有一些證據表明，幽門螺桿菌能夠降低某些疾病的發病率，包括兒童哮喘、變應性鼻炎、過敏性鼻炎等。
這可能是由于幽門螺桿菌感染產生的免疫細胞Th-1抑制了特異性Th-2反應。實驗結果也在一定程度上反應了西方國家哮喘和過敏的患病率增加可能與幽門螺桿菌感染率下降有關（也還只是猜想）。幽門螺桿菌可誘發Th-1細胞增殖，而螺桿菌化合物（如中性粒細胞激活蛋白HP-NAP）很有可能成為未來防治哮喘和過敏性疾病的新型藥物。
這些研究方向目前都還處于探索階段，對于幽門螺旋桿菌我們還知之甚少。
可能作為父母，我們還是更關心孩子會不會感染了幽門螺桿菌，如果沒有癥狀，是不是需要做篩查，什么情況下需要進行治療。
幽門螺旋桿菌在兒童中的感染
圖片來源：shutterstock
幽門螺旋桿菌通常在幼年時期進入人體內部，它的傳播與生活條件相關（過于擁擠的環境會促進細菌傳染），中國人共餐的生活習慣也可能促進幽門螺旋桿菌的傳播。
目前，兒童感染幽門螺桿菌的臨床表現尚不明確，但幽門螺桿菌在成人群體中已被歸為I級致癌物。
No.1
兒童的感染癥狀
兒童胃炎的癥狀可能有惡心、嘔吐和腹痛，但這些癥狀是許多兒童疾病的共同表現。但幽門螺桿菌感染在許多兒童患者身上并無明顯癥狀，并且現在還不清楚幽門螺旋桿菌是否會引起單純腹痛。
有研究發現，幽門螺旋桿菌與兒童復發性腹痛并無相關性聯系，但這個研究結論尚不足以說明幽門螺桿菌與上腹痛之間的聯系。也有一些證據表明這種病菌會引起短期（<3個月）復發性腹痛。
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幽門螺旋桿菌可能會引起消化性潰瘍（通常稱為胃潰瘍）。在年齡較大的兒童和成人群體中，消化性潰瘍病最常見癥狀是肋骨下方和肚臍上方疼痛并伴有灼燒感，這種疼痛通常在空腹時會更明顯，吃東西、喝牛奶或服用抗酸藥物能夠改善癥狀。
患有消化性潰瘍病的孩子可能伴有潰瘍出血，導致嘔血（或嘔吐物看起來像咖啡渣）或黑便（糞便是黑色、帶血或焦油色）。
患有消化性潰瘍的幼兒可能不會表現出明顯癥狀，因此往往更難以診斷病情。
No.2
幽門螺旋桿菌的傳染性
和兒童中的患病率
研究表明，感染是在人與人之間傳播的，但目前尚不清楚傳染究竟是如何發生的。
發達國家和發展中國家的幽門螺桿菌患病率有很大差距，低的40%左右，高的國家和地區90%左右。
歐洲/北美兒童和青少年幽門螺桿菌的患病率<10％，而Perth地區80％以上的非洲難民兒童患有幽門螺桿菌。
中國兒童的患病數據比較缺乏。有數據顯示，廣州兒童的感染率是52.4%，廣州農村是38.6%。
No.3
需要給孩子做幽門螺旋桿菌篩查嗎
如果直系親友中沒有胃癌/嚴重缺鐵患者，不建議篩查無明顯癥狀的兒童。
僅建議對出現非寄生蟲引起的胃腸道癥狀（如腹部疼痛）或親屬中有多個幽門螺桿菌患者的兒童進行疾病檢測。
檢測條件為停用抗生素治療4周以上/停用質子泵抑制劑2周以上。
內窺鏡（胃鏡）檢查
內窺鏡（胃鏡）檢查是幽門螺旋桿菌診斷的最準確方式（包括胃活檢，尿素酶試驗（CLO蛋白測試），組織培養檢測，組織病理學），但多數診所可能不具備胃鏡檢測的條件。如果檢查中發現了幽門螺旋桿菌，建議立即展開相關治療。在疾病感染率較高的群體中，及時進行檢測非常有必要。
糞便抗原檢測
糞便抗原檢測相對而言方便進行并且準確度較高（> 95％的靈敏度）。即使在室溫下儲存5天或冷凍條件下數月/年，樣品的測試精度仍保持不變。快速糞便測試的檢測結果準確度稍差。
幽門螺桿菌血清蛋白檢測
不建議對兒童進行幽門螺桿菌血清蛋白檢測。感染消退后，免疫蛋白可能會在人體內存在數年。一項針對非洲難民兒童群體的研究發現，這種方式（與糞便抗原檢測相比），敏感性/準確度較低（58%v.s.77％）
13C-尿素呼氣測試
滿6歲的兒童可以進行13C-尿素呼氣測試（準確度> 75％），但不是所有兒童醫院都具有測試條件，并且測試膠囊中含有明膠，因此不適用于某些患者。
No.4
幽門螺桿菌感染的治療
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抗生素可被用于治療幽門螺桿菌感染。單一抗生素可能無法完全殺死細菌，因此孩子通常會接受多種抗生素治療。醫生可能還會開抗酸/抑酸劑來中和胃酸分泌過多。
如果孩子出現胃腸出血，請引起重視并及時就醫。
抗生素治療已被證實能夠治愈幽門螺旋桿菌感染。
過去，使用抗生素和減酸藥物配合治療通常能夠有效消除地治療80％至90％由幽門螺旋桿菌引起的潰瘍。但如今，幽門螺旋桿菌對常用抗生素的耐藥率越來越高，致使目前推薦的HP主流治療方案“PPI三聯療法”的根除率下降在70%左右。
對于父母而言，最重要的是按醫囑按時讓孩子服用處方。
此外，幫助緩解腹痛的有效方法是有計劃、按時用餐，避免孩子長時間餓肚子。建議每天準備五、六頓小餐并在每餐后休息一段時間。
避免服用含有阿司匹林的藥物、布洛芬或抗炎藥物，因為這些藥物可能會刺激胃部或引起胃部出血。
堅持抗生素治療通常可以治愈幽門螺桿菌引起的胃炎和消化性潰瘍病（特別是十二指腸潰瘍）。
如果有超過一名家庭成員感染了幽門螺桿菌，建議所有患者同時接受治療，避免重復感染，同時還建議對家庭中的其他兒童進行篩查或治療。
在治療結束后，仍需要一段時間的臨床隨訪，檢查癥狀緩解情況。
治療結束4周后復查，以確認根除病菌。
No.5
幽門螺旋桿菌感染能預防嗎？
目前還沒有針對幽門螺桿菌的疫苗。由于傳播原理不清晰，所以也沒有有效的預防措施，請確保你和家人:
徹底洗手
吃干凈的食物
飲用安全水源
如果孩子出現以下癥狀，請立即打電話咨詢醫生:
嚴重腹痛
嘔吐物帶血或看起來像咖啡渣
大便帶血的，呈黑色或焦油色
肋骨下方持續灼痛，吃東西、喝牛奶或服用抗酸劑后得到改善
要記住導致孩子胃痛的原因可能有很多——如消化不良、病毒、緊張、擔憂及闌尾炎，多數胃痛并不是幽門螺桿菌感染引起的。
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我博士科研經歷中的經驗和教訓
（圖片來源：千圖網）
自從2006年12月博士畢業至今，一直沒有停止和年輕的工程師以及在校學生的交流往來，有時候還會指導他們的科研和學習，分享一些自己的心得和經歷。
我常常發現很多的年輕朋友，雖然都經過本科、碩士甚至博士的多年培養，但都未能找到、更未形成一套適合自己的研究和學習方法。加之缺乏足夠的主動性，因而在提出問題、分析問題和解決問題方面能力欠缺。對于這種情況，我經常會把自己博士期間留心收集到的科研方法、科研經驗，分享給這些朋友。
一個偶然的觸動，引發我反思自己博士期間的經驗和教訓。我想鄭重的聲明：寫此博文，只是希望和朋友一起分享一下我的經驗和體會，而不是想吹噓自己。因為，我覺得只有自己的切身體會，才最深刻，才最有發言權。
我是從2001年9月至2006年12月，在南京航空航天大學自動化學院，完成碩博連讀，取得了工學博士學位。2001年9月至2003年3月是我的碩士階段，這段時間我的主要任務就是上課，修學分，具體不去說它了。
自2003年3月開始，我進入博士階段，當時我的導師指派給我的項目是國家自然基金《空天飛行器飛控系統的強穩定、強魯棒自適應的全自主智能控制研究》。我可能不是當時國內最早從事空天飛行器控制問題研究的人員，但也是相當早的研究人員，而在我的實驗室，我則絕對是最早進入這個研究領域的。
對于這個項目，我主要做了三方面的工作：
第一，全自主智能控制系統研究。我做這個研究不是因為自愿，而是因為課題申報中就有相關的研究內容，我當時花了相當多的精力去研究了所謂的基于Agent的自主控制，但事實上這部分研究對于我來說是走了彎路的，因為它既不是我實驗室的強項，也不是整個項目的研究重點，所以詳情不去多說；
第二，建立空天飛行器的數學模型。當時國內進行空天飛行器（后來稱高超聲速飛行器）控制理論和方法研究這塊兒，一個重要的瓶頸是沒有被控對象數學模型，特別是沒有6自由度、非線性、能夠反映高超聲速飛行器氣動特征的被控對象數學模型。
搞控制理論研究或者搞實際控制系統開發的朋友都知道，沒有被控對象，是根本無法談控制系統開發的。于是，我在南航大的圖書館中，一篇一篇的翻閱AIAA的論文，期望找到一個合適的被控對象模型。終于功夫不負有心人，我終于發現Journalof Dynamics, Guidance and Control雜志1998年和2000年發表的兩篇論文的引用文獻清單中，都提及美國國家空天飛行器計劃（NationalAerospace Plan，NASP）期間NASALangley研究中心曾經對外發布過一個完整的高超聲速飛行器Winged-Cone模型，于是我順藤摸瓜找到南航大圖書館的影像室，看到了縮微平片，又根據縮微平片找到了完整的PDF格式的報告。
在這份報告中，一共存在143張氣動參數圖，每張圖65個數據點，我和我的師弟方煒博士一起，采用逐點采樣的方式，將所有的數據點信息取出。然后再利用插值擬合，并結合其它文獻中對于空天飛行器、高超聲速飛行器、可重復使用飛行器等共同特點和假設，總算弄出一個還算湊合的數學模型，能夠滿足飛行控制系統理論研究的基本需要。
上面的這兩件事情一共花了我差不多兩年時間，此時日歷已經翻到了2005年。那年春節期間，我仔細回顧了過去兩年的工作，認為如果再沿著自主控制、再沿著數學建模進行下去，我博士畢業遙遙無期，原因很簡單：難寫論文。不是我不想寫，而是本身這兩件事就不適合出高質量的論文，要知道當時南航對博士的要求是至少發表三篇EI論文。
隨著時間的推移，我的壓力越來越大，誰不想早日畢業，養家糊口吶。2005年3月，我果斷的進入主業，進入非線性系統控制理論的研究。這就是我做的第三件事。
我當時主要選擇研究的理論方法叫：軌跡線性化控制方法（Trajectory Linearization Control）。這個方法是一位美籍華裔教授朱建潮（Jim J. Zhu）在1998年至2000年前后最先提出來的。直到2005年我第一次接觸時，軌跡線性化控制方法都算是很新穎的一種非線性控制方法，在國際上少有論文發表，而在國內則無人從事過這方面的研究工作。
我當時面臨一個選擇：即選擇圍繞軌跡線性化控制方法為主開展研究，還是選擇以動態逆控制或者滑模控制這類較為成熟的方法為主開展研究。
如果選擇軌跡線性化控制方法，由于這個方法比較新穎，那么假如我能掌握并形成理論突破，則很容易做出更多的成果。但做出這個選擇的風險也是巨大的：
我將不得不補充非常多的新知識。軌跡線性化控制方法的理論基礎之一是朱建朝教授在1998年之前研究的線性時變系統（LTV）微分代數譜理論，而我之前無論學習的經典控制論還是現代控制論，都很少涉及線性時變系統控制論。朱教授本身數學出身，理論功底非常扎實，選擇軌跡線性化控制方法將是對我自學能力和領悟能力的一個挑戰；
在研究的道路上，我將成為一個孤獨者。假如在研究的過程中遇到困難，我連找個交流討論的人都沒有。
反之，如果不選擇軌跡線性化控制方法，而是選擇動態逆控制或者滑模控制這類較為成熟的方法，一是這些方法在國內已經很流行，二是我所在的實驗室也已經有了多年的積累。那么，這意味著研究的難度降低、風險降低，但是也意味著我選擇跟在別人的身后，放棄了可能的開創性成果。
我為做出這個選擇，猶豫了很久，最后還是決定沿著軌跡線性化控制方向上走，只能說當時我隱隱約約覺得我可以做出成績，博士畢業應當不成問題。所以，選擇，既需要智慧，更多的是勇氣、甚至傻氣。現在想想，倒是有點后怕。
做出選擇后，我當時面臨的第一個困難：說服我的導師。
（圖片來源：pixabay）
當我告訴我的導師想做軌跡線性化控制方法方面的理論研究時，我的導師問我：別的博士都研究非線性控制方法，你為什么要研究線性方法？
我知道這是軌跡線性化控制方法中的“線性”兩個字給我的導師造成了誤解，我完全理解他的擔憂。我沒有立刻反駁我的導師，而是回去找到充分的證據，然后耐心的、以導師能夠理解的方式告訴他：這是一個最新的非線性控制方法，而不是一個線性控制方法。
我的導師聽完我的匯報之后，不僅沒有阻攔我，而且給了我一些支持和鼓勵。多年之后，當我看到李開復博士的自傳《世界因你而不同》一書提及他的博士經歷，我感觸頗深。我和李開復博士一樣，在博士期間能夠有比較自由的探索空間，這是非常幸運的一件事情。我也因此非常感謝我的導師。
從另外一個側面，我也想與年輕朋友分享一個我的經驗：當我們在向他人，特別是領導、導師匯報時，絕不要打無準備之仗。中國人往往會將得不到支持的原因歸結為別人不理解自己的想法，而不去檢討自己是否準備充分，是否以他人可以接受的方式、可以理解的方式闡述自己的觀點。在我看來，因為自己沒有把工作做實而喪失發展的機會，也是一大缺憾。
我當時面臨的第二個困難：補充大量的新知識。
為了理解軌跡線性化控制方法，我不得不從它的理論基礎開始補起，主要包括兩大部分：線性時變系統理論和非線性控制理論。特別是線性時變理論，我找了所有能夠找到的朱建潮教授和他導師發表的論文，從頭讀起。只能說，朱建潮教授的數學功底著實厲害。
也是在這段時間里，我慢慢養成了整理好每個論文、整理好讀書筆記的習慣。因為下載的論文很多，有些論文也不是一遍就能夠理解的，可能需要讀很多遍。所以，為了在最短的時間找到最需要讀的資料，為了將我不同時期撰寫的注釋都能夠在一個論文之上，我不斷強化自己的資料管理。下圖是我讀朱建潮教授的一篇經典綜述性論文時，不同時期寫下的注釋。
時至今日，盡管我已經遠離理論研究，但我能夠理解民機開發規范性的重要性、文件體系架構的重要性、數據管理的重要性，都得益于當時自己再研讀論文時養成的好習慣。我也很懷念那段心無旁騖，一心讀書的美好時光。
我當時面臨的第三個困難：如何創新？
軌跡線性化控制方法不是我的原創，對于朱建潮教授來說，他可以用同樣的方法，針對不同的被控對象開展研究，驗證其方法有效性的同時，不斷的發表論文。而我，則不能只停留在這個層次之上，原因：一是從科學進步的角度，這種重復性的工作毫無意義；二是我很難發表文章，沒有文章也就無法畢業。于是，一個艱巨的任務擺在我的面前：找出軌跡線性化的弱點，然后想辦法改進。
通過理論分析和仿真試驗，我發現軌跡線性化控制方法盡管有效，但是當實際的被控對象與用于控制器設計的對象模型存在差異時，利用軌跡線性化控制方法實現的控制律，穩定性會越來越差，直至差別足夠大時，整個控制系統從穩定系統變成不穩定的系統。這個所謂的“差別”就是控制理論專業所說的“不確定性”。找到問題的根源，也就奠定了我解決問題的基礎。此時，整個理論研究就很自然的轉化為：如何消除不確定性對原有控制系統穩定性的影響，改善整個控制系統的性能。于是乎，我又再一次踏上不斷學習，不斷尋找的道路。
在整個控制理論發展的許多年來，一個重要的消除不確定性思想和方法就是自適應控制方法，也即設計一個自學習、自適應的機制，其產生一個與系統不確定相反的值，該值可與不確定兩兩抵消，從而達到改善原有控制系統在不確定存在情況下的性能。就這樣一個思想，演化出很多具體的技術，比如神經網絡自適應技術，模糊自適應技術，干擾觀測器技術等等。經過研究后，我準備采用神經網絡自適應技術，即將神經網絡自適應技術與軌跡線性化控制方法相結合，產生新的、穩定性能更好的魯棒自適應軌跡線性化控制方法。第三個困難看似得到有效的解決。
至此，我的研究一切都看似非常的順利，當時的時間大約已經到了2005年九月份，沒有想到我真正的挑戰便從此開始。
（圖片來源：pixabay）
我面臨的第四個困難是：當我經過一系列的公式推導得到完整的魯棒自適應軌跡線性化控制算法，并利用該算法針對空天飛行器這一被控對象搭建起完整的仿真系統，一經運行時卻發現，整個控制系統是發散的！
我做了無數次的仿真，修改了無數次的參數，整個控制系統仍然是發散的，我幾乎崩潰。這篇博文寫到這里才是我最想與大家分享的，我想知道大家在遇到類似的情況時，你們會怎么做？
我當時確實動搖過信心，想放棄軌跡線性化控制方法，這是因為由于缺乏足夠信息，研究經驗也不足，我無法定位造成控制系統發散的準確原因：
我用來控制器設計的數學模型，并不是一個經過嚴格驗證的模型，我無法肯定是不是數學模型本身出的問題，我當時的想法是：假如我采用成熟的自適應控制理論和方法，至少可以降低因為創新帶來技術風險；
我確實對我的思路產生懷疑，因為將神經網絡自適應技術與軌跡線性化控制方法相結合，誰都沒有做過，包括朱建潮教授和他的團隊也沒有做過；
我給自己定的博士畢業時間節點是2006年年底，而當時已經是2005年9月，時間相當、相當緊迫。
對于我來說：假如我放棄軌跡線性化控制方法，重新改其它的控制理論方法，不是不可以，但帶來的后果是博士畢業時間拉長。同時，從研究思路上講，我覺得整個思路是沒有錯誤的，因此把眼看到手的成功輕易放棄，確實不甘心。
當時為了突破這個難題，我做了如下幾件事：
1
我將相關的非線性控制理論、軌跡線性化理論、神經網絡自適應控制理論教材和論文，重新閱讀了一遍。
我做此事的目的，是確認我的思路和我的方向是正確的。我想強調的是：現在中國人一聽到“方法論”這個詞就有些頭疼，就有些排斥，可能和我們整個國家、整個民族習慣只講理念、不重視實際操作有很大的關系，最終造成的后果就是大家排斥理論、排斥方法論。但以我個人的經驗來看，我非常重視理論研究，因為理論研究可以提供宏觀的方向，保證不會出現方向性的錯誤。所以我當時重讀論文，就為證明我的思路是正確的。
2
我開始和國內國外的很多專家討論。
包括朱建潮教授在內，我給國內外眾多研究非線性系統自適應控制、神經網絡自適應控制的專家寫過信。我這么干，完全是被逼的，因為我應當在軌跡線性化控制方法上算是“全世界第二，全中國第一”，但在魯棒自適應軌跡線性化控制方法上算是“全世界第一”，所以在身邊周圍找不到可以討論的人。
但現在回想起來，我想和大家分享的經驗是：
提問的勇氣。很多年輕的朋友遇到問題時，總喜歡自己埋頭苦干，這當然并不錯誤，但我分析中國人不愿意與專家交流、向專家咨詢的一個重要原因是勇氣不足。我建議年輕人不要怕給專家寫信，我可以很負責的對大家說：越是國外的專家，越是大的教授，越是非常樂意討論技術問題，他們的很多建議都是非常具有建設性的。我本著臉皮厚的心態給這些專家學者交流，他們給我回信，我就賺了；他們不回，我也不會去找他們算賬；
提問的方法。當我們給別人闡述問題的時候，一定要闡述清楚問題的背景和遇到的情況，這樣才能讓專家幫助你去判斷。我們提問的越簡單，得到的回答也越簡單！所以，我現在不贊同某些公司習慣性的想法和做法，即什么事情都指望供應商、什么事情都推給咨詢公司，認為只要花錢就能解決問題。要知道，即便面對的是真有水平的專家，如果我們自己無法描述清楚問題的背景和狀況，專家是不可能對癥下藥幫助我們找到答案的。
3
我還是會和實驗室的兄弟姐們不斷的討論。
在討論的過程中，我得到很多精神上的安慰，我與同門的深厚友誼就是這樣建立的。他們也會把他們的研究心得貢獻出來，給我很多專業上的建議。這里我想強調一點：中國人一直說不恥下問，但并不是所有人都能夠真正做到。比如，作為博士，大家是否會拉下面子向碩士生、甚至本科生求教？
事實上當時給我啟發最大的是我的一個碩士師弟，此人叫陳海通。盡管他是碩士，但此人的學術造詣極高，畢業后沒能出國繼續深造，確實一大遺憾。他點撥我的幾句話，讓我有很大的收獲，堅定了我解決難題的決心。所以，真正想解決技術問題，一定要有顆平常心：對于領導，院士，教授，不要過分自卑，盲從盲信；對于學歷低，經驗少的，也不要過分自傲，而要不恥下問。
（圖片來源：pixabay）
4
我暫時放棄了空天飛行器模型，而轉用簡單可靠的數學模型作為研究對象。
這樣做的好處是可以避免因空天飛行器數學模型本身帶來的研究不確定。
5
我用同樣的研究思路，采用不同的不確定消除技術。
即非線性干擾觀測器技術，重新進行理論推導、重新進行控制器設計。我驚奇的發現，對于非線性干擾觀測器技術，由于干擾觀測器構造簡單，不僅理論證明很容易，仿真實現也很容易，整個仿真過程不僅很容易通過，而且性能表現非常優異！所以，這大大增加了我最終解決自適應控制難題的信心，同時，無意中，我又多發明了一項新的非線性控制技術。
6
我說服自己的師弟和師妹，為自己建立一個小的研究團隊。
這個事情可能是我干的最經典的一件事情，我從實驗室新進的人中，挑選了三個人：一個博士，兩個碩士。我向他們充分闡明了當時的狀態，請他們考慮幫助我一起攻克難題。我對他們說的是：這是一個新的方向，只要問題解決，形成理論突破，他們畢業是非常簡單的事情。
也許是我的真誠感動了他們，他們自愿加入我的研究團隊。在這三個人中，對我幫助最大的是名叫張春雨的碩士生，這個小伙子的領悟能力極強、動手能力極高。他聽明白我的研究思路后自主的使用模糊自適應技術，形成了模糊自適應魯棒軌跡線性化控制，并且仿真一下子就獲得成功。事實上，他做的模糊方法，先于我做干擾觀測器的方法，也正是因為他的成功給了我很大的啟示，我才暫時放下神經網絡自適應的道路，轉向用干擾觀測器來驗證我的思路。
同時，張春雨在仿真中獲得的數據，成為我分析的依據，對于我最終解決問題起到很大作用。最后，我的這個團隊都正如我預想的那樣，不僅順利畢業，而且在形成理論突破之后，張春雨奇跡般的在碩士期間發表了7、8篇EI檢索論文，也就是按照南航博士的標準，他完全可以申請博士論文答辯。我從此也在實驗室落得“博導”的外號。
做完上述這些事情，我真正的回頭收拾我的神經網絡軌跡線性化控制。我重新推導了所有公式，而且不再用紙和筆推導公式，改用word里面的公式編輯器。利用word，我可以把所有的推導過程保留，并且可以用不同的顏色表明因式分解，合并同類項等等，使得整個推導過程非常清晰，避免人為差錯。也正因為如此，多年之后的今天，我的這些推導過程和結果仍然得以保留。我也重新編寫了程序，并苛求程序干凈、規范。下面兩幅圖是我當時推導公式的示例，和我編程的示例。
最終，我發現我的錯誤：真讓我哭笑不得，就僅僅錯了一個正負號！我在引入別人的神經網絡自適應控制思想的同時，想當然的也將別人的自適應調節律也引用過來。也就是，我做了大量的公式推演，但在最后一步上，我放松了警惕。而恰恰在自適應調節律問題上，我的自適應調節律剛剛和別人符號相反。所以，別人是收斂的，我是發散的。
邁過最后這個坎，我在2006年的5月基本達到南航博士畢業的要求，進入最后的博士論文撰寫，2006年7月份完成初稿，9月份完成修改稿并送外審，12月7日正式答辯并順利通過。
（圖片來源：千圖網）
后 記
至此，我整個博士經歷算是基本介紹完畢了。有時候想想，我是不是很悲催？如果一開始就把公式推導正確，我也不會繞如此之大的一個彎兒，也許能夠更快、更輕松、更順利的畢業。我是不是運氣差了一點？時隔八年之久，我仍然對當時的情形歷歷在目，確實印象太過深刻。
教 訓
第一，我本人確實有粗心大意和急躁的不足。這是打小兒就存在毛病。2005年9月份至2006年5月，是我備受煎熬的9個月，這樣的一個教訓對于我來說，足夠的慘痛。但是，這樣一個教訓的背后，我理解了這樣一個道理：人，是不可避免會犯錯誤的。
第二，我在破解難題的思路一開始就存在問題。其實最簡單和最直接的解決方案是請一個足夠細心的師妹，請她幫我把公式重新推導一遍，我只需付出半天時間外加請吃一頓飯，就可以把問題輕松搞定。由于沒有經驗，我當時想當然的分析可能是模型導致的錯誤、可能是創新帶來的風險，這些思路都不對路。
經 驗
古人云：失之東隅，收之桑榆。真的是這樣。我經歷了這樣的慘痛教訓，也收獲了意想不到的東西：
1
沒有這個慘痛教訓，我不會去訓練自己用word推導公式，當前我對設計文檔規范性的理解、對駕駛艙設計的理解、對人為差錯的理解、對軟件編程規范性的理解、對民機產品開發強調過程保證的理解，等等，等等，都得益于這樣的教訓；
2
我比較扎實的理論基礎，得益于當時反復的理論學習和理論推導。而且我的切身體會也令我重視理論、相信理論，我認為理論的重要性就在于它能夠在宏觀層面指引正確的方向；
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盡管我是被逼的，但是我的主觀能動性被充分的調動起來，為了能夠按照預想的時間達到畢業的目標，我盡力把我當時能想到的和能做的事情都做到極致；
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我也在解決問題的過程中，結識了一大批的專家教授，并和實驗室的師弟師妹結下深厚的友情，我想這是比我取得博士學位更寶貴的東西；
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我認為最重要的是博士經歷對我的性格也有極大的改變。初中和高中，性格內向、老實穩重是大多數人對我的評價。然而，因為讀博士，因為遇到的困難，我不得不變得更加主動。從博士畢業至今，我逐漸習慣于建設性的思維和積極的行動，而不是無休止的抱怨或者停滯不前。所以，當人生第一次給學生講座，分享我的求學經歷之時，我仔細的想了想，寫下三句話：思路決定出路，細節決定成敗，狹路相逢勇者勝！
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我深深體會，能力提升是以解決問題為導向的。當前中國的教育是填鴨式的功利性教育，大家一方面在抱怨教育體制存在的問題，一方面又在給自己的孩子施加巨大的壓力。填鴨式的教育將孩子自主思考的時間全部占據，沒有教會孩子分析問題、解決問題的能力。
其實讀博士并沒有想象的困難，我認為一般智力的人，只要掌握合適的方法，然后舍得花上數年的時間，持之以恒，都可以拿到博士學位。因為讀博士，無非就是給一個題目，或者一個方向，并且不告訴他正確答案，然后讓這個人自主去尋找答案。對于這樣一件事情，在美國，從幼年起便開始訓練，而在中國至少在碩士畢業之前，少有人完成。
所以，我呼吁那些天天逼著孩子學這學那的父親母親，給孩子充分自主思考的時間，哪怕孩子只是在玩兒，只要他專心致志，就不要去過多的干擾，陪著就好。
總之，無論教訓也罷，經驗也好，人真的只有經歷過才能變得成熟，而經歷往往都是要付出慘痛的代價的。所以，不必抱怨太多，靜待時光就好。
再后記
總結到這里，我對當前從事的民用航空適航審定工作，對當前關注的系統工程研究和應用問題，又增添一份信心。當前形勢并不比我在讀博士的時候更加兇險，那個時候面臨的是未知的難題，盡管最后查下來只是正負號的問題，但在沒有找到病因之前，我不敢有半點懈怠。當前推行系統工程的難點在于如何從中國的實際情況出發，并與中國的實際相結合，但這就像控制理論中的李雅普諾夫穩定性原理，只要方向正確，并不斷的實踐，系統收斂是遲早的事情。
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