合成研发的逻辑性(二)
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研发结论不是检测出来的,而是设计和实验出来的。因此想要得到好的实验结果,必须以预测为主,在整个实验过程中建立起分析体系,实行规律研究,以确保得到所需结论。
在这我借用了GMP的概念,因为很多东西都是相通的。
现在所提及的研发更多的是注重于工艺的研究和改进,如果要加上路线的设计的话,还需要加上文献查阅,将是很大的一个篇幅,因为在国内大多数的研发还处于工艺的改进上,因此以此作为重点来进行讨论。
在研发中一个很重要的指导性的观念是我们究竟应该研究规律还是应该研究收率,哪一种是高效率的研究方式?或许有些研发人员会回答,当然是研究规律了,可是,当我看到他们做实验的时候,我发现,实际上他们是在研究收率。
一般研发人员的研发过程,在资料准备齐全并设计实验方案后,开始进行实验,很多的合成人员依照实验方案或文献把实验仪器支起来、物料按照规定加入并开始运行后,就进入了漫长的等待期,或者看书,或者聊天等,直到按照文献或设计反应完毕,然后开始进行检测,然后再进行下一次实验,变化一下条件,得到另一个结论,然后他可能会比较这些结论,得出一些规律,整个流程就是这样,在检测之前,他们并不知道实验的结果究竟会怎么样,现象与GMP一样,所以我说他们的结论是检测出来的。因此,在检测之后,如果结论与所想象的不太符合,他们就会比较迷惘,不知道是操作问题还是原料问题还是反应问题还是其他什么问题,反应过程中的问题又有很多,再做一次并得到结果的时间通常要几个小时,所以为了寻找原因,根据以前一些经验的臆测就开始了,依照这个程序的话,我想对于他们要寻找出原因将是一个很痛苦而漫长的过程,每一次反应与处理时间又是那么长。而很常见的一种情况就是某一次偶然反应情况很好,但是随后几个月却怎么也重复不出来,后来不知为什么又可以了,但是无因因素的存在通常对以后的中试和大生产埋下了隐患。这样这也是为什么很多人都认为做化学实验的时候理论很重要的原因吧。
研究收率的痛苦往往会在中试和大生产中得到充分的体验,因为他们的效率注定在比较短的时间内不能够将问题研究透彻,所获得的通常是小试工艺的最佳条件,但是中试放大因为设备等原因往往工艺条件会有所变动,而在放大的过程中如果稍出些麻烦,一下又很难找出原因,往往不敢继续下去,我看到很多中试都是因为这种原因而被迫放弃。其实他们离成功已经很近了,只是可惜,中试大生产毕竟不象小试,可以做一些效率低的研究,中试或试生产每一锅料下去通常几万几十万,如果没有必胜的把握,谁也不愿冒这险。我所做的第一个上大生产的项目是给一家完全没有化工经验的厂家上的,中试20天,试生产一个星期左右就完成了,现在想来过程有些粗糙,不过之所以没有什么大问题出现,和当时研究规律的观念指导是很有关系的吧(当然也不排除有一些其他因素在里面)。
最近有个合成人员问我,“我后处理得到一堆粘忽忽的东西,怎么办呢?”我说,“你如果不能发现原因,那么你的实验流程肯定有问题,你在反应过程中进行监控了吗?”“没有。”“后处理前检测了吗?”“没有。”“那么你不知道原因是在反应还是在后处理是吗?”“对。”“下次你打算怎么做?”“我想是实验问题,可能收率不高这样吧,我想调调实验条件。”“你有把握吗?”“没有,我看别人有一个类似反应用另外一个条件,效果不错,我想用那条件试一下。”“你这样只是撞大运,效率太低,做出好的结果是偶然的,而得不出好结果是必然的,你的流程有问题,你看这样行不行,下次做的时候,首先,你最好进行实验监控,这样,一旦实验结果不好,立即停了它,免得浪费时间,然后,在后处理前留个样,即使不留样,也要做一个检测,然后将反应物分成几份,分别用几种方法做后处理,再检测结果,这样的话,你一天的工作成效相当于别人一个星期的工作。而且每一步你都会看得很清楚,我想就不会出现找不到原因的事情吧。”
其实,我觉得我们在学校所学的那些泛泛而谈的教科书上的理论对实验的指导意义没有我们所想象的那么大,很多人的问题往往还是出现在实验本身,理论的缺乏实际上可以用设计实验来弥补。只要实验的流程正确,发现问题并得到好的结果并不是非常困难的事情。
研发绝对不是一项单纯的体力劳动,而是一项高强度的脑力劳动,可惜现在很多研发人员还没有意识到这一点,因为多数的研发习惯是自发形成的。
设计实验来验证假设是一个很重要的方法,很多时候找不出原因,是因为很多研发人员,将假设仅仅停留在假设上,而没有想到设计一些实验去验证,没有验证的假设永远只是假设。对待理论的态度也是一样的,未经验证的理论可以指导实验,但是,在脑袋中一定要有一个概念,这是未经验证的,这样,一旦出现异常,立即就可以反应过来。
因此我想到对待理论的态度究竟是证伪还是证真,哪一种更有效率,更有效果呢?我认为科学研究的办法一般是证伪而不是证真,即假定所得出的结论是不正确的,然后依据这个观点来进行实验证实。证伪的好处在于怀疑,因为无论所得的何种结论,它们都有建立的基础,既然如此,基础的局限性导致得出的结论也一定具有局限性,如果假定判断是错误的的话,就会不断设计各种实验来验证这种错误存在的可能性,这样就可以不断以严谨的方式来拓宽这个结论的应用范围,而由于整个认知系统是开放的,一旦存在异常,就可以很快做出反应,所以对于由不完全归纳法所得出的结论具有很强的实用性;而如果采用证真的手段,当假定判断为真,设计几个实验验证后,就会出现认为结论理所当然为真的情况,并从心里接受然后默认它,而行事准则也会不自觉地依此而行,当有异常出现时就会出现不自觉地抵制现象,从而丧失机会。历史上科学发展的很多事例都表明了这样一个道理,以至于有人认为要想改变一个观念,除非换一代人(量子力学等)。因此,从合理性的角度而言,证伪比证真更有利于科学的发展。
理论的缺乏实际上可以用设计实验来弥补,这一条可以这么来理解,比如我们都知道温度升高,反应速度加快,但是有一个人不知道这条,他只知道温度是一个影响因素,只知道设计实验,那么他怎么办呢,他只需设计两个实验,分别在高温和低温下试一下,然后看看反应情况就可以了,而且他所获取的信息,如副反应的情况等,比书上的理论要大多了。这些方法在一些自己不熟悉的领域又时间紧迫的情况下尤其实用。这也是我所说的研发是高强度的脑力劳动的原因之一,因为只有通过设计实验,才可以真正体现和验证真实的规律。
我们不妨回顾一下研发的重新定义:研发结论不是检测出来的,而是设计和实验出来的。因此想要得到好的实验结果,必须以预测为主,在整个实验过程中建立起分析体系,实行规律研究,运用逻辑性的方法,以确保得到所需结论。去体会一下GMP的控制,会有收获的。
编辑:7100
在这我借用了GMP的概念,因为很多东西都是相通的。
现在所提及的研发更多的是注重于工艺的研究和改进,如果要加上路线的设计的话,还需要加上文献查阅,将是很大的一个篇幅,因为在国内大多数的研发还处于工艺的改进上,因此以此作为重点来进行讨论。
在研发中一个很重要的指导性的观念是我们究竟应该研究规律还是应该研究收率,哪一种是高效率的研究方式?或许有些研发人员会回答,当然是研究规律了,可是,当我看到他们做实验的时候,我发现,实际上他们是在研究收率。
一般研发人员的研发过程,在资料准备齐全并设计实验方案后,开始进行实验,很多的合成人员依照实验方案或文献把实验仪器支起来、物料按照规定加入并开始运行后,就进入了漫长的等待期,或者看书,或者聊天等,直到按照文献或设计反应完毕,然后开始进行检测,然后再进行下一次实验,变化一下条件,得到另一个结论,然后他可能会比较这些结论,得出一些规律,整个流程就是这样,在检测之前,他们并不知道实验的结果究竟会怎么样,现象与GMP一样,所以我说他们的结论是检测出来的。因此,在检测之后,如果结论与所想象的不太符合,他们就会比较迷惘,不知道是操作问题还是原料问题还是反应问题还是其他什么问题,反应过程中的问题又有很多,再做一次并得到结果的时间通常要几个小时,所以为了寻找原因,根据以前一些经验的臆测就开始了,依照这个程序的话,我想对于他们要寻找出原因将是一个很痛苦而漫长的过程,每一次反应与处理时间又是那么长。而很常见的一种情况就是某一次偶然反应情况很好,但是随后几个月却怎么也重复不出来,后来不知为什么又可以了,但是无因因素的存在通常对以后的中试和大生产埋下了隐患。这样这也是为什么很多人都认为做化学实验的时候理论很重要的原因吧。
研究收率的痛苦往往会在中试和大生产中得到充分的体验,因为他们的效率注定在比较短的时间内不能够将问题研究透彻,所获得的通常是小试工艺的最佳条件,但是中试放大因为设备等原因往往工艺条件会有所变动,而在放大的过程中如果稍出些麻烦,一下又很难找出原因,往往不敢继续下去,我看到很多中试都是因为这种原因而被迫放弃。其实他们离成功已经很近了,只是可惜,中试大生产毕竟不象小试,可以做一些效率低的研究,中试或试生产每一锅料下去通常几万几十万,如果没有必胜的把握,谁也不愿冒这险。我所做的第一个上大生产的项目是给一家完全没有化工经验的厂家上的,中试20天,试生产一个星期左右就完成了,现在想来过程有些粗糙,不过之所以没有什么大问题出现,和当时研究规律的观念指导是很有关系的吧(当然也不排除有一些其他因素在里面)。
最近有个合成人员问我,“我后处理得到一堆粘忽忽的东西,怎么办呢?”我说,“你如果不能发现原因,那么你的实验流程肯定有问题,你在反应过程中进行监控了吗?”“没有。”“后处理前检测了吗?”“没有。”“那么你不知道原因是在反应还是在后处理是吗?”“对。”“下次你打算怎么做?”“我想是实验问题,可能收率不高这样吧,我想调调实验条件。”“你有把握吗?”“没有,我看别人有一个类似反应用另外一个条件,效果不错,我想用那条件试一下。”“你这样只是撞大运,效率太低,做出好的结果是偶然的,而得不出好结果是必然的,你的流程有问题,你看这样行不行,下次做的时候,首先,你最好进行实验监控,这样,一旦实验结果不好,立即停了它,免得浪费时间,然后,在后处理前留个样,即使不留样,也要做一个检测,然后将反应物分成几份,分别用几种方法做后处理,再检测结果,这样的话,你一天的工作成效相当于别人一个星期的工作。而且每一步你都会看得很清楚,我想就不会出现找不到原因的事情吧。”
其实,我觉得我们在学校所学的那些泛泛而谈的教科书上的理论对实验的指导意义没有我们所想象的那么大,很多人的问题往往还是出现在实验本身,理论的缺乏实际上可以用设计实验来弥补。只要实验的流程正确,发现问题并得到好的结果并不是非常困难的事情。
研发绝对不是一项单纯的体力劳动,而是一项高强度的脑力劳动,可惜现在很多研发人员还没有意识到这一点,因为多数的研发习惯是自发形成的。
设计实验来验证假设是一个很重要的方法,很多时候找不出原因,是因为很多研发人员,将假设仅仅停留在假设上,而没有想到设计一些实验去验证,没有验证的假设永远只是假设。对待理论的态度也是一样的,未经验证的理论可以指导实验,但是,在脑袋中一定要有一个概念,这是未经验证的,这样,一旦出现异常,立即就可以反应过来。
因此我想到对待理论的态度究竟是证伪还是证真,哪一种更有效率,更有效果呢?我认为科学研究的办法一般是证伪而不是证真,即假定所得出的结论是不正确的,然后依据这个观点来进行实验证实。证伪的好处在于怀疑,因为无论所得的何种结论,它们都有建立的基础,既然如此,基础的局限性导致得出的结论也一定具有局限性,如果假定判断是错误的的话,就会不断设计各种实验来验证这种错误存在的可能性,这样就可以不断以严谨的方式来拓宽这个结论的应用范围,而由于整个认知系统是开放的,一旦存在异常,就可以很快做出反应,所以对于由不完全归纳法所得出的结论具有很强的实用性;而如果采用证真的手段,当假定判断为真,设计几个实验验证后,就会出现认为结论理所当然为真的情况,并从心里接受然后默认它,而行事准则也会不自觉地依此而行,当有异常出现时就会出现不自觉地抵制现象,从而丧失机会。历史上科学发展的很多事例都表明了这样一个道理,以至于有人认为要想改变一个观念,除非换一代人(量子力学等)。因此,从合理性的角度而言,证伪比证真更有利于科学的发展。
理论的缺乏实际上可以用设计实验来弥补,这一条可以这么来理解,比如我们都知道温度升高,反应速度加快,但是有一个人不知道这条,他只知道温度是一个影响因素,只知道设计实验,那么他怎么办呢,他只需设计两个实验,分别在高温和低温下试一下,然后看看反应情况就可以了,而且他所获取的信息,如副反应的情况等,比书上的理论要大多了。这些方法在一些自己不熟悉的领域又时间紧迫的情况下尤其实用。这也是我所说的研发是高强度的脑力劳动的原因之一,因为只有通过设计实验,才可以真正体现和验证真实的规律。
我们不妨回顾一下研发的重新定义:研发结论不是检测出来的,而是设计和实验出来的。因此想要得到好的实验结果,必须以预测为主,在整个实验过程中建立起分析体系,实行规律研究,运用逻辑性的方法,以确保得到所需结论。去体会一下GMP的控制,会有收获的。
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作者: syn022
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