什么是创新
应用科学（工程技术）的目的是利用已知的知识，创造社会价值，造福人类。而基础科学的目的是创造新知识，开拓扩展知识的疆界，满足人类的好奇心。所以基础科学就是创新。
创新是一个人人熟知的名字。但创新到底意味着什么？创新要面对什么样的挑战？对这个貌似简单的问题，不同的人可能有不同的看法。所以我们需要讨论一下到底什么是创新。我们要想创新，必须首先搞清楚什么是创新。
我们有知道的东西，这就是所谓的知识。我们有知道不知道的东西，比如未解决的难题，还没有证明的猜想，还没有达到的技术水平等等。这属于一种类型的未知。但这还不是全部。我们除了知道的东西，和知道不知道的东西，我们还有不知道不知道的东西。科学研究不仅要把“知道的不知道”变为“知道”，还要把“不知道的不知道”变为“知道的不知道”，从而进一步把它们变成“知道”。
把“不知道的不知道”变为“知道”，是最高层次的创新，最重要的创新。连不知道什么都不知道，这真是什么都不知道。做这种科研是老虎吃天，无从下口。这也正是“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”所描写的无中生有的意境。
把不知道的不知道，变成知道的不知道，就是提出问题。所以，科学更重要的创新就在于提出问题。要开拓新知识就要能够提出新问题。但提出新问题不是那么简单的。通常如果你能把问题讲出来的话，这说明你还是在以前知识的范畴内。这种问题也许不是真正的新问题。真正的新问题常常你连讲都讲不出来。因为新问题所针对的东西，从来没人想到过，从来没人见到过。所以这东西连名字都没有，我们连提问题的语言都没有，有问题也讲不出来。
所以，要提出真正的新问题，我们要让我们的想象自由奔驰，突破语言的束缚，突破数学的牢笼。当你感觉到遇到了这类讲不出来的问题时，也许是一个信号：你碰到“大金矿”了，碰到知识的一个新疆界了。这是令人激动的时刻，也是老子“道可道非常道”的意境。在这种没有语言没有数学的状态下，我们怎么继续往前发展，我们如何做研究，如何进行思考？这就是科学创新所要面对的挑战。
我们看到，真正的科学创新没有目标，没有方向。因为这些目标和方向连名字都没有。给这些目标方向起名字是科学创新的一部分。发明描写新知识的语言和数学也是科学创新的一部分。只有当创新结束以后，我们才能把问题讲出来，把新知识讲出来。
所以真正的科学创新无法计划、无法造势，无法成为一个轰轰烈烈的国家重点项目。但作为一个进行创新的科学家，如果没有目标、没有方向，这工作如何开展？
对个人来说，创新的内涵是制定美的标准。创新之前，大家不知道什么是美，不知道往什么方向努力。这时每个研究人员都可能有自己对美的认知，都有看问题不同的方式，都有不同的努力方向。但慢慢的，会有一个人对美的认知和思想被越来越多的人欣赏接受，从而成为美的标准，成为大家共同的努力方向，这就是创新过程。可以看出，科学创新和艺术创新是非常相通的。当然科学创新还需要通过实验的检验。实验不认可的创新是不会被接受的。
创新在中国所面临的挑战
中国的科学活动和科学教育的目的性都太强、太明确。要么为了多发论文，要么为了考试得高分。科研大多是在针对知道的不知道：我们去攻关解决别人提出的问题，达到别人设定的目标，按照别人制定的好的标准去试图做得更好。这种科学研究的确很重要，但仅是赶超和山寨的心态。悲剧的是，这种研究被很多人当成科学研究的全部。而教育大多也是在学习知道的知识。很多人认为，掌握已知的知识就是教育的全部。
有一次，我碰到一个就读于中国顶尖大学的本科生。他告诉我，他这辈子什么都能做到最好，他想在哪一方面做得最好，他就能在哪一方面拔尖，从来没失败过。学校考试第一、奥数金牌、高考进入顶尖大学，这真是众多学生向往和努力想成为的学霸。中国的家长不知道费了多少劲，想要自己的子女成为这样一个学霸。但我听了以后有些伤心。中国的尖子学生，中国未来的希望，怎么一辈子尽跟着别人的标准跑。
别人说什么好，自己就往什么方面努力，像丢了魂儿似的。可自己的思想、自己的洞察、自己的热情、自己的精神在什么地方？现在中国的中小学教育大多是应试教育，目标就是提高学生的考试成绩，丧失了教育的本质和核心价值。因为考试好的学生不等于有出息的学生。这种教育，有害于下一代，有害于中国未来领导世界的愿景。
创新的心态和价值观要创新，要做基础科学研究，首先要有一个创新的心态和创新的价值观。
这一心态和价值观其实也很简单，那就是追求自己喜欢的东西。但这么简单的事情，在中国做起来好像很困难。在中国，大人总是教导孩子去追求大家觉得好的东西和社会觉得重要的东西，而不强调孩子自己的爱好、自己的好奇心。当追求自己的爱好到极致的时候，常常会发现，所追求的东西，和社会大众认为的好，认为的重要，并不一致。
由于中国的文化传统，要避免枪打出头鸟，避免树大招风，要走中庸之道，这时自己也许会受到很大的压力，也许会有不自信的慌乱，觉得自己的追求是垃圾，从而放弃对自己爱好的追求。
所以在中国要追求自己的爱好，特别是要追求到极致的程度，需要有标新立异敢为天下先的勇气，要有不怕寂寞的耐心。在做创新研究时，世界上就你一个在做这方面的工作。而你的工作，常常五年六年，八年十年，也不被大家认可。如何能坚持下去？
这种创新研究所需要的勇气和耐心只能来源于自己的价值观，来源于对自己美的认知的自信：我认为美的东西就是美。只要自己追求自己认为美的东西，那自己就满足了，工作就可以持续地做下去，不在乎别人是否认同，不在乎自己是不是孤独。如果自己的追求真的是美，或早或晚，都会得到大家的欣赏和认同，大家就会跟着做。这时你自己对美的标准就变成了公众的标准。大家会在你的标准指导下来做研究，来谋发展。
这就是创新所开拓的知识新疆界，就是创新导致的世界新潮流。
如何培养创新能力？
这是一个很大的问题，而且应该有各种各样不同的办法。这里我只是谈谈自己的经验看法，抛砖引玉。教育的一个目的是掌握知识。但教育更重要的目的是训练提问题的能力，培养学生对美的认知和追求，让学生形成自己的世界观和做事情的风格。
所以学校要特别珍惜学生自己的好奇心，珍惜学生自己对美的认知，珍惜学生自己的风格。要引导加强这些好奇心和认知，让学生选自己的课（哪怕是非标准课），走自己的路。避免培养强项都一样的标准人才。要鼓励学生标新立异，努力做得和别人不同。避免统一思想。要鼓励学生用非标准办法解题。对于正确的非标准答案要加分，而不是扣分。这样就有希望培养出有自己的风格，有自己的灵魂的创新人才。
我自己有一个比较喜欢的学习方法，我称其为“零碎学习”，其实就是广泛阅读。阅读很多课外书籍和科普文章（即使读课本也要避免读老师所使用的课本）。这些书籍和文章，因为超出我所学的课程范围，常常读不懂。这些乱七八糟的东西凑在一起，脑子里就跟一锅浆糊似的。你总是觉得一锅浆糊不好，就会想着怎么把它捋一捏，顺一顺。可知识还没有学到，于是自己就胡诌一通，硬凑到一起，试图理解那些搞不懂的东西。
我一天到晚就在那猜猜想想，使自己得到很好的锻炼。这个“拼凑”的过程特别重要。一方面这个拼凑猜想的过程，很像做创新研究的思路。这使我们在学生阶段，就可以得到创新研究的锻炼。另一方面，我后来上的课，都是关于我以前拼凑猜想过的问题。对老师讲的一下就能抓住重点，学得得心应手。
如何做创新研究？这个问题更大了，而且不同人会有不同的看法。这里我谈谈我自己的看法。
“大跃进”时期有一个口号“人有多大胆，地有多高产”。这句话用在生产实践中是荒谬的，但用于现在中国的科研创新，倒是挺合适的。现在很多中国学生和研究人员能力很强，但胆子较小。只敢跟着别人后边做，不敢自己向前闯。所以在中国现阶段开展创新研究，我们要大胆一些，要有充分的自信，要敢于坚持自己对美的追求，敢于做自己的东西，敢于做别人不做的东西。
如果自己做的东西没有别人做，这时也不要慌张，也不要觉得自己做的是垃圾。这时要想想自己做的东西，有什么地方在吸引自己，有什么地方让自己放不下舍不得，从而获得继续做下去不怕孤独的信心。在对自己认知的美的追求的过程中，一步一步满足自己的好奇心，这样就可以不在乎别人是否认同，使自己一直做下去。所以有自己的自信，有自己的好奇心，有自己对美的追求是非常重要的。
我上面的观点是基于如下的判断：我觉得中国已经有了创新的能力和基础。现在最缺乏的只是创新的心态和观念。另一个方面，中国现在的科研政策是鼓励发文章，提高引用率，把科学研究引导成写文章拼引用的“工程技术”活动。这样的科研氛围适于提高科学活动的量，在历史上起了正面的作用。但它不适于提高科学活动的质，不适于创新研究。如何改进科研政策，将是我们需要面对的挑战。