努力成为优秀的工程师-李航博士

一直在IT企业的研究部门任职，迄今经历了三家大公司：NEC、微软、华为。工作都是既有基础研究，又有产品开发。其实，这两者既有密切联系，性质上又迥然不同。前者在于发现或发明普适性的理论与方法，后者在于开发实用性的系统与工具。可以说，前者需要的思维方式、基本技能与素质是科学家的，而后者是工程师的。经常提醒自己的是，一定要明确在具体项目中自己到底带着什么“帽子”在工作，是科学家，还是工程师？
 
曾经将如何成为优秀科学家的体会整理成若干篇博文发表，本文谈谈如何成为优秀工程师的一些心得。我认为，做工程时应该遵循五项原则，在实际的工作中把它们作为自己的指南。这些原则是， 面对问题、 解决问题， 系统地解决问题， 站在用户角度看问题， 以最小的代价获得最大的效益， 磨在细处。这里做一总结，供大家参考。
 
面对问题，解决问题
西方有句谚语：当手中拿着榔头的时候，你会觉得看到的东西都像是钉子。根据自己的喜好、特长、习惯来解决问题是工程师的大忌。做工程时最重要的是要面对问题、解决问题。可取的策略应该是探明问题的本质，弄清问题的机理，用最直接、最有效的办法解决问题。经验告诉我们，拐弯抹角地解决问题，效果总是不好的。做工程时并不一定需要理论。只要能够有效地解决问题，其实什么方法都行。“不管白猫黑猫，捉住老鼠就是好猫”在这里也是适用的。当然有理论指导的方法往往更能抓住问题的本质，以其为工具常常能把问题解决得更好。
 
在NEC工作时，曾参加一个自然语言研究小组的立项会议。他们建议开发语音系统来帮助用户遥控电视机，因为现在的遥控器操作都过于复杂，不利于老人与儿童使用。用语音声控电视，当然是很好的想法，现在仍有许多企业在进行这项应用的开发。印象特别深的是他们断言，除了通过语音的办法，不存在其他解决方案。当时，我也认为他们的想法很有道理。不料，没过几个月，日本的其他几家电器公司推出了用编码遥控电视的方法，更简单、更实用。遥控器的操作主要靠数字输入，每个电视节目都配上一个编码，报纸每天将编码在电视节目栏中公布，用户只要输入编码就可以观看或录制相应的节目。这件事对我的内心产生了很大的震动，自问为什么NEC的同事们只想到自然语言这条路，而忽视了其他路？不正是因为他们手里拿着自然语言这个榔头的缘故吗？
 
系统地解决问题
动画片《没头脑与不高兴》描写了两位少年：“没头脑”与“不高兴”。“没头脑”做起事来总是丢三拉四，“不高兴”待人处事总爱别别扭扭。不久，“没头脑”当上了工程师，“不高兴”当上了演员。“没头脑”设计了一座一百九十九层高的少年宫，楼建好以后，才发现忘记了设计电梯。孩子们为了在这个大楼顶层的剧院看戏，需要带着铺盖、干粮爬一个月的楼梯，害人不浅。其实，我们在日常生活中也能看到不少“没头脑”的作品。工程师需要构建的一定是一个系统。系统一定需要全面、整体、有机的设计，不能有缺陷与差错。切忌成为“没头脑”的工程师。
 
在微软，与唐朝晖博士等合作开发了SQL Server 2005中的文本数据挖掘功能。其中的Term Extraction工具可以从数据库中的英文文本中自动抽取名词短语。这个工具的输入通常是英文文本，看似单一，但是设计这个工具时，必须考虑处理其他非正常输入，应对所有可能，比如，乱码、非英文、特殊字符、全文本大写、不含标点符号文本，等等。记得开发团队一起构建了一张巨大的逻辑图表，将所有可能的输入列出，准备处理方案，力图做到“兵来将挡，水来土掩”。这个项目确实锻炼了大家系统解决问题的能力。
 
站在用户角度看问题
苹果公司的产品，如iPad，用户界面非常简单、直观与易用。据说两岁的儿童也能无师自通，自如地使用iPad。理由很简单，苹果的产品都是为用户着想，站在用户的角度上设计的。正是因为如此，苹果的产品能够得到广大用户的喜爱和追捧。道理虽然简单，但我们会发现，许多工程师在开发系统时常常做不到这一点，所以做出的东西，根本不好用。
 
在NEC参加的第一个项目是个失败的项目。目标是开发自然语言的用户界面，自动将用户输入的日语问句转换成SQL语句，以便让普通用户很方便地访问数据库。这个项目的初衷很好，但面临的最大挑战是，语言的表现力极其强大，同样一个意思，可以有许多种不同的说法。开发到最后，系统只能接受受限的自然语言输入[1]。拿给用户使用，反馈非常差，因为对用户来说要掌握受限的自然语言比掌握SQL语言还要困难。没有能站在用户的角度上考虑问题导致了项目的失败。
 
以最小代价获得最大效益
汽车大王福特曾说：对实业家来说，一条重要法则就是尽可能地，以最低的代价生产出最高质量的产品，给工人发出最高的工资。福特公司1908年出的Model T汽车价格是825美元，当时没有多少人能够买得起，到1924年Model T价格降到290美元，成为一款大众车，在美国每两台售出的汽车中就有一台是Model T。其原因是福特公司导入了生产流水线，大大地降低了生产成本。在流水线上，Model T的零部件被标准化，维修成本也大幅下降。工程与其他领域（如科学、艺术）的不同在于它必须考虑代价，包括开发的代价、推广的代价、使用的代价、维护的代价。工程师开发系统与工具时，必须权衡效益与代价，力图以最小的代价获得最大的效益。
 
在微软参与了Office 07、Office 10、Office 12  中SharePoint的开发，具体从事元数据抽取与企业搜索功能的开发。我所在的研究团队开发了文件元数据自动抽取工具，有两种方法实现：CRF与SVM。CRF的精度比SVM高1个百分点，但就抽取部分的代码量而言，CRF是SVM的若干倍。找SharePoint的架构师Meyerzon商量，到底采用哪种方法好？Meyerzon毫不犹豫地答道：当然选SVM，因为它的精度只低1个百分点，但所需开发维护的代码量却少得多。对产品来说，开发的代价是不能不考虑的因素。
 
磨在细处
对工程师而言，上帝就存在于细处！只有精雕细琢、潜心造作，才能做好工程项目。好的系统与工具是靠一点一滴地打磨出来的。工程师必须在实际工作中不断磨练自己的技能，以达到手艺精湛、技术娴熟的境地，能够像庖丁一样游刃有余地解牛，像卖油翁一样点滴不溅地倒油。
 
在NEC期间，一起工作的工程开发团队的负责人叫滨田，从他那里学到了许多编程的技能。特别是在他指导下，开发了文本数据分析系统TopicScope中的核心算法。我不是编程高手，编程只有普通程序员水平，但同事们都说我的代码写得很好，条理清晰，结构合理，内容精炼。这是因为我在滨田的影响下，花了很多功夫写代码。对项目的设置、文件的分配都反复斟酌，函数、变量的命名都细心推敲，对系统的执行效率都不断优化。写好了程序，过一段时间又拿出来检查、评价、修改，直至不能找出毛病为止[2]。
 
从实际工作做起
以上的原则都是简单的道理，但是真正做好却并不容易，可谓“知之非难，行之惟艰”。重要的是在实际工作中努力依照这些原则去做，养成成为优秀工程师的习惯。培养自己直接解决问题，系统地解决问题，从用户的角度解决问题，考虑效益与代价解决问题的能力。不断提高自己的专业技能，在工作中努力做好细节。自己一定知道一些优秀的工程师，他们甚至就在身边，把他们作为榜样，虚心向他们请教，学习他们的长处，不断提高自己作为工程师的素质和能力。另外，敢于尝试，不怕失败，在失败中及时吸取教训，总结经验也是非常重要的。
 
结束语
有人说汉字的“工”，上面一横代表天，下面一横代表地，整体表示顶天立地的事业[3]。能做好工程，成为优秀的工程师的确是一件了不起的事儿。特撰写本文，与大家共勉。
 
[1] 当时还没有基于统计学习的想法，也许可以通过大数据、统计学习的方法在一定程度上能够解决这个问题，这也是自然语言处理今后研究的一个方向。
[2] 可惜加入微软以后，几乎没有时间再写代码，真希望今后能做一些编程工作。
[3] 较一般的说法是，象形汉字的“工”代表工具。