Apr 13, 2009

轉錄: 德國斯圖佳馬克斯普朗克固態研究所介紹


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德國斯圖佳馬克斯普朗克固態研究所介紹

About Max-Planck-Institute for Solid State Research in Stuttgart
德國斯圖佳馬克斯普朗克固態研究所介紹

本篇文章將介紹德國 Max-Planck-Institute for Solid State Research 的研究環境, 並以新竹清大做為比較對象. 內容將依照不同的面向, 切割成數個子題做討論. 藉以呈現較清晰的輪廓.

德國面積是台灣的十倍, 人口是台灣的三倍(人口密度約為台灣的三分之一, 若考慮山區面積, 密度約是七分之一). 一如其他的歐洲國家, 德國並非移民國, 移民比例低於如美國這類移民國家. 尤其是在研究人員的數量上, 相較於美國[1], 德國的外國人口並不是科研的主要力量. 然而德國研發的能力始終相當強勁. 依據個人在德國做研究的經驗, 人口不多的國家卻能保持一定程度的科研優勢, 是許多歐洲國家的共通點. 雖然二十世紀, 面臨美國這個人才黑洞, 歐洲流失了大量人力資源, 但憑藉有效的區域資源整合並深根基礎研究, 歐洲依然能在二十世紀末與本世紀初慢慢抓回優勢, 並在某些領域獨占鰲頭[2]. 當然, 正因科學的起源地在歐洲, 悠久的傳統替歐洲奠定了一個健康的發展環境. 而歐洲在十九世紀後的經濟優勢, 也在上世紀初期提供了雄厚的研究成本. 然而面臨全球人才流動迅速現代, 非移民社會的德國, 如何提供一個能培養本國人才又能促進國際交流的環境呢? 本文將針對Max-Planck-Institute for Solid State Research (德文 Max-Planck-Institut fuer Festkoerperforschung, MPIFKF)做簡短的介紹. 並就研究成員, 設備管理, 資訊交流, 研究支援以及生活補助等方面與清華大學做比較[3].

Max-Planck-Institute 是德國馬克斯普朗克研究協會 (Max Planck Gesellschaft, MPG) 下轄的研究中心. 研究中心分散在全國各地, 而每個研究中心各有其專注的領域. 身為國家級研究單位, 德國在MPG投入了大筆研究經費. 2006年MPG的年度總經費為13.8億歐元(約580億台幣). 其中, 95%來自政府預算. 但MPG之所以能專心在研究工作上的原因, 除了政府穩定的財務支援之外. 還有政府與MPG長年建立的默契: 那就是政府不干涉MPG的研究方向與行政系統. 政府只扮演提供經費的角色. 因此MPG的研究範疇得以自由擴展. 細節可參照MPG的網頁[4].

有兩個MPI 設立在Stuttgart這個城市, 一個是固態研究所, 一個是金屬研究所. 我目前所在的即為MPIFKF固態所. 固態所又分成了三個研究群, 分別是化學, 物理與理論研究群. 每個研究群各有幾個研究大組. 如我所在的物理研究群有三個大組, 一組是表面科學, 一組是量子傳輸, 一組是強關聯系統組. 在簡單的介紹完MPI與固態所的背景之後, 以下就針對幾個方面做詳細的討論與比較.

研究成員
MPIFKF: 德國科研系統是一個大教授(chair professor, 在MPI稱director)負責一個大方向, 旗下分成幾個子方向由不同的小組負責. 舉我們的大組來說, 我們的大教授(一般稱大老闆)von Klitzing主要是研究量子霍爾效應, 因此大組的方向定為量子傳輸, 或是低維系統傳輸. 因此大組底下還分為理論組, 薄膜成長組(MBE組), 電性量測組等等, 每個小組由一個group leader負責. 每一個小組人數約五到十人不等. 一如其他歐美的研究群, MPIFKF的研究主力是博士與博士後. 這樣的成員有兩個優點. 第一, 博士或博士後的知識與經驗較豐富, 可承接的較深入的研究題目. 第二, 研究時間較長, 可以在一個題目上投入較多的時間. 然而除了研究人員之外, 組內還有一群技術員. 這些技術員皆為碩士, 主要負責設備維護與協助試片製作. 基本上, 大老闆, 小老闆, 博士後, 博士與技術員構成了一個完整的研究組. 參考我們大組的網頁可以有更清楚的認識[5].

NTHU:
清大與美國大學的研究架構較類似, 一個教授負責五到十人的研究人力, 但與歐美不同的是, 由於博士後人數較少, 研究工作主要由博士與碩士負責. 但由加上博士生數目少於碩士, 加上碩士在基礎知識與研究經驗都比博士淺. 所以實際上真正能承擔研究工作的人力比例較低. 加上其他外務, 博士生整體的工作負荷量就增加了. 因此能專心在研究工作上的時間跟心力則相對減少.

設備管理
在實驗科學上, 儀器設備是非常重要的一環. 因此能否保持儀器在最佳狀態, 或是善用儀器功能都是決定研究品質的因素之一.
MPIFKF: 因為有技術人員的配置, 所以重要儀器或是常常使用到的儀器, 都會分配一位技術員負責管理保養, 但一位技術員可能同時負責數台機器. 某些非常重要的儀器設備, 甚至規定只有技術員能操作[6]. 新購買的儀器, 技術員也一定是優先訓練人員. 而因為技術員是長期聘僱, 因此降低了人為因素對儀器的傷害機率, 而且能專心在最佳化儀器上. 在有技術員確保儀器的品質情況下, 除了公共儀器之外, 各組的設備也能互相交流, 這樣增進了儀器的使用率卻能有效避免人為因素的損壞率. 另外, 由於技術員本身為碩士程度, 加上長期參與研究工作, 操作儀器的技術與經驗遠高於研究人員, 因此研究人員可以放心讓技術員去完成重複性高的工作, 而研究人員則專心在開發新技術或是構思實驗想法上.

NTHU:
清大的儀器相當完整, 比起歐美某些研究單位, 甚至有過之而無不及. 然而在管理上, 則有相當大的差異. 清大的儀器管理以實驗室為單位負責, 而管理人通常為博士生. 如此大大地節省了管理人員的費用. 但博士生時間有限, 加上本身的工作, 沒辦法全心全力在注意儀器的狀況上, 如此一來儀器不容易最佳化. 加上負責人每兩三年就換一次, 增添了交接順利與否與使用習慣不同等人為因素, 提高了儀器耗損的機率. 為了避免這種狀況, 往往設計了相當繁複的使用限制, 使得資源無法有效的共享[7]. 雖然台灣設有貴重儀器的共同使用制度, 但機台數量不多加上技術員的速度趕不上需求, 造成一個簡單的實驗卻往往耗時甚鉅.

資訊交流
MPI: 這裡將資訊交流分成所內交流與所外交流. 首先先介紹所外交流. 其實所謂所外交流就是邀請外面的學者來演講, 這與其他研究單位並無不同, 各個大組每一到二週會邀請學者來演講, 所內每個月大概會有一個大型演講, 加上隔壁斯圖佳大學的演講訊息也會公告在所內. 原則上一個禮拜平均有四個到五個外來學者的演講. 演講多為教授或研究員, 但有時也有博士生或碩士生.

至於所內的資訊交流可以分成垂直與橫向兩部分. 垂直部分為技術傳承, 這部分技術員功不可沒, 因為技術員長期協助博士研究, 加上管理儀器的經驗. 技術員本身就是一個活資料庫. 新進的研究人員可以直接從技術員身上得到所需的經驗與實驗參數. 而研究人員所獲得的經驗與參數也多多少少會轉移給技術員. 這麼一來大大減少了研究人員嘗試錯誤與找參數的時間, 因此資訊的累積即是這裡所謂的垂直交流. 另一方面是橫向交流. 由於各組研究方向不同, 所以各專精在不同實驗材料或是實驗設備上, 而正因為專精不同卻又有完善的儀器共享制度, 因次在各組之間除了想法上可以互相參考之外, 實驗也很容易合作.

NTHU: 國內學者之間的學術交流非常頻繁, 但邀請國外學者就有地理上的先天劣勢. 不能像歐美等大陸國家一般容易. 加上就學術深度而言, 台灣附近的國家也就只有日本能在量與質上與歐美一爭高下. 其他如新加坡, 中國, 香港, 南韓等等, 都還在盡力發展中, 特別是質的部分, 還需要時間培養. 在這種情況下, 要常常與一流學者交流的機會相對少一些[8].
另外資訊的垂直交流部分, 因為研究生各有自己的題目要研究, 新的技術要開發.因此前人累積的經驗與技術就難有人力傳承.

實驗支援
MPI: 所內有一個很有趣的倉庫, 正式名稱叫做研究供應倉庫, 裡面幾乎什麼都有, 生活用品如各式文具, 檯燈等, 實驗器材如真空管件, 鑷子或水管, 基本化學藥品如乙醇丙酮等, 倉庫內一應俱全. 研究人員只要走進去挑想要的就可以了. 不必擔心一些實驗室或辦公室用品缺乏之類的雜事.
另外, 除了器材供應倉庫, 所內另有木工, 機械與玻璃工廠. 還有有電料行與氦氣的回收液化系統. 原則上整個研究所的設計就是盡量做到讓研究人員只要思考怎麼進行實驗就好, 雜事讓行政人員或技師負責. 在這方面, MPI的分工系統算是相當完整周延

NTHU: 清大也設有機械與玻璃工廠與氦氣回收液化系統. 整體來說清大的基礎相當完整. 滿足了不同研究方向的基本需求.


生活補助
MPIFKF: 要能有足夠的人力來維持長期的研究, 並讓研究人員能心無旁鶩, 人事經費是必要的支出. 博士生的薪水約1,000 - 1,300歐元/月 (約44,000 - 57,000新台幣, 免稅), 博士後約4,200歐元 (約184,800新台幣, 稅前). 博士生的薪水約為國民平均薪水的一半, 但足以負擔生活開銷.
若參與國際會議或出差. 交通費, 註冊費與開會期間的生活費皆由研究所負責, 不過從各組的研究中經費核銷. 而只要是因為公務而產生的必要支出(如簽證費), 原則上, 在MPI, 公費與私人支出分的相當清楚. 這是為了避免不必要爭執與保障個人權益.
由研究所負擔. 研究所內另外設有負責處裡外國人行政雜項的辦公室, 只要是跟護照簽證入籍註冊等事務, 完全專人協助負責[9]. 這對外國研究人員的幫助非常大. 另外, 延簽的費用也是由研究所負擔.

NTHU: 一搬來說人事經費較不充裕, 加上傳統上認為博士是學生身分, 因此博士生的薪水沒有一定的標準. 通常不足以負擔生活開銷. 許多博士生為了自給自足, 往往得兼差打工. 至於台灣的博士後標準約為台幣55,000元(稅前), 算是社會上相對高薪, 但卻是國外的博士生薪水(稅後). 所以在台灣, 博士後的薪水是一筆大開銷, 但這樣的數字卻在國際上也完全沒有吸引力. 因此一方面實驗室不太負擔的起博士後的位置, 另一方面也很難爭取到優秀的國際人才[10].
而在公費補助上, 常常有學生要自己掏腰包的情況發生, 但這跟博士薪水不一的情況雷同, 各實驗室有自己的標準, 每個實驗室情況不同.

上述的資訊提供給大家作參考, 希望能提供一些不同的角度跟想法. 雖然科研需要一定數目的資金投入, 而且成果的量與質也往往與投入的金額有密切的關係, 但把資源作最佳利用, 才是長久之道. 不然就算是投入相同的金額, 也得不到同等的結果. 因此除了錢與硬體之外, 還需要在制度等軟體上多花點心思.

[1] 
1999年為例在美國取得理工類博士學位的人數中37.5% 是持有”暫時護照” (非美國籍人士). http://www.ilr.cornell.edu/cheri/conf/chericonf2003/chericonf2003_01.pdf
[2] 
德國太陽能光電技術目前居世界領先地位
[3]
 確切來說比起清大中研院是更適當的比較對象但我不在中研院的系統中因此先借清大作為例子.
[4] http://www.mpg.de/ 網頁有英文與德文兩種語言
[5] 
http://www.fkf.mpg.de/klitzing/group_members/group_members.php
[6] 一個在RegensburgMBEIII-V族半導體的教授提到要做出高品質的材料最重要的技巧就是不要讓PhD學生碰機器該教授實驗室出產的GaAs, 其電子的mobility是世界第二高的材料非常純雜質濃度非常低.
[7]
關於儀器管理與分享的方式或許可以參考美國一系多所或是多所聯合成立研究中心的制度以研究主題分成數個研究所或研究中心而每個團隊有固定的管理員與公共設備這是我片面的了解歡迎熟悉美國制度的朋友提供詳細情況
[8]
這個情況同樣發生在上述那些東亞國家.
[9]我從來沒有為了任何護照相關事務去過德國的政府機關簽證延長等全由辦公室的行政人員代辦.
[10]
語言跟國際知名度是另外兩個重要因素

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