最近看到街上黑生化环材的人越来越多，作为一个本科是应用化学专业，硕士是环境专业（可再生能源方向），博士是材料学的奇葩，四大天坑我独占仨，生物专业我也有所了解，所以今天我想为“四大天坑”正名，这些专业并不是毫无出路，甚至比很多公认的“好专业”更有前途。
这是一个安利+答疑帖，但我想先从我的个人经历说起，如果不想看的可以直接跳到最下面的总结。
先说我的本科，我并不是什么学霸，相反，我正是传说中的985混子，平时不怎么学习，考试前临时抱佛脚，虽然我的能力能保证我从不挂科，但肯定没有那些天天学习的人成绩好，这导致我的本科GPA只有3.1。我的学校只是西安一所普通985，本科专业应用化学也不是什么热门专业。在本科的四年里，我做了很多化学实验，但我心里一直清楚自己对做实验毫无兴趣，甚至厌恶。但让我庆幸的一点是我们学校的应用化学专业开设了一门课叫化学信息学，这是我第一次了解到原来有这种化学与计算机的交叉学科。我一直以来都对计算机很感兴趣，当然，这更多地体现在打游戏上（能翘的课我基本都翘了去打LOL了）。大四的时候，我有幸找到了一个懂计算化学的老师，同意带我做一个计算化学方向的本科毕业论文，这也得益于我们学校是当时国内少有的几所能使用超级计算机的大学之一。我至今还很感激我的本科论文导师，让我及时地了解到了这个领域。我还记得当时大学同学每天没日没夜地去实验室做实验，我却每天待在寝室里边做计算边打游戏，他们都不知道我究竟在干什么，甚至到了毕业典礼那天，他们都不能理解为什么我每天什么都不干就能毕业。
再来说我的硕士，这也是对我人生影响最大的一个阶段。先说说我怎么拿到的offer吧。在大三的时候，我就下定决心去欧洲/土澳读个硕士，所以很早就为留学做准备了。在本科期间，我虽然大部分学科都是将将及格，但有三门课我很感兴趣而且成绩一直很好，第一个就是计算机相关课程（C语言、大计基等），第二个是物理化学（尤其是量子力学），第三个就是英语（我英语从小就很好，高中是省重点外国语学校，大学四六级都是一次过，雅思7.5分），这些是前提。我当时申请了很多澳洲和欧洲的硕士，虽然我的GPA不高，但因为我英语好，加上我的本科论文是做计算化学的，这给我带来了极大的优势。最终我收到了墨尔本大学、伦敦大学和瑞典乌普萨拉大学（以下简称UU）的Master offer。这里可能出乎所有人预料，我选择了UU的环境科学专业可再生能源方向。这里我要说一个中国学生普遍存在的误区，那就是太注重学校排名了。当时我的考虑是这样的，这些学校基本都是世界前100名，但是UU的硕士课程有专门的计算化学和数据科学，而且他们专门联系我说我的本科毕业论文让他们非常impressive，他们正好有很多计算方面的课程，相信我一定会很感兴趣。同时我也考虑到去瑞典留学的花销远比去英国或者土澳要低，毕竟我们家也不是大户人家，所以最后决定去瑞典UU读硕士。现在我很庆幸自己做了这个决定，因为我现在可以很自信地说，我在我的硕士两年里学到了前面20年都没学到过的那么多知识。在硕士期间，我首先自学了Linux，Python和R语言，然后在硕士课程中学到了很多关于理论化学、量子力学、第一性原理计算（DFT）和分子动力学模拟（MD）的东西。我有幸找到一个很厉害的教授做我的硕士论文导师，然后做了一个相当复杂的硕士论文项目，在这期间我通过网络课自学了很多数据科学（data science）的内容，比如机器学习和人工智能等。在硕士的两年里，因为我对计算科学的兴趣，我投入了大量时间学习，导致我的硕士GPA很高，这在我后来申请PhD的时候给我带来了很大的帮助。
最后说下我的博士。我在硕士毕业后开始积极申请欧洲的全奖PhD。要知道，中国学生想要拿到国外的全奖PhD offer不容易，因为申请的条件要求（硕士GPA，硕士论文质量，语言成绩等）就很高，当申请被接受之后还要做面试，大部分都是在Skype上进行的，主要内容就是做一个关于硕士论文的presentation（演讲），然而中国学生普遍存在的一个问题就是presentation能力较差，究其原因，有些人是英语太差，有些人则是演讲能力太差。我很庆幸自己英语好而且说得很地道，再加上硕士期间每个月都要做presentation锻炼了我的演讲能力，所以在面试的时候我给教授们的印象较好。在做完演讲后，教授会问很多问题，不只是关于presentation，还有很多关于生活和理想的。在回答问题这方面我有一些经验，如果谁有兴趣我可以给你一些资料做参考。长话短说，我最后收到了瑞士ETH(很好很好的学校)，瑞典Chalmers大学和丹麦科技大学（以下简称DTU）的全奖PhD offer。这里可能又要出乎很多人的预料了，但我最后选择了DTU能源专业计算材料学方向，原因有三点：
第1， 还是我说的那点，选择offer时不要陷入只看学校排名的误区，看排名也是看专业排名，以及这个专业是否适合你。虽然DTU不是什么世界名校，但在能源、环境和计算科学方面，DTU是非常有名的，我的专业排名欧洲前五世界前二十。计算学最大的Python包ASE就是我们DTU做的，现在全世界都在用。我在硕士期间就对DTU早有耳闻，当我硕士导师听说我拿到DTU的offer后，他立马建议我去DTU。这里贴一个DTU的专业排名吧。
第2， 不得不说，丹麦的博士待遇实在是太好了，年薪有6.3万欧，换算成人民币将近50万。让我很惊讶的一点是，现在很少有中国人知道北欧博士的待遇有这么好（瑞典4年博士直接给永居哦），我跟大多数留学生谈到工资时他们都觉得难以置信，但很多“懂行”的欧洲人（尤其是南欧人）都喜欢去北欧读博，因为工资比他们找一个工作还要高，赚钱的同时还能拿个博士学历，何乐而不为呢？有一点要说明的是，我的工资比大多数丹麦博士生是要高的，一个原因是我的项目有玛丽居里funding，第二个原因就是计算科学是新兴学科，懂这个的人少，但是却很难，作为前沿科学又很有“钱途”，所以导致这个专业的工资很高。虽然瑞典和瑞士的博士待遇也非常好，但丹麦的博士只要3年，而且开销远低于瑞士。算下来，我在丹麦每个月能存将近2w人民币，但在瑞士我基本存不住钱。所以综合考量之后我选择了丹麦DTU。这里贴一下我在DTU的年薪吧。
第3， 最重要的一点，是因为DTU的PhD项目的方向是将机器学习、人工智能与计算科学相结合，这正是我最感兴趣的方向，也符合我的职业规划（毕业后进工业界做数据科学家）。相比较ETH的博士offer（主要还是用现成软件做一些DFT电子结构计算），我更想自己造轮子，因此我选择DTU。这里给大家看一下我的博士课程吧，基本都属于IT范畴的课程，但学生大部分都是来自计算材料学/物理/化学工程/生物工程的。（课程翻译：机器学习和数据挖掘；全自动材料发掘；计算数据分析；高级机器学习；深度学习；计算模拟材料在能源中的应用）
总结：
我给所有生化环材的同学的建议是及时止损，选择计算科学（Computational science）这个方向。⚠️注意！这个专业不是计算机科学（Computer science），也不是信息与计算科学（Computing science）！这个专业收的是生化环材“四大天坑”的学生，不是IT生！不是IT生！不是IT生！（重要的事情说三遍！）计算科学包括计算材料学，计算化学，计算生物学，计算环境科学，化学信息学，生物信息学等等。
下面列一些常见的问题
Q：计算科学与传统实验科学相比有什么优势？
A：一是轻松安全，不用没日没夜泡在实验室做实验，不用怕药物腐蚀不用接触有毒物质，因为大部分工作都可以在家在电脑前完成。我的博士日常基本是这样的：早上10点多到办公室，下午3点多就可以离开，然后去健身房健身，回到家还可以继续做一些计算，压力很小，相比于做实验的学生来说真的很舒服。现在因为新冠病毒我们学校也关了，我每天一样可以在家工作，而做实验的学生什么都做不了。
二是不容易失败。做实验的人都懂，失败在所难免，经常要从头重做，白白浪费时间和生命，这也是我非常讨厌做实验的一个原因，经常会因为实验失败而感到沮丧。但做计算的不一样，只要参数用对了，计算机算出来的结果是一定的，所以不存在失败的情况。
三是就业前景好，好转行。就业前景分两类，第一类是大多数做计算的人的情况，这些人懂一些基本的程序设计语言，精通Linux，主要技能是用别人的软件做DFT计算或者大分子（如蛋白质）动力学模拟。这些人可以找的工作比较少，但竞争也小，比如一些大型药企的计算研发岗（比如辉瑞、强生、阿斯利康等），也有不少小公司是做这个的（比如我知道深圳有一个专门做计算机药物研发的公司叫晶泰科技）；除此之外还可以去超算中心（比如Schrodinger supercomputing center）做超算管理员；但大多数人毕业后都去做码农了。第二类，是像我这种懂数据科学（Data science）的人，精通机器学习，神经网络和人工智能，会编程（Python，R），懂大数据和云计算的，博士毕业后很容易就能进一些大公司做数据科学家（Data scientist）或者数据工程师（Data engineer），这些工作的收入是相当高的，我的一个DTU做计算的师兄现在毕业了在亚马逊做云计算，年薪合人民币80万。我说计算科学比其他“好专业”更有前途的原因是做这行懂这行的人实在太少，所以不管是申请博士还是找相关工作，竞争都很小，不得不承认这让我捡了不少便宜。对于想继续留在学术界的人，做计算也比做实验的更容易找到Postdoc或者国内高校的教职（国内现在已经开始广泛招收计算方面的专家了）。
Q：我现在决定走计算这条路了，但我应该做哪些准备？
A：如果你还在读本科，尽量在大三就做好规划，开始自学Linux、Python和量子力学，这些都很简单，但却是计算科学基础中的基础。有能力的人还可以自学一些机器学习和神经网络的知识，线性代数好的人应该都能学得很快。本科毕业论文尽可能做一个与计算机相关的课题，如果学校不能用超级计算机的话可以做一些用经验势能（empirical potential）的分子动力学模拟之类的项目，在自己的电脑上就能跑。另外提一点，建议学用Latex写论文，不要再用word了！在国外大部分人写文章基本都是用Latex，因为比word好用多了。然后就是尽可能的提高本科GPA成绩，尽可能的提高英语成绩，考雅思（6.5+）或者托福（100左右）。这里有一点要特别说明，走计算这条路一定要至少读到博士，并且最好要有海外留学经历，因为目前国内计算科学的发展还很滞后，甚至听说过的人都很少，大部分做计算的人还停留在做第一性原理（DFT）计算然后用同样的方法发大量的文章。我建议出国留学的原因一是开阔眼界，能见识到最前沿的计算科学；二是我觉得国外的学术氛围比较好，尤其是做计算的人功利心没那么重（这个仁者见仁）；三是国内做计算的博士生压力实在是太大了，工资低，文章要求却高，经常无法按时毕业（我在丹麦读的这个博士，我的导师说他巴不得我早点毕业，因为工资太高他们不想多付我哪怕一个月的工资😂）。对于已经读硕士的人，我给你的建议就是看有没有可能硕士毕业论文做一个有关计算的项目，如果实在不行，即使是以实验为主的项目也可以包含一些比如DFT计算，作为对实验结果的检验。只要你有这方面的经验，就对你申请计算类的PhD有很大帮助。最后，也是最重要的一点，在选择走计算这条路之前，先问问自己是否真正对计算机感兴趣。我一直坚信我能走到现在这步全靠我对计算机的兴趣，兴趣是最好的老师。我不敢说自己已经是这个领域的大牛了，也不敢说我获得了多大的成功，但我觉得我现在把我作为一个普通大学“天坑“专业的混子成功逆袭的经验分享出来，说不定能帮助一些深陷“四大天坑”却有计算机天赋的JRs改变人生。
最后上一个我做的催化剂模型。如果你们对于计算科学有任何疑问都可以在这里问我，能回答的我都会尽量回答。
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