读书笔记|《高质量读研:教你如何写论文、做科研》 张军平

前言:去年封控期间在张老师的一次学术分享讲座上知道的这本书,原本以为这本书的内容就是老生常谈,就没有太在意。后来从学弟那里借到一本张老师撰写的《爱犯错的智能体》,读来觉得很有意思,于是乎找来这本书看,读毕才发现我对它的初印象有失偏颇。这本书涵盖科研思维、科研方式、科研选题、科研素质、科研能力、心态调整、论文写作、投稿细则等科研道路上我们会感到迷茫或遇到抉择而不知所措的多个方面,为广大硕博生提供了非常有价值和借鉴意义的读研”锦囊“,可见作者是十分用心将自己累积多年的科研经验倾囊相授,叫人受益匪浅。强烈建议尚未开启研究生涯的学习学妹或科研小白们将其当作一本科研入门书籍来阅读。以下是笔者在阅读过程中的一些笔记,与大家分享~

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  • 读研主要是为了开阔眼界、锻炼能力,为将来做准备。在这个意义上,读研期间做什么题目并不是最重要的。要培养自己“做什么题目都能出成绩”与“于平凡处显非凡”的能力。

  • 很多年前的一天,我走过普林斯顿大学外面的一条小街,被街上一家门面不大的商店吸引住了,不是被它的商品广告所吸引,而是被一块牌匾吸引住了。牌匾上赫然写着“爱因斯坦展览馆”。小商店里面居然隐藏着爱因斯坦展览馆?!我忍不住走进去看个究竟。我发现在商店的后堂还真有一间挂着同样牌匾的小屋子,屋内陈设其实并不多,倒是一根圆柱上的一句爱因斯坦语录“想象力比知识更重要”给我留下了深刻的印象。大师的话掷地有声,点破了很多创造发明的关键推动力所在。

  • 如果没有深厚的知识为基础,单靠“天马行空”的想象力也是无法做出重要的创新成果的。


01 时商,从爱多士说起

  • 研究生们千万不要过分自信,认为自己可以在玩游戏后或在做完其他杂事后,用较少的时间投入科研,就能够拼得过那些可能更聪明又更努力的同行们。

  • 日有所思,夜有所梦,这个方法可以借鉴~ 梦境学习中,最基本的做法就是睡前闭上眼睛回顾自己这一天做过的相关研究,整理思路,然后暗示自己晚上能梦到相关的内容即可。梦境学习中,最基本的做法就是睡前闭上眼睛回顾自己这一天做过的相关研究,整理思路,然后暗示自己晚上能梦到相关的内容即可。


02 时商与基础误区

  • 除了研究方向的针对性强以外,与从书籍来打扎实的基础相比,阅读论文也许还有一个额外的好处,就是不太容易被教科书中的条条框框束缚。有句话说得好,知识越多,思考越难。**人类的创新往往都是从犯错开始的,甚至可以等同于一种犯错。**如果过于遵守或相信教科书中的规范与准则,其实我们就容易限制住自己的想象力或想象空间,不敢进行批判性思维。所以,我们需要或多或少地避开基础误区。

03 我的想象力飞了起来

  • 想象力的来源各不相同,有些甚至是大相径庭,但归纳起来,有两点是比较共性的,可能是想象力的重要来源:一是幼态持续,二是广泛的兴趣爱好。“幼态持续”(Neoteny )又叫“幼态延续”,是社会生物学上的一个重要概念,即减缓成熟的过程,其大意是指生物后代出生后保留幼年的状态特征,受其父母的“监护”和养育,直至独立谋生或自食其力的成长过程,广义上的幼态持续甚至还包括孕期。而爱好学习、对新鲜事物和知识有好奇心,都可以视为幼态持续的一种外在表现。同时,幼态持续也延缓了心理年龄的增长,它能帮助人们尽可能地避免一些固有的条条框框、不断走出自己的舒适圈、激发有趣且有益的想象力。简单来说,要想做好研究,最好能够保持一颗对世界永远好奇的童心。

04 湖南人的霸蛮与多巴胺

  • 吃得苦、耐得烦、霸得蛮、不怕死。(毅力、耐心、恒心、决心。)科研创新也需要这样的品质。“吃得苦”是指不过于追求或在意环境的舒适性。// 耐得烦,最开始的时候并非一帆风顺,虽然直觉上这种思路是可行的,但计算机科学是门实验科学,实际的数据都是有噪的。// 霸得蛮的第二层意思是指湖南人一旦霸蛮起来,就喜欢把话说到底,把事做到位,不会中途退缩。这恰恰是科学研究特别需要的品质。有些学生可能碰到一点儿小困难,就会退缩,以至于研究生期间频繁换方向,导致真正用于钻研一个科学问题的时间严重缩水。反之,如果缺乏挑战极限的精神,在科研上就不容易形成好的成果。比如科研做久了,已经形成了舒适圈,有些人就不愿意开拓新方向了,类似的缺乏挑战极限的精神也会出现在害怕失败、担心做不出成果影响自己发展的年轻学生身上。

05 戏说寻师

  • 松下问童子,言师采药去。只在此山中,云深不知处。

  • 毕竟心理学也说过,多数平时特别温顺低调的人发起火来会很可怕,也很不可控。


08 “泡泡糖”与脱口秀

  • “我给你创造机会,你能不能抓住就是你的事了。”

  • “泡泡糖”的制作技巧:但如果把全部内容写在 PPT 上,然后没有语气强弱变化地读PPT,那显然就无法像脱口秀一样吸引听众,也无法让听众产生对报告中未知内容的期待。


09 讨论班与综合科研能力

  • 学习的绳子长时间拉得这么紧,久而久之,学生对新事物的好奇心和兴趣会被这种高强度的学习磨灭一些,因此,课堂提问的能力也会有所丧失。

  • 所以,在讨论班上鼓励研究生多多细推报告论文里的公式,既有利于上台推导的学生对问题的理解和提升临场反应能力,也能够帮助台下听的学生更好地看清论文的创新点和找出潜在的研究方向。


11 论文的选题与选标题

  • 论文写作,对于完善研究生在科学研究中的逻辑思维能力,如连续性与严密性的逻辑,培养完美主义及团队合作等都至关重要。

  • 在选题时尽量谨慎,做到有的放矢,也要多开拓些不同的研究方向。

  • 以我的经验角度来看,我还是建议尽量把标题写得明确,以确保能被分配到懂行的评审专家手里。因为即使被拒,也能够收获更专业的意见,便于下一步工作的改进和完善。毕竟写论文的目的,更多的是为了让自己的研究成果得到更好的传播,也为了能进一步提升自己的科研能力,而不应该只是为了发表论文。这应该是科研工作者做研究的初心。


13 引人入胜的开场白

  • 2013年4月,在澳大利亚黄金海岸,碧蓝的天空下,中国香港科技大学杨强教授在酒店的室外泳池里以自由泳的姿势,快速且有节奏地游泳。等他停下来的时候,我过去跟他打了个招呼,询问了我的硕士生谭奔在他那读博士的情况。(这个开头好喜欢~)

  • 另外,这里的陈述也需要与投稿的会议或期刊的主题挂上钩,不要让评审觉得投稿的文章不在许可投稿的范围以内。比如,如果是计算机视觉领域的会议,作者就可以在语言表达中指出,生物认证主要依赖于与视频或图像相关的处理技术。

  • 最好用归纳总结的方式来概述,将解决问题的策略分成几种不同的思路。如步态识别的策略,可以分解成基于时间序列的视频来建模的、从视频序列中总结出单张图像模块的,以及基于结构元如火柴棍结构的模型这三种范畴。再对每条思路或每个范畴,点出其中有代表性的文献。

  • 在概述中,还需要写的是,指出不同范畴方法中存在的问题,以便引出论文中要提出的新方法。这些问题,可以是单篇论文存在的,也可以是一类方法的共性问题,但一定要紧扣论文正在研究的内容或提出的新方法。需要注意的是,既然是科学研究,就要清楚不存在终极算法,每种方法总有不足或问题。所以,如果研究方向中某些问题并非本文拟解决的,就没必要写出来放正文里讲,只分析与论文相关的关键问题即可。

  • 比如,可以从设计思路的创新性、理论性的证明、算法的优化效率提高、算法计算复杂程度的显著降低、模型结构的有效改善、目标函数的合理调整等方面来考虑。但需要注意的,提及的贡献点或创新点都应该是用来解决先前文献中存在的问题的。这样,才能在文章引言部分形成逻辑闭环。另外,实验效果好,算不算贡献点呢?有些评审就认为这不是实质性的贡献点。所以,当感觉创新点还不够时,作者再考虑用实验的充分验证来作为贡献点也不迟。

  • 总之,在引言或介绍部分,内容不宜太多,以避免阻碍评审专家和读者对创新点快速了解;第一部分的综述也不宜太宽泛,挑重要的、要解决的问题的工作来写;创新点需要凝练,展示真正有创新的点,最好能一目了然,分点分行表述。


15 创新——从亨廷顿舞蹈病说起

  • 以人工智能方向来说,主要有两类可形成创新的点,理论、算法。那么作者应该在这一块写清楚,如理论和算法究竟是否解决了之前提及的问题,如何解决的等。

  • 有些学生在定义数学符号时喜欢用较长的字符串,比如用“LongString”“Variable”“MathSymbol”等定义一个变量。虽然这样写出来没什么问题,但容易让人觉得作者数学方面的训练或素养还需进一步提升。定义符号要遵循“不影响理解的情况下,尽可能简化”的原则,比如上面的3个符号可以简化成ls、var和ms。

  • 如果自己的理论水平并没有达到一定的程度,千万不要过分自信,强行去做一些“高大上”的证明,尤其是投顶级刊物或会议的文章。因为你可能碰到的都是比你基础好很多的学者,他们一眼就能看出你的问题所在,并可能放大此问题的不足,并以此作为拒稿的理由。


16 完备的实验

  • 不管是哪种代价,在实验部分,作者都应该尝试说明提出方法的计算复杂度或实验上表现出的运算时间,以帮助读者直观了解新方法的实际表现。

  • 主观评价这一过程的实现,可以通过网上(有偿)匿名填问卷的形式完成,比如利用Amazon Mechanical Turk平台,也可以自己建个在线网站链接来实现。通过这种方法来分析,就能让主观评价的指标尽可能客观化。

  • 实验的目的不仅是要验证算法的优越性,也需要作者能从实验结果中分析出一些有意义、有价值的知识。一方面,这些知识能帮助论文形成逻辑上的自洽。比如在论文介绍部分提及过的其他方法的不足,以及本论文提出的方法创新点,是否都通过实验充分反映了。如果没有,那么需要回到之前的章节,重新调整论文的论调,去除可能夸大宣传自己方法的内容,保持逻辑上无漏洞。这样的调整不是一次就可以完成的,往往需要多次循环迭代。

  • 因为对于大多数应用性研究来说,终结者的算法并不存在,总会有一些问题存在。只要对问题分析得合情合理,作者不必担心评审会以此拒稿。当然,也不要过分贬低自己的研究成果,那无助于论文的接收。


17 虎头蛇尾、画蛇添足的结论

  • 俗话说得好,“重要的事说三遍”。在论文中不妨也这么处理,免得评审忘记论文的重要创新是什么。同时,也应该提供一些建设性的思考,包括:(1)提出的方法在哪些地方有潜在应用。以研究人脸面部微表情的应用为例,论文可以强调该研究能用于评估人类的真实情绪,在银行信用评估方面有潜在应用。(2)下一步可在此基础上开展的研究方向有哪些。比如微表情的检测和识别的实时化,或者更高精度的检测和技术等。语言组织方面也要格外小心,不要出现明显的拼写和语法错误。(3)为防止评审追问问题,可主动提出论文中的不足之处。比如自己的方法可能存在的小局限。此时,可以将其明示,并指出将在未来工作中展开研究。

  • 在结论里陈述自己的成果时,存在一个平衡,既不能过分吹嘘、无中生有,又不能过于低调。这需要导师和学生一起来把控这个度。

  • 还有一种是书的引用,在出版社这一块也需要仔细检查。因为它有直营社和连锁社,比如Springer出版社,除了总部柏林和海德堡外,在很多地方如纽约、伦敦、巴黎等都有分社。所以引用时,单写Springer还不够,需要把具体的连锁出版社名写出来。


18 完美主义的排版

  • 原始社会,人类的天敌很多,要想保全自己的生命,最有效的办法就是能快速识别天敌的轮廓,比如老虎、狮子。如果先看天敌的细节,如先看老虎的纹理是啥样的,估计早已命不保矣。依赖这个大范围快速识别的能力,评审专家也能快速了解论文的水平。换句话说,就是先不看细节,直接把论文缩小到只有框架结构的样子,通过看论文的排版,也能判断出论文大致的水平。

  • 另外,如果论文提交系统允许的话,提交审稿论文的时候可以考虑同时给一个1.5倍行距的版本,方便评审阅读,也能留个好印象。

  • 在画模型结构图或示意图时,应该在颜色配置上尽量美观一点儿,不要用一些奇怪的颜色搭配。也不太建议采用一些打印机打出来不明显的颜色,比如绿色和黄色,因为有些评审偏好打印出来看论文。

  • 绘制实验方法比较图时,如果代表不同方法的曲线数量较多,可以考虑变化线型(如——、-.-.、—)和增加标记点(如*、+、五角星、菱形等)来辅助区分

  • 避免重复性,防止浪费页面。

  • 将重点结果显式标注。比如表格中最有效的结果应该以黑体或斜体来表示,次好的结果加下划线或上面加波浪线以区别于其他结果,方便读者能一目了然地看到差异,而不用再浪费时间去自行发现。

  • 建议作者在撰写文章时就加入交叉引用的功能。比如在LaTeX使用该功能后,在参考文献的每一篇引用论文后面都会提供在正文中相应引用位置的页码。这样处理,一来可以与人方便,便于读者或评审快速地知道论文的引文具体是哪一篇。二来,也可以确保所有参考文献均是正文中引用过的,而非“充数”随意加进来的。

  • 为了保持阅读的流畅,图表的位置应该尽量与第一次引用图表的位置保持在同一页。


20 合作共赢

  • 人工智能领域有两个知名的免注册费的会议,一个是由中科院陆汝钤院士自2002年在复旦大学发起、由南京大学周志华教授推动后声名鹊起的“中国机器学习与应用研讨会”(简称MLA),会议时间是每年11月的第一个或第二个周末,主要邀请国内外机器学习领域的知名学者做报告,还有对顶级会议的经验分享。目前每年都能吸引1500~2000人参会。另一个是“视觉与学习青年学者研讨会 ”(简称VALSE),其目的是为计算机视觉、图像处理、模式识别与机器学习领域的中国学者提供深层次学术交流的平台。前几年参会的人数已达到5000。因为比较贴近实用,该会赞助商颇多,所以,不仅免注册费,还有免费中餐、晚餐。

  • 由于距离受限,面对面交流又不顺畅,远程的国际合作可能更容易产生分歧,甚至导致合作中断。尤其是学生,更要注意把握分寸。有些合作的中断,往往是因为学生过分好奇或自信,太相信自己判断的准确性,倾向于否定合作中对方提出的想法或观点。一来二去,就拖延了合作课题的进展,最终导致双方的信任度减分。所以,这类合作需要双方都能适当做些折中,才能有长期合作的可能。

  • 应避免申报完项目后,又各干各的,以至于整体贡献只等于局部之和,凝练不出重大成果的情况。

  • 对于有能力独当一面的学生,那提供个机会就可以了,干预反而是用自己已经受限的知识面限制学生的发挥。

  • 而多数学生的科研能力是这两者之间,导师更多要做的是提供各种机会,比如参加会议的机会,寻找国内、国际合作的机会,探索适合其科研能力的研究方向的机会,诸如此类。

  • 对于学生来说,相信导师可能是最重要的。毕竟导师之所以能成为导师,总有其原因,不会凭空而来的。导师的经验往往能让科研事半功倍。

  • 导师与学生之间只有做到互相理解,像之前强调过的“流水线”一样,各司其职,才有可能提高共同的时商,实现师生共赢。

  • 合作也并非一定胜于单干,因为不是所有人、所有方向都适合通过合作的形式来产出成果。所以,不必因为别人合作了,自己没合作,就以为自己的研究会处于劣势。有的时候,重要的成果或灵光一闪的成果就是一个人做出来的。

  • **猛兽总独行,牛羊才成群。**如果你觉得自己各方面都更适合做科研上的孤狼,那也没问题。只要你能认准和坚持一个方向,不动摇,迟早也能闯出名堂。


21 顶天科研,立地应用

  • 学校不容易建成长期稳定的科研队伍,真是“铁打的营盘,流水的兵”。

  • 专利也是写“应用”的重要一环,它在一定程度上保护了科研成果的知识产权。


22 科研后浪

  • 如果用个形象的比喻,我觉得后浪应该有日本动漫作品《灌篮高手》里樱木花道那样的抗打击能力。在安西教练批评他投篮命中率低时,他仍然认定自己是天才;在初中三年被女孩拒绝了50次后,还仍然相信爱情。

23 冷门、热门研究

  • 一个人很饿,于是掏了一文钱买了个烧饼,吃完没饱,于是又买了一个,吃完了还是没饱,于是又买了一个……就这样,直到他吃完了第七个烧饼,才觉得饱了。他拍了拍鼓鼓的肚子自言自语道:早知道这样就不吃前六个烧饼了。(前六个烧饼可以看作是积淀,没有前六个烧饼,再吃第七个烧饼也不会有饱腹感。这是一个从量变到质变的过程。)

24 心理暗示与挑战极限

  • 日本作家多湖辉写的书《如何暗示自己》 (这本书如今被译为《自我暗示》。)

  • 能做得动科研的时候,就少掺和其他事情。

  • 有些学生对环境比较敏感,受不了相对嘈杂的环境。从某种意义来说,这是抗干扰能力不够引起的,也可能与从小学习环境过于强调安静有关。这也不妨给自己一些心理暗示,假想未来的工作环境就是如此,但自己也照样能做出好的成果。(颇具共鸣,故喜书房。 )

  • 尝试点儿美食,或许能促进肠道菌群的正向活动,说不定能帮助减缓科研带来的身心压力。如果担心这种方法容易导致体重增加,也可以适当增加锻炼。毕竟,锻炼导致的多巴胺分泌,是能进一步让人愉悦的。


25 好奇心与细节,决定成败

  • 如果希望在论文上收获成就感,不妨在论文写作方面把自己训练成完美主义者,对自己的研究成果做吹毛求疵的雕琢,才能更好、更有效地获得成就感。

  • 通过科学设计实验来保证实验的可信度和可重复性,通过在不同数据集上检测模型的可推广性,通过分析各个参数的影响来发现其中的规律和可解释性。同时,也要思考提出模型的局限性,为进一步提升模型的性能找到潜在的突破口。实验越精细,方法越能经得住时间的考验。

  • 总的来说,如果能学会把对细节完美的极致追求,变成研究生生涯中的潜意识反应,就更有可能让自己的好奇心变成稳定的动力,在研究生期间和未来的工作科研中收获更大更多的成果。


26 师生——兔子的玄武湖

  • 在马拉松比赛中,选手担心自己跑不动时,会找个擅长长跑的人带着跑,那个人俗称“兔子”。马拉松比赛的时候,会安排很多不同配速的兔子,选手们按自己的配速能力跟着跑就行了。

  • 刚学跑的跑者,可能刚开始用更省能量的、与走路最相近的自然跑——即高步频和与走路一样宽的小步幅,来跑步会更合适,比如每分180步的步频。要提速,可以先增加步频再增加步幅,再通过身体向前倾以便巧妙地利用地心引力加速。


29 慢养的诺贝尔奖:自由而无用的灵魂

  • 只有越来越多的人不以财富的多寡来评价人生的价值的时候,才可能有更多的人愿意慢下来,投身于有益于人类进步的创新。

  • 新闻系校友李泓冰认为:“所谓‘自由’,是思想与学术,甚至生活观念,能在无边的时空中恣意游走;‘无用’,则是对身边现实功利的有意疏离。


30 诗与远方

  • 虹吸效应,又称虹吸现象,物理上原本是指由于液态分子间存在引力与位能差能,液体会由压力大的一边流向压力小的一边。由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

  • “只要心中有科研,哪里都是实验室。”


希望现在阅读到这本书还不算太晚,大家一起加油!

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