1、科學(xué)研究基本過(guò)程,致準(zhǔn)備開(kāi)始做研究的學(xué)生,1,2,步驟1：通過(guò)科學(xué)的需求分析確定研究課題,科學(xué)研究的需求來(lái)源非常廣，常見(jiàn)的有： 1）國(guó)家重大需求； 2）產(chǎn)業(yè)共性需求； 3）社會(huì)發(fā)展需求以及人民生活改善需求等等。 4）一類需求來(lái)源于更純粹、更抽象的學(xué)科發(fā)展內(nèi)在的推動(dòng)力（比如學(xué)科理論基礎(chǔ)的完整性和統(tǒng)一性），也可能來(lái)源于技術(shù)本身發(fā)展的慣性趨勢(shì)（比如一些會(huì)引導(dǎo)甚至創(chuàng)造需求的新技術(shù)）。 5）研究人員的好奇心和個(gè)人興趣也會(huì)成為一種內(nèi)在的科研動(dòng)力。,3,步驟2：調(diào)研領(lǐng)域最前沿的方法與技術(shù),這一階段的任務(wù)是：對(duì)給定的研究課題，通過(guò)調(diào)查研究，回答 下述問(wèn)題： 1）在該課題上國(guó)內(nèi)外有哪些研究者？ 2）已經(jīng)做了哪些

2、工作？ 3）這些工作如何分類？ 4）如何量化和評(píng)價(jià)這些工作？ 5）它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 6）當(dāng)前最好的方法已經(jīng)做到了什么程度？ 7）還有什么開(kāi)放問(wèn)題沒(méi)有解決？ 8）目前的技術(shù)趨勢(shì)是什么？ 對(duì)這些問(wèn)題的準(zhǔn)確回答是科學(xué)研究過(guò)程中最重要的任務(wù)。很多研究工作最 終之所以成為同行不屑一顧的“垃圾”，往往是因?yàn)檎{(diào)研上出了問(wèn)題，結(jié)果 導(dǎo)致重復(fù)了別人的工作，或者解決了別人早已解決了的問(wèn)題，或者做了遠(yuǎn)不 及當(dāng)前最好方法的工作。,4,步驟3 ：提出問(wèn)題,1）調(diào)研的最終結(jié)果是提煉出真正有價(jià)值的學(xué)術(shù)問(wèn)題。 讓我們?cè)俅沃販貝?ài)因斯坦的至理名言吧：“提出（發(fā)現(xiàn)）一個(gè)問(wèn)題往 往比解決一個(gè)問(wèn)題更為重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許只是

3、數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn) 上的一個(gè)技巧而已。而提出新的問(wèn)題、新的可能性，從新的角度看舊問(wèn) 題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步”。 2）問(wèn)題重要，但找到“好問(wèn)題”并非易事。 一個(gè)研究工作能否得到國(guó)內(nèi)外同行的認(rèn)可，關(guān)鍵在于提出的問(wèn)題是否有 價(jià)值、是否得到了同行的認(rèn)可。例如，很多論文評(píng)審人都表示，他們經(jīng) 常在看完論文的“序言” (introduction)部分就基本確定了是錄用此文還 是拒稿，因?yàn)樾蜓缘淖詈髱拙渫ǔ＞褪菍?duì)問(wèn)題的描述以及對(duì)解決思路的 概述。 那么，好問(wèn)題從何而來(lái)？,5,步驟4 ：獨(dú)立思考并提出解決思路,1）之所以強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考，是因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代，很多研究者特別是研究生 的獨(dú)立思考能

4、力被“腐蝕”了，非常容易受到前人工作甚至是“網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù) 噪聲”的影響，因而容易陷入已有研究思路的洪流中不能自拔。 2）特別是一些不成熟的研究者（比如新進(jìn)入一個(gè)領(lǐng)域的研究生）對(duì)所謂熱 門(mén)方法的推崇和灌水式跟蹤，導(dǎo)致一些并不重要的工作被過(guò)多引用，進(jìn)而 吸引更多的研究人員關(guān)注和引用，形成惡性循環(huán)，最終損毀了“引用數(shù)” 這一本來(lái)最為重要的學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的真實(shí)意義。因此，對(duì)于“熱門(mén)”話題， 導(dǎo)師尤其要保持清醒的頭腦，從全局、歷史的角度來(lái)引導(dǎo)研究生冷靜思考、 正確對(duì)待。 3）高年級(jí)的研究生尤其要養(yǎng)成獨(dú)立思考的“習(xí)慣”（獨(dú)立思考更多的是一 種習(xí)慣，而不是能力），甚至要養(yǎng)成質(zhì)疑導(dǎo)師的習(xí)慣。我甚至認(rèn)為，一個(gè) 博士生

5、在某專業(yè)方向上是否超越了自己的導(dǎo)師可以作為其是否可以畢業(yè)的 參考標(biāo)準(zhǔn)之一。,6,步驟5 ：對(duì)解決思路形式化,1）第4 步提出的解決思路最初是通過(guò)自然語(yǔ)言描述的，語(yǔ)言描述的缺點(diǎn)是不夠嚴(yán)謹(jǐn)因而可能存在歧義。 2）形式化不僅可以更精確地描述問(wèn)題或思路（比如界定清楚目標(biāo)函數(shù)、約束條件和前提假設(shè)等），還有利于提前發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題。 3）因此應(yīng)盡量把對(duì)思路的描述從自然語(yǔ)言抽象成形式化的符號(hào)語(yǔ)言，這是一個(gè)有趣且重要的步驟，非常有利于錘煉研究生的邏輯思維和數(shù)學(xué)建模能力。 4）以符號(hào)系統(tǒng)將思路形式化和抽象化是科學(xué)研究的重要特征也是一種習(xí)慣，是嚴(yán)謹(jǐn)和縝密科學(xué)精神的具體體現(xiàn)。,7,步驟6 ：設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化求解算

6、法,此步驟是指根據(jù)形式化后的研究思路具體設(shè)計(jì)： 1）體系結(jié)構(gòu)； 2）算法； 3）軟件或硬件實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。 此工作更多的是研究生的職責(zé)，導(dǎo)師在該階段的作用是對(duì)設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行評(píng)價(jià) 或糾偏。當(dāng)然，如果是低年級(jí)研究生，導(dǎo)師可能需要參與到算法設(shè)計(jì)中。 需要注意的是，一個(gè)研究思路可能存在多種可能的實(shí)現(xiàn)算法，研究生對(duì)算法設(shè) 計(jì)能力的強(qiáng)弱在這里可以得到很好的體現(xiàn)：兩個(gè)研究生同時(shí)去實(shí)現(xiàn)相同的研究思 路，可能會(huì)得出不同的結(jié)果甚至相反的結(jié)論。其原因在于他們?cè)O(shè)計(jì)的算法是否真 實(shí)反映了當(dāng)初提出的解決思路。坦率地講，在這一點(diǎn)上，能力強(qiáng)的學(xué)生和能力弱 的學(xué)生差別很明顯：前者可以把一個(gè)平凡的思路研究得有聲有色，而后者可能會(huì) 把

7、一個(gè)很好的思路做得黯然失色。算法設(shè)計(jì)完成后一般應(yīng)進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。 這主要也是研究生的職責(zé)。,8,步驟7 ：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)估算法,計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)屬于工程性學(xué)科。因此，除了一些可以通過(guò)理論分析證 明思路正確性的工作外，多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)估算法是驗(yàn)證解決 思路可行性、算法設(shè)計(jì)合理性和算法實(shí)現(xiàn)正確性的必需手段。 評(píng)估實(shí)驗(yàn)要注意以下4 點(diǎn)： 度量算法好壞的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該采用領(lǐng)域內(nèi)同行公認(rèn)的指標(biāo)體系，除非你能證明它們存在問(wèn)題，并能提出被證明更合理的指標(biāo)體系； (2) 評(píng)估實(shí)驗(yàn)一定要有量化的結(jié)果。即使是主觀評(píng)測(cè)，也應(yīng)該有足夠評(píng)價(jià)，從而給出量化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果； (3) 實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)據(jù)應(yīng)該是國(guó)際同行公認(rèn)的、中等以

8、上難度的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且是多個(gè)，最好是目前領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)方法所采用的測(cè)試數(shù)據(jù)集。如果所研究的問(wèn)題是新問(wèn)題，則應(yīng)該自己收集足夠規(guī)模的測(cè)試數(shù)據(jù)； (4) 評(píng)估實(shí)驗(yàn)必須是無(wú)偏向性的，絕對(duì)不能只挑選對(duì)自己的算法“友好”的數(shù)據(jù)，也不能只測(cè)試對(duì)自己有利的評(píng)價(jià)指標(biāo)。掩耳盜鈴危害巨大。,9,步驟8 ：與最前沿的技術(shù)與方法進(jìn)行量化對(duì)比分析,1）得到評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行對(duì)比分析是科學(xué)研究過(guò)程中最 值得期待和令人興奮的步驟，同時(shí)也是考驗(yàn)研究人員洞察力 和邏輯推理能力的過(guò)程。 2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果是解決思路、算法設(shè)計(jì)、算法實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)評(píng)估 等多種因素共同作用的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果不好或者感覺(jué)結(jié)果 有異常的時(shí)候，我們必須反向推理，去追

9、溯結(jié)果不好或異常 的根源何在：是研究思路本身有問(wèn)題？算法設(shè)計(jì)不合理？算 法實(shí)現(xiàn)有錯(cuò)誤？還是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合適（比如數(shù)據(jù)不滿足算法 假設(shè)）？特別值得關(guān)注的是應(yīng)該與什么方法、在哪些數(shù)據(jù)集 上進(jìn)行對(duì)比分析。,10,步驟9 ：推導(dǎo)結(jié)論并嘗試提出新問(wèn)題,1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果足夠充分而且對(duì)比豐富，則為科研提供了寶貴的第一手資 料，足以支撐一些基本的結(jié)論。 2）更重要的是，“實(shí)踐出真知”，這些結(jié)果和對(duì)比分析為我們提供了更為 寶貴的科研經(jīng)驗(yàn)，使我們更深刻地認(rèn)識(shí)到相關(guān)課題領(lǐng)域存在的真實(shí)問(wèn)題 和有效的解決思路，從而進(jìn)一步提出新問(wèn)題或者新的解決思路，這樣可 以再次回到科研流程的第4 個(gè)步驟上。 3）在此環(huán)節(jié)，導(dǎo)師和研究生的

10、深入討論是發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、誕生新思路的法寶。 需要特別注意的是：結(jié)論一定要實(shí)事求是、有一說(shuō)一！低年級(jí)研究生往 往因?yàn)楹ε伦约旱墓ぷ髫暙I(xiàn)小而想方設(shè)法地放大自己工作的價(jià)值，殊不 知這是論文評(píng)閱人最不喜歡看到的他們寧愿接收一篇貢獻(xiàn)小的論文， 也不接收一篇會(huì)誤導(dǎo)讀者的論文。 4）所以，一定不要在結(jié)論中夸大自己的貢獻(xiàn)（比如以偏概全），更要避免 過(guò)分泛化結(jié)論（比如故意忽略前提假設(shè)）。,11,步驟10 ：論文或?qū)＠珜?xiě),論文是科研工作被科學(xué)共同體中的其他成員了解、繼承和推廣的主要媒 介。這里，我想強(qiáng)調(diào)個(gè)人最看重的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： (1)對(duì)研究動(dòng)機(jī)(motivation) 的描述至關(guān)重要，即步驟3 的內(nèi)容； (2)對(duì)國(guó)內(nèi)研究者來(lái)說(shuō)，語(yǔ)言不是撰寫(xiě)英文文章的最大障礙，邏輯缺失才是最大問(wèn)題； (3) 全文撰寫(xiě)邏輯盡量遵循“自頂向下、先廣再深”的原則，局部細(xì)節(jié)一定要在全局介紹清楚后再展開(kāi)。換句話說(shuō)，一定要避免讀者必須讀完全文才了解全局，而應(yīng)該是讓讀者盡早把握住文章的全局； (4)從具體行文上看，邏輯主要體現(xiàn)在連詞、連接性短語(yǔ)或連接性（即承上啟下）句子等“關(guān)節(jié)”上。一個(gè)簡(jiǎn)單的查驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是：任意兩個(gè)相鄰的句子、段落