课程小结 | 你离科研只有“一步之遥”
关键词：前沿计算研究方法 陈宝权
导读
前沿计算研究方法是由北京大学信息科学技术学院教授、前沿计算研究中心执行主任陈宝权老师开设的，旨在为本科生了解科研并尽快走上科研道路提供经验和方法指导的课程。课程邀请到了包括陈老师在内的八位具有丰富科研经历的老师以及四位大四的优秀本科生科研学生进行报告。讲者的报告包含了科研工作从选题、研究到写作、交流等各个方面的内容。
本文从几个重要问题出发，将报告内容进行了提炼总结。由于篇幅有限，部分内容和成果未能涵盖在内。
讲者介绍
教师介绍（按报告顺序排序）
陈宝权
北京大学长聘教授、长江特聘教授、国家“万人计划”领军人才、国家杰青
研究方向：
计算机图形学与三维视觉
张大庆
北京大学博雅讲席教授，中国计算机学会普适计算专委会副主任，IEEE Fellow
研究方向：
群智感知、无线感知和感知数据分析等
邓小铁
北京大学博雅讲席教授，ACM/IEEE Fellow
研究方向：
大数据算法、算法博弈论、互联网经济学
孔雨晴
北京大学新体制研究员
研究方向：
计算经济学，信息论，博弈论
许辰人
北京大学新体制研究员
研究方向：
高速无线网络体系架构、低功耗可见光通信系统和情感计算应用
张皓
西蒙弗雷泽大学（SFU）教授
研究方向：
计算机图形学与三维建模
周明
微软亚洲研究院副院长、国际计算语言学协会（ACL）候任主席
研究方向：
自然语言处理
王亦洲
北京大学长聘教授、国家杰青
研究方向：
计算机视觉，统计学习，智慧医疗，自主感知与学习
学生讲者介绍（按报告顺序排序）
曹胜操
北京大学信息科学技术学院本科生，在CMU参加暑期科研
研究方向：
强化学习和计算机视觉
孙之清
北京大学信息科学技术学院本科生，曾在MILA参加暑期科研
研究方向：
自然语言处理，深度学习
李卓翰
北京大学信息科学技术学院本科生，曾在Stanford参加暑期科研，现在微软亚洲研究院实习
研究方向：
机器学习
林子
北京大学中文系本科生，曾在Brandeis参加暑期科研
研究方向：
计算语言学
小结开始
如何开启科研生涯？
对于很多大一大二的同学们来说，科研是一个充满吸引力却又具有挑战性的概念。本科生可以做科研吗？该怎么开启科研生涯？听听老师同学们的经验。
科研是不是都要花很多的时间才能有成果呢？本科生阶段没有研究生那么多时间的投入，做出来的成果是不是也一般？
本科生科研和研究生科研是有区别的。本科生科研研究对象只是一个领域里的一个小问题，不需要像研究生那样在领域里有全面的研究。但是充足的时间投入是必须的，需要学会平衡课程的投入时间，提高学习工作的效率。
本科生也可以做出很好的成果，大家可以去了解“本科生科研”的项目成果，其中有很多被顶级会议录取的优秀工作。李卓翰在报告中提到“求其上，得其中；求其中，得其下”，想做出好的成果，首先就要有远大的目标。
学校里有好多实验室，不知道怎么选择，而且老师也不熟悉，要是发现实验室不适合自己怎么办？
兴趣是选择的基本准则。大家选实验室，一定要选自己感兴趣的方向，如果还不明白自己对什么感兴趣，找机会去各个实验室参观，听组会，了解工作，与导师以及师兄师姐交流（可以通过小组主页了解）。
和导师联系的时候（发邮件为主），说清楚自己的来意，是以了解为主还是想加入做项目，有什么想法一定要和导师沟通。经过一段时间尝试，如果想要换一个研究方向或导师是没有问题的，明确告诉导师即可，避免不辞而别。
关于选导师，有很多经验之谈，“看导师的文章质量”，“看师兄师姐的毕业去向”等等，但记住最重要的一点，适合自己的才是最好的。要有主观的意识和判断，不要随波逐流。
基础研究方向与新兴研究方向之间应该如何取舍？
基础研究与新兴研究没有本质上的区别，两者都需要深入思考与严谨地探究。在新兴研究领域，交叉学科研究是既新颖又具有挑战性的研究方向，做好交叉学科，不是只了解两者的交集，而是研究并集，即在两个领域都要成为专家。
林子《交叉学科研究》
注：林子的研究领域为计算语言学，即语言学与自然语言处理的交叉学科。她在中文语义角色标注等问题上结合运用两个领域的知识，取得了更优异的实验性能。相关工作Semantic Role Labeling for Learner Chinese被顶会EMNLP接收。
小结
本科生也可以做出很优秀的成果，要有梦想和信心，还要提高效率，平衡课程时间投入
多了解实验室，与导师交流，听组会，有问题及时和导师反馈
科研要选择自己感兴趣的方向，交叉学科是新兴的具有挑战性的选择方向之一
2
如何选择科研的问题？
加入实验室，你一定已经迫不及待想要开始自己的科研工作了，但是，你要做什么呢？这是一个非常重要的问题。中学写作有一句话“题好一半文”，科研工作中，选对研究的问题，也能让你尽快进入研究状态。
我听说科研一般都要先了解别人的工作，导师也让我先读文章，但是到哪里去找文章呢？
首先，你可以找导师或者师兄师姐要一份推荐论文列表，这里面通常包含该领域的经典工作和方法，读完这些以后，你就需要去了解最新的工作，去你所在领域最顶尖的会议官网上去了解最新的工作进展，如果你需要搜索某一关键字的相关论文，推荐到google scholar及arXiv上去查找。读文章的习惯需要坚持，要紧跟最新的工作进展，避免重复别人已有的工作。
最好将读过的论文整理起来，将工作之间的发展脉络理清楚，然后试着寻找现有工作中的不足。常见的不足包括：对特定情况的不满足性，算法本身存在的缺陷性等等，这些都可以是你研究的方向。当然，文章是读不完的，从文章中寻找研究问题对本科生来说是很有挑战的，要多和老师交流，有经验的老师会对新的研究前沿有很好的敏感性。
张大庆老师报告的《如何做有影响力的研究》和周明老师报告的《如何做有趣的研究》里面提到了很重要的几点：
1. 选择自己有兴趣和热情的方向
2. 选择新兴的、还没有充分研究的方向
3. 选择最基础最重要的研究问题
4. 进行充分调研，有清晰的数学体系；有公认的标准数据集；有著名人士和团队参与
张大庆《如何做有影响力的研究》
注：张大庆老师在情境感知，智能空间研究领域有深入的研究，图中为智能家居的示意图。智能家居与生活紧密相关，研究成果将可能对日常生活方式产生巨大影响。张老师鼓励大家积极参与有重要意义的，新兴的，具有挑战性的研究。
周明《如何做有趣的研究》
注：周明老师作为微软亚洲研究院的副院长，带领团队在人工智能，自然语言处理领域取得了许多重要成果，更开发出了微软小冰，智能对对联等与实际问题相结合的应用。周明老师向大家展示了，科研也可以“接地气”，用计算机解决日常问题也是十分有趣的科研项目。
我现在有了一些想法，但要么只是很细微的改进，要么就只是一个很宽泛的思路，感觉都不适合作为科研的问题怎么办？
做研究的过程，本身就是一步一个脚印的过程，你觉得很普通的想法，实际上可能是很重要的优化。当你拿不定主意的时候，一定要和别人交流。导师，师兄师姐以及其他你认识的该领域的工作者，大胆地分享你的想法，然后根据他们的反馈再更新你的想法，直到最终找到一个合适且准确定义的问题。
邓小铁《科研道路的选择》
注：从广度再到深度，邓小铁老师清晰地指出了寻找科研问题的一般方法，值得大家学习。
小结
多读文章，总结文章，挖掘文章中存在的问题与不足，寻找解决的办法
积极与他人分享你的想法，利用他人的反馈帮助自己修正问题
3
如何进行科研项目？
有了科研项目，也就有了努力的目标，但是，想做好科研，光努力使不够的，正确的方法和积极的交流同样是必不可少的条件。
大学学习的课程以学习算法为主，但解决实际问题差别比较大，很多基础内容都不理解，编程不知道如何下手怎么办？
对于刚进入科研的同学，一般推荐以复现别人的工作作为科研的第一步，在复现的过程中，加深对研究领域的理解，同时能提前学习到很多书本上看不到的细节知识，并且更容易发现算法中存在的问题。如果发现结果不一样，再去对比别人的实现，就能快速上手工作。
同时，科研不意味着所有的东西全部都要自己来做，要学会充分利用已有的工具和代码，站在巨人的肩膀上。比起代码实现，更重要的是你解决问题的思路。
周明老师在报告中说过，做实验不可贪多，一次只验证一个想法，实验之后进行分析，这样你的实验才有意义。在别人的工作基础上，研究改进的方法，并最终得出一般性的结论。
在科研过程中遇到了各种各样的问题，自己解决效率很低，但问老师又觉得太简单了怕被批评怎么办？
科研中遇到各种各样的问题是很正常的现象，但是不同的问题解决的方法是不一样的。要学会独立思考，但不能闭门造车，首先尝试自己解决，如果自己解决不了，利用谷歌百度，再往后是咨询同学师兄，最后再问导师。代码细节上的问题，一般自己解决，思路上的问题，则一定要找导师把关。
陈宝权《科研之神奇及个人浅析》
注：陈宝权老师特别重视科研过程中与他人的合作与交流，所以在寻找团队时，要找适合自己的团队，成为集体的一员，inspire and be inspired。
科研中有什么事半功倍的经验技巧吗？
设立目标，及时汇报。一定要给自己按时间制定目标，不然很容易拖沓，每天列一个to-do list，按时完成任务。每隔固定时间提交一份进展报告，既帮助自己理清思路，也方便导师把握工作的进度。
少做无用功，多交流思考。科研中很常见的一个问题就是，自己花了很多时间做了实验，结果却因为原理性的问题而失败，这样非常浪费时间和精力。在做实验前，一定要想清楚原理，先和别人讨论，验证可行性和必要性再下手，做实验一定要有依据，而不能只是盲目的试错。
善用工具，养成科研习惯。世界上有很多开发者为了推进科研设计了很多优秀的软件，学会熟练使用版本控制工具git以及各种IDE能大大提高工作效率。同时要养成整理和记录的习惯，养成良好的代码风格，写注释，保持代码的兼容性和可扩展性，都是十分重要的。
李卓翰《本科生科研：经验与学习》
注：李卓翰分享了他在科研实践过程中的经验教训，熟练运用工具和养成良好习惯，都是提高科研效率的必备能力。
小结
从复现别人工作入手，提升编程能力，发现项目中的问题和可以改进的方向
理清思路，设立目标。科研也可以看作一个探索性的大作业，将整个项目分成多个部分，一步步实现，遇到问题及时汇报，多思考，多反思
“工欲善其事，必先利其器”，使用先进的开发软件，能够大大提高代码和查错的效率
4
如何宣传你的工作？
宣传自己的项目是科研工作重要的组成部分，通过将自己的工作分享给他人，你能发现自己项目中存在的改进空间，还有机会获得更多的科研机会。不过，想要锻炼出好的宣传技能，并不比做科研简单。
科研的写作和平时的大作业报告相比，除了格式以外有哪些差别呢？
科研写作，要满足的并不仅仅是格式那么简单。科研写作的最终目的，是要让别人读懂你的文章，并对你的工作进行认可。在保证真实的前提下，如何凸显出你工作的价值，也是有一定技巧的。“照着模板填”也不是容易的事情。
Title
论文的标题要与内容紧密相关，有一些固定格式的写法，如“一个解决XX问题的XX方法”(英文)，这一类标题要注意简洁，突出文章的主要贡献，不要用太宽泛的词语。
另一类就是比较有艺术性的标题，这一类题目需要有较深的积累，而且往往属于“灵光乍现”，需要大家注重平视收集。
Abstract, Introduction, Related work
概要是对文章内容的总结，需要高度凝练。通常来说，概要需要包含几个基本要素：要解决的问题，已有的进展，提出的方法，取得的效果，得出的结论。概要是文章的窗口，要让读者在读完概要后就对文章有一个整体的认识。
介绍是文章“讲故事”的地方，在这个部分，要让读者对项目的重要性有一个系统的认识，要突出问题的重要性，阐明文章的贡献，让读者有继续读下去的主观意愿。
相关工作是对已有方法的一个总结，最好按照流派而不是时间进行划分，然后要分别阐述各自的优缺点，并最终引出自己方法的独特性。
Method, Experiment
这是论文最核心的部分。算法描述需要包含问题定义与算法描述，必要时要有简明的推导过程，如果借鉴了他人的工作，需要标明引用。如果使用了机器学习方法，需要介绍模型和相关参数，以方便别人复现。
实验环节是对算法的验证，要注意实验组织的逻辑与实验结果的对比。在实验结果的基础上，对不同方法进行分析，得出一般性的结论。
Conclusion, Reference
结论是对文章的贡献进行总结。要从理论、方法上进行总结和提炼，也要说明实验上的贡献和结论。并对未来的研究方向进行展望。
参考文献要尽量覆盖全面，格式要注意统一。
反例：文学式开头，设置大量问题，切入主题慢
正例：快速指出问题关键和解决方法
孔雨晴《科研写作与科研报告》
注：孔雨晴老师以自己的写作经历为范例，讲解了科研论文与文学写作的区别。科研写作关键要求简洁明了，直指问题关键，而文学写作设置各种悬念，起承转折，读者难以快速抓住问题的关键。
张皓《从好奇的孩子到图形学教授》
注：张皓老师在写作上有着很高的要求，每段最后一行要过半，段落不过页，左边是他的文章，右边是反例。
按照格式把论文写好，语法错误也检查完了，是不是就可以提交了？
写完了文章要做的事情还有很多。一篇好的文章是“改”出来的，首先是找同一项目组的人士修改，让他们从算法和实验的角度审核，帮助改进算法深度和工作创新性；然后让不同领域的人审阅，如果他们看不懂，说明可读性不够，需要修改文章篇章和文字润色；如果有条件，最好请英文专业人士提炼文字。
如果文章被会议录取，还需要准备海报，ppt和讲稿等。用英文做报告是一件非常具有挑战性的工作，所以平时一定要抓紧时间学好英语。
小结
写文章有固定的格式，但是具体的写作过程中还是有很多需要注意的地方，平时要注重积累与练习
文章写好后需要进行反复的修改，要让同领域的，不同领域的人帮忙修改，力求将文章写得严谨又通俗易懂
5
如何更进一步？
科研只是人生很多条可选道路中的一条，如果喜欢做科研，就坚定不移地走下去，如果发现不适合自己，就去追寻自己喜欢的道路，但是无论做什么，都要尽自己努力做到最好。
怎么知道自己适不适合科研？
决定是否选择做科研的最重要的因素还是兴趣。你要对研究的问题有强烈的好奇心，如果你能享受到科研过程中思考问题与解决问题的过程，那么就可以考虑选择科研了。其次，科研对于学习能力也是一定要求的，如果你在科研的过程中感到吃力，那就需要慎重考虑。另外，还要有强大的内心，科研的过程并非一帆风顺，失败碰壁是非常常见的情况，在逆境中要坚持思考，大胆尝试，积极与他人交流。
如果决定了在科研领域奋斗，提前为申请学校或者保研做准备都是非常重要的。课业成绩和英语成绩优秀是基本要求，科研的经历，被接收的工作以及推荐信都是非常重要的加分项。利用好假期的时间，参加科研项目。
王亦洲《PhD那五年》
注：王亦洲老师提到了博士期间做科研所面临的诸多挑战，包括从方向的选择到最终如何把科研作为人生的终极目标。他指出，科研是持续不断地思考与探索，需要有源自内心的兴趣作为驱动力。科研不是跟风做决定，而是一生的选择。
如何把科研作为一种生活方式？
将科研作为毕生的追求是科研工作者的生活方式。你会为一个待解决的问题而整天思考，你会为每一个新的研究进展而感到兴奋，你会尝试从生活的一点一滴中去汲取灵感。科研的道路是永无止尽的。你要做的就是永远保持一颗好奇心，永远尝试着去探索，去创造，这就是科研的生活方式。
许辰人《浅谈学术生涯中“社交”的重要性》
注：许辰人老师举了很多“社交”影响他学术生涯的例子，要把科研作为一种生活方式，首先就需要学会与他人交流的基本技能，只有不断交流，才能不断发现问题，才能在科研的道路上走得更远。
陈宝权《科研之神奇及个人浅析》
注：陈宝权老师提到了东西方文化差异问题，并引用了德籍华裔设计师Yang Liu的作品作为形象的示例。中西方由于文化上的差异，在科研行为上也会有不同的表现，陈老师鼓励大家学习西方的平等自信，积极交流等优秀文化，提高科研事业的效率。
小结
选择科研，兴趣是根本原因，学习能力是基础，强大的内心是保障
保证课业成绩优秀，提高英语水平，参加科研项目，利用好假期时间
永远保持一颗好奇心，去探索，去创造，去享受科研的过程，保持与他人的交流，不断发现问题，解决问题，最终让科研成为一种生活方式
总 结
以上内容只是诸位老师和同学经历分享与经验总结的冰山一角，还有很多宝贵的方法与成果没有涵盖进来。再次感谢各位老师和同学对本课程的大力支持，希望这些总结的内容能够对大家有所启迪，帮助大家在科研上少走弯路，享受到科研的乐趣。
同学反馈
编辑、配图 | 蒋鸿达 吴润迪
指导老师 | 陈宝权
本文在PKU VisualComputingAndLearning公众号（ID: PKU_VCL_lab）原文基础上，与原作者共同修订完成，转载请注明出处。
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