作者
王之越
中国科学技术大学物理学院核探测与核电子学国家重点实验室在读博士生,主要从事科学级相机与天文观测设备的控制系统及相关领域的工作。
总体来说,各个实验室的课题可以分为两种,一种是问题导向的,一种是项目导向的。很多同学会觉得项目导向的工作是“搬砖”,缺乏技术含量,但是在包括仪器、软件工程、力学等方向上,许多问题必须从实际的项目出发才能引出,大量的实践必不可少。对于这种非问题导向的研究项目来说,如何发论文往往是一个非常困难的过程;最后的成果往往容易被诟病为“工程报告”,往往会因此被优秀期刊拒之门外(如图1所示)。
图 1一种常见的研究生生涯
这是一个相当冤枉的事情,从工作量和工作性质来说,需要原型设计、验证、生产、调试的项目的工作量一点也不少;其中往往还涉及到将大量夸夸其谈的理论落地过程中的巨大困难,那么,如何避免做了大量工作的工程项目的论文被评为“工程报告”呢?
为什么会被评为“工程报告”
实际上,大部分情况下,虽然支持论文的工作的性质可能有所不同,但是就期刊论文(Journal Article)来说,总是会用相同的模式评估各种不同的论文。对于工程项目总结而成的非问题导向的文章来说,通常会以项目的需求分析、逻辑设计、交互设计、结果验证的方式组织,而不是提出问题、设计实验、分析数据、讨论结果的方式组织,这就为审稿人带来了困惑,审稿人会认为这样的工作应该是一篇会议论文(Conference Proceeding)。
会议论文的目标经常是报告研究动向,实验结果,工程实践进度。
当然,这里并不是说按照项目架构分析的文章就一定不能发到顶尖期刊上,但是如果没有非常亮眼的背景支撑、强大的原创性工程实现,基本上不可能打动审稿人。而现实中很多工程项目的出发点非常普通寻常,在实现过程中可能也没有办法使用很亮眼的原创性技术,在这种条件下,依然以工程项目架构分析的思路去构建论文,就很容易被拒绝了。
宏观的意见:将项目中的问题抽象出来加以深入研究
俗话说,实践出真知,为什么进行了大量的实践、生产活动的项目却往往没有办法产生能够被接收的论文了呢?笔者建议,不妨调整一下思路,将项目架构导向的论文中的不同章节的实际问题分别抽象为一系列的小问题加以深化,提炼出工程实践中的技术难点、评估方法和落地方案,往往可以获得意想不到的效果。
一般来说,需要科研院所参与的工程项目中一定存在通用系统难以满足的技术要点,在实际实现中往往是通过各种不同的“奇技淫巧”解决了,但是如果系统性的重新思考这个问题,就会发现其实其中的解决过程同样是问题导向的研究工作。例如,笔者所在的实验室曾经参与了一项微小信号探测相关的工作,信号会被淹没在繁杂的背景中。一开始大家尝试了许多不同的方式,包括制冷、调整电路参数等等;但是最终找到的方案是利用机械斩波器和锁相放大的方案。虽然这其中的技术方法并不是原创性的技术,但是对于这个特定项目,原始论文中描述的方法又需要加以改进才能适用,这样的一个解决问题的流程就可以非常轻松的融入到提出问题-设计实验-分析数据-讨论结果的范式中了。这里还可以举一个例子:在自适应光学领域,如果搜索特定的自适应光学系统的论文,只能搜到15篇,但是基于特定望远镜的自适应光学系统的构造方法的文章则多达上百篇,而这些工作大部分都实际上依托于特定的原型设备。
不过,对于真的有极为强大的背景的工作来说,也可以不要循规蹈矩,直接按照项目设计的思路构造论文。因为按照上述方案做改造的文章往往还是只能在3区的期刊上挣扎;但是足够强大的项目的总体设计、关键部件设计往往是具备冲击更高分区的潜力的;以笔者所在的方向为例,大型科学仪器(例如郭守敬天文望远镜LAMOST)这个级别的设备的重要组件就可以适用这种思路了。当然,具体的选择就是每个人、每个项目各自的问题了。
微观的方法:FACE
除了结构和思路上的调整之外,笔者还将简单介绍一下笔者所在实验室总结的Figure Algorithm Citation Equation(简称为FACE)四要素。FACE要素是微观层面上将工程报告与科研论文区分开的关键:
Figure:科研论文的图片更多关心的是关系和数据,而工程报告的图像更多的关心过程和结果。在论文中使用图像描述数据、关系、思路和体系结构有助于提升表达的逻辑。
Algorithm:算法和方法只有一字之差,但是却很大程度上区分了工程和科研。对于工程问题来说,着重考虑完成特定目标的方法,而同一个问题在科研领域则需要被抽象成具有泛用性的算法。在这方面,Latex的algorithm2e宏包可以提供非常精美的伪代码排版,如图4所示。对于一些特定的领域(比如分布式一致性算法),很多时候需要进行大量的论述,经常看到超长的段落描述一个特定的算法,这种情况下,使用伪代码进行提炼是一个非常好的选择,既可以提高文章的专业性观感,又可以直观展示文字难以描述的逻辑结构。
Citation:工程报告是结果导向的,获得结果的过程只要可以自圆其说即可;而科研是创新导向的,不仅要获得结果,还要将结果与现有的工作区分开,因此需要大量的引文。下图是一篇讲述CMOS相机的设计的文章,仅仅只有两篇引用文献,很难让人相信其工作是在充分调研现有工作的基础上完成的,对于一般性的会议来说这无伤大雅(这篇文章就来自于SPIE conference)然而对于研究型论文来说,这是非常致命的问题。
Equation:公式的特性和算法很相似,都是将工程中的解决问题的方法泛化为更为通用的理论;不过,算法往往描述过程,公式则描述定量结果。实际上,很多文章中会提到“满足需求“,而因为缺乏量化标准而被诟病,这就需要通过量化的思维将结果用特定的关系评定。不过,插入简单、人尽皆知的公式不见得是。
虽然FACE要素是几个很明显的特征,但是笔者也需要提醒,宏观上的思路是论文架构的根基。如果不再思路上进行修改,仅仅对FACE的具体表现做替换,也是很难改变论文的属性的,因此FACE更适合作为一种评估的手段,而不是一种写作的指导。
结语
其实,精心创作的论文被批为工程报告往往并不是对工作量或工作内容的否定,而更多的是对论文写作思路的一种批评。当然,这并不是说在平时的工程实践中只需要埋头苦干就一定可以把工程转化为科研。事实上,在工程实践中发现的问题如果不做任何的提炼、思考、升华,仅仅满足于“能用就行“,往往即使用到了上面提到的方法也只能写出很平庸的内容。这也提醒所有的科研人,虽然工程实践不可或缺,但总结、思考和创新更为重要,是创作优秀论文的基础。