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《如何在计算机应用领域寻找研究想法》

提示1：学会阅读论文，培养品味

《how to read a paper》

THE THREE-PASS APPROACH

关键的想法是，你应该把论文读三遍，而不是从头读到尾。每一关都完成了特定的目标并建立在前一关的基础上：第一关让你对论文有一个大致的了解。第二关让你掌握论文的内容，而不是细节。第三关帮助你深入理解论文。
第一关
第一步是快速扫描，以便鸟瞰纸张。你还可以决定是否需要再传球。此过程大约需要5到10分钟，包括以下步骤：
1.仔细阅读标题、摘要和导言
2。阅读章节和小节标题，但忽略其他所有内容
3。阅读结论
4。浏览参考资料，在脑海中勾选你已经读过的参考资料
在第一关结束时，你应该能够回答五个Cs:
1.类别：这是什么类型的论文？测量论文？对现有系统的分析？研究原型的描述？
2.背景：它与其他哪些论文相关？哪些理论基础被用来分析这个问题？
3.正确性：假设是否有效？
4.贡献：论文的主要贡献是什么？
5.清晰：论文写得好吗？
使用此信息，您可以选择不进一步阅读。这可能是因为你对这篇论文不感兴趣，或者你对这一领域了解不够，无法理解这篇论文，或者作者做出了无效的假设。
第二关
在第二遍中，要更仔细地阅读论文，但要忽略诸如校样之类的细节。它有助于你在阅读时记下要点，或在页边空白处发表评论。
1.请仔细阅读本文中的图表和其他插图。特别注意图表。轴是否正确标记？结果是否显示有误差条，因此结论具有统计意义？像这样的常见错误会将匆忙、粗制滥造的作品与真正优秀的作品区分开来。
2.记住标记相关的未读参考文献以供进一步阅读（这是了解论文背景的好方法）。
第二次应该需要一个小时。通过这次考试后，你应该能够掌握论文的内容。你应该能够向其他人总结本文的主旨，并提供支持性证据。这种详细程度适合于你感兴趣的论文，但并不取决于你的研究专业。有时，即使在第二关结束时，你也看不懂一篇论文。这可能是因为主题对您来说是新的，具有不熟悉的术语和首字母缩略词。或者作者可能会使用你不理解的证明或实验技术，因此论文的大部分内容是不可理解的。这篇论文可能写得很差，没有确凿的论断和大量的前向引用。也可能是因为夜深了，你很累。你现在可以选择：（a）把论文放在一边，希望你不需要理解这些材料就能在你的职业生涯中取得成功，（b）稍后再看论文，也许是在阅读背景材料之后，或者（c）坚持下去，继续第三关。
第三关
要完全理解一篇论文，特别是如果你是审稿人，需要第三次通过。第三步的关键是尝试重新实现论文：也就是说，做出与作者相同的假设，重新创作作品。通过将此重新创建与实际论文进行比较，您不仅可以轻松识别论文的创新，还可以识别其隐藏的缺陷和假设。
这个关卡需要非常注意细节。你应该识别并质疑每一句话中的每一个假设。此外，你应该考虑你自己将如何表达一个特定的想法。这种实际与虚拟的对比使我们对论文中的证明和演示技巧有了深刻的了解，您很可能会将其添加到您的工具库中。在此过程中，你还应该记下未来工作的想法。
对于初学者来说，这张通行证大约需要四五个小时，对于有经验的读者来说，大约需要一个小时。在这一关结束时，你应该能够从记忆中重建论文的整个结构，并且能够识别其优缺点。特别是，您应该能够精确地指出隐含的假设、相关工作的缺失引用以及实验或分析技术的潜在问题。

文献调查

首先，使用谷歌学者或Citeser等学术搜索引擎和一些精心挑选的关键词，查找该领域最近的三到五篇论文。对每一篇论文做一次检查以了解工作，然后阅读他们的相关工作部分。你会发现一个最近工作的缩略摘要，如果你幸运的话，也许还有一个指向最近调查论文的指针。如果你能找到这样的调查，你就完了。阅读调查，祝贺自己好运。
在第二步中，在参考书目中查找共享引用和重复的作者姓名。这些是该领域的关键论文和研究人员。下载关键文件并将其放在一边。然后访问主要研究人员的网站，看看他们最近在哪里发表了文章。这将帮助您确定该领域的顶级会议，因为最好的研究人员通常会在顶级会议上发表文章。
第三步是访问这些顶级会议的网站，查看他们最近的会议记录。快速扫描通常可以识别最近的高质量相关工作。这些文件，连同你先前搁置的文件，构成了你调查的第一个版本。把这些文件看两遍。如果他们都引用了一篇你之前没有找到的关键论文，那么获取并阅读它，必要时进行迭代。

带着十个问题

1. 这篇文章究竟讲了什么问题？比方说你设计一个算法，它的 input 和 output 是什么？

2. 这个问题的性质是什么？是一个新的问题吗？如果是一个新问题，它的重要性何在？如果不完全是一个新问题，那为什么它“仍然重要”？

3. 这篇文章致力于证明什么假设？接受过深度科研训练的人都知道所有研究其实都是从科学假设开始的。

4. 有哪些与这篇文章相关的研究？这一领域有哪些关键人物？

5. 这篇文章提出的问题解决方案中，核心贡献是什么？

6. 实验是如何设计的？但在写 paper 的过程中，实验的表现不是最重要的，关键是如何通过实验去支撑每个假说。

7. 实验是在什么样的数据集基础上运行的？科学研究结果应当是可以量化、可以复现的，读文章的人是否能接触到文中所用的数据集？

8. 实验结果能否有力地支持假设？如果一篇文章提出的假设并没有被实验或者理论完美支撑的话，多半不是一篇好的文章。

9. 这篇文章的贡献是什么？回答了前面 8 个问题之后，第9个问题的答案也呼之欲出了。你应当试着用自己的语言总结出来。

10. 下一步可以做什么？这是非常关键的一个问题，也决定了你今后能否在科研领域获得成功。在这篇文章的基础上，我们接下来能做什么？应该做什么？在科学研究的初期，导师会给你方向上的指导，但作为一名独立的研究员，你应该独立地回答这个问题。

提示2：识别发展研究理念的模式

模式 #1：填空

阅读一些关于某个主题的论文，记下一些关于这些论文在假设、系统提供的保证/属性、方法、技术、数据集等方面的差异的说明，然后绘制一张表格（不一定是二维的）。寻找空位，这些都是潜在的新研究想法，你可以工作（事实上，许多好论文使用这样的表或图，以清楚地区分自己与相关工作）。
成功应用此模式的关键是绘制出空间中存在的维度。你可以越深入，你就越有可能找到空白来填补。例如，在绘制表格并说服自己尚未尝试解决问题的特定技术之前，您必须熟悉不同类型的程序分析技术。同样，您需要了解不同类型的漏洞。
通常有两种常见方法来绘制尺寸图。首先，你可以广泛阅读，并寻找关于类似主题的论文之间的差异。相信我，有一天当你连接这些点时，它们会变得方便。另一种方法是阅读调查论文可能是一条捷径，因为它通常已经总结了多个维度的空间。在网络安全领域，IEEE 安全和隐私会议（顶级会议）每年以知识系统化 （SoK） 的形式接受并发表几篇论文。如果这个主题对你感兴趣，它们绝对值得一读。

模式 #2： 扩展

这是"填空"的自然进展。正如我提到的，绘制空间的一些好尺寸可能是那里最具挑战性的步骤。但是，如果您已经在某个空间中有一些想法（例如，发表了一两篇论文），您可以处于有利位置，能够看到其他人不明显的尺寸。

模式 #3： 建造锤子并找到钉子

高层次的想法是，如果你有一个独特的专业知识，技术，系统，甚至数据集（没有人可以轻易复制），你可以利用它，并用它来寻找有趣的问题来解决（我们很幸运有这么多的实际问题在计算机科学）。
尽管在我看来，这是开展研究的好方法，即有影响、可持续，但并不一定适合所有人。首先，建立专业知识、系统或基础设施非常耗时，以至于您可以开始获得好处。其次，此类举措有时可能需要团队的愿景、规划和组织（通常超出了一个博士生的能力范围）。最后，很少有群体通常主宰一个空间。除非你有独特的视角，否则很难超越它们。话虽如此，如果你能够识别出很多人需要它，但还没有好的解决方案存在的东西，它可能值得考虑。

模式 #4： 从小开始，然后概括

研究想法通常从小观察开始。经过一番挖掘，你可以看到它是否可以发展成为一个完整的想法值得出版。现在，在放弃之前，要决定是否去追求它，以及你应该花多少时间去挖掘，可能比较棘手。根据我的经验，有一些积极的迹象，你可以寻找： 1. 最初的观察（无论多么小）是如此有趣和令人惊讶的，当你第一次看到它。2. 当你深入挖掘时，你意识到这种现象植根于一些根本性的东西，不能轻易地用众所周知的概念来解释（例如，导致安全漏洞的新设计缺陷）。3. 观测不太可能是一次性的，例如，后面有更大的空间，还有许多其他类似的情况，你可以调查。

模式 #5：复制先前的工作

其中一种方法是尝试复制发表论文的结果。如果您能够识别以前工作的重要差异或局限性，这通常意味着改进的余地。即使您设法如预期的那样 100% 地复制了作品，也经常会发现其他见解或附带发现，而本文沿途没有提及这些见解或发现（论文中只有如此多的空间）。

模式 #6： 外部来源： 来自行业， 新闻源等。

如果您正在解决行业内尚未有好解决方案的实际问题，则"成功"研究项目的标准将大大降低。
网络安全研究的其他模式：

1. 对抗性研究。由于安全本质上是对抗性的，一个反复出现的主题是攻击和防御。您总是可以尝试打破现有防御或构建防御攻击。事实上，我经常看到一张新的攻击文件，后面跟着一份防御文件（可能来自同一组，也可能来自同一组）。

2. 自动处理过程。许多系统安全分析（如反向工程、漏洞发现、错误会审、利用和检查是否应用修补程序）总是需要一些人工努力，至少在某些设置中是这样。自动化这样一个过程（即使部分）应用技术，如程序分析可以具有重要的研究价值。这可能是一种超越网络安全的模式，但在系统安全中非常常见。

提示3：养成思考研究思想的良好习惯

• 认识到项目的执行与思想的产生和形成有着根本的不同。不要完全被你正在进行的项目所吸收，把自己与外界隔绝（许多学生会犯这个错误）。继续定期阅读一些论文，例如，当一批新的论文从会议中出来时。你至少可以扫描所有的纸质标题。阅读一些听起来有趣的论文的摘要。然后，如果它们对你感兴趣，请仔细阅读（这要追溯到你的研究品味）。确保你注意这些论文中的研究想法（而不仅仅是技术方面）。

• 认真对待论文评论。顾问经常将论文评论分流给学生，然后与学生讨论这些论文。这是一个学习"香肠是如何制作的"的大好机会。通常，您只会阅读具有良好新颖性和影响力的已发表的论文（也写得很好）。不过，在论文评论中，你可以看到被拒绝的论文，并了解为什么它们被考虑在标准下面。

• 好奇，对可能感兴趣的论文类型保持开放的心态。我的建议是"广泛阅读"。在计算机科学的实际领域（例如系统、网络、安全、软件工程），我们正处在一个每个领域都越来越成熟的地步，以至于许多好的想法都来自不同领域的交叉领域。

• 经常参加阅读小组和谈话并提问。如果这是一个讨论密集的会议，如那些由你自己的研究小组组织，一定要尝试参与。如果你真的没有什么要求或贡献的讨论，尝试提前阅读论文讨论，以获得优势。事实上，你当然可以讨论我们在这篇文章中讨论的事情，例如，哪种思维模式允许形成论文的想法。一旦你开始这样做一两次，感觉得到回报（能够有一个良好的讨论），你会变得越来越舒适随着时间的推移。我真正喜欢的一件事是就一个想法是否好进行辩论 （即使它已经在一个好的会议上发表） 。一些学生扮演攻击者的角色，寻找弱点和局限性，而另一些学生则试图为论文辩护。这将让你感觉一个想法是多么"站得住脚"，模仿论文审查过程。

• 非正式地，经常与你的实验室同学交谈，亲自了解他们，建立良好的联系。能够就研究课题展开随意的谈话，就论文进行一些辩论，并从他人身上跳出你的想法，感觉真好。建立有利环境的一种方法是定期与他们交谈，询问他们的项目进行得如何，并自愿提供您的真实反馈。他们可能会回报，这可以让事情进展顺利。与他人交谈可以给你一个新的视角来帮助你（我当然也从中获益匪浅）。