文字访谈：

主持人：屏幕前的各位老师、同学们大家晚上好，欢迎大家来观看由我们清华大学出版社举办的新时代学术进阶系列直播，今天直播的主题是“理工科生如何做科研”。我们常说科技是第一生产力，科研工作呢自然非常重要。然而相比于人文社科，我们市场上关于这个理工科学生如何走科研道路的相关的书或者课程呢会比较少。基于这个考虑，我们本次讲座邀请到了雷德明老师来给大家做分享。

雷老师是武汉理工大学自动化学院的教授、博士生导师，他也是多家学术期刊，其中包括SCI期刊的编委，已发表了80多篇SCI论文。他2014年以来每年入选Elsevier中国高被引学者榜单。接下来让我们把这个时间交给雷老师，有请雷老师的分享。雷老师：大家晚上好，我给大家讲的题目是“理工科生如何做科研”。我们这个理工科的研究，研究按照我们英文的说法就是research，是由两部分组成，一个是re，还有search，那re就是重复的意思，search就是探索，其实就是反复地探索，所以这个研究本身它就是一个探索的过程。然后我们这一个理工科研究里面的不确定性，它是包括两个方面：第一个就是我们的结果是未知的，我们不知道研究下去会有什么样的结果；其次是整个过程是不可控的。

01 理工科研究：充满不确定的探索之旅 

我们首先跟大家介绍第一个方面，就是我们研究的一些基本概念。那我们这个研究主要就是为了解决科学问题或者是技术问题。我们要实现0到1的一个突破，那什么是科学问题、什么是技术问题，是两类不同的问题。科学问题是往往就是“是什么、做什么”的问题，比如冠状病毒它的传播的生态学的机制，那就是科学问题，我们对科学问题解决之后，可以得到一些原理或者是机理。

而技术问题往往就是怎么做的问题，它是为了达到某一个方面的目的或者是实现某个功能。比如如何解决集成电路制造工艺中缺陷在线检测，那他这个里面就涉及在制造的过程当中你要把这个曲线给检测出来，那这个就所谓在线检测一定会有很多的问题，那我们怎么来解决这样一些难题，属于技术问题。

科学问题在没有解决之前，人类整个人类是不知道答案的，或者说我们有一个答案，但是这个答案是错的。而技术问题，往往有可能是我们不知道答案，可是人家知道答案，这个就是我们现在吵的很多的“卡脖子技术”。

我们科学研究就是为了要么解决科学问题，要么解决技术问题。关于我们科学研究要解决的这个问题，有两个显著的特征：第一个就是创新性，一定是要研究全新的问题，然后我们要采用全新的理论方法和技术去解决问题，你不能够重复前人的工作。然后第二个就是要可重复性，按照论文或者专利的说明书里面的描述，无论谁来做，按照你的实验的要求、实验的条件，都能够得到同样的结果。

02 举例说明理工科研究的过程 

找到研究思路之后再通过验证，验证之后才能得到结果，这个就是理工科的研究过程。我们给大家讲一个例子，我们现在这个物流配送里面，这个卡车和无人机的一个协同配送，就是在我们这个卡车上面还有配有一架无人机，然后卡车在送这个配送的时候，无人机也可以去配送。

比如我们这一个里面有三辆卡车，每辆卡车上面都配一架无人机，然后每一辆卡车和无人机，它服务于这条路径，这条路径就是我们有三辆车，每一辆车服务其中的一条路径，那这个问题就包括好几个问题：客服点怎么在三辆车之间分配，在每一条路径的卡车和无人机之间又怎么来分，然后就是路径的优化，所以它是一个非常复杂的问题，也是我们目前一个比较新的、前沿的一个学术问题。

那我们选题一般来自两个方面，一个就是我们的科技前沿，或者是来自生产实践。选题之后，我们就要找研究思路，那什么样的思路是好的思路，其实应该满足这四个条件：第一个就是你要有足够多的创新点，还具有较高的创新性；第二就是你每一个创新点都应该是成立的，有理由支撑；第三点就是整体逻辑自洽；最后一点就是你要通过验证。

03 理工科论文：细节决定成败 

研究论文就是解决三大疑问，第一个就是为什么要开展这样一个研究工作，这个疑问的重点就是要突出我们研究的价值；那第二个就是你怎么来解决这个问题，那这个主要就是在创新，就是方法。第三个就是你怎么把你的方案的优势充分地呈现出来，那这个就是要做大量的实验。

这个地方主要跟大家讲一下，就是引言，引言有两个部分，就是文献综述和研究动机，文献综述它包括两个，一个是综，一个是述。“综”就是把所有的文献收集起来，“述”就是要对文献进行归类、评价和分析，你不能只综不述，不能只述不综。你研究什么，你再去搜集评价和分析什么。

然后研究动机，你为什么要做这个工作，为什么就要解决这个问题，为什么用这个方法来解决这个问题。注意，你不要就一句话，“什么研究进展很少”，或者是“相关研究没有引起大家的重视”，就一句话这个是不行的，很多时候这就是你这个论文被毙掉的一个主要的原因。

论文里面第二个就是研究结果，我们要突出研究结果的新意和特点。我们要让这个研究结果的命名里面要体现它的新意，比如非奇异终端滑膜自适应控制器，本来就是设计一个控制器，但是这个控制器前面加了修饰，那这些都是你的新意和特点。

当然还有其他的细节，比如小结，其实我们一般的研究论文里面，不要出现四级标题，尽量避免三级标题，所以一般的期刊的会议论文，其实大多数就二级标题就可以了。还有比如数学符号的相关细节，这个是我们研究生写论文最容易忽视的，一个符号反复地用。还有我们这个论文要用模板，有word的模板，还有latex的模板，有数学公式的论文我们一般推荐大家用latax。

我们写英文的时候，不要随处可见语法和拼写的错误。我们写论文的第一要务是表达准确，你要让人家看清楚，你到底是在干什么、怎么干的。再就是逻辑性，各个方面你都要有逻辑。表达准确、逻辑性强是一个好论文的主要特点。

04 做有价值的研究才是王道

我们最后介绍一下，我们要做有价值的研究，这个价值包括理论价值、应用价值、技术价值。理论价值就是，比如这个问题特别复杂，需要有一些新的理论和方法来解决。那应用价值就是成果可以应用到实际的生产服务当中。往往都是先有科学的理论成果，后面才会有技术。有价值的研究成果，一定是高创造性，甚至原创的成果，我们理工科的学生，在学校读书也是创造力旺盛的时候，也是可以做出高创造性的成果。

当然还有一个，就是我们要“顶天立地”，“顶天”就是我们要做原创的，要攻克关键的核心技术；“立地”就要满足国家的科学技术的需求，为国家、为企业、为个人服务。有价值的研究成果，往往都是全新的理论，更有优势的方法，更加先进的技术。这些东西做出来它是没有捷径可言，所以就需要我们花大力气，靠我们的想象力，还有信心、恒心和坚持。

最后我们跟大家来讲一下，就是科研要趁早，你如果有意做科研，其实最好是从本科的时候就开始做研究。现在很多的高校，都重视本科生的科研，现在国家自然科学基金委都有本科生的基金项目，一个学生10万，然后资助你做研究。

哈佛大学有一个华人科学家、美国工程院院士何毓琦先生，他也说过这样一句话，他说的是“成名要趁早”，在科技界你要做出让大家记住你的工作，你也是要尽量地早去做。所以研究要趁早，尤其是对于我们有志于做科研的本科生、硕士生来说，其实确实是早动手，你可能后面优势就会越来越明显。何毓琦先生还有一句话，叫做“报告要做好”，就像今天我给大家汇报，可能有很多人听；你做一次报告，那可能有几十个人，甚至几百个人听你的报告。但是你的论文可能很多时候可能只有5个人看，还包括其中的审稿人。所以你的这个报告讲得好不好，也是一个很重要的一个东西。

05 访谈环节

Q1：请问老师理工科综述文献怎么阅读和做笔记？应该怎么正确读论文呢？

A：这个综述论文实际上就是我们要了解某一个研究方向、研究主题它的最新的研究进展，那么阅读综述论文，是一个比较有效的一个途径。当我们在阅读综述论文的时候，首先你要把这个综述论文的基本的内容把它看懂。综述论文可能最大的价值是在后面的展望。

现在论文其实是海量的，每一个研究方向、每一个研究主题下的论文都是海量的，我们不可能把每一篇论文，都从头到尾把它读一遍，那所以实际上我们一般都是精读加泛读结合在一块。我们可能要找顶级的期刊上面的一些比较牛的人，他们写的一些近期的论文作为一个精读，就是我们从头到尾把它认真地看，然后把论文里面的主要思想都弄清楚，当你对一个研究主题有一个比较清楚的了解之后，那么后面的很多文献其实你是泛读的。阅读要和思考结合在一块，边阅读边思考，其实到后面可能都是以思考为主。

Q2：如何获取学科最前沿的信息？

A：第一个就是你要知道你的研究方向主流的中、英文期刊是哪些，然后读上面你感兴趣的这些论文。第二个，你也可以参加学术会议，比如我们那些院士在讲PPT过程中，可能会有一些新想法，那我们就可以捕捉到；或者说，你看每一个小组报告的时候，你跟人家讨论，这样也可以找到一些新的、前沿的信息。第三点就是功课的研究，它很多时候都是要面向应用的，实际上我们就要跑到企业里面去，了解企业的需求，然后从企业的生产、服务里面我们去提炼科学问题，再反过来去看现有的文献里面有没有对这个问题研究。

当然，我们作为学生，实际上你导师可能跟你定了一个研究方向，那你就只能在导师的研究方向下面去找研究的问题。那这个方法也就是这样，查文献，或者是与人交流，或者是在企业里面也可以找到比较前沿的问题。

Q3：理工科学科所需要的基础能力都有哪些？需要掌握哪些工具？

A：做科研实际上是需要一些基础能力的，最起码的你要有一些创造思维能力，要有逆向思维或者发散思维能力。还有写作的能力，因为你东西做出来之后，最终一定是要写paper的，你做的出来，但是写不出来，也是很郁闷，或者你写的东西跟做的东西差距比较大，人家根本上就看不懂，或者说写英文的时候，语法错误超多，那这样你出成果的速度也会受影响。此外，研究很多时候不是一个人来做，往往都是在团队里面做，所以需要沟通、跟人交流，所以实际上沟通交流的能力，或者汇报、答辩的能力，你要有。

要掌握哪些工具，每一个专业应该都不一样。你像自动化，做软件硬件可能需要的这个工具也可能不一样。你要是做软件、写程序，那用metaocaml还是用C++。实际上很多时候我们课程学习里面就需要你掌握这些工具，你没有这些工具，可能连你的课程学习都有困难。

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