你还在为idea纠结么？这里告诉你两种提idea的思路
在我们做完一项研究工作以后，就需要开始撰写论文。写论文的时候，第一个需要写的部分不是introduction和abstract，而应该是自己提出的设计，也就是所谓的design部分。Design部分的写作其实与自己提出的idea很相关。不同类型的idea，其实对应的design部分的写作也会不同。
因此，为了在下一次给大家讲清楚design部分的写作思路，我需要先给大家介绍一下idea的两种类型。这两种类型的idea其实对应着是两种提出idea的思路。当然了，我在这里说的思路都是延续着我之前讲的从发掘并且深入理解别人论文的insight开始的。如果不知道这是什么的同学，请看这里：
通过一篇顶级会议的论文，给大家讲解一下一篇论文的insight和idea 知乎：通过一篇顶级会议的论文，给大家讲解一下一篇论文的insight和idea
在我们阅读了大量的别人的论文以后，我们掌握了一些有趣的insights。这时候我们开始提出自己的idea。当我们有了一个初步的idea以后，我们便开始通过做一些实验来验证自己提出的idea，并且将这个idea中的细节部分逐步完善。最终，一个idea会引申出好几个designs。这些designs也就对应了论文中的几个technical contributions。
现在我们回到我们掌握了几个insights后，开始想自己的idea的那个时刻。我们可能会提出两种类型的idea：一种是应用型的idea。另一种是颠覆性的idea。颠覆性的idea引申出的几个designs其实是在完成不同的任务。这些任务全都成功地完成了以后，我们这个idea所期盼的研究的目标才得以完成。而应用型的idea最后引申出来的的几个designs其实是在做相同的任务，只不过是每个design对应着不同的场景。下面我给大家详细地讲讲这两种idea是怎么回事，然后我会告诉大家一般都需要怎么思考才能够提出这两种idea。
首先我们来看看应用型的idea。我先举一个通俗的例子。我们现在要设计一种轮子，这种轮子是需要在山林间运送货物用的。如果我们想在树林里面方便地运送货物，我们就不能选择普通的轮子。因为山林里面很多石头和树杈，普通的汽车轮胎还没开出去十米就被扎爆胎了。这时候，我们的第一个设计，也叫basic design就是我们用钢铁制造的轮子来代替橡胶制造的轮子。这个basic design一旦做好了，装在车上，我们的确可以在山林间运送货物了。然而，这个还没完，我们在运输货物的时候，发现这种钢铁的轮子虽然不会被扎破了，但是由于轮子是金属的，一旦下雨就会打滑。等到下雨天的时候，车辆在树林间的移动速度就会大大降低。这时候我们需要在basic design的基础上再做一些改进，用来适应在下雨天防滑的这个需求或者说是场景。那我们的第二个设计，也可以叫advanced design可以是这样的：我们在金属轮胎外层安装上一堆钢钉就可以了。然后我们测试了一下，不同尺寸（长度，直径）和不同的分布的钢钉，对于轮胎抓地力的影响，最终找到一个优化的设计。
在这个idea里面，我们有两个设计：basic design 和advanced design。其中，basic design就可以满足我们最基本的需求：支持车辆在山林间行驶。只不过是basic design的性能在某些条件下不太好：下雨天就会打滑，或者抓地力不足导致不能爬陡峭的山坡。但是这种basic design在大部分时候是可以用的。为了增加轮胎的抓地力，我们在轮胎外侧设计了一堆钢钉。这种advanced design存在的目的只是为了更大地扩展basic design的应用场景或者提高一下basic design的性能。即使我们没有Advanced design，我们最初的设计也是可以用的，只不过是效果稍微差了一点点而已。
那我们现在来看看什么样的idea是颠覆式的idea。 请看上面上面张图：这是NASA在火星上使用的无人机。如果我们现在需要提出一个idea，目的是为NASA设计这么一款可以在火星飞行的无人机，我们应该怎么设计呢？我们先想想，有没有什么insight是我们可以直接用的？比如说，我们直接把咱们在地球上的无人机直接放到火星上面，会有什么问题？如果真这么做的话，会产生两个问题。第一个问题是：火星上面空气密度是地球的1%，那么地球上面使用的无人机的螺旋桨，放在火星上无法产生那么大的动力。也就是根本飞不起来。为了解决这个问题，我们不得不将火星无人机的螺旋桨设计的更大，然后发动机的转速更快。这样的话对于发动机的设计，还有螺旋桨的材料要求就很高了。我们希望无人机尽量轻，发动机动力尽量强劲。这么一来，似乎无人机可以在火星飞起来了。
然而，实际上没这么简单。无人机的飞行需要用电池来提供能量。我们的无人机在从地球发射到火星这8个月的飞行中，电池的电量早就耗没了。无人机一旦到达火星地面，它是没有电力的。于是乎。我们面临的第二个问题就是无人机到火星以后需要充电。可是上火星没有插座。那我们是不是可以让无人机飞到火星车上，然后在火星车上面设计一个插座不就可以了么？这么做好像也不太行，因为火星总会刮大风，无人机可能没法那么精准地落在插座上面。那么无线充电呢？这个好像也不太行，因为现在的手机无线充电需要手机和充电器特别近。为了使得无人机能飞起来，火星上面的无人机被设计得实在是太大了，因此无线充电的信号衰减太大了，以至于根本充不进去电。那么只能最后一个办法了，那就是设计一个太阳能电池板放在无人机的头顶。但是这种太阳能电池板也不是那么容易设计的，因为火星离地球太远了，太阳能充电效率太低了。所以我们第二个设计就是一种能够在火星上快速充电的太阳能电池板。
在这个idea里面，我们有两个设计。第一个设计是针对无人机的发动机和螺旋桨提出的设计。这个设计可以让无人机在火星上飞起来。可是这个设计使得无人机的体积过大，无线充电和插座充电都不能用，我们不得不用太阳能给无人机充电。但是由于火星离太阳太远了，充电效率过低，我们于是就提出了第二个设计。这两个设计的关系不是应用型的idea里面basic design和advanced design的关系。因为这两个设计是相互影响，缺一不可的。少了任何一个设计，无人机都无法在火星飞起来。所以这种idea里面结局的问题往往是非常复杂而且交织在一起的。一旦这种科研项目做成了，其成功往往是颠覆性的。
那么这两种idea一般都是怎么想出来的呢？ 其实大家可以看出来，这两种idea里面，应用型的idea应该比颠覆性的idea容易想到。这是为什么呢？因为应用型的idea里面，我们只需要想出一个简单但是有效的设计作为basic design就好了。至于advanced design，我们可以多换一些场景，没准就可以想出来。换句话说，即使我们想不出来advanced design，我们至少还有basic design。按照世俗的眼光来看，只要basic design说的通，我们计算机的同学们至少可以试着往CCF C类会议投稿。如果大家对一些C类会议有所了解的话，就知道一篇C类会议的论文，很多都是6页以内的。相比与A和B类会议要求的10页甚至12页的篇幅，C类会议也就差不多是一个 basic design的量。因此，如果有的同学就是想发一篇CCF C类会议的话，不妨照着下面的思路试试：
一个应用型的idea一般是这样提出来的： 我看了几篇论文。经过我的思考和理解，我发现了这几篇论文的几个insights，然后我开始想怎么能够扩展一下这些insights？这时候，我可能想到，有一些insights稍加修改，就可以用于别的场景了。于是我为了在新的场景里面使用这个改进后的insight，我就编造出了一个有意思的设计和场景。这样一来，我就有了basic design。之后，我就稍微做一些实验，看看basic design的效果。一般来说，这种稍微改进后的insight都可以使得你的实验效果变得很好。于是乎，我们为了给论文增加一些分量，我们试着找一些新的场景或者需求。就相当于刚才我那个轮胎的例子里面，我们为了让轮胎在丛林中适应下雨路滑的场景，给轮胎加装钢钉。总而言之，应用型的idea之所以被我称为是应用型，是因为这种idea是建立在深入思考并且理解了别人论文的insight以后，把别人的insight加以扩展，并且应用到了新的场景下面，解决的是新场景下的一些问题。
当然了，就像我在
讲过的，提出idea的过程其实是很随机的。我们只要掌握了一个核心的思路以后，具体的思考过程可能很随机。比如说还是上面的那个轮胎的例子。我可能是先想到了advanced design，但是当时我没意识到这其实是advanced design。然后我在后期再仔细思考的时候，才发现，原来这种设计有更加简化的版本。那么我们完全可以把简化的版本当作basic design。然后给深入思考一下们最开始提出的那个设计的特殊的地方，然后找到合适的场景，然后把这个设计可能再稍微改进一下。最后组开始的design就可能成为了advanced design。
所以在刚才这个轮胎的例子里面，我提出idea的思路也有可能是这样的：
其中一篇论文是介绍如何设计汽车的雪地胎。这篇论文交给我的insight是：只要轮胎的花纹设计的合理，轮胎的抓地力就会增强。于是现在我脑子里想的是，怎么应用这个insight或者怎么扩展这个insight呢？花纹可以增加抓地力，那么除了花纹还有啥可以增加抓地力？花纹是在轮胎上面雕刻，是在轮胎的表面刻一些凹痕。那么如果我们不是雕刻一些凹痕，而是让轮胎有一些突起是不是也可以增加抓地力？那么我们怎么增加突起呢？往轮胎上面安装钉子？要是装钉子的话，那是不是橡胶的轮胎就不合适了？那我们换成钢铁的轮胎不就好了么？那么钢铁的轮胎加上钢铁的钉子，这种轮胎谁要呀？我们要实在森林里面开车，应该就用的上了。有了钢钉的加持，这种轮胎应该可以在山林中越野。咦？既然要越野的话，没有钢钉应该也行。那就把没有钢钉的版本当作basic design，把有钢钉的版本当作advanced design。于是乎，一个idea和它所带来的设计就这样完成了。
那么，一个颠覆性的idea是怎么提出来的呢？ 我还是得提一提AirCloud这篇论文。大家可以根据我现在这篇文章，再回头看我之前在
中介绍Aircloud的时候，大家应该能发现，AirCloud就符合我说的颠覆性的idea。因为aircloud里面的几个设计互相之间是关联的，缺一不可的。我之所以很喜欢aircloud，是因为它给大家做了一个很好的榜样。那就是一个颠覆性的idea并不一定需要极其复杂。相反，如果我们发现了一个非常有趣，非常有突破性的insight，这个论文往往很容易就做出来了。因此，aircloud之所以成为一个顶会的论文，就是因为它里面的设计很漂亮，很简单，很有效。那么这样的idea，应该是怎么提出来的呢？
在回答这个问题之前，我们先来了解一下我们在读论文的时候，对论文中的方法和insight理解的程度了。
大家看上面这张图。如果一个论文中的方法是一个非常有名的方法的话，那么在这个方法的基础上应该会诞生出非常多的论文。比如SVM， PCA算法等。这些论文的引用量应该都几万了吧。这个时候，当我们阅读这样的开山之作的时候，我们需要理解这种方法的每一个步骤，明白每个步骤中的假设条件和insight。比如上面这张图，我们学习的方法有一个输入，中间有三个步骤，最后是一个输出结果。如果我们对于输入的背后含义有一定的理解以后，我们应该可以对这种输入进行一些改进。这样一来，一旦这个方法的输入改变了，接下来的每一个步骤可能都需要重新计算，或者重新设计用以适应新的输入。这样一来，这种idea，一定是颠覆性的。
比如在aircloud这个论文中，作者研究的目的是对于PM2.5进行预测。在前人的研究中，对PM2.5的预测是基于高精度的PM2.5监测站做的。由于这种监测站的成本极高，不可能部署在每条街道上。那么AirCloud这篇论文的作者就设计出了一款廉价的PM2.5检测仪，然后大规模的部署在了城市中。这样我们就可以获取非常高密度的数据，从而利用PM2.5在空间中分布的连续性去对任意位置的PM2.5进行推算。在AirCloud中，作者就是在输入这块进行了创新，从而使得整体对于PM2.5的预测过程有了大的改变。
当然了，作者还有一种提出AIrCloud的思路。那就是先想到，为什么我们不能精准地预测每个位置的PM2.5呢？然后作者发现，原因是部署的PM2.5监测站太稀疏了，整个北京市也就十几二十个而已。检测站之间的距离都是好几公里远。PM2.5在几公里外已经很不一样了。那么为了能够预测每个位置的PM2.5，我们需要在城市中大量的部署PM2.5的监测设备。这就需要我们想出来一个降低成本，但是还不能损失PM2.5监测精度的方法。于是就有了AirCloud中设计的廉价PM2.5监测仪。
我给大家讲这些例子，主要是为了告诉大家，其实提出一个idea的过程是很随机的。就像我在
中写到的一样。想要提出好的idea，就需要不断地尝试。像练习射箭一样，不断地思考。即使提出来的idea被一一否掉了，也需要继续思考，继续提新的idea。
现在，我需要说明一下，不要觉得应用型的idea就发不到顶级会议上，也不要觉得颠覆性的idea就一定可以发到顶会上。一个idea的提出，就像上面这个图片里面的种子萌芽一样。只有我们在后续的研究过程中，不断地在这个idea基础上拓展新的insight，提出新的设计，它才会成长为一个参天大树。以后我会给大家举很多论文的例子来说明这一点。一个idea的档次高低是可以评价的，但是由提出这个idea，到最终形成论文，这个过程中有更多的因素会左右论文的档次。其实，一个真正决定论文发表的档次的因素，是如何将自己的论文找到合适的定位！这一点我在未来会给大家介绍。
我还得说明一下，千万不要误以为，应用型的idea就是所谓的incremental work。什么叫incremental work？稍微调一调代码，效果变好了一些。然后把公式定理等等换一个说法重新写一遍。顶多增加一些小的约束条件之类的。这种工作，并不是通过改进insight来做到的，而是通过一些小技巧，也就是人们口中常说的tricks来达到的。这样的研究，往往并不会给大家带来新的insight。而，真正区别一个idea，一篇论文，或者一个研究，到底是不是incremental work的标准就是这一样工作有没有给读者带来新的信息，有没有带来新的insight。如果没有，哪怕这个工作看起来再怎么复杂，再怎么量大，也还是一个incremental work。
一般来讲，一个新入学的博士生的第一个科研项目应该属于应用型的idea。因为这种idea往往风险性小。Basic design的部分可以很快得到验证。一旦basic design的效果还可以了，就可以在这个基础上去拓展出一些新的design，来满足更多的场景或者更多的需求。这种研究做起来会使学生能够看到短期的成果，学生在这个期间会学习到大量的知识，积累很多的经验。最后到写论文的时候，这种论文的逻辑不是很难梳理，即使是新手也很容易掌握。等这个博士生发完第一篇论文以后，在准备第二篇论文的时候，导师就可以要求学生研究的深入一些了。这时候，往往导师会期待这个学生提出颠覆性的idea。这种idea虽然有风险，但是有了第一篇论文的经验以后，导师和学生都会不断地讨论直至风险最小化。
我本人的第二篇论文就是这种颠覆性的idea。我一共做了一年半。这里面虽然我和导师经常讨论，但是由于硬件的问题，即使官方公布的协议里面说XX功能是支持的，我们所购买的设备依然不支持XX功能。我们无法判断硬件设备的厂家到底怎么制造的这个设备的，于是我们不得不花费几个月的时候来做一些测试，直至我们证实了，这台设备的确不支持协议里面的XX功能。这时候，我不得不面临一个选择，到底是继续做下去直到找到新的解决方案，还是干脆放弃掉这个项目。我选择了前者，上天的眷顾，使得我在一个月以后发现了一个别人从来没有发现过的insight，并最后发表在我们领域的顶会上。我想说的是，有时候，即使导师的能力很强，你也很用心很努力，科研的成果背后依然是风险。我们很难预测自己面临的风险，那么我们能做到的就是不断地尝试。哪怕失败了，也要快速恢复，继续再来。
最后的最后，我想再说一下逻辑思维的重要性。大家应该看出来了，我给大家讲了这些idea的思考过程，举了这么多例子，写了这么多字。我主要是想给大家传达一个信息，那就是科研的道路里面没有确定的答案。把这个再扩展一下，任何与创新有关的行为，一定都存在风险！我们在做的一切事情，也都是为了减小风险。但是风险不可能降低到0。想要降低风险我们应该怎么做？我认为只有不断提高自己的逻辑思维，不断思考。一个人的逻辑思维能力只要强大了，无论是科研还是做别的任何与创新有关的事情，都会很成功。 自从我5.17号发了第一篇关于逻辑思维对于科研的重要作用那篇文章以后，已经过去差不多20天了。这些天里面很多同学都希望我给他们一个确切的答案：到底怎么做我才能发出论文？有没有什么经验，能够保证我一定能提出idea，一定能发论文？我真的十分抱歉，不存在这种方法。我可以欺骗大家，但是我不想。科研的过程就是一个创新的过程，一个个创新一定是伴随着风险而来的。知乎上面的很多所谓的“科研经验”都是在告诉大家你没有发表论文是因为你没有按照XXX步骤去做。可事实呢？大家有没有想过，这种有步骤的科研，就像我在
写给还在为论文纠结的博士和硕士们1：想要发表论文,你需要提升自己的逻辑思维能力。 - 一个科学家的文章 - 知乎
里写的一样。这种12345式的科研为什么不可能成功？原因就是，大家还是把科研当作了考试。在准备考试的时候，大家是有一个很明确的对手的，那就是考官和试卷。考官出题的套路是有限的。可是科研没有绝对的套路。因为科研从表面看来，我们作为学生，我们的对手是导师，是审稿人。殊不知，科研的道路中，我们最大的对手是我们自己，是我们自己的陈旧的错误的思维方式，是我们欠缺逻辑思维能力导致的错误判断。
这些话我一直在讲，那我们该怎么做？是继续延续就的错误思路，还是跟我一起，从逻辑入手，从insight入手，一点点朝着正确的思维去努力？提升自己的逻辑思维能力，重新审视自己读过的论文，深入思考和理解insights。这个过程看似很耗时间，其实只要大家坚持几个礼拜甚至更短的时间，就会取得非常明显的进步！这一点已经在好几个同学身上得到了验证。而这几个礼拜的时间相比于之前浪费的几年时间，已经很短了。
大家千万不要觉得自己在现在的做科研的思路下，继续再坚持几个礼拜就能出结果了。如果你之前这么做了几年也一无所获，那么即使再给你几个礼拜也还会一无所获。勇敢地改变自己的思路吧！送给大家一个照片，与大家共勉吧：
（人们往往相信错误但是简单的思路，而不愿意去尝试正确但是复杂的思路）
好啦，今天的分享到此为止。我计划以后每周更新1-2篇文章。大概主要是在周末的时候更新。平时我会在google doc里面记录下我的一些想法，然后在周末把这些想法整理成一篇文章发在知乎上。我把google doc当作一个日记了，只不过是这个日记是开放给所有同学们。大家都可以上来针对我写的每一个字留下注释和评论。在这里，我附上google doc的链接，这样大家就可以随时点进去，对我写的每一句话都可以留言，评论了。大家在google doc里面的每一个评论都会实时发到我手机上。等我在整理文章的时候，会考虑大家的评论的。 https://docs.google.com/document/d/1afJpebhjdzm8t1C7ZcZHa2T01WUXkU8zoWq94-8g6gQ/edit?usp=sharing 有的同学说，这个链接会打不开。打不开的话，那就私信我，或者加我微信都可以。到时候我会把链接发给你。我的微信在About里面就能找到。当然了，如果国内的同学们知道有哪些可以登陆的网站提能够代替google doc类似的服务，也就是我可以创建一个文档来写东西，其他所有人都可以来给我加注释。请告诉我。谢谢大家啦！
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