走进Lab | 循序渐进地开始交通科研
秋风习习，带走余热。作为即将成熟的小红果，你们，是不是应该循序渐进地开始做做科研啦？
其实，科研没有高不可攀的门槛，也并非研究生的专利。本科阶段就接触科研，不仅提前判断自己是否适合科研，还对本科生未来的发展、深造和职业生涯规划具有重要作用。然而，没有老师的手把手教学，也缺乏学长学姐传授经验，导致很多小红果不知道该从何处入手。那就请你跟随我，收下这份来自系统科学研究僧们的武功秘籍~~~
1. 什么是科研？
“科研是一种基于已有知识探索未知世界的过程。”
科研不同于产品的生产，一个理论从提出到变成产品，中间有很长的路要走，因此科研成果未必能直接产生实用价值。科研也不同于学习，学习的过程是有正确答案的，但科研没有正确答案，学习成绩好未必就能做好科研。
科研有意思的地方在于它能满足人的好奇心和成就感，但讨厌的地方在于我们会面临失败的风险。
“科研是证明自己智商比别人强的最佳方式。”
2. 科研分哪些阶段？
要想循序渐进地开始科研，你需要了解科研分哪些阶段！
本科一般是学习知识的阶段。对于交通这种理工科专业，打好数学基础是重中之重。在这个阶段，我们往往是用旧方法解决旧问题，并在这个过程中学习知识。也许有些人不服气，说我明明能想出更好的方法。然而，这个阶段能想出的所有方法，也许都已经被别人想过很多遍了。
一般人是在硕士阶段进入实验室开始接触研究的。如果在本科阶段希望进入研究领域，建议一定要去联系一位靠谱的导师来带你入门。
硕士可以学习一些更有用的工具，并用这些工具解决一些新提出的小问题。这个阶段，新问题和采用何种工具一般由导师提出来，硕士负责想具体解决方案。
博士的主要任务是用新的工具解决新提出的问题。这里的新工具往往是博士生根据要解决的问题裁剪甚至重构已有的工具。提出的问题可能来自导师，也可能由自己提出。一般在这个阶段，学生已经有提出问题的能力了，而且也能想出一些别人没想到的方法。
3. 初入科研，请积累专业技能
技能积累是循序渐进开始科研的第一步，也是科研入门的重中之重。但为什么是“积累”技能，而不是“锻炼”或“提升”技能呢？因为技能的积累就是完善你解决问题的“工具箱”，工具越齐全，解决问题的手段也就越先进。在我们交通领域，工具箱里的内容包括但不限于——扎实的数学基础、熟练掌握编程、丰富的专业基础知识、算法和工具。
·扎实的数学基础
交通科研的基础是数学。作为一枚交通小红果，我们居家常备的数学知识有矩阵分析、数值计算和数理统计。矩阵知识是求解模型和最优化时的得力助手；数值分析能帮助我们用最科学的方法计算；概率和数理统计乃建模之必备。更具体地，解决动态问题可以去学学随机过程；建立方程并求解可以参考常微分方程；对优化问题的建模请学习最优化与最优控制和运筹学。
·熟练掌握编程
在交通专业，熟练掌握一门或多门编程语言非常重要！我在本科阶段参加数学建模竞赛的时候，看到C题就望而却步、建出一个模型但不会编程求解的绝望心情历历在目。开始交通科研以后，无论是模型求解，还是数值计算、数据处理、仿真分析，全都离不开编程。对于一名本科生来说，我们很难将C语言课上学到的知识直接应用到科研中去。因此，我建议大家自己学学Python、MATLAB或C#。如果精力有限，精通一门编程语言足矣！自学编程推荐的书目有《Python基础教程》、《MATLAB完全自学一本通》和图灵动物书等。
·专业基础知识
很多初入科研的同学总觉得只有看paper才是正道，这句话对于初学者来说这是一大误区。在没有任何数学和专业基础知识积累的情况下，盲目看论文（尤其是英文论文）只会收获一堆看不懂的公式，进展缓慢。想要提升专业知识就要通过花大量时间看各种课本来实现，只有当专业技能积累到一定水平以后，才建议大家进入系统的文献阅读。
·算法和工具
小红果们其实不需要刻意地花费大量精力去广泛学习各类研究方法和工具，因为这并非优雅而高效的策略，正确的做法应当是在日常学习过程中逐渐积累。积累的过程可遵循以下步骤：①明确这种方法（或算法）能够解决什么样的问题、在什么样的假设条件下执行效果如何；②结合案例去研究如何实现这种方法，如何计算求解；③深入研究这种方法的算法和公式，寻找模型改进办法以更加适应你要解决的问题。这里总结了一些常用的方法，如果你对积累何种内容毫无头绪，可作为参考：动态规划、层次分析、回归分析、微分方程、差分方程、马尔可夫链、时间序列、机器学习、神经网络、模糊数学、支持向量机，各种交通软件。
经过以上四个部分专业技能的积累，我们的“工具箱”差不多已经装备齐全啦！我们的“交通科研号”小汽车可要加速了哈，大家还能跟得上吗？
4. 稳扎稳打，请阅读专业文献
研究生阶段，专业知识的积累主要靠阅读文献。再具体点，就是阅读高水平文献。
·新手如何阅读文献？
我推荐大家先从中文文献读起。可通过维普、万方、CNKI等网站方便地检索中文文献。阅读中文文献时，要搞清楚每篇提出的问题、解决方案、实验方案和结论。在阅读文献的过程中，第一，要注意专业词汇的积累，为日后阅读英文文献打下基础；第二，要逐渐建立起你所在研究领域的大局观，对研究领域的关键问题和研究难点要有大致的把握。
·阅读多少文献才算合适？
阅读文献讲究多多益善。如果必须给文献阅读量确定一个数目，那么对一个博士生来讲，是300篇，读完idea有如泉涌。颇有“熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟”的意境。对大多数人来讲，读300篇文献确实能力不及，所以最低限度是100篇。我的导师说过，要把阅读文献当作茶余饭后的消遣，就像读新闻看报一样，要天天坚持。刚开始阅读文献可能会比较困难，一周读一篇就很不错，然后争取三天读一篇，最后做到一天一篇。
要挑选好的文献精读，最好用你自己的编程工具把这篇文章的算法实现一遍。在这个过程中你可能会发现他们的弱点，甚至能提出自己的改进方式，所谓“知行合一”我校校训。
·怎样阅读英文文献？
除了图书馆资源库和百度学术，常用的英文文献检索平台有Web of Science、Science Direct和Sci-Hub。
阅读英文文献不可怕，掌握方法和技巧才是关键。我优秀的博士师兄Garin亲自传授文献阅读的“三步准则法”，就和把大象装冰箱是一样的。
第一步（5-10min）：仔细阅读title、abstract、introduction；阅读sub-section headings，忽略其他内容；阅读conclusions；扫一眼references，标记出你阅读过的文章。结束第一遍阅读以后，你已经对文献内容有了大致的了解。这是，你可以决定是否继续阅读。第一遍阅读对于非你研究领域的文章来说已经足够了。
第二步（1h+）：第二次阅读要仔细许多，看文章中的图、表和其他可视化信息；标注出没读过的引用，以供进一步阅读。阅读时记下关键点并进行批注，但对于证明之类的细节可以忽略。第二遍读完要能理解文章的内容，并且能总结文章的主旨和理论依据。第二遍阅读对于你感兴趣的文章来说足够了。
第三步（编程复现）：第三遍阅读追求完全理解一篇文章，需要根据文章的引导，基于作者的假设，自己动手（编程）重新实现文章中的实验，你会发现可能的失败结果和隐藏的假设。以第一人称的视角去质疑每一个假设，想象自己应该如何阐明这个观点，记录下可能的未来延伸拓展工作。
·别忘了做一个综述！
阅读完大量文献后，一定要及时总结做成综述。文献综述就是把你看过的文献综合起来、分门别类总结一遍，经过横向和纵向的比较，梳理这个领域已经解决或尚未解决的问题和解决方法。
5. 找到一个问题，寻找解决方案
如果你认认真真、踏踏实实地完成了文献综述的工作，那你已经非常了解这个领域的研究现状了。关于这个领域还有什么问题没有被解决？阅读文献时想到了什么解决问题的新方法？这些都可以成为你提出的研究问题。一般来说，同学们自己提出问题是比较困难的，导师更有经验，站得高、看得远，提出的问题也更有前瞻性更有意义。但导师未必能面面俱到，随着你工作的进展和文献阅读量的增加，你的idea会越来越多，对问题的理解会越来越深入。
到了解决问题的环节，检验你“工具箱”的时刻就到了！当隔壁小周还在为数学没学好而苦恼时，打开你的工具箱，满满当当的全是工具。不用犹豫，从中尽请挑选吧！
6. 展开激烈的学术讨论
挑选完工具就能写论文了吗？请不要着急！写文章之前还有一个非常非常重要的步骤，就是进行充分地讨论。学术有界，交流无界！把你的想法和导师或合作者讨论，这样不仅能开阔视野，还能防止错误，避免你用错误的方法在一条错误的道路上走到黑。
7. 学习科技文献写作
当你完成你的一项研究的时，你需要以论文的形式将它和很多的人分享交流，同时论文的发表也让别人更认可你在该领域的研究。目前国内不乏一些优秀的中文交通期刊，比如铁道学报、中国公路学报等；但如果想发更好的交通期刊的话，比如常见的Transportation research part系列的期刊，一般是需要全英文写作的。 而英文科技论文写作往往会让非英语母语的学生捉襟见肘、无从下手。我们在此给大家列出几点框架性的建议，希望提供帮助：
·要敢写
一定要自己手打，尽量不用Google等翻译软件。如果你的英语过了四六级，那你完全有这个潜力写好英语科技论文。科技论文的写作风格是要语言简单精炼，不需要文学修饰。通常是五大基本句（主谓、主谓宾、主谓宾宾、主谓宾宾补、主系表）和复合句（主语从句、谓语从句、定语从句、状语从句、同位语从句等）的交叉使用。
·仿照写
只有厚积了，才能薄发，我们一般是最少精读10文章才能产生1篇文章。在读的过程中要摘录本研究领域常用的词汇、固定句型、行文框架。甚至类似的高水平文章还可以作为朗读稿，在早晨多次朗读记忆，进一步掌握作者的语言技巧和行文风格。
·多次写
对于入门者来说切记不要苛求完美，一篇论文的初稿注重的是行文逻辑，用过得去看得懂的语句快速完成，之后再返回修改语句。之后将稿子交个导师审核，多次反馈修改。如有必要也可找相关英语机构进行指导修饰。总之，一篇文章是要经过多次修改的，不同的工序要有侧重。
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以上就是今天讲解的全部内容了呢。不知道你们是否能掌握呢？
什么，你们说没记住？？？
好，我们再来复习一遍！划重点，敲黑板，快拿小本本记下来！
呐，这是我的小本本借你看。
什么，你们觉得没看够啊？？？
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