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How to Write Research Papers (Part I)

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本文基本参考 PPT How to Write Research Papers，在论文写作套路方面也有导师给的一些私货。

The key research contributions are the deciding factor for your paper’s acceptance.

— 尽管论文写作有许多套路，但是论文能被接收的关键还是要看你的研究成果。

Quality/impact over quantity of papers

— 论文的质量远胜于质量。

好论文的特征

  • Interesting research (有趣的研究)
    • 提出有趣的问题
    • 在问题的解决方法上提出了有趣的想法
    • 在方法的评估上有有趣的发现
  • Novel research (新颖的研究，being the first)
    • 提出新的问题
    • 提出新的解决方案
    • 有新的发现
  • Inspiring research (研究推广，research generalization)
    • Problem formulation，抽象化一类问题，使其能够描述类似的问题
    • Slution formulation，抽象化一类解，使其能够解决相似的问题
  • Impactful research (意义深远的研究)
    • Impactful problem
      • high severity level：impact an case seriously
      • large scope level：impact many cases
    • Impactful solution，解决问题的高效（effective/efficient）方法
      • 发现前人研究中未发现的巨大漏洞
      • 比前人的方法节省了 N 倍时间
      • 能拿出实际的证据再好不过
  • Rigorous/accurate description 严格/准确的描述
    • 准确的问题定义（无论是否形式化）
    • 使用算法和实例详细描述解决方案（不能只有实例！），达到可重现（reprodicible）的要求
  • Significant research (e.g., not easy problem to solve)
    • Technical challenges 技术上的挑战
      • 问题的水平
      • 解得水平
    • 智商上的碾压
  • Validated research
    • Clear and strong (empirical) evidence to validate/justify the claims. 清晰而有力的证据

Key Questions to Double Check Your Paper

① Is the research problem significant/important? (研究的问题的重要性)

YES a problem that people care (evidenced by concrete statistics or examples) (大家都关心的问题总是很有意义的)
NO a problem created/imagined by you and no one else cares about it (冷门的问题研究比较危险)

② Is your research solution significant or addressing technical challenges? (你的解决方案是否意义重大或者解决了技术上的难题)

NO a solution that is incremental over previous work (比前人方案复杂的解决方案并不受待见)
NO a solution that is straightforward/trivial (解决方案过于简单或者性能轻微提升也是不行的)

③ Is your evaluation justifying the claimed contributions or benefits of your solution? (你的评估手段是否能够准确体现你的解决方案对于问题的贡献）

Double check by making traceability from your claims listed in your contributions to your research questions to investigate in your evaluation

论文中涉及到的术语、观点、主张或者解决方案要有可追溯性。确保每一个 contribution/claim 都被适当地转化为了研究问题，没有未经证实的证据；确保每个问题都得到了适当地度量。

GQM ： 目标问题度量(Goal Question Metric)

Traceability Links

Traceability Links

Know What Your Audience is

明确的介绍你的论文与你要投的会议/期刊的相关性以及契合程度。

E.g., if ICSM, explain clearly in abstract and intro how your work is related to maintenance; if WWW, explain clearly in abstract and intro how your work is related to web; …

详细的解释你的工作中用到的一些基本假设/概念，即使这些在你所从事的领域里是最最基本的，但是你也不能够确定审稿人或者读者能够理解。

E.g., if your approach is about achieving high structural coverage of code, need to explain why achieving high structural coverage is important

Justify Your Choices

论文中药明确你做的任何一个选择。为什么你要提出一个新方法而不是用已有的方案？为什么你要选择这个方法解决你的问题而不是另一个可选方案？ 某种技术的使用与否对结果是否由影响，影响有多大？你的结果和前人研究结果相比新能提升多少？

Pitfall：In intro sec, you describe that you propose a way of solutions to address your stated problem, BUT you never discuss why alternative way of solutions would not be chosen

Pitfall: In approach sec, you describe that you use a technique to address a sub-problem in your approach, BUT you never discuss why alterative way of techniques would not be chosen

Pitfall: In your evaluation sec, you don’t compare the results of including or not including an important technique claimed to be a major contribution

Pitfall: in your evaluation sec, you don’t justify why you choose the experimental subjects or a subset of subjects used by previous work

Don’t Write Too Little or More Than Enough

文章的页数是有限制的，要严格按照期刊的要求，太多太少都不好。在某些很具体或者很 low-level 的细节上不要花太多笔墨，而在一些重要的思想、实验结果等方面要着重叙述。

Need balance on reproducibility (可重现性) and new idea/research contributions

E.g. solution: separation of approach and implementation sections (方法与实现分离，附源码…)

Formalize Just Enough

适当的形式化。形式化定义，算法…

Formalization helps

  • write clearly and force you to think and write rigorously
  • help grasp problem/solution essence, avoid shooting moving targets

但是不要过分形式化，形式化的目的是为了让审稿人/读者更容易理解，而不是增加阅读难度。

Technical Challenges

Why list challenges?

论文中列出技术挑战有利于体现论文的成果以及重要性，审稿人/读者不会被一些简单的解决方案打动。

主要可以从两个方面列举

  • Problem-level challenges，解决问题有哪些挑战？
  • Solution-level challenges，执行解决问题的方案有哪些挑战？

Simple vs. Sophisticated Solutions

求解复杂问题时不要忽视简单的、最直接的解决方案（例如枚举法），最简单的解决方案可以作为评估中的 baseline。

“Make things as simple as possible, but not simpler.” - Einstein

Challenges → Contribution Points

contribution list 的一般结构：

  • The overall approach
  • A list of specific techniques in the approach
  • Implementation and evaluation
  • Evaluation results

对于贡献列表中的每一项技术，至少应该有一个明确的技术挑战，或者也可以将整个方法表述为技术上的挑战。

附：导师关于写论文的小 Tips 【更新中】

  • 论文的 Abstract 不要超过 5 句话，介绍论文涉及到的领域现状，你要解决的问题现状，前人的研究进展怎样，你用了什么方法解决问题，取得了怎样的效果……一句话也不宜太长，5句话差不多就10行；
  • 每一段要有中心句，很 detail 的解释不宜放在 Abstract 中；
  • 论文一般不用主动语态，用被动语句，我们解决的是客观的问题；
  • 遇到模棱两可的词一定要查字典，推荐 Cambridge Dictionary
  • 多用连接词，however，on constract，whereas…
  • 针对不同的期刊会议，在 Introduction 中有不同的策略；
  • 一段不宜太长，太长意味着一段有多个中心句。一段话只说一个事情；
  • 注意文章字体，figure 的字体和大小；
  • 论文 figure 尽量不要使用 powerpoint/excel 做，推荐使用 PSTricks
  • 注意 figure 使用的语义，特别是流程图，不同的形状的语义要统一；figure 不宜过长，figure 字体要和中文统一；figure 占用空间要仔细斟酌，寸土寸金
  • 注意 figure caption 的写法，一般看 caption 就能够使读者了解整幅图要表达的意思
  • 能够用表格表示的就不要用文字，能够用图表示的就不要用表格
  • 类似的图不要太多
  • 多做量化结果
  • 提到帧率一定要说要说在哪个硬件上
  • 说多少倍 小于10 写数字，大于 10 写文字
  • 专有名词如果不是太普遍要在论文中加定义
  • several/some 等非定量词最好不要用，very 不要用 替代：significantly
  • great amount -> huge amount，最好用中性的词