第四章 概述 (Introduction)

4.1. 表述逻辑

概述是论文正文开始的地方。在概述中，需要详细地说明论文的研究目的（或者动机）和研究成果。 这两点缺一不可。合理的研究动机表明了这项研究的重要性，而研究成果展示了该研究工作非常成功，值得同行借鉴和推广。
那么，概述章节应该怎样组织，才能将研究目的和研究成效清晰且合理的表达出来呢？ 以下写作逻辑常常用于各种会议和期刊的论文中，读者不妨细细体会一下其中逻辑推导的过程。 虽然，研究目的和研究成效在摘要中略有说明，然而，在概述章节中，这两点需要全面展开阐述，需要比摘要的描述更加细致，且更具有逻辑性。
概述章节可按照如下步骤展开叙述。
  • 首先，强调目标问题的重要性。这里需要理解一个问题，即什么问题是重要的？ 通常来说，有以下四类问题是比较重要的。（1） 具有影响力的问题；（2） 能带来经济效益的研究问题；（3） 社会热点问题；（4） 能改善人们生活的问题。 （还有更多重要的问题，这里并未一一列出。） 在后续章节中会更详细的解释为什么这四类问题非常重要。
  • 其次，简洁的分析一下该目标问题的现状。在提出一个研究问题之后， 很自然的就会想到这个研究问题是否已被研究过，现在的研究水平如何。这一步其实是为了下一步做的铺垫，而且从逻辑上也是合理的。
  • 然后，揭露当前研究方法的弊端，或者指出一些当前方法无法解决的问题。第三步是承接第二步的。在描述完最先进的方法之后， 论文的逻辑转为批判最先进的方法，为论文提出新方法做准备。（试想，如果最先进的方法能够很完美的解决问题，那么，也就不需要该论文提出新方法了。）
  • 承接上一步所暴露的目前研究所存在的问题，论文应详细论述新方法如何能够有效的改进或者解决这些问题。 这里需要描述论文提出的新方法的主体思想。只不过在这里，论文需要将表达的重点放在如何解决暴露出来的问题，而不是简单的罗列新方法的内容。
  • 最后，总结一下该研究的重要贡献。有时，虽然这些贡献会在上一步骤中详细解释。 但是，这里需要再次总结一下这些贡献有助于读者或者审稿人快速定位描述论文贡献的段落位置。
  • 结尾处，简单介绍一下后续章节的组织结构。这不仅是一个好的习惯，也可以帮助读者或者审稿人了解一下论文的框架结构。 若论文篇幅较长，无法满足论文长度限制的情况下，这个步骤可以考虑省略。毕竟，这个步骤只是起到辅助的作用。删除后，并不太影响论文的质量。

4.2. 四类重要的研究问题

研究问题是否重要是一个比较主观的问题，因人而异。然而，以下四类问题的重要性基本上能够被绝大多数研究者接受。 或者说，这些问题的重要性很难被反驳。这四类问题是
  • 具有极大影响力的问题：影响力是个比较虚的概念，比较容易受到质疑。所以，如何将影响力以一种令人信服的方式表达出来至关重要。 举例子是一种很常见并且很有效的表述方式。如果影响力体现在改变了人们的生活，那么，论文可以例举一些人们生活现状的例子， 然后设想人们生活改变之后是什么样子，以此来做一个强对比就能较好的体现论文的影响力。如果影响力体现在攻克某项技术难题（尤其是基础研究）之后对其他研究的影响， 那么，论文可以假想该技术难题已被攻克，并列出一些受到影响的研究和方法。总之，论文需要将影响力具体化，实例化。一般来说，具有广泛影响力的论文较少见。 绝大多数论文还是着眼于某一具体的研究问题，做出增量改进。
  • 具有可在经济上取得较大回报的问题：经济上的改善是一个非常重要的驱动力。如果一项研究成果能够直接转化为经济成果， 这样的研究成果是非常受研究人员和企业欢迎的。有很多方面的进步都可以直接或者间接的转化为经济回报。例如，（1）算法性能的提升。如果算法性能提升了，那么， 意味着完成某项任务的时间缩短了，并且使用设备的开销也相应的降低了。（2）数据传输的有效性提高了。在网络资源非常稀缺的环境下（例如，卫星通讯），带宽是非常昂贵的。 若能使用较少的带宽完成同样的任务，那么，实际上也是节约了带宽使用的成本。（3）节能。每一台运行的服务器都在消耗能量。如果能减少这些能量的消耗，那么， 节省下来的能量开销也是一种经济回报。
    这里给出一个与节能研究相关的例子。该例子选自一篇研究如何降低数据中心电力消耗的文章。据分析， 美国数据中心的电耗占全美国总用电量的1.5%，全美国总电费为45亿美金。根据这组数字，我们可以得知，数据中心的用电量是非常大的（每年0.67亿美金）。 如果某项技术能够减少数据中心的用电量（哪怕只是减少1%），那也是百万级美金的减少（每年）。所以，这项研究是非常有意义的。本例的具体内容可参考如下论文的概述部分。
    本例引用自 Xunfei Jiang, Ji Zhang, Mohammed I. Alghamdi, Xiao Qin, Minghua Jiang, and Jifu Zhang. PEAM: Predictive Energy-Aware Management for Storage Systems. In Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Networking, Architecture, and Storage (NAS 2013), Xi'an, China, 2013.
  • 热点问题或者已被广泛开展研究的问题：这一点背后的逻辑是，如果已有很多研究者开展了某项研究工作，那么，这个研究一定是有意义的。当然， 这里有个前提，即这些研究者在开展他们的研究工作之前已经做了充分的问题重要性的分析，并且在该问题上不断的有新研究者加入并提出改进意见。 一般来说，出现在较好会议或者期刊上的论文都进行了充分的问题重要性分析，并且经过了同行的严格评审。
    这里给出一个研究Skyline Query问题的例子。自从Skyline Query被作为一种操作（operator）加入数据库管理系统之后， 先后有超过百位的研究人员投入到这项研究中。基于此问题发表的论文有几十篇之多。并且在此基础上，研究人员还探索了多种Skyline Query的变型问题。 在下面的例子中，我们可以看到该论文并没有直接陈述问题的重要性，而是列出了已发表的相关成果。这不仅是一种问题重要性的表达，也是一种对于问题现状的描述。 该文章作者相信读者或者审稿人不会质疑该问题的重要性。因为质疑本篇论文研究问题的重要性实际上就是质疑这几十篇已发表的论文所研究的问题的重要性， 其结果不言自明。
    在这个例子中，已发表的方法被分为两类阐述：不使用索引（Index）的方法和使用索引的方法。因为已发表的方法数量实在太多， 论文无法一一作出详细解释，于是只简单的列出其名称。而这些方法在相关研究章节会做进一步的说明。本例的具体内容可参考如下论文的概述部分。
    本例引用自 Ji Zhang, Xunfei Jiang, Wei-Shinn Ku, and Xiao Qin. Efficient parallel skyline evaluation using MapReduce. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems (TPDS), Volume 27, Issue 7, pp. 1996-2009, 2016.
  • 能改善人们生活的问题：这种问题也是研究的比较广、受到广泛关注的一类问题。这类问题离人们的实际生活较近，也比较容易展示其问题的重要性。 在论述此类问题时，一个关键的诀窍就是例举一些人们日常生活中的例子，并且指出其中存在的问题。
    下面的例子展示了如何来讨论一个日常生活的问题。此文研究的是在多个条件下如何正确做决策的问题，这个问题可以应用于城市规划领域。例如， 这篇论文举了一个例子：如何寻找新小区的最佳位置的问题。假设，某开发商计划新建一个住宅区。为了吸引更多的买家，这个住宅区的选址需要考虑多个因素， 比如，学区、到购物商场的距离、到公共交通的距离等因素。 这是一个非常贴近人们生活的问题。如果这篇文章提出的方法能够较好的解决这个问题，那么，此文不仅能为开发商带来更多的经济收益， 也能为住户提供更多的便利（因为这个小区的选址是最优的）。本例的具体内容可参考如下论文的概述部分。
    本例引用自 Ji Zhang, Wei-Shinn Ku, Min-Te Sun, Xiao Qin, and Hua Lu. Multi-Criteria Optimal Location Query with Overlapping Voronoi Diagrams. In Proceedings of the 17th International Conference on Extending Database Technology (EDBT), Athens, Greece, 2014. 本例的全文可在官方网址处免费获取。
实战篇
实战篇根据笔者多年论文写作经验和审稿工作，总结了在论文撰写过程中的实战经验，并将其汇总于多个主题之中。笔者还从上千篇2018年发表的顶级会议和期刊论文中筛选了一些优秀的范例，以帮助读者更好地理解本篇中描述的写作技巧和细节。
由于论文所论述的问题以及应用场景不同，在论文中，作者可能会使用不同的写作方法。笔者需要指出的是，本文总结的是笔者对于论文写作的理解与经验，若读者有不同的方法或者实战经验，欢迎来信与笔者详细讨论。笔者在写作过程中，兢兢业业，力求完整无瑕。然而由于笔者水平有限，文中难免出现疏忽、遗漏或者错误之处，尚期读者不吝指正。若对本文有任何的建议和意见，请与我们联系。
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