好的科研idea如何產生——解決問題篇

如果一個問題很容易解決,那麼很可能已經被人解決了。因此,確定一個問題的解決方案(就像發現問題本身一樣,發現問題的研究模式可以參考:好的科研idea如何產生——發現問題篇)通常需要一個新的視角或思維方式。幸運的是,解決問題似乎也有幾個常見的研究模式。可以使用以下方法來解決研究問題。

考慮相關問題。試著用不同的方式重新考慮需要解決的問題。將問題換種術語表達或採用不同形式表現,你會發現該問題可能與某個已經形式化的一般問題相匹配。

類比。類比的作用無比強大。我們在學習過程中經常使用類比,因為學習新概念的最好方式,就是把它和我們已經理解的概念聯繫起來。同樣地,在應對難題時,將它與一個已解決的問題聯繫起來就會迎刃而解。當你將研究問題同自己所在學科外的領域進行類比時,往往會創造出最大的突破(這是其他人通常不會考慮到的概念突破,因為大部分人通常不會考慮到本學科領域外)。這些類比(如果運用得當)通常也能精確地指向某個解決方案,因為類似問題的解決方案有時也適用於你正在研究的問題。

把問題變成你能解決的。簡化那些不符合問題條件的假設,或者定義一些近似理想的模型。在某種意義上,這是發現研究問題時「找到關鍵點」的雙重辦法。

無論什麼方式,開始著手研究。紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行,啟動任何解決方案(不管看起來多麼糟糕),都能讓你開始研究。設計一個實驗方案,按照既定的實驗步驟執行。一開始實驗方案可能不完美,試著執行它,看看絆腳石出現在哪裡。這些障礙或許就是艱難的研究問題,問題的解決方案可能帶來新的發現。

考慮大自然。思考解決方案時,問問自己這樣的問題:人類如何自然地解決這個問題?大自然如何解決這個問題?微型機器人的研究進展,是通過研究蜜蜂的行為實現的。我們通過觀察閃電,然後計算聽到雷聲所需的時間來估計我們與閃電的距離,於是掌握了利用時間乘以音速來測算距離的方法。通過觀察蝙蝠的聲波傳播原理,於是發明了雷達。考慮自然界如何解決問題,是一種運用類比的特殊方式。

從目標倒推。用約吉·貝拉的話來說「如果你不知道要去哪裡,你可能就到不了那裡」。有時候在頭腦中有一個期望的最終結果是有幫助的,通過將最終目標分解成更小的子問題,來找出所需要的東西。例如我們可以要求自己畫出希望在最終論文中看到的圖表——包括軸標籤和趨勢。根據圖表、表格或結果,查看我們需要收集哪些數據?如果不能得到準確的數據,是否可以預先估計?是否需要開發(或應用)某些特殊的分析技術?需要具備哪些基本要素?這些要素要麼是已經解決的問題(也是你要解決的問題),要麼是需要用一些簡化的假設來處理的問題。從最終目標倒推的方式通常可以提供一個有用的解決方案路線圖。還可以讓你分別解決較大問題中較小的部分(從最容易處理的部分開始)。有時候,找到一個好的子問題的解決方案本身就是一項重大的研究貢獻。

考慮用語言或圖片表達問題。我們都有過這樣的經歷:當我們試圖向朋友或同事表達一個問題時,卻發現自己在描述完問題之前,就會說「算了,我已經解決了」。有時候,組織語言的思考過程可以幫助我們找到解決問題的方法,因為用語言表達問題可以幫助我們把問題具體化,並以一種不僅僅存在於我們頭腦中的方式組織起來。類似地,畫圖可以幫助我們思考一個問題是如何構成的,以及各種子問題和組成部分之間是如何相互關聯的。不僅如此,聽眾也可以從不同角度提供解決問題的方法。向一位來自完全不同領域的同事描述一個問題,可能會引發一個看似幼稚的問題,導致你打破自己的思維方式或拋棄當前的一系列操作假設——打破心理阻礙,引導你實現突破。這樣看來,從各種不同的角度處理問題也是一個突破口。當應用某套理論或分析方法不起作用的時候,先把它放在一邊,試試別的方法。

放鬆,讓你的潛意識發揮作用。最重要的是,讓自己沉浸在問題中,但是保持放鬆。一般來說,當我們的大腦處於休息狀態,無條理地思考時,創造性的洞察力就會出現。我們有時會為這種無組織的思考創造一個過程,我們稱之為「頭腦風暴」。但是,也許比頭腦風暴更好的是「頭腦休息」,你可以休息一下,散散步,跑跑步,打個盹,或者做點別的什麼。通常,解決方案會在你最意想不到的時候出現。

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