Как написать диссертацию или Чтение перед сном для людей, которые не могут уснуть

Кандидату:

Итак, вы готовитесь написать диссертацию на степень доктора философии в экспериментальной области компьютерных наук. Если вы не имеете опыта написания множества официальных документов, вас ждет сюрприз: это трудно!

Существуют два пути к успеху:

Планирование заранее.
Мало кто выбирает этот путь. Те, кто выбирают его, быстро покидают университет и почти незаметны. Если вы хотите произвести неизгладимое впечатление и иметь долгую карьеру аспиранта, не выбирайте его.

Упорство.
Все, что вам действительно нужно сделать, - это продержаться дольше своей диссертационной комиссии. Хорошая новость в том, что они гораздо старше вас, так что можно предположить, кто первым умрет. Плохая новость в том, что они более опытны в этой игре (ведь они упорствовали перед своей диссертационной комиссией, не так ли?).

Вот несколько рекомендаций, которые могут помочь вам, когда вы, наконец, серьезно приступите к написанию. Список бесконечен, вы, вероятно, не захотите прочитать его все сразу. Но, пожалуйста, прочтите его, прежде чем что-то писать.

Общая идея:

Диссертация - это гипотеза или предположение.
Диссертация на степень доктора философии - это длинный, формальный документ, который защищает определенную гипотезу. (Так многие люди используют термин "диссертация" для обозначения документа, что современный словарь теперь включает его третьим значением.)

Два важных прилагательных, используемых для описания диссертации, - "оригинальный" и "существенный". Исследование, проведенное в поддержку гипотезы, должно быть обоими, и диссертация должна это показывать. В частности, диссертация подчеркивает оригинальные вклады.

Научный метод означает начинать с гипотезы, а затем собирать доказательства для ее подтверждения или опровержения. Прежде чем написать диссертацию, защищающую конкретную гипотезу, нужно собрать доказательства, которые ее поддерживают. Таким образом, наиболее сложным аспектом написания диссертации является организация доказательств и связанных дискуссий в последовательную форму.

Сущность диссертации заключается в критическом мышлении, а не в экспериментальных данных. Анализ и концепции являются сердцем работы.

Диссертация сосредотачивается на принципах: она формулирует уроки, вынесенные на основе исследований, а не просто факты, лежащие за ними.

В общем, каждое утверждение в диссертации должно быть подтверждено либо ссылкой на опубликованную научную литературу, либо оригинальной работой. Кроме того, диссертация не повторяет детали критического мышления и анализа, найденные в опубликованных источниках; она использует результаты как факт и направляет читателя к источнику для получения дополнительной информации.

Каждое предложение в диссертации должно быть полным и правильным в грамматическом смысле. Кроме того, диссертация должна соответствовать строгим правилам формальной грамматики (например, без использования сокращений, разговорных выражений, оскорблений, неопределенного технического жаргона, скрытых шуток и жаргона, даже если такие термины или фразы широко используются в устной речи). Написание диссертации должно быть ясным и точным. Оттенки значения важны; терминология и проза должны делать тонкие различия. Слова должны передавать именно то значение, которое было задумано, ни больше и ни меньше.

Каждое утверждение в диссертации должно быть правильным и защищаемым в логическом и научном смысле. Кроме того, дискуссии в диссертации должны соответствовать самым строгим правилам логики, применяемым к математике и науке.

Что нужно извлечь из упражнения:

Все ученые должны сообщать о своих открытиях; диссертация на степень доктора философии обучает коммуникации с другими учеными. Написание диссертации требует от студента глубокого мышления, организации технических дискуссий, сбора аргументов, которые убедят других ученых, и следования правилам строгой, формальной презентации аргументов и дискуссий.

Правило:

Хорошее письмо в диссертации необходимо. Однако хорошее письмо не может компенсировать недостаток идей или концепций. Напротив, ясное изложение всегда выявляет слабости.

Определения и терминология:

Каждый технический термин, используемый в диссертации, должен быть определен либо ссылкой на ранее опубликованное определение (для стандартных терминов со своим обычным значением), либо точным, однозначным определением, которое появляется до использования термина (для нового термина или стандартного термина, используемого в необычном смысле).
Каждый термин должен использоваться только в одном значении в течение диссертации.
Самый простой способ избежать длинной серии определений - включить заявление: "терминология, используемая в этом документе, следует той, которая приведена в [ССЫЛКА].", Затем определить только исключения.
Во вводной главе можно дать интуицию (т. е. неформальные определения) терминов, при условии, что они будут определены более точно позже.

Термины и фразы, которые следует избегать:

Наречия
Обычно их слишком много используют. Используйте сильные слова вместо них. Например, можно сказать: "Писатели злоупотребляют наречиями."
Шутки или каламбуры
Они не место в формальном документе.
"плохой", "хороший", "хорошо", "ужасный", "глупый"
Научная диссертация не выносит моральных суждений. Используйте "неверно/верно", чтобы указать на фактическую правильность или ошибки. Используйте точные слова или фразы для оценки качества (например, "метод A требует меньше вычислений, чем метод B"). В общем, нужно избегать всех качественных суждений.
"истинный", "чистый"
В смысле "хороший" (это оценочно).
"идеальный"
Ничто не является идеальным.
"идеальное решение"
Опять вы выносите суждение.
"сегодня", "современные времена"
Сегодня - это вчерашнее завтра.
"скоро"
Как скоро? Позже сегодня? В следующем десятилетии?
"мы были удивлены узнать..."
Даже если вы были, и что?
"кажется", "по-видимому"
Не имеет значения, как что-то выглядит; "показалось бы" вместо этого.
"показывает"
Все, что имеет значение, это факты.
"в терминах"
Обычно неясно. "основанный на", "основанный на Х", "как основа"
Будьте внимательны; может быть неясным.
"различный"
Не значит "разнообразный"; отличается от чего?
"в свете"
Разговорно.
"много"
Неопределенный и разговорный.
"вид"
Неопределенный и разговорный.
"тип"
Неопределенный и разговорный.
"что-то вроде"
Неопределенный и разговорный.
"примерно"
Неопределенный и разговорный.
"количество"
Неопределенный; вы имеете в виду "некоторые", "многие" или "большинство"? Лучше использовать количественное выражение.
"из-за"
Разговорно.
"вероятно"
Только если вы знаете статистическую верояоятность (если вы знаете, укажите это количественно).
"очевидно, ясно"
Будьте осторожны: очевидно/ясно всем?
"простой"
Может иметь негативную окраску, как, например, "простак".
"вместе с"
Лучше использовать "с".
"фактически, на самом деле"
Определите термины точно, чтобы не возникала необходимость их уточнять.
"факт того, что"
Делает предложение метапредложением; переформулируйте.
"это", "то"
Например, "это вызывает беспокойство". Почему? "Это" может относиться к подлежащему предыдущего предложения, всему предыдущему предложению, предыдущему абзацу, всей предыдущей секции и т.д. Более важно то, что он может толковаться в конкретном или метасмысле. Например, в "X делает Y. Это значит..." читатель может предположить, что "это" относится к Y или к тому факту, что X это делает. Даже если ограничиться (например, "этот вычислительный процесс..."), фраза будет слабой и часто неоднозначной.
"Вы будете читать о..."
Личное местоимение в формальной диссертации неуместно.
"Я опишу..."
Личное местоимение в формальной диссертации неуместно. Если самообращение необходимо, сформулируйте это так: "В разделе 10 описывается..."
"мы", как в "мы видим, что"
Ловушка, которую нужно избегать. Почему? Почти любое предложение можно начать с "мы", потому что "мы" может относиться к: читателю и автору, автору и консультанту, автору и команде исследований, экспериментальным компьютерным ученым, всему сообществу компьютерных ученых, научному сообществу или другой неопределенной группе.
"Надеюсь, что программа..."
Компьютерные программы не надеются, если они не используют системы ИИ. Кстати, если вы пишете диссертацию по ИИ, обратитесь к кому-то другому: у ИИ-людей есть свои собственные правила.
"...известный исследователь..."
Не имеет значения, кто это сказал или кто это сделал. Фактически, такие утверждения предубеждают читателя.
Будьте осторожны при использовании "несколько, большинство, все, любой, каждый".
Диссертация должна быть точной. Если в предложении говорится, что "большинство компьютерных систем содержат X", вы должны быть в состоянии защитить это утверждение. Вы уверены, что действительно знаете факты? Сколько компьютеров было построено и продано вчера?
"должен", "всегда"
Абсолютно?
"следует"
Кто так говорит?
"доказательство", "доказать"
Согласится ли математик, что это доказательство?
"показать"
Используется в смысле "доказать". Чтобы "показать" что-то, необходимо предоставить формальное доказательство.
"можно/может"
Ваша мать, вероятно, рассказала вам об этом различии.

Голос:

Используйте активные конструкции. Например, скажите «операционная система запускает устройство» вместо «устройство запускается операционной системой».

Время:

Пишите настоящее время. Например, скажите «Система записывает страницу на диск и затем использует кадр...» вместо «Система будет использовать кадр после того, как запишет страницу на диск...»

Определите отрицание заранее:

Пример: скажите «очередь вывода не содержит блоков данных, ожидающих вывода», а не «блок данных, ожидающий вывода, не находится в очереди».

Грамматика и логика:

Будьте внимательны, чтобы субъект каждого предложения действительно делал то, что глагол говорит ему делать. Сказать «Программы должны вызывать процедуры, используя инструкцию X» не то же самое, что сказать «Программы должны использовать инструкцию X при вызове процедуры». Фактически, первое утверждение является ложным! Еще один пример: «RPC требует, чтобы программы передавали большие пакеты» не то же самое, что «RPC требует механизма, который позволяет программам передавать большие пакеты». Все компьютерные ученые должны знать правила логики. К сожалению, эти правила труднее следовать, когда язык дискурса - английский, а не математические символы. Например, предложение «Существует компилятор, который переводит N языков на...» означает, что существует единственный компилятор, который обрабатывает все языки, тогда как предложение «Для каждого из N языков существует компилятор, который переводит...» означает, что может быть 1 компилятор, 2 компилятора или N компиляторов. Когда используются математические символы, разница очевидна, потому что «для всех» и «существует» меняются местами.

Сосредоточьтесь на результатах, а не на людях/обстоятельствах, в которых они были получены:

«После того, как мы работали в лаборатории в ту ночь восьмь часов, мы поняли...» не имеет места в диссертации. Неважно, когда вы это осознали или сколько времени потратили, чтобы получить ответ. Еще один пример: «Джим и я получили числа, указанные в таблице 3, измеряя...» Укажите благодарность Джиму в диссертации, но не включайте имена (даже свое собственное) в основной текст. Вам может захотеться задокументировать длинную серию экспериментов, которые ничего не дали, или случайность, которая привела к успеху. Избегайте этого полностью. В частности, не задокументируйте кажущееся мистическое влияние (например, «если бы этот кот не прополз через отверстие в полу, мы бы, возможно, не обнаружили индикатора ошибки источника питания на сетевом мосту»). Никогда не приписывайте такие события мистическим причинам или подразумевайте, что странные силы могли повлиять на ваши результаты. Вывод: придерживайтесь простых фактов. Опишите результаты, не останавливаясь на своих реакциях или событиях, которые помогли вам их достичь.

Избегайте самооценки (как похвалы, так и критики):

Оба следующих примера неверны: «Метод, изложенный в разделе 2, представляет собой серьезный прорыв в проектировании распределенных систем, потому что...» «Хотя техника в следующем разделе и не является землетрясением,...»

Ссылки на существующие работы:

Всегда цитируются статьи, а не авторы. Таким образом, используется единственное число, чтобы обратиться к статье, даже если в ней несколько авторов. Например, «Джонсон и Смит [J&S90] сообщают, что ...». Избегайте фразы «авторы утверждают, что X». Использование «утверждение» вызывает сомнения в «X», потому что это ссылается на мысли авторов, а не на факты. Если вы согласны, что «X» правильно, просто укажите «X» с последующей ссылкой. Если необходимо ссылаться на статью вместо результата, скажите «в статье говорится, что ...» или «Джонсон и Смит [J&S 90] представляют доказательства того, что ...».

Понятие против экземпляра:

Читатель может запутаться, когда понятие и экземпляр этого понятия смешиваются. Общие примеры включают: алгоритм и конкретную программу, реализующую его, язык программирования и компилятор, общую абстракцию и ее конкретную реализацию в компьютерной системе, структуру данных и конкретный экземпляр ее в памяти.

Терминология для концепций и абстракций

Определяя терминологию для концепта, будьте внимательны, чтобы точно определить, как идея переводится в реализацию. Рассмотрим следующее обсуждение:
Системы VM включают понятие, известное как адресное пространство. Система динамически создает адресное пространство, когда программа его нуждается, и уничтожает адресное пространство, когда программа, которая создала пространство, закончила его использование. Система VM использует небольшое, конечное число для идентификации каждого адресного пространства. Концептуально понятно, что каждое новое адресное пространство должно иметь новый идентификатор. Однако, если система VM работает так долго, что исчерпывает все возможные идентификаторы адресных пространств, ей придется повторно использовать число.
Важно, чтобы обсуждение имело смысл только потому, что оно определяет «адресное пространство» независимо от «идентификатора адресного пространства». Если вы хотите обсудить различия между концепцией и ее реализацией, определения должны позволять проводить такое различие.

Знания против данных

Факты, полученные в результате эксперимента, называются «данными». Термин «знания» подразумевает, что факты были проанализированы, сжаты или объединены с фактами из других экспериментов, чтобы получить полезную информацию.

Причина и следствие:

Диссертация должна тщательно разделять причинно-следственные связи от простых статистических корреляций. Например, даже если все компьютерные программы, написанные в лаборатории профессора X, требуют больше памяти, чем компьютерные программы, написанные в лаборатории профессора Y, это может не иметь никакого отношения к профессорам или лабораториям или программистам (например, возможно, люди, работающие в лаборатории профессора X, занимаются приложениями, требующими больше памяти, чем приложения в лаборатории профессора Y).

Следует делать только обоснованные выводы:
Необходимо быть осторожным и делать выводы только на основании имеющихся доказательств. Например, если программы работают значительно медленнее на компьютере A, чем на компьютере B, нельзя заключить, что процессор в А медленнее, чем процессор в B, если не были исключены все различия в операционных системах компьютеров, устройствах ввода-вывода, объеме памяти, кэше памяти или пропускной способности внутренней шины. Фактически, нужно воздержаться от суждений, если не были получены результаты контролируемого эксперимента (например, запуск набора нескольких программ множество раз, когда компьютер в остальном не занят). Даже если причина некоторого явления кажется очевидной, нельзя делать вывод без твердых, подтверждающих доказательств.

Торговля и наука:

В научной диссертации никогда не делаются выводы о экономической целесообразности или коммерческом успехе идеи/метода, и не делается предположений о происхождении или истории развития идеи. Ученый должен оставаться объективным относительно достоинств идеи, независимо от ее коммерческой популярности. В частности, ученый никогда не предполагает, что коммерческий успех является действительной мерой достоинства (многие популярные продукты не являются хорошо разработанными или хорошо спроектированными). Таким образом, заявления вроде «более четырехсот производителей создают продукты, используя технику Y» не имеют отношения к диссертации.

Политика и наука:

Ученый избегает любого политического влияния при оценке идей. Очевидно, не должно иметь значения, поддерживают ли идею правительственные органы, политические партии, религиозные группы или другие организации. Более важно и часто забыто, не имеет значения, идея возникла у ученого, который уже получил Нобелевскую премию, или у студента первого года обучения. Необходимо оценивать идею независимо от источника.

Каноническая организация:

В общем случае, каждая диссертация должна определять проблему, которая стала мотивацией для исследования, объяснять, почему эта проблема важна, рассказывать о том, что уже было сделано другими, описывать новый вклад, документировать эксперименты, подтверждающие вклад, и делать выводы. Нет канонической организации для диссертации; каждая из них уникальна. Однако начинающие авторы диссертаций в экспериментальных областях CS могут найти следующий пример хорошей отправной точкой:

Глава 1: Введение
Обзор проблемы, почему она важна, краткое изложение существующих работ и формулирование вашей гипотезы или конкретного вопроса, который будет исследоваться.

Глава 2: Определения
Новые термины только. Определения должны быть точными, краткими и однозначными.

Глава 3: Концептуальная модель
Опишите основную концепцию, лежащую в основе вашей работы. Сделайте ее «темой», связывающей все ваши аргументы. Она должна давать ответ на вопрос, поставленный во введении на концептуальном уровне. При необходимости добавьте еще одну главу, чтобы дать дополнительные аргументы о проблеме или ее решении.

Глава 4: Экспериментальные измерения
Опишите результаты экспериментов, подтверждающих вашу тезис. Обычно эксперименты либо подчеркивают доказательство концепции (демонстрируя жизнеспособность метода/техники), либо эффективность (демонстрируя, что метод/техника обеспечивает лучшую производительность, чем существующие).

Глава 5: Последствия и последствия
Опишите вариации, расширения или другие применения основной идеи.

Глава 6: Выводы
Суммируйте, что было изучено, и как это может быть применено. Упомяните возможности для будущих исследований.

Аннотация:
Краткое (несколько абзацев) резюме диссертации. Опишите проблему и подход к исследованию. Основной упор делается на оригинальный вклад.

Порядок написания:

Самый простой способ написания диссертации - это внутреннее написание. Начните с написания глав, которые описывают ваше исследование (3, 4 и 5 в вышеуказанном контуре). Собирайте термины, как только они возникают, и сохраняйте определение для каждого из них. Определите каждый технический термин, даже если он используется в обычном смысле. Организуйте определения в отдельную главу. Сделайте определения точными и формальными. Проверьте последующие главы, чтобы убедиться, что каждое использование технического термина соответствует его определению. После прочтения средних глав для проверки терминологии напишите выводы. Напишите введение далее. Наконец, завершите аннотацию.

Ключ к успеху:

Кстати, ключ к успеху - это практика. Никто никогда не научился писать, читая эссе подобные этому. Вам нужно практиковаться, практиковаться, практиковаться. Каждый день.

Заключительные мысли:

Мы оставляем вас с следующими идеями для обдумывания. Если они сейчас не означают для вас ничего, вернитесь к ним после того, как закончите написание диссертации.

После большой боли приходит формальное чувство.
Эмили Дикинсон
Человек может писать в любое время, если он упрямо настроен на это.
Сэмюэл Джонсон
Иди до конца дороги.
Харри Лаудер
Средняя диссертация PhD - это просто перенос костей из одного кладбища в другое.
Фрэнк Дж. Доби.